机械毕业设计（论文）-自动颗粒包装机的设计（全套图纸） .pdf

自动颗粒包装机的设计 1 1 绪论 1.1 自动颗粒包装机的现状 包装机械是指能完成全部或部分产品和商品包装过程的机械。 包装机械有多种分类 方法，按功能可分为单功能包装机和多功能包装机；按使用目的可分为内包装机和外包 装机；按包装品种又可分为专用包装机和通用包装机；按自动水平分为半自动机和全自 动机等颗粒包装机。 物料进入包装机的顶部后，计量部分将定好数量的产品依次送入物料通道。卷筒包 装材料在通过物料通道的外壁时，被成形器卷绕成筒状，纵封器将其纵向缝焊封牢固； 横封器完成包装袋的顶封和下一个袋子的底封，成为两道焊缝。由于下料通道被包装袋 裹住，度封封焊后就可直接向袋内下料，随之移动一个工位完成顶封封口，并用切刀切 断，完成包装工序。卷筒包装材料有单层和复合的。单层的如防潮玻璃纸、聚乙烯、聚 丙烯、高密度聚乙烯、复合的，如拉伸聚丙烯/聚乙烯、聚乙烯/玻璃纸/铅箔。此外还 有可热封的材料等。包装封口型式有枕式封口、三边封口和四边封口等。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.2 国内外发展趋势 目前，世界各国对包装机械发展十分重视，集机、电、气、光、生、磁为一体的高 新技术产品不断涌现。生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、 陕西科技大学毕业设计（论文） 2 科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势， 这也是我国包装机械业的发展方 向。对于我国的包装机械生产企业，并不是求大求全，而是应求精求专。 在现在到以后的一段时间里，我国包装重点是进行产业结构调整。靠简单的重复， 扩大生产数量，靠向上游、向下游延伸的方法是行不通的，我国包装机械业必然是走专 业化生产的道路。就是说要发展中高档摄备，努力提高技术含量，把产品做精、做细、 做专、做强，靠技术进步来推动行业的发展。包装的机械化自动化，不仅体现了当代生 产的发展方向，也可以获得更高的经济效益。 颗粒包装机在此过程中也必将因其方便，应用广，生产效率高，成本低的特点在各 种食品，化工，医药等的加工过程中得到应用和发展。并且同一台包装机有可能包装性 质完全不同的物料，如可以包装饮料，牛奶，果汁等，这将使这种包装机的发展前景更 加广阔。 包装工业的历史大体上起于 20 世纪初叶。 到了 50 年代， 由于生产流通日益现代化， 包装工业发展相当迅速，加上社会各部门的相互配合和推动，进而逐步形成了独立的包 装工业体系。迄今，象欧、美、日等科学技术发达的国家，其包装工业总产值大约占国 民经济总产值的 2%左右。尽管包装机械所占的比重不大，但每年却以 10%左右的速度稳 定增长。据统计，已投产使用的包装机超过了千余种，其中半数供应食品、医药行业。 1968 年世界包装联盟（wpo）宣告成立。在这种形式促进下，各国的包装行业组织 及学术团体进一步壮大，并且使人们认识到，必须把包装教育作为一个正规的学术领域 来建立，为产品生产、技术开发、企业管理造就人才。 从当今世界新技术革命的发展趋势来看，包装材料、包装工艺、包装机械将会取得 一系列新的突破，带动更多的产业部门和科技单位进入包装行列。因此一般认为，一个 国家包装工业的总水平多少能反映该国工业与科技现代化的进程。不过，鉴于各国的历 史条件、经济基础、社会制度等等客观因素不尽相同，以致其发展速度和水平也必然会 呈现一定的不平衡状态。 众所公认，美国是世界第一包装大国。其包装机械工业起步较早。实力雄厚，门类 齐全，水平很高，时有创新。现拥有大中型把包装机械制造厂 600 余家，品种之多，产 值之高均属世界首位，出口额约占产量的 30%。相关企业之间注重联合，以促进产品销 售。 美国有许多工业及军事部门附设包装研究机构， 充分利用试验手段进行开发新技术， 保持自己的优势。美国包装机械制造商协会(pmmi)主要从事全面服务工业。不少大学设 置了与包装工程学科有关的专业。 日本的包装工业总产值仅次与美国，号称世界第二包装大国。全国共有 400 余家生 产厂，侧重开发食品、医药、化工、机电等行业常用的包装机和测试设备。其技术水平 提高很快，有些产品已进入国际先进行列，出口额约占总产值的 8%。日本包装技术协 会主要搞技术情报交流，而且日本包装机械工业会，则是本行业的业务活动中心。 德国的包装机械工业非常发达，其总产值居世界第二位，堪称世界最大的包装机械 自动颗粒包装机的设计 3 输出国。专营和兼营包装机械的公司超过了 300 家，除少数著名的大型骨干厂外，其余 都是中小型企业。 他们结合本国具体条件实行按机种的专业化生产， 以发展食品、 医药、 日化等行业的内包装机、外包装机及其配套设备为重点，力求在原有基础上改进提高， 将性能优越的名牌产品投放国际市场。 在西欧和北欧，还有一些国家也象德国那样，以联合经营式积极开拓本国的包装机 械事业，崭露头脚。这之中，享有一定声誉的产品如：意大利的饮料、茶叶、胶囊、香 皂包装机及塑料包装制品加工机；瑞典的饮料、牙膏、火柴包装机及纸板包装制品加工 机;丹麦的乳品、冰激淋包装机及纸浆模塑包装制品加工机；瑞士的饼干、巧克力包装 机及金属包装制品加工机； 法国的酒类、 化妆品包装机及玻璃包装制品加工机、 印刷机； 英国的香烟包装机及称重机等等。 中国的包装工业在改革开放方针指引下开始腾飞，成就之大令人瞩目，尤其在“六 五计划”期间，包装工业总产值每年平均增长率高达 16%，至 1987 年约占全国工业总 产值的 1.1%。经大规模技术改造，初步建立了以包装材料、包装印刷、包装机械为主 体，并有情报、科研、设计、标准、测试、管理、教育相配套的包装工业体系。目前有 些企业的生产技术及装备已具有国际先进水平，在出口商品方面，正朝着现代包装方向 演变。 80 年代初，中国包装技术协会及其所属包装机械委员会相继成立，标志着我国包 装工业进入发展阶段。有关主管部门决定将包装机械列入独立的新兴行业加以重点规 划。最近调查表明，全国已先后涌现出一大批各种类型的包装机械制造企业，产品多达 数百种，检测网络逐步形成，部分优秀的国产包装机械将陆续进入国际市场。 陕西科技大学毕业设计（论文） 4 2 机械部分设计 2.1 整机结构 整机包括七大部分：传动部分、薄膜供送装置、袋成型装置、横封及切断装置、物 料供给装置以及电控检测装置。(其结构如下图) （1）通过无级调速机构调整机器包装速度； （2）用间隔齿轮改变包装袋尺寸规格，由容杯计量装量，齿轮调整下料时间； （3）用偏心轮机构调整各机构运包装过程行同步，主要是保证袋长在一定范围内 变化时横封辊封合时的圆周线速度与纵封辊的圆周线速度相适应； （4）通过纵封辊进行连续滚动拉袋，纵封辊及横封辊封合，切断，并通过温度调 节仪分别实现及横封辊的温度控制； （5）通过光电继电器及“凸轮微型开关”机构使丛封辊实现增速或减速（即光电 微调） ，以达到包装纸袋长与纵封辊速度同步，确保切断位置固定。 此外，由于包装纸的透明度不同，光电系统还设有“感度”调整旋钮，当薄膜透明 度差时刻增强感度（但感度不宜过强，以免包装纸上的污点引起误动作） 。 送 料 机 构横 封 传 动 机 构 横 封 切 刀 机 构 z20 z23 z24z25 z11 z12 z13 z14 z15 z16z17 z18 z19 自动颗粒包装机的设计 5 2.2 主要传动部件的说明 1) 无级调速机构 该机构是用来调整机器包装速度的,其结构如下:调整速度时首先松开锁母 2；当顺 时针旋转手柄 1 时，动轮 3 外移，主动轮以外的动轮 4 在弹簧 5 作用下，使它压紧三角 带，从而使三角带向皮带轮外缘移动，实现增速运动。当反转手柄 1 时动轮 3 压紧三角 带，迫使三角带克服弹簧 5 的压力，向主动皮带轮小直径方向移动，实现了减速运动。 图 2-2 无级调速机构 2) 宝塔轮及锥辊无级调速机构 a) 间隔齿轮的作用是改变包装袋袋长而设置，从传动系统原理图来看它的运动关 系是主轴每旋转一周，一.纵封辊送进一次薄膜纸并前进一个袋长，二.横封辊旋转半圈 减 速 器 轴 电 机 轴 陕西科技大学毕业设计（论文） 6 封合一次，因此当改变包装带长尺寸时，必须与其相适应的齿轮啮合，它的特点是：间 隔齿轮的齿数，即相当于袋长的尺寸。 b) 锥辊无级调速机构与宝塔轮配合使用，其作用在于调整己定袋长的幅度，这对 提高光点跟踪的准确性起到了可靠的保证，其调整幅度见表： 表 2- 1 其调整幅度 间隔齿轮数（袋长） 锥辊无级调速的袋长幅度（mm） 55/30 55- 70 75/30 70- 90 100/30 90- 110 c) 偏心轮机构（见图 2- 3） ，该机器的纵封的作用有两个：一个是进行纵向封合作 用，另一个是带动包装纸进行送纸。而横封部分的封合是间歇的，按正常的工作要求是 在横封进行封合这段时间内，它的线速度应与纵封辊的线速度一致，不然会使包装材料 受到拉伸而破损或松弛起皱，以至造成封合不良，为此，本机设置可偏心链轮机构，以 保证袋长在一定的范围内变化时， 能使横封辊封合时的圆周线速度与纵封辊的圆周线速 度相适应。 图 2-3 偏心轮机构 当包装尺寸改变除了更换相适应的间隔齿轮及调整锥辊外， 同时还应对偏心轮机构 进行适当的调整，首先将偏心轮左边的锁母松开，旋转偏心链轮调节旋纽，使其标签上 的的数值对准轴上的刻度，然后将锁母锁紧，即调节完成。 调节旋钮 偏心链轮 链条 横封辊链轮 自动颗粒包装机的设计 7 当所选的袋长处于偏心链轮中心位置尺寸时（此时袋长尺寸为 80mm） ，这时偏心链 轮中心与主轴重合，同时横封辊的圆周速度与纵封辊的圆周线速度一致的。当选取的袋 长不是 80mm 时，这时偏心链轮的中心与主轴的中心不重合有一定的偏心距，这时,由于 主轴的转速是等速的，而主轴的中心与主轴的中心不重合有一定的偏心距，这样同样半 圈的时间内偏心链轮左右的半圈的齿数不等，则使齿数多的半圈的线速度大一些；齿数 少的半圈的线速度就低，偏心链轮呈现为不等速运动。因此，改变包装袋长的尺寸后应 适应的调整偏心链轮的连心量，即可以实现横封辊与纵封辊二者的线速度一致。 d）行星差动轮机构（图 2- 4） 当在本机器上使用独立商标之包装材料进行工作时，按其成品袋要求，横封封口的 位置应整处在两个商标的中央，可是再整个工作的过程中，由于纵封辊的拉伸，加热温 度的影响，包装纸在整个过程中的阻尼，包装材料在加工过程中复卷时的拉力，包装纸 的存放条件和时间等等方面的影响，包装纸在使用时，不能保证横封封合位置时一直处 于两个商标的中间，为了弥补位置上的偏差，必须对纵封辊的速度进行必要的休整，以 达到这一目的，而行差动星轮机构即是这一目的的执行机构。 为使印有商标图案的卷筒式薄膜在连续供送中达到准确位置切断， 需要随即微调辊 筒速度，而这是靠带有光电传感器的自动控制装置，并在传动系统中配置一套齿轮差动 机构来实现。通常用圆柱齿轮差动机构，如图所示。中心轮和蜗杆为输入端，其中中心 轮由分配轴传动，涡轮由伺服电机控制正反装，而与行星轮相连的输出轴则通过外部的 串联齿轮组驱动纵封辊。 设： 0 z 、 0 分别为主动蜗杆的头数和角速度 1 z 、 1 分别为主动中心轮的齿数和角速度 2 z、 2 分别为行星齿轮的齿数及其轴套的输出角速度 3 z、 3 分别为内齿轮的齿数和角速度 3 z 蜗轮的齿数 根据行星齿轮机构的传动原理可知 312 321 z z = 解得 陕西科技大学毕业设计（论文） 8 1133 2 13 zz zz + = + 上式可见， 2 与 1 z、 3 z及 1 、 3 有关，而与 2 z无关。 在正常生产中，分配轴输入的角速度 1 一般保持不变，由于光电信号能控制伺服 电机正反转，因而蜗轮蜗杆输入的角速度无论在大小或方向上都是可变的。对蜗轮的角 速度 3 来说，可能会出现三种状态，即 0 30 3 z z = , 3 0 = , 0 30 3 z z = 分别代入上式中得 () 30 11013 3 / z z zzz z + 2 = 1 1 13 z zz + () 30 11013 3 / z z zzz z + 上述三式中，第一式是袋筒上色表滞后相对应的，其时，光电装置发讯号差动机构 则比正常输出的速度偏大些。 此时， 两个输入轴做同向回转。 第二式表示袋筒运行正常， 无信号输入，伺服电机不转动，仅由分配轴传递差动机构，此时纵封辊的正是传动系统 的输入转速。第三式是与袋筒上的色表的超前相对应的，其时，光电装置也发讯，差动 机构比正常输出的速度偏小些，此时两个输入轴做反向回转。对于纵封辊的速度，为了 确切实现所需的补偿量，必须合理控制和调整伺服电机对蜗轮蜗杆的每次动作时间。在 电路系统设计时应予以考虑。 z 3 自动颗粒包装机的设计 9 图 2-4 行星差动轮机构 （5）可调量杯机构及量杯零件图（图 2-5） 量杯分为内量杯和外量杯，外量杯外型尺寸与下了盘相结合，内量杯外型尺寸 d 与外量杯相配合，量杯规格分为三种，计量范围（按容积） 第一种：5-10ml，第二种 10-20ml，第三种 20-40ml，根据用户产品（即被包装物） 计量的大小，可进行上、下调节，一般掌握原则是根据用户产品（即被包装物）比重来 调整 量杯的高度，实际调整后的剂量应小于计量，其实值一以调整转盘中的刮料器与 转盘内表面之间距离来补偿，但他们之间的距离不应过大（即补偿量） ，过大后会造成 计量的不准确，间隙过小会引起刮料器与转盘相互摩损。 陕西科技大学毕业设计（论文） 10 3 总体设计方案 3.1 功能和应用范围 (1) 用途: 包装无粘性小颗粒。包装袋规格：长 55-110mm 包装速度：80-120 袋/ 分。 (2)包装: 主要是复合材料再高温下粘合，基纸为玻璃纸、涤纶膜等（设计商标时 还应注在光电处占据的带边中不应再有商标图案或其他文字以免使其光电部件产生材 料误触发） 。 (3)封合方式: 热封 3.2 工艺分析 3.2.1 确定机器类型 1）工位 由于生产批量较大，故选用多工位主要是供料机构 。 2）运动形式 根据自动机械设计原理，找到多个工位的同步点，采用连续运动方式。 3.2.2 确定工艺路线 本机采用立式直线型工艺路线，其流程图如下： 纵封 装填 袋成型 计量物料 包装材料 自动颗粒包装机的设计 11 3.2.3 对执行机构的运动要求 1）包装供应 利用纵封辊的摩擦来完成，这样使机器结构简单紧凑，容易实现自动化及节约成本 提高生产率，是包装材料供应与封合一次完成。 2）供料机构 计量方式采用容量式计量。散体供料装置依其主题运动方式分为旋转式和摆动式、 直线往复式和震动式等多种； 依次传动方式分为机械式、 液压式气动式和电磁式等多种。 本机采用的为旋转式，其传动采用机械式传动。 3) 主传动 主传动系统主要采用齿轮传动，为使其达到生产要求，同时还要用减速电机及蜗轮 蜗杆减速机构。 4）纵封、横封机构 本机采用的纵封器是连续辊式纵封器，它的热封机构是等速相向回旋的一对辊筒， 其滚筒兼有压、牵引及加热的作用。在热封期间热量由滚筒的电热丝通电后供给常热式 辐射加热，使热容型塑料进入两滚筒间的热合接触面，相互粘和形成密封的袋。其横封 采用的一种连续横封器机构，热封所需的压力可借助两侧的压缩弹簧加以适当调节。热 封时，热封头与连续运动着的袋筒必须有相同的线速度，否则，封口部分可能产生皱纹 或拉长，甚至断裂等不良现象。 5）剪切机构 本剪切机构采用辊刀式切断装置。实际上切割过程具有双重意义：即刃口对塑料薄 膜挤压剪切和撕裂，因此要求辊刀线速度小于料袋下降速度。 6）封合调整 陕西科技大学毕业设计（论文） 12 对于连续式自动制袋装填包装机，纵封滚轮以一定值的速度运转，使纵封连续地进 行。因此，包装薄膜通过纵封牵引后被连续送到横封装置。由以上分析可知，横封辊在 回转一周的过程中，并非如纵封一样每时每刻保持压合热封状态，它只在封合面对接的 时候才进行热封分切。在横封辊对接的瞬间，运行的包装薄膜被压合，此时，必须保证 横封辊封合面的线速与薄膜送进速度一致，即横封线速度 h v 应等于纵封牵引线速度 z v ， 只有如此，才能保证切封质量。否则，当 h v z v 时，会导致薄膜拉伸撕裂；而当 h v z v 时，会导致薄膜出现折皱。 假设纵封牵引速度 z v 保证在一个封切周期 t 内送进一个袋长l，而横封辊以 h v 匀速 旋转，并且一周封切两次，于是有 zh lr vv tt = 式中 r 为横封辊最大回转半径。由此可见，要生产不同规格的袋长l，横封辊必须要有 一个不同的半径 r 与之对应，这样的设计是非常不合算也不合理的。 为此， 在设计中， 应使横封辊 r 不变， 采用一个不等速机构， 是横封辊在周期 t 内 作不等速回转，以适应不同的袋长生产，从而使机器的通用性更好。 借助于不等速机构，在热封切瞬时，使横封辊对辊的线速度与薄膜送进速度达到一 致。在完成封切后又迅速退离，让包装物料顺利通过，以免干涉。因此，可保证封切质 量和包装工作的顺利进行。 要实现横封不等速回转运动，所采用的机构有多种，如偏心链轮机构、转动导杆机 构、双曲柄机构、变速链轮机构、椭圆齿轮机构等。在实际生产制造中，根据运动特征， 考虑其结构特点及制造工艺等，主要采用偏心链轮机构。偏心链轮机构的运动特性符合 横封工作要求， 调整方便， 能适应不同的包装工作速度和不同袋长， 而且结构简单紧凑， 制造方便。 3.3 机构造型 3.3.1 包装材料供送机构 为使操作方便，将卷筒纸设置在机器正上方。利用象鼻成型器折弯成型式填充式封 口机，平张卷筒薄膜经导引机构引致象鼻成型器被折弯成圆筒状，然后借等速回旋的纵 封辊加压热封并连续向下牵引。 物料经计量装置计量后,由加料斗落人已封底的袋筒内. 经过不等速回旋的横封辊封口，再经回旋切刀切断，完成包装。 3.3.2 传动系统 要求颗粒包装机的生产率达到 80-120 袋/分，袋长 50-110mm。因此设置了间隔齿 轮机构和锥辊无级调速机构。采用两级调速机构。第一节用宽带无级调速。第二节用锥 自动颗粒包装机的设计 13 辊无级变速。 3.3.3 切断装置 本机构采用滚刀与定刀相结合的切削方式。 3.3.4 制动装置 制动装置主要针对包装材料卷而设置，因为包装材料卷的重量较大，惯性也较大， 对其施加适当的制动是必要的。一般在安装包装材料卷的套筒上设置制动装置，使薄膜 带由卷盘至牵引装置间保持适度的张力。 4 运动参数的计算及传动系统的设计 4.1 带传动的计算 确定电动机功率: 参阅同类包装机，确定电动机功率为 0.55kw。选用 y801s22 b3 电动机。 取带轮的传动比 i=1.25,小带论直径 1 71dmm=，小带轮转速 1 n=1500r/min；则 21 1.257188.75didmm=，由表 4 54取 2 90dmm=。 1 确定计算功率 ca p 查表 4 5 10得工作情况系数: 1.3 a k = 所以计算功率: 1.3 550605 caaed pk pw= 2 选取 v 带带型 根据 ca p和 1 n的值查图 4 59确定带型为：z 型普通 v 带 3 验算带的速度 1 1 71 1500 5.5725 60 100060 1000 d n mmm v sss = oooooo 故主动轮上的包角合适。 6 计算 v 带的根数 00 () ca l p z pp k k = + 由 1 1500 min r n =， 1 71d =，1.25i = 查表 4 55得： 0 0.31pkw=， 0 0.03pkw=，查表 5-9 得0.99k=，查表 4 52得0.96 l k =。 所以： 0.605 1.87 0.340.990.96 z = 取2z =根。 7 计算预紧力 2 0 2.5 500(1) ca p fqv vzk =+ 查表 4 84得0.06kgq m =，故 2 0 0.6052.5 500(1)0.06 5.5743.28 5.572 0.99 fnn =+= 8 计算作用在轴上的压轴力 自动颗粒包装机的设计 15 1 0 174.2 2sin2243.28 sin172.9 2 2 p fzfnn = = o 选带为 z 型普通 v 带，2z =，中心距为 188.5mm. 4.2 蜗杆减速器的设计计算 1. 选择材料 根据具体情况，并考虑到蜗杆传动的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用 45 钢； 因为希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆的螺旋齿面要求淬火，硬度为 4555hrc。 蜗轮用铸锡青铜，金属膜铸造。 2. 选择蜗杆头数 1 z及涡轮齿数 2 z 根据15i =查表 4 82，取蜗杆头数 1 z=2, 则蜗杆齿数为 21 15230zz i=。 3. 按齿面接触疲劳强度进行设计 1) 确定作用在蜗轮上的转矩 2 t 666 2 2 21 0.52 0.8 9.55 109.55 109.55 101549660. /80 pp tn mm nni = 2) 确定载荷系数 k 查表 4 86，依据题意取 k= 1。 3) 确定许用接触应力 假设齿面滑动速度v时， 模数5mmm=。 直径系数10q =，蜗杆分度圆直径 1 50dmm=。 6）计算主要尺寸 蜗杆分度圆直径： 22 305150dz mmm= 蜗杆导程角： 0 1 2 arctanarctan11.31 10 z q = 中心距： ()() 2 5 1030100 22 m aqzmm=+=+= 4. 校核齿跟弯曲疲劳强度 1）计算蜗轮当量齿数 2 2 330 30 31.82 coscos 11.31 v z z = 2）确定齿形系数 2fa y 根据 2 31.82 v z=， 2 0x =，查图 4 813得， 2 2.55 fa y=。 3）螺旋角影响系数y 0 00 11.31 110.90575 120120 y = = = 4）确定许用弯曲应力 f 查表 4 810得，基本许用弯曲应力56 of mpa=，则 66 99 8 1010 0.546 2.3 10 n y n = 故蜗轮的许用弯曲应力为 自动颗粒包装机的设计 17 0.546 5630.57 fnof ympa= 5）校核弯曲应力 2 2 12 1.531.53 1 49660 2.55 0.905754.68 50 150 5 ffaf kt yympa d d m = 弯曲强度满足要求。 5. 蜗轮与蜗杆的主要参数和几何尺寸 1）蜗杆 轴面齿距 1 15.7 x pmm=；直径系数10.00q =；齿顶圆直径 1 60 a dmm=；齿 根 圆 直 径 1 38 f dmm=；分 度 圆 导 程 角 111836 =；蜗 杆 轴 向 齿 厚 1 7.85 2 a sm=。 2） 蜗轮 蜗轮齿数 2 30z =； 蜗轮分度圆直径 2 150dmm= 蜗轮喉圆直径 222 2(15025)160 aa ddhmmmm=+=+= 蜗轮齿根圆直径 222 21502 1.5 5138 ff ddhmmmm= 蜗轮咽喉母圆半径 22 11 10016020 22 ga radmmmm= 4.3 链传动设计 1 主要参数 输入速度： 1 n =80r/min；传动比 i=1; 输入功率： 1 0.55 0.92 0.950.48pkw= 选用类型、材料：链轮的类型为滚子链，材料为 40 号钢经淬火回火处理。 2 选择链轮的齿数 1 z ， 2 z 假定链速 v=0.63m/s，由表 4 69得： 1 z = 2 z =25 3 确定计算功率 ca p 由表 4 6 10查得 a k =1.0， 1 0.48 caa pk pkw= 4 确定链条节数 p l 初选中心距 00 15ap=。由式 4 6 18得 陕西科技大学毕业设计（论文） 18 2 01221 0 2 2 22 2 1525252525 2215 55 p azzzzp l pa pp pp + =+ + =+ 取56 p l = 5 确定链节距 p 和排数 n 由图 4 6 15按小链轮转速估计，链工作在功率曲线顶点的左侧时，可能出现链板 疲劳破坏。由表 4 6 11可查得小链轮齿数系数 1.08 1 1.34 19 z z k = ，链长系数 0.26 0.86 100 p l l k = 。选取单排链 n=1，由表 4 6 12查得多排链系数1.0 p k =,故所需 传递的功率为 0 0.48 0.55 1.34 0.86 1.0 ca zlp p pkw k k k = 根据小链轮转速 1 80 / minnr=及功率 0 0.55pkw=，查图 4 6 15，选取单排 16a 型滚子链。实际工作点在功率曲线顶点的左侧，与估计值一致，不需重新计算 0 p值。由 链号查表 4 6 1得链节距25.40pmm=。 6 验算链速 v 1 1 25 80 25.40 0.85/ 60 100060 1000 z n p vm s = 由表 4 69可知，小链轮齿数 1 25z =选取合适。 7 确定链长 l 及中心距a 56 25.40 1.42 10001000 p l p lm = 22 212121 22 8 4222 25.4252525252525 56568 4222 393.7 pp zzzzzzp all mm + =+ + =+ = 中心距减少量()0.0020.0040.786 1.572aamm =，所以取390amm=。 8 计算作用在轴上的压轴力 q f 1.15 10001.15 1000 0.48 1.15649.41 0.85 q p ffn v = 自动颗粒包装机的设计 19 9 选择润滑方式 根据节距25.40p =mm 及链速0.85/vm s=，查图 4 6 16知，应采用滴油润滑。 10 链条的标记 由以上可知，该链条的标记为 161 561243 1997agb 。 4.4 剪切部分齿轮传动系统 取 包 装 袋 袋 长 为 80mm ， 包 装 速 度 为 80 袋 / 分 ， 剪 切 部 分 的 线 速 度 2 80 80/ minvmm= 主要参数： 功率 2 0.92 0.95 0.95 0.550.45pkw=； 小齿轮转速 1 80 /minnr=； 传动比：i=1.2 1 选取齿轮类型、精度等级、材料及齿数 选取齿轮类型、材料：选取直齿圆柱齿轮传动，小齿轮材料为 45 钢（调质） ，硬 度为 240hbs，大齿轮材料为 45 钢硬度为 200hbs，二者硬度差为 40hbs. 选取精度等级：此传动为一般齿轮传动，故取精度等级为 8 级； 齿数：小齿轮 11 40z=；大齿轮： 1211 1.24048ziz= 2 按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算，即 2 1 3 1 1 2.32() e t dh ktuz dmm u + 确定公式内的各个计算数值 试选载荷系数1.3 t k = 计算小齿轮传递的转矩 54 1 95.5 100.45/805.37 10tn mm= 由表 4 77选取齿宽系数0.8 d = 由表 4 76查得材料的弹性影响系数 1/2 188.0 ea zmp= 按齿面硬度得大小齿轮的接触疲劳强度极限： lim1 510 h mpa= lim2 390 h mpa= 由式 4 72计算应力循环次： 8 11 6060 80 1 (2 8 300 10)2.304 10 h nn jl= = 8 8 1 2 2.304 10 1.92 10 1.2 n n i = 由图 4 77得接触疲劳强度寿命系数： 1 0.92 hn k=， 2 0.94 hn k= 陕西科技大学毕业设计（论文） 20 计算接触疲劳许用应力: 取失效概率为 1%，安全系数 s=1，由式 4 7 1: 1lim1 1 0.92 510 469 1 hnh h k mpa s = 2lim2 2 0.94 390 366 1 hnh h k mpa s = 设计计算 1) 试算小齿轮分度圆直径 1t d ，带入 h 中较小值， 2 1 3 1 1 2.32() te t dh k tuz d u + 2 4 3 1.3 5.37 101.21188 2.3280.79 0.81.2366 mm + = 2) 计算圆周速度 v: 1 1 80.79 80 0.338 60 100060 1000 d n m v s = 3) 计算齿宽 b 和模数 t m: 1 0.8 80.7964.632 dt bdmm= 80.79 2.02 40 t t d mmm z = 2.252.252.024.54 t hmmm=， 64.632 14.23 4.54 b h = 4) 计算载荷系数 k 查表 4 72得使用系数: 1 a k = 根据0.338mv s =，8 级精度，由图 4 7 14查得载荷系数：1.12 v k =， 查得: 1.2 h k = 直齿轮，假设: /100/ at k fbnmm h k 的计算式： 223 1.150.18 (10.6)0.31 101.191 hdd kb =+= 载荷系数： 1 1.12 1.2 1.191 1.60 av kk k k k = = 5) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径为： 自动颗粒包装机的设计 21 3 3 11 1.60 80.7986.58 1.3 t t k ddmm k = 6) 计算模数 m 1 11 86.58 2.16 40 d mmm z = 优先选用第一系列，故取2.5m =mm 3 校核齿根弯曲疲劳强度 1) 由表 4 75查得齿形系数和应力修正系数为 1 2.4, fa y= 1 1.67; sa y= 2 2.34, fa y= 2 1.69; sa y= 2)由图 4 78查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为 1 410 fe mpa= 2 320 fe mpa= 3）由由应力循环次数查图 4 76查得弯曲疲劳寿命系数： 1 0.92 fn k=， 2 0.90 fn k= 4) 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 s=1.4，由公式 4 71得： 11 1 0.92410 269.43 1.4 fnfe f k mpa s = 22 2 0.98 320 205.71 1.4 fnfe f k mpa s = 5) 计算圆周力。 4 1 22 5.37 10 1074 100 t t fn d = 6) 计算轮齿齿根弯曲应力。 由式 4 79得 111 1.68 1074 2.4 1.6736.15269.43 80 2.5 ft ffasa k f yympampa bm = 222 1.68 1074 2.34 1.6935.67205.71 80 2.5 ft ffasa k f yympampa bm = 4 齿轮几何参数计算 11 2.5 40100dmzmm= 22 48 2.5120dz mmm= ()() 12 / 2100 120 / 2110addmm=+=+= 11 0.8 10080 d bdmm= 取 21 80,85bmm bmm=。 5 验算 陕西科技大学毕业设计（论文） 22 1 1074 13.43100 80 at k f n mmn mm b = 与假设符合，合适。 则 11 40z=， 12 48z=，模数为 2.5mm,同理以上面算出的大齿轮作为主动齿轮，取 传动比为 5/6，则可算出 13 40z=，100dmm=，2.5mmm=。 4.5 偏心链轮机构设计 设备生产能力 80 120/ minqpcs=，选的链轮齿数为 31，链条节距为 12.7，采 用如图所示那种中间传动形式。 偏心链轮机构 设计计算如下： 1）确定链轮的节圆半径 11801180 csc12.7csc62.77 2231 rp z = （4- 13） 2）确定不同袋长对应的偏心距刻度值 袋长的最大值和最小值 min 55lmm=， max 110lmm=，故平均袋长 minmax 11 ()(55 110)82.5 22 p lll=+=+= (1) i fi p l er l = 式中的 i=55,60,70,80,90,100,110 时，并将求得 r. p l 带入可得表所列偏心距. 3）确定主动链轮的最大偏心距 最大偏心距就是最大或最小袋长对应的绝对值，即 max | 22.09emm= 不同袋长对应的偏心距 自动颗粒包装机的设计 23 袋长 i l 55 60 70 80 90 100 110 偏心距 fi e 22.09 17.10 10.04 2.01 - 6.02 - 14.06 - 22.09 4）横封头回转半径 该机热封头数取 q=2,则 2 82.5 26.27 22 p h ql rmm = （4- 14） 5）偏心链轮机构主、从动轴的中心距 从结构上考虑： minmax 180 (6) 180 12.7 (6)22.09 10 31 233.13 lpctge z ctg + =+ = 从运动特性上考虑： (5 7)314 439lrmm= 因此，该偏心链轮机构的主、从动轴的中心距应该在 314439mm 范围内取。 上图所示为立式袋装机横封器结构采用的一种中间传动机构。传动齿轮的齿数关系 为， 1415 zz=, 1617 qzz=, 1819 zz=。其中 q 为单轴横封切刀的个数，通常取 14，此 处取其为 2.由先前切刀机构齿轮的设计可推： 1415171819 ,zzzzz的齿数均为 26， 16 z 为 13，其模数均为 4。 4.6 锥齿轮的设计计算 主要参数：输入功率 32 0.45ppkw=；小齿轮转速 1 80 /minnr=；传动比 u=1 1 选取齿轮类型、精度等级、材料及齿数 选取齿轮类型、材料：工作平稳，速度较低，功率不大，因此齿轮材料选用 45 钢 （调质）,其硬度为 217255hbs； 选取齿轮精度等级：精度等级取为 8 级； 选取齿轮齿数：选取齿轮齿数 2021 30zz=； 2 按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算，即 () 2 1 3 1 2.92() 10.5 e t rrh ktz d u 陕西科技大学毕业设计（论文） 24 1) 载荷系数1.3 t k = 2) 小齿轮传递的转矩 54 1 95.5 100.45/805.36 10tn mm= 3) r 的值通常取1/3 r = 4) 查得材料的弹性影响系数 1/2 188.0 ea zmp= 按齿面硬度中间值 236hbs 得大小齿轮的接触疲劳强度极限： lim1lim2 480 hh mpa= 算应力循环次： 8 121 6060 80 1 (2 8 300 10)2.304 10 h nnn jl= = 查得接触疲劳强度寿命系数： 12 0.92 hnhn kk= 计算接触疲劳许用应力: 取失效概率为 1%，安全系数 s=1，则: 1lim1 12 0.92480 442 1 hnh hh k mpa s = 设计计算 a) 小齿轮分度圆直径: () 2 4 2 1 3 12 3 1.3 5.36 10188.0 2.92()2.92110.9 10.5442 11 10.51 33 e t rrh ktz dmm u = () 1 1 1 0.5110.91 0.592.04 3 mttr ddmm = b) 计算圆周速度 m v : 1 92.04 80 0.385 60 100060 1000 mt m d n m v s = c) 计算载荷系数 k 8 av kk k k k = 查表 4 72得使用系数: 1 a k = 根据 0.385 m m v s =，8 级精度，查得载荷系数：0.8 v k = 由表查得1.1 h be k =，1.51.5 1.1 1.65 fhh be kkk = 自动颗粒包装机的设计 25 1 0.8 1 1.651.32 av kk k k k = = d) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径为： 3 3 11 1.32 110.9111.5 1.3 t t k ddmm k =，取 1 112 t dmm= 3 按齿根弯曲强度设计 () 1 3 22 20 4 10.51 fasa f rr y ykt m zu + 1) 确定公式内各个计算数值 由图 4 78查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为 12 410 fefe mpa= 由图 4 76查得弯曲疲劳寿命系数： 12 0.92 fnfn kk= 2) 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 s=1.4，由公式得： 11 12 0.92410 269.4 1.4 fnfe ff k mpa s = c) 计算当量齿数 0 30 42 coscos45 v z z = d) 查取齿形系数 查表 4 75得： 1 2.52 f y =， 2 2.28 f y = e) 应力校正系数: 1 1.625 s y =， 2 1.73 s y = f) 计算 fs f yy 1 11 2.52 1.625 0.015 269.4 fs f yy = = 2 22 2.28 1.73 0.015 269.4 fs f yy = = 设计计算 陕西科技大学毕业设计（论文） 26 () 4 1 3 22 3 2 20 44 1.32 5.36 10 0.0152.7 11 1 0.51 1 0.5301 1 33 fasa f rr y ykt mmm zu = + + 所以取 m=3, 1 20 112 37.3 3 d z m = 20 38z=取，有 2021 38zz=。 （4）几何尺寸计算 38 54 coscos45 v z z = 1 0 56 2 79.2 cos cos45 d rmm = 1 79.226.4 3 r brmm= =，b=25mm () 1 1 0.51121 0.592.96 3 m r ddmm = * 1 3 3h mmmh = =, * )(1 0.2) 33.6 f mhmmch =+ =+ 4.7 料盘传动部分 4.7.1 料盘齿轮 22 z和齿轮 23 z间的传动 主要参数：传动功率 4 0.94 0.450.42ppkw=；小齿轮转速 1 80 / minnr=；传 动比 i=2 （1）选取齿轮类型、精度等级、材料及齿数 选取齿轮类型、材料：选取直齿圆柱齿轮传动，材料为 45 钢（调质） ，硬度为 217255hbs； 选取齿轮精度等级：此传动为一般齿轮传动，故取精度等级为 8 级； 选取齿轮齿数：选取小齿轮齿数，19；大齿轮齿数： 2322 2 1938zz i=； （2）按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算，即 自动颗粒包装机的设计 27 2 1 3 1 1 2.32() e t dh ktuz dmm u + 确定公式内的各个计算数值 试选载荷系数：1.3 t k = 计算小齿轮传递的转矩 54 1 95.5 100.42/805.01 10tn mm= 由表 4 77选取齿宽系数： 0.6 d = 由表 4 76查得材料的弹性影响系数： 1/2 1