毕业设计（论文）-给袋包装机上袋机构设计

毕业设计题目给袋包装机上袋机构设计学生姓名学号系部专业班级指导教师二〇一五年X月摘要给袋式包装机它代替了手工包装，为大型企业、中小规模企业实现了包装自动化，操作人员只要将做好的一个一个的袋子，一次性将几百个袋子放在设备的取袋部，设备机械抓会自动的取袋、列印日期、开袋、给计量装置信号计量并落料、封口、输出。客户亦可依据产品包装需求增设开门急停、自动投卡、异常排出等细节功能，包装全过程无需人工作业，有效的为贵公司提高了生产效率，节约了人工费用及管理费用，大幅降低了成本。本文设计的给袋包装机上袋机构包括机架单元，包装袋料槽，取代装置，多工位转袋装置，气动原件等组成单元等组成。本次设计的重点是整个装置的设计，包括方案的确认，关键零部件的选型等。关键词：给袋包装机，取袋装置，多工位转袋装置，选型

AbstractBagpackagingmachinetoitinsteadofthemanualpackaging,forlargeenterprises,smallandmediumscaleenterprisestorealizetheautomaticpackaging,operatingpersonnelaslongaswilldoagoodjobofaabag,disposableputhundredsofbagsintheequipmenttotakethebag,machineryandequipmentcatchwillautomaticallytakingbagandprintingdatecolumn,openthebag,tothemeteringdevicemeteringsignalandblanking,sealingandoutput.Canalsobebasedoncustomerproductpackagingneedsadditionaldooremergencystop,automaticcardvote,abnormalexcretionetc.detailsofthefunction,packaging,theentireprocesswithoutneedofmanualoperationandeffectiveforyourcompanytoimproveproductionefficiency,savinglaborcostsandmanagementcosts,dramaticallyreducingthecost.Designedinthispapertobagpackingmachinebagmechanismcomprisesaframeunit,packagingbagslot,toreplacethedevice,multistationtransferbagdeviceandpneumaticoriginalcompositionunit.Thedesignofthekeyisthewholedevicedesign,includingtheprogram'sconfirmation,theselectionofkeyparts,etc.Keywords:bagpackingmachine,bag-pickingdevice,multi-stationbag-typeequipment,selection目录TOC\o"1-3"\h\u12224摘要 v第一章引言1.1课题研究的目的及意义给袋式包装机它代替了手工包装，为大型企业、中小规模企业实现了包装自动化，操作人员只要将做好的一个一个的袋子，一次性将几百个袋子放在设备的取袋部，设备机械抓会自动的取袋、列印日期、开袋、给计量装置信号计量并落料、封口、输出。客户亦可依据产品包装需求增设开门急停、自动投卡、异常排出等细节功能，包装全过程无需人工作业，有效的为贵公司提高了生产效率，节约了人工费用及管理费用，大幅降低了成本。本文设计的给袋包装机上袋机构包括机架单元，包装袋料槽，取代装置，多工位转袋装置，气动原件等组成单元等组成。本次设计的重点是整个装置的设计，包括方案的确认，关键零部件的选型等。通过本课题，让学生在毕业设计过程中综合大学所学基础课程及专业课程，培养学生综合应用所学知识和技能去分析和解决一般工程技术问题的能力；进一步培养学生分析问题、创造性地解决实际问题的能力。1.2包装设备国内外的发展1.2.1国外包装机械的发展与现状在全球包装机械市场上，德国占有十分重要的地位。德国包装机械产值约占世界总产值的1/5，德国包装机械出口额占世界总额的约三成。德国包装机械业是典型的出口型产业，2010年德国包装机械出口额为39亿欧元，占德国包装机械产值的81%，相当于世界总出口额的29.5%。从德国机械工业的整体状况来说，2010年包装机械业发展状况较好，产值达到历史最高值的85%。德国包装机械的发展趋势主要有：一是大力提高工艺流程自动化程度；二是适应变化设计柔性灵活性设备，三是普遍使用计算机仿真设计技术。1.2.2中国包装机械的发展与现状中国包装机械起步较晚，经过20多年的发展，中国包装机械已成为机械工业中十大行业之一，为中国包装工业快速发展提供了有效的保障，有些包装机械填补了国内空白，已能基本满足国内市场的需求，部分产品还有出口。中国包装机械出口额还不足总产值的5%，进口额却与总产值大抵相当，与发达国家相去甚远。中国包装机械行业的产品从产品结构看，中国包装机械品种只有1300多种，配套数量少，缺少高精度和大型化产产品，不能满足市场需求：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；从企业状况看，国内包装机械行业缺少龙头企业，生产规模大、产品档次高的企业不多；从产品开发看，中国还基本停留在测试仿制阶段，自行开发能力弱，缺少科研生产中试基地，科研经费仅占销售额的1%，而国外高达8-10%。中国包装机械的技术水平相较于先进国家的整体技术水平落后20年，在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中处于劣势。不断发展的前提下，在包装行业，可以看到包装机械行业中矛盾重重，企业无法应对形势的变化，行业发展思想观念与形势发展不相适应；技术创新能力弱，工艺技术进展缓慢，新产品开发还没有从根本上摆脱仿研跟踪的局面，竞争力不强，经济增长、效益提升仍然主要靠规模拉动。此外，还存在一些包装机械企业管理粗放，精细化管理尚未实现；市场意识、竞争意识、忧患意识不强，服务市场、服务客户的意识以及发展的紧迫感、责任感不强，一些包装机械企业对人的认识和使用与市场经济规律之间不相适应等现象。面对不利因素，最紧迫的是改变包装机械行业中各企业的发展方式，企业要站在新的起点上去审视和解决好以上的矛盾和问题，转变发展理念，强化自主创新，增强市场意识，大力推进国内包装机械行业发展。要改变包装机械行业现状，促进包装机械的发展，行业在大步前进的同时要注意包装机械的发展趋势。中国已经成为世界最大的商品生产和出口大国，与此同时，全球的目光也聚焦在发展最快、规模最大、最具潜力的中国包装市场。尽管国内包装机械市场前景广阔，但诸如单机自动化、稳定性和可靠性差、外观造型不美观、寿命短等问题也使国内包装机械产品饱受诟病。中国包装机械未来的发展趋势：（1）安全检测技术：安全在任何一个行业都是第一关键词，在包装行业更是如此。在食品行业，安全检测技术发展迅速。食品安全在包装机械上的体现不只局限在简单的物理参数的范围，同时也要关注食品的颜色、原料等因素。包装机械应用的范围在扩大，这样不断地为机械厂家以及自动化产品供应商提出新的要求。（2）运动控制技术：运动控制技术在国内的发展十分迅速，但是在包装机械行业的发展动力却显得上升乏力。运动控制产品及技术在包装机械上的作用主要是达到精确的位置控制和严格的速度同步的要求，主要用于装卸、输送、打标、码垛、卸垛等工序。李教授认为运动控制技术是区别高、中、低端包装机械的关键因素之一，也是我国包装机械升级的技术支撑。（3）柔性化生产：各大企业为适应市场激烈的竞争，产品更新换代的周期越来越短。据了解，化妆品生产，一般可达到三年一变，甚至一个季度一变，同时生产量又相对较大，所以对包装机械的柔性与灵活性提出了很高的要求：即包装机械的寿命要远远大于产品的寿命周期。因为，只有这样才能符合产品生产经济性的要求。要从三个方面考虑柔性化的概念：量的灵活性、构造的灵活性以及供货的灵活性。（4）制造执行系统：近几年来，集成技术在包装行业发展势头迅猛。包装机械设备种类较多，这就使得不同厂商的产品接口对接、设备与工控机、信息与设备之间的传输方式遇到了很大难题。在这种情况下，包装企业转而向制造执行系统（MES）寻求解决方案。1.3包装机械未来的发展随着包装机械竞争加剧，未来包装机将配合产业自动化趋势，朝着研发技术、人才及高速包装机等方向进行，包装机正朝着以下方向发展。零部件生产专业化。将由一些通用的标准件厂生产，某些特殊零部件由高度专业化的生产厂家生产，包装机械厂将可能是组装厂。增加技术含量，向高智能化发展。高速，高效，高质量讲成为未来包装机的发展目标。加强绿色包装技术。减小环境污染，节约资源是未来包装机必须具备的技术和性能。1.4课题设计思路参考所有与给袋包装机上袋机构产品相关数据，了解整个给袋包装机上袋机构的整机系统的组成。2）给袋包装机上袋机构整机方案的确认。3）给袋包装机上袋机构整机的设计计算。4）给袋包装机上袋机构气动回路的设计。1.5课题设计结构本文以给袋包装机上袋机构项目作为应用背景，对其机械结构进行了研究。全文共分为五章，各章的主要内容如下：第一章前言部分，主要介绍给袋包装机上袋机构的研究现状和课题研究的目的及意义；第二章对整个给袋包装机上袋机构的整机方案进行确认，包括传动系统，驱动系统等确认。第三章完成整个给袋包装机上袋机构的设计计算；第四章对给袋包装机上袋机构气动回路进行设计。第五章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方向。第二章给袋包装机上袋机构的总体设计方案2.1给袋包装机上袋机构的组成及各部分关系概述给袋包装机上袋机构主要由机械系统(执行系统、驱动系统)组成。执行系统：执行系统是给袋包装机上袋机构完成工作的部件。驱动系统：为执行系统各部件提供动力，并驱动其动力的装置。常用的有内燃机传动、液压传动、气压传动和电传动。2.2给袋包装机上袋机构驱动方案的确认设备的驱动方式有液压式、气动式、和电动式。下面将三种驱动方式进行分析比较。2.2.1液压驱动设备的驱动系统采用液压驱动，有以下几个优点：(1)液压容易达到较高的压力（常用液压为2.5～6.3MPa），体积较小，可以获得较大的推力或转矩；(2)液压系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较高的位置精度；(3)液压传动中，力、速度和方向比较容易实现自动控制；(4)液压系统采用油液作介质，具有防锈性和自润滑性能，可以提高机械效率，使用寿命长。液压传动系统的不足之处是：(1)油液的粘度随温度变化而变化，影响工作性能，高温容易引起燃爆炸等危险；(2)液体的泄漏难于克服，要求液压元件有较高的精度和质量，故造价较高；(3)需要相应的供油系统，尤其是电液伺服系统要求严格的滤油装置，否则引起故障。液压驱动方式的输出力和功率更大，能构成伺服机构，常用于大型设备的驱动。2.2.2气压驱动与液压驱动相比，气压驱动的特点是：(1)压缩空气粘度小，容易达到高速；(2)利用工厂集中的空气压缩站供气，不必添加动力设备；(3)空气介质对环境无污染，使用安全，可直接应用于高温作业；(4)气动元件工作压力低，故制造要求也比液压元件低。它的不足之处是：(1)压缩空气常用压力为0.4～0.6MPa，若要获得较大的力，其结构就要相对增大；(2)空气压缩性大，工作平稳性差，速度控制困难，要达到准确的位置控制很困难；(3)压缩空气的除水问题是一个很重要的问题，处理不当会使钢类零件生锈，导致设备失灵。此外，排气还会造成噪声污染。气动式驱动多用于点位控制、抓取、开关控制和顺序控制的设备。2.2.3电动机驱动电动机驱动可分为普通交、直流电动机驱动，交、直流伺服电动机驱动和步进电动机驱动。普通交、直流电动机驱动需加减速装置，输出力矩大，但控制性能差，惯性大，适用于中型或重型设备。伺服电动机和步进输出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型设备。交、直伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电动机则主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。2.2.4驱动方案的确认通过比较上述三种驱动方案，本文选用气动和电机相结合驱动方案。2.3取袋机构的设计取袋机构是将放置在料槽中的包装袋自动取出并送到转移装置上去，采用如图2-1所示的结构形式：图2-1给袋包装机上袋机构原理图如图2-1所示。取袋机构主要是由气动元器件组成，包装袋放置在料槽中，需要取袋的时候，横移无杆气缸带动装置向左移动，到达料槽的真下方，然后气动滑台带动吸盘向上移动，吸住包装袋，然后气动滑台带动吸盘下降，此时包装袋还是处于水平位置，而包装过程中要求包装袋正立起来，所以装置中还装有摆动叶片马达，使得包装袋翻转90°成竖直状态，然后横移无杆气缸带动装置右移，送入转移装置中。2.4转移机构的设计转移机构是将取袋机构送到的包装袋顺利的转入包装工位处，完成一些列的包装动作，采用如图2-2所示的结构形式：图2-2给袋包装机转移机构原理图如图2-2所示。转移机构主要是由吸盘和分割器组成，为了提高包装效率，同时提高机器的紧凑性，本机构使用分割器完成多工位，本装置一共8个工位，一个工位预留给取袋装置，其它工位用于完成一系列包装动作。2.5整机布局方案通过上诉两个机构的确认，整机方案如图2-3所示的结构形式：图2-3给袋包装机上袋机构结构方案第三章给袋包装机上袋机构整体结构的设计3.1拟定设计参数充填范围：100―1000g，效率：≤30袋/分（其速度由物料自身及充填重量决定），包装袋尺寸：W:100―200mm

L:100―300mm。3.2无杆气缸的选型与计算3.2.1气缸的选型本机无杆气缸的作用是带动取袋装置左右横移，装置的主要负载就是吸盘和摆动马达还有气动滑台，估算装置总重为2kg,预选型号为CY1S15H-300，行程为300mm，缸径为15mm，其外形图如下图3-1所示：图3-1无杆气缸3.2.2气缸的推力计算气缸推力计算公式如3-1所示：(3-1)式中：F——气缸理论推力，单位ND——气缸缸径，单位mmd——活塞杆直径，单位mmP——工作压力，单位MPa，选择压力为0.6mpa及气缸的最大推力为：本次选用气缸符合设计要求3.3摆动叶片马达的选择摆动叶片马达的作用是使得包装袋翻转90°成竖直状态，本次设计选用SMC摆动叶片马达，具体型号为MSUB3-90S_0，其外形图如下图3-2所示：图3-2摆动叶片马达3.4气动滑台的选择气动滑台是带动吸盘上下运动，从而完成包装袋的取袋工作，本次选用的气缸型号为：MXQ12-30_0_0，行程为30mm，缸径为12mm，活塞杆直径：6mm，其外形图如下图3-3所示：图3-3气动滑台3.5真空吸盘的选择本次设计采用真空吸盘抓取包装袋，型号为：ZPT06BNJ6-B3-A8，外形图如图3-4所示：图3-4真空吸盘3.6电机与减速器的选型计算3.6.1负载参数确定给袋包装机上袋机构标准件的选择需要考虑以下四个因素：负载参数、减速器的参数、电机的参数。负载参数计算分为两步：运转时间的确定、负载力矩的确定。减速器参数选择分为三部分：减速比的确定、平均输入转速的确定、平均负载力矩的确定；电机参数的选择也分为三部分：电机扭矩的确定、电机功率的确定、惯量匹配。根据已知要求，每个工位的时间为2s，总共8个工位，因此（3-2）设加速时间为0.1s，则角加速度为：（3-3）根据设计要求：圆盘的半径为135mm，质量为5kg，因此转动惯量为：（3-4）负载的力矩为：（3-5）电机与末端的转盘之间有多级传动，设安全系数为1.5，则总的力矩为：(3-6)3.6.2减速器、电机的选型计算减速比的确定：预选电机的额定转速为1000r/min，减速比i为：考虑到速比较大，因此选用多级集成的减速箱。电动机的基本原则：1）电动机的机械特性、启动、制动、调速及其它控制性能应满足机械特性和生产工艺过程的要求，电动机工作过程中对电源供电质量的影响（如电压波动、谢波干扰等），应在容许的范围内；2）按预定的工作制、冷却方法基辅在情况所确定的电动机功率，电动机的温升应在限定的范围内；3）根据环境条件、运行条件、安装方式、传动方式，选定电动机的结构、安装、防护形式，保证电动机可靠工作；4）综合考虑一次投资几运行费用，整个驱动系统经济、节能、合理、可靠和安全。现代机电行业中经常会碰到一些复杂的运动，这对电机的动力荷载有很大影响。伺服驱动装置是许多机电系统的核心，因此，伺服电机的选择就变得尤为重要。首先要选出满足给定负载要求的电动机，然后再从中按价格、重量、体积等技术经济指标选择最适合的电机。

新的选择方法

一种新的选择原则是将电机特性与负载特性分离开，并用图解的形式表示，这种表示方法使得驱动装置的可行性检查和不同系统间的比较更方便，另外，还提供了传动比的一个可能范围。这种方法的优点：适用于各种负载情况；将负载和电机的特性分离开；有关动力的各个参数均可用图解的形式表示并且适用于各种电机。因此，不再需要用大量的类比来检查电机是否能够驱动某个特定的负载。

在电机和负载之间的传动比会改变电机提供的动力荷载参数。比如，一个大的传动比会减小外部扭矩对电机运转的影响，而且，为输出同样的运动，电机就得以较高的速度旋转，产生较大的加速度，因此电机需要较大的惯量扭矩。选择一个合适的传动比就能平衡这相反的两个方面。通常，应用有如下两种方法可以找到这个传动比n，它会把电机与工作任务很好地协调起来。因负载力矩较小，选用功率为200w，额定转速为为1000r/min的电机3.7同步带的选型计算同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。同步带传动（见图4-1）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。图3-5同步带传统同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。同步带的特点(1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；(2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低；(3)、传动效率高，可达0.98，节能效果明显；(4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低；(5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦；(6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。同步带传动的主要失效形式在同步带传动中常见的失效形式有如下几种：(1)、同步带的承载绳断裂破坏同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断(见图3-6)。图3-6同步带承载绳断裂损坏(2)、同步带的爬齿和跳齿根据对带爬齿和跳齿现象的分析，带的爬齿和眺齿是由于几何和力学两种因素所引起。因此为避免产生爬齿和跳齿，可采用以下一些措施：1、控制同步带所传递的圆周力，使它小于或等于由带型号所决定的许用圆周力。2、控制带与带轮间的节距差值，使它位于允许的节距误差范围内。3、适当增大带安装时的初拉力开。，使带齿不易从轮齿槽中滑出。4、提高同步带基体材料的硬度，减少带的弹性变形，可以减少爬齿现象的产生。(3)、带齿的剪切破坏带齿在与带轮齿啮合传力过程中，在剪切和挤压应力作用下带齿表面产生裂纹此裂纹逐渐向齿根部扩展，并沿承线绳表面延件，直至整个带齿与带基体脱离，这就是带齿的剪切脱落。造成带齿剪切脱落的原因大致有如下几个：1、同步带与带轮问有较大的节距差，使带齿无法完全进入轮齿槽，从而产生不完全啮合状态，而使带齿在较小的接触面积上承受过大的载荷，从而产生应力集中，导致带齿剪切损坏。2、带与带轮在围齿区内的啮合齿数过少，使啮合带齿承受过大的载荷，而产生剪切破坏。3、同步带的基体材料强度差。为减少带齿被剪切，首先应严格控制带与带轮间的节距误差，保证带齿与轮齿能正确啮合；其次应使带与带轮在围齿区内的啮合齿数等于或大于6，此外在选材上应采用有较高勿切韧挤压强度的材料作为带的基体材料。图3-7带齿的剪切破坏(4)、带齿的磨损带齿的磨损包括带齿工作面及带齿齿顶因角处和齿谷底部的廓损。造成磨损的原因是过大的张紧力和忻齿和轮齿间的啮合干涉。因此减少带齿的磨损，应在安装时合理的调整带的张紧力；在带齿齿形设计时，选用较大的带齿齿顶圆角半径，以减少啮合时轮齿的挤压和刮削；此外应提高同步带带齿材料的耐磨性。图3-8带齿磨损(5)、同步带带背的龟裂同步带在运转一段时期后，有时在带背会产生龟裂现象，而使带失效。同步带带背产生龟裂的原因如下，1、带基体材料的老化所引起；2、带长期工作在道低的温度下，使带背基体材料产生龟裂。防止带背龟裂的方法是改进带基体材料的材质，提向材料的耐寒、耐热性和抗老化性能，此外尽量避免同步带在低温和高温条件下工作。同步带传动的设计准则：据对同步带传动失效形式的分析，可知如同步带与带轮材料有较高的机械性能，制造工艺合理，带、轮的尺寸控制严格，安装调试也正确，那么许多失效形式均可避免。因此，在正常工作条件下，同步带传动的主要失效形式为如下三种；(1)同步带的承载绳疲劳拉断；(2同步带的打滑和跳齿；(3)同步带带齿的磨损。因此，同步带传动的设计淮则是同步带在不打滑情况下，具有较高的抗拉强度，保证承线绳不被拉断。此外，在灰尘、杂质较多的工作条件下应对带齿进行耐磨性计算。同步带分类同步带齿有梯形齿和弧齿两类，弧齿又有三种系列：圆弧齿(H系列又称HTD带)、平顶圆弧齿(S系列又称为STPD带)和凹顶抛物线齿（R系列)。梯形齿同步带梯形齿同步带分单面有齿和双面有齿两种，简称为单面带和双面带。双面带又按齿的排列方式分为对称齿型（代号DA)和交错齿型(代号DB〕。梯形齿同步带有两种尺寸制：节距制和模数制。我国采用节距制，并根据ISO5296制订了同步带传动相应标准GB/T11361～11362-1989和GB/T11616-1989。弧齿同步带弧齿同步带除了齿形为曲线形外，其结构与梯形齿同步带基本相同，带的节距相当，其齿高、齿根厚和齿根圆角半径等均比梯形齿大。带齿受载后，应力分布状态较好，平缓了齿根的应力集中，提高了齿的承载能力。故弧齿同步带比梯形齿同步带传递功率大，且能防止啮合过程中齿的干涉。弧齿同步带耐磨性能好，工作时噪声小，不需润滑，可用于有粉尘的恶劣环境。已在食品、汽车、纺织、制药、印刷、造纸等行业得到广泛应用。3.7.1同步带传动设计计算1.电机额定输出功率为0.2kw2、确定计算功电动机每天使用24小时左右，查表4-1得到工作情况系数KA=1.7。则计算功率为：3、小带轮转速计算通过上面的计算为：1000r/min4、选定同步带带型和节距由同步带选型图可以看出，由于在这次设计中功率转速都比较小，所以带的型号可以任意选取，现在选取H型带，节距Pb=12.7mm表3-1工作情况系数看KA图3-9同步带选型图5、选取主动轮齿数查表4-2知道小带轮最小齿数为18，现在选取小带轮齿数为18。6、小带轮节圆直径确定表3-2小带轮最小齿数表7、大带轮相关数据确定由于系统传动比为1:1，所以大带轮相关参数数据与小带轮完全相同。齿数18，节距12.7mm。8、带速v的确定9、初定周间间距根据公式得：10、带轮啮合齿数计算有在本次设计中传动比为一，所以啮合齿数为带轮齿数的一半，即zm=20。11、基本额定功率P0的计算查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表可以知道Ta=2100.85N，m=0.448kg/m。所以同步带的基准额定功率为表3-3基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量3.7.2同步带的主要参数1、同步带的节线长度同步带工作时，其承载绳中心线长度应保持不变，因此称此中心线为同步带的节线，并以节线周长作为带的公称长皮，称为节线长度。在同步带传动中，带节线长度是一个重要参数。当传动的中心距已定时，带的节线长度过大过小，都会影响带齿与轮齿的正常啮合，因此在同步带标准中，对梯形齿同步带的各种哨线长度已规定公差值，要求所生产的同步带节线长度应在规定的极限偏差范围之内。表3-4带节线长度表2、带的节距Pb同步带相邻两齿对应点沿节线量度所得约长度称为同步带的节距。带节距大小决定着同步带和带轮齿各部分尺寸的大小，节距越大，带的各部分尺寸越大，承载能力也随之越高。因此带节距是同步带最主要参数．在节距制同步带系列中以不同节距来区分同步带的型号。在制造时，带节距通过铸造模具来加以控制。梯形齿标准同步带的齿形尺寸见表4-5。3、带的齿根宽度一个带齿两侧齿廓线与齿根底部廓线交点之间的距离称为带的齿根宽度，以s表示。带的齿根宽度大，则使带齿抗剪切、抗弯曲能力增强，相应就能传送较大的裁荷。图3-10带的标准尺寸表3-5梯形齿标准同步带的齿形尺寸4、带的齿根圆角带齿齿根回角半径rr的大小与带齿工作时齿根应力集中程度有关t齿根圆角半径大，可减少齿的应力集中，带的承载能力得到提高。但是齿根回角半径也不宜过大，过大则使带齿与轮齿啮合时的有效接触面积城小，所以设计时应选适当的数值。5、带齿齿顶圆角半径八带齿齿项圆角半径八的大小将影响到带齿与轮齿啮合时会否产生于沙。由于在同步带传动中，带齿与带轮齿的啮合是用于非共扼齿廓的一种嵌合。因此在带齿进入或退出啮合时，带齿齿顶和轮齿的顶部拐角必然会超于重叠，而产生干涉，从而引起带齿的磨损。因此为使带齿能顺利地进入和退出啮合，减少带齿顶部的磨损，宜采用较大的齿顶圆角半径。但与齿根圆角半径一样，齿顶圆角半径也不宜过大，否则亦会减少带齿与轮齿问的有效接触面积。6、齿形角梯形带齿齿形角日的大小对带齿与轮齿的啮合也有较大影响。如齿形角霹过小，带齿纵向截面形状近似矩形，则在传动时带齿将不能顺利地嵌入带轮齿槽内，易产生干涉。但齿形角度过大，又会使带齿易从轮齿槽中滑出，产生带齿在轮齿顶部跳跃现象。同步带轮的设计的基本要求：1、保证带齿能顺利地啮入与啮出由于轮齿与带齿的啮合同非共规齿廓啮合传动，因此在少带齿顶部与轮齿顶部拐角处的干涉，并便于带齿滑入或滑出轮齿槽。2、轮齿的齿廊曲线应能减少啮合变形，能获得大的接触面积，提高带齿的承载能力即在选探轮齿齿廓曲线时，应使带齿啮入或啮出时变形小，磨擦损耗小，并保证与带齿均匀接触，有较大的接触面积，使带齿能承受更大的载荷。3、有良好的加了工艺性加工工艺性好的带轮齿形可以减少刀具数量与切齿了作员，从而可提高生产率，降低制造成本。第四章给袋包装机上袋机构气动系统的设计4.1拟定气动原理图根据给袋包装机上袋机构的要求，在驱动系统中气缸的运动方式主要是直线运动（缸体固定，活塞杆运动），叶片式摆动马达的运动形式为回转运动，气动原理图如图4-1所示；图4-1驱动系统原理图1--空气压缩机；2--空气处理单元；3--储气罐；4、5、6、16--消声器；7、8、9--三位四通电磁换向阀；17、18--二位二通电磁阀；10、11、12、13、14、15--单向调速阀19--真空发生器；20--真空开关；21--过滤器；22--吸盘；A--90°摆动叶片马达B--无杆气缸C--气动滑台气动系统包括三位四通电磁换向阀、二位二通电磁阀、气缸、吸盘、调速阀、消声器（等。图中的调速阀控制气缸上升和下降速度，防止速度过大对物料的冲击；三位四通电磁换向阀是改变气缸的运动方向；真空发生器的工作原理利用气体的喷射产生真空吸附物料，其主要功能是实现对物料的吸取和释放，真空发生器的动作是由二位二通电磁阀控制的。4.2气动元件选取及工作原理气压驱动是利用压缩气体的压力能来实现能量传递的一种方式，其介质主要是空气，也包括燃气和蒸汽。典型的气压传动系统由以下四部分组成：4.2.1气源装置气源装置是获得具有一定能量的压缩空气的装置，其主体部分是空气压缩机，有的还配有气源净化处理装置、气罐等附属设备。它将原动机提供的机械能转变为气体的压力能。气压传动对气源的要求：要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量。要求压缩空气有一定的清洁度和干燥度。下面对于主要的气源装置元件进行如下介绍：1、空气压缩机空气压缩机是产生压缩空气的气压发生装置，是气源主要的设备。按结构和工作原理可分为速度型和容积型两大类。容积型压缩机是利用特殊形状的转子或活塞压缩吸入封闭容积室空气的体积来增加空气的压力。容积型结构简单、使用方便。本设计选用容积型压缩机。2、储气罐储气罐可以调节气流，减少输出气流的脉动，使输出气流连续和气压稳定，也可以作为应急气源使用，还可以进一步分离油水杂质。储气罐上装有安全阀，使其极限压力比正常工作压力高10%，并装有指示罐内压力的压力表和排污阀等。罐的型式可分为立式和卧式两种。本设计选用立式储气罐，因为它的进气口在下，出气口在上，以利用进一步分离空气中的油、水。4.2.2执行元件执行元件是以压缩空气为工作介质产生机械运动，并将气体的压力能转变为机械能的能量转换装置，如气缸输出直线往复式机械能，摆动气缸输出回转摆动式机械能。1、气缸输出直线往复式气缸是气动执行元件之一。目前最常选用的是标准气缸，其结构和参数都已系列化、标准化、通用化。水平伸缩气缸选用单活塞杆双作用气缸。单活塞杆双作用气缸一般由缸筒、前后缸盖、活塞、活塞杆、密封件和紧固件等组成。其工作原理：对于前伸/回缩气缸，当左侧无杆腔进气，右侧有杆腔排气时活塞杆前伸，反之，活塞杆回缩；对于上升/下降气缸，当上侧无杆腔进气，下侧有杆腔排气时，活塞杆下降，反之活塞杆上升。2、摆动气缸输出回转摆动式摆动气缸分为单叶片式和双叶片式。单叶片式摆动气缸：压缩空气由进气口输入，作用在叶片上，带动轴回转产生转矩，另一腔的空气从排气口排出。双叶片式摆动气缸：从进气口进入的压缩空气作用在一个叶片上，同时通过轴上的气路也作用在另一叶片上带动轴回转。这样双叶片式产生的转矩将是单叶片式的2倍。本设计采用双叶片式摆动气缸，这样就能产生更大的转矩，以利于机械手的转动。4.2.3控制元件控制元件是用来调节压缩空气的压力、流量和控制其流动方向，使气动执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作。气动控制元件按功能分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。1、压力控制阀调节和控制压力大小的气动元件称为压力控制阀。它包括调压阀、溢流阀、顺序阀及多功能组合阀。调压阀是出口侧压力可调，并能保持出口侧压力稳定的压力控制阀。溢流阀是在回路中的压力达到阀的规定值时，使部分气体从排气侧排出，以保持回路内的压力在规定值的阀。调速阀是根据“流量负反馈”原理设计而成的单路流量阀。调速阀一般用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中。调速阀根据“串联减压式”和“并联溢流式”，又分为调速阀和溢流节流阀两种主要类型。本设计选用串联减压式调速阀。2、方向控制阀方向控制阀是改变压缩空气流动方向和气流通断状态，使气动执行元件的动作或状态发生变换的控制阀，其通常可分为单向型控制阀和换向型控制阀两类。单向型控制阀单向阀是指气流只能向一个方向流动而不能反向流动通过的阀，是最简单的单向型方向阀。在气动系统中，单向阀除单独使用之外，经常与流量阀、换向阀和压力阀组合成只能单向控制的阀。单向调速阀就是单向阀与节流阀并联而成。单向调速阀是把节流阀芯分成了上阀芯和下阀芯两部分。当流体正向流动时，其节流过程与调速阀是一样的，节流缝隙的大小可通过手柄进行调节；当流体反向流动时，靠流体的压力把阀芯压下，下阀芯起单向阀作用，单向阀打开，可实现流体反向自由流动。当正向流动时，经过节流阀节流。当反向流动时，单向阀打开，不节流。(2)换向型控制阀换向型方向控制阀按控制方式分类，分为气压控制、电磁控制、人力控制。换向阀是利用阀芯和阀体间相对位置的不同来变换不同管路间的通断关系，实现接通、切断，或改变流体方向的阀。它的用途很广，种类也很多。换向阀的性能的主要要求是：（1）油液流经换向阀时的压力损失小；（2）互不相通的油口间的泄漏小；（3）换向可靠、迅速且平稳无冲击。按换向阀的操纵方式有：手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式、气动式。按工作位置数和控制的通道数有：二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、二位五通阀、三位四通阀、三位五通阀等。本设计选用三位四通电磁换向阀理由如下：电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置。由于它操作轻便，易于实现自动化，因此应用广泛。当三位四通电磁换向阀两端电磁铁都断电时，阀芯处于中位，各口互不相通。使用三位四通电磁换向阀能够快速实现气缸的正反向运动。4.2.4辅助元件辅助元件是保证压缩空气的净化、元件的润滑、元件间的连接及消声等所必须的。可分为气源净化装置和其他辅助元件两大类。1、气源净化装置过滤器、调压阀和油雾器等组合在一起称为空气处理单元，又称为气动三联件。压缩的空气中含有各种杂质，这些杂质的存在会降低气动元件的耐用度和性能，造成误动作和事故，必须清除。空气处理单元就是用来清除压缩空气的杂质，提高空气质量的元件。2、消声器消声器是降低排气噪声的装置。压缩空气完成驱动工作后，由换向阀的排气口排入大气。此时的压缩空气是以接近音速的状态进入大气，由于压力的骤然变化，使空气急速膨胀从而发出噪音，其音量一般为80dB～100dB，为了改善劳动条件，应使用消声器。常用的消声器有三种类型吸收型、膨胀型和吸收膨胀型。吸收型消声器是依靠吸声材料来消声的。膨胀型消声器的结构比较简单，相当于一段比排气口径大的管件，当气流通过时，让气流在其内部扩散、膨胀、碰壁撞击、反射、相互干涉而消声。吸收膨胀型消声器是上述两种的结合。气流由斜孔引入，气流束相互撞击、干涉、进一步减速，再通过设在消声器内表面的吸声材料消声，最后排向大气。本设计选用膨胀型消声器。4.2.5真空发生器真空发生器的作用主要是使吸盘的橡胶皮碗形成真空而将工件吸附。真空发生器的工作原理是利用喷管高速喷射压缩空气，在喷管出口形成射流，产生卷吸流动。在卷吸流动作用下，使得喷管出口周围的空气不断地被抽吸走，使吸附腔内的压力降至大气压以下，形成一定真空度。4.2.6吸盘吸盘是直接吸吊物体的元件，一般用橡胶做成。真空吸盘之所以能吸附在工件上的原因是由于环境压力（大气压力）大于吸盘与工件之间的压力。将吸盘与真空发生装置连接，吸盘内部空间的空气被抽去，当吸盘接触到工件时，大气和吸盘之间形成了密封，就会吸住物料，吸气大小与大气压和吸盘内部空间的压力差成正比。第五章结论5.1本论文所取得的结果1、完成了给袋包装机上袋机构了本体结构方案设计。2、根据给袋包装机上袋机构的设计要求完成了给袋包装机上袋机构整体方案的设计3、最后，完成了给袋包装机上袋机构气动系统的设计。5.2技术展望此次多功能给袋包装机上袋机构的设计不仅重温了过去所学知识，而且学到了很多新的内容。相信这次毕业设计对我今后的工作会有一定的帮助。所以，我很用心的把它完成。在设计中体味艰辛，在艰辛中体味快乐。通过本次设计我可以更加