糖果枕式包装机总体设计及竖封装置设计(含源文件)
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糖果枕式包装机总体设计及竖封装置设计(含源文件),糖果,枕式包,装机,总体,整体,设计,装置,源文件
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毕 业 设 计 横封 切断 装置三维 图集 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 夏 美 丽 班 级 制 031 学 号 0320110121 指导教师 陈 树 祥 完成日期 2007 年 6 月 13 日 1 1、 装配图 2、 爆炸图 2 3、 垫板 1 4、 法兰盘 3 5、 推块 6、 栓 4 7、 母 8、 母 5 9、 螺钉 10、 钉 6 11、 母 12、 钉 7 13、 头螺母 14、 切条 8 15、 墙板 16、 热封板 1 9 17、 热封板 2 18、 热封垫块 10 19、 热封块 20、 弹簧 11 21、 热封嵌块 22、 轴套 12 23、 铜套 24、 凸轮 13 25、 小弹簧 26、 销轴 14 27、 垫板 2 28、 拉杆 15 29、 轴承 30、 大轴套 16 31、 轴 1 32、 钉 外文资料名称： 外文资料出处： 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 (用外文写 ) 用外文写 外文翻译 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 夏 美 丽 班 级 31 学 号 0320110121 指 导 教 师 陈 树 祥 1 运动的分析与综合 李灿，黄云耀 夏美丽 译 摘 要 : 最简单最有用的机构之一是四杆机构， 四杆机构具有一个自由度，相同的四杆机构 ， 具 有不同的形式，机构各构件的加速度影响惯性力，继而影响机器零件的应力、轴承载荷、振动和噪音。运动学家把 这种 运动定义为“研究机构的运动和创建机构的方法”，已知 定义的这个 一个机构，其构成的运动特性 是 由运动学分析来确定。对于 机构 综合， 通常应具 有三个任务：函数生成，轨迹生成和运动生成。 关键词 :机构运动特征；运动分析； 机构 综合 最简单最有用的机构之一是四杆机构，以下论述中的大部分内容集中讨论连杆 机构，而该 分析方法 也适用于更复杂的连杆机构。 我们已经知道四杆机构具有一个自由度 。 关于四杆机构，有没有要知道的更多的有用 内容呢？的确是有的！这些包括格拉肖夫准则，变换的概念，死点的位置，分支机构，传动角，和 它 们的运动特征，包括位置、速度和加速度。 四杆机构 的形式 可具有一种称作曲柄摇杆机构，一种双摇杆机构，一种双曲柄（拉杆）机构， 至于 称作哪一种形式的机构，取决于跟机架（固定构件）相连接的两杆的运动范围。曲柄摇杆机构的输入构件，曲柄可旋转 360度并连续转动，而输出构件仅仅作摇动（即摇摆的杆件）。作为一个特例，在平行四杆机构中，输入杆的长度等于输出杆的长度，连接杆的长度和固定杆（机架）的长度也是相等的。其输入和输出都可以作整周转动 或者转换成称作反平行四边形机构的交叉机构。格拉肖夫准则（定理）表明：如果四杆机构中，任意两杆之间能作连续相对转动，那么，其最长杆长度与最短杆长度之和就小于或等于其余两杆长度之和。 应该注意：相同的四杆机构，可有不同的形式，这取决于哪一根杆被规定为机架（即作固定杆）。运动变换的过程就是固定机构传动链中的不同的杆件以产生不同的机构运动过程。除了具备关于构件回转范围的知识之外，还要具备如何使机构在制造前就能“运转”的良好效果，那是 非常有必要 的。哈登伯格（ 到：“运转”是一个术语，其意义是传 给输出构件的运动的有效性。 它 意味着运转平稳，其中能在输出构件中产生一个力或扭矩的最大分力是有效的 。 最终的输出力或扭矩不仅是连杆几何图形的函数，而且一般也是动力或惯性力的结果，那常常是大到如静态 2 力 的几倍。为了分析低速运转或为了易于获得如何能使任一机构“运转”的指数，传动角的概念是非常有用的。在机构运动期间，传动角的值在改变。传动角 的特殊位置发生在 0度 位置上。在此特殊位置上输出杆将不运动而与施加到输入杆上的传动角多大无关。事实上，由于运动副摩擦 力 的影响，一般根据实际经验，用比规定值大的传动角去设计机构。衡量连杆 机构传递运动能力的定义已经研究出来。一个决定性因素的值（它含有对于某个给定机构图形，位置的输出运动变量对输入变量的导数）是该连杆机构在具体位置中的可动性的一个尺度。 如果机构具有一个自由度（例如四杆机构），则规定的一个位置参数，如输入角，就将完全确定该机构休止的位置（忽视分支机构的可能性）。我们可 从 研究一个关于四杆机构 的 构件 在 绝对位置的分析表达式。当分析若干位置和（或）若干不同机构的时候，这将是比几何图形分析程序要有用的多，因为该表达式将使自动化计算易于编程。实现机构速度分析的相对速度法 是几种有效的方法之一 ， 即速度多边形。这端（顶）点代表着机构上所有的点，具有零速度。从该点到速度多边形上的各点划的线代表着该机构上相应各点的绝对速度。一根线连接速度多边形上的任意两点就代表着该机构上的两个对应点的相对速度。 另外的方法就是瞬时中心 法，即瞬心法 ，该方法是非常有用的而且常常是 分析 复杂连杆机构较快的方法。瞬心是一个点，该点在那一瞬间，机构上的两个构件之间不存在相对运动。为了找出已知机构某些瞬心的位置，肯尼迪（ 中心理论就非常有用。它是说：彼此相对运动的三个物体的三个瞬心必定是在一直线上。 机构各构件的加 速度是令人感兴趣的，因为它影响惯性力，继而影响机器零件的应力、轴承载荷、振动和噪音。由于最终的目的是机器和机构惯性力的分析，所有加速度的各分量都应一次性地画在同一坐标系中 在 机构固定构件的惯性坐标系中表示出来。 应注意的是，相对于固定回转副的回转刚体上的一点加速度分量通常有两个。一个 切于该点 分力方向的轨迹，其指向与该物体的角加速度方向相同，并被称为切向加速度。它的存在完全是由于角加速度的变化率引起的。另一个分量，总指向物体的回转中心，被称为标准的向心加速度，这个分量 随着 速度矢量的方向发生改变而存在。 机构 是形成许多机械装置的基本几何结构单元，这些机械装置包括自动包装机、打印机、机械玩具、纺织机械和其他机械等。典型的机构要 能够 设计成使刚性构件相对基准构件产生 准确 的运动。机构的运动设计即运动的综合，第一步常常是先设计整 3 部机器。当考虑受力时，要提出动力学方面的问题，轴承的载荷、应力、润滑等类似的问题，而较大的问题是机器结构问题。 运动学家把运动定义为“研究机构的运动和创建机构的方法 ”。 这个定义的第一部分就涉及运动学分析。已知一个机构，其构成的运动特性将由运动学分析来确定。叙述运动分析的任务包含机构的主要尺寸、构件 间的相互连接和输入运动的技术特性或驱动方法。目的是要找出位移、速度、加速度、冲击或跳动（二阶加速度），和可能发生的各构件的高阶加速度以及所描述轨迹 与 由某些构件来实现的运动。定义的第二部分可用以下两方面来解释： 1. 借助机构来 研究 产生给定运动的方法。 2. 研究 通过 建造能产生给定运动机构的方法，在两个方案中，运动是给定的而机构是创建的。这就是运动综合的本质。这样运动综合涉及到为给定性能的机构的系统设计。运动综合方面又可归结为以下两类： 1. 类型综合。规定所要求的性能， 哪 一种类型的机构才是合适的？（齿轮系，连杆机构？还是凸轮机构？）而机构应有多少构件？需要多少自由度？怎样的轮廓结构才是 满意 的？等等。关于 考虑 连杆数目和自由度通常被认为是 该 类型中称为数量综合的一个分支领域。 2. 尺寸综合。运动综合的第二个主要类型是通过目标法来确定的最佳方法。尺寸综合试图 是 确定机构的重要尺寸和启动位置，该机构是为 了 实现规定的任务和预期的性能而事先设置的。 所谓重要的尺寸意思是指关于两杆、三杆等的长度或杆间距离，构件数和轴间的角度，凸轮的轮廓尺寸，凸轮随动件的直径，偏心距，齿轮配 合尺寸 等等。预想机构类型可能是曲柄滑块机构、四杆机构 ， 从动件 为 带盘型 的 凸轮机构，或者是以拓扑学方法而非因次分析法所确定的具有某种结构形状更为复杂的连杆机构。对于运动综合，惯例上有三个任务：函数生成，轨迹生成和运动生成。 在函数生成机构中输入和输出构件的转动或移动必须是相互关联的。对于一个任意函数 y=f(x)，一个运动综合的任务可能是设计一个连杆机构使输入和输出建立起关系以便使 输入 得在 x0x的范围内按 输出按 y=f(x)运动。在输入和输出件回转运动的情况下，转角 和 分别是 x和 输入件回转到一个独立 一个“黑箱”的机构 中，使输出构件转到相对应的由函数 y=f(x)决定的数值上。这可被认为机械模拟计算机的最简单的情形。各种不同的机构都可以 4 包含在这个“黑箱”中，然而对于任意函数的无误差生成，四杆机构是无能为力的，仅仅可能在有限精度内与之相匹配。它广泛用于工业上，因为四杆机构在构件和维修都是简单的。 在轨迹生成机构中，在“浮动杆”上一个点要描 绘 一条相对于一个固定坐标系确定的轨迹。如果该轨迹点既要与时间相关又要与位置相关，该任务被称之为预定周期的轨迹生成。轨迹生成机构的一个例子就是设计投掷棒球或网球的四杆机构。在这种情况下，点 迹将是这样：在预定的位置捡起一个球，并在预定的时间周期内沿着预定的径迹把球传出去，能达到合适的速度和方向。 机械装置设计中有着许多情形，在这些情形中既要导引刚体通过一系列规定的、受限制的独立位置，又要在减少受限制 和 独立的位置的数目时，对运动体的速度和（或）加速度加以约束，那是必要的。运动生成或减少刚体导引机构要求：一个完整的物体要被导引通过一预定的运动序列。作为被导引的物体通常是“浮动构件”的一部分，那不仅是预定点 是通过该点嵌入该物体内线的转动。例如，该线可能代表自动化机械中的一个载体， 该载体 上 的一个点具有一个预定的轨迹 并且又 具有一个预定的角度 方位 。预定方式装料机的吊斗的运动是运动生成机构的另一个例子。吊斗端的轨迹是有极限的。因为其端口必须实现挖掘的运动轨迹，紧跟着要实现提升和倾泻的轨迹。吊斗的角度方位对保证斗中物料从正确的位置倾泻（倒）同样是重要的。 5 I of is A of be a of of a is of of on in in of a A of of of a of be by ne of is of on to We a of to of of a or a or a on of of to of a 60, (or As a of of of or a an s of if is to be be a on is as or is of 6 of a to of a in of of of it be to a of a is a is to it in a is to a or in an or is a of of is of or as as of or an of in A at a on of a is to In to in of is to of a of a to of a of to an a is a of of in a If a of a as of of of We an of a be a a of or a of be or of a of a is of on to on of on A on 7 on is or is a in An or is a at is no of a at In to of of a s of is It of to a of of a is of of on in in of a is of be in of of of in of of a on a a to of in of of is is to of of is or is to of of A is to a of a to a of is in of a of of A of of of of a of be by of of 8 of of of or of is to or of as as by In in we of a of be in 1. of of a by of 2. of of a In is is to be is of of a of be 1. of be (of is so of of to as of a of 2. of is by of to of a of a or on so so A of be a a a or a of a In or of 9 be an y=f(x), a be to a to by x, by y=f(x) x0x. In of of of x y is to a of x, in a “to to of y=f(x). be as a of a A of be is of of an at a of It is in to In a on a “is to a to a of If to be or is An of is a to a or In of p be as to up a at a to a a is of in it is to a a of or to on or of at a or an be a to be is a of a of is of a p of a in a in a on a o is of of of is a by a a of is to 10 is 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 糖果枕式包装机总体设计及竖封装置设计 摘要： 本课 题是 在 目前市场 上 较热门的包装机械的基础上，对其竖封装置及总体结构进行设计。该类包装机要求传动系统简洁，工作稳定，维修保养简单，所有控制由软件实现，方便功能调整和技术升级。 在 传动系统 设计中，主要 是 对齿轮和轴的 设计 。整个系统的设计充分体现了价廉物美、简单实用 、结构简单，节省材料 的设计原则，同时大量地使用了通用件，降低了制造成本。在竖封装置的结构设计中，主要采用了凸轮来控制竖封机构的间歇运动。 不但结构简单，而且运动 也十分 平稳 。 控制部分采用人机界面 的制， 具有 故障自诊断功能 和 参数存储功能。 而且还采用了双变频器控制，带长即设即切，无须调节空走，一步到位，省时省膜。 另外还用高感度光电眼色标跟踪，数字化输入封切位置，使封切位置更加准确。温度独立 制，更好适合各种包装材料。 本次设计的 糖果枕式 包装机功能良好，性能可靠，操作灵活方便；在结构上，方便工厂生产制造以及车间内的安装，在使用中，便于调试和维护；同时具有生产成本和使用成本低等特点。 关键词： 包装机 ； 总体设计； 竖封装置设计 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 of of is of s of in of by It In of is of at it of of in to of is It It it it to to it to to to ID of in it s s in it is 城工学院本科生毕业设计说明书 2007 is of so of 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 目 录 1 前言 . 1 题的来源、基本前提条件及技术要求 . 1 内外发展现状及存在的问题 . 1 课题设计的总体思路 . 2 课题要解决的主要问题及预期成果 . 2 2 总体设计 . 4 体方案设计 . 4 动系统的设计 . 7 . 7 动轴的设计与校核 . 9 轮的设计与强度校核 . 11 3 竖封装置的设计 . 15 封器装置的总体结构设计 . 15 封凸轮的设计 . 16 动件运动规律的选择 . 16 轮机 构设计的基本问题 . 17 承的选用 . 18 承类型的选择 . 18 承的润滑 . 19 动轴承的密封 . 19 簧的设计 . 19 择弹簧的材料并正确许用应力 . 19 算弹簧丝直径 d . 20 定工作圈数 n . 20 算弹簧几何尺寸 . 20 算稳定性 . 21 制弹簧两件工作图 . 21 设计 . 22 套的设计 . 23 封烫头的设计 . 23 轴 1的设计 . 24 轴 2的设计 . 25 移板的设计 . 25 4 结论 . 26 参考文献 . 27 致 谢 . 28 附 录 . 29 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 1 1 前言 题的来源、基本前提条件 及技术要求 本课题是 为包装糖果而设计一台糖果枕式包装机 ，其中包括 竖封装置 的设计 和横封切断装置的 三维爆炸设计 。 课题来源于盐城市盛和轻工机械厂。 基本条件 是： 包装物品 为 块状糖果 ； 包装速度 为 40粒 /包装膜 为 大宽度 50度 50m。 技术要求 :a. 设备应能满足糖果包装要求。 b. 设备应保证 包装膜对正，便于调整。 c 设备 应结构简单、运转平稳 ，工作可靠。 d设备应便于维修。 内外发展现状 及存在的问题 随着包装行业的发展 , 糖果包装机正向着 连续化、高速化、自动化方向发展。鉴于现今人们生活水平不断提高，购买能力加强，对休闲食品的需要日益扩大，从而带动了枕式包装的发展与应用。据 司的公关经理 言，糖果及各种休闲食品的消费市场将以个别小包装和组合包装为主导。在包装款式设计上，世界各地将趋向于标准化发展，因此，中国的枕式包装款式与美国、欧洲等地区相同 1 。 我国目前立式袋成型机结构复杂、调整机构多，且包装精度低，一般在 2% 3% 之间，有的还在 3% 以上，而国外同类产品包装精度为 1% ，且稳定可靠。包装速度低，机械式和一般伺服控制成型机耗电量大，封口不结实，尤其是印有彩色图案的商标不能准确到位，那是因为包装纸的实际运动速度与预计的有误差，积累起来会使商标位置发生变动，迫切需要改进 2 。 包装机械是集机、电、光、声、磁、化、生、美为一体的高技术、高智能、高竞争的产品。发展速度快、更新速度快是它的一大特点。世界上一切高技术成果，都会在包装机械产品中得到应用。 国外的包装机械近些年有了新特点，主要是：一是生产高效率，生产线高度自动化，生产规模大型化，以获得最佳劳动生产率和经济效益；二是资源的高利用率，高度的综合利用和发展循环经济；三是产品高度重视节能，重视降低成本；四是高新技术实用化，提高生产效率，产品上水平、上档次；五是科研成果商品化，使包装机械产品向知识密集化、技术综合化、产品智能化等方 面发展。 在这样的新形势下，我国的包装机械产品由于品种少、技术水平低、产品可靠性差等原因，面临着激烈的国际竞争。包装机械进入 21世纪所面临的挑战，要求全球化、个人化包装与灵活性。我国食品包装机械存在的问题有： A. 与国外产品差距大。 a. 产品技术方面的差距主要表现在：控制技术和产品可靠性方面较差，且技术糖果枕式包装机总体设计及竖封装置设计 2 更新的速度太慢，新技术、新材料、新工艺推广的范围太窄。 b. 产品品种方面的差距：目前国外包装机械产品的品种大约有 2300 多种，成套数量多，并且不断有新技术、新产品出现。国外的包装机械产品一方面向高精度、大型化发展，另一方面向多功能方向发展。 c. 生产技术与企业管理方面的差距：目前，国内包装机械企业大多采用了控加工中心和柔性制造系统的应用也较规范。发达国家包装机械企业的技术、生产、销售等管理工作基本实现了计算机化。而我国的包装机械生产企业还存在技术装备水平偏低、设备陈旧、效率低、精度差等问题，从而使企业缺乏市场竞争力。 B. 重复建设严重。目前，中国食品和包装机械市场上充斥着成本低、工艺水平比较落后、易于制造的机械的产品。这样的市场环境如果长期不能得到改善，将不利于整个行业产品的升级 换代。 C. 开发能力不足。我国食品和包装机械主要还是仿制、测绘、稍加国产化改进，谈不上开发研究。目前国内的科研、开发投入较少。 D 知识产权意识谈薄。我国食品和包装机械行业缺乏知识产权意识，对自己开发出来的新产品没有及时申请专利权加以保护。我国食品和包装机械产品的更新换代速度太慢，完全赶不上低水平重复生产的速度。许多的企业忙着就现有产品扩大市场，忙着仿制和抄袭他人的设备产品，根本不去考虑机械产品如何升级换代，如何实现技术创新 3 。 课题设计的总体 思路 根据毕业设计的要求拟定总体思路如下： 首先 分析封袋的封装要求以及封袋总体尺寸确定包装的总体工艺方案。 然后 认真研究样机，看懂其工作原理，根据具体的要求设计所需要的包装机；在加工条件允许的前提下，选择精度等级较高的配合制，以保证包装机的包装膜能准确定位； 其次；严格按照任务书上所示的设计要求，使得包装机的相关参数与要求的相接近，参照已有的包装机进行创新，去除冗余繁杂的零部件，从而实现设备的结构简单； 最后在包装机的设计过程中尽可能地使用通用部件，使得其在出现故障时易于维修，同时方便日后的调整。工艺方案确 定后，根据封袋的大小确定各个部分的尺寸，保证各个部件之间工作连续可靠，包装机总体结构紧凑 45 。 课题 要解决的主要问题 及 预期成果 该课题需要解决的问题主要是：根据包装袋的形状、尺寸以及封边方式的要求完成包装袋封口位置、装料位置的选择；竖封头及加料装置的设计；不等速机构、无级变速机构的设计及位置布置；差动机构的设计；误差补偿机构对各个部分误差进行补偿。运用 制包装机的总装配图、各个零件的零件图和传动路线图，以指导各零件的加工和包装机的设计 。运用 进行该包装机零件的三维实体建盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 3 模，生成三维爆炸视图，指导该包装机的生产装配。通过专业知识核实所设计的包装机总体结构和各零部件是否合格。 设计的预期效果是：所设计的设备应结构简单、运转平稳，工作可靠 ,易于维修，能满足糖果包装要求要求，保证包装膜对正，便于调整。 糖果枕式包装机总体设计及竖封装置设计 4 2 总体设计 由于该设计的是糖果枕式包装机，所以在考虑具体方案时，应遵守的基本原则是在满足使用要求的前提下，尽量降低成本。要求工作运行平稳，应用范围广。 糖果包装机有简易，有 万能，有普通，有高速，有扭结，有折叠，此外还有：热封形式的，包括枕式，条形，棕子形等。枕式包装机大多为卧式，它的主要结构是：理糖送糖机构， 供 纸机构，识标定位器，纵横热封机构，电脑控制装置和落糖机构。 本设计是简易的， 热封形式 是 枕式 的，整体采用的是立式的 6 。 体方案设计 A选定包装机的设计参数 7 a 设计依据 包装物品：块状糖果；包装速度： 40粒 /装膜： 大宽度 50度 50m。 b. 设计要求 设备应能满足糖果包装要求； 设备应保证 包装膜对正，便于调整； 设备 应结构简单、运转平稳，工作可靠；设备应便于维修。 B选定包装机完成包装 加工工艺过程的方案 该方案是设计包装 机的基础，但对方案的选择则是较复杂的问题，它与被包装物品的性能、包装材料或容器的特性、包装产品的结构形状、尺寸、包装速度、产量和质量要求等因素有关，需要从产品的质量、生产率、产品成本、生产自动化要求以及改善照管包装的操作工人的劳动条件 等各方面进行研究，应力求使所定的包装加工工艺方案既先进又可靠，在运动原理和结构 上是可行的，机器的结构简单而完善， 能在保证包装加工质量要求的前提下具有高的生产率。此外，应能较方便地适应多品种或多功能的包装需要，要利于实现包装的自动化生产管理、控制和调节。 当今包装机有两种款式： 卧 式与立式。 图 2a. 卧式 包装机 结构合理，性能可靠，并配有光电色标定位装置，经此机包装的单粒糖果，其外观新颖，图案完整，密封性强，卫生、储存期长等优点。 卧式糖果盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 5 包装机，含有糖纸输送机构、糖果输送机构、糖果包裹机构、糖果包裹物供给机构、链式糖果包裹物输送机构和糖果包裹物扭结机构，糖果包裹物扭 结机构含有两只相对设置在主轴上的行星轮系工作箱，两只行星轮系工作箱相对的内侧面上设置有可实现伸缩、夹紧和扭转动作的扭爪机构，链式糖果包裹物输送机构的主动链轮装在两只行星轮系工作箱之间的主轴上，主动链轮与糖果包裹物输送链条相啮合，糖果包裹物输送链条上设有糖果包裹物夹钳机构，主轴与从动链轮轴在床身上均为卧式设置。具有无污染，设计合理，结构简单，便于调整的优点。 图 2123456图 2 2 为卧式制袋包装机。两卷薄膜之 一经导辊被牵引辊引出，经制袋成形器变成筒形。被包食品由输送链自动送人筒形薄膜内，薄膜与食品同时被尼龙毛刷输送带（图上来表示）和纵向牵引辊带动向前，尼龙毛刷输送带还起排除袋内空气的作用。紧接着的纵封辊将筒形薄膜的纵缝热合，横封切断器有两把横封头和一把切刀，同时完成相邻两袋的两道横封和切断操作。成品由输送带送至下一包装工序。卧式制袋包装机形成的包装袋与立式包装机的不同，图 11 39右方给出了底部朝上的包装袋接封形式、称之为枕形包装袋。如果物料是颗粒，在左面输送带上方还需安装计量机构。一般也设有商标光电定位装置来 控制正确的切断位置。 糖果枕式包装机总体设计及竖封装置设计 6 图 2包装机 b. 图 2 3为 枕形 立 式包装机 ， 主要性能结构和功能特点： a) 整机结构紧凑、性能稳定、操作简单。 b) 独特的往复式切刀系统使可包装产品的规格范围更加广泛。 c) 高精度光电跟踪系统，封切位置准确。停车位置、打印位置可以任意设置。 d) 经特别设计的制袋器，可以方便、迅速地调节到不同包装产品尺寸。备有多种自动供料装置。 e) 先进的变频调整方式，无级变速。 f) 整机配置多项安全保护设施。 g) 经特别设计的驱动式拉纸装置，可以随意调整包装的松紧度。 h) 可 升降式端封装置，能使封口更美观，并彻底排除切包现象。 i) 采用了独特的封口齿形设计和刀封直接加温方式，大大提高包装速度。 综上因素考虑，本设计选择立式的包装机比较合理，工作也比较简易。 C进行包装机的工作循环和自动化控制设计 已 确定的工艺方案和包装加工工艺原理图能大体上确定自动包装机的运动特征、包装 工作循环、自动控制方案和机器的总体配置等。 立式与卧式制袋包装机的基本工作程序相同，见图 2 4工作程序方块图 。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 7 图 2包装机 的工艺流程 动系统 的设计 传 动系 统是用各种形式的机构来传递 运动和动力的。当完成了执行系统的方案设计和原动机的预选型后，即可根据执行机构所需要的运动和动力条件及原动机的类型和性能参数进行传动系统的方案设计了。传动系统设计的前提条件是对传动感系统的运动特性要求和动力特性要求，其中运动特性一般包括转速、传动比、变速范围和转差率等参数，动力特性一般包括功率及变矩系数等。 由于 糖果包装机采用了专门的控制软件通过双变频控制，带长即设即切，无需调节空走，一步到位，省时省膜。利用自重进料可大大提高了工作效率。所以将工作台设计成立式工作台，使工作 更加 平稳 ，更加可靠。 由于工作台要 求是快速，平稳 ，所以采用二级齿轮传动，以减轻对工作台的冲击。由步进电机带动齿轮 转动，再由一对 直齿 齿轮带动 主动 轴转动， 再由凸轮机构带动横封装置的间歇运动， 再通过一对 斜 齿轮带动 2 轴 进行牵引 ，再由 凸轮 机构 带动竖封装置进行间歇运动，最后主轴通过同步带带动料斗部位的轴进行转动 89 。 机的选择 电动机的容量（功率）选得是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常工作，或电动机因长期过载而过早损坏；容量过大则电 动机的价格高，能量不能充分利用，且因经常不在满载下运动，其效率和功率因数都较低，造成浪费 10 。 根据设计要求包装速度为 40粒 /经验选 查表可得电机型号为： 定功率为： 步转速选： n=1500r/载时：转速为 1390r/流为 率为 糖果枕式包装机总体设计及竖封装置设计 8 功率因数为 电动机所需功率为 54 带 轴 承 齿 轮 （ 3 查参考文献 10取 轴 承 齿 轮 由式 3540 . 9 5 0 . 9 6 6 0 . 9 8 0 . 8 3 3 电动机选定后，根据电动机的满载转速 具体分配传动比时，应注意以下几点： 1）各级传动的传动比最好在推荐范围内选取，对减速传动尽可能不超过允许的最大值。 2）应注意使传动级数少传动机构数少传动系统简单，以提高和减少精度的降低。 3）应使各级传动的结构尺寸协调匀称利于安装，绝不能造成互相干涉。 4）应使传动装置的外轮廓尺寸尽可能紧凑。 为了使主轴箱结构紧凑，齿轮传动的外轮廓尺寸不宜过大，因而取传动比 取 4 1 带 齿，则 / 1 3 9 / 1 . 2 4 2 8 . 9 6i i i 减 算传动装置的运动和动力参数 11390 3 4 7 . 5 / m i 带 带 = 1 3 4 7 . 5 2 8 0 1 . 2 4斜 齿r/2 = 斜齿 = 2 = 220 . 7 69 5 5 0 9 5 5 0 2 5 . 92 8 0 . 2 4 N m 轴 n 3=222 8 0 2 4 7 0 . 0 6 / m i 带. 轴承 = 城工学院本科生毕业设计说明书 2007 9 330 . 7 59 5 5 0 9 5 5 0 1 0 2 . 2 37 0 . 0 6 N m 将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表： 参数 电动机轴 轴 轴 轴 转速 n/390 率 P/距 T/N m 动比 i 率 主动轴的设计 与 校 核 动轴材料及热处理方法的选择 轴的常用材料是碳素钢 、合金钢及球墨铸铁。碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性低，经热处理或化学处理可得到较高的综合力学性能（尤其在耐磨性和抗疲劳强度两个方面）应用较多。常用的碳素钢有 35、 40、 45 和 50 等幼稚中碳钢，其中 45钢应用最广，通常惊醒正火或调质处理，一般用于比较重要或承载较大的轴。对于不重要的或承载较小的轴，也可采用 选择轴的材料和热处理方法，主要根据轴的受力、转速、重要性等组轴的强度和耐磨性提出的要求。研究表明 ，钢材的种类和热处理的措施对其弹性模量影响较小。轴的刚度主要取决于轴的剖面尺寸，可用适当增加轴的截面面积来提高轴的刚度。此外，合金钢取决于应力集中 敏感性较强，价格也较高。选材是应考虑到这些 1112 。 综合考虑轴的运行环境以及轴材料的力学性能，轴的材料选择 45 钢，调质处理。 表 常用材料的 t及 C 值 轴的材料 0 5 45 4058t /5 25 20 35 25 45 35 55 C 149 126 135 112 126 103 112 97 的最小直径估算 根据设计要求包装速度为 40粒 /电机的选择可得转速为 1390r/ 假设81 4 1 . 2 1 0 4 8 / m i 0 0 . 7 5 0 . 9 9 0 . 9 8 0 . 7 2 7 6 5p p k w 轴 承 1 齿 轮0 . 7 2 7 6 5 0 . 9 9 0 . 9 8 0 . 7p p k w 轴 承 2 齿 轮 糖果枕式包装机总体设计及竖封装置设计 10 0 . 7 0 . 9 9 0 . 9 8 0 . 6 8p p k w 轴 承 1110 . 6 89 5 5 0 9 5 5 0 1 3 5 . 348 m 33 0 . 6 81 0 5 2 4 . 6 848 m 3 1 . 2 1 3 5 . 3 1 6 2 . 3 6c a T N m m 故80的结构设计 A各轴段的直径 阶梯轴 各轴段直径的变化应遵循下列原则： 括配合表面与非配合表面），直径应有所不同； 糙度不同的表面，一般直径亦应有所不同； B通常从初步估算的轴段最小直径 始，考虑轴上配合零部件的标准尺寸、结构特点和定位、固定、装拆、受力情况等对轴结构的要求，一次确定轴段的直径。具体操作时还应注意以下几个方面问题： 直径必须符合滚动轴承内径的标准系列。 轴肩分定位轴肩和非定位轴肩，定位轴肩通常用于轴向力较大的场合 ,其高度承定位轴肩的高度必须低于轴承内圈的高度，以便于拆卸轴承，具体尺寸可查轴承标准或手册。非定位轴肩是为加工和装配而设置的，其高度没有严格的规定，一般取 1 2 尽可能圆整成标准直径尺寸系列 （或以 0、 2、 5、 8结尾的尺寸。 不取标准值，但一般应取成整数。 C各轴段的长度 各轴段的长度决定于轴上零件的宽度和零件固定的可靠性，设计时应注意以下几点： 零件间的间距查 参考文献 1112。 d 或 ，并圆整为整数。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 11 表 位轴肩或轴环的最小高度角 r、零件孔端圆角半径 R 倒角 C 直径 d 10 18 18 30 30 50 50 80 80 100 .5 r 或 C 上零件的定位与固定 A. 常用的轴向定位和固定方法两类 轴肩、轴环、圆锥面等； 套筒、锁紧挡圈、圆螺母和止动垫圈、紧定螺钉等。 B. 轴上零件的周向定位与固定 为了传递运动与转矩 ，轴上零件必须有可靠的周向定位。该设计中的主动轴上齿轮用平键做周向定位。轴承内圈靠它与轴之间的过盈配合来实现周向定位。常用轴上零件周向固定的方法有键连接、花键连接、型面连接、销连接、弹性环连接、过盈连接等。紧钉螺钉也可以做周向定位。，但只用在传 力不大之处。 制轴的零件工作图 图 3构 示意图 轮的设计 与 强度校核 择齿轮材料、热处理方法 、精度等级、 齿 数1z、2a. 大小齿轮材料均为 45钢调质处理，齿面硬度非别为 220260选 7级精度，小齿轮齿 数1 56z ，大齿轮齿数2 58z ，齿数比 ， 选择 )1(1 ud （ 3 由齿轮的强度公式可知，轮齿越宽，承载能力也愈高，因而轮齿不宜过窄；但增大齿宽又会使齿面上的 载荷分布更趋不均匀，故齿宽系数应取得适合。圆柱齿轮齿宽系数的荐用值列于下表。对于标准圆柱齿轮减速器，齿宽系数取为 ： 糖果枕式包装机总体设计及竖封装置设计 12 ad )1( （ 3 所以对于外捏合齿轮传动a的值规定为 用设计计算公式时，对于标准减速器，可先选定再用上式计算出相应的d值 。 表 软齿面齿轮非对称安装查表 齿宽系数 装置状况 两支撑相对小齿轮作 对称布置 两支撑相对小齿轮作 不对称布置 小齿轮作悬臂布置 d ： a. 大、小齿轮皆为硬齿面时d应取表中偏下限的数值；若皆为软齿面或仅大齿轮为 软齿面时d可取表中偏上限的数值； b. 括号内的数值用于人 字 齿轮，此时 c. 金属切削机床的齿轮传动，若传递的功率不大时，d可小到 d. 非金属齿轮可取d 对接触疲劳强度计算，由于点蚀破坏发生后只引起噪声、振动增大，并不立即导致不能继续 工作的后果，故可取 S=。但是，如果一旦发 生断齿，就会引起严重的事故，因此在进行齿根弯曲疲劳强度的计算时 S=314 。 齿 面接触疲劳强度设计 A. 确定公式中的各参数 213112 . 3 2 （ 3 a. 载荷系数选 b. 小齿轮传递的转矩 6 6 4110 . 6 89 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 1 3 . 5 2 9 1 1 048 m （ 3 表 料系数大齿轮材料 钢 铸钢 球墨铸铁 灰铸铁 E/06000 202000 173000 126000 钢 206000 钢 202000 墨铸铁 17300 - 城工学院本科生毕业设计说明书 2007 13 灰铸铁 126000 - 46.0 c. 材料系数表 1 8 9 P ad. 大、小齿轮的接触疲劳强度极限li m 1 600H M P a ，li m 2 560H M P a e. 应力循环次数 7116 0 6 0 4 8 1 1 0 3 0 0 1 6 1 3 . 8 2 4 1 0hN n j L 772 / 1 3 . 8 2 4 1 0 / 1 . 2 1 1 . 5 2 1 0N N i f. 接触疲劳寿命系数1查参考文献 11 图 1 ,2 1H、 2H取安全系数 1 1 1 l i m 1 / 0 . 9 0 6 0 0 5 4 0H H N H M P a 2 2 l i m 2 / 0 . 9 5 5 6 0 5 3 2H H N H M P a 计计算 A. 试算小齿轮分度圆直径1 2由式 3 2 21 3311 1 . 5 1 . 2 1 1 8 9 . 82 . 3 2 2 . 3 2 8 3 . 9 41 1 . 2 5 3 2 m B. 计算圆周速度 11 3 . 1 4 8 3 . 9 4 4 8 0 . 2 1 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 C. 计算载荷系数 K 查 参考 文献 11表 ；根据 、 7级精度查图 ；查图 ，则 1 1 1 1 0 2 K K D. 校正分度圆直径1 8 3 . 9 4 1 . 0 3 0 2 / 1 . 5 7 4 . 0 6d K K m m 算齿轮传动的几何尺寸 A. 计算模数 3m B. 两轮分度圆直径1d、2 5 6 1 6 8d m z m m 22 3 6 8 2 0 4d m z m m 糖果枕式包装机总体设计及竖封装置设计 14 C. 中心距 a 12 / 2 3 5 6 6 8 / 2 1 8 6a m z z m m D. 齿宽 b 1 1 . 0 1 6 8 1 6 8db d m m 12 5 1 0 1 7 3b b m m E. 齿高 h 2 . 2 5 2 . 2 5 3 6 . 7 5h m m m 核齿根弯曲疲劳强度 A. 确定公式中各参数值 12312F F a S a （ 3 a. 大、小齿轮的 弯曲疲劳强度极限查图 li m 1 240F M P a ，li m 2 220F M P a b. 弯曲疲劳寿命系数 1F、 2F取定弯曲平老强度安全系数 ，应力修正系数 ,得 1 1 l i m / 2 4 0 0 . 8 8 2 / 1 . 4 3 0 1 . 7 1F F N S T F S M P a 2 2 l i m / 2 2 0 0 . 8 8 2 / 1 . 4 2 8 2 . 8 6F F N S T F S M P a 考文献 11表 ，2 ，1 ，2 d. 计算大小齿轮的 1 1 1/a 与 2 2 2/a ，并加以比较取其中大值带如公式计算 1 1 1/ 2 . 6 2 1 . 5 9 / 3 0 1 . 7 1 0 . 0 1 3 8F a S a 2 2 2/ 2 . 2 2 1 . 7 7 / 2 8 2 . 8 6 0 . 0 1 3 9F a S a B. 校核计算 由式 3 41 22 3 2 312 2 1 . 0 3 0 2 1 3 . 5 2 9 0 1 0 2 . 2 2 1 . 7 7 1 2 . 9 41 5 6 3F F a S a F Y M P 3. 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 15 3 竖封装置的设计 图 3式制带充填包装机的封口机构原理 器 该包装机采用的是板式竖封器，其结构能实现的运动一般比较简单，主要通过凸轮来驱动控制竖封的间歇运动的。当带筒停歇时，竖封装置可对其叠合的侧边压紧并进行脉冲式热封，使其形成一道密合的竖缝。释放后，再借助其他装置完成牵引的动作。该机构具有运动可靠、平稳、效率高 ,使得整套动作均能严格按规律进行等优点 1819 。 封 器装置的总体结构设计 糖果枕式包装机总体设计及竖封装置设计 16 图 3封装置的总体结构图 123456 7 8上图为竖封装置的总体设计图 该机构的工作顺序如下：在凸轮的驱动下，推动拉杆块带动竖封装置完成往复左右运动，而竖封装置通过一滑移板在一对开有平槽的两螺栓杆上实现竖封的间歇运动，而两螺栓杆均固定在墙板上，整个运动相当平稳。在设计又考虑到行程的调节，故在拉杆的顶头加了个调节螺母，更方便了整个机构的可调性 。 封 凸轮的设计 该竖封凸轮在竖封装置中有着及其重大的作用，整个竖封装置是通过凸轮来实现机构的往复间歇运动。 设计该凸轮首先确定工作行程 40h ，为使设计的凸轮机构运动平稳，设的从动件的运动规律应使凸轮机构具有较好的动力学性能为此，必须优选从动件的运动规律 1516 。 动件运动规律的选择 选择除了要满足机械的具体工作要求外，还应使凸轮机构具有良好的动力特性，以及应使所设计的凸轮廓线便于加工 等。而这些往往又是相互制约的，因此，在学则或设计从动件的运动规律时，必须根据使用的场合、工作条件等分清主次综合考虑，确定选择或设计的运动规律的主要依据。 A. 当机械的工作过程只要求从动件实现一定的工作行程，而对运动规律无特殊要求时，应学则使凸轮机构具有良好的动力特性和便于加工的运动规律。对于减速轻载的凸轮机构，因为这是动力特性不是主要的，可主要从凸轮廓线便于加工来考虑，选择圆弧、直线等便于加工曲线作为凸轮廓线。而对于速度较高的凸轮机构，应考虑其定理特性，避免产生较大的冲击。 B. 机械的工作过程对从动件的 运动能够规律有特殊要求时，耳凸轮的转速又不盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 17 太高时，应满足工作需要出发来选择从动件的运动规律，其次考虑其动力特性和便于加工。 C. 机械的工作过程对从动件的运动规律有特殊要求时，凸轮的转速由特别高时，应兼顾两者来设计从动件的运动规律。通常可选用组合运动规律来满足这种要求。 D. 在选择和设计从动件的运动规律时，除了要考虑冲击性外，还应考虑具有较大的速度，最大加速度，最大跃度，较小。这些因素回影响带技术系统工作的稳定性，因此总希望其越小越好。特别对于告诉凸轮机构，这一点尤其重要。 轮机构设计的基 本问题 A. 凸轮机构类型选择，确定凸轮形状、从动件形状与运动形式及凸轮与从动件维持高副接触的方式。 从动件是滚动轴承，故选择平底式凸轮。 B. 从动件规律的设计，根据应用场合对从动件行程和运动特性的要求，确定从动件运动规律。 C. 凸轮机构的基本参数设计，确定从动件行程各运动角、凸轮基圆半径、偏距、滚子半径、中心距、从动件长度等。 D. 凸轮轮廓曲线设计。 E. 凸轮机构承载能力计算 F. 凸轮机构结构设计，绘制机构装配图和各零件 的工作图。 凸轮的运动曲线 如 图 3 图 3轮的运动曲线 凸轮的结构 如图 3示 ： 糖果枕式包装机总体设计及竖封装置设计 18 图 3封凸轮 承的选用 轴承是支撑轴或轴上回转体的部件。滚动轴承依靠元件之间的归动接触来承受载荷，相对于滑动轴承，滚动轴承具有摩擦小，效率高，启动容易，润滑简便等优点，在现代机器中应用很广。 其缺点是耐冲击性能较差，高速时寿命低及噪声和振动较大。 承类型的选择 选择滚动轴承的类型，一般从以下几个方面进行考虑 17 。 A. 转速较高、载荷较小、要求旋转精度高时宜选用球轴承；转速较低、载荷较大或有冲击载时则选用滚子轴承。 B. 轴承上同时受径向和轴向联合载荷，一般选用角接触肄轴承或圆锥滚子轴承；若径向载荷较大、轴向载荷小，可选用深沟球轴承；而当轴向载荷较大、径向载荷小时，可采用推力角接触球轴承、四点接触球轴承或选用推力球轴承和深沟球轴承的组合结构。 C. 各类轴承使用时内、外圈间的候斜角应控制在允许角偏斜值之内，否则会增大轴承的附加载荷而降低寿命。当两轴承座孔轴线不对中咸由于加工、 安装误差和轴挠曲变形大等原因使轴承内、外圈倾斜角较大时，选用调心轴承对轴和轴承的工作情况会有一定改善。带座外球面轴承则特别适用于补偿安装不良引起的对中性误差。 D. 为便于安装拆卸和调整间隙常选用内、 外圈可分寓的分离型轴承 (如圆锥滚子轴承、四点接触球轴承 ) 、 具有内锥孔的轴承或带紧定套的轴承。 E. 选轴承时要注意经济性 (各类型轴承价格比 ) 。 球轴承比滚子轴承便宜。同型号尺寸公差等级为 滚动轴承价格比约为 1： 1 5： 2： 7：10。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 19 根据以上考虑，选择深沟球轴承 602。 承的润滑 润滑对于滚动轴承具有重要意义。轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还具有散热、减小接触 应力、吸
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