基于solidworks青菜（蔬菜）打捆机结构设计与仿真（设计说明书+CAD图纸+三维建模）
摘 要
我国农业常年用种量在125亿公斤以上，已成为继美国之后的全球第二大种子市场，其中青菜常年用种量约4万多吨，商品化率约为60%，与世界水平还有一定差距，意味着我国青菜市场有着巨大的发展潜力。青菜捆扎机的工作过程主要由送带、收紧、切烫、粘结四个环节组成，因此送带机构、夹压机构、封口机构设计的合理与否，将直接影响到捆扎质量和效率。当蔬菜人工搁置在规定的位置后，手动将捆扎带塞入焊接处并触动微开关，第一顶紧杆将带端压紧，同时机械装置和执行机构保证反时针方向收带，达到一定的捆紧力后焊接，稍后切刀上顶切带，最后机械送带，完成一个捆件的捆扎过程 。
本文对青菜捆扎机凸轮总体的精确设计,受凸轮控制的剪切、夹压机构的协调合理运行是完成捆扎的关键。本设计通过对国内外青菜扎捆机器的性能的检测，构造以及操作的简易程度，最终设计成一架操作简单、价格合理、适合大多数地区使用便于维修的青菜捆扎机械，捆扎的过程包括送带、收紧、切烫、粘结四个环节组成，因此送带机构、夹压机构、封口机构设计的合理与否，将直接影响到捆扎质量和效率。当青菜人工搁置在规定的位置后，手动将捆扎带塞入焊接处并触动微开关，其他顶紧杆将带端压紧，同时机械装置和执行机构保证反时针方向收带，达到一定的捆紧力后焊接，稍后切刀上顶切带，最后机械送带，完成一个捆件的捆扎过程，实现了对青菜捆扎的机械化。本设计通过对CAD和solidworks软件的使用实现对各机构的设计及二维、三维出图。
关键词：青菜；捆扎机械；摩檫轮；CAD图纸；solidworks
ABSTRACT
The annual seed consumption in China's agriculture is over 12.5 billion kilograms, making it the second largest seed market in the world after the United States. Among them, the annual seed consumption of green vegetables is about 40000 tons, with a commercialization rate of about 60%. There is still a certain gap with the world level, which means that China's green vegetable market has huge development potential. The working process of the vegetable bundling machine mainly consists of four stages: belt feeding, tightening, cutting and ironing, and bonding. Therefore, the rationality of the design of the belt feeding mechanism, clamping mechanism, and sealing mechanism will directly affect the quality and efficiency of bundling. After the vegetables are manually placed in the designated position, manually insert the strapping strip into the welding area and touch the microswitch. The first clamping rod will press the strip end tightly, while the mechanical device and actuator ensure that the strip is retracted in a counterclockwise direction. After reaching a certain binding force, the welding is carried out. Later, the cutting blade will top the cutting strip, and finally, the mechanical feeding will be carried out to complete the bundling process of a bundle.
This article focuses on the precise design of the overall cam of the vegetable bundling machine. The coordinated and reasonable operation of the shearing and clamping mechanisms controlled by the cam is the key to completing the bundling process. This design aims to test the performance, construction, and ease of operation of domestic and foreign vegetable bundling machines, and ultimately design a vegetable bundling machine that is easy to operate, reasonably priced, and suitable for most regions for easy maintenance. The bundling process includes four stages: belt feeding, tightening, cutting, and bonding. Therefore, the rationality of the design of the belt feeding mechanism, clamping mechanism, and sealing mechanism is crucial, It will directly affect the quality and efficiency of bundling. When the green vegetables are manually placed in the designated position, the bundling straps are manually inserted into the welding area and a microswitch is triggered. The other clamping rods press the ends of the straps tightly, while the mechanical device and actuator ensure that the straps are retracted in a counterclockwise direction. After reaching a certain bundling force, the welding is carried out. Later, the cutting blade is used to top the cutting straps, and finally, the mechanical feeding is carried out to complete the bundling process of a bundle, achieving the mechanization of green vegetable bundling. This design utilizes the use of CAD and Solidworks software to achieve the design of various mechanisms and 2D and 3D drawing.
Key words: Green vegetables; Binding machinery; Rubbing wheel; CAD drawings; Solidworks
目录
第一章 绪论 4
1.1 研究背景 4
1.2研究目的及意义 4
1.3国内外研究现状 5
1.4研究内容及研究方法 7
1.5拟解决以下问题 7
第二章 青菜捆扎机设计参数及设计方案的选择 8
2.1参数设定 8
2.2设计原理及方案的拟定 9
第三章 青菜打捆机机械结构设计与计算 10
3.1捆扎机构原理 10
3.2传动轴的的设计 11
3.3传动齿轮的设计 13
3.4凸轮轴的设计 16
3.5摩擦轮的设计 18
第四章 基于SolidWorks青菜打捆机三维建模 19
4.1SolidWorks软件介绍 19
4.2电机的建模 20
4.3轴的建模 20
4.3机架的建模 21
4.4装配 22
总 结 24
参考文献 25
致谢 26
第一章 绪论
1.1 研究背景
青菜捆扎机械的应用,起始可追溯到本世纪初期,如美国SIGNODE公司、德国的CYKLOY公司等就涉足捆扎行业,以生产钢带捆扎设备为主,但其规模和生产技术水平都还较低。直到上世纪的五十年,塑料材料的问世,使以塑料带作为捆扎材料成为现实,极大地促进了塑料带捆扎机的发展。较早的如日本的下岛株式会社、株式会社,日鲁工业株式会社等。至2001年日本的塑料带捆扎机总产量达94万台,约占包装机械总量的19.5%,总产值达300亿日元。每年约有30%的出口,几乎占领了全部东南亚市场。由于他们能成功地引进和消化吸收别国的经验,不断改进发展[2]。结构较为简单,可靠性高,在国际市场上有很大的竞争能力。其中最大的生产厂家为下岛株式会社,于1969年开始正式生产自动捆扎机,主要从事产品开发,产品质量控制和推销工作,其零部件加工和装配均通过扩散的办法。在国内设有17家分公司和270个代销点,并在35个国家和地区设有代理点。产品品种200多个,正常生产品种为29种。美国的SIGNODE公司则是一家以钢带捆扎机为主,塑料带、聚酯带捆扎工具为辅的跨国公司,属于美国ITW上市公司。美国和其它六个国家设有分公司该公司自1913年就开始从事捆扎机械的生产,为100多个国家的工业产品包装提供服务,并为各国用户提供24小时内的配件供应服务,他们不仅具有巨大的生产能力,而且还有一支精益求精的研制和开发队伍,通过对捆扎机械各功能部件的反复试验和多方案对比,生产出的捆扎机械具有很好的可靠性和最佳的经济寿命,虽然价格昂但仍然是国际市场上的强手[1]。
1.2研究目的及意义
我国包装机械工业是在改革开放以后发展起来的。由于起步较晚，大部分设备都是通过引进设备消化吸收研制出来的。行业从无到有，从小到大，逐步发展起来。而我国的捆扎机械在各领域运用都比较广泛，比如在建筑上钢筋的捆扎，在医疗上对药物器械的包装，农业生产中打捆机的出现，解决了秸秆荒废田地等等问题。基本上能生产出满足人民生活需求的各种各样、各种档次的产品，并正在不断努力、提高、缩小与国外先进水平、先进技术、先进设备的差距。在全行业广大企业、科研单位技术人员及行业工作者的共同努力下，新产品、新技术日益涌现并转化为生产力。我国人口众多，民以食为天，包装与食品机械产品市场广阔、潜力巨大。包装与食品机械在我同的迅速崛起已引起社会的广泛关注，即使在东南亚国家遭受金融危机的情况下，该行业仍欣欣向荣，堪称“朝阳工业”[2]。随着人民生活水平的不断提高，对商品包装提出了更高的要求，哪里有商品，哪里就有包装，可以说包装工业对国民经济整体结构的发展起着重要的作用。包装机械产品量大面广，广泛应用于食品、医药、化工、军工等各个行业。我国包装机械工业通过采用国际标准和吸收国外先进技术，在标准水平、设计制造和产品质量方面都有了较大的提高。一些企业的产品质量达到或接近国外同类机器的先进水平。这些企业采用先进的企业管理体系和质量保证体系，不断改善和提高产品的质量，以质量和售后服务为企业的命脉，解决了用户的后顾之忧。随着国民经济的不断发展，国内市场对包装机械产品的需求量与日俱增，年产量也逐年提高，包装饥械企业数量越来越多，并且企业性质逐渐从国营转为私营、集体甚至个体，市场竞争日趋激烈，从过去经济短缺的卖方市场转变为买方市场。因此产品在技术、性能、价格上的竞争更为激烈[3]。
1.3国内外研究现状
目前国内产品与国外相比，市场竞争能力偏低。目前我国包装机械产品普遍存在质量不稳定、性能单一、成本高、技术含量低的状况，我国进入世贸组织(WTO)，国际先进的技术、设备和管理经验的进入势必会对我国刚刚发展起来的包装机械工业造成巨大冲击，企业面临着前所未有的严峻考验[4] 我们应该根据自己的特点，发挥自身的优势。包装机械企业要想寻找较好的、长远的发展必须不断开发新产品,提高产品的质量和机械的可靠性以适应当前日新月异的发展形势，要规范优质服务标准，努力搞好售后服务。只有这样，包装机械企业才能得以更好地发展。捆扎机械作为包装设备中的一个主要分支，是将一个或多个包装物用捆扎带(绳)紧束一起的机器，使包装件便于运输、保管和装卸，属于外包装设备。捆扎机械的发展，在一定程度上借助于捆扎材料的开发应用，在捆扎材料中，先后出现的有草绳、绵麻绳、纸绳、盒属丝、塑料绳、塑料带、钢带、聚胺酯带等，但由于其本身的强度和延伸率不同，对机械捆扎的适应程度各异，以及考虑制作成本,目前以钢带和塑料带的应用最为广泛。特别是自五十年代以来，随着石油化工的崛起，开始用塑料作为捆扎材料，为塑料带（绳）捆扎机械的开发成功奠定了基础，由于塑料带比钢带，纸带具有较低的使用成本和不锈蚀、不污染、强度适中、手感柔软、制造方便、外观美观等优点，使之在许多领域逐步替代原来的钢带、纸带，塑料带捆扎机成为包装机械中少有的技术成熟、简单可靠、品种齐全、复盖面广的主要设备。国际市场上的抢手。我国捆扎机械生产自1976年开始。随着我国社会经济的不断发展和各行业对改善产品包装产品质量的要求日益迫切，使捆扎机械不论在生产能力、生产技术、整机性能等方面都有了很[5]。
（1）已将微机技木应用于捆扎机过程控制，具有温度控制、自动计数、定长送带、故障报警等多种功能，不仅可单机使用也可多机联用或与自动生产线配套使用。
（2）从机器的传动方式来看，有机械传动、液压传动和气动，特别是液压传动具有结构简单，制造方便的特点，是我国特有的机型。
（3）品种规格比较齐全。为适应不同的用户需要，已有全自动、半自动和手提式捆扎器，根据包件捆扎要求不同，除通用的普通型外，又有带压力的捆扎机、双轨道捆扎机、侧封式捆扎机等，其工作台面有高有低，可适应单件捆扎或自动连续捆扎的需要，目前最大的自动捆包尺寸可达2000×1200毫米，最小的可捆扎50×80毫米的捆件、品种已达20多种。
（4）捆扎能力在每分钟12—21道之间，基本能满足国内当前的生产需要。目前仍大量采用宽度为13.5毫米的塑料捆扎带和直径为30毫米的筒形薄膜捆扎绳，井正在开发使用宽度为5—10毫水的塑料捆扎带的捆扎机，但国外大繁使用的钢带自动捆扎机在国内尚未开发。
（5）捆扎带粘接主要利用烫头将捆扎带两端加热至一定温度后再施压使之粘合，称为热熔搭接型，其接头的拉力强度可达母带强度的80%。塑料绳捆结机则以打结的形式捆紧包件。
（6）目前已能生产二十多个品种的捆扎机和三个品种的捆结机，基本上能满足国内需求，其中半自动捆扎机的整个性能已接近国外先进水平，故每年有较大的批量出口，而全动捆扎机仍与国外有较大的差距。与国外捆扎机械生产技术水平相比，国产捆扎机差距主要为：品种单一，生产力低。虽然经过二十多年的发展，但只能生产20多个品种，还不及国外一个公司的品种数，而且只能生产通用型的产品，如钢带自动捆扎机的生产至今仍是一个空白，无法满足一些特殊行业的需要：据调查2006年全国产量已达19000台，但仍太大落后于国外的水平。我国捆扎机械的生产起步较晚，主要是靠引进国外的整机经消化改进二次开发生产的。因此在生产中着重于产品的整机性能而忽视了对零部件的研究，导致在捆扎速度、接头粘接方式和送带轨道等主要技术性能方面不硬国外先进水平。工作可靠性较差，其中特别是捆扎带和元器件的质量不稳对整机的性能带来很大的影响[4]。
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