枕式包裝機的機械系統(tǒng)設(shè)計【含二維三維圖紙】

枕式包裝機的機械系統(tǒng)設(shè)計【含二維三維圖紙】,含二維三維圖紙,枕式包,裝機,機械,系統(tǒng),設(shè)計,二維,三維,圖紙 摘要 枕式包裝機是用于包裝產(chǎn)品，使產(chǎn)品增長其保質(zhì)期，增加產(chǎn)品美觀度的一種機械。本次設(shè)計采用臥式袋成型-充填-封口包裝機,其結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，噪聲小，使用維修方便，效率高，所以在各類機械中得到了廣泛的應(yīng)用。有了這樣的包裝機，會提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度，保護環(huán)境，節(jié)約材料；有利于保證被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生，提高產(chǎn)品質(zhì)量，延長產(chǎn)品的保質(zhì)期；可減少包裝場地面積，節(jié)約基建投資，贏得更多的利潤。 本課題主要針對枕式自動包裝機進行反求設(shè)計，主要作了以下幾方面的工作：對枕式自動包裝機工作原理和結(jié)構(gòu)進行了研究和分析，在此基礎(chǔ)上進行整機的設(shè)計。在上述基礎(chǔ)上，對該包裝機的包裝裝置進行了詳細的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算。 關(guān)鍵詞：枕式包裝機、反求設(shè)計、包裝裝置 Abstract Pillow packaging machine is used in the packing product, increasing the nature time as well as increasing the appearance of the product. This design uses horizontal-type bag formation, backfill and seal packaging machine. It has simple structure, smooth transmission, few noise, easy maintenance, high efficiency, so it has been widely used in all types of machinery. With such a packaging machine, factories can increase efficiency of producing, reduce labor intensity, protect environmental, and conserve materials; it is conducive to guarantee the health of products, improve product quality, and extend the Preservation period of products; it also can reduce packaging space, save infrastructure Investment, and win more profits. This topic is produce pillow for automatic packaging machine on reverse design, mainly made the following aspects of the job: produce pillow automatic packaging machine working principle and structure are studied and analyzed, based on which the machine design. Based on the above, the packaging machine sealing device has carried on the detailed structure design and calculation. Keywords: Pillow packaging machine Reverse design Sealing device. IV 目錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1課題研究的來源和意義 1 1.2本課題研究內(nèi)容 1 2 枕式包裝機的總體設(shè)計 2 2.1枕式包裝機設(shè)計的一般過程 2 2.2 總體方案設(shè)計的基本內(nèi)容 2 2.3總體布局 4 3 傳送裝置的設(shè)計 8 3.1支架的選擇 8 3.2傳送系統(tǒng)的選擇 8 3.3 供膜裝置的設(shè)計 14 3.3.1供膜裝置的基本要求 14 3.3.2供膜裝置原理 15 3.3.3供膜裝置的設(shè)計 16 3.3.4滾軸的布置 16 4 包裝的設(shè)計 17 4.1包裝裝置的認知 17 4.2包裝裝置的設(shè)計要求 17 4.3包裝裝置的結(jié)構(gòu)原理及特點 18 4.4封口機械的設(shè)計 19 4.4.1 概述 19 4.4.2 封口機械的分類 19 4.4.3 端封的設(shè)計 21 4.5 包裝裝置重要零部件的校核與計算 22 4.5.1 從動軸的抗彎扭強度校核計算 22 4.5.2深溝球軸承型號選擇計算 25 5.計量裝置設(shè)計 28 5.1料盤裝置設(shè)計 28 5.2量杯尺寸確定 28 5.3料盤結(jié)構(gòu)尺寸確定 29 5.4聯(lián)接盤設(shè)計 29 5.5料盤罩設(shè)計 30 總 結(jié) 31 致 謝 32 畢業(yè)設(shè)計 1 緒論 1.1課題研究的來源和意義 隨著時代的進步和生活水平的提高，近年來食品問題引起了人們的極大關(guān)注，國家也加大了對食品、藥品質(zhì)量安全的監(jiān)督力度，對食品的生產(chǎn)加工包裝技術(shù)都提出了新的要求，這使得包裝機械在包裝領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。但我們的食品包裝機械的發(fā)展水平還不能滿足市場需求，尤其是在與西方發(fā)達國家競爭中還明顯處于弱勢。一些食品企業(yè)為了技術(shù)改造，不得不花費大量的資金從國外引進一些技術(shù)先進的、生產(chǎn)效率高、包裝精度高的成套食品包裝生產(chǎn)線，導(dǎo)致很大一部分國內(nèi)的市場份額被國外品牌所占領(lǐng)。 食品機械及食品包裝機械是食品工業(yè)發(fā)展的重要保障，食品工業(yè)的發(fā)展好壞，食品機械將起主導(dǎo)作用。所以，食品包裝機械的設(shè)計與研發(fā)對保障民族食品工業(yè)的安全，提高我國食品包裝機械的競爭力有著十分重要的意義。 包裝機械行業(yè)面對市場的需求和如何趕上甚至超越發(fā)達國家的食品包裝機械，及如何加大自主創(chuàng)新步伐,如何在短時間內(nèi)開發(fā)出一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)和國際先進水平的產(chǎn)品，是擺在我國食品包裝機械企業(yè)面前的緊迫任務(wù)。 1.2本課題研究內(nèi)容 本課題主要針對枕式自動包裝機進行反求設(shè)計，主要作了以下幾方面的工作： 1) 對枕式自動包裝機工作原理和結(jié)構(gòu)進行了研究和分析，在此基礎(chǔ)上進行整機的設(shè)計。 2) 在上述基礎(chǔ)上，對該包裝機的包裝部分(包括物料傳送、封裝)進行了詳細的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算。 3) 對計量裝置進行了設(shè)計計算。  2 枕式包裝機的總體設(shè)計 2.1枕式包裝機設(shè)計的一般過程 1. 總體設(shè)計階段 總體設(shè)計階段，主要做可行性分析與進行初步設(shè)計兩方面工作。 2. 技術(shù)設(shè)計階段 技術(shù)設(shè)計內(nèi)容包括各組部分的運動設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、零件強度與剛度校核、動力計算。 3. 審核鑒定 對所擬定的方案、技術(shù)計算、設(shè)計圖樣等進行詳細審核，并對試制的樣機進行鑒定。特別要注意審查整個設(shè)計方案是否合理，各個具體設(shè)計環(huán)節(jié)是否正確，設(shè)計是否完善，還需做哪些改進。 2.2 總體方案設(shè)計的基本內(nèi)容 1. 確定功能與應(yīng)用范圍 枕式包裝機是針對固型物的包裝而設(shè)計的，適合于包裝各類固態(tài)有規(guī)則的物體，如食品類的餅干、面包、月餅、糖果等，以及日常用品，工業(yè)零件等，對于散狀物或個體分離的物體，則須將被包物先置于盒內(nèi)，或?qū)⒅壥梢惑w，使之形成一個整體后，才可在本機上包裝，至于其它非固態(tài)的被包物亦須準此要領(lǐng)。 2. 工藝分析 工藝分析是研究、分析和確定所設(shè)計包裝機完成預(yù)定包裝工序的工藝方法。一般情況下必須同時擬定幾個方案，進行分析、比較，必要時通過實驗之后，最后確定一個原理先進、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的方案。著重考慮一下幾個問題。 3. 包裝方式 保證包裝質(zhì)量放在首位，不論采取何種包裝方式，都要適應(yīng)被包裝物品和包裝材料的特性，當有多種方式都能滿足要求時，應(yīng)選容易實現(xiàn)的方式。 4. 機器類型 1) 單工位與多工位 包裝機的工位選擇依據(jù)有： 根據(jù)包裝機的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的多少來選擇，結(jié)構(gòu)簡單用單工位；根據(jù)生產(chǎn)率的高低來選擇，單工位生產(chǎn)率較低，圖2-1是所設(shè)計的枕式包裝機的工序過程圖,又該圖可知，包裝機的執(zhí)行機構(gòu)比較少，工序比較簡單，可承擔中小型生產(chǎn)率的任務(wù)，每個工序在不同工位上完成，故此包裝機是多工位包裝機。 2) 間歇運動與連續(xù)運動 由圖2-1可知，包裝工序是串聯(lián)連續(xù)進行的，故包裝機的運動也是連續(xù)運動。 3) 單頭與多頭 “單頭”，“多頭”特指連續(xù)運動的多工位包裝機為完成同一包裝操作所配備的執(zhí)行機構(gòu)的數(shù)目。對一臺包裝機而言，若完成每一包裝操作的執(zhí)行機構(gòu)只有一個，亦即每一物品的包裝以此經(jīng)過所有的執(zhí)行機構(gòu)，則稱為單頭連續(xù)運動多工位包裝機。 5. 包裝程序、工藝路線和工位數(shù) 1) 包裝程序 圖2-1 包裝機工序過程圖 2) 包裝工藝路線 對于多工位包裝機，從被包裝物品和包裝材料輸入到成品輸出的傳送路線可以有多種形式。常見的有：直線型、階梯型、圓弧型和組合型。 3) 工位數(shù) 4) 工藝路線圖 6. 運動要求和機構(gòu)選型 根據(jù)已定的功能、應(yīng)用范圍和工藝方法，分析和確定對執(zhí)行機構(gòu)的運動要求，進而完成機構(gòu)的選型及其綜合。應(yīng)考慮的要求和條件主要有以下幾點： 1) 運動規(guī)律 2) 運動精度 3) 承載能力和工作速度 枕式包裝機運動形式是連續(xù)運動的,運動精度要求較高,工作速度和承載能力比較低,一般選擇,齒輪、輪系傳動機構(gòu),常用的有同步帶輪傳遞，傳遞效率好，平穩(wěn)，沒有噪聲，距離較大。對于包裝和端封這些執(zhí)行機構(gòu)的運動變換采用直齒輪、錐齒輪傳動機構(gòu)。 2.3總體布局 總體布局的步驟是布置執(zhí)行機構(gòu)、傳動系統(tǒng)和操作件，確定支撐形式和繪制總體布局圖。各步驟之間互相牽連，必將它們作為一個整體交叉進行，往往要經(jīng)過多次反復(fù)才能完成。 1. 布置執(zhí)行機構(gòu) 枕式包裝機的執(zhí)行機構(gòu)包括：供料輸送架，送膜機構(gòu)，成型器，包裝機構(gòu)，端封切斷機構(gòu)和成品輸出機構(gòu)。布置執(zhí)行機構(gòu)，應(yīng)盡量減少機構(gòu)的運動副數(shù)，幾何尺寸和占地空間的大小，所以要求原動件盡可能布置在一根或少數(shù)幾根軸上。 根據(jù)包裝機包裝工藝圖，我們可以將各部分執(zhí)行機構(gòu)預(yù)定在如圖2-2所示裝置，這樣可以使包裝機的機構(gòu)緊湊，占地空間比較小。 1.送膜機構(gòu) 2.控制臺 3.端封及切斷機構(gòu) 4.物料輸出機構(gòu) 5.包裝機構(gòu)6.供料輸送機構(gòu) 7.袋成型機構(gòu) 圖2-2 枕式包裝機總體布局示意圖 2. 布置傳動系統(tǒng) 枕式包裝機主要用到機械傳動系統(tǒng)，包括動力機、變速調(diào)速裝置、傳動裝置、操縱與控制裝置以及輔助裝置等。圖2-3是此包裝的傳動系統(tǒng)圖 1.產(chǎn)品輸出傳動軸 2.端封及剪斷軸 3.錐齒輪組 4.齒輪副 5.包裝拉膜輪 6.分配軸 7.電動機 8.帶式無級變速機構(gòu) 9.分配軸 10.鏈輪福 11.盤車手輪 12.送膜輥 13.掛膜輪 圖2-3 枕式包裝機傳動示意圖 由上圖，我們知道此包裝機用了兩個電機，電機1帶動輸送架和送膜輥運動， 使物料和薄膜輸入包裝機。電機2帶動包裝和端封機構(gòu)運動，完成包裝、端封、切斷及成品輸出的任務(wù)。在布置傳動件時應(yīng)使各執(zhí)行機構(gòu)的動作要協(xié)調(diào)。例如：對于張緊輪的布置,圖2-4(a)中張緊輪布置在松邊，結(jié)果會使從動輪的相位滯后；（b）中張緊輪布置在緊邊，它會使從動輪的相位超前；而（c）中在帶的松、緊邊都有張緊輪，若同時調(diào)節(jié)它們的位置，則可消除因帶的磨損對相位同步所產(chǎn)生的影響，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。 圖2-4 張緊輪的布置方式 3. 布置操作件 為便于操作，應(yīng)保證操作者與操作件之間有合適的相對位置，為此必須注意一下幾點。 (1) 常用的操作件盡量布置在操作者的近旁，操作件距離地面的高度以600 ～1100mm為宜。 (2) 包裝機的工作臺面的高度一般在700～900mm范圍內(nèi)選取。 (3) 操作者應(yīng)經(jīng)常注意包裝操作最集中和最容易發(fā)生故障的部位。在決定物 品走向時，一般是使其自左向右運動或者是順時針運動。 (4) 溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、計數(shù)等指示儀表、以及信號燈、報警器、安全閥、 排液閥和有關(guān)的銘牌，都應(yīng)布置在操作者容易觀察、安全可靠、便于維護的位置 4. 選擇支撐形式 包裝機的支撐件有底座，箱體，立柱，橫梁等。對其有以下幾點要求：足夠的剛度，足夠的抗震性，重量適度，力求節(jié)省材料，便于零件的裝配調(diào)試。此外，要做到外形美觀，給人以協(xié)調(diào)、勻稱、穩(wěn)定、安全的感覺。 5.擬定主要技術(shù)參數(shù) 包裝速度：0-10m/min 包裝膜寬度：最大450mm 切斷長度：最長200mm 包裝產(chǎn)品尺寸：最寬400mm 機身重量：約1000kg 電壓:三相380V 50Hz 總功率：8kw 3 傳送裝置的設(shè)計 3.1支架的選擇 支架用于支撐供料輸送帶、鏈輪副以及各種相關(guān)元件的機構(gòu)，在輸送部分起著固定、支撐、載物的作用，因此需要很好的剛度和穩(wěn)定性能。我們常用角鋼作為支架材料。 角鋼屬于建造用碳素結(jié)構(gòu)鋼，是簡單斷面的型鋼剛才，主要用于金屬構(gòu)件及廠房的框架等。在使用中要求有較好的可焊性、塑性變形性能及一定的機械強度。生產(chǎn)角鋼的原料鋼坯為低碳方鋼坯，成品角鋼為熱軋成型、正火或熱軋狀態(tài)交互。 綜上所述，結(jié)合枕式包裝機的實際情況，我們選擇大型角鋼作為支架的材料。 3.2傳送系統(tǒng)的選擇 傳動系統(tǒng)在枕式包裝機作用很重要，一方面他將原動力傳遞給各個執(zhí)行機構(gòu)，另外，它還承擔著控制執(zhí)行機構(gòu)動作的任務(wù)，是包裝機全身的經(jīng)脈。在機械傳動系統(tǒng)中，最常見的是，齒輪傳動，鏈傳動，帶傳動。而在枕式包裝機上，不同的部位，需要結(jié)合實際情況，選擇不同的傳動方式。 1. 電動機到送膜機構(gòu)之間的傳動 圖3-1 同步帶的傳動 電動機的動力經(jīng)減速后將直接傳遞給送膜輥的主動輪，送膜輥的轉(zhuǎn)速約為90n/min傳遞的功率約為1.5kw，作為一個高效率，高自動化的包裝機，我們要求其傳動系統(tǒng)必須平穩(wěn)，不能產(chǎn)生噪聲，結(jié)構(gòu)簡單，具有較好的緩沖吸振性，另外要求傳遞效率要高，速比范圍要大，傳動準確，具有恒定的傳動比。 綜上所述，在這個部分，我們不能用鏈傳動，此外，由于傳遞的距離比較大，也不適合用齒輪傳動，因此我們選用同步帶傳動。 圖3-2 同步帶示意圖 2. 供料輸送裝置的傳動 本次設(shè)計的枕式包裝機采用的鏈式輸送裝置，與摩擦型的帶傳動相比，鏈傳動無彈性打滑和整體滑動現(xiàn)象，因而能保持準確的平均傳動比，傳動效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用于軸上的徑向力較??；鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊。 與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本也低。在遠距離傳動時，其機構(gòu)比齒輪傳動輕便的多。 a) 滾子鏈輪傳動的設(shè)計計算 1) 已知條件和設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計鏈傳動時的已知條件包括：鏈傳動的工作條件，傳動位置與總體尺寸限制，所需傳遞的功率P，主傳動鏈輪速度n1，從動鏈輪的速度或傳動比i。 設(shè)計內(nèi)容包括：確定鏈條型號、鏈節(jié)數(shù)Lp和排數(shù)，鏈輪齒數(shù)z1、z2以及鏈輪的結(jié)構(gòu)、材料和幾何尺寸，鏈傳動的中心距a、壓軸力Fp、潤滑方式和張緊裝置等。 擬定傳遞的功率為3.5 ，主動輪的轉(zhuǎn)速n1=， 2) 設(shè)計步驟和方法 (1) 選擇鏈輪齒數(shù)z1、z2和確定傳動比i 一般鏈輪齒數(shù)在17-114之間。傳動比按下公式計算 （3-1） 根據(jù)枕式包裝機的實際情況，選擇鏈輪齒數(shù)z1=19，z2=38.則傳動比 (2) 計算當量的單排鏈的計算功率 （3-2） 式中：——工況系數(shù) ——主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)，見機械設(shè)計書（濮良貴主編）圖9-6 ——多排鏈系數(shù)，雙排鏈時=1.75，三排鏈時=2.5 ——傳遞的功率，Kw 查表9—6（機械設(shè)計，濮良貴主編，高等教育出版社）得：工況系數(shù) =1 查表9—13（機械設(shè)計，濮良貴主編，高等教育出版社）（以下皆是） 得：主動輪齒數(shù)系數(shù) =1.4 因為是單排鏈傳動，所以=1， 包裝機的傳遞功率為已知參數(shù)：=3.5kw 所以單排鏈的功率 (3) 確定鏈條型號和節(jié)距p 鏈條型號根據(jù)當量的單排鏈計算功率和主動輪轉(zhuǎn)速由圖9-11得到。然后由表9-1確定鏈條節(jié)距p 查表9—11選擇鏈條的型號為24，查表9—1確定鏈條節(jié)距p=38.1 (4) 計算鏈節(jié)距和中心距 初步選中心距 按下式計算鏈節(jié)數(shù) （3-3） 帶入以上的數(shù)字計算的=228 鏈傳動的最大中心距為： （3-4） 式中，為中心距的計算系數(shù)，見表9—7.得=0.249 帶入?yún)?shù)得：a=3785.27mm (5) 計算鏈速v，確定潤滑方式 （3-5） 根據(jù)鏈輪的速度，查表9—14選擇的潤滑方式為：定期人工潤滑 (6) 計算鏈傳動作用在軸上的壓軸力 （3-6） 式中：——有效圓周力 ——壓軸力系數(shù)，對于水平傳動=1.15；對于垂直傳動=1.05 (7) 鏈傳動的布置和張緊方式 鏈傳動布置時，鏈輪必須位于鉛垂面內(nèi)，兩鏈輪共面。中心線可以水平，也可以傾斜，但盡量不要處于鉛垂位置。作為輸送架的鏈輪傳動，中心線必須水平。張緊方式采用布置另外一個鏈輪在松邊的方式，如下圖所示。 圖3-3 b) 齒輪傳動設(shè)計 在枕式包裝機中用到了大量的齒輪傳動，齒輪傳動的主要特點有： 1) 效率高：在常用的機械傳動中，以齒輪傳動的效率為最高。 2) 結(jié)構(gòu)緊湊：在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需要的空間尺寸一般較小。 3) 工作可靠、壽命長：設(shè)計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工 作十分可靠，壽命可達一、二十年，這也是其他機械傳動所不能比擬的。 4) 傳動比穩(wěn)定：傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。 我們以下面兩個設(shè)計齒輪的例子，來設(shè)計包裝機上所用到的齒輪傳動。 a) 下圖是帶動橫封、切斷動作的一對齒輪。查資料可知，輸入功率，齒輪1的轉(zhuǎn)速=90r/min。齒數(shù)比u=1，由電動機驅(qū)動，工作壽命10年（每年工作300天），兩班制，帶式輸送機平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。 圖3-4 1) 選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)。 包裝機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB 10095—88）選用材料。由表10—1（機械設(shè)計，濮良貴主編，高等教育出版社）（以下皆是），選擇齒輪的材料為35（調(diào)制），硬度為280HBS，選擇兩齒輪的齒數(shù)，按齒面接觸強度設(shè)計： 由設(shè)計計算公式（10-9a）進行計算，即 （3-7）確定公式內(nèi)各計算的值: (1) 選擇齒載荷系數(shù) =1.2 。 (2) 計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩 （3-8） (3) 由表（10-7）選取齒寬系數(shù)=0.5 (4) 由表（10-6）查的彈性影響系數(shù) (5) 由圖10-21d按齒面硬度查的齒輪的接觸疲勞強度極限 (6) 由式10-13計算力學(xué)循環(huán)次數(shù) =60x90x（2x8x300x10）= （3-9） (7) 由圖10—19區(qū)接觸疲勞壽命系數(shù) (8) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 去安全系數(shù)S=1，由式（10—12）得： （3-10） 2) 計算 (1) 計算齒輪的分度圓直徑d，帶入中較小的值 （3-11） = (2) 計算圓周速度v (3) 計算齒寬b 0.5x113.8mm=56.9mm （3-12） (4) 計算齒寬與齒高之比 模數(shù) =mm （3-13） 齒高 2.25x1.89mm=4.27mm （3-14） （3-15） (5) 計算載荷系數(shù)。 根據(jù)0.56m/s，7級精度，由圖10—8查的動載荷系數(shù)=1.1；直齒輪。由表10—2查的使用系數(shù)=1；由表10—4插值法查的7級精度，齒輪相對支撐對稱布置時，=1.158；由=13.33，=1.158查圖10—13得=1.16；故載荷系數(shù)： 1.28 （3-16） (6) 按實際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，由式（10—10a）得 （3-17） (7) 計算模數(shù)m 3.3 供膜裝置的設(shè)計 3.3.1供膜裝置的基本要求 在商品競爭日益激烈的情形下，高效、美觀精致、高的成功包裝率是個 好的枕式包裝機所追求的效果。要達到這些要求必須要有滿足各種條件的機構(gòu) 所支持，在這里供膜裝置就必須滿足以下一些基木條件才能算的上合格。 a) 在機器運行的過程中始終保持薄膜有一定的張力，且張力均勻。張力小 會導(dǎo)褶皺，袋長不均勻等弊病，張力過大又會增加機器負荷和增大卷筒材料的應(yīng)力，甚至引起材料斷裂或造成停機。張力不穩(wěn)時，卷筒材料會發(fā)生跳動，以致出現(xiàn)袋長不均勻等問題。 b) 薄膜的裝卸要非常方便。要求薄膜裝卸方便不僅可以提高生產(chǎn)效率還可 以減少工人的勞動強度。 c) 卷筒薄膜的寬度能在定范圍內(nèi)連續(xù)司調(diào)。 d) 卷筒材料定位精確，保證小偏小斜。隨著商品包裝裝潢水平和要求的提 高，往往在卷簡材料上事先印有精關(guān)圖案，文字。一個包裝材料上的圖 案數(shù)量及位置是固定的，這就要求卷筒材料定位精確，保證不偏不斜。 e) 膜的輸送速度要與各部分機構(gòu)的運行速度同步，保證供膜速度與供料、 封切速度一致。雖然影響供送材料精度的因素是多方面的：設(shè)計計算和制造安裝方面的誤差、包裝材料厚度、彈性模量的差別、牽引力的變化、包裝車間環(huán)境的溫濕度也會影響供送長度。顯然要保證封切精度的關(guān)鍵是首先要保證膜的輸送速度與其他傳動速度致。 3.3.2供膜裝置原理 供膜裝置大體由:托輥，驅(qū)動輥，壓力輥，過渡輥，張力調(diào)節(jié)輥，入膜角度調(diào)節(jié)輥等部分構(gòu)成。薄膜的繞行示意圖如圖3-5所示，運動從鏈輪傳到驅(qū)動輥，驅(qū)動輥在壓力輥的作用卜與薄膜形成較大的摩擦力，由于摩擦薄膜會被牽引著運動，當薄膜被張緊時，薄膜經(jīng)過過渡輥、張力調(diào)節(jié)輥然后帶動托輥上的卷筒轉(zhuǎn)動來完成薄膜的供送。 圖3-5薄膜繞行圖 3.3.3供膜裝置的設(shè)計 設(shè)計要求： 1. 掛膜輥具有放置、支撐和釋放卷簡薄膜的功能； 2. 張力自動調(diào)節(jié)擺桿裝置能實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)薄膜張力并使其穩(wěn)定在定范圍內(nèi) 的功能； 3. 渡輥:適度地保持和均勻的分配薄膜張力； 4. 入膜角度調(diào)節(jié)輥:調(diào)節(jié)薄膜進入成型器時的角度，使薄膜能順利的進入成 型器并包裝順利； 5. 驅(qū)動輥及驅(qū)動壓力輥：驅(qū)動輥要具有牽引薄膜的功能；壓力輥需要能 增加薄膜與驅(qū)動輥的摩擦力，并且能實現(xiàn)快開快合的功能。 3.3.4滾軸的布置 薄膜的牽引輸送離不開導(dǎo)輥組，導(dǎo)輥組在薄膜的輸送中起承托、導(dǎo)引、轉(zhuǎn)向及校正作用，導(dǎo)輥組是由定數(shù)量的導(dǎo)輥按規(guī)定的安裝位置組裝而成。導(dǎo)輥組在薄膜的輸送過程中對薄膜的定向前進起著決定性的作用。 下面是初步確定的墻板和輥軸的安裝位置示意圖: 圖3-6 供膜裝置布置圖 4 包裝的設(shè)計 4.1包裝裝置的認知 包裝裝置是完成制袋成型后筒狀薄膜縱向封接功能的重要部件，適用于薄膜包裝材料的縱向封口。根據(jù)包裝薄膜運動方式的不同，可將包裝裝置分為連續(xù)式和間歇式兩大類。連續(xù)式包裝裝置又稱為輥式縱封器，采用一對作等速相向回轉(zhuǎn)的封接輥輪機構(gòu)，完成薄膜材料的施壓、拉膜、加熱及封邊作用，形成一道密合的封縫。間歇式縱封裝置又稱為板式縱封器，大多呈斑條狀結(jié)構(gòu)，多采用凸輪、氣缸等結(jié)構(gòu)，推動熱封器做往復(fù)直線運動，實現(xiàn)薄膜的熱封合，其后還需借助其它裝置完成拉膜動作。 4.2包裝裝置的設(shè)計要求 實際設(shè)計過程中，為改善縱封質(zhì)量、簡化機構(gòu)設(shè)計、減小機構(gòu)體積，一般會結(jié)合拉膜、加熱、封合等多種機構(gòu)，進行綜合整體設(shè)計。圖5-5所示為一種輥式拉膜、板式加熱、輥式熱封的連續(xù)式縱封器機構(gòu)，同時繼續(xù)牽引薄膜往前運動。對該機構(gòu)進行改進，去除中間的板式加熱器，將板式加熱器與縱封輥結(jié)合設(shè)計，即可實現(xiàn)薄膜材料的連續(xù)拉膜與熱封，枕式包裝機的縱封器就采用此類改進機構(gòu)。 圖4-1復(fù)合式縱封器機構(gòu) 圖4-2枕式包裝機包裝裝置 4.3包裝裝置的結(jié)構(gòu)原理及特點 1. 包裝裝置的結(jié)構(gòu)原理 包裝裝置的結(jié)構(gòu)原理如圖5-7所示，圖中：1為復(fù)合薄膜；2為封合輥；3為封縫。兩個作相向純滾動的封合輥同樣起到復(fù)合薄膜紙勻速平穩(wěn)地輸送作用。封合輥芯部裝有電熱環(huán)，它發(fā)出的熱量通過輔射傳給封輥體。當兩片塑料薄膜通過兩封合輥熱合接觸面時被滾壓互相粘合而成一道密合的縱縫，完成糖果縱向封合。 圖4-3包裝裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖 1.復(fù)合薄膜 2.封合輥 3.封縫 2. 包裝裝置的結(jié)構(gòu)特點 1) 包裝輥采用帶有網(wǎng)紋的金屬輥，兩輥之問靠彈簧力保持著適當?shù)膲毫Γ? 使包裝紙沒有明顯的松馳、打滑現(xiàn)象。 2) 為使卷帶紙在輸送輥與封輥中能快速地引進與退出，在輸送輥與封輥的 主動輥上設(shè)計了一個離合柄，使兩輸送輥封合輥迅速離合。 4.4封口機械的設(shè)計 4.4.1 概述 柔性包裝材料（如普通紙、玻璃紙、蠟紙、復(fù)合薄膜、塑料等）的封口一般是粘封或熱封，不需要另設(shè)封口機，封口是在相應(yīng)的裹包或帶裝機上完成。枕式包裝機所用的材料主要是薄膜等復(fù)合性材料，它采用熱封封口方法。 4.4.2 封口機械的分類 在包裝容器內(nèi)盛裝產(chǎn)品后，對容器進行封口的機械，稱為封口機械，在枕式包裝里面，它包含兩部分，包裝機構(gòu)和端封機構(gòu)。 在枕式包裝機類，包裝的材料是薄膜等復(fù)合性材料，常用熱壓封口機，根據(jù)熱合方式不同，熱封方法分為以下幾種。 1. 板式熱封 這是一種最普通的熱封方式。原理如圖5-1所示，將要封合的薄膜3緊壓在耐熱橡膠4及加熱到一定溫度的加熱板1之間實現(xiàn)熱封。 圖4-4 板式熱封 1 加熱板 2 密封部 3 薄膜 4 耐熱橡膠 5 底座 2. 滾輪式熱封 如圖5-2所示，它是加熱一對滾輪1中的一個或兩個，使疊合的薄膜2從兩滾輪之間通過而熱封。其特點是連續(xù)封合，適用于由基體薄膜和熱封性薄膜組成的復(fù)合薄膜的熱封。 圖4-5 滾輪式熱封 1 加熱滾輪 2 薄膜 3 密封部 3. 帶式熱封 如圖5-3所示，它是將疊合的兩層薄膜2夾在一對回轉(zhuǎn)的聚四氟乙烯帶1之間，經(jīng)帶內(nèi)側(cè)的加熱部4和冷卻部5使薄膜2封合。 圖4-6帶式熱封 1 聚四氟乙烯帶 2 薄膜 3 密封部 4 加熱部 5 冷卻部 4. 滑動滾壓式熱封 它是將疊合的兩層薄膜1從一對加熱板4之間通過，然后用壓輪3壓緊粘合。 5. 滑動式熱封 滑動式熱封用于裹包包裝。它是用薄膜3包住被包裝物2，使其在加熱板4上滑動，靠北包裝物所加的輕微壓力和加熱板4的熱量來粘合兩層薄膜疊合部分的。 6. 脈沖熱封 鎳鉻合金條2將薄膜4壓在耐熱橡膠5上，瞬間通過大量電流加熱鎳鉻合金條，利用這種熱進行熱封。 7. 熔切式熱封 利用加熱刀5，同時進行薄膜2的熔融切斷和縫合。 圖4-7 熔切式熱封 1 送膜輥 2 薄膜 3 橡膠輥 4 密封部 5 加熱刀 8. 高頻熱封 這種熱封方法如圖5-4所示，是利用上下電極2壓緊薄膜4，加上高頻電壓，由聚合物的介電損失發(fā)熱進行熱封。 4.4.3 端封的設(shè)計 端封器也稱橫封器是完成經(jīng)包裝器熱封合后的包裝材料，按工藝要求的長度規(guī)格進行橫向封合。為簡化機構(gòu)設(shè)計、減小端封器體積，一般將橫封器與切斷裝置結(jié)合在一起設(shè)計。按其運動方式可分為旋轉(zhuǎn)式端封器和往復(fù)式端封器?；剞D(zhuǎn)式端封的結(jié)構(gòu)形式如圖5-14所示。 圖4-8電加熱端封器 4.5 包裝裝置重要零部件的校核與計算 4.5.1 從動軸的抗彎扭強度校核計算 圖4-9從動軸 從動軸是枕式包裝機包裝部分重要的一根軸，它起著傳遞運動與動力的作用，下圖是所設(shè)計從動軸的結(jié)構(gòu)，軸上安裝了以下的零件：包裝輥組件，滑動軸承，錐齒輪，直齒圓柱齒輪，以及一個電磁繼電器。 圖4-10從動軸 我們已知電機的輸出功率約為2.5kw，轉(zhuǎn)速90轉(zhuǎn)/每分鐘，結(jié)合上面設(shè)計的軸的結(jié)構(gòu)，我們對其結(jié)構(gòu)進行分析與計算。 1. 選擇軸的材料 該軸無特殊要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼，查表得45鋼的抗彎強度極限 2. 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度，軸的各段直徑和長度見下 表。 表4-1 軸段位置 軸段直徑和長度 說明 安裝包裝輥軸段 Ⅰ-Ⅱ 25 軸的結(jié)構(gòu)，各段的長度及直徑都是經(jīng)過反求，以及對總體結(jié)構(gòu)分析得到。 25 包裝輥與錐齒輪之間軸段 Ⅱ-Ⅲ 25 135 錐齒輪與直齒圓柱齒輪之間的軸段 Ⅲ-Ⅳ 20 30 3. 軸上零件的軸向與周向定位 包裝輥與軸的周向定位是采用平鍵連接；錐齒輪與軸的軸向定位有軸肩，軸階，周向定位采用平鍵連接；直齒圓柱齒輪周向定位采用平鍵，軸向定位有繼電器上端面。 4. 按彎扭合成強度進行計算 1) 做出軸的力學(xué)模型 軸所受的載荷是從軸上零件傳來的。計算時，通常軸上的分布載荷化為集中力，其作用點取為載荷分布段的中點。下圖是根據(jù)驅(qū)動軸實際受力情況做的力學(xué)模型，模型簡圖中作出了，彎矩模型圖和扭矩模型圖。 圖4-11 2) 校核軸的強度 已知軸的彎矩和扭矩后，可針對某些危險截面做彎扭合成強度校核計算。按第三強度理論，計算應(yīng)力 （4-1） 通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對稱循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常常不是對稱循環(huán)應(yīng)力。為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)，則計算應(yīng)力為 式中彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，當扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時，?。划斉まD(zhuǎn)應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時，取；若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對稱循環(huán)變應(yīng)力時，則取 對于直徑為的圓軸，彎曲應(yīng)力為，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 將和代入式，則彎扭合成強度條件為 式中：——軸的計算應(yīng)力， M——軸所受的彎矩， T——軸所受的扭矩， W——抗彎截面系數(shù)， 圓軸的抗彎截面系數(shù)計算公式是: (4-2) 經(jīng)計算軸的強度滿足要求。 4.5.2深溝球軸承型號選擇計算 在枕式包裝機送膜部分的軸上，主要承受徑向載荷，所以用到了大量的深溝球軸承， 圖4-12 深溝球軸承 上圖所示的一對深溝球軸承，是用在驅(qū)動軸上的，已知軸承徑向載荷=1500N,軸向載荷N,軸承的轉(zhuǎn)速為，裝軸承的直徑可在20—30之間選擇，運轉(zhuǎn)時有輕微的沖擊，預(yù)期計算壽命，根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，來選擇軸承的型號。 1.求比值 (4-3) 根據(jù)表13-5（機械設(shè)計，濮良貴主編，高等教育出版社）（以下皆是），深溝球軸承的最大值為0.44，故此時 2 初步計算當量載荷P，根據(jù)式（7-4） (4-4) 按照表13-6，，取=1.2 按照表13-5，X=0.56，Y值需在已知型號的基本額定靜載荷后才能求出，現(xiàn)暫選一近似中間值，取Y=1.5，則 3 根據(jù)式（7-5），求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷 (4-5) 按照軸承樣本的手冊選擇6005ZZ型號的軸承。 次軸承的基本額定靜載荷=5850N,驗算如下： 1) 求相對軸向載荷對應(yīng)的值與Y值。 相對軸向載荷為 (4-6) 在表中介于0.07～0.13之間，對應(yīng)的值為0.21～0.31，Y值1.6～1.4 用線性插值法求 (4-7) a) 求當量動載荷P 4) 驗算6005ZZ軸承的壽命，根據(jù)式（13-5） (4-8) 故選擇6005ZZ軸承能滿足壽命要求，該軸承的內(nèi)徑為25。 5.計量裝置設(shè)計 料盤裝置工作原理是：料盤裝置是由料盤，料盤罩，轉(zhuǎn)軸，法蘭，連接盤，活動底蓋，開蓋銷，閉蓋銷等主要部件通過一些輔助件連接在一起。其工作原理：料盤是可以轉(zhuǎn)動的，料盤中有圓周等分裝配的4個量杯，在各個量杯的底部均有一個活動底蓋封閉其出口，在料盤內(nèi)還設(shè)計一個料盤罩，上部開有一個圓孔，可以通過料斗進料。轉(zhuǎn)軸帶動法蘭旋轉(zhuǎn)，法蘭通過連接盤帶動料盤連續(xù)旋轉(zhuǎn)，由于料盤罩固定不動，因此料盤罩可以把充填入量杯的物料面刮平，保證各量杯所盛的物料容積相同。當量杯隨料盤轉(zhuǎn)到卸料位置時，活動底蓋被開蓋銷碰開，物料靠自重向下卸出，經(jīng)成型器充填入包裝內(nèi)。隨后料盤繼續(xù)回轉(zhuǎn)，使活動底蓋碰到閉蓋銷令其回復(fù)原位，重新另一個充填的過程。 5.1料盤裝置設(shè)計 圖5.1料盤裝置結(jié)構(gòu) 5.2量杯尺寸確定 量杯內(nèi)徑可以按照包裝粉劑的體積多少來做相應(yīng)大小的量杯，由于包裝咖啡的體積小，選擇量杯外徑40mm，為了加工方便其他尺寸相應(yīng)取整。其尺寸如圖5.2。 圖5.2量杯 5.3料盤結(jié)構(gòu)尺寸確定 料盤直徑的大小決定了料盤裝夾量杯的尺寸和排部，料盤的直徑不宜過大，太大會增加總體的尺寸，導(dǎo)致制造成本的提高；料盤直徑過小，達不到量杯排部的要求。綜合因素考慮取料盤直徑φ294mm,高度100mm。 料盤的材料為2Cr13 料盤上分布四個放量杯的沉孔，其尺寸同量杯外輪廓尺寸。 圖5.3 料盤 為保證料盤和料盤軸同步轉(zhuǎn)動料盤上端用圓頭螺母卡在料盤軸上保證軸向固定，下端用聯(lián)結(jié)盤連接法蘭，法蘭用鍵和軸連接保證同步轉(zhuǎn)動從而帶動料盤轉(zhuǎn)動。 5.4聯(lián)接盤設(shè)計 聯(lián)接盤的主要作用是連接料盤和法蘭。上端用兩個銷與料盤相連，下端用四個螺釘與法蘭連接。其尺寸受料盤尺寸限制。其結(jié)構(gòu)如圖3.4 圖5.4聯(lián)接盤 5.5料盤罩設(shè)計 料盤罩的作用是擋料，一方面防止料從料斗下落時發(fā)生的逸散、飛濺，另一方面是在裝料過程中刮平量杯里的料，其結(jié)構(gòu)尺寸由料盤尺寸和量杯的位置確定。 圖5.5料盤罩 總 結(jié) 總結(jié)本次的設(shè)計，對要設(shè)計的部件所要滿足的基本要求及所要達到的性能指標做了認真的分析，并以此完成了對包裝裝置的整體結(jié)構(gòu)進行了仔細的探索學(xué)習以及對部分零部件進行了基本的校核分析。然后用CAD軟件繪制各個部件的二維圖。 通過本次設(shè)計，我了解了一般機械設(shè)計的設(shè)計流程，對設(shè)計有了比較理性的認識，懂得運用計算機以及查閱資料文獻來輔助設(shè)計，通過不斷反復(fù)的改進，使自己的設(shè)計更優(yōu)化。不僅提高了綜合設(shè)計、設(shè)計分析、設(shè)計計算以及CAD軟件應(yīng)用的能力，還學(xué)會了怎么樣更有效的利用圖書館的機械專業(yè)書籍，使我深深地認識到機械專業(yè)理論知識與實際緊密聯(lián)系，在提高了自身各方面的素質(zhì)，更增強了實踐能力和動手能力。 我認為自己在設(shè)計和畫圖過程中，增強了分析和解決問題能力，也提高了自學(xué)能力，為今后的工作打下基礎(chǔ)。同時，思維的嚴密性也得到了很好的鍛煉，培養(yǎng)了一種嚴謹、認真、團結(jié)合作的工作態(tài)度和良好的工作習慣。經(jīng)過這一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計工作，我各方面都取得了較大的進步。畢業(yè)設(shè)計過程是一個創(chuàng)新的過程，也是對所學(xué)知識的一次回顧。特別是讓我對《機械設(shè)計》、《包裝機械概論》等專業(yè)書籍有了更深入的了解。整個設(shè)計過程，也鍛煉了我們自己查找資料的能力（特別是《機械設(shè)計手冊》的運用）、分析問題和解決問題的能力。 整個設(shè)計過程，雖然我們遇到很多問題，但在不斷發(fā)現(xiàn)問題的同時，解決問題，使自身的理論與實踐結(jié)合的更加緊密。這次畢業(yè)設(shè)計非常有意義，它在我整個大學(xué)階段扮演一個非常重要的角色，同時對我今后的學(xué)習和工作具有非常重要的指導(dǎo)作用。 致 謝 本文在導(dǎo)師悉心認真的指導(dǎo)下完成的。我深深地被老師淵博的學(xué)識、扎實的理論知識和勇于創(chuàng)新的治學(xué)作風所感染，為此我將受益終身。在選題的初期，是導(dǎo)師的鼓勵和敢于困難挑戰(zhàn)的精神促我下定決心進行本課題的研究。是導(dǎo)師孜孜不倦的指導(dǎo)及耐心地解答在研究過程中遇到的各中問題，才始得本課題的研究從一開始的一籌莫展到柳岸花明。在此期間，導(dǎo)師勤勉的工作態(tài)度和誨人不倦的高尚品德深深地影響著我。在此，向老師表示誠摯的敬意和衷心的感謝！ 感謝家人和親朋好友對我精神和物質(zhì)上的支特，才能使我克服學(xué)習和生活中的種種困難。 最后，感謝在百忙之中評閱論文的老師和參加答辯的專家和學(xué)者。參 考 文 獻 [1]孫智慧、高德主編．包裝機械．北京：中國輕工業(yè)出版社，2012.2. [2]孫鳳蘭、馬喜川主編．包裝機械概論．北京：印刷工業(yè)出版社，1998.6 [3]黃穎為主編. 包裝機械結(jié)構(gòu)與設(shè)計. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.7 [4]孫智慧、徐克非主編．包裝機械概論．北京：印刷工業(yè)出版社，2007.6 [5]許林成編著．包裝機械原理與設(shè)計．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1987 [6]孫鳳蘭主編．食品包裝機械學(xué)．哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1990 [7]包裝機械結(jié)構(gòu)參考圖冊編寫小組. 包裝機械結(jié)構(gòu)參考圖冊.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981 [8]雷伏元主編.包裝工程機械概論.長沙：湖南大學(xué)出版社，2005.7 [9]高德著. 包裝機械設(shè)計. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.2 [10]高德著. 實用食品包裝技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [12]趙延偉、彭國勛著.包裝技術(shù)與機械設(shè)備.長沙：湖南大學(xué)出版社，1989 [13]劉筱霞主編.包裝機械.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007 [14]李毅尹章偉、毛中彥著.包裝機械.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006 [15]張聰著.自動化食品包裝機.廣州：廣東科技出版社，2003 [16]候珍秀著.機械系統(tǒng)設(shè)計.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2001 [17]趙淮.包裝機械選用手冊.上冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001 [18]中華人民共和國國家標準.GB/T7311-2003.包裝機械型號編制方法 [19]中華人民共和國國家標準.GB/T19857-2003.包裝機械分類 [20]趙雪松、任小中主編.機械制造裝備設(shè)計.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.11 [21]魏兵主編.機械原理.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.3 [22]濮良貴、紀名剛主編.機械設(shè)計.北京：高等教育出版社，2006.5 [23]何銘新、錢可強等主編.機械制圖.北京：高等教育出版社，2004.1 [24]廖念釗、古瑩菴等主編.互換性與技術(shù)測量.中國計量出版社，2008.6 [25]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2004 41