摘 要

在人力成本逐步上升的今天，自动化成为了大势所趋。机械手作为实现自动化的执行机构，重要性不言而喻。本文为解决瓶装汽水的自动装箱问题，进行了系统的机械结构的设计。近年来，由于气动技术的经济、灵敏、清洁的优点，气动技术得到了长足的发展，尤其是在对清洁度要求较高的食品包装行业。

文章围绕着系统设计的目的及意义、所涉及的主要技术、具体的机械结构设计展开。主体部分在于机械结构设计，这一部分对于吸盘系统、竖直气缸、横向无杆气缸、气泵及与之配套的传送带和框架进行了详细的展开说明，并且另附二维图纸和三维模型。

关键词：气压传动；机械手；自动装箱；结构设计

Abstract

With the increasing of labor cost, automation has become the general trend. As the implementation mechanism of automation, the importance of mechanical arm is obvious. In order to solving the problem of automatic packaging of bottled soda, in this paper, I designed the mechanical structure of the system. In recent years, due to the advantages of pneumatic technology, such as affordable, sensitive and clean, pneumatic technology has been greatly developed, especially in the food packaging industry with high requirements on cleanliness.

This paper focused on the purpose and significance of the system design, the main technologies involved, and the specific mechanical structure design. The main part is the mechanical structure design, and this part carried out a detailed expansion for the sucker system, vertical cylinder, rodless cylinder, air pump, its supporting conveyor belt and frame. In addition, it attached with the two-dimensional drawings and three-dimensional model.

Key Words: Pneumatic Transmission; mechanical arm; Automatic packing; structure design

目录

第1章 绪论 6

1.1 论文研究的目的和意义 6

1.2 国内外发展现状 7

1.3 主要研究内容及关键问题 8

1.3.1 基本内容 8

1.3.2 本课题研究的目标 8

1.3.3 本课题拟采用的技术方案及措施 9

第2章 瓶装汽水自动装箱装置的相关技术 10

2.1 机械手技术简介 10

2.2 气动技术简介 10

2.3 传感器技术简介 10

第3章 装置的结构设计 11

3.1 自动装箱装置的运动要求 11

3.2 实现自动装箱动作的机械形式 12

3.2.1 几种基本形式的对比 12

3.2.2 初选机械手的形式 13

第4章 瓶装汽水自动装箱装置的机械结构设计 14

4.1 吸盘系统 14

4.1.1 吸盘 14

4.1.2 真空发生器 14

4.1.3 其他气路元件的选用 15

4.2 竖直气缸 17

4.2.1 气缸的原理 17

4.2.2 竖直气缸负载的估算 17

4.2.3 竖直气缸的选型 18

4.2.4 气路的连接 18

4.3 横向气缸 19

4.3.1 无杆气缸的原理 19

4.3.2 横向气缸负载的估算 20

4.3.3 横向气缸的选择 20

4.3.4 气路的连接 20

4.4 气泵的选择 21

4.5 传送带的设计 21

4.5.1 传送带数据初定 21

4.5.2 传送带驱动电机选型 22

4.6 框架材料的选择 23

4.7 整体结构三维图 23

第5章 强度校核 24

5.1 气缸的强度校核 24

5.2 键的强度校核 24

第6章 总结和展望 25

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1 论文研究的目的和意义

在当今出口乏力、投资放缓的大背景下，拉动国内需求成为了经济发展的重中之重，与商品需求相对应的是充足的商品供给。以中国庞大的人口基数，想要满足如此庞大的需求就必须要提高劳动生产率。实现自动化的工业生产对于提高劳动生产率无疑是具有重要意义的。近些年，自动化设备产业发展迅速，机器经历了一代代的变革与完善，逐步投入大规模的工业生产中。目前，自动化装备已经在工业生产中被广泛运用。它在生产中有着独特的优势，比如：减轻工人的工作强度，提升产品质量，在一些环境恶劣、有危险性的工作领域替代人力以保证人的生命安全等。基于这些优势，自动化设备的发展符合人类社会发展规律，具有极大的发展潜力和生命力。

包装行业便是自动化设备发展的最大受益者之一，“包罗万象”的包装作为几乎所有商品生产的必备环节，对于提升整体生产效率的作用显而易见，只有前段生产和后段包装的速度相匹配才能达到效率最大化。而装箱作为包装工艺的最后一个环节，它的重要性不言而喻。

瓶装汽水的传统装箱工艺是操作工人手动装箱，需要不断地取瓶、装箱，重复的机械劳动给工人极大的身体负担；不仅如此，这种传统的工艺效率极低，难以跟上饮料制造的速度。此外，随着中国人口红利的逐渐消失，劳动力价格不断攀升，使得饮料制造工厂不得不寻找替代的方法来解决装箱这一问题。

瓶装汽水自动装箱设备，便是上述问题的答案，它实现了将已封合好的瓶装汽水整齐摆放至瓦楞纸箱中的动作。该装置通过PLC控制，使取瓶、装箱、封箱等工步完全实现自动化，解放了劳动力，大大提高了生产效率。

具体说来，目的和意义如下：

目的：通过运用专业基础知识构思瓶装汽水自动装箱装置的设计方案与基本结构；运用绘图软件完成三维图、二维图的绘制，将构思落实；最后对设备某些关键部件进行强度校核；完成瓶装汽水自动装箱装置的结构设计，使得设备实现全自动装箱。

意义：