牙膏自动装盒设备结构设计 (2).doc

《牙膏自动装盒设备结构设计 (2).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《牙膏自动装盒设备结构设计 (2).doc（39页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、牙膏自动装盒设备结构设计上料系统设计学 院：专 业：姓 名：指导老师：工业自动化学院机械工程林逸彬 学 号：职 称：160406102802 秦雪梅 副教授 中国珠海二二年五月北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计 诚信承诺书本人郑重承诺：我所呈交的毕业论文牙膏自动装盒设备结构设计上料系统设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，论文使用的数据真实可靠。承诺人签名： 日期： 年 月 日牙膏自动装盒设备结构设计上料系统设计摘 要本次牙膏自动装盒的上料部分设计目的是在特定的环境以及特定的时间内，加快牙膏装盒生产的效率，减少人力资

2、源的浪费，降低因为人为因素或者其它因素导致的装盒失败率。本次的上料设计中共设计了俩个部分，一部分为牙膏盒的上料部分设计，另外一部分为牙膏的上料部分设计。牙膏盒的上料部分设计利用了吸盘，吸盘的移动控制由3个丝杆滑台机构来实现，在同步传送带前端有一个斜槽放置未上料的牙膏盒，同步传送带上贴有一块块等距分开的亚克力板，吸盘吸取牙膏盒放入同步传送带的亚克力板之间，传送至装盒的工作位置等待装盒，同步传送带的间歇运动通过槽轮进行控制。牙膏的上料部分利用了斜槽，使牙膏通过重力往下滚动，在斜槽的低端设计有一个缺口，牙膏将从缺口处掉落到同步传送带上（牙膏的传送带与牙膏盒的传送带相同），防止过多牙膏同时掉落，所以将

3、把高度设置到与传送带接近的位置，通过低端挡板可将下一个牙膏推至下一个槽内，牙膏通过同步传送带传送至装盒位置。传送带的间歇运动通过槽轮进行控制，其中牙膏的传送间歇运动需要与牙膏盒传送的间歇运动一致，最后利用推杆将牙膏推进牙膏盒进行装盒。关键词：吸盘、丝杆滑台机构、间歇运动、同步传送带、槽轮。Structure design of toothpaste automatic packaging equipment design of feeding systemAbstractThe purpose of the automatic packaging of toothpaste is to spe

4、ed up the efficiency of toothpaste packaging production, reduce the waste of human resources and reduce the failure rate of packaging caused by human factors or other factors in a specific environment and within a specific time.There are two parts in this feeding design, one part is the feeding part

5、 of the toothpaste box, the other part is the feeding part of the toothpaste.The feeding part of the toothpaste box is designed using suction cups,The movement control of the sucker is realized by three screw slide table mechanisms,There is a chute at the front of the synchronous conveyor belt,There

6、 is a chute at the front of the synchronous conveyor belt to place the unfed toothpaste box,There are acrylic plates with equal spacing on the synchronous conveyor belt,The sucker sucks the toothpaste box and places it between the acrylic plates on the synchronous conveyor belt, and then transfers i

7、t to the working position of the box and waits for the box to be loaded,The intermittent motion of the synchronous conveyor belt is controlled by a groove wheel.The feeding portion of the toothpaste makes use of a chute, which causes the toothpaste to roll down by gravity. At the lower end of the ch

8、ute, there is a gap in the design, and the toothpaste will fall from the gap onto the synchronous conveyor belt(The conveyor belt of toothpaste is the same as that of the toothpaste box),To prevent too much toothpaste from falling off at the same time, the height will be set close to the conveyor be

9、lt,Through the low baffle, the next toothpaste can be pushed into the next slot, and the toothpaste can be sent to the box by synchronous conveyor belt.The intermittent movement of the conveyor belt is controlled by the groove wheel, in which the intermittent movement of the toothpaste transmission

10、needs to be consistent with the intermittent movement of the toothpaste box transmission, and finally, the toothpaste is pushed into the toothpaste box with a push rod for packing.Key words: suction cup, screw sliding table mechanism, intermittent movement, synchronous conveyor belt, slot wheel.目 录1

11、、绪论11.1 研究的意义11.2 中国外的发展概况21.3 牙膏上料系统设计应解决的主要问题42、牙膏自动装盒设备上料系统的总体设计方案52.1牙膏上料方案确定52.2牙膏盒上料方案确定63、牙膏盒上料系统的设计73.1牙膏盒备料箱的设计73.2丝杆滑台的选择与设计94、牙膏上料系统的设计135、其他零件结构的设计155.1 同步皮带轮与同步皮带的选择与计算155.2 键与键槽的设计195.3 槽轮的选择与计算206、整体系统的组装与展示256.1牙膏上料设备的组装256.2牙膏盒上料设备的组装267、结论30参考文献31谢 辞321、绪论于2019年据可靠数据显示，如今全球牙膏的市场销售额

12、大概接近180亿美元。据专家分析说当人们进入到2023年的时候，全世界的牙膏的销售市场将会累计到277亿美元，预期复合增长率在内年中也将被保持在9%。在生活中，牙膏是必不可少的牙齿清洁、保护口腔健康的清洁洗护用品。随着人们经济的迅速发展，人们开始越来越注重生活上的品质，牙膏基本上是每家每户都必备的消耗品，在牙膏生产方面，也引起越来越多的商家对其感兴趣。许多商家开始着手牙膏生产的行业，牙膏的生产形式有很多种，有些大企业负责承包牙膏的灌装生产全过程，负责了牙膏的灌装，牙膏管的封尾，然后将牙膏放入传送带上进行装盒，最后将其包装起来出货，也有些小企业会在某一个环节进行设计生产。在最后的包装环节商家往往

13、会在会进行精美的设计由此促进销售。上料机器的种类有许多种类型，而每一种类型的用途也大不相同。牙膏和牙膏盒的上料也可以通过相应的上料机器完成上料。虽然目前中国许多牙膏厂家已经开始使用全自动的牙膏生产线，但是仍有不少厂家采用的是以往老旧的人手上料方式，牙膏通常采用的是长圆管体型状，牙膏盒的外形通常采用长方体形状，许多厂家对于纸盒折叠加工仍以人手加工为主，不但生产效率较低，而且工人的劳动强度也很大，人手工制品也容易产生材料损坏的问题。而对于牙膏（牙膏盒）的上料，进行生产自动化的关键点是对牙膏（牙膏盒）进行有序排列。对于牙膏来说，采取的方法是一个纯机械结构的设计，将牙膏头向一侧放置在货箱内，通过一个倾

14、斜向下的铁道，达到重力使牙膏下滑的效果，最下端处设置挡板，防止牙膏飞出，通过挡板使牙膏置于同步传送带的一个个凹槽上。就牙膏盒来看，可以将已经折叠好的牙膏盒，放入一个箱体内，箱体内的牙膏盒由于重力关系一个个通过斜槽下滑到低端，然后通过吸盘吸取上料到牙膏盒的同步传送带上，完成牙膏（牙膏盒）排序，提高了企业的生产效率，也降低了工人的劳动强度。1.1 研究的意义上料部分是生产线的难以分离的一个重要部分。而上料机主要用于企业的生产线的前端部分，主要负责的是准确的将物料运送至工作位置，目前中的还是主要以振动加料机为主要的上料机器，这是因为振动给料具有诸多优点，在目前的科技状态和普及情况来讲，让自动给料系统

15、的设计不增加振动给料的装置是一件不太容易的事情。然而，振动送料也是有其自己的弊端的。不稳定的振幅、物料上料时速度不平均和物料分拣的能力不成熟，这些因素都影响着都影响了物料的上料情况，同时也因为如此导致可能在现实生产时会出现不可控制的因素影响，这导致不可缺少人工的监督以及干预。因此针对目前轻工业上料的普遍存在的问题，本设计针对此弊端设计了一款专门对于固定规格的上料箱，以模仿现在大部分的上料机构，但又与目前大多数上料机构不同。目前中国的加工生产都还尚未成熟，许多企业都还是劳动密集型的加工模式，依靠劳动力去发展的企业往往效率不高，企业所获得的利润有限，因此自动化加工生产势在必行。这个产品区别于其他上

16、料设备的不同之处在于该设备是没有振动机的存在的,目前中国的大部分生产商的上料方式都是震动，保证不了上料的精度，而且震动筛的成本价也是同样不低的，对于一些小厂商来说价格并不是那么友好。而在本设计中，设计的上料设备的优点就是不需要振动筛产生震动使物件下落，这款产品通过上段提供一定的斜度，通过重力施加往下的压力，本设备主要利用了重力的原理，加上备料箱的材质使用低摩擦力的材质，最后通过一定的机械结构，便可达到使产品一个个分开的目的。1.2 中国外的发展概况从世界上料器的发展状况来看，许多发达国家的工业发展起步较早，比如德国、俄罗斯、日本等等。德国在1940年代的时候开始开发振动喂养设备,其中震动上料设

17、备就包括振动输送机和振动喂料斗等等。一直到1950年代末的时候,日本才发明了一种新型的振动电机，这一种新的振动电机是通过模仿德国的震动电机。当时日本的震动电机类型就分为三种类型，日本安川电气电机和井上会长和生产RFH惯性共振器类型。经过几十多年的高速发展，到如今这些发达国家的自动喂料器技术已经步入了成熟，在对于产品的上料情况也能做到十分优秀，产品质量也能做到很低的损坏率和出错率。中国的上料机行业研究起步的比较晚，在20世纪的时候，由于中国的生产整体制造技术水平还相对于别的发达国家比较落后，所以中国的上料机机械在总体的水平与世界一流的上料机械水平还是存在着不小的差距，这种差距主要体现在给料机本身

18、的设计中国的上料机普遍比较简陋，难以达到精度要求，使用的寿命也不够长久和加工能力上面也相对世界水平显得粗糙，难以摆脱人工的使用，资源的浪费明显，达不到全自动控制和全自动监控的水平，这些方面在当时都有待进一步提高。然而，即使中国对于上料机的研究比别的国家晚了许多，但到如今，随着中国经济的快速增加以及政府提供政策斥资大力支持个人企业研发上料设备，中国的加料机行业由此得以迅速发展，上料机的精度、制造精度，以及操作员的技术水平都有了质的提高。中国在整个上料机的开发过程中,于1950年代的时候,中国的主要应用是k型号的机械往复式给料机,该机器具有结构简单、使用功率较大的特点,虽然多数机器都为高重量级的大

19、型设备但这类机器的处理能力并不高。直到在1960年代，中国研发的电磁振动给料机出世,这台机器上料方式主要是利用电磁感应的原理工作。电磁振动给料机机器具有处理能力强的特点,它的结构紧凑,全身的重量轻,并且能够无级调速以及减少了电力消耗等等的优良特点，但电磁振动给料机并不是没有缺点的，这台机器的使用范围只能在无尘车间使用，所以运用范围并不广，这也不适用于上料过于庞大的物料，所以其价值因此受到了一定的遏制。从1970年代末到1980年代初,中国开始研发使用电机振动给料机,目的是为了改善电磁振动给料机中所有的缺点。电机振动给料机结构简单，并且其能做到自动调整振动，达到同步运动的效果。但是由于由于当时工

20、作人员并不是很能了解电机的结构以及它的特点，所以在上料机器的使用过程中出现了一系列的技术上面的问题，例如电机的使用寿命短，这样消耗的成本是巨大的。在1990年代的时候，中国开始相继出现了链式上料设备和共振式振动上料设备。链式上料设备是一种连续上料机，能够比较好的解决了不能连续给料的缺点。到如今，中国的上料设备已经变得多种样式多种功能，主要的上料设备以带式给料器、带式给料器和链式给料器等多种连续给料器为主。在这许多种的上料设备中，带式给料机具有着传动平稳、工作效率高、噪音低、给料量大、结构简单等特点，比较适用于目前各种物料的给料作业，但是带式给料机本质上仍然是震动给料机。不同之处在于带式给料机的

21、输送带外侧包裹一层装甲用来提高带式给料机的耐冲击性和耐磨性。除了带式给料机之外，使用最广的还有链式给料机，链式给料机具有给料均匀、不受水的影响、运转平稳、噪音低的特点。现有的连续给料器在低噪声、低功耗、体积大、连续给料器等方面有其自身的优点和适用范围，不同的使用条件对给料器的功能要求也不同。对于中国目前市场分析我们可得知在下游产业的上料机发展中,其中最主要应用是煤炭行业的上料运输机,就目前来看，中国共有2015个煤矿矿产地，其中共有15200台上料运输机进行过登记,在煤矿矿产中使用的上料设备的使用寿命一般为6年,由此可得知在下游产业中上料机的寿命并不长，需要经常更换设备,中国政府于“十一五”期

22、间给煤矿企业进行投资援助，直到2010年设备投资已经高达约1260亿元，振动上料设备就约占设备总数的12个百分比，于这段期间，中国煤炭消费比重一直保持在了较高消费水平上。因此，有专家对此进行保守估计，认为目前的煤炭行业每年将会为上料设备花费高达约13亿元。高度需求上料设备的不单单是煤炭行业，钢铁行业也是重要的下游上料行业。钢铁在生产的过程中，各种原材料的重量加在一起可达到好几吨，所以普通的人手搬运已经完全满足不了需求了，在搬运和加工这些物料时，需要使用大量的上料设备来帮助人们完成各种中间的运输环节，所以在钢铁生产的行业中，大量投资在上料设备的购买和维护上是必不可少的。在中国，煤炭钢业和钢铁行业

23、对上料设备都不可缺少，但不止这俩种行业对上料机器有着大的需求，在电力行业、冶金行业等等的行业对上料机也都有着较大的需求，由于中国大量生产行业都对上料机不可或缺，于是在这些行业需求的下，国产给料机的销售量每一年都在逐渐上涨中。由于各种行业的生产家对给料机的运送能力要求越来越高。国家对此进行投资，让私人企业也能够有动力进行上料设备的研发生产，有了国家政府的支持，整个机械行业产业链的发展越来越好。1.3 牙膏上料系统设计应解决的主要问题牙膏上料系统设计的主要问题在于以下几个方面:(1)上料系统中，各个设备零件的制造精度应该选择的范围，以及零件与零件之间的配合精度。(2)针对不同的牙膏品种，应该如何设

24、计上料系统的上料方式，才能减少牙膏无法上料的情况，同时具备高效率的特点。(3)上料系统中上料装置与传输带之间的速度与时间的配合与控制。(4)上料系统的零件使用中，各个零件应该使用何种材料，既能保证设备的使用寿命，又能最大经济效益化。(5)上料系统总体的设计如何才能在不影响设备使用的情况下，占用最小的使用空间。(6)上料系统的环境应该选择在封闭的、无菌无尘的工厂内还是可以适应许多日常的环境中。(7)牙膏的上料系统的安全性能是其中最为基本的要求，设备的设计需要具有一定的安全设备，以防止操作人被设备所伤。2、牙膏自动装盒设备上料系统的总体设计方案总体方案的设计对于进行机器设计是十分关键的。因为总体方

25、案是根据设备需要有的性能以及结构进行构造撰写的。因此在撰写总体设计方案时，应提前观察所需上得物料的情况，然后再根据上料的物料的形状大小、使用方法以及其特点，充分考虑各种因素，结合目前机械设计的设计基础，分析后拟订出总体方案。在本次牙膏上料设备中，需要上料的物料是牙膏和牙膏盒，牙膏盒尺寸规格为：长220mm,宽50mm，高50mm，重量在20g左右，而牙膏的规格是总长200mm，头部直径15mm长15mm，剩余直径40mm185mm，重量在140g左右。牙膏与牙膏盒的尺寸规格相对来说比较小，所以本次设计的上料设备也可以通过小型的机器进行模拟上料，如果需要进行大批量生产，可根据比例和承受力进行换算

26、选择，所以本次所设计的设备属于一种小型的上料系统，但其对于上料也具有着重要的作用，只需要与机器后的传送带与输送计数间的配合衔接好，产品的顺利上料并不存在太大问题。该牙膏上料系统共分为俩部分，第一部分为牙膏的上料系统，另一部分为牙膏盒的上料系统，在本次设计中，俩个部分的上料的形式是可以相同的，但为了对比哪一种具有更高的效率和哪一种更加经济实惠，俩各部分的上料方式又有些许不同。牙膏盒的上料方式具有一定的精确性，使用了弹夹式的存料方法，并用丝杆滑台结构模拟机械手臂进行对牙膏盒的抓取，使牙膏盒能顺利进入传送机构中，而牙膏的上料方式有些许不同，牙膏在一开始通过人手放入到牙膏备料箱内，通过重力使牙膏滑至底

27、部出口，掉入至传送机构中，同样可以实现上料的功能，俩者的区别在于一个精确度较高，一个较为经济实惠，但各有其优缺点。2.1牙膏上料方案确定对于牙膏的上料部分来说，通过上网查询资料可得知，现在具有许多已经成型的大型牙膏上料机，因牙膏的设计多是椭圆形，所以许多厂家常用的上料方式都是通过斜面使牙膏滑下，但他们的机构比较复杂和精准，同时会在待上料的牙膏存放箱体内设计拨杆使牙膏从小口滚出，最后通过推杆机构将牙膏推至传送机构上。也有厂家直接设计了一款专门针对于吸取牙膏的机械手吸盘，用来吸取牙膏到传送机构上。本次设计借鉴了他们的设计，模仿设计了一款牙膏上料机构。这款牙膏的上料机构属于一种纯机械机构，它的上料方

28、式和牙膏盒的备料箱有点类似，但它们的结构形式却略有差别，牙膏的上料机构更像一个“箱体”，能存放比牙膏盒备料箱更多的牙膏在箱体内。牙膏的上料上料箱与牙膏盒备料箱一样，都是利用了重力下降的原理，牙膏受到重力会从上端箱体滚至箱体下端，而斜槽的宽度只比牙膏宽几毫米，防止因宽度太大导致牙膏歪曲，牙膏到达低端后将会从低端的小口掉落到传送带上，而斜槽与传送带的距离要控制在一定的距离，防止一个凹槽内放置多个牙膏的问题，随着同步皮带轮间歇运动到下一个位置下一个牙膏将被挡板推至下一个凹槽内，达到牙膏一个一个等距排列的效果。上料流程图如下图2.1。图2.1 牙膏上料系统流程图2.2牙膏盒上料方案确定牙膏盒的上料方法

29、有许多种，在目前的生产型企业中，大部分的牙膏生产企业都是通过在一个箱内放置压扁的牙膏盒，通过吸盘吸取牙膏盒壁，再利用一些限位机构撑起牙膏盒，最后通过拨杆对牙膏盒进行封口，这样做的好处就在于其可用于大批量的牙膏生产线上，压扁的牙膏盒占用的位置小，易于存放，通过机器将其支撑起来，也可省去大部分的人工浪费，但并不是每一个企业都需要大批量的进行装盒，在一小部分的小型企业中，由于资源或资金不足，所以达不到大企业一般的大批量生产，很大一部分企业会选择一些比较经济实惠的方法，最为常见的就是半自动上料机或者纯人工上料，这种方法虽然也可以实现上料，但精度相对与全自动上料机来说并没有那么高，且难以摆脱人手的需求，

30、难免会有不稳定因素导致上料失败或者物料破损，而本次的设计，就是基于小工厂的目前现状加以一些小的改进，让小批量生产也能达到全自动的程度，上料流程如图2.2。图2.2 牙膏盒上料流程3、牙膏盒上料系统的设计3.1牙膏盒备料箱的设计在对牙膏盒上料部分设计之前，应先观察目前市场大部分牙膏的规格，在市场上，牙膏盒的款式多为长方体形状的，其材料通常为纸材，但因其表面覆盖了一层胶，所以不容易被划伤和破坏，通过这个原理，可以把牙膏盒的上料方式设定为具有一定摩擦接触的方式。所以根据目前中国的牙膏使用情况，选用了大部分国民都用过得黑人牙膏作为模型（如图3.1）。经过测量可得知牙膏盒尺寸规格为长220mm,宽50m

31、m，高50mm，重量20g。图3.1 牙膏盒模型得出规格后，便可根据这个数据便可设计出一款相应的牙膏备料箱（如图3.2），牙膏备料箱总长734.22mm，总宽250mm，总高1050mm，箱体内斜面长700mm倾斜角度30，底部平面长100mm倾斜角度为0，箱体内宽220.25mm，其组成是由一个斜槽、4个支撑脚，4块侧面板和3块的挡板焊接而成，牙膏箱的所有的结构都由铝合金打造而成，并在斜槽底部俩侧面板上钻有俩个直径为25mm的小孔。三轴丝杆滑台支撑架红外线传感器牙膏备料箱上方的缓冲挡板牙膏盒备料箱斜槽牙膏盒上料位图3.2 牙膏盒备料箱牙膏备料箱模仿了子弹装入弹夹的备料方法，将折叠好的牙膏盒放

32、入到牙膏盒备料箱最上方处，使牙膏受到重力滑落到备料箱的最下方，由于牙膏盒的重量较小，所以在之后得设计中牙膏的重量可以忽略不计，且因为在后续的覆膜工位中需要将同一面向上，为了不发生盒体翻转的情况，所以需要通过一定的阻力使牙膏盒下落速度减缓，当速度降低时，到达底部时牙膏盒便不会因冲力太大而导致弹起变位或者翻面，为此设计了如图3.2中的三块缓冲挡板，三块挡板通过焊接固定在箱体上方的俩个边上。待牙膏盒滑至备料箱的终端时，便处于等待上料状态，那个位置便是上料位。在上料位的俩个边上，开出了俩个直径为25mm的小孔，其中一侧的小孔外，装有一个红外线传感器，红外线传感器选用了国产优胜电子牌子的，其可测距离在0

33、50cm中，在该次设计中，只需要距离控制在20mm，红外线传感器模型如图3.3。图3.3 红外线传感器模型当牙膏盒滑至上料位时，传感器检测到牙膏盒并发出电信号，电信号传送至PLC控制器中，PLC控制器执行编写好的PLC程序，驱动电机使丝杆滑台机构运动（如图3.4），丝杆滑台机构模拟机械手臂的运动方式，执行编写好的程序，对牙膏盒进行吸取，吸取后继续执行程序，将牙膏盒放入到同步传送带上的卡槽内，这样保证了牙膏盒的面朝向的统一性，防止了因其他原因导致牙膏盒的表面损坏，也实现了牙膏盒在传送机构一个个排开的目的，通过同步皮带轮的间歇运动直到牙膏盒传送至装盒的工作位置上。真空吸盘丝杆滑台机构丝杆滑台支撑架

34、图3.4 丝杆滑台机构3.2丝杆滑台的选择与设计在丝杆滑台的选择上，采用了福誉牌子的丝杆滑台机构（参数如图3.5），型号为FSL30,其定位精度为0.05mm，有效行程在0300mm。其滑台规格为长38mm宽30mm高30mm，侧面中部打有10的螺纹孔，顶部有4个M4*.5的锥形螺纹孔（如图3.6）。丝杆的规格为Tr8*8，丝杆滑台使用的电机为28步进电机。其组成部分由滚动轴承、滑台、滑轨、电机、联轴器（与电机集成）组成。图3.5 产品参数图图3.6 滑台规格图在本次设计上，本款设备运用了丝杆滑台结构（如图3.7），第一步平行安装丝杆滑台机构和丝杆滑台机构，丝杆滑台机构和丝杆滑台机构的总长都是

35、392mm，Y方向的运动由俩个平行安装丝杆滑台机构和丝杆滑台机构控制，其行程在300mm内，这里设计要求为控制丝杆滑台机构和丝杆滑台机构的电机受到电信号时会同时运动，不然会导致滑台对滑轨硬性冲击，导致机械寿命减少。丝杆滑台电机滑台滑台导轨滚动轴承座图3.7 丝杆滑台机构和模型第二步在丝杆滑台机构和丝杆滑台机构的滑块上安装一条长300mm宽30mm高300mm的铝杆（在图3.4中，设计的为三轴丝杆滑台结构，三轴丝杆滑台相对于二轴丝杆滑台多了X方向的控制，但在本次设计中，由于牙膏盒的X方向已经被限位了，所以不再考虑X方面的移动)在铝杆的侧面的正中位置打四个螺纹孔孔竖向安装丝杆滑台机构（其运动行程只

36、有40mm，重量500g，在可承受重量范围之内），丝杆滑台负责Z方向运动，三个丝杆滑台机构组成了俩轴丝杆滑台结构（如图3.8）。图3.8 三个丝杆滑台机构安装示意图丝杆滑台机构滑块上安装了一个带有俩个11螺纹孔的铝块，俩个真空吸盘分别安装在一个内径为8空心铝管上（如图3.9），铝管的上面带有螺纹，将俩个真空吸盘的通过空心铝管的螺纹与11的铝块螺纹连接，在上方的通孔中，插入俩个8的软胶管，胶管上方通过三通导气阀将俩个胶管与气缸连接（如图3.10），便能实现通气。通过控制气缸的吸放气，便可实现真空吸盘的吸放气，达到从牙膏盒上料处吸取牙膏盒到传送带的效果。在控制方面，所采取的是PLC编程控制，使用的

37、软件是gx developer，在gx developer编好程序，并输入到控制器中，程序通过牙膏盒触发红外线传感器传输信号启动，使丝杆按预想的行程进行运动和吸取，达到自动化的目的。铝块上方的俩个口接俩根气管真空吸盘通过螺纹与真空管联接不锈钢真空管通过螺纹与铝块联接铝块固定于滑块上图3.9 真空吸盘模型图3.10 T型三通导气阀4、牙膏上料系统的设计在对于牙膏斜槽的设计中，可得知牙膏管体是由PVC材料制成，根据牙膏管体性质可知其并没有那么容易被损坏，加上其椭圆形的设计，在斜槽中滑下的接触方式几乎是以线的形式，那么就可得知其摩擦力不大。牙膏上料机在工作时，使用者可以接将牙膏头朝一向的倒入牙膏上料

38、箱中（图4.1），牙膏箱的整体大小设置为：长300mm，宽222.5mm，高150mm，与牙膏盒所不同的是，其倾斜角上段为10，下段为60（图4.2），之所以这样设计是因为防止上端牙膏滑动速度太快而导致的下端牙膏堆积卡住出口现象。当牙膏到达底部时，将会从出口掉落出来，则达到出料的效果（图4.3）出口的尺寸为长200mm宽40mm。但本次设计需要的达到的目的是牙膏在传送带上逐个排开，所以设计的方法是将牙膏上料箱整个放在传送带的上方，通过牙膏底部的突出的小半圆部分（图4.4），与传送带俩边的卡槽固定，然后当牙膏落下时，则会掉到传送带的凹槽内，但凹槽的大小只够一只牙膏存放，所以多出来的将会被斜槽的挡

39、板刮到下一个凹槽内，达到牙膏一个个排开的效果。图4.1 牙膏上料箱图4.2 牙膏斜槽角度牙膏备料箱底部出口图4.3 牙膏斜槽的底端出牙膏口牙膏备料箱低的小凸圆柱设计图4.4 牙膏斜槽底部设计5、其他零件结构的设计5.1 同步皮带轮与同步皮带的选择与计算在整个牙膏自动装盒流水线中，传送带承担着十分重要的作用，他负责将牙膏与牙膏盒运送到下一个工作点。在传送带的设计中，需要确保后续工作中牙膏能被推杆准确的推进牙膏盒内，那么牙膏的上料传送带就需要和牙膏盒的上料传送带运行速度是一致的，否则会产生牙膏无法对齐牙膏盒口的问题。因此，在设计皮带时采用的是同步皮带传动。同步带为环形带，同步带的内部结构使以钢丝绳

40、或者玻璃纤维作为强固定层，在同步皮带的外表面覆盖着聚氨酯或者氯丁橡胶。同步皮带的皮带内侧是带有齿型的，因此根据这一特性可以把皮带轮也设计为齿轮形状的(图5.1)。之所以会采用同步带的原因是它非常符合本设计的要求，同步带自身是带有防滑的工作能力的,同步皮带拥有着准确的传动比,当同步皮带与同步皮带轮进行啮合时，是可以实现同步传输没有滑动,得到准确的传动比，因此它的传动效率相比于其他皮带要高的多，根据专家计算同步皮带轮的传动效率可达0.98，再加上他本身的性质，是可以不用涂抹润滑油的，更是方便了以后减少维护次数。图5.1 同步皮带轮与同步皮带同步皮带十分适用于本次设计，但单单只有同步皮带是不足以实现

41、产品逐个排开的目的的，所以采用了在同步皮带上等距的贴附亚克力板的方法，用以牙膏之间的隔离，亚克力板样式如下图（图5.2）。亚克力板是一种有机玻璃板材，但是因为亚克力的材料有点特殊，所以用一般的胶水粘贴，并不能起到很好的粘贴效果，所以需要为其配置相应的亚克力胶水，在本次设计中使用的是亚克力无影胶。亚克力无影胶主要是通过吸收紫外线光固化的,当紫外线照射在亚克力无影胶的时候，往往只需要几分钟甚至几秒钟，便可牢牢固定住，但如果是在没有紫外线的地方，亚克力无影胶是不会固化的。经过无影胶粘合后的亚克力板并不会因此而变色或者老化，他依然保持着高透明度,这也是亚克力无影胶相比起其他胶水所拥有的优点。图5.2

42、亚克力板同步皮带的基本功能设计完善后，需要设计同步带与同步带轮的规格尺寸，根据本次设计的题目，可设计其传动比为1，传递功率为（10001500）w，带轮的转速为60r/min，同步带轮和同步带的规格尺寸可由如下公式计算：（1）确定同步带传动的设计功率Pd：根据设计手册可得知Pd=KaP，根据设计手册单行本表可得Ka=1.3，再根据公式可得Pd=13001950W。（2）确定带的型号和节距：根据同步带传送设计中的设计功率Pd和带轮转速n来确定确定带的型号和节距。其中Pd=13001950W，n=600r/min,根据设计手册查得选用皮带型号H如下图（图5.3）,节距Pb=12.700mm。图5.

43、3 皮带型号图（3）选择带轮的齿数可根据同步带的最小许用齿数来确定，通过查机械设计手册单行本可知最小齿数Zmin=14，所以选用主动齿轮齿数Z1=14，根据传动比i可得知，从动齿轮的齿数Z2=14*1=14,所以Z1=Z2=14。（4）确定带轮的节圆直径d1、d2，根据机械设计手册单行本公式可得其计算公式，在通过查询表格可得带轮的节圆直径d1=d2=56.60mm，通过节圆直径和齿数的对应关系d1=mz1，可得到模数m=4。（5）带速的设计：查机械设计手册单行本得到公式n=d1n1/6*104=vmax，再机械设计手册单行本得到当m=4（或H型号带）时，vmax=3540m/s，本处设计的带速

44、v=1.77m/svmax=35m/s。（6） 初步确定中心距，可根据机械设计手册得到公式0.7(d1+d2)a02(d1+d2)，根据计算可得预算中心距的范围为79.24mma0226.4mm。（7）初定带的节线长度及其齿数：根据机械设计手册单行本查得公式，可以初步预算得出带的节线长度Lop336.204630.524mm，根据需求选定节线长度为600mm的皮带，再通过设计手册得出其在型号为H时，与预算长度相似的节线长Lp为609.6mm时，带齿数Zb=48。（8）实际中心距a的计算：这里采用了中心距可调整范围,通过机械设计手册单行本可得公式aa0+(Lp-Lop)/2，得出实际中心距a20

45、4.8mm。（9）通过机械设计手册单行本查得公式，并确定带轮的齿顶圆半径Da：正常齿制，模数大于1mm的齿轮，齿顶高系数为1，顶隙系数为0.25，所以Da=（Z+2ha*）m=64mm。（10）通过机械设计手册单行本查得公式，并确定带轮齿根圆半径Df：Df=m(z-2.5)=46mm。（11）通过机械设计手册单行本查得公式，并确定带轮齿距p：p=m=12.56mm。根据以上公式，便可得出皮带的样式如下图（图5.5）。在这次设计中，牙膏盒的上料皮带和牙膏的上料皮带是几乎一样的，但又存在一点差别，牙膏盒的上料皮带总长和牙膏的上料皮带总长一样厚度一样，但宽度不一样，牙膏的上料皮带的宽为200mm牙膏

46、盒的上料皮带上的宽为280mm。传送带与带轮之间为齿形啮合，传送带由5个带轮支撑起带轮的长轴端带有一个键，每俩个带轮的中心距约为204.8mm，单个带轮规格如下图（图5.6）。牙膏盒的上料皮带上的亚克力板的规格为长280mm宽10mm高30mm，牙膏的上料皮带上的亚克力板的规格为长200mm宽10mm高30mm，牙膏盒皮带上的亚克力板模型（如图5.7）。同步皮带内表面啮合齿同步皮带外表面等距粘贴着许多亚克力板图5.5 同步皮带样式图5.6 同步带轮规格图5.7 亚克力板（牙膏盒皮带）规格5.2 键与键槽的设计选择完槽轮后，需要根据皮带轮的轴来设计一个平键来对槽轮进行传递扭矩。在这个设计中用到的

47、是普通平键，因为其结构简单，拆装方便，而且对中性好，适合高速、承受变载、冲击的场合，普通平键剖面示意图如下图（图5.8）。（1） 普通平键的设计：根据机械设计手册单行本可得知，对于轴径为20mm的轴，键的公称尺寸为b=6mm，h=6mm，L=1470mm，在这里选用L=20mm。（2） 键槽的设计：根据机械设计手册单行本可以得知，键槽的轴槽深t=3.5mm，毂槽深t1=2.8mm。图5.8 普通平面剖面示意图5.3 槽轮的选择与计算设计好同步皮带与同步皮带轮后，需要设计一个方法去达到皮带间歇运动的效果。获得间歇运动有很多种办法，但常见的间歇运动机构有：棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动和不完全机构，还有伺服电机与步进电机通过启停控制也能达到间歇运动。本次这个产品设计的特点是低速轻载，在这一种情况下槽轮机构具有很大的优势。槽轮机构能把主动轴的单向匀速连续运动转换为从动轴的单向周期性间歇运动，在本次传送机构的设计中使用的是外接槽轮机构。在本次设计的外槽轮机构中，我运用了如下图的槽轮机构，它由拨盘，槽轮和机架组成。电机转动带动拨盘转动时，锁止弧S1达到轴中心O1、O2的连线处，这时候槽轮开始转动，直到圆销脱出槽轮的凹槽时，槽轮停止转动，拨盘继续转动，槽轮上