重力作用的大袋包装物码垛机械设计
目 录
1 前言 2
1.1 课题的背景 2
1.2 课题的意义 2
1.3 课题的设计目的 3
1.4 课题的主要设计内容 3
2 计算机软件的选用 4
3 设计方案的确定 5
3.1 总体方案 5
3.2 码垛机的基本原理 5
3.3 基于重力作用的食糖袋码垛机械原理 6
3.4 托盘的运动方式 6
3.5 主要部件方案的确定 7
3.6 平移台结构设计 8
3.7 导轨的设计 9
3.8 回旋机构原理 10
4 设计计算书 10
4.1 间歇旋转的设计计算 11
4.2 蜗杆的设计与校核 13
4.3 丝杠的设计与校核 16
4.4 驱动丝杠螺母传动的齿轮的设计和校核 20
4.5 轴承的选用 22
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1 前言
1.1 课题的背景
近几年来，码垛机市场发展十分迅速。随着科技的发展，码垛机也经过了几年的快速发展，世界自动化码垛行业已经形成了一定的产业规模，与码垛机产业相关的产业也都日渐完善，但是我国的码垛机市场还远没有发展成熟，并且有很大的发展空间。同一些发达国家相比，我们国家在这方面还有很大的差距。随着科技的进步，市场经济在快速发展，市场经济体制也在不断地完善，码垛机技术水平在提高、产品质量在上升，应用领域在不断扩展，因此我国的码垛机市场将会有更光明的前景。
现今，大多数用户企业使用的码垛方式有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
四种：一种是人工码垛；第二种是使用传统方式的码垛机码垛；第三种是使用码垛机器人的方式码垛；第四种是使用全自动的码垛设备来完成码垛工作。由于一些经济和技术条件的原因，现在的企业使用比较多的还是传统的码垛方式，但就长远发展趋势来看，全自动码垛机器人的发展空间不容小视。
包装袋码垛机就是将已生产好的包装袋，按一定排列方式码放在托盘上，自动堆码，并且可在堆码多层后推出，然后被叉车运往仓库储存。码垛机的使用可大大地减少劳动人员的数量和降低劳动强度，能最大限度的节省空间。在当今竞争如此激烈的社会里，码垛机是生产线中的一套必不可少的重要设备。
1.2课题的意义
①方便包装袋的生产，提高生产效率，更加方便人们的生活。
②采用全自动的包装袋码垛机使包装袋码垛方式的调整十分方便、简单。
③堆垛效率高，可大大节省人力资源，降低工人的劳动强度。
④自动化程度高，能够大大的提高生产效率。
1.3课题的设计目的
两年的机械类基础知识和一年半专业知识的学习，使我们拥有了一定的机械知识。毕业设计的目的就是让我们充分运用学过的知识来完成自己所选题目所要求的设计，并对我们三年半的学习成果做一个检测。我选择的课题是基于重力作用的大袋包装物码垛机械设计，是工程机械类设计，就是运用机械设计，机械原理，机械控制，机械制图等知识来完成面粉袋码垛机的驱动系统，控制系统，执行系统的结构设计及一些校核计算等工作，温习和巩固我们学过的知识，并且培养我们设计简单机械的能力。另外，可以培养我们在生产实践中学会进行调查研究、收集资料以及整理、分析、利用资料的能力；培养我们在生产实践中学会查阅外有关的技术文献并利用这些文献的能力，从而提高自学能力。还能够很好的培养我们积极主动完成设计任务的责任心和敢于创新的精神。
1. 4课题的主要设计内容
本课题是基于重力作用的大袋包装物码垛机械设计，主要的设计内容有：
①该课题将要完成包装袋码垛机的设计，该机用于将包装袋码垛堆垛。需要设计机械结构实现码垛操作，包括动力传递、摆放机构等的设计。
②整机机械结构设计，完成总装图的设计、主要部装和零件图。
③面粉袋在托盘上的90度交叉放置，通过不完全齿轮间歇机构来实现四袋面粉的井字形放置
④托盘的水平移动，通过导轨移动，丝杠螺母传动，或者齿轮齿条传动机构等来完成
⑤托盘的竖直方向的移动，通过齿轮齿条传动机构来控制剪式支架张开与收合来完成
2 计算机辅助设计软件的选用
随着设计自动化的不断发展，世界上出现了越来越多的CAD/CAE/CAM一体化设计软件，UG是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UG NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。UG同时也是用户指南和普遍语法的缩写。
这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。
UG的开发始于1969年，它是基于C语言开发实现的。UG NX是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域(自然科学或工程)、数学(分析和数值数学)及计算机科学的知识。然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究，同时随着计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能。
3 设计方案的确定
3.1码垛机总体结构
3.2码垛的基本原则
根据码垛基本原则和堆垛美观要求，层与层之间包装袋需横竖交叉摆放在托盘上，并且食糖袋缝包口一律朝里，第１层和第２层包装袋的装盘码放形式见图3.1。第１层食糖袋按图1（a）码放完毕后，在第１层的上面按图1（ｂ）码放第2层。按照此码放方式即可实现层与层之间的交叉并满足食糖袋缝包口一律朝里的美观要求。
图3.1 包装袋的码垛形式
3.3 基于重力作用的食糖袋码垛机械基本原理
食品袋装满食糖并封口后，由推袋机构将其放平（袋底在前、封口在后）在带式输送线上向前输送，并在输送过程中用轧辊将松散的食糖袋压平实。当平实的食糖袋输送至一定位置时，其脱离带式输送线由自身惯性力转移至同向辊道上继续在惯性力作用下向前移动，当滑行到达平滑道的落袋窗口时，在重力作用下，食糖袋基本以自由落体的方式（由于在平滑道上存在一定的滑动摩擦力）下落至码垛托盘中。为了保证食糖袋不会越过落袋窗口，在适当位置设置限位块。辊道及平滑道结构见图3.2。
1.辊道 2.食糖袋 3.平滑道 4.落袋口 5.限位块
图3.2 辊道及平滑道结构示意图
3.4 托盘（码垛机械）的运动方式
1 前言 2
1.1 课题的背景 2
1.2 课题的意义 2
1.3 课题的设计目的 3
1.4 课题的主要设计内容 3
2 计算机软件的选用 4
3 设计方案的确定 5
3.1 总体方案 5
3.2 码垛机的基本原理 5
3.3 基于重力作用的食糖袋码垛机械原理 6
3.4 托盘的运动方式 6
3.5 主要部件方案的确定 7
3.6 平移台结构设计 8
3.7 导轨的设计 9
3.8 回旋机构原理 10
4 设计计算书 10
4.1 间歇旋转的设计计算 11
4.2 蜗杆的设计与校核 13
4.3 丝杠的设计与校核 16
4.4 驱动丝杠螺母传动的齿轮的设计和校核 20
4.5 轴承的选用 22
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1 前言
1.1 课题的背景
近几年来，码垛机市场发展十分迅速。随着科技的发展，码垛机也经过了几年的快速发展，世界自动化码垛行业已经形成了一定的产业规模，与码垛机产业相关的产业也都日渐完善，但是我国的码垛机市场还远没有发展成熟，并且有很大的发展空间。同一些发达国家相比，我们国家在这方面还有很大的差距。随着科技的进步，市场经济在快速发展，市场经济体制也在不断地完善，码垛机技术水平在提高、产品质量在上升，应用领域在不断扩展，因此我国的码垛机市场将会有更光明的前景。
现今，大多数用户企业使用的码垛方式有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
四种：一种是人工码垛；第二种是使用传统方式的码垛机码垛；第三种是使用码垛机器人的方式码垛；第四种是使用全自动的码垛设备来完成码垛工作。由于一些经济和技术条件的原因，现在的企业使用比较多的还是传统的码垛方式，但就长远发展趋势来看，全自动码垛机器人
包装袋码垛机就是将已生产好的包装袋，按一定排列方式码放在托盘上，自动堆码，并且可在堆码多层后推出，然后被叉车运往仓库储存。码垛机的使用可大大地减少劳动人员的数量和降低劳动强度，能最大限度的节省空间。在当今竞争如此激烈的社会里，码垛机是生产线中的一套必不可少的重要设备。
1.2课题的意义
①方便包装袋的生产，提高生产效率，更加方便人们的生活。
②采用全自动的包装袋码垛机使包装袋码垛方式的调整十分方便、简单。
③堆垛效率高，可大大节省人力资源，降低工人的劳动强度。
④自动化程度高，能够大大的提高生产效率。
1.3课题的设计目的
两年的机械类基础知识和一年半专业知识的学习，使我们拥有了一定的机械知识。毕业设计的目的就是让我们充分运用学过的知识来完成自己所选题目所要求的设计，并对我们三年半的学习成果做一个检测。我选择的课题是基于重力作用的大袋包装物码垛机械设计，是工程机械类设计，就是运用机械设计，机械原理，机械控制，机械制图等知识来完成面粉袋码垛机的驱动系统，控制系统，执行系统的结构设计及一些校核计算等工作，温习和巩固我们学过的知识，并且培养我们设计简单机械的能力。另外，可以培养我们在生产实践中学会进行调查研究、收集资料以及整理、分析、利用资料的能力；培养我们在生产实践中学会查阅外有关的技术文献并利用这些文献的能力，从而提高自学能力。还能够很好的培养我们积极主动完成设计任务的责任心和敢于创新的精神。
1. 4课题的主要设计内容
本课题是基于重力作用的大袋包装物码垛机械设计，主要的设计内容有：
①该课题将要完成包装袋码垛机的设计，该机用于将包装袋码垛堆垛。需要设计机械结构实现码垛操作，包括动力传递、摆放机构等的设计。
②整机机械结构设计，完成总装图的设计、主要部装和零件图。
③面粉袋在托盘上的90度交叉放置，通过不完全齿轮间歇机构来实现四袋面粉的井字形放置
④托盘的水平移动，通过导轨移动，丝杠螺母传动，或者齿轮齿条传动机构等来完成
⑤托盘的竖直方向的移动，通过齿轮齿条传动机构来控制剪式支架张开与收合来完成
2 计算机辅助设计软件的选用
随着设计自动化的不断发展，世界上出现了越来越多的CAD/CAE/CAM一体化设计软件，UG是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UG NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。UG同时也是用户指南和普遍语法的缩写。
这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。
UG的开发始于1969年，它是基于C语言开发实现的。UG NX是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域(自然科学或工程)、数学(分析和数值数学)及计算机科学的知识。然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究，同时随着计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能。
3 设计方案的确定
3.1码垛机总体结构
3.2码垛的基本原则
根据码垛基本原则和堆垛美观要求，层与层之间包装袋需横竖交叉摆放在托盘上，并且食糖袋缝包口一律朝里，第１层和第２层包装袋的装盘码放形式见图3.1。第１层食糖袋按图1（a）码放完毕后，在第１层的上面按图1（ｂ）码放第2层。按照此码放方式即可实现层与层之间的交叉并满足食糖袋缝包口一律朝里的美观要求。
图3.1 包装袋的码垛形式
3.3 基于重力作用的食糖袋码垛机械基本原理
食品袋装满食糖并封口后，由推袋机构将其放平（袋底在前、封口在后）在带式输送线上向前输送，并在输送过程中用轧辊将松散的食糖袋压平实。当平实的食糖袋输送至一定位置时，其脱离带式输送线由自身惯性力转移至同向辊道上继续在惯性力作用下向前移动，当滑行到达平滑道的落袋窗口时，在重力作用下，食糖袋基本以自由落体的方式（由于在平滑道上存在一定的滑动摩擦力）下落至码垛托盘中。为了保证食糖袋不会越过落袋窗口，在适当位置设置限位块。辊道及平滑道结构见图3.2。
1.辊道 2.食糖袋 3.平滑道 4.落袋口 5.限位块
图3.2 辊道及平滑道结构示意图
3.4 托盘（码垛机械）的运动方式
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