本课题的内容是关于多功能封口机的设计，主要包括多功能封口机的结构设计以及对现有产品的结构优化和创新。能够实现较高的自动化程度和生产效率，如1）设计封口机的多功能化，实现其从填料到封口一体化；2）优化结构计算填料与封口之间的运动时间关系，提高工作效率；3）设计简易的填料和封口装置，减少设备耗材与复杂程度，提高设备工作质量与工作效率。主要研究对象是多功能封口机的结构设计，通过Solidworks等三维建模软件对设计的封口机进行三维造型与仿真，利用有限元分析等计算填料和封口部分的疲劳强度等。将三维造型图转化为工程图，计算并确定结构参数，完成零件图的绘制与标注，最后完成对论文的撰写。

课题任务要求

1.查阅多功能封口机相关文献并进行收集和整理，完成毕业设计前期工作：任务书、文献综述、开题报告、外文翻译；

2.查阅大量关于封口机结构设计的资料、封口机填料资料、封口机封口相关资料。整理后确定多功能封口机的具体设计方案；

3.进行必要的设计计算和结构设计，填料与封口运动之间的时间关系、装置中使用的机构尺寸设计等。保证其具备良好的机械性能；

4.运用CAD软件，对设计的多功能封口机进行三维建模，绘制装配图及零件图析；

5.利用三维建模完成工程图的转换，工程图要体现出结构上的尺寸参数等部分；

设计出的多功能封口机要求在现有同类产品上有所改良，同时保证生产效率不低于现有同类产品。

主要参考文献（由指导教师选定）

[1] 孙桓陈作模葛文杰机械原理第七版[M].高等教育出版社，2006

[2] 刘鸿文材料力学第四版[M].高等教育出版社，2004

[3] 濮良贵纪名刚机械设计第八版[M] 高等教育出版社，2006

[4] 辛文彤李志尊 Solidworks2012中文版从入门到精通[M] 人民邮电出版社，2012

[5] 赵美宁王闯王佳塑料封口机自动控制系统设计[J]包装工程，2007，第10期

[6] 哈尔滨工业大学理论力学教研室理论力学I 第七版[M] 高等教育出版社，2004

[7] 闻邦椿机械设计手册第五版[S] 机械工业出版社 2010

[8] 丰日美机械扣式电池封口机毕业论文[D] 天津工业大学机械工程学院，2007

[9] 周林辉软包装自动充填封口机的结构设计探讨[J]包装与食品机械 2005，第2期

[10]作者不详塑料袋热压式封口机[J]包装与食品机械 2009，第1期

[11]孙建锋桌上型全自动塑杯封口机的设计[J]包装与食品机械 2000，第6期

摘要I

Abstract II

1绪论1

1.1多功能封口机设计背景1

1.2设计目的与意义1

1.3设计内容2

2方案设计5

2.1方案设计方法5

2.2任务要求键入章标题(第 2 级)5

2.3多功能封口机工作原理5

2.4方案选择6

2.5 总体布置7

3结构设计 8

3.1成形器 8

3.1.1袋形选择 8

3.1.2成形器种类及选择 8

3.1.3成形器相关计算 9

3.2总体方案设计 11

3.2.1电机的选择 11

3.2.2运动参数计算12

3.2.3各传动轴参数计算12

3.2.4主轴最小直径 13

3.2.5功率分配14

3.3链轮设计 14

3.4纵封辊 17

3.5横封辊 17

3.6齿轮设计18

3.7切断装置20

3.8导辊21

4 结论 22

致谢 23

参考文献 24

文献综述 25

文献翻译 31

摘要

本文是针对多功能封口机的设计以及说明。

多功能封口机，即多功能包装机，因为在一台机器上完成两个或两个以上的包装工序故称之为多功能包装机。其主要由引导成型部分、填料部分、封制部分以及切断部分组成。包装材料被安置在卷桶上，经由导辊引导至成型器处，在成型器作用下完成包装袋的基本成型，同时完成填料，此时由横封装置以及纵封装置完成对袋的封口工作，之后由切断装置切断，使之分离为完整的包装袋个体。

本文对多功能包装机的工作原理、结构等做了分析及说明，并在现有多功能封口机的基础上进行设计，设计出一套可行的方案并进行相关计算，使用制图软件画出其相应工程图。

本文使用Autocad2010对其进行绘图，Autocad2010是比较基础的工程制图软件，能够使机械的平面结构简单、清晰地表现出来，是当下十分常见与实用的制图软件之一。

关键词：多功能封口机包装 Autocad

Abstract

This paper is aimed at the multifunctional sealing machine design and description.

Multifunctional sealing machine, the multifunction packing machine, because the completion of two or more than two of the packaging process is called multifunction packing machine in a machine. It is mainly composed of lead forming part, filling, sealing and cutting part part part. Packaging materials are placed in the roll barrel, through the guide roller guide to forming device, the completion of the basic molding packing bag in the shaper, at the same time, filler, this time by the sealing device and longitudinal sealing device to complete sealing of the bag, then cut by the cutting device, so that the separation for the complete package bag of individual.

This paper makes analysis and description of the working principle, multi function packaging machine structure, and machine design based on the existing multifunctional sealing, designed for the relevant calculation a set of feasible solutions and, using the mapping software to draw the corresponding engineering drawings.

In this paper, Autocad2010 drawing of engineering drawing software, Autocad2010 is the basis of comparison, can make the plane mechanical structure simple, clearly demonstrated, is now very common and practical drawing software.

Keywords: Multifunctional sealing machine sealing Autocad

绪论

1.1多功能封口机设计背景

封口机是典型的包装机械，包装机械在世界上已有一段历史。可以说，正因为有中国的造纸技术，才给纸包装技术的产生以及发展提供了必要条件，之后才得以由此发展出各种材料的包装机械。

从1850年始，世界的纸价格大幅跌落，纸张开始应用于食品包装。在这之后的1852年，美国的沃利发明出了纸袋制造机，由此正式出现了纸制品机械。1861年，德国人建立了世界上第一个包装机械工厂，并且在50年后也就是1911年成功生产出全自动成形充填封口机，这应该是有历史记载的最早的多功能封口机。

而中国在此方面由于各种原因起步晚于欧美各国，但经过了二十多年的发展，中国的包装机械已经成为国内机械工业十大行业之一，为中国的包装工业作出了重大贡献，满足了国内市场的基本需求，填补国内在此方面的空白，甚至出口国外。但是总体上看，中国包装机械的进出口额与发达国家相比仍然相去甚远，品种少，配套数量少，缺乏高精度以及大型化产品仍然是国内市场不可忽视的问题。而且国内此类产品主要以针对国外产品的仿制为主而缺少自主创新类产品，元器件的整体质量也不如国外，这就导致了包装产品的质量不如国外。

1.2设计目的与意义

本此设计的目的，在于对于多功能封口机的原理分析与结构设计，加深对于包装类机械的了解，能够在现有机械的基础上作出自己的一些设计，增强自我设计方面的能力，锻炼自身的相关能力。

由上文可知我国当前在包装机械上的成果并不如国外，因此，就更加需要我们对其产生重视，藉由对于多功能封口机的设计，进一步了解机械包装产业。

参考文献

[1] 卢立新包装机械概论[M]中国轻工业出版社.2011

[2] 陈镜波世界包装机生产与贸易概况[J]包装与食品机械.1995，第4期

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[5] 濮良贵纪名刚机械设计第八版[M]高等教育出版社.2006

[6] 周林辉软包装自动充填封口机的结构设计探讨[J]包装与食品机械 2005，第2期

[7] 杨军良刘云霞多功能忱型包装机横封传动机构设计探讨[J]包装与食品机械1999，第6期

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内容简介：: 多功能封口机结构设计1 多功能封口机初步方案多功能封口机从方向上一般分为两种：立式和卧式。由于本次设计以小规模生产为考虑，故选择立式多功能封口机，其可以有效得减少占地面积，同时上下结构便于利用重力作用连续填料、封口。从上之下，如图1所示工作过程:包装材料充填物料成型器纵封装置横封装置切断装置产品图1 立式多功能封口机工作过程以此为依据，逐步进行设计及计算。 2 成型器多功能封口机使用的成型器有多种，如图2所示：图2 成型器种类a-翻领式成型器，形成阻力比较大，易使薄膜变形、发皱或撕裂，适用性小，最主要的是成型器的设计、制造及调试都较为复杂，故在此不使用此种成型器。b-象鼻式成型器，没有形成阻力大的缺点，适用性更好，但同样有成型宽度受制，成型时薄膜易跑偏的缺点，故也不选择。c-三角形成型器，通用性强，且适应规格变化，适用较广，结构简单，在此我选择此种成型器。d-U形成型器，受力较三角形的好，适应范围也广，唯一的缺点是结构较为复杂。e-直角缺口导板式成型器，能将平张薄膜对开后又能自动对折封口成袋，但薄膜成型时变形较大。d、e两种都不选择。图3 三角成型器折叠示意图如图3所示，设薄膜的宽度为2a,对折后的空袋高度为a(立式机为空袋宽度)，三角形板与水平面间的倾斜角即安装角为，三角板的顶角为2,薄膜在三角形板上翻折的这一区段长为b,若不计三角形板的厚度,假定薄膜在对折后两膜间贴得很紧,则: 在直角三角形DEC中,DE=b,DC=a,所以有：ab=sin 2-1在直角三角形ADC或BDC中:AD=DB=a, DC=b,所以有 ab=tan 2-2对既定的三角形成型器和一定的空袋尺寸,a/b是一个定值,所以有如下关系： sin=tan 2-3在生产实践中,三角形顶角2值是加工后得到的,而安装角可通过一定结构,并加以调试来保证。故最好值是一个容易测量的整数,设计中通常是选定后,再用关系式来求解值。安装角实质上就等于三角形成型器在顶角附近薄膜运动的压力角,角越大就表示压力角越大,薄膜翻折所受阻力也就越大,压力角太大时,薄膜在受力翻折中容易产生拉伸变形,严重的甚至撕裂或拉断。压力角小时,成形阻力就小,但压力角太小,致使结构不紧凑。根据压力角及结构尺寸间的关系,三角形成型器安装角的选择范围为=2030由此可见,角最适宜的角度不大于30。所以,通常三角形成型器采用顶角260的等腰三角形,取极限时,则呈等边三角形。在此，假定=30，则=26.5，2=53形成型器的尺寸除顶角外,还有三角形板的高h,它和制袋的最大尺寸有关: h=amaxsin+h 2-4式中: amax能制作最大空袋的高(立式机为袋宽)； h放出的余量,取3050毫米。取amax=100mm,a=50mm,b=100mm, h=50mm，则h=150mm。3 总体传动方案系统传动如图3所示：图4 传统系统设计电机输出动力，由带传动传递给蜗轮蜗杆减速器，之后带动主轴三路传动，使得图示所示的纵封装置、横封装置以及切断装置工作，其中纵封装置也起到了导辊的作用，拉动包装材料。4 电机的选择由于设计整体倾向于小规模生产，且机器的体积及工作量都并不大，故可以选择较小的电机，参考需求以及市场选择Y系列三相电机，参数如表1所示：型号额定功率额定电流转速效率功率因数厂家Y80M1-40.55kW1.5A1390r/min73%0.76台州恒富电机厂表1 电机基本参数5 运动参数计算假定定量供料装置转动一周，可以完成5袋填料，机器的包装速度要求在30-60袋/min,故定量供料装置要求每分钟转动6-12周，即其中心轴转速为6-12r/min。由定量供料装置有5个定量孔可知横封器封制次数也应为n=30-60次/min。假定袋长为L=60-100mm，设纵封器转速为，纵封装置压辊半径为R，则有：LM nM = 2M R 5-1现初定R=50mm，则M =19.1r/min同理：Lm nm = 2m R 5-2m =5.7r/min总传动效率=带减链齿 5-3其中带传动效率为0.96，齿轮传动效率为0.97，链传动效率为0.96,减速器传动效率为0.8，则=0.712总传动比i=n电/=72。初定减速器减速比24。分配传动比齿轮总传动比为1，链轮总传动比为3，带传动总传动比为 1。6 传动轴参数计算计算各轴功率及转矩：电动机轴（0轴）：P0 = P电电=401.5Wn0 = 1390r/minT0 = 9550 P0/n0 =2.76NmI轴（蜗轮蜗杆所在主轴）：P1 = P0 减带则P1 =308.3Wn1 =n0/i减 =58r/minT1 =9550 P1/n1=49.1 NmII轴（纵封装置所在轴）P2 = P1 链=296W初定i12=3n2 =n1/i12 =19.3r/minT2 =9550 P2/n2=146.5 NmIII轴（横封装置所在轴）P3 =P2=296w初定i13=2n3 =n1/i13=29r/minT3 =9550 P3/n3=97.5 NmIV轴 (偏心轮所在轴)P4 =P1链齿 =287.1W现定i14=0.5n4 =n1/(i14 i齿)=29r/minT4 =9550 P4/n4=94.5 Nm7 链轮设计已知横封装置有:P =296W ,n=29r/min, i链=31) 确定链轮齿数初定其速度为v=0.6-3m/s,查表选取小链轮齿数z1=21，z2 =63.2）确定链型号和链节距由表4-14，查得工作情况系数KA=1.5，由图4-39查得小链轮齿系数Kz=0.74,由表4-15查得多排链系数Kp=1.75，则计算功率：P0 =KA KZ P/KP=0.28KW根据P0、n1查表确定，故选链号16A，表链节距p=12.7mm。3) 验算链速vV=Pz1n1/(60x1000)=3m/s=3m/s故链速适宜。4) 确定链条数和中心距a.初定中心距a0=30-50P，取a0=30P，用于表示链条长度的链节数Lp0，Lp0=2a0P+z1+z22+P/a0(z2-z12） 7-1=75取Lp =108 节。b.确定实际中心距:a=a0+(L0-Lp0)P/2 7-2=280.67mm5) 确定链的尺寸a小链轮的主要尺寸查表滚子链的基本参数与尺寸查得16A内链节内宽 b1=15.75mm，滚子外径d1=15.88 mm，内链板高度h2=24.13 mm。分度圆直径 d=p/sin(180/z1)= 69.12 mm齿顶圆直径 damax = d+1.25P- d1 = 69.115 mm damin = d+(1-1.6/z1)P- d1=64.97 mmdamin da damax 取da = 65mm齿侧凸缘直径 dg pcot(180/z1)-1.04h2-2.76 = 116.60 mm齿根圆直径 df = d- d1= 69.12-15.88 = 53.24 mm齿宽 bf1 = 0.93b1= 0.9315.75 = 14.65 mm倒角宽 ba = (0.10.15)p = 1.271.905 mm倒角深 h = 0.5P = 0.512.7=6.35 mm 齿侧凸缘(或排间距)圆角半径 ra = 0.04P = 0.508 mmb大链轮的主要尺寸由于链轮有三种传动比2、3以及0.5，故还有三种链轮尺寸。6) 计算压轴力链传动的圆周力 Ft = 1000p/v = 539.22N. 则压轴力 Q = KQFt = 647.06 N。8 齿轮设计 I选择材料齿轮材料选用40Cr钢，调质处理，齿面硬度。计算应力循环次数NN1 =60n2khi=2.78107N2 =60n3khi=4.18107式中 Ni第i级载荷应力循环次数； ni第i级载荷作用下齿轮的转速； k齿轮每转一周同侧齿面接触次数； hi在i级载荷作用下齿轮的工作小时数。查表接触强度的计算寿命系数ZNT，得ZN1=1.15，ZN2=1.13 查表接触强度计算的尺寸系数ZX，得ZX1=ZX2=0。查表最小安全系数参考值，得SHmin=1.0，查表工作得硬化系数Zw=1.0，软齿面齿轮的ZLVR=1.0。按齿面硬度250HBS，查表得齿面接触疲劳极限Hlim=690Mpa。由表圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度与齿根弯曲疲劳强度校核计算许用应力II按齿面接触强度确定中心距齿轮转矩T=49.1 Nm初取K=1.1，由于齿宽系数取大些，可使中心距及直径d减小；但是齿宽越大，载荷沿齿宽分布不均匀的现象越严重，故初取齿宽系数a=0.3，由表得材料弹性系数Ze=188.9MPa，减速比i=u=3。查表有：由表知圆柱齿轮传动简化设计计算公式，计算中心距，取中心距270mm。估算模数m=0.007-0.02a=1.89-5.4，取标准模数。齿数z1=2a/m(u+1)=90 齿轮分度圆直径d=mz1=180齿轮齿顶圆直径齿轮基圆直径圆周速度由表圆柱齿轮传动各级精度

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