毕业设计（论文）-糖果枕式包装机竖封装置设计.doc

毕业设计糖果枕式包装机竖封装置设计刘慧125011329机械工程系学生姓名： 学号： 机械设计制造及其自动化系 部： 佘银柱专 业： 指导教师： 二零一四年六月 诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日 毕业设计任务书设计题目 : 糖果枕式包装机竖封装置设计 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 125011329学生： 刘慧 指导教师（含职称）： 佘银柱 (讲师) 专业负责人: 田静 1设计的主要任务及目标本次设计的糖果包装机功能良好，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。2设计的基本要求和内容1） 设备应能满足糖果包装要求2） 设备应保证包装膜对正，便于调节 3） 设备应结构简单，运转平稳，工作可靠，便于维修3. 参考文献1 高德，包装机械设计M. 化学工业出版社，2005.2 尹章伟等，包装机械M.化学工业出版社，2005.3 张聪， 自动化食品包装机M.广东科技出版社，2003.4 张继忠，戴作强，杨建民.包装机传动系统方案设计J.现代制造工程，2005.5 朱旭峰.枕式包装机的工作原理J.肉类工业，2002,(05):42-44.设计各阶段名称起 止 日 期1查阅资料，准备开题报告和开题答辩3月3日3月9日2拟定研究方案3月10日3月16日3研究方案具体实施3月17日4月6日4撰写计算说明书4月7日4月27日5绘制图纸4月28日5月25日6定稿装订，毕业答辩5月25日6月22日 糖果枕式包装机竖封装置设计摘要:本次研究的题目是在目前较热门的糖果包装机械的基础上，对其总体结构和竖封装置进行设计。该类包装机要求传动系统简单，工作稳定，维修和保养简单，所有控制系统由软件实现完成，方便技术升级。整个系统的设计充分体现了价格低廉、简单实用、稳定可靠、节省材料的设计原则，同时由于设计中使用了通用件，降低了制造的成本。在设计竖封装置时，主要采用凸轮来控制竖封机构的间歇运动。结构简单，运行平稳。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。本次设计的糖果枕式包装机功能使用，性能良好，操作方便；在结构方面，方便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，凸轮，竖封机构The Vertical Encapsulation Device Design of the Candy Pillow Type Packaging MachineAbstract:This topic is the design of the packing machines vertical closure device and the design of the overall structure foundation in the more popular packing machine present-market. This kind of packaging machine request succinct transmission system、stable work、the simple service maintenance and all controls realized by the software, It can adjust function and update technology.In the design of the transmission system, main problem is the computation and examination of the gear transmission and the axis. The overall system design fully manifested the low-price and good-quality, the simple and practical principle, the simple structure, the material-saved, at the same time it has used the standard part massively, reduced the cost of production. The design of vertical closure device in the structure, mainly use the cam to control the intermittent motion of vertical closure structure. The structure not only is extreme simple, but also has steady movement. Moreover, It also uses the double frequency changer control, when the belt has been long, it can cut following supposes, it need not to adjust and wastes time, reaches only one step to goal instantly, time-saving and material-saving.This device about the candy pillow type packaging machine, has good function, creditable capability, and very flexible manipulating; in its structure, it convenient plants production and manufacture and the workshops installment, in its use, it is advantageous for the debugging and the maintenance; Simultaneously the characteristic is the low cost of the production and the use and so on.Key word: packaging machine, cam，intermittent motion目 录1前言11.1 课题的主要内容和基本要求11.2 国内外发展现状及存在的问题11.3 本课题设计的总体思路21.4 本课题要解决的主要问题及预期成果32糖果枕式包装机的总体设计42.1设计参数要求42.2总体方案设计42.3 传动系统的设计72.3.1电机的选择82.3.2 主动轴的设计与校核102.3.3 齿轮的设计与强度校核122.4定量供料装置的设计162.5制袋成型器的设计173竖封装置的设计183.1 竖封器装置的总体结构设计183.2 竖封凸轮的设计183.2.1 从动件运动规律的选择193.2.2 凸轮机构设计的基本问题193.3 轴承的选用203.3.1 轴承类型的选择213.3.2 轴承的润滑213.3.3 滚动轴承的密封223.4 弹簧的设计223.4.1 选择弹簧的材料并正确许用应力223.4.2 计算弹簧丝直径233.4.3 确定工作圈数233.4.4 计算弹簧几何尺寸243.4.5 验算稳定性253.4.6 绘制弹簧两件工作图253.5推块杆的设计263.6 铜套的设计263.7 竖封烫头的设计273.8 直轴1的设计283.9 直轴2的设计283.10 滑移板的设计29结 论30参考文献31致谢32I太原工业学院毕业设计1前言1.1 课题的主要内容和基本要求本课题是为包装糖果而设计一台糖果枕式包装机。具体进行总体设计、竖封装置设计。主要内容有：基本条件是：包装物品为块状糖果；包装速度为40粒/min；包装膜为PP卷、最大宽度50mm、长度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。1.2 国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。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。据有关数据表明，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。 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 之间，有的还在以上，而国外同类产品包装精度为，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。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。我国食品包装机械存在的问题有：(1). 与国外产品差距大。 产品技术方面的差距：控制技术和产品可靠性方面较差，且技术更新的速度太慢，新技术、新材料、新工艺推广的范围太窄。 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。 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CAD/CAM技术，数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。(2). 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。(3). 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。(4)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。1.3 本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。1.4 本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AutoCAD绘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Pro/E进行该包装机零件的三维实体建模，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。2 糖果枕式包装机的总体设计2.1设计参数要求设计的糖果枕式包装机的方案满足如下性能、性质要求：A.包装物品：块状糖果B.包装速度：40粒/min；料盘转速：10r/min；主轴转速：40 r/minC.包装膜：PP卷、最大宽度50mm、长度50mD.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。e.设计时考虑加工工艺性和装配工艺性，尽量使用标准件、通用件，以降低制造成本。2.2总体方案设计为了使设计的包装机既能满足多项指标，又能结构合理，造价低，在市场上具有一定的先进性为此拟定二套方案对此进行分析：(1)横枕式自动制袋装填包装机这个方案的动力由主电动机通过无级变速器，辊式纵封，辊式牵引和横封头。此种方案的工作特色：卧式中用得比较多，该机集自动裹包物品、封口、切断于一体，是一种高效率的连续式包装机，广泛应用于饼干、糖果等的自动包装上。其包装材料为塑料或其复合材料，采用卷盘式薄膜供料，由牵引辊松卷，经导辊的导向进入成型器，成型器让薄膜自然形成卷包的形式，同时待包物品由供料输送链送入至薄膜卷包的空间。卷包的薄膜在牵引的作用下向前运行并被中封辊热融封合。物品随薄膜同步运行。包装物品最后经横封切断，形成一个成品包装。这种机器接触精度比较高，不好保证其摩擦系数。而且结构比较复杂，制造成本比较高。图2.1 横枕式自动制袋装填包装机原理图1纸卷 2 反射光电头3包装物4下纸辊轮 5.成型器 6.牵引辊轮7纵封辊轮8横封头 9不等速机构 10超越离合器 11主电机 12无级变速器13伺服电机14输送机构15调速机构 16送纸光电传感器 17横封光电传感器 18成品19勾爪差动机构(2)立式间歇制袋中缝封口包装机图2.2 立式间歇制袋中缝封口包装原理1加料管2翻领成型器3送纸辊4包装膜5导辊6纵封器7横封器8.切刀这个方案的动力由电机减速机，经过一对齿轮轴输出。此类机型是由卷筒薄膜塑料3经过导辊5被引入成型器2，通过成型器2和加料筒1的作用形成中缝搭接的圆筒形。其中加料筒1的作用是为外作制袋管，内为输料管。封合时纵封器6垂直压合在套于内筒1外壁的薄膜搭接处，加热形成牢固的纵封。其后，纵封器回退复位，由横封头7对其横封和切断。如图所示可以知道每一次封合可以完成下袋上口封和上袋下口的封塑。(3)方案对比分析大体可以将立式包装机与卧式包装机的区别列出如下几点：.由于卧式机器的高度比较低，因此上料比较容易；而立式机器由于高度的原因上料要通过很大的传送系统才能完成。.卧式机的制袋和灌装是分开进行的，所以要先制好袋子后再进行灌装，因此所灌装的物料不会进入到侧封和底封中；而立式机器的制袋与灌装是同步进行的，一边制袋成型一边灌装，所以物料较容易进入密封区（如侧封、底封处），从而影响袋子的密封质量。.另外，卧式机一般采用潜入式灌装，即灌装头伸入到袋的中下部进行灌装，灌装过程中灌装头会上下往复运动。潜入式灌装缩短了物料的下落行程，避免粉末下落后的“反扑”现象引起的封口不严问题；而立式机在灌装过程中物料的行程相对较长，而且灌装头是固定的。.卧式机的工位较多，可以加入很多的附件，如：切圆角、易撕口等；而立式机器不能同时加入这些附件。综上所述，方案1和方案2操作都比较方便。但方案2比方案1结构简单、造价低，方案2更切合实际的需要，所以方案2为选用方案。系统采用以 PLC为控制核心， 采用数字电路与模拟相结合，经实践证明，系统操作简单，性能稳定可靠，维护方便，而且能够在噪音、振动、粉尘严重的恶劣环境下正常工作。间歇式横封机构是制袋封口机最重要的机构之一。常用的横封机构有气动式、机械式和机械气缸组合式三种。气动式需要两个以上专门的气缸和供气系统； 机械气缸组合式是经多个典型的(机构 如多杆组合机构、曲柄滑块结构、凸轮摆杆)结构或曲摆杆机构等与气缸组合而成；常用的机械式横封机构多杆结构或成组的齿轮摆杆机构。如何对这些横封机构进行微机控制，是当前包装机械工作者最热门的题。本文采用 PLC不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制系统，并且可靠性高， 稳定性好、抗干扰能力强，在恶劣环境下能长时间不间断进行，编程简单且维护工作量少。在方案2中用凸轮机构实现封烫。凸轮滑杆间歇式横封机构的结构图如图所示 ，其结构主要凸轮由动力传送机构带动旋转， 而内外封合由横封滑杆、回位弹簧和旋转凸轮三部分组成。横封滑杆在凸轮驱动下，作往复移动，将筒状包装材料夹持， 其夹持部位嵌有加热器使包装材料封口处受热熔化并使之夹紧，从而实现封合。回位弹簧与凸轮配合， 使滑杆能准确地靠住凸轮轮廊， 在包装材料的移动过程中， 完成夹持、开合的动作。凸轮由动力传送机构带动旋转， 而内外封合机构则通过拉簧拉紧至与凸轮接触，凸轮旋转时使内外封合机构作往复移动并实现封口处两热封器间歇开合；两热封器张开时，凸轮驱动两封器合拢，最后将其包装封压紧，使包装袋受热加压而封口。紧接着机构再进行下一个封口动作。运动中，力系处于封闭平衡状态， 使机械传动运行中冲击振动小。封口性能好采用柔性冲击凸轮轮廓曲线， 使得封口器在封口瞬间既降低了冲击又保证了封口性能。2.3 传动系统的设计 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。2.3.1电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。根据设计要求包装速度为40粒/min，由经验选0.75kw的电机。查表可得电机型号为：Y802-4额定功率为：0.75kw同步转速选：n=1500r/min满载时：转速为1390r/min 电流为2.01A 效率为74.5 % 功率因数为0.76 电动机所需功率为 （3.1）查参考文献10取 由式3.1得：(1)分配各级传动比 电动机选定后，根据电动机的满载转速及工作轴的转速即可确定传动装置的总传动比 具体分配传动比时，应注意以下几点：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。应注意使传动级数少传动机构数少传动系统简单，以减少精度的降低。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。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 则 (2)计算传动装置的运动和动力参数I轴 P1 = Po带 = 0.750.96 = 0.72kwII轴 n2= r/minP2 = P1斜齿= 0.720.95= 0.76kwT2 = Nm轴 n 3=P3 = P2轴承=0.760.99 = 0.75kwT3 = Nm将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：表2.1 运动和动力参数计算结果 参数电动机轴轴轴轴转速n/r.min-11390347.5280.2470.06功率P/KW0.750.720.760.75转距T/Nm2.288.3125.9102.23传动比5.254.374.53效率0.960.9310.9312.3.2 主动轴的设计与校核(1) 主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Q235，Q275等普通碳素钢。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。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2.2常用材料的及C值轴的材料Q235-A,20Q275,354540Cr,35SiMn,38SiMnMo/MPa1525203525453555C14912613511212610311297(2)轴的最小直径估算根据设计要求包装速度为40粒/min，由电机的选择可得转速为1390r/min。假设取故取合格(3)轴的结构设计各轴段的直径 阶梯轴各轴段直径的变化应遵循下列原则：配合性质不同的表面（包括配合表面与非配合表面），直径应有所不同；加工精度、粗糙度不同的表面，一般直径亦应有所不同；应便于轴上零件的装拆。通常从初步估算的轴段最小直径d开始，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：与轴承配合的轴颈，其直径必须符合滚动轴承内径的标准系列。轴上螺纹部分必须符合螺纹标准。轴肩定位是轴上零件最方便可靠的定位方法。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,查表3.2。轴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12。与轴上传动零件配合的轴头直径，应尽可能圆整成标准直径尺寸系列（表11.5）或以0、2、5、8结尾的尺寸。非配合的轴身直径，可不取标准值，但一般应取成整数。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，设计时注意以下：轴颈的长度通常于轴承的宽度相同。轴头的长度取决于与其相配合的传动轮毂的宽度。轴身长度的确定应考虑轴上各零件之间的相互位置关系和拆装工艺要求，各零件间的间距查参考文献1112。轴环宽度一般取或，并圆整为整数。表2.3肩或轴环的最小高度、圆角r、零件孔端圆角半径R倒角C直径d10181830305050808010022.53.54.55.5r0.81.01.62.02.5R或C1.62.03.04.05.0(4)轴上零件的定位与固定 常用的轴向定位和固定方法两类 轴本身的组成部分，如轴肩、轴环、圆锥面等； 附件，如套筒、锁紧挡圈、圆螺母和止动垫圈、紧定螺钉等。 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。(5)绘制轴的零件工作图图2.3主传动轴结构示意图2.3.3 齿轮的设计与强度校核(1)选择齿轮材料、热处理方法、精度等级、齿数、及齿宽系数 大小齿轮材料均为45钢调质处理，齿面硬度分别为220HBS、260HBS。初选7级精度，小齿轮齿数，大齿轮齿数，齿数比。齿宽系数的选择 （3.2）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： （3.3）所以对于外捏合齿轮传动的值规定为0.2，0.25，0.30，0.40，0.50，0.60，0.80，1.0，1.2。运用设计计算公式时，对于标准减速器，可先选定再用上式计算出相应的值 。表2.4按软齿面齿轮非对称安装查表6.5，取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0.91.4（1.21.9）0.71.15（1.11.65）0.40.6注： 大、小齿轮皆为硬齿面时应取表中偏下限的数值；若皆为软齿面或仅大齿轮为 软齿面时可取表中偏上限的数值； 括号内的数值用于人字齿轮，此时b为人字齿轮的总宽度； 金属切削机床的齿轮传动，若传递的功率不大时，可小到0.2； 非金属齿轮可取0.51.2。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=1。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=1.251.5。(2)按齿面接触疲劳强度设计 确定公式中的各参数 （3.4）载荷系数：试选小齿轮传递的转矩 （3.5）表2.5 材料系数小齿轮材料大齿轮材料钢铸钢球墨铸铁灰铸铁E/MPa206000202000173000126000钢206000189.8188.9181.4165.4铸钢202000-188.0180.5161.4球墨铸铁17300-173.9156.6灰铸铁126000-146.0材料系数：查表2.5大、小齿轮的接触疲劳强度极限，应力循环次数接触疲劳寿命系数、：查参考文献 11 图6.6得,确定许用接触应力、取安全系数 (3) 设计计算 试算小齿轮分度圆直径取由式3.4得： 计算圆周速度计算载荷系数K查参考文献11表6.2得使用系数；根据、7级精度查图6.10得动载系数；查图6.13得，则校正分度圆直径(4)计算齿轮传动的几何尺寸计算模数两轮分度圆直径、中心距齿宽E. 齿高(5)校核齿根弯曲疲劳强度确定公式中各参数值 （3.5），弯曲疲劳寿命系数、取定弯曲平老强度安全系数，应力修正系数,得齿宽系数、和应力修正系数，查参考文献11表6.4得，计算大小齿轮的与，并加以比较取其中大值带如公式计算校核计算由式3.5得：2.4定量供料装置的设计对于不同的包装物品有不同的计量方式，对于糖果这样颗粒状的物品用转盘式的供料装置比较合理。采用可调容积的转盘，这样提高其多功能性。根据要求，包装速度为40颗分钟，将转盘做四个量杯，在各个量杯底部都有一个活动底盖，当转到其位置时通过开盖销拨开，使糖坏掉入加料筒里。同时也有闭盖销推动活动底盖，不让糖果掉下来。2.5制袋成型器的设计在自动制袋包装机中，卷筒薄膜由舒展平坦输送到卷折成各种袋型的全过程中，制袋成型器起了一个关键的作用，它对包装的形式、尺寸及质量有直接的影响。因此正确选择成型器是非常重要的。常用的制袋成型器主要有以下几种：翻领成型器、三角板成型器、象鼻成型器、U型板成型器以及缺口导板成型器等。正确设计和制造成型器的关键点为：(1)少薄膜通过成型器所受的阻力，使薄膜不产生纵向或横向的拉伸变形以及皱折等。(2)膜自然贴合、无拉伸、无腾空地通过成型器，自然卷合，正确成型。(3)单可靠，制造方便，调试容易。可热封薄膜包装制袋的形式很多，主要有以下几种：图2.4常用成型器示意图1.三角形 2.U形 3. 象鼻式 4.缺口导板式搭接式和对接式包装袋，一般采用 “翻领”立式成形器制袋。成卷薄膜经导辊，由商标光电定位装置检测后，进人翻领式成形器卷成圆筒状，纵向封接器进行纵向缝封接，由横向封接器封接前一袋的上部封口和下一个袋子的下部封口。一般由横向封接器的上下运动配合张合，实现薄膜的向下牵引，高速包装机也有利于辊式纵封器加牵引器，完成薄膜的牵引。所以本课题用的就是翻领成型器。3 竖封装置的设计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。3.1 竖封器装置的总体结构设计图3.1 竖封装置的总体结构图1-竖封凸轮 2-主动轴 3-键 4-推块杆 5-法兰套 6-直轴1 7-直轴2 8-竖封烫头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。3.2 竖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 ，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。3.2.1 从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。(1)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。(2)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。(3)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。(4)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。3.2.2 凸轮机构设计的基本问题(1) 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。(2) 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。(3)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。(4) 凸轮轮廓曲线设计。(5) 凸轮机构承载能力计算(6)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3.2所示：图3.2 凸轮的运动曲线凸轮的结构如图3.3所示：图3.3 竖封凸轮3.3 轴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。3.3.1 轴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。(1)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。 (2)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。(3)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。(4)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。(5)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P0、P6、P5、P4、P2的滚动轴承价格比约为1：15：2：7：10。根据以上考虑，选择深沟球轴承602。3.3.2 轴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、吸收振动、防止锈蚀等。润滑方式与轴承速度有关，一般根据轴承的值（d为滚动轴承内径，单位mm；n为轴承转速，单位r/min）作出选择。 式中d=32mm;n=1390r/min3213904.410mmr/min表3.1适用于脂润滑和油润滑的值极限轴承类型脂润滑油润滑角接触球轴承1625对照上表3.1轴承的润滑方式选择脂润滑。3.3.3 滚动轴承的密封轴承工作时，润滑剂不允许很快流失，且外界灰尘、水分及其他杂物也不允许进入轴承，故应对轴承设置可靠的密封装置。密封装置可分为接触式和非接触式两类。接触式密封通过轴承盖内部放置的密封件与传动轴表面的直接接触而起密封作用。密封件主要用毛毡、橡胶圈、皮碗等软性材料，也有用减磨性好的硬质材料如石墨、青铜、耐磨铸铁等。轴与密封件接触部位需要磨光，以增强防泄漏能力和延长密封件的寿命。非接触式密封接触式密封必然在接触处产生摩擦，非接触式密封则可以避免此类缺点，故非接触式密封常用于速度较高的场合。鉴于磨头主轴在靠近砂轮端受到的振动比较大，在磨削时产生的磨削四处飞溅。假如用接触式密封，主轴在高速旋转时轴和密封圈摩擦厉害，磨簧机运转一定时间密封圈就达不到密封效果。磨屑容易进入轴承，影响轴承寿命和磨削精度。权衡利弊，我选择非接触式密封，即选用迷宫式密封，在缝隙中填脂。3.4 弹簧的设计3.4.1 选择弹簧的材料并正确许用应力选择弹簧的材料：，试选择钢丝直径，查参考文献11表15.5取，由表15.4查得载荷弹簧的许用剪应力3.4.2 计算弹簧丝直径计算由结构定中径 计算曲度系数 计算弹簧丝的直径，与初选相符，故3.4.3 确定工作圈数初算弹簧刚度初算确定切变模量查参考文献11表15.4,得确定工作圈数取确定弹簧刚度确定3.4.4 计算弹簧几何尺寸弹簧中径弹簧内径弹簧外径总圈数节距自由高度螺旋升角弹簧丝展开长度3.4.5 验算稳定性 故稳定性满足3.4.6 绘制弹簧两件工作图A. 计算 B. 计算 C. 计算 D. 计算 E. 计算 F. 绘制弹簧工作图图3.4 弹簧受力图图3.5 弹簧结构图3.5推块杆的设计推块杆是由拉杆和推块焊接而成，推块主要是用于连接轴承与凸轮的运动的。拉杆主要是用于带动纵封板来实现包装机的热封，其尺寸是根据主动轴与墙板之间的距离来决定的。在凸轮的运动过成中，为了机构能够得到缓冲，故在拉杆上加了个弹簧。又考虑到拉杆是往复直线运动的且穿国墙板，时间久了容易使墙板损坏，所以在拉杆与墙板之间加个铜套与法兰盘，并且此处的接触面要求精度高。具体结构如图3.6所示：图3.6 推块杆1-推块 2-拉杆3.6 铜套的设计铜套的直径由拉杆的与铜套接触的那段直径确定，为，外径拟确定为。考虑到其他零件的安装尺寸，以及竖封装置的行程，导向套的长度拟确定为。导向套刚度校核：V V所以导向套满足刚度要求。3.7 竖封烫头的设计竖封烫头是竖封装置中较为重要的一个部件，竖封烫头的结构图如下所示：图3.7 竖封烫头1-加热器 2-竖封板压烫头取宽，是取决于糖果纸的尺寸来要求的。该竖封烫头利用在左孔中加入U形电热丝进行加热来实现压烫的，其横向定位是通过竖封烫头右边与滑移板之间用螺钉进行固定，纵向固定是通过在竖封烫头上面用两个螺钉与垫板1进行固定。具体尺寸根据总体结构而定。此外由于烫头直接压烫于材料易出现高温而影响热封的效率，故在压烫头前端绕一圈四氟带。热封用四氟胶带热封用四