平面贴标机 目录 第1章 绪论„„„„„„ 1(1概述„„„„„„ 1(2国内外包装机械的发展及现状„„„„„„ 1(2(1国外发展状况„„„ 1(2，2国内发展状况„„„ 1(3贴标机的特征和设计的基本要求„„„„„„ 1(4本设计的研究设想„„„„ 第2章 平面贴标机的总体设计„„„„„„ 2(1系统功能需求分析„„„„„ 2(2系统总体

  设计„„„„„ 2(2(1工艺分析„„„„„„ 2(2(2贴标机的总体结构设计„„„„„„ 2(3本章小结„„„„„„„„„„„„ 第3章 平面贴标机的机构设计„„„„„„„ 3(1纸盒输送装置的结构设计„„„ 3(2上糊机构的结构设计„„„„„„ 3(3卷筒标签送标技术的研究„„„ 3(3(1标签输送机构的基本结构„„„„„„ 3(3(2传动部分计算„„„„„„ 3(3(3供纸辊的结构设计„„„„„„ 3(4标签裁断装置的设计„„„„„„„„„„„„ 3(5标签上贴装置的设计„„„„„„„„„„„„ 3(6本章小结„„„„„„„„„„„„ 第4章 贴标机核心部件的强度校核„„„„„„„„„„ 4(1键的选择和校核„„„„„„„„„„ 4(1(1键的选择„„„„„„ 4(1(2键联结强度计算„„„„„„„ 4(2轴的校核„„„„„„ 4(3滚动轴承寿命的计算„„„„„„ 4(4本章小结„„„„„„ 结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第1章 绪论 1.1概述 现代工业生产，如食品、医药、日用品、电子科技类产品等生产中，最重要的包含的三个基本环节——原料处理，中间加工和产品包装。包装是工业生产里很重要的环节，其中的产品贴标签在包装中又显得很重要。贴标签机械是使产品实现机械化、自动化的根本保证，因此自动贴标签机在现代工业生产里起着很重要的作用。 1、可以大幅度提升生产效率，如啤酒贴标的生产率可高达30000瓶,h，这是手工不能够比拟的。 2、降低劳动强度，改善劳动条件，如果是手工贴30000个啤酒标签，就要重复动作30000次，用自动贴标机可以使工人从繁重的体力劳动中解放出来，从而大大改善了工人的劳动条件。 3、避免人手与产品的接触，有利于产品的卫生，有些产品如医药、食品等对卫生的要求条件很高，手工作业或多或少肯定对产品的质量有一定的影响，采用机械避免了人手与产品的接触，减少了对产品的污染。 4、减少工厂面积，节约基建投资，当采用手工作业时，由于用到的工人比较多，所以占用的场地比较大，基建投资比较多，而采用机械作业，产品及材料的供给比较集中，因而减少了包装的占地面积，能节约投资。 1(2国内外包装机械的发展及现状 1(2(1国外发展状况 在全球范围内，包装机械的发展历史比较短,科学技术发达的欧美各国大体上是在20世纪初起步，直到50年代才加大发展步伐。 从20世纪初到第二次世界大战结束前，在医药、食品、火柴、日用化工等工业部门实现了包装作业的机械化;50年代，包装机广泛采用以普通电开关和电子管为主要元件的控制管理系统，实现了初级自动化;60年代，包装机中采用机电光液气综合技术明显增多，机种逐步扩大，在此基础上实现了专用的自动包装线年代，将微电子技术引入自动包装机和包装线，实现了由电子计算机控制的包装生产的全部过程;从80至90年代初开始，在某些包装领域里将微机、机器人更多的应用于供送、

  、管理等方面，准备向柔性自动包装线和“无人化”自动包装车间过渡。 由于社会上各方面的积极推动和有力的配合，逐步地建立起包装材料、包装印刷、包装机械等生产部门和与之相适应的科研、设计、情报、教育、学术、管理等组织机构，进而形成了独立完整的包装工业体系，且在整个国民经济中占据着主体地位。1968年，世界包装联盟宣告成立，各国的包装行业与学术团体更加发展壮大。 根据近几年的统计资料得知，这些国家包装工业的总产值大约占国民经济总产值的2,左右;其中包装机械所占比重虽然不是很大，但发展迅猛，平均每年集合以10,左右的速度增长，现在投产使用的包装机械已超越千余种，同时包装联合机及自动线的配套设备已与单机等量齐观了。根据世界新技术革命的发展的新趋势，预料包装材料以及与此紧密相关的包装工艺和包装机械将会取得一系列新的突破，并且带动更多的产业部门进入包装行列。这种形式反过来又会影响科研、教育事业、要求未来有大批包装专家。因此，一般认为，一个国家包装工业的总水平基本能反映该国工业与科学技术现代化的进程。然而由于各国的历史条件、社会制度、经济基础及科学技术水平有所差异，以至各自的发展状况也出现一定的不平衡。 美国的包装工业发展较早，门类比较齐全，基础扎实，水平很高。仅就机械制造业实力相当雄厚，其品种与总产值均居世界首位。由于国内已实现了工业现代化，自选市场蓬勃兴起，客观上要求包装机械沿着自动化方向发展，并将电子计算机及其他有关新技术大范围的应用于生产的全部过程。有许多的工业公司和军事部门辅设包装研究机构，充分的利用实验分析手段积极 从事新产品的开发和应用，美国有很多大学设置了包装

  的科系和课程，把包装教育当作公认的、正规的学术领域。 日本的包装工业大体上是从第二次世界大战结束后才发展起来。因善于引进、模仿、创新、经营，仅用十年时间就奠定了初步基础。如今，日本已经建立起了独立的包装工业体系，其包装工业总产值约为美国的一半而越居世界的第二位。日本拥有一批规模不大的包装机械制造厂，侧重于开发中小型、半自动的包装机械及其配套设备，其技术水平好多己进入国际的先进行列。由政府自主的日本包装技术协会主要搞技术情报交流。另外设有日本包装机械 【1】工业协会，它乃是本行业的全部业务活动中心。 德国的包装机械工业非常的发达，现拥有几家堪称世界规模最大的包装机械制造厂，其包装机械工业总值仅次于美国，但每年的出口总额却比其他几个国家遥遥领先。还值得强调的是，它同意大利、英国、法国、瑞典、瑞士等国一样，结合本国的具体条件实行按机种的专业化生产，以利于充分的发挥各自的优势研制高效能的新型包装机来加强竞争实力。例如，德国的药品、酒类、日化用品包装机，意大利的糖果、茶叶、胶囊包装机，英国的卷烟、饼干包装机，法国的乳制品包装机，瑞士的巧克力包装机，瑞典的火柴、饮料包装机及纸箱、纸浆模塑除此之外，荷兰、丹麦、俄罗斯、加拿大等国家在发展自己的包装工业方面，也获得了长足的进步。 1(2(2国内发展状况 中国有着悠久的包装历史。我国古代的劳动人民对包装的发展曾做出了杰出的贡献。特别是防腐包装、防震包装和礼盒包装更带有民族的传统特色，一直延续至今。可是中国的现代包装工业起步却比较迟缓。到了20世纪50年代末才开始仿造，形成小规模的生产能力。进入20世纪70年代，对外贸易的发展带动了整个包装行业向自成体系的方向发展。 进入20世纪70年代，主要由于对外贸易的促进，带动了整个包装行业向自成体系的方向发展。 1980年12月，中国包装技术协会成立。不久，中国包装总公司也相继诞生。此后，在国内陆续地举行了全国性和国际性的包装展览会、学术研讨会，还出版了我国有史以来第一部《中国包装年鉴》及其他包装技术书刊。这一切都标志着中国正在开创一个崭新的包装历史时期。 近十年内，中央曾采取一系列有力措施，有计划地改造从前遗留下来的陈旧设备，同时采取引进与研制相结合的办法，慢慢地提高我们国家包装机械的生产水平。通过全行业大联合，业已取得显著成绩。至今，全过已涌现出一大批包装机械制造企业和科研、设计、情报单位。新开发的一些机种有的开始面向出口。 相应的教育主管部门已经做出明确决定，将包装工程专业列入新修改的“全国高等学校专业目录”，为正规地培养本科包装专门人才创造有利条件。 今后要运用系统工程观点，进一步统筹规划，分工发展食品、农副产品、医药、轻工、兵器等部门所需的包装机械及包装线配套设备;还须抓好包装材料加工与成型机械、包装检测装置以及包装机基础件的生产;并且充分的利用现有条件全方面开展产品的系列化、零部件的通用化和

  化等工作，以加速包装机械更新换代的步伐。 然而从全局看，我国的包装工业同国际的领先水平相比依然存在很明显的差距，尚且是国民经济中较为薄弱的一个环节。 为尽快改变这种面貌，最近我国已制订并颁布了1986—2000年的全国包装工业发展纲要，其中提到:包装工业个行业的技术、装备及管理上的水准要有较大的提高。1990年，重点包装企业已达到国际20世纪80年代初期领先水平，到2000年，重点包装企业要达到国际90年代中期领先水平或国际同期领先水平。 现在，我国多种多样的贴标机已然浮现在生产线上。应用最多的应该是圆径瓶自动贴标 签机，如图l，l所示。 图1(1立十圆径瓶贴标机 侧面贴标机也同样广泛的应用在生产线(2侧面贴标机 图1(3平面上表面贴标机 对于一些不规则的物品还用到不规则面贴标机，如图1(4所示。 图1(4不规则面贴标机 未来10—15年中国包装工业的发展的新趋势。 第一、2004年，中国包装工业总产值预计将达到3000多亿元，年递增速度达7,左右，其中纸包装制品将达到1900万吨，塑料包装制品预计达到504万吨，金属包装制品预计达到288万吨，玻璃包装制品可望达到1050万吨，包装机械将达到67万台套。 第二、从2006年到2010年，包装工业的总产值预计达到4500亿元，保持平均每年的增速为7,。 第三、从2011年到2015年，包装工业总产值可达到6000亿元，平均每年以6,的速度增长。到2015年，纸包装制品可达到3600万吨、塑料包装制品946万吨、金属包装制品491万吨、玻璃包装制品1550万吨、包装机械120万台套。 第四、包装工业结合产业体系调整，会更多地体现在产品的消耗降低、结构优化、品种改善、质量提高和竞争力的增强。符合消费升级、科学技术进步和可持续发展的产品将加速增长。中国将对中高档包装原辅材料和高档机械设备的进口给予足够的重视。 第五、到2020年，中国包装工业将满足全面建成小康社会的需求，建成一个科技含量高、 [1]经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人才资源优势得到充分的发挥的新型中国包装工业。 包装机械业是包装工业的配套行业，在轻工机械行业中占有重要的地位。多年来，包装机械为包装业提供了重要的技术保障，对包装业的发展起着重要的作用。慢慢的变多的包装业的人表示:包装业的发展出路在于包装机械的发展。试想在十多年前，我们国家包装机械行业技术非常落后，我们国家包装行业大量进口包装机械，在此同时，包装机械行业也在吸收消化国外先进的技术的基础上不停地改进革新，如今已形成了完整的行业体系，包装机械的技术水平也逐步的提升，不仅满足了国内的需要，有不少包装机械还出口创汇。然而，相对于国外包装机械的发展，我国仍有不小的差距，为此，今后一个时期我们国家包装业正面临着大的发展机遇，所以包装机械也将会有较大的发展。 所以自动贴标机的设计将为中国包装业的发展起到积极的推进作用。 1(3贴标机的特征和设计的基本要求 贴标机的功能就能对产品(这里指包装盒体)完成自动贴标工序;而应用场景范围是指对不同的产品有贴标的能力。 一般来说，减少功能和缩小应用场景范围可以简化机器结构、降低创造成本、提高生产率、易于实现自动化。反之，增加功能和扩大应用范围，则可以一机多用、相对缩小占地面积、有利于扩大机器制造批量，但结构较为复杂、成本高。其主要特征可表现在以下几个方面。 1、贴标质量与生产率 贴标的质量主要是指所贴标签的的一致性以及贴的牢固性。总体上是指对产品外观的影响。 生产率常用的是记件生产率，即单位时间内所贴的件数，又称理论生产率。生产率越高，对机械的制造精度、零件材料的选用、润滑条件、自动控制等要求就越高，同时对标签材料的要求也越高，所以要根据生产规模、技术可能以及经济合理行来确定生产率的高低。 2、制造与维修 在满足使用上的要求的前提下，应尽可能使制造与维修方便，这就要求产品的设计应尽量简单化、构件标准化。 a、提高零件的通用化和标准化程度，这是我国的一项重要技术政策，也是包装机械发展的一个方向。 b、改善结构工艺性，机械的结构工艺性由零件的结构复杂程度、加工表面数量、精度要求、对生产单位的制造能力、零部件的可拆性及标准化、通用化程度来平定。结构工艺性差，不仅使制造成本增加，而且还使维修周期延长，甚至难以达到预定的加工要求。 3、经济性及其他 在设计时要考虑经济性问

  。就是要求制造成本低，功率消耗少，常规使用的寿命长，运输、安装、维修方便和生产率高。 4、本设计的特点 自动贴标机即具有一般自动机的共性，也具有其自身的特性。自动贴标机的优点有: a、机构简单，运作速度快，动作精度高。 b、用于食品和药品的接触部位要用不锈钢或经化学处理无毒的材料制造成。 c、进行贴标的作用力较小，所用的电动机功率较小。 d、要有一定的通用性，即适应一些范围的不一样的产品。 e、便于制造和维修，零件尽量标准化。 1(4本设计的研究设想 1、可行性分析 可行性分析要弄清和解决以下几个问题。 a、用户的需求，即要对那些产品做贴标，贴标的形式和位置 b、按照每个用户需求，确定机器的设计内容和该机的使用部门，明确他的功能、应用场景范围和需达到的技术经济指标。 c、现有机型的发展状况、当前技术水平及今后发展趋势。 d、构思设计的具体方案，从工作原理、技术性能和经济的效果与利益三个方面分析对比各种方案的优缺点和可行性，从中找出最合理的设计的具体方案。 2、初步设计 将设计的具体方案具体化，着重抓机器个组成要素的综合，总体布局、拟订主要的技术参数。对于同一工作原理可以拟订不同的工作方案，对比找出最佳设计的具体方案。对拟的方案、技术计算、设计图样进行详细审核，格外的注意审查整个设计的具体方案是不是合理。各个具体设计环节是不是正确，设计是否完美。结合实际需要划分具体步骤，在保证了设计质量和进度的前提下该作品定能达到理想的效果。 3、本设计的主要内容 通过以上分析，针对如何对盒体进行上平面贴标，汇总出本设计的主要内容为完成传输结构、上糊结构、供标结构和贴标结构的结构设计。 第2章 平面贴标机的总体设计 2(1系统功能需求分析 本贴标机的用途:使用普通纸标签对方形纸盒上表明上进行贴标。纸盒与贴标材料的规格:纸盒尺寸是200x160x120(mm)，盒内装有包装好的物品;贴标材料是普通纸标签卷筒，每张标签的尺寸是140X70(mm)。 设计的贴标机需满足以下功能要求: 1、可将标签可靠的贴在纸盒的上表面 要完成这一功能，系统必须实现以下操作:对被贴标件纸盒的运送和准确定位，胶水在贴标部位的涂敷，贴标材料标签纸的精确进给，标签筑的裁剪，标签被牢固的贴在纸盒的上表面，以及在贴标完成后，成品被顺利取出。 2、全自动的连续贴标 贴标过程的各项操作均为自动执行，无需人工干预，并经过控制系统完成对各项操作动作的协调控制和连续执行。 3、较低的设计和制造成本 综合运用机电一体化技术，降低整个贴标机的设计制造成本，使其具有较好推广性。 4、具有紧凑的机械结构 根据个执行机构的运动规律，简化贴标机传动装置，合理的安排贴标机个机构的布局，使所设计的贴标机结构紧密相连，所占空间位置小，使用起来更便捷。 2(2系统总体方案设计 2(2(1工艺分析 选择和拟订工艺过程是贴标机设计第一阶段任务，是贴标机设计的基础。工艺过程方案是不是合理和先进，将直接影响所研制的贴标机结构、外姓尺寸、机构的运动方式的具体和贴标的质量。 下面对所研制的贴标机的具体工艺做多元化的分析。 本贴标机为多工位贴标机，其贴标运动是间歇运动，工艺路线为阶梯型，即在贴标过程中兼有竖直和水平两个方向的运动，采用“刷贴法”完成贴标运动。 根据系统功能需求可将整个贴标过程分为以下五道工序，如图2(1所示: 图2(1贴标工序图 在确定了贴标工序后，制定了该贴标机的工艺路线所示，确定工位数，在贴标工位设置时，主要考虑怎么减少工作行程和空程时间，提高生产率，简化传动装置，使得贴标机的整体结构紧凑。 从贴标工序图2(1和工艺路线，盒子的上糊在工位?完成，工序2送标和工序3裁标及工序4贴标签在王位?完成，工位?到工位?之间进行工序4标签的抚压，在工位5完成成品的取出，整个贴标工程一共需要四个工位。 贴标机的一次工作过程为: 1、纸盒先沿水平方向运动到工位?，此时完成上糊动作; 2、到工位?后，标签进给，标签前端粘上胶水，由贴标装置将其固定在纸盒上，当到达某一特定距离时，切刀将标签切断; 图2(2工艺路线、标签和纸盒以基本相同的线速度运动，途中贴标装置将标签扶平、压实; 4、纸盒和标签运动到工位?后，由机械手取出成品，至此完成一次贴标工作。 2(2(2贴标机的总体结构设计 根据上节分析的贴标机的功能、工序以及贴标的工艺流程，能确定贴标机的结构。将贴标机分为6个子部分，各子部分分别完成各自的功能，并协调工作，实现贴标机功能。 1、总体结构概述 贴标机作为自动工作机中的一个特定的类型，它具有一般自动工作机的共性，在结构上包括驱动元件、工作机构、传动机构和自动控制系统四大部分。同时贴标机也有其自身的一 [3]些特点，根据本贴标机的工艺，可将贴标机的结构化分为以下五个部分，如图2(3所示。 图2(3贴标机的机构方块图 如图2(3所示，纸盒输送装置、上糊装置、标签输送装置、标签裁断装置以及贴标装置都是工作机构，工作机构是直接地或是借助工具对加工对象实施作用，以改变加工对象的位置、状态、性质、尺寸和形状的专门机构。按自动工作中工作机构所完成的工作只能的性质区分，工作机构又可划分为工艺操作机构和辅助操作机构。 图2(3中所示的5个工作机构都是要完成对纸盒贴标而使用的专门机构，其中辅助操作机构包括纸盒输送装置、上糊装置、贴标材料输送装置、标签裁剪装置，工艺操作装置是贴标机构。 本贴标机选用的驱动装置是电动机驱动，控制装置采用电控系统。自动工作机的自动控制装置能是机械式、液压式、气动式、电气式或综合式。机械式自动工作机是应用最早的，具有工作可靠和易于实现的优点，但是结构一般很复杂。后几种形式的自动工作机较机械 式更便于实现自动控制，因此他们在现代自动工作机中受到重视，尤其是具有较高自动化程度的自动机(如电子程序控制的自动工作机)慢慢的变成了现代，自动机的主要发展趋势。 工作机构中的工艺操作和辅助操作可以由机器自动完成、也可以在操作者的参与下由机器完成。在过去，贴标工艺常常就需要操作者的参与，因而工作效率较低，本贴标机则是一种完全自动工作的工作机。 因而本贴标机具有以下特征:工艺操作和辅助操作，即纸盒的输送、上糊、标签的输送、标签的裁剪，全由贴标机各组成装置自动完成;贴标机按设定的工艺过程顺序自动地进行工作，其控制装置可进行贴标机自动工作的循环控制。 2、贴标机各组成部分的功能分析和基本方案 (1)纸盒输送装置 纸盒输送装置是将单个纸盒按图2(2中所示的纸盒运动路线进行输送，即将纸盒送到工位?完成上糊后送到工位?，在?工位完成贴标后再将纸盒送到?等待取出，纸盒输送装置要完成水平方向的输送。我采用传动辊和皮带来完成纸盒的传输，为了精确的完成上糊和贴标，一定要严格要求传输带的速度。 (2)上糊机构 上糊机构也是贴标的辅助操作工艺，它的主要任务是在标签的所贴位置均匀的涂上胶水或糨糊。一般的上胶机构可大致分为接触式和非接触式两类，其中辊筒式、滚珠式、海绵式为接触式的上胶结构;非接触式的主要是喷雾涂胶法。相比之下，海绵式结构最为简单、最易于实现。 (3)标签输送装置 标签输送装置是用于完成对卷筒标签的输送，它通过牵引标签纸带，使标签输送至指定位置，标签在移动中在特定的距离由下述标签裁断机构切断。 基本方案:通过标签的支撑轴、纸带牵引辊、标签输送的定位机构来完成整个送标动作，在必要的时候要添加导向辊。 (4)标签裁断机构 标签的裁断机构是用于将标签在特定的距离裁断，它是由固定切刀和旋转切刀来完成。 基本工作方案:调整旋转切刀，使动切刀和固定切刀在接触时轻轻划过，根据标签的长度来设计旋转切刀的半径和转速，使旋转一周后正好精确的切断一个完整的标签。 (5)贴标机构 贴标机构是贴标机的工艺操作机构，它的基本功能是:在工位?将标签贴在已经刷上胶水的地方，先是标签头贴在盒子上，标签随着盒子在向前前进的时候整体贴在固定位置。贴标装置采用毛刷，这样的好处是毛刷软而且有弹性，能够把标签牢固的贴在纸盒上，同时还不能损坏标签和盒子。 (6)控制装置 系统中各执行元件的运动均是顺序动作，各工作机构都是严格根据盒子、标签的尺寸以及所选电动机的转速制作，只需让各工作机构的电动机同时启动，就可以在一定程度上完成该自动贴标机的连续自动贴标。 2(3本章小结 在该部分主要介绍了本自动贴标机的功能和总体设计，设计了贴标机的工作流程图，并对工作机系统功能做了分析，并做出了总体结构方案;另外在对贴标机的几个结构简单执行机构如传输机构、上糊机构及贴标机构做出了简单分析。 第3章 平面贴标机的机构设计 3.1 纸盒输送装置的结构设计 1、纸盒输送装置的运动分析 纸盒输送装置要求可完成对纸盒的输送，能够与贴笔机的其他机构协调动作完成贴标功能。因此一定要满足以下功能和运动要求: a、对纸盒进行连续输送; b、按工艺路线中所示的运动路线输送纸盒，纸盒可在水平直线方向运动; c、要求纸盒输送装置运动平稳，具有一定的定位精度和较高的位置精度，若定位误差较大，则会使标签不能贴在纸盒上或不能贴在指定位置，影响贴标质量。 通过以上分析，在纸盒输送装置设计时要解决的主体问题有: a、设计一种结构相对比较简单，成本低的输送装置，完成对纸盒的输送; b、设计纸盒的限位机构，确保纸盒的输送精度; c、实现输送装置能够配合贴标机的其他机构完成上糊以及精确的贴标。 2、纸盒输送装置的传动设计 系统中的纸盒为块状，常用的块状物品的运送方式有用链带式传送或推板式传送。本系统采用带传送，结构相对比较简单，成本较低。 由于输送装置是连续工作，为了节约贴标的造价，而又保证机器质量，在该机构的动力部分选择宁波天峰电动机厂生产的一款直流电动机，该电动机的参数为，满载转速120prm、功率370W。 拟订的贴标速率120张,min，盒子在输送带是连续摆放，假设电动机与传动辊之间不使用减速器。 每个盒子消耗时间为 60,120=0.5s 所以盒子的速度为 200cm,0.5s=4000mm,s吕p 0.4m,s 即传动辊上皮带外缘的线m,s 传动辊的角速度为ω=2πn (3.1) 即ω=2πх120,60 根据v=ωr (3.2) 得r =v,ω =0.4/4π =0.03185m 即d=63.7mm 在一般的小型机械应用中，63.7mm的传动辊不难实现，所以在电动机与传动辊之间不使用减速器的假设成立。 为了安装及制造简单，电动机与传动辊之间采用链传动来联接，为了能够更好的保证传动的可靠性，采用滚子链10A号链条。 表3(1滚子链规格和主要参数 ????????????????????????????????????? 链号 ?节距p ?滚子外径d ?内链节内宽b ?内链板高度h 112 ????????????????????????????????????? 10A ?15.875 ? 10.16 ? 9.40 ? 15.09 ? ? ? ? ????????????????????????????????????? 链轮的基本尺寸是配用链条的节距趴套筒的最大外径d，排距p以及齿数z。根据链轮12[4]毂孔的直径为28mm，查表3.2。 表 3.2 连轮毂孔最大许用直径 d(mm) [4]连论结构如图3.1所示。 图3.1 滚子链轮示意图 0d=p/sin(180/z) (3.3) =15.578/0.23932 =66.3mm d=p(0.54+cotπ/z) (3.4) a =15.875(0.54+4.05) =72.9mm 分度圆弦齿高h=0.27p (3.5) a h=0.27x15.875 a =4.3mm 齿根圆直径d=d-d f1 所以d=66.3-10.16 f =56.14mm 齿侧凸缘直径 d?pcotπ/z-1.04h-0.76 (3.6) g2 =47.94mm 滚子链链轮轴向齿廓如图3(2所示。 图3(2滚子链链轮轴向齿廓 齿宽b=0.93b (3.7) f1 =8.7mm 倒角宽b= (0.1—0.5)p a =1.5875mm,7.938mm 链速 v=πd,2 =0.416m,s 为了缓和冲击，减轻磨损，延长链条的常规使用的寿命，润滑是十分重要的。该链条的润滑方法采取人工润滑，即每班注油一次，用刷子或油壶在链条松边内、外板间注油。 3、纸盒输送精度的保证 (1)影响纸盒输送精度的因素分析 在整个贴标过程中，贴标的位置精度主要由两个因素决定:一个是标签的输送精度，另一个是纸盒的定位精度。只有将这两个因素都控制好，才能保证系统的贴标精度。 输送装置水平运动的定位误差，纸盒与输送装置的相对位置的变化，都会影响纸盒的定位精度，决定标签能否被贴在纸盒上的指定贴标位置。其中输送装置的水平运动定位误差由于本贴标机拟定的是盒子连续无间距放置，在系统中较为稳定，所以水平方向的定位容易实现:而纸盒与输送装置的位置变化则是在纸盒在输送过程中有时也会发生偏置，可通过加置可调护栏来消除该相对运动，或减小相对位移量。 (2)解决方案 通过以上分析可知:在本贴标机中要提高纸盒的定位精度，主要是通过限制纸盒和纸盒之间的相对运动。具体措施是:一是通过对纸盒的限位，消除惯性力对纸盒的影响;二是贴标机两侧的护栏有效的消除了偏置误差。 一般的包装机械中，在定位方面往往采用两种方案，一种是侧体板护栏，如图3(3所示;另一种为导向杆，如图3(4所示。 图3(3侧体板导向 图3(4导向杆式定位 以上两种结构都能起到很精确的定位作用，相比之下导向杆更轻便，且能够调节竖直以及水平方向的距离，更适合自动机的需要。 本自动贴标机的护栏(即导向杆)结构和设置如图3(5所示。 图3(5导向杆的结构 该导向杆由水平和竖直两部分构成，主体部分即为水平位置和竖直位置的两种支撑杆，支撑杆的材料选直径20mm的镀锌钢管。水平导向杆和水平调节杆可以焊接在一体，通过固定螺钉宋控制左右距离，即防止盒子在传送带上的左右移动，竖直方向的支撑杆也是通过同样的方式来固定，通过调节紧固螺钉固定支撑杆，实现竖直方向的定位，该机构结构相对比较简单，调节范围大，简单易操作，通过护栏可以较好的控制盒子的输送精度，这在其他机器的实际运仃中也得到了验证。 4、带式传动装置的设计 带式传送机是一种大范围的应用的连续输送机，能够适用于散粒、块状物及成件物品的输送。图3(6是带式传送机的原理图。挠性输送带1绕在个辊上，由驱动辊驱动，张紧装置2用于调节输送带的张紧力，以保持输送装置的输送能力。驱动辊驱动输送带的能力与输送带在驱动辊上的包角的大小有关，包角大时传动能力大，而转向辊就用于增大传动包角。带式传送机的个辊轴轴承都采用滚动轴承，以减小运转中的摩擦阻力和功率消耗。 l、传动辊 2、传达带 3、文撑辊 4、张紧辊 图3(6带式输送机原理 工业生产中带式输送机用在所有原料、半成品和成品的输送。包装机械系统中带式输送机大范围的应用于物品的给料和输送，其形式多种多样，如单条输送带的输送装置，用多条带组合的输送装置，串联或并列组合式输送装置，用与实现包装机械中的连续或周期间歇性给料输送及其他用途。如在串联带式输送装置中，随着两条输送装置相对运动速度的不同，可实现不一样的要求的给料。当一条带的速度大于另外一条带的速度时，能轻松实现周期间歇性给料;反之能轻松实现密集集合给料;在两条带式输送机并列组合的情况下，两条输送带的轮轴轴线垂直配置，它们夹持着物品进行输送，两条输送机互相平行且等速，但运转方向相反。多条输送带并列组合的水平式平行配置的输送机，在一些自动糊盒机、装盒机、装箱机和封条贴条机中大范围的使用在给料或物料输送。 带式输送装置所用输送带有棉织帆布带、化纤织物带、钢带、金属丝网带等。有些输送带进行了浸渍或涂敷表面防护层处理，用于改善输送带的性能。如帆布带浸渍氯丁橡胶后， 。防潮，能抗酸、碱、油脂或石油的浸蚀，无味、无毒，能耐120C的高温，非常适宜于食品加工工业的应用。涂敷有某些合成材料涂层的帆布带，能防潮，对酸、碱、油脂有抗侵蚀的 。能力，无味、无毒，能进行清理，但只能耐95—100C的温度，适用于输送糖果、糕点等物 。品。未经处理的帆布带防潮、抗磨及耐酸、碱、油脂侵蚀的能力差，只能耐受75C的温度， [5]适用于输送干燥物品，但因它柔软性好，能用较小直径的辊轴，因而结构紧密相连。 a、输送带宽度的选取 输送松散状态物品时，根据输送速度、生产能力及物品特性等进行计算后选取。输送成件物品的输送带，按所输送的最大物件的对角线mm余量确定所需的输送带宽度。 b、输送带的厚度选择 自动包装机所用带式输送装置多为轻载或或特轻载荷类型，要求其结构紧密相连、轻巧，所以输送带厚度多取2或3层结构的橡胶帆布带，个别的也用4或5层结构的。带的厚度影响其强度、抗冲击性能和挠曲性。正确选择输送带能使结构紧凑，常规使用的寿命长，并能得到良好的工作效果。选取输送带时应考虑: ? 能适应所输送物品性能的要求; ? 有充足的强度; ? 具有适当且合理的厚度; ? 其覆面层材料的厚度应能适应运转过程中遇到的冲击、磨损和侵蚀等机械性作用和化 学性作用。 c、带式输送机带的接头 带式输送机输送带的接头有搭铆接、皮带扣连接、硫化胶粘接及化学胶黏胶剂粘界等方式。不同的连接方式，接头效率不同。橡胶帆布带以优质硫化胶粘接最好，一般硫化粘接次之，皮带扣连接再次，搭接铆接连接最差。接头效率等于接头处最大破坏强度与输送带的极 限强度的比值。 在本设计中输送带采用青岛橡纬胶带有限公司生产的防滑输送带，其特点是表面有连续的浅花纹，起缓冲作用适合箱体的输送。 3(2上糊机构的结构设计 根据使用的胶的种类不同，涂胶方法不一样，有个种个样的形式。从使用的胶宋分有两大类。 1、水溶胶涂胶机构 水溶胶包括低温襁糊、醋酸乙烯树脂的乳胶和硝酸钠等。涂胶方法有辊式、喷雾、挤压等。无论哪一种方式，停止时间比较久时都可能会发生固化现象，由于温度不同，固化时间变化幅度变化较大，一般粘封后施压一分钟以上可以基本保证不会崩开。 2、热溶胶涂胶机构 热溶胶本身的特点决定了其涂胶机构要简单一些，涂胶方法主要有喷雾和辊筒式。喷雾涂胶机上设有定时器，控制粘接刑溶解时间，粘接剂溶解达到使用状态需要20—30分钟，使用胶多为10—30mm的颗粒，也有直径为5mm左右的棒状的，为了使喷雾器不堵塞，必须使胶在加热熔如后不碳化。 按涂胶机构的执行零件和接触与否分为接触式和非接触式两类。其中接触式的涂胶机构一般为辊筒式、滚珠式和海绵式;非接触式的涂胶机构主要是喷物式。为了方便使用和设计的简单，本贴标机采用海绵式涂胶机构。其机构如图3(7所示 由于涂胶是间歇运动，本贴标机采用凸轮宋实现这一时间的间隔。凸轮装置有120r,m的电动机带动，使凸轮每转一周给一个盒子上糊。 图3(7涂胶桶 由L=S=πd得 (上为盒子长度) d=63.7mm 由于标签长度为140mm，为了能够更好的保证贴标的可靠性，使刷糊距离为150mm 00360×150/200=270 所以所做凸轮机构平面如图3(8上部所示。 图3(8涂胶机构 整个涂胶桶由下面的两组弹簧顶起，当凸轮的下缘运动到涂胶桶上端时，整个涂胶桶克服弹簧力向下运动，使海绵接触盒子上平面，实现了自动上胶。 整个装置结构相对比较简单，易于实现，两侧立柱可根据盒子高度通过垫物来调节。 3(3卷筒标签送标技术的研究 卷筒标签的输送是贴标机工作中的重要工序，其输送精度是影响贴标的精度的一个重要的因素，决定了贴标的质量。因而卷筒标签的送标技术是本贴标机设计的关键技术之一。 3(3(1标签输送机构的基本结构 送标动作是通过标签输送装置的工作实现的，因此标签输送装置要满足以下的基本功能和运动要求: a、卷筒标签材料来支撑，使得标签卷在送标过程中可退卷 b、标签纸带进行牵引，使标签移动指定距离 c、求标签牵引装置的速度调节方便 d、较高的送标精度，以确保贴标精度 图3(10标签输送装置及切刀的组成 图3(10中的所示的标签卷支撑轴l用于支撑标签卷，使标签卷保持在一定的牵引力的作用范围内可以松展成带(又称退卷)。随着标签带松展，卷筒直径逐渐减小，卷筒转动的运动趋势总是不断加快的。为了简化传动装置结构，采用了将标鉴卷套在可以自由回转的支撑轴上，从侧面加橡胶垫片作为挡片，通过螺栓施加预紧力，以避免标签纸带的过度松展，同时实现标签纸带的快松、快卸，快装和快固定。牵引轮是用宋牵引标签纸带，将标签移动指定的距离。导辊组对标签带起着承托、引导、转向及校正的作用。 如图3(10所示，标签纸带一端由套在支撑轴上的标签卷引出，在一次贴标过程中，标签输送装置工作过程为: 牵引轮带动标签纸带，使标签纸带从标签卷筒上拉出，经导辊组引导，由贴标装置将 标签贴在纸盒上后，标签牵引轮继续牵引标签纸带，使标签与纸盒以基本相同的线速度水平 运动，在纸盒到指达定位置时，标签己整张贴在纸盒上，牵引轮也停止动作，与此同时通过 摩擦轮传动，为较好的完成送标工序，需要对以下方面深入地进行研究，各个装置的具体设 计也是围绕这两个方面展开的。 送标运动的两个关键技术 l、送标运动的实现 2、送标精度的提高 3(3(2传动部分设计计算 牵引辊(即传动辊)由电动机带动，电动机型号与上面所述各装置的电动机型号一致， 由于本自动贴标机的贴标率为120个/min，即每个标签所用时间是0.5s，所以标签输送的速 度为0.14m/0.5s=0.28m/s。 设计牵引辊直径为8cm 牵引辊周长L=πd =3.14×0.08 =25.12cm 根据贴标速率，要求传动辊的转速为60×30,25.12=71.66rpm 传动辊与电动机用减速器连接，减速比i为 ?=120/71.66 =1.67 设小齿轮齿数为 z=24 1 大齿轮齿数为 z=?z=40个 21 计算小齿轮转矩 5T1=95.5×10p/n 15 =95.5×10×0.37/120 4 =2.94×10N?m 小齿轮分度圆直径d1t KTZu1，2t1E3d ?2.32 (3.8) ()1tu[σH],d 41.3，2.94，101.67，1189.823 =2.32 ()11.67522.5 =2.32×2.005 =46.5 mm 齿宽 b=υd×46.5 =46.5 mm 模数 m=d/z t1t =1.937 齿高 h=2.25×m=4.359 mm t b/h=10.67 K1.03 v= K=K=1.2 HαRα-3K=1.03+0.1811+0.6Φ+0.23×10b (3.9) Hβd =1.328 由b/h=10.67 H=1.328 Hβ得 K=1.3 Fβ 载荷为 K=KKH avHβ =1×1.12×1.2×1.3 =1.7472 K3d=d 11tKt 1.74723 =46.5 1.3 =51.32 mm 计算模数 d1 m=z1 51.32 = 24 =2.138 设计计算 YY2KTFS,,13M? (3.10) ()2[σ]υzFd1 42，1.7472，2.94，103 = 21，24 =1.4313 取m=1.5 d1Z= 1m 51.32 = 1.5 =34 d=zm 11 =34×1.5 =51 mm z=?z 21 =57 d=mz 22 =85.5 mm 中心距离 a=(d+d)/2 12 =68.25mm 小齿宽度 b=υd=51mm d1 大齿宽度为20mm 图 3.11 传动辊减速器 如图3(1l所示为电动机与传动辊连接部分的减速装置。 减速器中其他个轴上齿轮的分布及其旋转方向展开形式简化如图3(12所示，传动辊?、?之间的距离为80mm，根据传动要求，必须使传动辊?、?的转速相同，方向相反，所以传动辊?、?用一对型号相同的齿轮啮合就可以在一定程度上完成。 这对啮合齿轮的分度圆直径为80mm。传动辊?与旋转切刀的距离为100mm，为了能够更好的保证所切的标签纸平整，旋转切刀的旋转方向应与传动辊?的旋向相同，所以在传动辊?和旋转切刀之间用一对型号相同的齿轮啮合联接。根据上面所述数据可以求得传动辊儿与旋转切刀之间的轴心距为128mm，所以这对啮合齿轮的分度圆直径为128mm。 图3(12传动轴减速齿轮组展开图 3(3(3供纸辊的结构设计 本机构采用纸筒连续供纸方式，图3(13所示为供纸辊的结构图，其通过调节螺纹可 以调整整辊位置，使其与拉纸辊及其切力对齐，根据标签的宽度，调节螺钉改变两夹纸盘的 [1]距离。 图3.13供纸辊结构示意图 3.4 标签裁断装置的设计 在一般的连续纸张供送设备中，纸张的裁断常用的方式有旋转切刀裁断，往复切刀切断，或热熔断。从结构及其操作方面考虑，旋转切刀裁断是最易于实现的方式，本自动贴标机也采用旋转切刀裁断装置，其机构如图3(14所示 图3(14 切断机构示意图 上一节我们设计的拉纸辊动切刀与拉纸辊的转速相同，旋转切刀旋转一周拉纸辊正好输送一个标签，即旋转切刀刀尖旋转圆的周长等于一个标签的长度， l=πd 所以 d=l/π =44.6mm 固定刀片的刀口应稍低于导纸板的平面，以防标签送下时碰到刃口刀片应调整到与固定刀片的刀刃轻轻擦过，保证切下的纸边光滑整齐。 3(5标签上贴装置的设计 在一般的贴标机中由于贴标位置和贴标方式的不同，其标签上贴装置也大向径庭，在一般的圆径瓶标签机中，最常用的是静电圆辊吸附式贴标装置，该装置如图3(15所示。 图3(15静电圆辊式贴标头 在圆径瓶贴标机中，静电圆辊的工作原理是，当一张标签纸传递过来寸圆辊的静电把标签吸附到圆辊上，当圆径瓶传递过来时;圆辊的转动使标签贴上瓶身，通过改变调节装置能很方便的调节圆辊和挡板之间的距离，以此来实现对不同直径的瓶子进行贴标。在现代工业的贴标机械中，这种贴标方式针对圆径瓶贴标是最常用也是最实用的一种方法。这种贴标方式在一些盒体的侧面贴标中也很普遍，如图3(16所示。 图3(16方体侧面贴标装置 对于盒体—匕贴式贴标装置最常用的是贴标刷，如图3(17所示。 图3(17上体贴标刷 在本自动贴标机中由于是仅针对盒体上贴贴标，所以采用贴标刷是最简易于实现的设计，如图3(18所示。 图3(18上贴式贴标机贴标刷 标签由传动辊传递过来后，标签头在贴标刷的斜面下贴在盒体上，此时旋转切刀和固定切刀把整个标签完整的裁断，标签与盒体等速向前运动，在贴标刷的压抚下标签牢固的贴到盒子上平面上。为了保旺标签的贴置精度，不至于打卷，贴标刷应配以标签托板。 3(6本章小结 论文的本部分主要是对平面上贴贴标机的复杂部件如卷筒标签输送机构，传动辊与电动机的减速联接，标签裁断装置的设计及工作方式做出了详细的设计，并对所选用齿轮等零件做出了详细设计计算。 第4章 贴标机核心部件的强度校核 4(1键的选择和校核 4(1(1键的选择 键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键连接的结构特点，使用上的要求和工作条件来选择:键的尺寸则按符合规定标准规格和强度要求宋取定。键的主要尺寸为其截面尺寸(一般以键宽b×键高h表示)与长度。键的截面尺寸b×h按釉的直径d山标准中选定。键的长度L一般可按轮毂的长度而定，即键长等于或略等于轮毅的长度;而导向平键则按轮谷的长度及其滑动距离而定。普通平键的主要尺寸见表4(1。 表4(1普通平键和普通楔键的主要尺寸 ????????????????????????????????????????? 轴直径 ?6-8 ?

  8-10 ?

  10—12 ?

  12-17 ?

  17-22?

  22-30 ?

  30-38 ?

  38-44 ????????????????????????????????????????? 宽×高 ? 2×2 ? 3×3 ? 4×4 ? 5×5 ? 6×6 ? 8×7 ? 10×9 ?12×9 ????????????????????????????????????????? 键的长度系列L6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28„„ 在本自动贴标机中，最受力的键为传动辊与电动机联结间的链轮键，根据轴的直径28mm，轮毂宽度30mm，可以再一次进行选择的键的尺寸为8×7，长度为28mm。其余部件的键选择6×6，长度为18mm。 4(?(2键联结强度计算 平键联结传递转矩时，联结中各零件的受力情况见图4(1所示对于采用常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通干键联接(静联接)，其主要失效形式是工作面压溃。除非有严重过载，正常情况下不会出现键的剪断。因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。 假设载荷在键上的工作面上均匀分布，普通平键联接的强度条件为 3T2，10 σp=?[σ] (4.1) pkld 图4(1干键联接受力情况 式中:T——传递的转矩(T=F ×d,2)，单位为N?m; k——键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，此处h为键的高度; l——键的工作长度，单位是mm，圆头平键l=L—b，b为键的宽度 d——轴的直径; [σ]——键、轴、轮毅三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为Mpa; p [p]——键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用应力，单位为Mpa。 根据键的尺寸8x7，长度为18，键与轮毂的接触高度k=0.5h=0.5×8mm=4mm 3210T，所以σ= pkld 32，600，10= 4，28，38 =281Mpa,[σ]=150Mpa p0可见联接的挤压强度不够，考虑相差较大，因此改用双键，相隔180布置， 32，600，10σ= p4，28，38，2 =140Mpa

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