毕业设计（论文）-柑桔套袋装置设计

页共33页1绪论1.1设计的意义和目的柑桔套袋装置设计的选题目的是为了提高柑桔的包装效率和质量，并减少人工包装的劳动成本。通常柑桔的存储方式是常温或冰箱冷藏REF_Ref28521\w\h[1]。柑桔套袋包装是一种常见的包装方式，它可以保护柑桔免受外界环境的影响，减少果实腐烂、损坏和受虫害的风险。通过设计一种自动化的套袋装置，可以实现对柑桔的快速、准确、高效的套袋包装，提高包装效率，减少人力成本，并确保包装质量的一致性。此外，柑桔套袋装置的设计还可以考虑环保因素，选择可重复使用的袋子材料，减少塑料污染。综上所述，柑桔套袋装置设计的选题目的是提高包装效率、降低成本、保证包装质量，并考虑环保因素REF_Ref28561\w\h[2]。1.2水果套袋机国内外发展概况日本是最早实施水果套袋技术的国家,我国从20世纪90年代初从日本等国引进该项技术,至目前已进入大面积推广阶段REF_Ref28619\w\h[3]。果袋机是一种高效地制袋机器，国内目前所用的果袋机既有直接从日本,韩国等国进口的设备,也有很大一部分是国内厂家结合国外设备自己研发生成的产品。特别是近十年来，套袋技术在我国推广和应用越来越普遍，研究也不断深入，随即也兴起了许多果袋生产厂家，促进了果实套袋技术的发展。现如今，在我国山东、河北、陕西、山西等地大量应用水果套袋机，其中以苹果、梨应用最多REF_Ref28642\w\h[4]REF_Ref28649\w\h[5]。尽管中国在水果套袋技术的推广方面取得了进展，但技术层面仍显不足，特别是在果袋机的生产上依赖大量进口。随着人民生活水广东农业科技有限公司的柑桔自动套袋机，该公司针对传统手工套袋方式效率低下的问题，研发出了一款自动套袋机。该机器采用先进的机器视觉技术，可以自动识别柑桔的大小和形状，并精确地进行套袋。同时，该机器还配备了智能控制系统，可以根据柑桔的流速自动调整套袋速度，大大提高了套袋效率。此外，该机器的结构设计合理，易于操作和维护，受到了果农的欢迎。浙江果蔬机械厂的柑桔套袋包装生产线该生产线实现了柑桔的清洗、分拣、套袋、封口等全流程自动化。生产线采用模块化设计，可以根据客户的实际需求进行定制。此外，该生产线还采用了先进的传动系统和电气控制系统，确保了生产线的稳定运行。该生产线的应用大大提高了柑桔套袋包装的效率，降低了人工成本。日本在农产品加工机械方面一直处于世界领先地位。某公司研发的智能柑桔套袋机，不仅可以实现自动套袋，还可以通过大数据分析，对柑桔的品质进行实时监测，确保套袋后的柑桔品质上乘。此外，该机器还采用了人性化设计，操作简便，大大减轻了工人的劳动强度。该机器的精确性和稳定性得到了广大果农的认可。美国农业科技公司的全自动柑桔包装生产线该生产线集成了先进的机器人技术、传感技术和计算机技术，实现了柑桔的全自动包装。从柑桔的采摘、清洗、分拣到套袋、封口、贴标，所有流程均由机器人完成，无需人工干预。这不但显著提升了生产效率，同时也减少了劳动力成本。在生产线的应用在提高柑桔品质和产量的同时，也极大地提高了生产效率，为果农带来了可观的经济效益。2设计的要求及参数1横向热封装置2竖向热封装置3导向装置4辊轴5塑料薄膜6传送带7料仓图2-1柑桔套袋装置防止重复率过高，需要说明书的顾客可以联系：kczx-3127350473、本设计的柑桔套袋机结构独特，主要由料仓、提升机、滑道、送膜辊组、导向装置、纵封组件、横封组件和机架等组成。操作简便，只需将待套袋包装的柑桔类水果放入料仓，通过提升机将水果送至滑道，送膜辊组则负责将薄膜拉出并输送到导向装置中。在导向装置部分，薄膜会经过热塑轮的热融封装，形成包裹水果的套袋。同时，热封刀会横向对薄膜进行热融封装，完成对柑桔类水果的自动套袋。这一设计确保了水果在套袋过程中能够均匀且稳定地进入薄膜内，并最终实现自动套袋的目的。2.1设计方案的选择设计方案一（1）设计原则与方法在设计柑桔包装装置时，我们遵循以下原则:安全性原则，确保设备运行过程中人员和产品安全;稳定性原则，保证设备长时间连续运行的稳定性;易用性原则，简化操作流程，降低操作难度。为实现这些原则，我们采用模块化设计方法，将装置分解为若干个独立的功能模块，方便后续的调试和扩展。（2）设备选型与布局策略机架：支撑整个设备的结构框架。本方案的优点：该方案应考虑易用性、可维护性、效率和成本效益，以适应不同种类和尺寸的水果。此外，环保和可持续性也是现代包装设备设计中的重要考量因素。设计方案二（1）设备类型与功能选择在柑桔套袋装置的设计中，首先需要考虑的是设备的类型和所需实现的功能。根据市面上常见的柑桔种类和尺寸，我们将设备设计为可调节式，以适应不同大小的柑桔。封口和切割机构：一旦套袋材料包裹好果实，此机构会封住袋子的顶部并切割下来，形成独立的包装。传输系统：将包装好的水果安全地转移到下一个工序或收集区。控制与监测系统：通常包括传感器、PLC控制器、界面显示屏等，用于控制整个设备的运行，并监测生产状态。机架结构：支撑上述所有部件的稳定框架。本方案的特点：本方案需考虑用户操作便利性、维护简易性、生产效率和成本效益等因素，同时也要考虑环保和可持续性问题，比如使用可降解材料或者节能设计。在本装置设计中选择设计方案一，整体结构如图2-2所示。1横向热封装置2竖向热封装置3导向装置4辊轴5塑料薄膜6传送带7料仓图2-2水果套袋装置三维图2.3套袋装置工作原理该水果套袋装置的工作原理：柑桔从左侧料箱内通过隔板传送带一个一个将柑桔输送到右侧套3齿轮传动的设计图3-1齿轮传动3.1电动机的选择据总机功率，由《机械设计课程设计》第三版REF_Ref28701\w\h[6]，电机的选择，选择Y100L-6，同步转速轴承的传动效率；3.2齿轮的选择此次设计选用直齿圆柱齿轮传动REF_Ref28757\w\h[8]，精度为7级；齿轮（大齿轮）选用材料为45钢（调制），硬度为240HBS选择齿轮的齿数REF_Ref28799\r\h[9]3.3高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算原始数据：高速轴的输入功率：2.285kW小齿轮转速：1420传动比：2.5由教材图5-16(b)得:，由教材式(5-28)计算许用接触应力 (3-1)====2.按接触疲劳强度计算中心距取1.0 (3-2)由教材表5—5查得：=189.8取=0.35初取：,暂取：估取：由教材式5—41计算 (3-3)实际传动比：传动比误差：＜5%故在范围内。修正螺旋角：与相近，故、可不修正取整：b2=50mmb1=45mm按，考虑到轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称位置查机械设计教材图5-7a得：按8级精度查机械设计教材表5-4得：1.25×1.01×1.13×1.2=1.71195齿顶圆直径：端面压力角：齿轮基圆直径：齿顶圆压力角：基圆螺旋角：由教材式5-41得：由教材式5-42得：由教材式5-43得：5.验算齿根弯曲强度由式5-44得 =≤ (3-4)=/=23/=24.74=/=99/=106.5查图5-14得：=2.7,=2.16查图5-15得：=1.63,=1.83由式5-47计算：=1-=1-1.56=0.8由式5-48计算： (3-6)代入数据==28.9MPa<=300MPa安全6．齿轮主要几何参数Z1=23Z2=99β=12.578°mn=2mmd1=47.131mmd2=202.869mm==47.131+2×1×2=51.131mm==202.869+2×1×2=206.869mm=-2.5=47.131-2.5×2=42.131mm=-2.5=202.869-2.5×2=197.869mm=125mmb1=50mmb2=45mm齿轮的结构设计：①小齿轮：由于小齿轮齿顶到键顶距离x<5，因此齿轮和轴可制成一体的齿轮轴。②对于大齿轮，<500m因此，做成腹板结构。3.4低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算由下面计算得知：二轴传递的功率P2=2.194kw，转速n1=126.79r/min，计算应力循环次数N(由教材式5—33) =60 (3-7)代入数据=60×126.75×1×(8×300×5×2)=1.83×108 (3-8)代入数据==查图5—17得：1.10,1.4取：=1.0,=1.0,=1.0,=1.0查图5估取 = (3-10)代入数据==2.47 a≥(i+1) (3-11)代入数据==133.93mm圆整取：a=140mm一般取：=(0.01～0.02)a=(0.01～0.02)×140=1.4～2.8mm取标准值：=2mm两齿轮齿数和： (3-12)==137取：zε=137则z1=zε/(i+1)==32取：z1=32则：z2=zε-z1=137-32=105实际传动比：===3.28传动比误差：＜5%故在范围内。修正螺旋角： (3-12)/100=0.43×32/100=0.139按8级精度查图5-4得动载系数=1.01齿宽b==0.35×140=49mm取：mmmm=50/65.401=0.765查图5-7齿轮相对于轴承非对称布置，两轮均为软齿面，得：=1.10，查表5-4得：=1.2载荷系数==1.25×1.01×1.10×1.2=1.6665计算重合度，以计算：=+2m=［(tan-tan)+(tan-tan)］=[32×+105×]=1.706===1.638由式5-43计算 (3-14) (3-15)=z2/=105/=112.05查图5-14得：=2.45,=2.2查图5-15得：=1.65,=1.81由式5-47计算=1-=1-1.638×=0.838由式5-48计算=0.25+=0.25+=0.681由式5-31计算弯曲疲劳许用应力查图5-18b得：220MPa,210MPa查图5-19得：1.0取：Yx=1.0取：==314Mpa==300Mpa = (3-18)代入数据==194.3MPa<=314Mpa安全===191.38MPa<=300MPa安全5．齿轮主要几何参数（1）小齿轮，制成实心结构的齿轮。（2）大齿轮，，做成腹板结构。4传送装置的设计图4-1传送装置工作条件

设备由电动机驱动，要求传动装置结构力求紧凑，三班制连续工作，单向运转4.1电动机的选择计算根据工作要求及条件，选择三相异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y系列。1.选择电动机功率滚筒所需的有效功率：传动装置的总效率： (4-1)查机械设计指导书表17-9得式中:滚筒效率：=0.96联轴比方案号电机型号额定功率同步转速满载转速总传动比1YS561291500142037.17表4-2电动机型号为YS5612.查表得其主要性能如下电动机额定功率P0/KW3电动机轴伸长度E/mm60电动机满载转速n0/(r/min)1420电动机中心高H/mm100电动机轴伸直径D/mm26堵转转矩/额定转矩T/3.324.2分配传动比总传动比:传动比为2—4，取则减速的传动比：=37.17/2.5=14.86对减速器传动比进行分配时，即要照顾两级传动浸油深度相近，又要注意大齿轮不能碰着低速轴，试取：低速轴的传动比：==14.868/4.480=3.3194.3各轴功率、转速和转矩的计算图4-2传动示意图0轴：即电机轴T3=9550×P3/n3=9550×2.107/38.20=526.75Ⅳ轴：即传动滚筒轴=2.107×0.99·0.99=2.065kwn4=n3=38.20r/minT4=9550×P4/n4=9550×2.065/38.20=516.25将上述计算结果汇于下页表：表4-3各轴运动及动力参数轴序号功率P/KW转速n/(r/min)转矩T/N.m传动形式传动比i效率η0轴2.38142016.006带传动2.50.96Ⅰ轴2.28556838.42齿轮传动4.480.96Ⅱ轴2.194126.79165.26齿轮传动3.3190.96Ⅲ轴2.10938.20526.75联轴器1.00.98Ⅳ轴2.06538.20516.254.4轴的设计计算1．减速器高速轴的设计计算（1）选择轴的材料轴的材料为45号钢，调质处理（2）按扭矩初步估算轴端直径初步确定高速轴即：Fr×48.5-R1H×175-Fa×41.075/2-278Q=0即：R2H=962.3NNR2V×162.5-Ft×48.5=0R1V=679.22×48.5/162.5=202.72R2V×162.5-Ft×114=0R2V=476.5 (4-3)取78872.8H和V平面力系，分别求支反力并画弯矩图7）校核轴的疲劳强度a．判断危险剖面分别选择Ⅳ，Ⅲ剖面进行验算：Ⅲ剖面所受的弯矩和扭矩大，轴肩圆角处有应力集中。Ⅳ剖面除受弯矩和扭矩外，附近还有过盈配合，键槽和轴肩圆角三个应力集中源。45钢调质的机械性能参数：，，。b．Ⅲ剖面疲劳强度安全系数校核因轴单向转动，弯曲应力为对称循环变应力。扭剪应力按脉动循环处理。根据教材附表查取应力集中系数，绝对尺寸影响系数和表面质量系数。根据：查得：查得：Kσ=1.90，Kτ=1.58,εσ=0.84，ετ=0.78,，并取==11.97==62.3==11.75取[S]=1.5～1.8S>[S],满足要求c.Ⅳ剖面校核因轴单向转动，弯曲应力为对称循环变应力。扭剪应力按脉动循环处理。根据教材附表查取应力集中系数，绝对尺寸影响系数和表面质量系数。查得：，，，并取：==11.16取[S]=1.5～1.8S>[S],满足要求。5其他装置的设计5.1供膜装置的设计轻工业的生产过程通常涉及大批量的生产作业，其中工件需要按照既定的节奏和方向被运送到指定的工作站点。在各个工位上，这些工件会经历加工、组装或者包装等工序，完成之后再被取下进行下一步流程或作为成品储存。若工件的输送与取下动作由人工完成，这不上、下料装置REF_Ref29266\w\h[11]。液体、胶状和粉粒物料由于其流动性和非固定形状特性，其供料系统的设计难点在于确保供应量的精确度。纸料和塑料薄膜的送料设备是轻工业机械中常见的，特别是在包装机械领域，它们用于提供包装纸和各种商标标签纸。所提供的纸张和塑料薄膜可以是单片形式的，也可以是成卷的，因此送料设备分为片材供料装置和卷材供料装置这两种主要类型。5.2供膜装置的主要组成1）包装薄膜安装轴2）包装薄膜张力自动调整装置6）包装薄膜导辊筒7）包装薄膜导向器5.3供膜装置的工作过程一卷包装膜首先通过初级导向滚筒，随后经过橡胶滚轮，接着被薄膜导引器对折处理。之后，膜材会经由热滚筒实现封口，形成袋状结构。这些袋子进一步通过切割装置进行分割，并最终由旋转切割机构按照预设的尺寸进行精确切割。成品随后顺着排出槽移动到下一个加工步骤REF_Ref29589\w\h[12]。5.4热封装置设计用于封闭容器开口的设备称为封口机REF_Ref29687\w\h[13]REF_Ref29775\w\h[14]。在食品原料加工转化为成品后，为了确保其能够长期储存，必须将其放入合适的容器中并进行密封杀菌处理。这样，容器内的食品便与外界环境隔离，防止受到外部空气和微生物的污染，避免食品腐坏。无论是金属罐、玻璃瓶等容器，还是铝材、塑料等其他包装材料，以及由塑料膜、铝箔等构成的层压膜，如果不能紧密封闭，例如蜂蜜这样的食品就无法实现长久保存。因此，在食品加工流程中，确过电热丝进行加热，其操作温度通常介于130至150摄氏度之间。有常热式、脉冲加热式、油热式等数种。对于成卷的片状塑料薄膜，要将其制成袋状，需要经过纵向密封和横向密封两个步骤。纵向密封有间歇式和连续式两种方式，而横向密封通常采用间歇式方法。5.5热封装置主要组成部分1）封口热辊筒装置2）左右挤压调整螺栓3）定位螺栓8）调整用垫片9）辊筒安装座热封辊装置通过等速旋转的加热辊牵引包装膜，并在旋转过程中对膜进行热压封口，实现包装膜的纵向和横向封合同步完成。热辊式加压封合工作原理：该机器利用热辊式封口技术。在机器操作中，电热丝对形态为辊状的热封头进行恒温加热。随后，通过一对加热的辊轮（可能是两个都加热或仅一个加热）连续地进行旋转动作，将待封合的薄膜引入两辊轮之间。在薄膜向前移动的同时，它会被加热并进行封合处理。由于热辊式加热能连续工作，因此生产率较高，可用于复合薄膜的制袋。结论在完成自选题之后，我立刻开始搜集有关信息，以便为本次的毕业设计做好充分的准备。经过大量的数据分析，最终确定了最佳的外形尺寸和结构，以此来实现设计的初衷：轻巧、稳固。经过系统的研究，利用AutoCAD和Solidwork软件，将柑桔套袋装置的整体结构、各个组件的二维形状以及细节都精确地勾勒出来，从而更好地掌握其结构特征，同时也弥补了原本的缺陷，以及纠正其存在的问题。通过深入研究和广泛沟通，不仅获得了许多新的见解，而且还获得了丰富的经验，从而更好地理解和掌握所涉及的内容。尽管我们的设计可供借鉴的案例非常稀缺，但仍然坚持不懈地完成这一艰巨的任务。在研究的初期，一切都一片茫然，眼见他人在努力撰写论文，自己也感到十分沮丧，可又不知如何下手。因此，我努力地将自己的所学和阅读的资料融入到研究之中，勇敢地踏上探索的旅程，最后取得了令人满意的研究成果。虽然付出的努力有限，但总有一日，我会获得满足！虽然本次的设计结果不能算得上完美，但在其中所学习的技能和经验却让我受益匪浅，它们不仅能够为现在的学习提供指导，也能为未来的职场生涯累积经验。尽管本次设计顺利实施，但还是存在一些不足之处，我真诚地期待老师能够给予宝贵的指导和建议，帮助我更好地掌握理论知识。致谢在完成这篇毕业论文后，我满怀感激之