摘 要本文說明了顆粒包裝機的整個設計過程。設計題目的選擇,設計方案的論證以及設計設計結果的分析。該機為立式計量袋成型充填封口機多功能包裝機.其運動方式采用連續(xù)式;計量裝置采用可調量杯容積式計量法;袋成型裝置采用象鼻成型器,并對其進行了改型,經過這種改型可以形成枕形袋;連續(xù)的運動方式采用輥式的縱封裝置和橫封,橫封輥兼有熱封和切斷的功能。此次設計中還采用了光電標定等技術,與光電標定相配合的傳動裝置是伺服電機控制的行星傳動機構和凸輪機構;在設計中采用了無級調速機構,實現(xiàn)了包裝生產率的變化和包裝袋規(guī)格的變化。關鍵字: 立式,充填,成型,封口,包裝機械。AbstractMy graduate design’s title is grain package machine. The main content is this machine’s mechanic part ,which is motor transmission and execute parts。According to market investigation and some information, the packed thing I choose is very small pills like grain, the nature of the material decides that the machine’s style is standing。Because the product’s nature and the machine’s style, the transmission of the material mainly depends on its own weight. The measure method of the packed thing adopts the style of volume. For guaranting the accurate and for achieve the change of the volume. I choose the adjustable gauging cup。I design the machine’s execute part, such as package shape-mademaching, transverse-seal roller ,etc。 The shape-made maching adopts trunk shape-made machine and made some anger transverse-seal rokker cutting off the package while heat-sealing。The motor’s sport mainly depend on mechanic components transmit to every execute component。In this design，I also adopt optical-electronic marking technology to control the control-cut-seal station’s accurate. The mechanic components that cooperate with which is cam, servo motor controlling planet rotating machine fitting together and just able velocity machine. For product outer package I also make construction design and some adorn design.Key word: standing，filling，shape-made，closing，package machine。目 錄1 緒論………………………………………………………………………11.1 包裝概述………………………………………………………………11.2 包裝機械………………………………………………………………11.3 效益分析與環(huán)保分析…………………………………………………5 1.4 包裝設計的重要性……………………………………………………62 總體設計…………………………………………………………………72.1 象鼻成型器……………………………………………………………9 2.2 量杯式定容給料器……………………………………………………102.3 縱封器…………………………………………………………………12 2.4 橫封器…………………………………………………………………16 3 典型零件的校核…………………………………………………………20 3.1 電動機的類型及結構…………………………………………………20 3.2 立軸的機構設計………………………………………………………20 3.3 立軸上所受扭矩的計算………………………………………………20 3.4 齒輪受力分析…………………………………………………………213.5 求立軸上支反力和力矩………………………………………………22 3.6 按彎矩組合應力校核軸的強度………………………………………24 總結…………………………………………………………………………26 致謝…………………………………………………………………………27 參考文獻……………………………………………………………………28附錄…………………………………………………………………………3011 緒論1.1 包裝概述包裝是一門新興學科,它是現(xiàn)代商品生產儲存、銷售和人類社會中不可缺少的重要組成部分。關于包裝的定義,起初過去只是認為能很好的保護內容品即可。然而隨著技術水平和生產力能力的提高，今天的包裝不僅僅是將內容品包好而已，同時它還是一種保存容器，一種輸送容器另外還可以促進產品的銷售。我國包裝定義如下：為保護產品，方便運輸，促進流通按一定的技術方法而采用的容器，材料及輔助物的總稱，也指為了達到上述的目的而采用容器材料及輔助物的過程中施加一定技術方法操作等的活動。隨著人們生活水平的提高，人們對包裝這個概念有了越來越深的認識，包裝的重要性有了越來越深的體現(xiàn)。無論在國內或國外，包裝工業(yè)涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對人民生活，國際貿易和國防建設都帶來深刻的影響。我國包裝工業(yè)起步較晚，雖然近幾年發(fā)展較快，但仍然落后于英美等發(fā)達國家，盡快發(fā)展我國的包裝工業(yè)需要全民族的努力。1.2 包裝機械1．2．1 包裝機械概述包裝機械即完成部分包裝過程的一類機器，現(xiàn)代工業(yè)生產，如食品、輕工、醫(yī)藥、化工、電子和國防等生產中，主要包括三大基本環(huán)節(jié)，即原料處理、中間加工和產品包裝。包裝機械是產品包裝實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證，因此包裝機械在現(xiàn)在工業(yè)生產中起著重要的作用。近半個多世紀以米隨著生產與流通日益社會化、現(xiàn)代化產品包裝正以嶄新的面貌倔起，受到人們普遍重視?，F(xiàn)代包裝的基本含義是：對不同批量的產品，選用某種有保護性、裝飾性的包裝材料或包裝容器并借助適當的技術手段實施包裝作業(yè)以達到規(guī)定的數量和質量,同時設法改善外部結構，降低包裝成本,從而在流通直至消費的整個過程中使之容易儲存搬運,防止產品破損變質,不污染環(huán)境,便于識別應用和回收廢料,有吸引力，廣開銷路，不斷促進擴大再生產.大量事實表明，實現(xiàn)包裝的機械化和自動化，尤其是實現(xiàn)具有高度靈活性(或稱柔性)的自動包裝線，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產的發(fā)展方向,同時也可獲得巨大的經濟效益. 例如:1) 能增加花色品種，改善產品質量，加強市場競爭能力.2) 能改善勞動條化避免污染危害環(huán)境。3) 能節(jié)約原樹林減少浪毀，降低成本。4) 能提高生產效率，加速產品的不斷更新。由此可見實現(xiàn)包裝機械化和建立現(xiàn)代包裝工業(yè)，乃是關系到國家長遠規(guī)劃的一件大事,也是搞好社會主義四個現(xiàn)代化的一項重要內容1．2．2 我國包裝機械的現(xiàn)狀與發(fā)展我國包裝工業(yè)起步較晚，雖然最近一些年發(fā)展很快，成就也很大，但與發(fā)達國家相比無論在產品品種，技術水平和產品質量方面都有很大差距。包裝機械產品的2性能，外觀質量有一定的差距；一些高新技術在我國包裝機械行業(yè)才剛剛開始采用；另外我國包裝機械產品品種有很大的缺口。因此我們必須采用強有力的措施，進一步加快包裝機械行業(yè)的發(fā)展速度，為早日趕上世界先進水平而奮斗！我國包裝機械工業(yè)的發(fā)展趨勢：引進、消化、吸收國外先進技術，建立一批包裝機械骨干企業(yè)；大多數企業(yè)要重點發(fā)展小型包裝機械；在包裝機械生產中，大量引入高新技術，以滿足重點商品的包裝為出發(fā)點，發(fā)展包裝機械新品科。1．2．3 包裝機械的特點及發(fā)展方向包裝機械是特殊類型的專用機械。由于包裝物品的多樣性和人們對包裝質量的較高要求形成了包裝機機構復雜，動作精確，運動速度快，工位多，工作協(xié)調可靠，故障發(fā)生率低等特點。因此要設計改善自動包裝機及自動包裝線的整機造型，總體布局。國外包裝機械的發(fā)展經歷了以下幾個階段：簡單機械化，初級自動化，自動包裝生產線，電腦控制的高度自動化生產線。經過 50 年的發(fā)展，國外包裝機械的工業(yè)形成了獨立完整的體系，成為機械制造業(yè)的一個重要分支，有以下幾個特點：包裝機械生產穩(wěn)定增長；包裝機械門類齊全，品種繁多；包裝機械生產自成體系，包裝機械的主要用戶行業(yè)為食品生產，飲料飲品，家庭清潔用品和化妝品產業(yè)，煙草業(yè)，醫(yī)藥用品等。近年來表明食品行業(yè)對包裝機械的需求增大。食品產業(yè)的發(fā)展推動了包裝機械更新?lián)Q代，從而推動包裝機械科技的投入和科研的快速發(fā)展。我國包裝機械的發(fā)展方向：(1)在發(fā)展專用機機種的同時，積極開發(fā)通用包裝機。包裝機械在發(fā)展專用機種的同時，為滿足現(xiàn)代包裝的實際需要，正在不斷擴大其通用能力，積極開發(fā)各種通用包裝機。研制通用包裝機的目的，一是要適合被包裝物品包裝材料和包裝形式的多樣化；二是要照顧到制造使用單位的技術力量，設備配備和生產成本，因而國際包裝節(jié)日益重視包裝機的通用性，以便借助有限的機械設備獲得較大的經濟效益。 （2）包裝機械日益連動化、高速化、自動化。根據我國的實際情況既要大力研制先進的全自動半自動的包裝機，還要對某些行之有效，小巧的手動包裝工具與裝置給以足夠的重視,以以發(fā)揮其相輔相成的作用。包裝自動化的高低會直接影響產品的質量，能量的消耗，操作環(huán)境和勞動生產率。實踐表明搞好包裝自動化不但離不開機電光液氣（包括射流）等常規(guī)手段相互滲透和配合，同時要因地制宜的吸收對改進包裝機械確實有價值的部分，使之保持一定的生命力。包裝機械的作用是給有關行業(yè)提供必要的技術裝備,以完成所要求的產品包裝工藝過程。為了對包裝機械的發(fā)生和發(fā)展找出規(guī)律性認識并制訂適當的對策，有必要深入地了解它的一些特點.包裝機械為特殊類型的專業(yè)機械，機種繁多，綜合研究工藝、材料、設各乃是開拓包裝新技術的根本途徑。首先指出，包裝物品不僅花色品種多，而且大都是可變化的，如不同粘度的液體,不同粒度的散體和各種片狀、塊狀、束狀、環(huán)狀及異形的物體等。而正人們對食品、藥品、日用消費品等的包裝還常提出更多更高的要求，以致在客觀上便形成了包裝機械突飛猛進、更新較快的局面。任何事物之間總有它們的共性與特性。若能按照具體條件探索出一種模塊化(或稱積木式)的包裝機械體系，通過適當改變模塊的組合使之具有不同的功能和生產能力，那么必會有助于簡化設備構造，實現(xiàn)設計制造的計算機化，縮短工作周期，降低生產成本，增強市場競爭能力,如有的制袋成型充填機,只配備幾種加料裝置就實現(xiàn)了一機多用。鑒于大多數包裝機機構復雜、動作精確、遠行速度快、工位多,所以應力求其工3作協(xié)調可靠,盡量少發(fā)生故障和誤動作。為此，要設法改善自動包裝機及自動包裝線的整機造型、總體布局、故障顯示和安全防護等措施。包裝材料是包裝工業(yè)的基礎。選擇合適的包裝材料為有效地利用資源，提高生產與運輸效率,節(jié)約能耗,降低成本和廣開銷路創(chuàng)造了有利的條件.在一般情況下紙木、塑料,玻璃,陶瓷、金屬等材料均各有其利弊，應按具體條件經綜合分折而決定取舍。從五十年代路有機合成、金屬治煉等工業(yè)部門取得了迅速發(fā)展并給包裝工業(yè)部門提供了相當豐富的新型材料、容器,涂料、油墨和粘合劑.從而使包裝的技術方法、結構設計和所用的機械設備產生了革命性的變化。例如拉伸包裝、收縮包裝、噴霧包裝、真空充氣包裝,熱成型包裝、壓敏貼標、高頻熱封等新技術和新裝備就是在那個時期應運而生的。當前，液體軟包裝尤其是無菌軟包裝發(fā)展很快.借助塑料、鋁箔、紙及其多層復合材料制作的各種形式的袋、管、杯、瓶、罐,大都用于充填果汁、牛奶、醬類、油脂、冰淇凌、洗滌劑和化妝品等物料。其優(yōu)點是，保護作用好,便于儲藏、運輸、攜帶、使用，而且資源豐富，成本低,能回收處理。但是，對于一般用途的大型容器,為增強牢固性和剛性，有的則以硬質塑料來代替.今后.根據旅游、地質勘探,國防建設的實際需要還得大力研究方便食品和方便口糧等包裝新技術，隨之將進一步促進包裝機械的革新與創(chuàng)造。從發(fā)達國家生產的包裝機械水平來看，當代包裝機械的發(fā)展動向具有以下幾個特點:1.國際包裝界普遍認為，提高包裝機械系列化標準化和通用化水平，建立組合化、機電一體化的現(xiàn)代包裝機械的結構體系仍是今后一個重要的發(fā)展方向。如臥式枕型包裝機，現(xiàn)已形成擁有完整系列及品種的組合化設備。只要更換主要操作部件，適當調整有關參數。便可在較寬的尺寸范圍內卷筒式柔性材料完成塊片、棒狀以及外形不規(guī)則的單個或多個物品的包裝。不少機種具有一機多用之特點，既可以進行一般的枕型包裝，又能用于收縮包裝。開發(fā)與主機配套的輔助裝置是擴充主機功能的重要一環(huán)。針對不同物料開發(fā)的各式各樣的物料供送裝置供用戶選用，可提高包裝機的工作效率。如瑞士 SIG 公司生產的餅干喂料裝置達十多種;日本富士株式會社生產的糖塊供送裝置，可將一堆雜亂的糖塊逐一有序地送人包裝工位。開發(fā)不同類型和規(guī)格的成型器對發(fā)揮臥式枕型包裝機的使用性能具有重要的作用。袋成型填充包裝機將供料計量、封口切斷各部分做成專用或通和單元，再組配有關操作部件、傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，能適應不同的袋型尺寸和包裝材料包裝液體、膏體、粉狀、顆狀物料。德國 ROVEMA 公司的產品基本機型達 12 種派生的機型則有百余種，包裝袋的品種規(guī)格約 30 種，可配置的計量充填機構有十幾種。一般性能先進的貼標機都具有通用性強、貼標速度快、調整簡單之優(yōu)點，可在同一工位貼雙標或多標。原西德克朗斯公司生產的貼標機每次可貼標 7 個，貼標速度達 40000 瓶/h。壓敏膠粘貼標機是新型貼標機，其中要執(zhí)行部分護為標簽卷帶供送裝置、貼標裝置以及貼標光電定位裝置，更換這些部件或改變其工作方位，可完成平面、棱面、曲面、全周等形式的貼標作業(yè)。4包裝機械發(fā)展到今天，其系列化、標準化和通用化水平不斷提高。有些國家生產的包裝機，通用件、標準件約占整機零部件的'I0 90，有的高達 90，產品更新的速度很快.2.包裝機械日趨高速化、自動化和聯(lián)動化。機械設備的高速化是實現(xiàn)人類社會高速發(fā)展的根本措施，是提高設備生產率的主要途徑，故包裝機的工作速度是衡量其性能優(yōu)劣的重要指標。如今啤酒灌裝機的灌裝速度高達每小時 10 萬瓶，日本產 NW - 405 型臥式枕型包裝機的包裝速度已達每小時 1.5 萬包。當然機械設備的高速化要受到多種客觀因素的制約，必須綜合權衡設備的使用量、勞動生產率、工作壽命、工作環(huán)境以及材料與能量的消耗等方面的利弊，才能做到工作速度的最佳選擇.包裝機械的高速化，隨之對相應設備的聯(lián)動化和自動化提出了更高的要求。微電子技術和檢測元件的發(fā)展和利用，提高了產品的包裝質量，也提高了包裝機的自動托程度。通常包裝機的生產速度越高，對執(zhí)行機構的動作同步性和協(xié)調性要求越嚴。為保證包裝作業(yè)能夠可靠地進行，自動包裝機應具有故障診斷和顯示功能，推行在線的自動檢測與控制。據國外有關單位估計，因機器發(fā)生故障而造成停工的時間，80%用于尋找故障原因，10%用于尋找排除故障方法，檢修操作時間僅占 10%現(xiàn)在英國 Kister 工廠生產的熱收縮包裝機都設有“自我診斷”電子設備，這種設備已有系列產品付諸實用。為進一步提高包裝設備的生產率，必須開發(fā)與包裝機主機相配套的輔助裝置，以減少中間貯存節(jié)環(huán)所占用的空間和人力。將自動包裝機的主機與物料供送裝置、整理裝置、成品堆放裝置、打印裝置等相關設備按生產工藝過程要求，連接成連續(xù)化生產的包裝自動線，這就要求各臺相關設備動作協(xié)調，需精確、可靠、先進的檢測控制技術來保證。3.重視高新技術的應用，使包裝機械的功能日趨先進、可靠。由于包裝機械動作復雜而頻繁，執(zhí)行元件較多，若采用傳統(tǒng)的繼電器控制電路會導致設備的故障率高，動作不準確、包裝質量不穩(wěn)定、停機維修時間多等弊病。因此，研制和發(fā)展包裝機時，重視高新技術的應用，是提高其先進性、可靠性的主要途徑。今后應大力開發(fā)以下技術。1) 微機控制技術2) 模糊優(yōu)化控制技術3) 新型執(zhí)行機械4) 新型傳動系統(tǒng)5) 傳感器的研究與開發(fā)6) 在線顯示技術7) 現(xiàn)代設計方法8) 現(xiàn)代制造技術9) 先進的新工藝將材料,工藝,技術三結合是開拓發(fā)展機械的根本途徑.1.3 效益分析與環(huán)保分析 目前我國包裝機械還處于小批量生產階段。其成本相對較高。每臺售價可達到15000－20000 元之間。但它的需求量逐日增加，很有生產的前景。其價格與其生產的效益成正比，是值得推廣的。在生產過程中無污染，安全可靠。由于其包裝材料5多為塑料，有一定的污染。1.4 包裝設計的重要性無論在國內和國外，包裝已涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對人民生活，國際貿易以及國防建設等都帶來了深刻的影響。隨著人民生活水平的不斷提高，物質和精神生活上都有了更高的要求，很難想象現(xiàn)代生活中如果沒有了包裝會是什么樣的，但是我國的包裝業(yè)起步相對來說還是比較晚的。在二十世紀英、美等發(fā)達國家就已經利用包裝作為促銷商品的手段，尤其是在二十世紀三十年代的世界性經濟危機中，美國普遍利用近代包裝技術作為商品廣告的媒介，大大的促進了商品的推銷，在美國包裝工業(yè)是僅次于汽車鋼鐵等的第四大產業(yè)，我國的包裝工業(yè)與發(fā)達國家比較起來可以說還處于很幼稚的階段。為了快速的發(fā)展我國的包裝工業(yè)，需要加快步伐研制出適合中國國情的先進的包裝設備。目前國內的不少廠家引進了一部分國外的設備，但是由于吸收跟消化都跟不上，帶來了一系列的問題：比如工人素質問題，原材料問題，零部件配套問題等等等等…所以說目前進行包裝機方面的探討研制出適合我國國情的、集幾點液一體的機械設備勢在必行。對于做畢業(yè)設計的學生來說，畢業(yè)設計無疑是一次很好的學習和鍛煉自己的機會。畢業(yè)設計是對四年來所學知識的一個總結和融會貫通。以前所學的全都是課本上的理論性的知識，而這樣的一次畢業(yè)設計使我們將課本知識和實際問題緊密的聯(lián)系到一起了，綜合的運用了所學的理論知識和技能。另外通過做畢業(yè)設計還提高了我們分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)收集、閱讀和分析參考資料，運用各種標準和工具書，編寫技術工作文件的能力；培養(yǎng)實驗研究，運算和數據處理能力；培養(yǎng)翻譯外文資料的能力，進一步培養(yǎng)學生的計算和制圖等基本技能。對于即將走向工作崗位的同學門來說，無疑是一次很好的鍛煉機會，給以后的工作奠定了堅實的基礎。所以畢業(yè)設計對每位畢業(yè)生來說都是非常重要的，是大學生活中不可缺少的一個重要的環(huán)節(jié)。雖說我們的這次設計只能作為一次練習，但是我個人認為這的確是一次具有實際意義的設計練習。所以我們必需要認真的對待這次的實際任務，努力的完成好這次設計的任務。62 總體設計顆粒包裝機械用來將顆粒狀或粉狀等物料充填到包裝袋中，其中的包裝袋是柔性材料經成型器形成的，然后再進行封合，切斷的包裝機器。此類機械屬于制袋或給袋充填封口合切斷多功能包裝機的范疇。包裝材料要有一定的熱封性能，塑料薄膜以其良好的保護性，來源豐富，質輕，廉價，易于印刷。這些包裝材料被制成的袋子輕巧，美觀，實用，氣密性強等特點，應用越來越廣，近二十年來迅速擴大到食品，醫(yī)藥農副產品等生產部門。可熱封薄膜包裝材料制成的包裝袋的形式多樣，我選用搭接式。這種機構的袋子外形美觀，容量相對也較大，比較適合中袋包裝。該機器的工作原理:物料在計量機構中稱量之后，送制袋－成型－充填－封口機；物料再送到充填封口部件之前，包裝材料通過各種傳動部件送到成型器以及下料筒；再進行縱封橫封。橫封時剪切，剪切后的橫封是一個袋頂另一個袋的袋底；橫封后充填物料；物料充填后又一個循環(huán)開始。根據調研合查閱資料總結的一些經驗，對顆粒包裝機的傳動方案確定如下：圖 2－1圖 2-1 傳動系統(tǒng)簡圖此顆粒包裝機具有較多的執(zhí)行機構，所以采用分流傳動，這樣有利于安排傳動路線，提高傳動效率和縮小傳動元件的機構尺寸。大致的傳動方案如下：電動機經無級調速機構到減速器，再由一對鏈輪把動力和運動傳到主軸。主軸上的偏心鏈輪機構控制橫封輥；一對錐齒輪嚙合把主軸的水平轉動轉化為立軸的豎直轉動，帶動量杯式給料盤轉動，另一部分通過滑移式齒輪和無級調速機構帶動縱封輥實現(xiàn)縱封。由此完成了制袋－充填－縱封－橫封的整個過程。電動機部分的無級調速機構，本機采用的無級調速機構能夠實現(xiàn)包裝速度在60－120 袋/分范圍內任意調節(jié)，圖 2－2 所示的為無級調速裝置的示意圖。通過按鈕1 的順、逆轉動，帶動可動盤上下移動，即可實現(xiàn)速度的增、減。達到無級調速的目的。另外，包裝材料的供送的動力來源是縱封輥機械牽引力。71、旋鈕 2、動盤圖 2-2 無級調速裝置示意圖下面是各部分的具體介紹。本科畢業(yè)論文82.1 象鼻成型器象鼻成型器可以看作是在 U 型成型器基礎上，對結構做一些修改而形成的。成型器如圖 2－3 所示。外包裝薄膜通過該成型器時，彎折比較平穩(wěn)，成型器阻力小，其設計和制造比翻領式方便。它的主要不足是結構尺寸相對較大，一只成型器僅適應一種袋寬。象鼻成型器比較適合三面封口扁平袋，為了使這種成型器也適合搭接式的枕型袋。成型器的尺寸由袋寬來決定，袋寬為 160mm，因此成型器的尺寸設計如下：設計此成型器時選三角板的安裝角則依據包裝機械原理與設計 358 頁公式：sinɑ＝tan? 即 ?＝arctan（sinɑ）可得 ?＝12o，三角板的頂高：a＝b/sin?＝160/sin12o=712mm圓弧槽圓弧部分的半徑：R＝（0.1－0.3）×b＝（0.1－0.3）×160＝16－48mm 選 r＝45mm由圓弧槽連接位置：取 L＝64mm象鼻成型器的兩側均加裝護邊，以便控制卷帶走偏現(xiàn)象。護邊寬度 m＝18mm。根據結構及工藝要求，截去 U 型槽的 PQEF 部分?？v封輥回轉半徑，要求 PQ2r，取PQ＝150mm。 m=26，要求 QE＝150mm。最后將 U 型槽成型部分的開口向內卷曲，以便縱封封口。圖 2-3 象鼻成型器2.2 量杯式定容給料器量杯式計量裝置是容積充填法中的一種，是通過容積來衡量充填物料的數量，設備結構簡單，充填速度快，鑒于以上原因我選擇用可調量杯式定容機構。本科畢業(yè)論文9圖 2-4 可調量標式定容裝置2．2．1 工作原理該機構有儲料斗，旋轉盤，定盤，計量杯（包括固定杯，可調杯） ，上刮版，下刮版，調整機構等組成。貯料斗固定在設備的上方，下部裝有均勻分布在旋轉盤上兩個或多個計量杯?？烧{杯上端固定杯子外表面，下端定盤接觸，在定盤上滑動，固定杯與可調杯內表面組成的內腔為計量腔，可調杯與定盤在調整機構作用下，可上下滑動，以改變計量容積。上刮板固定在料斗上且有兩個組件（收集板，刮平板）組成，保證旋轉盤上不堆積物料和各計量杯之間料高一致；下刮板固定在可調杯后，與可調杯同步旋轉，并將可調杯滲出的物料刮至排料口落入包裝袋中。當計量杯旋轉到貯料斗下方時，物料在重力作用下從料斗流入到計量腔中，超出杯口的物料被上刮版刮走；當計量杯又轉到定盤的排料孔時，計量腔中的物料自動落入包裝袋中，完成一次充填過程。2．2．2 貯料斗形狀：防止物料結拱，無死角和易于定位，采用上圓柱下圓臺形結構。料斗傾角一般選用 65－70 度。2．2．3 計量杯數量常用 1、2、3、4、5、6、7、8 等，如何選擇一合適數量，主要以充填速度與精度、單或雙公位數、加工成本等因素綜合考慮。根據實踐經驗，計量杯數量選用偶數易于旋轉盤分度，易于加工，所以根據這些情況我選擇的計量杯數量為 4 個。2．2．4 計量杯容積固定量杯和可調量杯包圍的內腔容積V＝V 定 ＋V 調 ＝（D 1h1＋D 2h2）式中 V－計量杯容積，mm 3V 定 —固定杯內腔容積，mm 3V 調 —可調杯內腔包圍的有效容積，mm 3本科畢業(yè)論文10D1—固定杯內腔直徑，mmD2—可調杯內腔直徑，mmh1— 固定杯高度，mmh2—可調杯有效高度 mm量杯的最大容積 V＝1000ml上量杯的容積定位 V 定 ＝450ml由體積公式 Jir 12i＝450cm 3取 r＝40mm 得 I＝90mm下量杯的容積 V 調 ＝V－V 定V 調 ＝550ml取 R 2＝43mm得 L=100mm2.2.5 材料固定杯：1Gr18Ni9Ti 不銹鋼材料?？烧{杯：因其套在固定杯的外表面且之間有相對運動，并且還在定盤上滑動，為了減小磨損與摩擦，所以需要選擇用耐磨與減磨材料。如尼龍 6 或聚四氟乙烯塑料。2．2．6 旋轉盤，定盤從結構上看旋轉盤直接與起支撐作用的傳動軸相連，因盤是均勻旋轉，所以轉動慣量越大的話，其轉動慣性就越大，可減小外界沖擊對設備的影響。但旋轉盤直徑和質量與計量杯數和選材厚度有關，為了減少設備造價，保證盤面剛性及工作要求，盤徑以固定杯的外延到盤邊的最短距離不大于 15－20mm，盤厚取 10－12mm 為宜。定盤與調整機構固聯(lián)，只上下移動，不轉動。盤徑和旋轉盤相同也可大于5－10mm，盤厚的大小以保證剛性為主，取 12－16mm 能滿足要求。2．2．7 料盤轉速與其它機構配合的關系立軸上端齒數 z＝20，離合器齒輪齒數 z＝80.因此，料盤轉速與縱封輥轉速之間有如下一個關系：立軸的轉速 n＝102r/min料盤的轉速 n 1＝z÷z 1×n＝25.5r/minn＝4×n 1＝4×25.5＝102r/min縱封輥轉速正好與橫封輥轉速相同 n 2＝102r/min四個量杯剛好實現(xiàn)袋成型與充填、封切的配合每封切一次料盤轉過一個量杯。2.3 縱封器立式連續(xù)包裝機采用輥式縱封器主要完成袋筒成型后的縱邊封合。連續(xù)式縱封本科畢業(yè)論文11器的熱封結構是作等速相向回轉的一對滾筒，它對袋筒兼有施壓，牽引，加熱封邊的作用。立式顆粒包裝機采用輥式縱封器。熱封結構是做等速相向回轉的一對滾筒。它對袋兼有施壓，牽引以及加熱封邊的作用。在熱封期間，熱量由滾筒內的電熱絲通電后供給常熱式輻射加熱，使熱熔性的塑料進入兩滾筒的熱合接觸面相互粘合而形成一道密合的縱縫。如圖所示，滾式縱封器主要由縱封輥加熱線圈和軸承等組成，縱封輥的滾面寬通常為 10－20mm，我選擇輥面為 16mm，工作表面上有網紋，以適應各種薄膜熱封的需要，更利于袋筒的密封要求。滾筒材料選用 45 號鋼。圖 2-5 輥式縱封機為了使印有商標圖案的卷筒式膜在連續(xù)供送中達到準確位置切斷，需要隨機微調滾筒速度，而這是靠帶有光電傳感器的自動控制裝置，并在傳動系統(tǒng)中配置一套齒輪差動機構來實現(xiàn)。通常用圓柱齒輪差動機構。如圖所示，中心輪和蝸桿為輸入端，其中中心輪由分配軸傳動，伺服電機帶動蝸桿控制渦輪正反轉，而與行星輪相連的輸出軸通過外部的串聯(lián)齒輪組驅動縱封輥。在正常生產中，水平軸輸入的角度一般保持不變，由于光電信號能控制伺服電機正反轉，因而，渦輪，蝸桿輸入的角速度無論在大小或方向上都是可以改變的。對渦輪的角速度來說，有可能會出現(xiàn)三種狀態(tài)：第一種是與袋筒上色標滯后相對應的，這個時候光電裝置發(fā)訊差動機構則比正常輸出的速度偏大些。此時兩個輸入軸做同向回轉。第二種狀態(tài)是表示袋筒運行正常，無信號輸入，伺服電機不轉動，僅分配軸傳動差動機構，此時縱封輥的轉速正是傳動系統(tǒng)的輸入轉速。第三種狀態(tài)，表明與袋筒上色標的超前相對應的其實光電裝置也發(fā)訊號，差動機構比正常輸出的角速度偏小些，此時兩個輸出軸做相反的回轉。對于縱封輥的轉速，為了確切實現(xiàn)所需的補償量，必需合理控制和調整伺服電機對渦輪蝸桿的每次動作時間。光電標定的進退補償基本原理：在連續(xù)袋成型充填封口機上，以決定包裝機的本科畢業(yè)論文12橫向封切速度作為基準，調整包裝材料的供送縱封速度，以保證在預定的正確位置進行產品的橫封和切斷，使商標完整無損。圖 2－6 伺服電機控制的圓柱齒輪差動機構圖所示有卷標卷材連續(xù)供送定位工作原理。圖中三個凸輪 a，b，c 安裝在同一回轉軸上，其凸輪 a 的作用是通過光電頭送來的脈沖信號來判斷包裝材料的供送快慢，凸輪 a 由兩片組成，分別控制微動開關 16 和 17。若凸輪控制微動開關 16 和 17處于 I 區(qū)時，橫封切斷裝置正好處于切斷位置。若此時光點頭由脈沖信號輸出，說明包裝材料的供應速度和橫封同步，微動開關 16 和 17 均處于斷開狀態(tài)伺服電機動作。當微動開關 16 和 17 處于 II 區(qū)狀態(tài)，光電頭才發(fā)出信號，表明供送材料速度慢了，這時微動開關 16 處于斷開狀態(tài)，而微動開關 17 接通，伺服電機正轉，通過差動機構使包裝材料供應速度加快。當微動開關處于 III 區(qū)狀態(tài)，而微動開關 16 接通，光電頭才發(fā)出信號表明包裝材料供送快了，此時微動開關 17 處于斷開狀態(tài)，而微動開關 16 接通伺服電機反轉，通過差動機構使包裝材料供送速度減慢。補償的大小則由凸輪控制。凸輪就每包裝兩包產品轉一周，并在橫封切斷裝置處于正確封切位置前后 30mm 區(qū)間打開，讓光電檢測器放大信號通過，保證光電系統(tǒng)的可靠工作。通過這套裝置，保證橫切斷位置控制在允許的范圍內，達到商標圖案完整。本科畢業(yè)論文13凸輪 a圖 2－7 凸輪機構縱封輥徑的設計及轉速的調整機構的設計：包裝袋的三個基本尺寸為 100mm，150mm，250mm，設計縱封輥每轉一剛好縱封一個 250mm 的袋，及縱封輥的轉速 n＝102r/min，則有縱封輥半徑 r，而2πr=250,r=40mm 當縱封長為 100mm 的袋子時,縱封輥的轉速 n1=100/250,n1=0.4n當縱封長 150mm 的袋子時,縱封輥的轉速 n2=150/250,n2=0.6n即第一 種袋型縱封輥的轉速 n1=40.8r/min第一對配合齒輪的傳動比 i 1=0.4第二種袋型縱封輥的轉速 n 2=61.2r/min第二對配合齒輪的傳動比 i 2=0.6縱封輥的轉速是由傳動部分的滑移齒輪來調整的.設第一種袋型的嚙合齒輪齒數z1=20,z2=50,則齒輪的中心距 a=m/2(z1+z2)=2.5/(20+50)=87.5mm,按傳動比和中心距得到其它兩對嚙合齒輪的齒數分別為 z3=26,z4=44,z5=z6=35.本科畢業(yè)論文142.4 橫封器我設計的顆粒包裝機屬于立式袋裝機,因此采用了一種連續(xù)橫封器結構.每一個橫封輥上均勻對稱分布兩只熱封頭,由電熱絲加熱,并自動進行恒溫控制.熱封所需的壓力可借助兩側的壓縮彈簧加以適當調節(jié).1-主動齒輪; 2-橫封輥; 3-電熱管; 4 加壓彈簧;5-機架;6-調節(jié)套筒; 7-鎖緊螺母; 8-支架; 9-滑環(huán); 10-碳刷.圖 2-8 橫封器當縱封輥的轉速改變,而橫封輥的轉速不變時,由于橫封時瞬時線速度與料袋膜的線速度不一致,而使料袋膜起皺或拉伸過度,甚至折斷.為了解決這個問題,我在橫封輥的傳動鏈中采用可調式偏心鏈輪機構,用于調整橫封瞬時線速度與料袋膜線速度相一致?？烧{式偏心鏈輪機構如圖所示：本科畢業(yè)論文151、滾花手輪；2、主動鏈輪；3、套筒滾子鏈；4、從動鏈輪；5、張緊鏈輪圖 2－9 偏心鏈輪不等速回轉機構在偏心鏈輪面上制有刻度標尺，數值與料袋長度成正比，根據不同的料袋長度調整偏心鏈輪的偏心距。調整時首先松開調整螺桿上的鎖緊螺母，然后轉動調整螺桿，使偏心鏈輪所需調整刻度值對準傳動軸中心，調節(jié)好之后，將其鎖緊即可。偏心鏈輪偏心位置相對橫封輥位置的調整如下：圖中，偏心鏈輪和鏈輪 I 的齒數相同，前后橫封輥齒輪的齒數相同，后橫封輥齒輪的齒數是齒輪 I 齒數的 2 倍。這樣，則偏心鏈輪沿傳動軸轉一圈，鏈輪 I，齒輪 I 也相應的旋轉一圈，而前，后橫封輥齒輪只轉動了半圈。這就是說，偏心鏈輪繞傳動軸轉一圈，橫封輥轉了半圈，封一帶。經主機點運動轉，當前橫封輥上的 A點與后橫封輥上的 B 點重合時，調節(jié)偏心軸的位置，使得偏心鏈輪的偏心方向與鏈條緊邊運動軌跡的方向相互垂直，并使得偏心軸處于鏈條緊邊一側，然后齒輪 I 與后橫封輥齒輪相嚙合即可。當機器運行到圖上的位置的時候，偏心軸距鏈條緊邊的距離最短，相應的 A，B 兩點的瞬時線速度也就最小，這就保證了橫封的時候速度的平緩，并且瞬時線速度與料袋膜的線速度相一致。偏心鏈輪的結構尺寸的計算：1) 偏心距不同的袋長所對應的主動鏈輪偏心距。E＝|1-i f| RIf=L/LpL-袋長L 平均袋長2) 鏈輪的節(jié)圓半徑初算 R = (d/2+B)×L p/Lmin＝（30/2+15）× 160/100= 48mm (1)實用中鏈輪的節(jié)圓半徑 R 還要受鏈條節(jié)距 P 以及鏈輪齒數 Z 的約束。由鏈傳動的基本原理我們可以知道：本科畢業(yè)論文16R＝1/2 P csc 180o/Z (2)由（1） 、 （2）得出 Z＝21則鏈輪的節(jié)圓半徑 R＝1/2×15.875×csc 180o/21R= 53mm3) 主從動鏈輪傳動軸的中心距鏈輪的頂圓直徑 D d＝P （0.6＋ctg 180o/21）=15.875×（0.6＋180o/21）=114mm該機構的最小中心距 Lmin≥D d＋e max＋Δ＝153mm取 L＝24mm圖 2-10 偏心鏈輪與橫封輥相對位置示意圖3 典型零件的校核 3.1 電動機的類型及機構形式由于該包裝的傳動速度較慢，功率也不大，啟制動也不頻繁，載荷平穩(wěn)，沖擊性小，因而選用 Y90S－4 型三相異步電動機。查表可知：電動機的額定功率：P＝1.1K w電動機的額定轉速：n＝1500r/min電動機的滿載轉速：n＝1400r/min3.2 立軸的結構設計立軸的軸徑最大直徑為 36mm，在軸上有兩個角接觸軸承，在立軸的上端和下端分別通過平鏈與一直齒輪的圓錐齒輪鏈接，以傳送運動和動力。具體結構如下；本科畢業(yè)論文173.3 立軸上所受扭矩的計算立軸上的功率通過齒輪嚙合的方式傳動料盤的轉軸。已知料盤的半徑 R＝220mm，h＝50mm，滿載時的料盤總重量 M，量杯的最大容積為 1000ml，而量杯最大質量是 1000 克。m 1 ―――四個量杯所盛的物料的質量，m 1 ＝ 4×1000＝4000 克m 2 為料盤內所盛物料的質量料盤的容積 V＝πR 2h＝π×220 2×50÷103＝759808ml由于物料只存在于料盤的一側，故m 2＝1/2 ρV＝1/2×1000/1000×7598.8＝3799.4 克m 2≈3800 克m 3為料盤質量m 3＝3500 克M＝m 1＋m 2＋m 3＝4000＋3800＋3500＝11300 克＝11.3 K g利用剛體繞定軸的轉動微分方程，即剛體對定軸的轉動慣量與角加速度的乘積，等于作用于剛體的主動力對該軸矩的代數和。角速度的變化量 △ω＝2πn/60立軸轉速 n＝102r/min立軸上的齒輪 Z＝20 料盤轉速上齒輪 Z1＝80，致使料盤主軸所獲得的轉速n1＝102×Z/ Z 1 =102×20/80=25.5r/min△ω＝ ??605.260＝??ε＝ /s2rad95＝??t據上述定理料盤軸功率 P1＝T×n 1 9.55×104＝ ＝19.5×10 －3 KW105.9237?料盤主軸傳到主軸上，齒輪傳遞功率 ＝0.98?所以，主軸的功率 P＝P 1/ ＝19.5×10 －3 /0.98=19.9×10－3 KW主軸轉矩 T＝9.55×10 3×P/n=1.900N.m本科畢業(yè)論文183.4 齒輪受力分析3．4．1 錐齒輪受力 Z1＝25，m 1＝2.5 d 1＝62.5 1＝20o， 1＝45o??dm 為齒輪齒寬中點的分度圓直徑 ：d m＝d 1－b×sin 1 =62.5-?1.5×sin45o＝51.89mm圓周力 Ft1 ＝2T/ d m = 2×1.900/50×10－3 ＝27.66N法向力 F ＝F t2/cos =76/cos20o =80.88N?3.5 求立軸上支反力和力矩在垂直面內求支反力R1v ＝[F r2l2＋F r1（l＋l 2）－F arl]/l= 382685.1.45.1846.7??） －＋（＋= 25.83NR2v =-[Fr1l1+Fr1(l+l2)-Fa1r1]/l=- 382685.145.5.46.27 ??－） ＋＋（=-34.64N本科畢業(yè)論文19在水平面內求支反力：R1H ＝[－F t2l2＋F t1（l＋l 1）]/l= [-76×84.5+73.23×(43.5+38.2)]/382= 1.15NR2H = [-Ft1l1-Ft2(l+l1)]/l= [-76×(84.5+382)+73.23×42.5]/382=76.52N繪制垂直面的彎矩圖：繪制水平面的彎矩圖：本科畢業(yè)論文203.6 按彎矩組合應力校核軸的強度選擇危險截面，按彎矩圖危險截面在 A 處，合成彎矩圖????MNMhV .724.63.22 ?????求軸傳遞的轉矩 T＝F t2＝1.9000N.M ??2222323 959.0.1.011 mNTwr ??????所以該軸合格。本科畢業(yè)論文21總 結本次設計主要是在華順明老師的指導下完成的，在此向各位老師們表示衷心的感謝。這次設計是大學以來最有系統(tǒng)、最獨立、最完善的一次設計，也是得到老師們最多關心和指教的一次設計。在設計中有許多不懂的知識，因為有這么多老師的悉心指點所以我才能夠順利而且很好的完成這次畢業(yè)設計。本次設計中所學的知識和培養(yǎng)的能力在今后的學習和工作中也將給我很大的幫助和啟發(fā)。本次設計主要是繼承以往的知識，使其熟練掌握，并能夠運用這些知識，加以拓展。通過本次設計使我學會了如何查找資料，如何將所學的知識應用于具體的產品，如何將知識融會貫通。本論文旨在通過對立式包裝機的設計來加深對起重機的認識，了解其結構、組成、材料、作用等基本知識。進一步提高機械設計能力和鞏固所學過的包裝機械及機械零件的理論知識。并用 CAD 制圖，了解計算及輔助設計。由于本人學識有限論文和設計中存在許多問題和不足，敬請各位老師提出意見并批評指點。在這里表示感謝。本科畢業(yè)論文22參考文獻[1] 《世界發(fā)達國家商品包裝新趨勢》中國包裝網 2001/09/14[2] 《中國包裝業(yè)如何應對“入世” 》中國包裝網 2001/10/16[3] 《藥用包裝材料市場顯現(xiàn)誘人商機》中國包裝網 2001/09/18[4] 《固體劑型藥品新型包裝材料與技術發(fā)展》中國包裝網 2001/08/15[5] 《2001 年我國包裝機械設備開發(fā)重點》 中國包裝網 2001/12/11[6] 《國內包裝市場五大需求旺盛》 中國包裝網 2001/08/24[7] 《食品工業(yè)入世需要警惕“技術堡壘” 》中國包裝網 2001/11/08[8] 《機械工業(yè)經濟發(fā)展趨勢預測》中國包裝網 2001/08/09[9] 《食品包裝材料提出新課題》中國包裝網 2001/11/03[10] 《我國材料四大發(fā)展趨勢》中國包裝網 2001/12/04[11] 《我國包裝網－新聞中心－現(xiàn)狀預測》中國包裝網 2002/2/7[12] 許成林 主編 《包裝機械原理與設計》 山?？茖W技術出版社 1988 年[13] 許穎 主編 《機械設計手冊》 機械工業(yè)出版社 1991 年[14] 孫影 主編 《機械原理》 高等教育出版社 1989 年[15] 趙延偉 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