机械毕业设计（论文）-立式袋装机纵封装置设计【全套图纸】

编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目： 立式袋装机纵封装置设计立式袋装机纵封装置设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称:副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 立式袋装机纵封装置 设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除 了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕 业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 97 学 号： 0923824 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡太湖学院 信信 机机 系系 机械工程及自动化机械工程及自动化 专业专业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 立式袋装机纵封装置设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 近半个多世纪以来，随着生产与流通日益社会化、现代化，产品包装 正以崭新的面貌崛起，受到人们普遍重视。一些技术相对发达国家，在食 品、轻工、化工、医药、电子、纺织、兵器和仪表等相关工业部门，已经不同 程度地形成由原料处理、加工和产品包装基本环节组成的包装自动化和连 续化的生产过程，有的还将包装容器成型、包装材料加工及包装成品储存 系统联系起来形成高效率的流水作业线。所以，实现包装的机械化和现代 化，尤其是实现具有高度灵活性的自动包装线，不仅体现了现代化的发展 方向，同时也可以获得巨大的经济效益。本文介绍了裹包机的横封装置设 计。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 阅读外文资料，翻译与所学专业或课题相关的外文文献 3000 字左右， 语句通顺、流畅、准确； II 了解立式袋装机纵封装置的工作原理； 根据加工产品具体结构和加工要求，拟定分析设备设计方案； 用绘制部分零件图，装配图； 能够熟练使用 UG，并用 UG 对部分零件进行三维建模； 撰写论文，要求符合本科论文的格式要求，语言简洁、流畅、层次分明。 整个毕业设计过程的技术工作要严谨、灵活、工作要有主动性，计算方法、 计算的程序、计算结果、结论要正确。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 97 班班 姓名姓名 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所所长学科组组长研究所所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘要摘要 论文是关于食品的包装设备简称包装机的设计。包装机是将食品装入袋内，再封装。 主要适用于小食品、医药产品的包装。它具有操作简单、生产量大、适用范围广等特点。 包装机主要由几部分构成：引导成型部分、喂料部分、纵封牵引部分横封切割部分。 塑料薄膜安装在退卷装置上，经过导辊的引导输送塑料薄膜在成型器的作用下形成袋状， 这时纵封将袋封上纵向口，喂料装置下料，横封辊在将其封住横向开口，并且切断。至 此一个包装袋形成。 本文从基本理论、基本工作原理、基本分析方法上对设计作了阐述。在本次设计中 采用了，滚轮纵封装置，整体加工式横封辊结构。 滚轮纵封装置将以往的纵封和牵引合为一体，这样既节省了空间，又使整体更具有 美观性。整体加工式横封辊结构将横封和切断装置合成一体，减少了封装时间。 最后一个重要的部分是 UG 的建模、装配。Unigraphics(简称 UG)是当前世界上最紧 密集成和先进的、面向制造相关行业的 CAD/CAE/CAM 高端软件。作为一种集成的产品 工程解决途径，UG 软件使得用户能够数字化地获取和创建三维产品定义。UG 软件成为 当今世界领许多先进的制造商用来从事工业设计、详细的机械设计、概念设计以及数字 化和更成仿真化的制造等各个领域。 关键字：关键字：包装机；纵封；横封；UG IV Abstract This paper is about the design of the packing equipments with small grain food which is call for grain packer. the grain packer is to pack the food of the small grain into the bag inside, then seal the bag. It is applicable to the packing of small food, medicine product primarily. It has the operation simple、produce have great capacity、apply wide etc. in scope characteristics. The grain packer is main from several parts of composingses: the part of the leading models and the part of feeding machine device, the part which vertical-seal and draught, and the part which horizontal-seal and cut down. The plastics thin film installs at equipment for withdraw the film, hasing been led the leading roller to molding machine, with which the film is form pockety, at this time vertical-seal seal the vertical caliber, feeding machine put the feed into the pockety, horizontal-seal seal the horizontal caliber, and cut off. Thus pockety is done. This paper makes to expatiate to the design from the basic theories, basic work principle, basic analysis method. Vertical-seal rolling device will be former seals with lead to match for integral whole, thus this device saved the space, and make the whole even have the beautiful again. Integer machining type horizontal-seal make the whole horizontal seal with the cut-off device synthesize the integral whole, reducing sealing-pack time. The last important part really is an UG to set up the molding and assemble. The Unigraphics (brief name UG) is current to enter first in the world with close gather of, face to the CAID/CAD/CAE/CAM that make the profession the high carrying the software. Be used Be used as a gathers of completely product engineering solution, the UG software household makes customer can the arithmetic figure turn the ground creates to set up with obtain three dimension product definition. This paper is detailed to introduced to set up axially the mold, wheel gear sets up the mold, and its assemble really imitate with the development. Key words: The grain packer; vertical-seals; horizontal-seal;UG assembleseal V 目录目录 摘要.III Abstract .IV 1 绪 论.1 1.1 课题的来源.1 1.2 本课题设计的目的意义.1 1.2.1 设计的目的及研究的内容.1 1.2.2 设计的意义.1 1.3 本设计的发展方向与存在的问题.2 1.3.1 设计的方向.2 1.3.2 设计存在的问题.2 1.4 研究的内容和方法.2 2 立式袋装机纵封总体方案设计.5 2.1 包装机械设计的基本要求.5 2.1.1 包装机的功能与应用范围.5 2.1.2 工艺分析.5 2.1.3 总体布局.6 2.1.4 总传动系统.6 2.2 设计包装机的一般过程.6 2.3 主要组成结构.7 2.4 纵封装置.8 2.5 主要性能参数.9 3 立式袋装机纵封装置设计计算.10 3.1 电动机的选择计算.10 3.2 链传动.10 3.2.1 链传动的特点.10 3.2.2 链传动的主要设计任务.10 3.2.3 链传动的张紧.10 3.2.4 链传动部分的设计.11 3.3 锥齿轮设计及计算.14 3.3.1 锥齿轮计算.14 3.3.2 计算主要尺寸与参数.15 3.4 凸轮机构的设计.17 3.5 纵封器的结构原理及设计.20 3.5.1 结构原理.20 VI 3.5.2 纵封辊的设计.21 3.6 键的校核.25 3.6.1 主轴上键的选择.25 3.6.2 键的强度校核.25 3.7 轴承的选择.25 3.8 润滑与密封.26 4 使用和维护保养.27 4.1 安全操作规程.27 4.2 封口质量的调整.27 4.4 维护清洁与保养.27 5 结论与展望.28 5.1 结论.28 5.2 不足之处及未来展望.28 致谢.29 参考文献.29 立式袋装机纵封装置设计 1 1 绪绪 论论 1.1 课题的来源课题的来源 随着市场经济的发展，人民生活的不断提高，包装工业在国民经济中所占比重和作 用也越来越大。一方面映射出全球工业化生产的高速发展，另一方面又可以看出人们在 追求商品内在质量的同时，对商品包装的要求也越来越高。这为推动包装机械工业带来 的巨大的动力。 综观世界范围来看，包装机械工业是一个市场潜力巨大的朝阳行业，特 别是在近几年发展迅猛，已经在各国国民经济中具有重要的地位。它可以提高劳动生产 率，改善生产环境，降低生产成本，提高商品档次，增加附加值，从而增强商品的市场 竞争力、带来更大的社会效益和经济效益。目前，美、日、德、意是世界包装机械的四 大强国，这些国家生产的包装机械品种多、数量大，在国际市场上具有较高的占有率。 目前世界包装机械发展总趋势是发展重点趋向于效率高、自重轻、外观造型、占地的空 间较小、低耗能、结构紧凑适应环境和工作人员的心理需求的高速、高效、高质量的“三 高”产品包装机。这在国外体现为现代化的先进包装机械的技术，特别是经济及科技发达 的欧美及日本等技术先进国家生产的有关包装机械设备，其技术伴随着商品经济和科技 的发展，已处于国际相对领先地位，他们将机械技术与微电子技术和信息技术结合，开 发数字化、智能化、柔性化的新型包装机械产品。近些年来，发达国家一方面为满足现 代商品包装多样化的需求，发展多品种，小批量的通用包装技术设备；同时又紧跟高科 技发展步伐，不断应用先进技术，发展和开发应用高科技的现代化通用型包装机械，不 断从提高包装机械的智能化。在国内，包装机械的发展趋势是在引进、消化、吸收的基 础上，有了一定的创新，产品科技含量也在一直提升，这些有关包装机械产品不断的向 成套连线、机电结合、主辅机结合方向发展。当然，包装机械相关产品在研发过程中也 存在一些有待解决的问题，主要有如何根据本国国情，提高产品的“三化水平” ，做到包 装产品规格多样化，工作高速化，提高可靠性以及如何使食品和药品包装机达到无菌化。 而这些必然需要我们着紧包装机械的研究，不断的开发新的技术，这样才能加快国内包 装机械技术的提升。 1.2 本课题设计的目的意义本课题设计的目的意义 1.2.1 设计的目的及研究的内容设计的目的及研究的内容 商品包装是一个不断崛起的行业，是在商品经济不断繁荣，市场竞争日益激烈的新 形式下，慢慢成长起来的。在商品流通过程中，人们袋商品的包装要求主要有两个方面， 其一是要求包装袋内的商品计量准确，误差小（包装行业标准要求计量误差小于 5） ， 以维护商品生产厂商的形象、信誉。二是要求包装漂亮，以便吸引顾客的注意，同时保 证商品在流通环节中包装袋不出现任何的破损。因此商品包装的计量精准，是包装行业 时刻关注的一项重要的课题。 1.2.2 设计的意义设计的意义 目前市场上的包装机种类繁多，性能各异。其计量方案主要有以下几种：a. 定容积 无锡太湖学院学士学位论文 2 式量杯计量；b. 称重式计量；c. 螺杆式容积计量等上述几种落料计量方案，结构简单， 动作灵活，传动效率高。上述计量方案实用意义不大，而且其适应面窄，基本上只是针 对单一品种单一定量的产品包装，面对品种繁多的商品自动化包装要求，这些设计方案 都需要改进。 我国包装机械行业自上世纪 90 年代以来发展成绩显著，在引进消化吸收 的基础上已经开始自行研制开发产品，且有部分出口。但是，我国包装机械工业的整体 水平还只相当于国际上世纪 70 年代末和 80 年代中期水平，有的产品达到发达国家 90 年 代末期水平，但数量极少。从总观看，我国包装工业水平仍处于世界落后地位。而作为 包装机械中重要产品的立式粉剂包装机在日常生活的需求上越来越突出，无论是从药品 上还是从食品包装上，它都充当着十分重要的角色，因此，如何能生产出现代化的食品 包装的质量乃至提高人们物质需求水平上具有非常重要的意义，特别是作为世界上人口 最多的发展中国家来说，提高食品包装机的性能和能力对解决众多消费者对小商品的庞 大需求。提升国民经济生产总值，提高人民生活水平上来说意义重大，同时，对提高我 国在立式袋装机纵封包装机械甚至包装机械行业方面具有十分积极的作用。 1.3 本设计的发展方向与存在的问题本设计的发展方向与存在的问题 1.3.1 设计的方向设计的方向 从发达国家生产的包装机械水平来看，当代包装机械的发展动向具有以下几个特点： a.提高包装机械系列化、标准化和通用化水平，建立组合化、机电一体化的现代包装 机械的结构体系仍是今后的一个重要的发展方向 包装机械发展到今天，其系列化、标 准化和通用化水平不断提高。有些国家生产的包装机，通用件、标准件约占整机零部件 的 70%，有的高达 90%，产品更新的速度很快。 b.包装机械日趋高速化、自动化和联合化.机械设备的高速化是实现人类社会高速发 展的根本措施，是提高设备生产率的主要途径，故包装机的工作速度是衡量其性能优劣 的重要指标。包装机械的高速化，随之对相应设备的联动化和自动化提出了更高的要求。 c.重视高新技术的应用，使包装机械的功能日趋先进可靠 而针对我的课题：定容积式量杯计量，其发展方向为，发展各种形式的定容积填充 设备，着力提高速度和精度以及稳定性和可靠性，并与自动包装设备配套。 1.3.2 设计存在的问题设计存在的问题 包装机的由于包装机械动作复杂而频繁，执行元件比较多，若采用传统的继电器控 制电路会导致设备的故障率高、动作不准确、包装质量不稳定，停机维修时间多等弊病。 因此，研制和发展包装机时，重视高新技术的应用，是提高其先进性、可靠性的主要途 径。 另外，跟国外包装机械设计水平相比，我国的包装机设计虽然品种繁多，但是其适 应面窄，基本上只是针对单一品种单一定量的产品包装，面对品种繁多的商品自动化包 装要求，跟不上包装形式，同时，由于其标准化、通用化水平低，其生产成本相对偏高。 这些都是需要在以后的包装机设计中着力解决的。 立式袋装机纵封装置设计 3 1.4 研究的内容和方法研究的内容和方法 本次设计主要就立式袋装机纵封包装机成型包装及其传动系统设计进行研究，并对 其运行流程、工艺方案、参数设定、设备选择以及结构和零件的设计做详细的说明论证。 按照一般立式袋装机纵封包装机的执行标准，由以下几个方面进行研究： （1）立式袋装机纵封包装机的应用范围 立式袋装机纵封包装机的应用范围则是指 其包装不同物品的能力，包括锁能包装的物品的类型与所能采用的包装材料的种类。 一 般说来，缩小应用范围，可以简化机器结构、降低创造成本、提高生产率、易于实现自 动化。反之，增加功能和扩大应用范围，则可以一机多用、相对缩小占地面积、有利于 扩大机器制造批量，但结构复杂、成本高。 （2）包装质量与生产率 包装质量 影响包装质量的因素有很多，它既与被包装物品、包装材料的性能以及所用 的包装 技术方法有关，也与包装机的质量及其使用条件和操作者的技术熟练程度有关。就包装 机而言，主要考虑一下几个方面： a. 包装成品的质量 其一是包装工序完成后的质量，如热压的紧密程度、 计算精度、 封口的牢度和密封性；其二是包装过程对包装质量的影响，如被包装物品和包装材料由 于受到摩擦、振动、包装工艺力以及环境污染等机械和化学作用，对包装内在和外观质 量的影响。在任何情况下对质量的影响都不应超过允许程度。 b. 装物品和包装材料的损耗 在机械包装过程中，由于片状、块状物品的 变形损坏， 粉状、颗粒状物料的飞扬散落，包装材料的撕裂破损，以及缺少自动控制引起多于供料、 包装不良等原因造成的各种损耗，通常总是难以完全避免的，所以应从制造精度、包装 工艺设计、自动控制、结构设计及机构选型等方面综合采取有效措施，以降小先关损耗， 提高包装产品的正品率。 生产率 常用的是计件生产率，即单位时间之内能够生产的包装的数量，亦称为理论生产率。 在正常生产中，开机前后的相关准备和结束时工作时间，添加包装相关材料及发生机器 故障时所造成的生产停滞时间，以及出现废次品和空位等的损失时间总是难以避免的， 因此，实际生产率总会小于理论生产率的。所以，有的工厂为了管理简便，通常用一个 工作班次内所能够包装的产品质量或数量来表示包装机的生产效率。 提高生产率的主要措施有缩短辅助操作时间，分散包装工序、增加执行机构头数、 合理拟定执行机构运动规律和提高制造精度等。 自动控制和自动化 现代科学技术的迅速发展为包装机械的自动控制和自动化提供了先进的技术途径， 于此同时也对它提出了更新更高的要求。在确定设计的包装机的自动控制和自动化程度 方案时，应根据不同情况分开对待。既要尽可能的采用先进技术，赶超国际相对先进水 无锡太湖学院学士学位论文 4 平，又要结合本国的国情，讲究经济效益，以便于扩大应用。 （3）制造和维修 在满足使用要求的前提下，应尽量可能使制造和维修方便，可采取一下方面的措施。 装机的系列化、零部件的通用化和标准化程度 提高“三化”程度是我国是一项重 要的技术政策，也是包装机械的一个发展方向。 结构工艺性 机械的结构工艺性由零件的通用化程度、对制造单位的适应能力、 精度要求、加工表面数量、零部件的可拆性及标准化、结构复杂程度等来评定。制造维 修周期延长，不仅使制造成本增加，而且还使结构工艺性差，甚至难以达到预定的加工 要求。 （4）操作条件与工作可靠性 立式袋装机纵封包装机的操纵、维护保养、排除故障、装卸物料等工作应省力、省 时、省事；被包装物品规格变化时，有关工作部件的调整或更换要迅速方便。此外，还 要有安全措施，如防止过载保护、误动作、自动停机和故障报警等。 工作是否可靠性是评定包装机质量的重要指标之一。若可靠性低，必然降低机器 的 效率，增加操作的困难，对组成包装自动线的包装机尤应重视。 （5）经济性及其他 在设计时要考虑经济性问题。这就要求制造成本低，功率消耗少，使用寿命 长，运 输、安装、维修方便和生产率高。 此外，包装机的占地面积要小，外形应美观。这同操作条件、机械机构、产 品销售均有密切关系。 美观的外形和协调的色彩可以提高市场竞争能力。 立式袋装机纵封装置设计 5 2 立式袋装机纵封总体方案设计立式袋装机纵封总体方案设计 2.1 包装机械设计的基本要求包装机械设计的基本要求 2.1.1 包装机的功能与应用范围包装机的功能与应用范围 包装机的功能，是指包装机所能够完成的包装工序种类；而应用范围则是指包装机 在包装不同商品的能力，包括所能包装的商品的种类与所能采用的包装材料的种类。 一般来说，减少功能和缩小应用范围，可以简化机器结构、降低创造、提高生产率、 易于实现自动化。反之，增加功能和扩大应用范围，则可以一机多用、相对缩小占地面 积、有利于扩大机器制造批量，但结构复杂、成本高 2.1.2 工艺分析工艺分析 工艺分析是研究、分析和确定所设计包装机完成预定包装工序的工艺方法。鉴于工 艺方法与包装工序类别、被包装物品和包装材料的特性、以及包装质量和生产率等因素 均有密切关系，下面着重中说明几个问题 1. 包装方式 (1) 把保证包装质量放在首位，不论选择或革新某种包装方式，都要适应 包装物品和包装材料的特性。 (2) 当有多重方式都能满足要求时，应选用容易实现的方案。 2. 机器类型 (1) 单工位与多工位 根据包装执行机构的多少选择。 根据生产率的高低选择。 (2) 间歇运动与连续运动 多工位包装有间歇运动和连续运动两种形式。 间歇运动：物品由一个工位转移到另一个工位作间歇步进运动，主要包装操作可在 物品静止时完成，因而相对简单，但其运动的惯性力和冲击现象不利于提高生产率。当 执行机构比较多时，为使结构简单常选用这种形式。 连续运动：物品及主传送系统均作连续等速运动，当执行机构种类比较少、生产率 要求高时可选用这种形式。 无锡太湖学院学士学位论文 6 3. 包装程序、工艺路线和工位数 (1) 包装程序 包装程序是指完成各个包装操作的先后顺序。包装方式往往决定了包装程序，要熟 悉包装操作所要求的工艺参数（如工艺力、时间、温度、速度等） 。 (2) 包装工艺路线 包装工艺路线包括包装材料和被包装物品的供给路线、以及它们在包装过程中的传 送路线、包装成品的输出路线。 直线型 阶梯型 圆弧形 组合型 (3) 工位数 工位数是指在多工位包装机上从输入到输出工位区间内所包含的物品的数目。 (4) 工艺路线 4. 运动要求和机构选型 根据已定的功能、应用范围和工艺方法，分析和确定对执行构建的要求，进而完成 机构的选型及其综合。 机构的选型及其综合时应考虑的要求和条件主要有： (1) 运动规律 (2) 运动精度 (3) 承载能力与工作速度 (4) 总体布局 (5) 使用要求与工作速度 2.1.3 总体布局总体布局 包装工艺确定后，要考虑怎么实现这种包装动作。因此，要选择适合的操作、传动 和执行元件。这些元件组成若干个部件，这些部件是怎样联系和形成一个完整的整体?相 互位置怎么去安排?这就是包装机总体设计的任务。包装机的传动与控制机构，可以采用 机械式，液压式，或气动式。应根据产品的特点、生产能力、使用者的情况等具体条件 以及机器动作的复杂程度而定。 立式袋装机一般包装速度在 50-80 袋每分，最高可以达到 80 袋每分钟。要实现这样 高的包装速度，而且要保证动作的相互协调和工作可靠稳定，用液压式或气动式控制机 构仍有困难，因为气体和液体有可以被压缩，此外油液的粘度较大，当高速换向运动时 惯性冲击较大、发热较高，液压还会因温度升高而使粘度发生变化，从而影响动作的准 确性，因此一般只用于活塞往复运动较慢的机械。目前国内外立式袋装机包装机中绝大 立式袋装机纵封装置设计 7 多采用机械传动形式。因为凸轮、连杆机构一旦调整后就能够严格保证运动的可靠性， 并且能够实现比较复杂的运动，并配合当今的微机控制和电子技术技术，更进一步提高 生产效率。 根据以上分析，本文设计的立式袋装包装机的操纵系统采用机械式控制系统，涉及 有:链条传动，带(齿形带)传动，齿轮传动等机构。 布局形式的选定，最主要根据包装工 艺的特点即决定于包装的工艺性。布局式要便于包装，使机构简化，工人操作和维修方 便。根据包装工艺，粉料包装机布局形式宜采用立式布局，这样便于进料、送纸、包装、 封切等。 在设计中总体布局的要求: (1)传动系统尽量简洁，在能满足多功能的基础上从而保 证结构简洁; (2)机械操作，调整简单，易上手，装拆方便，联锁防护可靠; (3)操纵手柄 的位置要方便操作，同时要考虑润滑系统等; (4)排料位置也要考虑方便及安全; (5)外形 要既美观又大方，移动安装且方便。 2.1.4 总传动系统总传动系统 传动系统是机器的重要组成部分。由传动系统驱动各个执行部件并按照工艺要求完 成各项动作。传动系统的传动准确性，将直接影响机器的包装加工质量。传动系统的准 确性不高是噪音、机器振动的主要来源。传动系统直接影响机器结构的复杂程度，因此 传动系统关系到机器的性能和结构。 2.2 设计包装机的一般过程设计包装机的一般过程 1. 可行性分析 可行性分析要弄清和解决以下几个问题： （1）用户的需求，即要包装哪些产品，采用哪些包装材料，要求何种包装方式，生 产现状与发展趋势以及对机械包装的各种要求等。 （2）根据用户需求，确定包装机（包装自动线）的设计内容和该机的使用部门，明 确它的功能、应用范围和须达到的技术经济指标。 （3）现有同类型包装机（包装自动线）的发展情况，当前技术水平及今后发展方向。 （4）构思设计方案，并从工作原理、技术性能和经济效益三个方面分析对比各种方 案的优缺点和可行性，从政找出较为合理的方案。 2. 初步设计 将设计方案具体化，着重抓包装机各组成要素的综合、总体布局、编制工作循环图 和拟定主要技术参数等。 （1）技术设计内容包括个组成个部分的运动设计、结构设计、零件强度与刚度校核、 动力计算、绘制设计图样和编写技术文件等。 （2）对拟定的方案、设计图样、技术计算等进行详细审核，并对试制的样机进行鉴 定。特别要注意审查整个设计方案是否合理，各个具体设计环节是否正确，设计是否完 整，还须做哪些改进。 无锡太湖学院学士学位论文 8 每个设计阶段均有其明确的目的和中心内容，相互又有密切联系，设计中那些需要 进过反复修改、校核，才能逐步完善。应该注意，定型设计、改进设计与创新设计的每 个设计阶段的重点与难度不完全一样。因此在设计时，可根据实际需要再划分若干个设 计步骤，以使整个工作周密而又有秩序地进行，保证设计质量和进度。 2.3 主要组成结构主要组成结构 2.1 装配示意图 输送滚轮热封器适合于热封性复合包装材料连续装袋时纵封的封合，它由输送、封 合、折边等件组成。 输送、封合是由两对滚轮 1 和 3 完成的，为了保证它们的输送速度一致，滚轮 3 的 传动一般经由滚轮 1 传动轴上的链轮 6，并通过锥形变速器带动链轮 7 进行。滚轮 1 与 3 之间的距离视包装材料而有所不同，每对滚轮之间的压紧程度也因包装材料不同而需调 节拉伸弹簧 5 的张力使之适当。 第一对滚轮 1 主要用于引送包装材料。为了方便地将包装材料在开始制袋时引入两 滚轮之间，所有设有操纵手柄 2 当其往返转动时由于转轴端头偏心凸轮的作用使两滚轮 可随意脱开或重新贴合。 第二对滚轮 3 除用于继续输送外，主要用于封合包装材料，因此两只滚轮内装有加 热器 9（350W） 。为了便于热封温度的自动控制，在其中一只滚轮内还设有热电偶测温头 10，电热电流和测温信号可由设在机架下面的滑环 12 经电刷输入或输出；滚轮封合表面 包装材料不同可刻有各种花纹，务使得到满意的热封效果。当机器因故停止或恢复运转 时，电磁铁 4 能将两滚轮自动脱开或合上，以免包装材料过热烧坏。 当包装材料被第二对滚轮封合成袋后继续输出经过台面板 8 和 11 上折角处时，包装 袋的纵向接缝即折向一边，紧贴于包装袋底面。 2.4 纵封装置纵封装置 纵向热封装置用来对卷状塑料纵向热封呈管状。当卷料经对折器 14 对折送至两纵封 辊 8 之间（如点划线示） ，由于纵封辊 8 经加热器线圈 8 加热（常热连续式） ，致使塑料 立式袋装机纵封装置设计 9 封合，见热纵封过程示意图。 纵封辊的相对转动由齿轮 11、10、9 传来，在纵封辊的热封圈柱面上则有网纹，以 增加美观及封口牢度。两纵封辊之间的压力可以调整。当拧紧调节套筒 2 时，压缩压簧， 使压缩力增大，然后用调节螺母 1 锁紧。 纵封辊采用国产材料。热封温度约 180，有测温器 12 控制其变化范围。 2.2 纵向热封示意图 2.5 主要性能参数主要性能参数 根据当前产品所加工产品的对象分析得该包装机的主要性能参数，参考同类型大小 的包装机型号，查阅相关机械手册。 表 1-2 主要性能参数 包装材料液体 颗粒状 膏体 包装速度（袋/min）50-80（袋/min） 制袋尺寸/mm120 240(mm) 包装袋材料铝箔、聚乙烯、BOPP 电动机功率1.1KW 热封器的功率350W 电源电压380V 外形尺寸长*宽*高 550*700*2028 伺服电机55SL5A2,8W/220V,2700r/min 主电动机 Y90L- 4，1.5kw/380V，1400r/min 无锡太湖学院学士学位论文 10 3 立式袋装机纵封装置设计计算立式袋装机纵封装置设计计算 3.1 电动机的选择计算电动机的选择计算 包装机属于功率较小的机械，根据工作条件：室内常温、灰尘较大单向运动，启动 频率高，电压为 380V 的三相交流电源，因此根据当前产品所选用的电动机情况分析选用 Y 系列三相异步电动机，主电动机功率为 1.1kw，参考同类大小的包装机型号，因为电动 机的磁极对数，同步转速等涉及其性能和造价，查阅机械设计标准手册，确定用 Y 系列 电动机（摘自 JB/T8680.1-1988）全封闭型自扇冷鼠笼型三相交流异步电动机，如下表。 表 3-1 电动机参数 型号额定功率额定电流同步转速实际转速效率重量 Y90L-41.5kw3.65A1500r/min1400r/min0.7822Kg 3.2 链传动链传动 3.2.1 链传动的特点链传动的特点 链传动是一种挠性传动，它由链条和链轮(大链轮和小链轮)组成，通过链轮轮齿与链 条链节的啮合来传递运动和动力，链传动在机械制造中广泛应用。 与摩擦型的带传动相比，链传动有自身的优点，链传动无弹性滑动和整体打滑现象， 因而能保持准确的平均传动比，提高了传动效率较高，又因链条不需要像带那样张的很 紧，所以作用在轴上的径向压力比较小，链条采用金属材料制造，在同样的使用条件下， 链传动的整体尺寸较小，结构相对紧凑，同时链传动能够在高温和潮湿的环境中工作。 与齿轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求相对较低，成本也相对低，在远距离传 动时，其结构比齿轮传动相对轻便的多。 链传动也有自身的缺点：只能实现平行轴间链 轮的同向传动，运转时不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后容易发生跳齿，工作时会有 噪声，同时不易用在载荷变化很大，高速和急速反向的传动中。 3.2.2 链传动的主要设计任务链传动的主要设计任务 确定链条型号，链节数以及排数，链轮齿数和链轮的结构，材料和几何尺寸， P LZ 链传动的中心距,压轴力，润滑方式和张紧装置等。a P F 3.2.3 链传动的张紧链传动的张紧 链传动的张紧的目的，主要是为了避免在链条的松边垂度过大时产生啮合不良和链 立式袋装机纵封装置设计 11 条的震动现象，同时也为了增加链条与链轮的啮合包角，减少打滑现象。当中心线与水 平线的夹角大于 60时，通常设有张紧装置，为了减少打滑现象。张紧的方法很多，中心 距不可调时，设张紧轮。张紧轮可以是链轮，也可以是滚轮，张紧轮的直径应与小链轮 的直径相近，张紧轮有自动张紧和定期张紧。 3.2.4 链传动部分的设计链传动部分的设计 3.1 传动系统简图 1.各轴中心距的确定 机轴中心轴 1 O 2 O （1）取小链轮齿数=20， 1 Z40, 2 2 Zi大齿轮齿数 （2）修订算功率 c p KW96 . 1 62 . 1 1 . 11 . 1 21 fpfpc 式中工况系数 1 . 1 1 f62 . 1 2 f （3）确定链型规格，链节距 根据计算的功率和小链轮的转速r/min，08-A-1-42-GB/T 1243-1997，链条 c p 120n 无锡太湖学院学士学位论文 12 节距mm 7 . 12P （4）初定中心距a mm1016 7 . 128080 max0 pa mm 6 . 101 7 . 12) 12(202 . 0) 1(2 . 0 1min0 piZa 取mm200 0 a （5）确定链长节数X 链长节数 mm5 .610 2 4020 7 . 12 20022 0 3 2 10 0 a pf Z Z p a X mm 1 . 10 2 2040 2 22 12 3 ZZ f 实际链条节数 X=48mm mm 6 . 609 7 . 1248 XpL （6）最大中心距a mm198 1 . 1083232 4 7 . 12 8 4 2 3 2 fcc p a 18 2 4020 48 2 21 ZZ Xc 为了保证传动松边一定的下垂度，实际中心距比计算值小约mm，故实际中心距52 mm。200 a （7）链速 m/s845 . 0 100060 7 . 1220020 100060 11 pnZ v （8）有效圆周力 N1302 845 . 0 1 . 110001000 V P F （9） 作用在轴上的拉力 N 6 . 171813021 . 120 . 1 20 . 1 1 FfFQ (10) 润滑方式的选定 根据链号 08-A 和链条速度 0.845，选用润滑方式为用油壶或有刷定期人工润滑。m/s 2.链轮的基本参数和主要尺寸： 立式袋装机纵封装置设计 13 3.2 链轮尺寸示意图 ，节距mm,mm40,20 21 齿数分别为，ZZ 7 . 12p92 . 7 d滚子外径 分度圆直径 mm 9 . 161 40 180 sin 7 . 12 180 sin mm 2 . 81 20 180 sin 7 . 12 180 sin 2 1 1 1 Z p d Z p d 齿顶圆直径 mm87) 20 180 cot54 . 0 ( 7 . 12) 180 cot54 . 0 ( 1 1 Z pda mm168) 40 180 cot54 . 0 ( 7 . 12) 180 cot54 . 0 ( 2 2 Z pda 齿根圆直径 mm 1 . 7992 . 7 87 11 raf ddd mm 1 . 16092 . 7 168 22 raf ddd 无锡太湖学院学士学位论文 14 齿宽 mm3 . 785 . 7 93 . 0 93 . 0 11 bbf 齿侧倒角 mm65 . 1 7 . 1213 . 0 13 . 0 pba 齿侧半径 mm 7 . 12 prx 齿毂厚度 mm 9 . 10 1 . 7901 . 0 6 32 8 . 401 . 0 6 1 d d kh k mm 7 . 11 1 . 16001 . 0 6 32 8 . 401 . 0 6 2 d d kh k 轮毂长度 mm39 7 . 113 . 33 . 3 mm369 .103 . 33 . 3 22 11 hl hl 轮毂直径 mm 8 . 53 9 . 102322 1 hdd kh mm4 .55 7 . 112322 2 hdd kh 排距 mm11.18 t p 3.3 锥齿轮设计及计算锥齿轮设计及计算 3.3.1 锥齿轮计算锥齿轮计算 选用直齿锥形齿轮,取锥齿轮传动效率0.95, 小锥齿轮传动功率为=1.016 kw,P 转速=60r/min.传动比 =2ni 1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）选择齿轮材料 齿轮用 45 调质,齿面硬度 240HBS, 根据齿面硬度中值,按参考资料2图 10-21d 中 MQ 线查得齿轮MP H 600 1lim （2)选定齿轮精度等级 根据工作情况,选用 8 级精度 2. 按接触疲劳强度设计齿轮分度直径 立式袋装机纵封装置设计 15 d 2.92 (3.1) 1 3 22 2 )5 . 01 ( RR Hp E KTZ 小齿轮传递的转矩 T Nm 7 . 161 60 016 . 1 95509550 n p T 齿数比 =i2 20 40 2 1 z z (3) 载荷系数 根据载荷情况,齿轮精度和 1 齿轮结构位置取 K=1.5 (4) 许用应力 Hp =0.9=0.9 600=540MPa 1 Hp 1limH (5）计算小齿轮分度圆直径 1 d 1 dmm75 5 . 1)33 . 0 5 . 01 (33 . 0 540 8 . 189 7 . 1615 . 1 92 . 2 3 22 2 3.3.2 计算主要尺寸与参数计算主要尺寸与参数 (1) 选定小齿轮齿数 1 z 由参考资料2图 17-18,并根据小齿轮直径,齿面硬度选定=20,则 1 z 45iz 2 (2) 确定模数 m =m 1 1 z d mm5 . 2 20 50 取标准值mm5 . 2m （3) 计算分度圆直径, 1 d 2 d mm50205 . 2 11 mzd mm100405 . 2 22 mzd （4) 计算分锥角, 1 2 无锡太湖学院学士学位论文 16 =arctan()=arctan()=26.6 1 2 1 z z 40 20 4 . 63 6 . 26-90-90 12 （5）计算锥距 R R= 2 2 2 1 2 zz m mm564020 2 5 . 2 22 （6）计算轮齿宽度 b 取=0.33 R b=R=56 0.33=18.4 R mm 取 b=mm20 (7) 计算齿顶圆直径, 1a d 2a d mm5 . 25 . 21 * mhha a mm55 6 . 26cos5 . 2250c2 11 1 oshdd a a (8) 计算平均圆周速度 m v mm42)33 . 0 5 . 01 (50)5 . 01 ( 11 Rm dd = m vm/s13 . 0 100060 604214 . 3 100060 11 ndm 立式袋装机纵封装置设计 17 3.4 凸轮机构的设计凸轮机构的设计 凸轮机构通常由凸轮、推杆、机架三个基本构件组成。其特点是凸轮具有曲线工作 表面，利用不同的凸轮轮廓曲线可使推杆实现各种预定规律，并且简单紧凑。根据装置 要求，为了方便地将包装材料在开始制袋时由于转轴端头偏心凸轮的作用使两个滚轮可 以随意脱开或重新贴合，需要凸轮有机回特性。故采用偏置摆动滚子推杆盘形凸轮机构， 这种推杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩损比较小。且凸轮运动规律为等速与运动规 律有利于与装置其他部件协调。为不产生过大冲击，凸轮的运动采用运动曲线。 3.3 凸轮机构简图 1.凸轮设计主要参数 由机械原理 （第七版）可知，基圆半径 r 应符合： r (3.2) 22 ) tan (s e d ds e 凸轮的基圆半径为 r43.56mm ,取 r 为 50mm 从动件摆角 8.35 度: 滚子半径 Rr:14mm 基圆半径 Rb:555mm 远休止角 :70 回程运动角 2:105 中心距 L:245mm 推程运动角 1:108 摆动滚子从动件凸轮设计计算公式 无锡太湖学院学士学位论文 18 (3.3) b b o b o lR lRL lL RlL 2 arccos 2 arccos 2 2 2 2 22 凸轮理论轮廓： 直角坐标： (3.4) )cos(cos )sin(sin oc oc lLy