平板式铝塑泡罩包装机的总体方案及传动系统设计

IV力，包装机械的自动化程度高、技术先进、质量优良、出口额大。最近这些年发达国家以保障人类健康、安全、卫生等为由采取大量技术性措施，在制定技术标准等方面设置了大量的技术壁垒内容。这些技术壁垒内容，不仅成为各国抢占技术竞争制高点的有力手段，而且已发展成为技术竞争的主要形式。今后，微电子、电脑、工业机器人、智能型、图像传感技术和新材料等在包装机械中将会得到越来越广泛的应用，使包装机械趋向自动化、高效率化、节能化方向发展。1.2.2国内我国包装机械由于起步晚，整体与发达国家比还有些差距，特别在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面差距还较大。比如产品质量差距表现在产品性能低，稳定性和可靠性差、外观造型不美观、表面处理粗糙，许多元器件质量差，寿命短、可靠性低，影响了整体产品的质量。缺少龙头企业。基本还处在模仿阶段，缺乏创新和开发研究。但目前我国包装机械也有一定的优势，首先最明显的就是价格方面的优势，比欧美日等发达国家的设备便宜不少，其次仿造能力强，很快的吸收国外先进的技术，还有就是投入力度大，已经出现一些有一定实力的企业。“十一五”和“十二五”期间，在国家政策的指导和帮助下，我国包装机械行业有了很大的发展，一批具有较高技术水平、一定创新能力的拳头产品，不仅能满足国内市场需求，而且也能参与国际市场竞争，畅销国内外。这些研究成果的开发应用，全面提升了我国包装机械行业的整体技术水平，大大缩短了与发达国家的差距。虽然我国包装机械行业得到了一定的发展，但是我们和欧美等发达国家还有很大的差距。所有我们还需要更加的努力，我国的包装机械行业只有尽快以科技创新、贴近用户、自主研发的经营来代替一味引进和仿造的传统模式，才能使我国的包装行业和市场健康发展。1.3平板式铝塑泡罩包装机的类型选择及特点、优点在药品生产中，铝塑泡罩包装机有多种形式，完成包装操作的方法也有区别，但它们的组成及其部件功能基本相同，主要由放卷部、加热器、成型部、充填部、热封部、夹送装置、打印装置、冲裁部、传动系统、机体和气压、冷却、电气控制、变频调速等系统组成。在这里我们选择平板式。各种形式包装机的比较如表1.1所示。平板式铝塑泡罩包装机成型和封合均采用平板式模具，具有如下优点：成型质量好、尺寸精度高、细小部分再现性好；泡罩美观挺括、壁厚均匀、光泽透明性好；板块平整、不翘曲；板块排列灵活，对板块尺寸变化适应性强，成型面积表1.1辊筒式、平板式和辊板式泡罩包装机比较项目辊筒式平板式辊板式成型方式辊式模具，吸塑（负压）成型板式模具，吹塑（正压）成型板式模具，吹塑（正压）成型成型压力小大大成型面积成型面积小，成型深度较小成型面积较大，可成型多排泡罩；采用冲头辅助成型，可成型尺寸大、形状复杂的泡罩；成型深度达36mm成型面积较大，可成型多排泡罩铝箔输送方式连续—间歇间歇间歇—连续—间歇热封辊式热封，线接触，封合总压力较小板式热封，面接触，封合总压力较大辊式热封，线接触，封合总压力较小生产能力生产能力一般，冲裁频率较低生产能力一般，冲裁频率较低生产能力高，冲裁频率较高结构结构简单，同步调整容易，操作、维修方便结构较复杂结构复杂大，可成型出形状复杂的泡罩。另外，一般板式泡罩包装机的充填位置空间大，可同时布置多个充填机构，更易实现一个板块上多种药品的包装，扩大了包装范围，提高了包装档次。采用平板式泡罩包装，可提高产品包装机械化、自动化水平，降低成本，美化装潢商品；延长贮存期限，提高商品使用价值；提高产品竞争能力。1.4课题主要的研究内容平板式铝塑泡罩包装机是药品包装的主要形式之一，适用于片剂、胶囊、栓剂。丸剂等固体制剂药品的机械化包装机。包装材料为PVC和铝箔组成的复合材料，而且可将PVC泡罩成型、自动物料充填、热封打批号、压制撕裂线、板块牵引、冲裁成型等一系列的内容进行同步控制。根据任务书所要求的各项指标，进行平板式铝塑泡罩包装机的总体方案及传动系统的原理设计；对齿轮传动、链轮传动等传动系统进行创新、详细计算以及强度和刚度的校核，并对工艺特点和过程进行详细的分析。第2章平板式铝塑泡罩包装机的研究与分析2.1运动机理分析平板式铝塑泡罩包装机是用电机来驱动设备，通过机构调节转速和速度，电机经过链传动带动主轴转动，再利用主轴上的凸轮转动带动从动件上的各种机构运动，从而实现包装机的泡罩的预热与成型、热封与压印、包装材料的牵引以及最后的冲裁等工艺工序过程，并且达到同步协调有序的效果，为机器功能的实现提供了强有力的保障。包装过程示意和包装机工作原理如图2.1、2.2所示。图2.1包装过程示意图1.PVC材料2.转折棍3.预热箱4.泡罩成型上模5.泡罩成型下模6.铝箔压棍7.转折棍8.热封上模9.光电开关10.平衡棍11.铝箔12.气动机械手13.冲裁机构14.成品15.机械手16.减速机构17.链传动18.压印模19.热封下模20.主轴图2.2包装机工作原理图2.2工作流程介绍工作过程主要包括：PVC预热、泡罩成型、加料、铝箔供送、热封、压痕、冲裁等。具体工作流程是：机器开始工作后，PVC材料经转折棍拉紧拉平送至预热箱加热，当温度达到一定值之后PVC材料变软，从而利于PVC材料在泡罩成型内成型，预热好的PVC材料通过牵引机构到达泡罩成型模内，成型上模固定下模在机构作用下运动，从而完成泡罩成型。完成泡罩成型后，通过加料装置将物品装入泡罩内，完成加料工作，进入下一步。与此同时，铝箔材料也通过平衡棍、转折棍、铝箔压棍进入到热封装置中。然后已装好物品的泡罩和铝箔进入热封装置中，经过加热封口，并且将其他需要的信息打上去。接下来完成封口的泡罩和铝箔复合物进入压痕模具内进行压制撕裂线，以便下一步的冲裁过程。最后将完成之前工序的产品进入冲裁装置完成冲裁，使成品与废料分离开来。为保证机器连续不断地工作，所以所有工序都是同步协调进行的。2.3检测在机器运行的过程中和所有工序完成之后，我们还需要随时进行检测，以防止出现问题，可以通过设置加热板温控检测、包装材料检测、封口检测等达到目的，具体反映在几个方面，一是PVC材料在进行预热时需要一定的温度和时间，否则材料可以就会出现预热不到位的情况，从而影响到之后所有的工序，造成很大的损失；二是要使最后完成的产品合格，就要保证印压产品信息位置准确，所以纵、横、封棍的速度与包装商标间隔的长度要保持一致。但是在实际的工作过程中某个方面甚至几个方面可能存在一些误差，这些误差积累到一定程度就会使产品出现比较大的差别，导致不合格，从而增加了次品率；三是因为如果生产的某一个环节甚至几个环节出现一点问题，每台机器生产出来的产品就可能产生废品，所以在包装机的泡罩成型装置和热封装置中都装有废品检测装置，当检测到泡罩情况异常时，检测装置马上向PLC控制装置传送一个信号，然后PLC控制器发出指令使落料阀打开，将废品收入到废品容器中。以后还可以加装计数检测等其他的一些检测措施，以及时剔除次品和残缺品，保证产品质量。第3章总体方案设计3.1课题内容及任务1.总体方案设计：主要是包括包装材料的供送方案设计、供料机构设计、主传送机构设计、纵封机构及冲裁机构的设计等；2.主传动系统设计：卷筒式复合泡罩包装材料经象鼻成型器折叠后，即由热封机构装置先后完成分段纵封和底边全封动作。针对其中不同的传动方案，分析各方案的优缺点，选出一种最优的的方案；3.对于选用的传动系统进行详细设计。3.2主要技术指标：一、用途：包装胶囊类药丸二、规格：标准为57*80mm三、冲裁频率：20次/分；12板/每次四、包装材料：透析纸、无毒PVC硬片、涂胶PTP铝箔纸等复合材料五、封合方式：热封3.3工艺确定与分析3.3.1确定机器的类型根据生产的要求和实际情况，选用多工位自动包装机；根据自动机械的设计理论采用连续性运动形式的机器。3.3.2确定包装机工艺路线平板式铝塑泡罩包装机是在辊式泡罩包装机的基础上发展起来的，总体结构可分为箱式结构和框架式结构，均采用平板式成型模具、平板式封合模具，水平夹持步进。工艺路线主要有直线型、阶梯型型和组合型等多种类型，当中直线型包装机又分为立式和卧式包装机，在这里我们选择直线型的包装机。3.3.3执行机构包装材料的供送包装材料的供送是用平衡棍、转折棍等所产生的摩擦力完成的，这样的结构简单并且易于控制，对整个包装过程有一定帮助。供料机构包装机供料机构是包装机中主要的执行机构之一，主要作用完成待包装工件的定量、定时和定向的供送，为接下来的保障动作做好准备。常用的供料机构的计量方式有容积式、散体供送装置等，它有多种的分类方法。按运动形式可分为：旋转式、摆动式、直线式等；按传动方式可分为：机械式、气动式、液压式等方式。这里采用运动形式为旋转式，传动方式为机械式的供料机构。（3）主传送系统主传动系统本机主要采用齿轮减速机构、链传动以及凸轮传动方式达到生产要求。纵封机构纵封机构选择连续式棍式纵封机构，它的热封机构是匀速转动的一对滚筒，它能够提供压力，并且可以完成牵引和加热封边的工作。在热封的时候，滚筒内的电阻丝发热从而给包装材料加热，包装材料受热变软在压力的作用下相互粘合完成纵封。（5）冲裁机构冲裁机构选择滚刀型剪断装置。实际上裁切过程一个是刀口对包装材料复合物的挤压，另一个刀口是对包装材料复合物的切断和撕裂，所以就要求滚刀的速度和胶囊的供给速度一致。3.4平板式铝塑泡罩包装机的工作循环泡罩成型压模上模固定，成型下模在凸轮从动件的带动下做循环运动。所以成型下模在凸轮凸起部位作用下作为运动的开始点，成型下模经历了向上运动、压紧停留、返程向下、间歇停止等四个运动过程，热封和冲裁与此同步，也经历了这四个运动过程，供料是在压膜成型的间隔进行的，在另外三个过程中，供料停止时。平板式铝塑泡罩包装机的工作循环图如图3.1所示。图3.1包装机工作循环图第4章传动系统的设计与参数计算4.1传动系统的运动和动力参数的计算一、电机的选择由主传动系统中的链轮设计与主轴的设计可知。主轴转速（4.1)主轴链轮的功率(4.2)计算电机的功率(4.3)查《机械设计课程设计》表3.3得式中：—锥齿轮传动效率；—圆柱齿轮传动效率；（4.4）—闭式滚子链传动效率；由式（4.2）、（4.3）和（4.4）得电动机所需的功率为由《机械设计课程设计》表12.1知，满足条件的Y系列三相交流异步电动机额定功率应取1.1KW。所以电动机的型号及基本信息如表4.1表4.1电动机基本信息电动机型号额定功率/kw同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)总传动比i外伸轴径D/mm轴外伸长度E/mmY90L-61.1100091045.52450二、减速机构的选择由于包装机的传动大部分都是低速轻载，但传动要求精确已达到相应的多工位的协调运动，所以本次减速机构采用圆柱—圆锥齿轮减速机构作为本机的减速机构。减速机构的示意图如图4.1所示。1—电动机；2—圆柱—圆锥减速机构；3—0轴；4—1轴；5—2轴图4.1减速机构示意图三、各级传动比的分配由式（4.1）可知，传动系统的总传动比由后面链传动的设计可知，链传动的传动比为所以圆柱—圆锥齿轮减速机构的总传动比为由《机械设计课程设计》表3—4取闭式锥齿轮传动比为因此圆柱齿轮的传动比为所以传动系统各级传动比分别为四、减速机构传动系统的运动和动力参数计算减速机构传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下0轴（电动机轴）（4.5）1轴（减速机构高速轴）（4.6）2轴（减速机构低速轴）（4.7）3轴（主轴）（4.8）由上面计算可知，计算的主轴转速与任务书给的主轴转速20(r/min)接近，所以，电机选择正确。4.2凸轮设计本次设计中多次用到凸轮机构来传递动力，其中成型部分、热封部分及冲裁部分都是利用凸轮机构来实现的。根据已知条件，填充一粒胶囊所用的时间是3秒钟，每小时的产量为50万粒，转速为20转/分。所以凸轮旋转一周需要3秒钟。根据PVC材料的特性，预热软化过程所需的时间比较长，因此分配的时间为1.5秒，即凸轮远休止用时为1.5秒，回程运动时间为0.5秒，近休止用时0.5秒，推程用时为0.5秒。一、凸轮从动件基本运动规律的选择由前面可知，成型下模是通过凸轮带动从动件做直线往返运动，因此凸轮应选择盘型凸轮。由于凸轮随主轴做20（r/min）的等速运动，因此从动件运动规律就选择一次多项式运动规律。一次多项式运动规律，其转角与实践t成正比，因此从动件的运动规律表示为从动件的上面的运动参数随着凸轮转角变化的规律。从动件的位移随凸轮转角而变化的线图，被叫做从动件位移线图，如下图4.2所示。 ——表示推程运动角，——表示远休止角——表示回程运动角——表示近休止角图4.2从动件的位移线图由于从动件选择一次多项式运动规律，因此从动件推程的运动方程为（4.9）根据运动方程可画出推程的运动线图4.3，速度由零突变为和由突变为零，所以这时从动件的加速度在理论上为无穷大，导致从动件突然产生很大的惯性力，从而导致凸轮机构受到很大的冲击，这种冲击被叫做刚性冲击，并凸轮转速越高，冲击在越大。 图4.3等速运动的运动曲线二、直动滚子从动件盘形凸轮机构理想轮廓曲线偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，偏距为，基圆半径为和从动件的运动规律已经给定。如图4.4所示一偏置滚子从动件盘形凸轮机构。选取直角坐标Oxy如图所示，点为从动件起始位置滚子中心所在的位置。当凸轮机构转过角之后，从动件的运动位移为s。这时滚子中心运动到B点，B点的直角坐标方程为（4.10）上面公式为凸轮理想轮廓曲线的方程，其中。图4.4偏置滚子从动件盘型凸轮的轮廓曲线设计实际轮廓曲线方程滚子从动件的凸轮机构，实际轮廓曲线是以理想轮廓曲线上各点为圆心做的一系列滚资圆的包络线得到的[4],实际轮廓曲线上点的方程为（4.11）上式就是凸轮实际轮廓曲线的方程[4]，式中“-”号用于内等距曲线，“+”号用于外等距曲线。三、凸轮的结构设计在前面的设计中，凸轮的运动规律以及工作轮廓已经确定，因此凸轮的结构设计主要是计算凸轮的轮毂长度以及与传动轴的连接方式。在选择凸轮与主轴的连接方式时，要综合考虑凸轮的装卸、调整和固定等问题。所以，在设计上需要凸轮能够相对于主轴沿圆周方向进行转动，并加以固定[4]。因此采用紧固螺钉固定凸轮。凸轮的基本参数如下行程h=40mm,r=30mm当凸轮转过时，压力角为，由文献[4]图6.29诺谟图得因此最小基半径为 取基圆半径为 轴径孔滚子从动件半径四、凸轮效果图如图4.5所示图4.5凸轮效果图4.3链传动设计根据前面的设计可知，减速机构出来就跟链传动相连接，因此该链传动属于中低速传动，其设计步骤如下一、已知条件从动轮的转速链传动传动比因此主动轮的转速（4.12）二、选取链轮齿数和由文献[3]表（6.6）知，取小链轮齿数为，因此大链轮的齿数为三、确定计算功率由文献[3]和《电机与电气》查得，，，，，由分析可知原动机种类为电动机冲击工作，由文献[3]表（6.7）可得四、计算链节数初选中心距，由文献[3]式（6.15）的链节数为（4.13）将以上链节数圆整为整数，即取节五、计算链条的节距p由文献[3]图（6.12）按小链轮转速估计，链在功率线顶点的左边，会出现链板疲劳破坏。由表（6.8）查得小链轮齿数系数为由文献[3]表（6.8）取链长系数由已知得，选择单排链，由文献[3]表（6.9）的多排链系数由文献[3]式（6.14）得额定功率为因为小链轮的转速为60（r/min）和电机的额定功率为1kw，由文献[3]图（6.12）查得，取链号为10A，同时，也验证了原估计链在功率线顶点的左边。由文献[3]表（6.1），查得链条的节距为p=15.875mm。六、计算两链轮的实际中心距由文献[3]式（11.7），得理论中心距为（4.14）理论中心距的减小量实际中心距圆整后，取实际中心距为七、计算链速，选择相应的润滑方式由文献[3]式（6.17）得按链速v和节距p，由文献[3]图（6.10）选择润滑方式为人工定期润滑。八、计算链条对轴的压力链条的有效工作拉力由文献[3]式（6.18）得九、链条强度的计算与校核由以上计算可知，大链轮转速，小链轮转速，由链板的疲劳强度限定的额定功率为（4.15）滚子链套筒冲击疲劳强度限定十、链轮的机构设计滚子链的已知条件p=15.875>12.7,,确定链轮基本参数由文献[3]表（9.6）计算的齿宽倒角宽倒角半径，取齿侧凸缘圆角半径，取由于大小链轮的链条相同，故大链轮和小链轮只是齿根圆、齿顶圆和分度圆直径不相同，齿形、倒角及轴向尺寸是一样的。计算各链轮的基本参数大链轮分度圆直径大链轮齿顶圆直径因此取大链轮齿顶圆直径为大链轮齿根圆直径小链轮分度圆直径小链轮齿顶圆直径因此取小链轮齿顶圆直径为小链轮齿根圆直径链轮圆整后的基本参数如表4.2表4.2链轮基本参数主动链轮z=19从动链轮z=57分度圆直径（mm）97289齿顶圆直径（mm)105296齿根圆直径(mm)86278两个链轮其他参数：齿侧凸缘直径，齿面圆弧半径,齿沟角a=124，齿宽，倒角宽，倒角半径，齿侧凸缘圆角半径。十一、链传动的效果图如图4.6所示图4.6链传动效果图4.4轴的设计与校核一、0轴（电动机轴）的设计计算轴的最小直径由前面的计算可知由文献[3]式（12.2）初步计算0轴的最小直径。，由文献[3]表（12.3），取，于是得轴的最小直径为（4.16） 轴的结构示意图如图4.7所示图4.70轴的结构示意图轴的结构设计Ⅰ—Ⅱ轴段是安装小锥齿轮的轴，根据前面想锥齿轮的轴径以及齿轮厚度的设计，因此取，。Ⅱ—Ⅲ轴段是过渡轴段，根据轴在减速器上的定位以及与大锥齿轮的啮合关系可知，因此取，。Ⅲ―Ⅳ与Ⅴ―Ⅵ轴段为轴承安装处，根据锥齿轮对轴的力的性质，选择角接触球轴承，由前面计算轴的最小直径为11mm，故选取7205c的角接触球轴承。因此取，。Ⅳ―Ⅴ轴段为轴承的轴向定位轴肩，根据轴承的安装尺寸，查《机械设计课程设计手册》表（15.5），取，根据轴在减去器上的定位关系，取。Ⅵ―Ⅶ轴段是与电机相连的轴段，取，。轴上零件的周向定位小锥齿轮与轴的周向定位采用平键联接，按查《机械化设计》表（4.1）查的平键1的尺寸为，同时保证小锥齿轮与轴配合有良好的对中性，选择小锥齿轮与轴的配合为H7/m6，滚动轴承与轴的周向定位采用过渡配合，此处选轴的公差为m6[3]。二、1轴（高速轴）的设计计算轴最小直径由前面的计算可知由文献[3]式（12.2）初步计算1轴的最小直径。，由文献[3]表（12.3），取，于是得轴的最小直径为 轴的结构示意图如图4.8所示图4.81轴的结构示意图轴的结构设计Ⅰ―Ⅱ轴段为轴承安装处，根据轴上的大锥齿轮与小圆柱齿轮对轴的力的性质以及最小轴径为15.36mm可知，选取角接触球轴承，其型号为7204C。因此取，。Ⅱ―Ⅲ轴段为轴承的轴向定位轴肩，在此处还要安置套对大锥齿轮进行轴向定位，根据轴在减速器上的安装定位可知，取，。Ⅲ―Ⅳ轴段为大锥齿轮安装处，根据大锥齿轮的轴径与轮毂设计可知，取，。Ⅳ―Ⅴ轴段为大锥齿轮的轴向定位轴肩，取，。Ⅴ―Ⅵ轴段为小圆柱齿轮的轴向定位轴肩，取，根据轴与减速器的定位关系可知，取。Ⅵ―Ⅶ轴段为小圆柱齿轮的安装处，根据小圆柱齿轮的轴径与轮毂设计，取，。Ⅶ―Ⅷ轴段为安装轴承处，上面还装有套筒对小圆柱齿轮进行轴向定位，因此取，。轴上零件的周向定位大锥齿轮、小圆柱齿轮在轴上的周向定位使用平键联接。按，，由文献[3]表（4.1）查的大锥齿轮处平键尺寸，小圆柱齿轮处平键尺寸。大锥齿轮与轴的配合为H7/k6，小圆柱齿轮与轴的配公差为H7/m6。滚动轴承与轴是过渡配合，选择轴的公差为m6[3]。三、2轴（低速轴）的设计计算轴最小直径由前面的计算可知初步计算2轴的最小直径。，由文献[3]表（12.3），取，于是得轴的最小直径为轴的结构示意图如图4.9所示图4.92轴结构设计示意图轴的结构设计Ⅰ―Ⅱ与Ⅵ―Ⅶ轴段是安装轴承处，根据轴所受的力的性质和最小轴径27mm可知，选取深沟球轴承，其型号为6306，因此，。Ⅱ—Ⅲ轴段为轴承的轴向定位轴肩，根据轴在减速器上的定位与大圆柱齿轮的啮合位置可知，取，。Ⅲ—Ⅳ轴段为大圆柱齿轮的左侧走向定位的轴肩，取，。Ⅳ—Ⅴ轴段为安装大圆柱齿轮处，根据大圆柱齿轮轴径与轮毂的设计可知，取，。Ⅴ—Ⅵ轴段为轴承的轴向定位轴肩，同时在此处轴段装有大圆柱齿轮轴向定位的套筒，根据轴与减速器的装配关系可知，取，。Ⅶ—Ⅷ轴段为小链轮的轴向定位轴肩，根据轴与减速器底座的定位关系可知，，。Ⅷ—Ⅸ轴段为小链轮安装处，根据小链轮轴径与轮毂的设计以及小链轮的右侧采用螺母固定，因此取，，其中螺母固定处的螺纹长度为25mm。轴上零件的周向定位大圆柱齿轮、小链轮在轴上的周向定位使用平键连接。按由文献[3]表（4.1）查的大圆柱齿轮处平键的基本尺寸为，同时保证齿轮与轴配合的良好对中性，选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/k6；同理，小链轮处的平键的基本尺寸为，小链轮与轴的配合公差为H7/k6。滚动轴承与轴是过渡配合，所以选择轴的公差为k6[3]。四、主轴的设计计算轴最小直径由前面的计算可知计算主轴的最小直径。，由文献[3]表（12.3），取，于是得轴的最小直径为轴的结构示意图如图4.10所示图4.10主轴结构示意图轴的结构设计Ⅰ—Ⅱ与Ⅷ—Ⅸ轴段为安装轴承处，根据轴的受力性质与最小轴径38mm，选择角接触球轴承，其型号为7208C，因此取，。Ⅱ—Ⅲ轴段为轴承的轴向定位轴肩，根据轴与机架的定位关系可知，取，。Ⅲ—Ⅳ轴段为大链轮安装处，根据大链轮的轴径以及轮毂长度设计，取，。Ⅳ—Ⅴ轴段为大链轮的轴向定位轴肩，取，。Ⅴ—Ⅵ轴段为凸轮轴向定位轴肩，根据凸轮与机架的定位关系可知，取，。Ⅵ—Ⅶ轴段为凸轮安装处，根据凸轮轴径与轮毂长度设计，取，。Ⅶ—Ⅷ轴段为轴承的轴向定位轴肩，根据轴与机架的定位关系可知，取，。轴上零件的周向定位从动链轮、凸轮与轴的周向定位都是采用紧固螺钉。从动链轮处采用M8×35的紧固螺钉，凸轮处采用M8×20的紧固螺钉。至此轴的基本结构尺寸已经确定，下一步进行轴强度校核。五、轴的具体校核由于0轴、1轴以及2轴所受的扭矩比较小，且所受的弯矩也比较小，因此不对0轴、1轴和2轴进行强度校核。作用在主轴上的扭矩和弯矩比较大，因此要对主轴进行强度校核。求作用在凸轮上的力凸轮所受的力主要是来自成型、热封已经冲裁部分的自重，估计质量为m=15kg，则径向力为。求作用在链轮上的力由前面的计算可知，链条对从动链轮有压轴力，力的大小为计算水平面的支撑反力由于水平面受到链条对从动链轮的压轴力，因此在两个轴承处产生支撑反力。由已知得，，，（4.17）因此水平面的两个支撑反力为计算垂直面的支撑反力由于在垂直面，轴受到凸轮及从动件的自重，在两个轴承出产生支撑反力。 由已知得，，，因此垂直面的两个支撑反力为 计算水平面的弯矩计算水平面的弯矩计算总的弯矩计算的力和弯矩列于表4.3所示表4.3力与弯矩载荷水平面垂直面支撑反力，，弯矩总弯矩扭矩按弯扭合成应力校核轴的强度对轴进行校核时，只校核轴上较大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）强度[3]。因为轴是沿一个旋转转，扭转应力是脉动循环应力，因此取，由文献[3]式（12.5）及表（12.5）中的数值，轴的计算应力为（4.18）因为轴的材料为45钢，调制处理，由文献[3]表(12—1)查得，所以，所以是安全的。精确校核轴的疲劳强度由已知得，只需对截面Ⅲ左右两侧进行校核。（1）截面Ⅲ左侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面Ⅲ左侧的弯矩M为截面上的弯曲应力为（4.19）截面上的扭转应力为（4.20）因为轴的材料为45钢，调质处理，由文献[3]表（12.1）查得，，由《机械设计师手册》表12.1.32查得，由表12.1.36查得，尺寸系数，扭转系数主轴采用车削加工，查得表面质量系数，轴没有进行表面强化处理，即，由文献[3]式（2.19）的综合影响系数为由《机械设计师手册》表12.1.34查得，应力折算系数，（4.21）由文献[3]式（12.6）～式（12.8）计算安全系数为（4.36）因此可知截面Ⅲ的左侧是安全的。截面Ⅲ右侧抗弯截面系数抗扭截面系数弯矩M及弯曲应力为扭转切应力由文献[3]查得，有效应力集中系数，主轴采用切削加工，查得表面质量系数；尺寸系数，扭转系数。因此得到综合系数为所以得到轴在截面Ⅲ右侧的安全系数为因此截面Ⅲ右侧的强度也是足够的，所以主轴的设计能到达工作时所需的强度要求的，故主轴的设计合理，至此轴的设计和校核结束。4.5标准直齿圆锥齿轮设计一、齿轮材料、热处理、精度等级及齿数的选择根据工作环境可知，齿轮是低速轻载的齿轮，因此采用闭式软齿面齿轮传动。由文献[3]表7.1知，取小齿轮材料为40Gr钢，调制处理，硬度；大齿轮选择45钢，调制处理，硬度；两圆锥齿轮的硬度差为，满足软齿面齿轮传动的设计。有前面知道，此减速机构是低速轻载工作机速度不高，由文献[3]表7.7，选定齿轮的精度为8级。初选齿数取小齿轮齿数大齿轮齿数二、确定材料的许用接触应力确定接触疲劳极限由图7.19（a）可知，。确定寿命系数小齿轮的循环次数（4.22）大齿轮的循环次数（4.23）由文献[3]图（7.19）得确定尺寸系数由文献[3]图（7.20）查的确定安全系数由文献[3]表（7.8）取计算许用接触应力根据文献[3]式（7.22）得三、根据设计要求，按齿面接触疲劳强度设计由文献[3]式（7.11）计算齿面接触强度，公式为（4.24）确定上式中的各计算数值如下试选载荷系数计算小齿轮传递的扭矩及齿宽系数由文献[3]表（7.6）知，因为小齿轮相对于轴承位置为悬臂式，所以取选取材料的弹性影响系数由文献[3]表（7.5）知，材料的弹性影响系数为选取节点区域系数由文献[3]图（7.14）确定节点区域系数计算所需小齿轮直径四、确定实际载荷系数K与修正系数所计算的分度圆确定使用系数因为减速机构由电机驱动，载荷平稳，由文献[3]表7.2知，取确定动载系数计算平均圆周速度（4.25）由文献[3]表（7.7），所以选取的8级精度足够，由齿轮的速度与精度查图（7.8）得确定齿间载分配荷系数齿轮锥距齿宽初定圆周力的计算(4.26)单位载荷计算(4.27)由文献[3]表（7.11）得，取确定齿间载荷分布系数由文献[3]表(7.12)取，有效工作齿宽，按式（7.34）计算得计算载荷系数K按实际载荷系数修正所得的分度圆直径由文献[3]式（7.12）计算得初算模数五、齿根弯曲强度计算由文献[3]式（7.38）计算弯曲强度，公式为(4.28)确定上式中的各计算数值如下（1）由文献[3]图7.21（a）确定弯曲极限应力值，取，弯曲疲劳寿命系数为由文献[3]表（7.8）选取弯曲疲劳强度安全系数，取由文献[3]图（7.23）选取尺寸系数，取由文献[3]式（7.22）计算弯曲强度许用应力得选取齿形系数、计算分度圆锥角计算当量齿数、由文献[3]图（7.16）取、（7）选取应力校正系数，根据上面、由文献[3]图（7.17）查得，取、（8）计算大齿轮和小齿轮的值由上面的计算可知大齿轮的数值大（9）将上面计算的各值代入公式计算得(4.29)由于模数m由弯曲强度决定，因此计算出来的模数1.376按照文献[3]表（7.9）查得，取m=3.5。根据解除疲劳强度计算出来的分度圆直径mm，因此确定大小齿轮的齿数取锥齿轮分度圆直径为d由文献[4]表（7.12）查得，、因此齿顶高为齿顶圆直径为齿根圆直径为为锥距R为 六、锥齿轮的效果图如图4.11所示图4.11锥齿轮效果图4.6直齿圆柱齿轮设计一、已知条件小齿轮传递的功率小齿轮转速传动比(4.30)二、齿轮材料、热处理、精度等级及齿数的选取根据工作条件，本齿轮工作强度不大，属于低速轻载，所以选择闭式软齿面传。查文献[3]表（7.1），取小齿轮的材料为40Gr钢，调质处理，硬度为；取大齿轮的材料为45钢，调质处理，硬度为；两齿轮的硬度之差为30HBS，满足闭式齿轮的传动设计。齿轮精度的选取，查文献[4]表（7.7），初选齿轮精度为8级。初取齿数取，三、计算材料的许用接触应力（1）选取接触疲劳强度极限由图7.19（a）可知，。（2）计算寿命系数小齿轮循环次数大齿轮循环次数由文献[3]图（7.19）查得（3）尺寸齿数，由文献[3]图（7.20），取（4）安全系数，由文献[3]表（7.8），取（5）计算出许用接触应力由文献[3]式（7.22）得四、根据设计要求，按齿面接触疲劳强度计算根据文献[3]式（7.11）计算齿面接触强度，其公式为（4.31）确定上式中的各数值如下选取载荷系数计算小齿轮传递的转矩选取齿宽系数，由文献[3]表（7.6），取选取材料的弹性影响系数，由文献[3]表（7.5），取选取节点区域系数，由文献[3]图（7.14），取选取节点载荷系数，由文献[3]式（7.9）计算重合度为（4.32）由文献[3]式（7.8）计算重合度系数为（4.33）计算所需小齿轮直径五、确定实际载荷系数K与修正所计算的分度圆直径选取使用系数，由文献[3]表（7.2），取选取动载系数计算圆周速度因此前面选择齿轮的精度为8级是正确的。由文献[3]图（7.8）齿轮的速度与精度关系图，取选取齿间载荷分配系数计算齿宽单位载荷计算齿间载荷系数，由文献[3]表（7.4）得计算载荷系数由文献[3]式（7.12）根据实际载荷系数修正所算的分度圆直径计算模数 六、计算齿根弯曲疲劳强度由文献[3]式（7.14）计算弯曲强度，其公式为（4.34）计算上式中的各未知数的数值如下选取弯曲应力极限值。由文献[3]图7.21（a），取选取弯曲疲劳寿命系数，由文献[3]图（7.22），取选取弯曲疲劳安全系数，由文献[3]表（7.8），取选取尺寸系数，由文献[3]图（7.23），取由文献[3]式（7.22）计算许用弯曲应力为计算载荷K初步确定齿高,,由文献[3]图（7.12），取；计算载荷为选取齿形系数，由文献[3]图（7.16），取，。选取应力校正系数，由文献[3]图（7.17），取，。计算大齿轮和小齿轮的大齿轮的数值大于小齿轮，所以将大齿轮的数值代入计算。确定重合度系数，由文献[3]式（7.18）计算如下（4.35）把以上的得到的数据代入公式得因为齿轮的模数m的大小取决于弯曲强度，因此计算出来的数值1.27按文献[3]表（7.2），取模数为m=1.5。再按接触强度计算出分度圆直径，计算相关系数与尺寸为取取七、计算齿轮主要尺寸由文献[4]表（7.12）得，，因此齿顶高为齿根高分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径中心距齿宽八、直齿圆柱齿轮效果图如图4.12所示图4.12圆柱齿轮效果图第5章平板式铝塑泡罩包装机常见故障及排除方法5.1吹泡不良一、加热温度不适宜、冷却水流量过大带走过多热量泡罩形成位置不固定的不良现象，可以通过调节流量控制冷却温度、调整温控仪,使温度在包装机适宜的范围内。二、上下加热板平面不平行或有粘留物导致固定单侧泡罩形成不良，可以通过调整平面或铲刮上下平面解决。三、下模孔排气堵塞导致固定某个泡罩形成不良，用钢针疏通之后可以得到解决。5.2热封后铝箔起皱热封后铝箔起皱是铝箔与塑片粘合不整齐而产生的现象。单版面包装机可通过装正铝箔、调整各转折轴辊使铝箔与导轨平行等措施消除。双版面包装机由于热封板版面大,用以上方法反复调整还是容易起皱,这种情况可将热封网纹板版面正中横向刨条宽2mm深2mm的槽,这样就巧妙地将1个大热封版面分成2个小热封版面,能有效地消除热封后铝箔起皱现象。5.3热封不良热封后版面上产生网纹不清晰,局部点状网纹消失等现象,是因为热封网纹板、下模粘上油墨或其它废物以及热封网纹板、下模局部浅表凹陷样损伤所致。热封网纹板、下模被玷污要及时清洗,清洗时先用丙酮湿润,然后用铜刷沾以丙酮反复刷洗,切不要以硬物戳剥,以免损伤吻合平面。如热封网纹板上有毛刺,可将热封网纹板在厚平板玻璃上洒水推磨以消除毛刺。如热封网纹板、下模局部有浅表凹陷,则需要在较精密的平面磨床上磨平,一般情况下,热封网纹板需磨0.05mm,下模需磨0.1mm即可。5.4适宜压力的掌握包装机上对吹泡成型、热封、压痕钢字部位合模处的压力要求很严格,因此在调整立柱螺母、压力、拉力螺杆的扭力时,不得随意改变扳手的力臂,以保证其扭力的一致性。或者用扭力扳手对以上螺母或螺杆给予适宜的扭力。需要指出的是,用作顶力和拉力的螺杆多为内六角型,而与扭力扳手配合的是套筒扳手,为了测定顶力和拉力螺杆的扭力,需将内六角扳手切成30mm左右的段状,通过合适的套筒与扭力扳手组合,便可测定其扭力。关于热封合模处的压力与热封的温度设定,两者之间的关系是:在以包装材料不变形的情况下,设定的温度越高越好,封合压力越低越好,这样可以减少磨损,延长机器运转寿命。结论从大四第一学期到现在毕业设计终于完成了，经历了非常长的一段时间，虽然这中间也还有实习的安排和春节的假期以及一些其他的一些时期，但是整个的时间还是比较的充足的。现在回想起来最开始和现在的的差别确实感觉非常大，之前是感觉到很茫然，到现在对整个毕业设计课题有了比较详细的了解，对整个大学所学知识进行了一遍复习和更加深入的学习和运用。最近这些年，由于我国经济的快速发展、人民生活的水平和质量也不断提高，所以对包装机械的需求越来越大，要求也越来越高，但是这也促进了包装机械工业的不断改进、提高和发展，使包装机械产业也迈向更高的平台。但是由于人力成本的不断猛增，人力成本支出占企业总支出的比重越来越高，这就给企业的发展带来了一定的困难，从而需要企业不断利用各种方式降低成本，提高企业的竞争力，更好的在社会立足。我这次设计的机器在某种程度上来说就对于提高效率、降低成本有一定帮助。我设计的是平板式铝塑泡罩包装机，这个包装机结构简单、生产率高、制造成本低、操作简单，可大大提高劳动生产率和降低包装成本，能实现手工包装无法实现的操作有些包装操作，还可以降低劳动强度，改善劳动条件等等一些很有意义有帮助的效果。这个课题主要是两个方面的内容，第一是进行总体方案的设计，包括包装材料的供送方案设计、供料机构设计、主传送机构设计、纵封机构及冲裁机构的设计等；第二是传动系统设计，针对不同的传动方案，分析各方