缠绕包装机设计

毕业设计（论文）I摘 要目前在货物包装过程中存在着包装浪费时间，手工包装造成劳动力的浪费等问题。本课题是在对国内外一些包装机的机构分析的基础之上，设计一种适应特定包装要求的缠绕包装机。其中传动装置主要包括电动机、圆柱圆锥齿轮减速器、传动轴、联轴器等组成。其工作原理是电动机通过联轴器与二级圆柱-圆锥齿轮减速器相连，经二级减速器减速，并且改变传动方向，二级减速器通过联轴器与工作轴相连，最终将力和运动传递到悬臂上，使悬臂围绕货物转动，进而对货物进行包装。关键词：缠绕包装机，悬臂，锥齿轮IIABSTRACTAt present, there are a waste of packing waste in the process of the goods packaging, and the waste of labor caused by manual packaging. This thesis is based on the analysis of the mechanism of some domestic and foreign packaging machine, and designs a winding packaging machine that adapts to the specific packaging requirements.The transmission device includes the motor, the cylindrical bevel gear reducer, the transmission shaft, the coupling and so on. Its working principle is motor through the coupling and secondary bevel cylindrical gear reducer is connected, through the secondary gear reducer and change transmission direction, secondary reducer connected through the coupling and shaft, will eventually force and motion transfer to the cantilever, the cantilever rotates around the goods, and the packing of the goods.Key Words: Winding packaging machine, cantilever, bevel gear 毕业设计（论文）III目录前 言.11 基本概述.21.1 包装机研究目的和意义.21.2 包装机的基本介绍.21.2.1 缠绕包装机的主要分类21.2.2 缠绕包装机的缠绕方式31.2.3 缠绕包装机的应用领域41.3 国内外研究现状.41.3.1 国外包装机的研究现状41.3.2 国内包装机的研究现状51.4 课题主要研究内容71.5 研究方法71.6 本章小结72 总体方案设计.82.1 设计要求82.2 缠绕包装机悬臂部分整体结构图82.3 缠绕包装机的主要工作参数82.4 本章小结93 悬臂的设计及电机的选用103.1 悬臂结构设计103.2 悬臂重要参数计算103.3 电动机选择11IV3.4 本章小结114 传动系统.124.1 传动部分概况124.2 运动和动力参数计算124.3 本章小结135 传动齿轮的设计及校核.145.1 锥形齿轮的设计及校核145.1.1 锥齿轮的设计计算145.1.2 几何计算145.1.3 齿面接触疲劳强度校核185.1.4 齿根抗弯疲劳强度校核195.2 圆柱齿轮的设计及计算215.2.1 选定材料215.2.2 按接触强度初步确定中心距并选定主要参数215.2.3 校核齿面接触强度225.2.4 校核齿根弯曲强度225.3 本章小结.23结 论.29致 谢.30参考文献.31毕业设计（论文）V毕业设计（论文）1前 言科学技术的不断进步发展，推动着商品生产的发展和人类文明的进步，社会商品流通也在不断提出新的要求。随着生活质量的提高，人们不仅对物质文明生活提出要求，对精神文明的需求也在不断提高，这就要求不仅在商品供给上要高效快捷、美观大方，而且在商品包装上的要求也更加严苛。因此产品包装的个性化和效率化正在成为当前应对生产、消费、流通等领域改革的关键性问题。包装机技术是在基本包装机械的基础上的先进包装机械技术，用来代替人类劳动力，并做一些简单、重复或危险的工作，提高生产效率，保证生产安全。缠绕包装机在一定程度上能够提高货物包装效率和产品的柔性化设计，能够减小产品的整个周期，从而一定程度上提高产品的市场竞争能力。同时降低了在产品生产过程中的劳动力占用率，显著降低工人的劳动强度。同时，系统性、高配置的机器人装置可以随时生产不同尺寸、规格、要求的产品。对于产品批量化生产的影响尤为突出。21 基本概述1.1 包装机研究目的和意义在现代工业生产中，主要面临的问题之一是对于质量较轻、整体较高并且在储存时摆放不平稳的产品或重量大的货物的包装。目前包装方法中存在包装方法老旧，浪费时间。劳动力大量浪费等问题。包装机的设计对整个包装行业有着极大的推动作用，同时有利于对传统包装的不断改善，促进包转行业的机械化和自动化，促使我国包装行业向高新技术层面前进，提高工业产品在国际市场上的竞争力。1.2 包装机的基本介绍1.2.1 缠绕包装机的主要分类缠绕包装机按基本结构可以分为以下三种型式: （1）简易型：缠绕包装过程通过人工控制。货物包装速度低。卷辊滑架速度、转盘/旋臂转速等都不能进行调整。进行包装时薄膜的重叠高度、翻边量、缠绕的层数和货物需要进行包装的高度都要由人工操作进行控制。并且不能与生产线连接。 （2）半自动型：缠绕包装过程由人工加机器控制。货物包装速度较低。卷辊滑架速度、转盘/旋臂转速等都可以随时进行调整。行包装时薄膜的重叠高度、翻边量、缠绕的层数和货物需要进行包装的高度可以提前进行设置，并且形成程序对货物进行自动缠绕包装。 （3）全自动型：缠绕包装过程由机器自动控制（即生产线型）。货物的包装速度较高。这种类型的包装机与生产线上的传送带直接相连，缠绕包装过程由生产线上的主控机操纵，对需包装货物的运动以及传送带的运动进行统一控制，并且包装位置能够自动进行定位；所有的调节参数都为预先设置，缠绕膜的剪断与控制都是全自动进行的；并有与之配套的安全设施，以保证工作人员的人身安全。根据缠绕包装设备对不同的缠绕膜拉伸方式，对缠绕包装设备可分为“预拉伸”型和“阻拉伸”两大类： （1）预拉伸型缠绕机：是指提前设置缠绕膜拉伸比，然后缠绕膜在预拉伸膜架机构的作用下拉伸，最后缠绕到待包装的货物之上。优势是能够均匀的铺膜、包装后外毕业设计（论文）3形美观、适应性强（超轻，超高等特殊货物都可使用），而且在相同条件下能够节省大量缠绕薄膜等材料。（2）阻拉伸型缠绕机：是指使货物转动的速度比缠绕膜被拉出时的速度快（通过调节阻拉伸机构的摩擦阻尼来实现），从而使缠绕膜在拉开的同时缠绕到货物之上。因为阻尼可以任意调节，所以任何品质的缠绕膜或普通塑料膜均可以使用，但对于较轻、较高的货物，无法实现稳定包装，并且薄膜的消耗量大。 根据缠绕包装设备应用领域及对货物包装方式的不同，又可将其分为七大系列及各种延伸规格：（1）T 系列托盘式缠绕包装机是指托盘和货物的转动由转台旋转带动，从而实现对货物的缠绕包装的一种机器。（2）H 系列环体缠绕包装机是指让送膜（送带）装置环绕圆形轨道运动，对圆环货物的环体部分进行缠绕包装。（3）Y 系列圆筒式轴向缠绕包装机 是指圆筒状货物由转台旋转带动进行整体转动的同时，圆筒状货物在转台上的两根动力托辊带动下进行自转，从而实现对货物全封闭缠绕包装的一种机器。（4）W 系列圆筒式径向缠绕包装机 是指卷筒状货物在转台上的两根动力托辊带动下进行自转，从而实现对径向圆筒面货物的缠绕包装的一种机器。（5）S 系列水平式缠绕包装机是指通过回转臂系统围绕水平匀速前进的货物做旋转运动，同时对包装材料的涨力通过拉伸机构进行调节，将货物包装成一个牢固的整体，并在货物表面形成螺旋形规则包装的一种机器。（6）NT 系列无托盘缠绕包装机是指货物在转台旋转带动下进行转动，从而实现对货物的缠绕包装的一种机器。（7）XL 系列行李缠绕包装机4是专为机场包装行李等而设计的。以防止行李的破损，防止行李被调换等现象的发生，从而起到一定保护的作用。1.2.2 缠绕包装机的缠绕方式通常情况缠绕机有手动和自动缠绕两种方式。 （1）手动缠绕方式：将膜架调至机器下部，将要包装货物放置在指定位置（转盘）上，将缠绕膜放在膜架上装好，将缠绕膜按规定方式穿好，然后，开启转盘电机使转盘旋转，此时缠绕膜将在货物底部缠绕，当缠绕圈数满足我们的要求时，按膜架上升按钮使膜架上升到要求位置（光电测高有效）；按膜架下降按钮使膜架下降到底部。重复以上过程完成包装，按停止结束。 （2）自动缠绕方式：当缠绕机的拉伸膜处于初始位置时，将货物放置好，薄膜，设置好缠绕圈数、上下次数、越顶时间等工作参数后，开启机器，缠绕包装的整个过程将自动完成。1.2.3 缠绕包装机的应用领域传统意义上讲，缠绕包装机主要应用于大宗货物的缠绕包装机作业或者是托盘产品的包装作业，但随着经济的发展和人们对产品包装的要求越来越高，缠绕包装机方式已经不仅仅局限于这两个领域，更多领域的应用等待我们开发。（1）小商品包装。小商品看上去体积较小用不到缠绕包装机，但实际上，有很多商品件小且形状并不规则时，我们就需要将他们放在一起包装，以防止在运输过程中遗漏或丢失，这时就需要选择使用无托盘缠绕包装机就行包装。（2）轮胎的包装。我们都知道，轮胎包装有它专用的环体缠绕包装机，但这也只是其中一种情况，当对多个轮胎一起进行包装且需要实现全面包装时，圆筒缠绕包装机将会很好的取代环体缠绕包装机，成为新的包装工具。（3）其他更加适合的领域。设备的应用领域并不是固定不变的，更多的使用领域需要我们去开发去发现，只有我们生产商将产品推及开来，用户才有更多选择的机会。（4）应用于化工、电子、耐材、玻璃制品、造纸、五金、食品饮料等行业，适用于大批量货物的集装箱运输及散件托盘包装。 转盘平稳慢速起停，以防止防止货物倾倒。转拉膜架可以将需要的部位加强，使包装更紧密，完美。缠绕膜的缠绕层数可以毕业设计（论文）5根据需要设置，使包装材料得到节省。 转盘复位，保证货物移动时进行精确定位。通过光电系统测高，对包装货物的高度能够自动进行测量,能够简单随意的对底部、顶部的缠绕层数及包装次数进行调节。有过载保护装置，安全有保障，操作简单，维修方便。（5）应用于单件货物或多件小型货物组合的缠绕包装。为了保证货物在平稳的环境中进行包装设置有压顶装置，包装高度可以根据需求改变。同时，因为进行包装时的实际需要，膜架有固定和可上下移动两种形式。广泛应用于玻璃制品、五金工具、电子电器、造纸、陶瓷、化工、食品、饮料、建材等行业。能够提高包装效率、减少运输过程中的损耗，具有防尘、防潮、降低包装成本等优点，是集约化包装的理想选择。基本特征：双环传动，往复式工作。安全、便捷。变频控制，可根据需要调整包装带的重叠度。滑环可上下移动，以适应不同内径和外径的钢丝。包装带的松紧度可调。托辊和护辊均采用聚胺脂包胶。配备末端胶带固定装置1.3 国内外研究现状1.3.1 国外包装机的研究现状国外的包装机械工业技术主要有以下几个发展阶段：简单机械化、初级机械化、自动包装生产线、计算机控制的高度自动化生产线。国外包装机械产品种类齐全，产量增长稳定，并且生产自成体系，发展方向趋向专业化。到 60 年代中期，出现了第二代缠绕机，其动力控制系统采用液压伺服马达，可以改变工作参数，具备了一定的灵活性。1967 年，第一次纤维缠绕国际会议召开之后，纤维缠绕技术在全球范围内迅速发展，同时也促使了缠绕机在不断的研究与发展，使缠绕机由一开始的机械式发展到数控式，缠绕机进入第三个发展阶段。随着计算机技术的不断发展和成熟，缠绕机的研发过程中运用了更多的计算机技术，包括缠绕机的硬件部分和控制运动的软件部分。采用计算机控制系统能够更加精确的跟踪机床的速度与位置，并对它实时进行控制，使缠绕机的速度控制有了大幅度的提高。与此同时，开始有一部分公司探索使用计算机来设计缠绕机的缠绕模式，即纤维缠绕 CAD 技术，这使缠绕模式的设计更加简单，同时降低了产品的设计更新周期。缠绕机的结构和功能也在不断改变和成熟，并在各行各业得到应用。由最初的机械单轴缠绕，发展为现今的多轴缠绕，且可以同时缠绕多个制品，或多个装置同时缠绕一个制品，不仅大大提高了生产效率，而且提高了包装质量，改善了工作环境。缠绕管制品已得到越来越广泛的应用。相应的，与缠绕机相关的产品设计规范、质量标准、设备和原材料供应体系也逐渐被完善，缠绕技术已经日渐趋于成熟。进入到 21 世纪后，缠绕机的缠绕技术与缠绕功能更加完善，各种类型的缠绕机被广泛应用于工业、航空航天以及军事领6域。现在，缠绕设备的发展更新速度明显加快，而且将线性质量和缠绕效率的提高放在放在首要地位，出现了更多的多主轴、多运动轴联动的缠绕机。用计算机控制的六轴联动缠绕机的研发成功，解决了不规则物件的缠绕成型。多运动轴联动缠绕机可以生产出形状更加复杂的产品，在国际缠绕机行业中，已经有七轴甚至 十一轴联动的计算机控制缠绕机。伴随着硬件设施的不断提高，国外缠绕 CAD/CAM 软件也发展到了很高的水品，既可以设计回转乃至不规则件的缠绕轨迹，还可以进行模芯设计、后置处理和线型规划，达到模拟的效果，根据不同的数控系统生成相应的控制代码，实现从设计到生产的全自动化。1.3.2 国内包装机的研究现状我国的包装机械工业发展比较晚，设备比较落后，解放前，绝大多数商业产品都没有进行包装，只有少数产品采用手工包装这种最原始落后的包装方法。新中国成立后，我国包装机械开始起步，但一开始发展比较缓慢，在 70 年代，北京市商业机械研究所设计并制造了我国第一台包装机。进入 20 世纪 80 年代以来，由于国民经济迅速发展，人民生活水平显著提高，再加上入世之后对外贸易的不断扩大，对产品的包装要求越来越高，迫切要求包装机实现机械化、自动化。经过 40 多年的发展，包装机械已成为我国机械工业中十大行业之一，为我国包装机械工业的高速发展提供了有效保障。改革开放之后，我国包装机械发展更加迅速，但是统计显示，我们包装机械品种只有 1300 多种，而且大部分还基本停留在测试、仿制阶段，缺少高精度和大型化产品，自行开发能力弱，不能满足市场需求。由于工业基础的薄弱，我国包装机械与国外的先进包装机相比，产品性能较低，稳定性和可靠性比较差，外观简陋粗糙，元器件质量差、寿命短可靠性低，使产品整体的质量受到较大影响。随着科技革命的不断推进和科学技术的不断进步，我国的包装机械得到了极大的发展。自 20 世纪 90 年代起，我国包装机械工业以每年 20%-30%的速度迅速发展。包装机械工业已经成为我国国民经济中不可缺少的新兴行业。虽然近些年我国包装机械行业得到了极大的发展。但是，由于我国基础工业比较薄弱，对现代包装高新科技、包装机械和包装原辅材料的研究与开发远远达不到发展的需求，行业自主研发能力的内在动力不足，现阶段技术水平的提高主要依靠一些先进技术设备来实现。国内缠绕包装机的研究机构和生产单位不少。上海奉业包装机械有限公司是一家专业从事包装机械研究和制造的企业，为提高产品在国内国际市场的竞争力，已经研制出一系列包装精品。上海理查包装机械有限公司是一家专业从事缠绕包装机研究和制造的企业，经过不断地自主研发目前已经研发生产出国内缠绕包装机械领先水平的毕业设计（论文）7TJ 系列圆筒薄膜裹绕机、LG 系列环体薄膜缠绕机、BG 系列水平（棒料）薄膜缠绕机等多种薄膜缠绕包装机械。现在，缠绕包装机的研究工作主要有以下几个方面：（1）包装机的传动系统设计包装机的传动系统是包装机完成各项动作的基础，对于包装机传动方案的研究，是研究比较多的部分，青岛大学机电学院的张继忠、戴作强先生为了实现包装机的预期功能，对包装机传送系统进行了系统的设计。确定传动路线，并对系统传动比做出了科学的分配，给出了包装机传动系统结构简图和主要参数。这些对于我们设计缠绕包装机时，设计合理的传动方案，优化传动路线具有理论指导意义。（2）包装机的震动方面研究机械的震动是所有机械设计过程中都必须要考虑的问题。由于在包装机对产品进行包装时，包装材料与包装物品之间存在相对运动，对于体积比较大的物品，在包装过程中就会产生震动。且震动伴随速度的提高而越严重。目前，很多企业和单位的研究机构都在着力于包装机械振动问题的研究，并且己经取得了一定的研究成果。（3）包装机的强度分析包装机的强度分析主要是指对包装机卷筒轴和滑动车轮的强度计算方法的研究，研究人员在这方面进行了大量的分析设计工作，并取得了丰硕的成果。在对缠绕包装机进行强度计算时，不光要考虑静载荷的因素，还要考虑到由于惯性和震动所产生的动载荷。所以，在进行强度计算时，要将运动力学和材料力学结合起来对包装机进行设计计算。（4）包装机生产效率分析包装机的生产效率是指包装机在单位时间内包装产品的数量。包装机的生产效率是对包装机性能评价的一个重要依据。因此，对缠绕包装机的细致分析，了解影响其生产效率的主要因素，可以在设计初期就考虑一些方法来消除或减少其对包装机生产效率的影响。(5)自动化控制研究包装机发展最重要的趋势是机械自动化控制。在自动控制方面，国内很多人都在研究，很多研究成果已经应用到生产实际中，很大程度上提高了包装机的生产效率。8国内对缠绕包装机的研究正在进行中，目前的缠绕包装机在实际应用中仍有很多问题有待解决，其生产效率和包装之量仍不能满足市场需求。1.4 课题主要研究内容(1)确定研究内容。分析现有缠绕包装机传动机构的结构，工作原理和技术指标，确定实验内容主要为电机、减速器、齿轮；同时，悬臂转速在一定范围内可调，以满足各项性能实验的要求。(2)确定总体方案。考虑经济适用性原则，尽可能减少占地面积，拟采用电动机做动力源，辅以工厂气压传动系统，通过 PLC 控制。(3)传动装置设计与制造。绘制图样。1.5 研究方法采用理论与实践相结合的研究方法，研究缠绕包机悬臂的工作原理以及工作效率等，在对现有缠绕式包装机研究分析的基础上，完善悬臂式缠绕包装机的设计方案，应用国内外新技术、新工艺、新材料，确保包装机的质量。通过实际试验，进一步优化悬臂式缠绕包装机的性能。1.6 本章小结(1) 本章主要介绍了本课题的研究背景，包装机分类、应用领域、缠绕方式和包装机的发展趋势。(2) 根据现有缠绕包装机，确定本课题的研究内容、设计方案和研究技术路线。毕业设计（论文）92 总体方案设计2.1 设计要求(1)能够模拟包装机作业状态，具有良好的灵活性与适应性，控制方便，能够满足要包装货物的要求。(2)借鉴国内外包装机研制的最新技术成果，追求结构简单、操作方便、可靠稳定、通用性强、高效节能。(3)零部件可换性、标准化程度高。2.2 缠绕包装机悬臂部分整体结构图缠绕包装机悬臂部分工作流程如下：电动机 1 通过联轴器 2 与二级减速器 3 相连，经二级减速器 3 将转速减为 15r/min，并且改变传动方向，二级减速器 3 通过联轴器 5与工作轴相连，最终将力和运动传递到悬臂 7 上，使悬臂 7 围绕货物转动，进而对货物进行包装。2.3 缠绕包装机的主要工作参数1）根据现有包装机的技术要求和实际工作状况，设计悬臂式缠绕包装机的缠绕速度为 15r/min。2）减速装置为二级圆柱圆锥齿轮减速器。2.4 本章小结1）本章介绍了缠绕包装机悬臂部分的总体设计，并确定了悬臂的结构和传动方案。2）根据缠绕包装机悬臂部分的整体设计方案，确定主要工作参数。103 悬臂的设计及电机的选用3.1 悬臂结构设计根据包装机要进行包装货物的尺寸规格对摇臂的结构进行如下设计：1）水平臂长度 L = 650mm；2）竖直臂长度 H=1000mm具体结构如图所示3.2 悬臂重要参数计算1）经计算得摇臂总重量小于 40kg2）摇臂转速为 15r/min = 0.25r/s，则角速度 w = 0.25×2 rad/s = 0.5 rad/s （3.1）3）功率计算已知 F = 400N，质心半径为 396.3mm由 v = wr 得v = 0.25 × 0.3963 = 0.62 m/s (3.2）P = Fv = 400 × 0.62 = 248 w （3.3）P 入 = = = 269.6 w （3.4）经过计算得到了设计所需的重量，转速，功率等重要参数。3.3 电动机选择（1）选择电动机的类型 毕业设计（论文）11按照设计的要求，根据包装机悬臂的工作需求以及电动机的安装位置，选用三相异步电机。（2）电动机功率的确定电动机的输出功率 Pm = 269.6w。根据机械基础综合课程设计选定电机的额定功率 .KWPm750（3）电动机转速的确定按设计要求的需要，悬臂的转动速度为 ，根据二级圆柱圆锥齿轮减min/15rn速器的传动比范围，查机械基础综合课程设计选定电机的转速为 n = 910 r/min综上，查阅机械基础综合课程设计，最终选定型号为 Y90S6 的电机3.4 本章小结1）本章对悬臂的结构进行了计算设计。2）通过计算选定了工作电机。124 传动系统4.1 传动部分概况（1）该部分传动主要是由二级圆柱圆锥齿轮减速器及传动轴实现的电机通过联轴器与二级圆柱圆锥齿轮减速器输入轴相连，由二级减速器实现转速和传动方向的改变，输出轴通过联轴器与工作轴相连，由工作轴带动悬臂转动，进而实现产品的包装。（2）二级圆柱圆锥减速器特点：适用于输入轴与输出轴成 90 度配置的传动中。因为大尺寸的圆锥齿轮的制造尺寸精度难以得到保证，所以圆锥圆柱齿轮减速器的高速级一般采用圆锥齿轮传动以减小其尺寸，提高制造精度。齿轮减速器的特点是效率高、寿命长、维护简便，因而应用极为广泛。而圆柱圆锥齿轮减速器更是具有承载能力强、体积小、噪音低等优点。（3）二级圆柱圆锥齿轮减速器简图4.2 运动和动力参数计算（1）已知电动机的输出功率为 0.75KW。输出轴转速 nm = 910r/min.要求总传动比i= =60.7 （4.1）1590wmn其中：n m为输入轴转速；nw为输出轴转速（2）传动装置运动及动力参数计算。二级圆柱圆锥齿轮减速器各级传动比毕业设计（论文）13高速级锥齿轮传动比 i f = 0.91 = 7.09 （4.2）i则低速级圆柱齿轮传动比 i g = =8.56 （4.3）f各轴的转速电机输出轴、输入轴、高速轴、低速轴、工作轴的转速分别为 nm=910r/min；n 1 =910r/min；n 2 =128r/min；n 3 =15r/min；n w=15r/min。各轴的输入功率Pw = 0.75 Kw（4.4）KwPw 7425.0975.041 （4.5）096222（4.6） 8313（4.7）KwPw 743.95.07444 各轴的输入转矩（4.8）mNNT 79.9102549511（4.9）P12822（4.10）mNNT 75.43156.094533（4.11）Pw 26944经过计算获得了设计所需的总传动比 60.9、高速级传动比 7.09、低速级传动比8.56，以及各轴的转速、功率、转矩等设计参数4.3 本章小结1）本章对传动系统进行了一个整体的介绍。142）计算了传动系统中传动装置的动力参数。毕业设计（论文）155 传动齿轮的设计及校核5.1 锥形齿轮的设计及校核5.1.1 锥齿轮的设计计算1）计算设计公式 （5.1）32195dpeHKT其中：载荷系数 K=12）齿数比 （5.2）09.761i32n3）估算时齿轮的许用接触应力 （5.3）22m/18/1.0'NmNHSpHp 其中：试验齿轮的接触疲劳强度极限 （查机械设计手册2lim30H一图 16.2-17h）,估算时的安全系数 'S4）估算结果 （5.4）61.201809.75'd31 e通过设计计算公式，最终获得估算的小锥齿轮大端分度圆直径 20.61，以用于后边的几何计算。5.1.2 几何计算1）齿数：取 Z1=20，则 （5.5）14209.712Z则大小锥齿轮的齿数分别为 20，142 。2）实际齿数比16（5.6）1.72041Z所以两个锥齿轮的实际齿数比为 7.1 。3）分锥角 01.842arctntnarc211 Z（5.7）9212则影响大小锥齿轮各当量值的分锥角分别为 8.01，81.98。4）大端模数 （5.8）mZde03.126'm1其中取 me=1（查机械设计手册表 16.4-3）大端分度圆直径 mmZee 201d1（5.9）42经计算两个锥齿轮的大端模数为 1.03；小锥齿轮的大端分度圆直径 20mm，大锥齿轮的大端分度圆直径 142mm。5）外锥距 （5.10）mdRe764.1sin21c6）齿宽 取 b=22mm （5.11）53.217643.0beR其中：齿宽系数取 R=0.3实际齿宽系数毕业设计（论文）17（5.12）306.Rbe所以此锥齿轮的齿宽为 22mm，齿宽系数为 0.3066 。7）中点模数 （5.13）mmRe8046.)501(中点分度圆直径 dRem 9311（5.14）m25.4)50(2锥齿轮的中点模数为 0.8046；小锥齿轮的中点分度圆直径 16.934mm，大锥齿轮的中点分度圆直径 114.253.8）切向变位系数 Xt1=0 ；X t2=0高变位系数 X1=0 ； X2=0 9）顶隙 （5.15）mmCe2.01*c（GB12369-1990 齿制 C*=0.2）大端齿顶高 ，mmxea 1)01()1(h（5.16）2大端齿根高 mmxchef 2.1)02.1()1(1* （5.17）22全齿高 （5.18）e*所以顶隙为 0.2mm，大小锥齿轮的大端齿顶高都为 1mm，大端齿根高都为 1.2，全齿高为 2.2mm。10）齿根角 18958.076412arctnarctn11effRh（5.19）958.022eff齿顶角 （采用等顶隙、收缩齿） 21fa（5.20）958.01顶锥角 9811aa（5.21）38.2509.22根锥角 781811ff（5.22）02.1950.2211）大端齿顶圆直径mhdaea 98.1)8cos2(cos11 27414222（5.23）冠顶距 mhdAaeK 860.7)1sin214(sin211 (5.24)aeK 980大端分度圆弧齿厚 （标准压力角 ） 2mxxmSte 57.1)02tan(1)an2(11 (5.25)mSe57.12毕业设计（论文）19大端分度圆弦齿厚mdSSe 5684.1)20671(57.)61(2 (5.26)e 94222 大端分度圆弦齿高mdShea 035.1248cos57.14cos121 (5.27)ea 6922 经过计算两锥齿轮的大端齿顶圆直径，大端分度圆弧齿厚，大端分度圆玄齿厚，大端分度圆玄齿高等参数都有。12）当量齿数 (5.28)784.1098cos42.2211 ZVv当量齿轮分度圆直径 (5.29)m102.709.73416d221 mv(5.30)m85.912vv当量齿轮顶圆直径(5.31)685.12685.920910721 avahd当量齿轮根圆直径(5.32)mdvb 840.720cos685.9cos1721 当量齿轮传动中心距20(5.33)mdavv 394.8)65.891027()(212 当量齿轮基圆齿距(5.34)mvb 72cos4cosp 计算的各个当量值分别为：当量齿数 Zv1 =20.197， Zv2=1017.784；当量分度圆直径dv1 =17.102， dv12=859.685；当量齿轮传动距为 438.394 。13）啮合线长度 vtvvbvavbvav addg sin)(2122212 20sin394.8-）40.87-65107.6-9（ 2222 sin39.4）8318（(5.35)m7.9端面重合度 (5.36)847.35219vbpg齿中部接触线长度(5.37)mvbm 30.19847.312l 齿中部接触线的投影长度 l， bm=lbm=19.30mm (5.38)所以啮合线长度为 9.137mm；端面重合度为 3.847；齿中部接触线长度 19.30mm，投影长度 19.30mm。5.1.3 齿面接触疲劳强度校核1)计算公式 毕业设计（论文）21（5.39）HpKLSEHBMbmtHAH ZZldFK 12其中：中点分度圆上的切向力 （5.40）NdTFmt 0425.934.167201使用系数 KA=0.125弹性系数 2/8.9mNZE螺系角系数：直齿轮，Z =1锥齿轮系数：Z K=0.8 载荷分布系数：Z LS=1 端面载荷系数 （5.41）2.1/1max2LSHZ节点区域系数：Z H=2.3 动载系数 （5.42）smndVmm /807.106934106则 Kv=0.1 齿向载荷分布系数 He=1.1，有效工作齿宽 be0.865，（5.43）5.1K65.1eH中点区域系数 2212 1)()(tan1 vvbavvbavBM ZFdZFdZ 17.0tan76.03.0642tn= 1.603 （5.44）22参数 和1F2F1 = 2 ，（5.45）694.5)1847.3(2)(2 V2）计算接触应力：8.01893.206109.73194.62551(2 H)8423780（5.46）2/1064.59mN许用接触应力（5.47）WXLVRNHpZSlim其中：试验齿轮的接触疲劳极限 2/130limmN寿命系数 ，长期工作，取为无限寿命设计1NZ润滑油影响系数 ，95.0LVR sV/m1024尺寸系数 1XZ工作硬化系数 W最小安全系数 1.minHS所以齿轮的接触应力值为 1046N/mm2 。而许用接触应力值为（5.48）22/13/)195.013( mNmNHp 毕业设计（论文）233）齿面接触强度校核结果（5.49）22/13/1046mNmNHpH 经过计算，锥齿轮的齿面接触强度能够满足包装机中减速器的要求，所以校核通过。5.1.4 齿根抗弯疲劳强度校核1）计算公式（5.50）FpFSnmtFVAFYbK其中： ;25.1AKV6HF2.1KNt0459复合齿形系数 ,76.1FSY54297.01VZ82重合度系数 （5.51）45.087325.0725.0VY锥齿轮系数 （5.52）04.1392)0.1(4')1(42 bmKlY24载荷分配系数 （5.53）12LSZY2）齿根弯曲应力计算值1.45072.8046.259251.1 F 2/8297mN（5.54）（5.55）212 /350.29764218.92 mNYFSF 所以两齿轮的齿根弯曲应力分别为 297.218N/mm2 ，290.350N/mm 2 。3）齿根许用弯曲应力 （5.56）XelTRrNTFEPYSmin其中：齿根弯曲疲劳强度基本值 2/630mE寿命系数 ，长期工作，取为无限寿命设计1WTY相对齿根圈角敏感系数 1relTR相对齿根表面状况系数 R尺寸系数 121XY最小安全系数 4.minFS许用弯曲应力值 （5.57）2221 /450/)14.630(mNmNFP 计算所得的许用弯曲应力为 450N/mm2 .4)齿根弯曲强度校核结果