橙果自动包装及分级的结构设计(含12张CAD图纸)
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郑州航空工业管理学院 毕 业 论 文(设 计) 2019 届 机械设计制造及自动化 专业 17069601 班级题 目 橙果自动包装及分级的结构设计 姓 名 马玉 学号 1706960153 指导教师 崔艳梅 职称 副教授 外聘教师 职称 二一九 年 五 月 摘要简述了橙果自动包装机的现状和发展前景,通过对资料的搜集以及分析和归纳,从机械结构和机械传动的角度分析对比橙果自动包装机的结构形式和功能原理优缺点,选取经济合理的总体设计方案对橙果自动包装机进行整体设备结构设计和控制部分设计,重点对自动分级装置和机械传动装置的结构、动力驱动进行计算选型设计。对机身整体构造进行合理设计,来实现工作功能的快速,平衡机的稳定性,根据材质选取各部分零件,在功能被满足后,再实现结构紧凑,性能稳固,对必要的传动零部件的强度和刚度进行校核,使得工作负载得到满足。关键词传送带设计;结构设计;自动包装;水果分级33Orange fruit automatic packaging and grading structure designAuthor:MaYU Tutor: Cui YanmeiAbstract The current status and development prospects of the orange fruit automatic packaging machine exhibition are briefly described. Through the data collection and analysis, from the perspective of mechanical structure and mechanical transmission, through analysis and comparison of the structural form and functional principle of the orange fruit automatic packaging machine, the economical and reasonable overall design scheme is selected to design the overall equipment structure of the orange fruit automatic packaging machine. The control part design focuses on the calculation and selection design of the structure and power drive of the automatic grading device and the mechanical transmission device. Reasonable design of the overall structure of the fuselage. Achieve fast working functions, the entire balancing machine has high stability and stable operation. Select the material for each part. Under the premise of satisfying the function, the structure is compact, the work is stable, and the use and maintenance are convenient. Check the strength and stiffness of key transmission components to meet the workload.The material selection of each component is considered to be light and economical, and it satisfies the load requirements, which reflects the economics of mechanical manufacturing and controls the cost. And use the computer drawing software to draw the assembly drawing and the main parts parts drawing. Research on balancing machines and related equipment has positive significanceKey wordsConveyor belt design; structural design; automatic packaging; fruit grading.目 录橙果自动包装及分级的结构设计7第1章 绪论71.1 课题来源71.2 国内外前景及发展8第2章 确定总体方案122.1 方案设计122.2 总体结构设计13第3章 机械传动部分设计153.1 传动效率计算153.2 链条的选择153.3 链轮设计173.4 轴的设计强度及校核22第4章 主要部分设计264.1 橙果的包装部分设计264.2 机架设计26第五章 分级部分27第六章 总结28致谢29参考文献29附录 图纸30橙果自动包装及分级的结构设计作者 1706960153 马玉 指导教师 崔艳梅副教授第1章 绪论1.1 课题来源水果产品包装的好坏在运输过程中起着关键的作用。市场上的橘子大部分存在都是以水果的形式存在的。因此,包装是必要的。对水果进行包装和分级,并且完成完成水果的生产、运输、销售和使用,实现并发挥水果的价值的价值,让人们吃上既好看又好吃的水果。如何使水果美观取决于水果产品的包装,水果产品包装的好坏也会决定吸引顾客的程度;如何增加销售量和提高盈利利润也取决于产品的良好管理和包装。因此,许多大型工厂首先把水果产品的包装放在首位,而精美的水果包装是加强产品出口销售的重要手段1。从法律角度来看,与水果包装相关的合同条款是产品描述的重要组成部分。如甲方违反规定,乙方就有权利拒绝接管货品。20世纪30年代,国内外水果产品都是通过宣传的商标语来吸引消费者进行消费。换句话说,无论橙果产品的质量的好坏,绝大多数消费者在进行选取时都不知道参考标准。然而,经过十多年的技术发展,主要是因为机械工程技术的发展,大量的水果产品已经进入市场。因此,现在水果包装的好与坏也成了卖家的主要的竞争工具2。大约在75年前,水果产品的流行还取决于哪些橙子质量好,哪些不好。但是伴随着科学技术和经济的迅速发展,橙子的质量开始变得越来越好。大概在30年以前,一部分厂商注意到了水果产品的包装技术,厂商意识到有吸引力的包装能够吸引消费者。中国水果产品质量居于世界前列。但在水果包装方面,中国远远落后于其他国家。因此,中国的水果价钱其实一直不好。所以水果包装的好坏在一定程度上决定着我国水果出口的好坏。因此,为了增加水果产品的出口量,必须注意水果的包装和包装。但同时,我们也有必要花时间和精力在水果产品的质量和包装美学方面。目前,我国大多数水果都是手工包装的。与国外包装相比,国内水果包装还是存在一些缺点,具体如下:1)外观不好。新生产的水果都需要一个塑料机制,目的是为了确保它们的良好形状。但是在我国这种塑料机械零件并不是很多。很多厂家也没有这种意识来用这种零件保护新生产的水果,所以水果的外形没有被得到很好的保护3。这样将会导致未经校准的水果,在水果加工过程中或加工后都有可能导致松弛和断裂,最终将会导致水果的外观有可能变形。2)果实在固定的时候,没有专用机械来保证每片压条的压力都是一样的,因此将会影响水果包装质量。3)包装条件不保证。水果包装在不同的环境中受到不同的影响。有时,不同的因素会导致包装不良,例如温度过高来包装水果的话,这就会导致水果变形4。4)目前大多数果品厂在包装水果时都需要的是人工的包装,自动化程度没有达到要求。这并不能适应中国水果业的发展和需求的提升。由于以上提到的问题和存在的技术缺陷,国内果品机械的发展的比较晚。直到20世纪90年代,相关公司才对水果机械开始研究。1.2 国内外前景及发展近30年来,我国水果包装机械行业方面的发展越来越好,它让人们的生活过得越来越好,在市场竞争力上有较大的提高。目前,我国水果包装技术开始变得成熟,也引起了越来越多厂商的重视,在逐渐的发展成为一门跨学科的系统学科和工程5。现在国内的部分柑橘包装机械已经达到或者超过世界的先进水平。20世纪70到80年代,中国商品市场刚刚摆脱了计划经济体制的束缚。当时的蛋糕、水果和面包都是很粗燥的被包装起来。当顾客在商店里买完蛋糕后,只使用粗糙的纸,并用一串纸把它包起来6。后来,在一个没有保质期的快餐盒里。这种手工包装反映了当时我国产品包装的低下。改革开放以后,中国经济开始振兴,中国的包装业决定要发展,来摆脱低水平的包装水平,管道机械行业在这种关键时刻抓住了比较可贵的成长时机。20世纪末,中国的水果包装机械发展迅速。对国外新型包装材料的发展和各种家用包装机的引进,不仅带动了水果产业的发展,而且也带动了国内包装企业的发展和创新7。一部分柑橘类水果包装材料及包装产品的各种性能已经开始存在于中国水果行业。我国的橙色包装机械首先发展了袋式封口机,这使得手工包装成为了历史。由于包装材料的国产化,国内袋式灌装封口机也开始变得成熟。其中,水平和垂直自动包装机的出现为柑橘类水果的包装做出了巨大的贡献8。灌装封口机械的发展已经从单面封口发展到双面封口、三面封口、四面封口。为了防止含有大量水分的水果氧化降解,卷取机增加了新的功能膨胀功能。把、或混合气体注入其中,来达到阻止微生物生长的目的。这些做出的改进,使得空气包装技术能够让管状零食的存放时间得到延长9。为了满足我国各种柑橘类水果的包装需要,近30年来,半自动托盘热缩包装机在包装行业得到了发展。液体水果包装机,颗粒管包装机,真空包装机、充氮包装机、塑料包装机、泡罩包装机等,这些产业结构分类让管状包装机械行业的发展越来越完善。但是在我国,大约30%的公司都有较低水平的冗余建设。这不但浪费资金和人力资源等重要资源,还会导致包装机械市场的混乱,阻拦了行业的的良好发展,制约包装机械的升级换代,因此非常有必要发展我国的中小包装技术。中国的柑橘包装机械大多是独立机械,其技术不够发达。新技术,新工艺和新材料很少使用,不能满足现在我国水果公司的一些要求。一些水果公司需要花很多的金钱从国外引入一些先进技术。这样才能够使得产量增大,这就导致了国外品牌在国内市场中占了极其重要的地位。 所以有必要发展中国管式包装机械,而且还有必要为管式包装机械的包装技术开辟一条新的道路。国外包装机的现状1)德国德国的包装技术目前在全球是一流的10。主要表现在:工艺自动化程度高,能够在短时间内生产的货物多,工艺成本需要的资金少;这种设备具有更大的灵活性。2)日本日本的水果包装机械都是在中小型机械的基础上,虽然装置的体积小,但是精度高,安装起来方便。国内和国外包装机械:1)产品范围小。国内果酒机械制造商大多都是独立的生产,而且的机械化生产和销售环节薄弱,导致了整套设备的销售并不好11。2)技术水平低。主要表现是产品稳定性差,技术的更新较为缓慢,新工艺和新材料的应用率低。中国的水果包装机械拥有许多独立而成套的设备。有许多通用机器和特殊材料可满足特殊要求。但是低技术产品和高科技增值产品仍处于发展阶段。3)开发能力不足。中国的水果和包装机械仍然很大程度上是模仿的,很少有地方改进,更不用说发展研究。我们的开发工具已经落后了。今天,越来越好的公司正在推出“项目和项目”,很少有人真正使用CAD。所以产品的开发也一直缺乏创新,创新也一直没有实现12。大多数生产方法的落后都是由于较旧的通用设备。新产品开发的规模小,但是需要的周期长。此时中国的包装机械行业受到了严峻的市场考验。怎么超过发达国家的柑橘包装机械,如何加快自主创新,努力在短时间内培养出一批自主知识产权和国际先进水平的包装机械。面临着这些挑战如何解决这是橙包装机械公司的一项紧迫任务。我们要相信,随着科学技术的不断进步,中国包装机械行业的技术水平将会发展的更快更好,包装好的同时还会实现环境保护第2章 确定总体方案2.1 方案设计机器通过各种传动系统,按照包装机的要求,在包装分类过程中实现不同的轨迹,保证设计的合理性,并保证调试不因一系列结构问题而产生。因此,通过到施工现场,观察包装分类的全过程和注意事项,提出了包装机的设计方案,主要由运输部分、包装部分、传动部分和分类部分组成。包装分级过程已自动化,包装机需要进行室内包装分类。合格的包装机要求在机械操作过程中具有较高的稳定性和可靠性13。由于机器必须长时间运转,所以对机械零件的强度的选择是非常关键的。其次,为了使得机器的使用寿命增长,可以把机器分成模块化,使得机器的工作能够更稳定。在机器发生故障的时候,工作人员维修起来也更方便,这样就能够让包装机更好地推广。包装分类器现在可以从以下几个方面分析应该满足的基本需求。1)自动化程度高包装分级机的自动化程度是指包装分级机在整个生产过程中自动控制机器的程度。自动化程度越高,就会导致实际生产效率越高,同时包装分级机的工作量越小,包装分级机的精度和稳定性越好。2)经济效益高包装分级机的经济性能是指它的制造和维护花费的成本都比较低。经济性能的高低在市场竞争中发挥着重要作用。因此,在能把包装分类功能实现的前提下,谁能通过最低的成本来满足包装分类的要求,那么就能够在市场中占得优势。3)耐久性可靠包装机的可靠性主要是指设备运行中各部件的精确的把控和质量的可靠。合格的包装分级机应能达到操作可靠性,提高产品性能和工作质量,保证生产的顺利进行,并要求连续工作时间长,操作平稳。通过使用经过验证的模块化组件、选择高质量的控制系统和组件以及功能正常的控制系统,可以提高操作的可靠性和耐久性。4)结构紧凑,操作方便。包装分级机主要从事室内外包装的分级,包装分级机应该能够实现自由的进出的目的。这就要求包装分类器的尺寸不能太大,所以包装分类器的总体结构紧凑,用的人操作起来比较容易上手14。5)更好的包装和分级过程包装分类过程是指包装分类过程的质量,包括包装分类的厚度和平整度。包装分类器是最重要的包装分类技术。机器质量的好坏取决于机器最终实现的功能水平。包装分类厚度调整的准确性和是否具有二次压延功能会直接影响到包装分类的质量。为了能够更好的保证包装分级的质量,这就要求设计人员在进行设计时需要考虑包装分级厚度调整功能和二次压延功能的设计2.2 总体结构设计如图2.1,机械部分硬件主要结构分为:1机架、2链传动、3水果提升部分、4热风机、5包装成型器、6包装袋、7分级部分等。图2-1总体结构通过分析比较,能够得出国内外各类成果包装分级设备发展至今大多数设备自动化程度不高,包装机的结构比较复杂、运行的稳定性比较差、包装效果不够完善12。本次设计的水果包装机大致工作流程为由链传动的提升部分将橙果提升至设备上端翻转至包装成型器内,将包装薄膜由重力落直型器底部,风机热量将包装薄膜热缩,进而对橙果进行包装。根据橙果质量的不同通过分级机构来对橙果质量进行分级,从而将不同重量的橙果来分开。第3章 机械传动部分设计3.1 传动效率计算主动辊传动装置的效率: 联轴器效率 摆针减速器中一对滚动轴承效率 摆针减速器中电机轴输出效率 带传动效率 主动辊系中一对滚动轴承效率传动装置的总效率为:3.2 链条的选择已知:传递功率,链轮齿数, 主动链轮转速,从动链轮转速。 1.传动比 (3-1) 传动比 2.单排链的计算功率 (3-2) 式中:工况系数 主动链轮齿数系数 多排链系数 传递的功率 查表得 单排链的计算功率3.确定链条的型号 根据当量的单排链的计算功率和主动链轮转速查阅得到链条型号为,链条节距。4.链节数的计算 中心距,取计算链节数 (3-3) 链节数 取链节数节计算平均链速,确定润滑方式 (3-4) 平均链速,查阅相关资料,确定润滑方式为定期的滴油润滑方式。3.3 链轮设计3.3.1.链轮基本参数和主要尺寸设计计算链轮基本参数 链轮齿数 配用链条的节距 配用链条的滚子外径链轮齿槽形状的设计计算侧圆弧半径 (3-5) 经计算 取滚子定位圆弧半径 (3-6)计算得 取 3)滚子定位角 (3-7)经计算得 取链轮主要尺寸计算 1)分度圆直径 (3-8) 分度圆直径 2)齿顶圆直径 (3-8)可在范围内任意选取,但选用时,应考虑采用展成法加工,有发生顶切的可能性。计算值取整数。得, 取中间值齿根圆直径 (3-9) 得分度圆弦齿径 (3-10) ,取最大齿根距离 (3-11)得尺侧凸缘直径 (3-12)-内链板高度,计算值取整数。经计算,取齿宽 (3-13)得齿侧半径 (3-14) 得齿侧倒角 (3-15)根据链号12A,计算得齿侧凸缘圆角半径 (3-16)经计算齿侧凸缘圆角半径链轮结构尺寸 1)轮毂厚度 (3-17)常数见下表:已知轮毂厚度 2)轮毂长度 (3-18) 得 3)轮毂直径 (3-19) 得3.2.2链轮其他结构设计 1.齿根圆直径极限偏差及量柱测量距离极限偏差(摘自GB/T 1243-1997)项目尺寸段上偏差下偏差齿根圆直径极限偏差、量柱测量距极限偏差根据上述表格,由已知 选取的极限偏差为 2.量柱测量距 偶数齿 奇数齿 (3-20) 量柱直径(-滚子直径最大值),极限偏差为。 经计算 3.链轮孔和根圆直径之间的径向圆跳动不应超过下列两数值中的较大值或最大到 4.轴孔到链轮齿侧平直部分的端面圆跳动不应超过下列计算值最大到 5.链轮材料及热处理45号钢适用做成在无剧烈冲击振动且在易磨损条件下工作的链轮,齿面硬度为,热处理方式采用淬火、回火。3.4 轴的设计强度及校核1)传动轴的设计传动轴上的功率P,转速n,和转矩T2)轴的最小直径估算轴的最小直径。所选轴的材质为45钢,淬火和回火处理按表(15-3)进行,取,于是得:我们可以知道安装联轴器的直径就是高速轴的最小直径,然后我们就可以根据UL型弹性联轴器的相关数据将该值可以舍入到。并且就可以选择UL型弹性联轴器YGB5882-2004。3)轴的结构和参数设计在进行轴的强度验证的情况下,都是检查最危险的截面即最小截面,因此轴的参数有时的仅是最小截面。抗弯截面系数: 抗扭截面系数: 轴受弯矩: 轴受扭矩:4)按弯扭合成应力校核轴的强度显然,最大弯矩和转矩的横截面在横截面中是最危险的。计算出的数值,取得轴的计算应力:所选轴的材料为45钢,淬火和回火处理通过 获得。因此,它是安全的。5)轴的疲劳强度校核截面上的扭转切应力:轴的材料为45钢,调质处理,查得:检查由截面上的肩部形成的理论应力集中系数:经插值后查得:可得轴的材料的敏性系数为:故有效应力集中系数按式附3-4为:得尺寸系数:可以得扭转的尺寸系数:轴按磨削进行加工后,可得到表面的质量系数为:轴不是表面强化的,即获得组合系数值:得碳刚的特性的系数:计算安全系数值,得:故该轴的强度是足够的,可知其安全。第4章 主要部分设计4.1 橙果的包装部分设计在包装部分,主要有包装成型器和热塑部分组成,橙果由提升机送至包装成型器,包装成型器要设计为翻版成型装置,设计的关键是要能够保证贴合的比较自然,结构简单,容易制造,调试方便。 热塑部分主要有风机和电热箱组成,橙果包膜完成以后,落入转板上,风机运转,产生风流,风流经过电热箱加热,形成热风,吹向放在转板的橙果,带有薄膜的橙果,薄膜受热,紧缩密封,包装完成。 图4-1 成型器4.2 机架设计机架的合理与否是决定着机架是否能够正常运行,所以橙果包装机的机架稳定扮演着十分重要的作用。机身结构设计应符合下列要求(1)对于所有的零部件应该要达到结构简单,易于安装,调整和修理方便。(2)设计出来的机构要容易铸件或焊接。(3)要能够减轻上下波动和产生的杂音。第五章 分级部分 分级会决定橙果的重量,依据重量的不同,橙果的卖家会给橙果标上不同的价钱。包装好薄膜的橙果,会落到分级板上,分机板是带有斜坡的,斜坡使得包装好的成果向前下滑,按照重量的不同,分为三个不同的落料道,由砝码来感应,当橙果能够达设定的数值时,便会落下,否则进入下一级。以此来完成橙果分级的过程第六章 总结本论文主要设计了橙果自动包装分级设备,介绍了提升机部分,包装部分,分级部分。主要设计了提升机部分的。提升机部分主要说明了链传动以及轴的设计,包装部分说明了橙果的包装部分的组的成,以及包装部分的工作过程。分级部分介绍了橙果的分级过程。重点介绍了包装分级设备中链传动、轴的计算、设计和选型。设计的橙色自动包装分级设备的生产效率可以满足生产需要。通过计算,选择合适的电机、轴、轴承等相关配件来满足实际需要。最后选择 电机作为驱动电机, 并将有电机作为塑料薄膜成型机器和分级设备执行分级。橙果自动包装分级设备的最终设计和生产效率为60分钟。设计了塑料薄膜成型机和轴的关键部件。通过计算, 可以验证关键部件的强度、刚度和结构, 以满足相应的载荷要求。研究管道包装分级设备具有积极意义。最后, 所设计的橙色自动包装分级设备能够满足实际使用的需要, 但此次设计并不是特别的完美,仍然存在不足之处,相比之下,此次的设计能够满足实际需求,但是性价比也许不是最高的。希望以后能够设计出来更完美的橙果包装分级结构。 致谢毕业设计的结束也代表了大学生活即将结束,感谢崔艳梅老师的指导,她用她的细心和耐心,指导了我的毕业设计顺利的完成,感谢我的室友,在我遇到困难时,遇到不懂的问题时,问她们,她们能够耐心的为我解答,让我能够感受到室友们之间的互帮互助。毕
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