畢業(yè)論文設計糖果枕式包裝機豎封裝置設計.doc

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1、 畢業(yè)設計任務書 1．設計的主要任務及目標 本次設計的糖果包裝機功能良好，性能可靠，操作靈活方便；在結構上，方便工廠生產制造以及車間內的安裝；在使用中，便于調試和維護，同時具有生產成本和使用成本低等特點。 2．設計的基本要求和內容 1） 設備應能滿足糖果包裝要求 2） 設備應保證包裝膜對正，便于調節(jié) 3） 設備應結構簡單，運轉平穩(wěn)，工作可靠，便于維修 3. 參考文獻 [1] 高德，包裝機械設計[M]. 化學工業(yè)出版社，2005. [2] 尹章偉等，包裝機械[M].化學工業(yè)出版社，2005. [3] 張聰， 自動化食品包裝機[M].廣東科技出版社，2003

2、. [4] 張繼忠，戴作強，楊建民.包裝機傳動系統(tǒng)方案設計[J].現(xiàn)代制造工程，2005. [5] 朱旭峰.枕式包裝機的工作原理[J].肉類工業(yè)，2002,(05):42-44.. 設計各階段名稱 起 止 日 期 1 查閱資料，準備開題報告和開題答辯 3月3日~3月9日 2 擬定研究方案 3月10日~3月16日 3 研究方案具體實施 3月17日~4月6日 4 撰寫計算說明書 4月7日~4月27日 5 繪制圖紙 4月28日~5月25日 6 定稿裝訂，畢業(yè)答辯 5月25日~6月22日 糖果枕式包裝機豎封裝置設計

3、摘要:本次研究的題目是在目前較熱門的糖果包裝機械的基礎上，對其總體結構和豎封裝置進行設計。該類包裝機要求傳動系統(tǒng)簡單，工作穩(wěn)定，維修和保養(yǎng)簡單，所有控制系統(tǒng)由軟件實現(xiàn)完成，方便技術升級。 整個系統(tǒng)的設計充分體現(xiàn)了價格低廉、簡單實用、穩(wěn)定可靠、節(jié)省材料的設計原則，同時由于設計中使用了通用件，降低了制造的成本。在設計豎封裝置時，主要采用凸輪來控制豎封機構的間歇運動。結構簡單，運行平穩(wěn)。而且還采用了雙變頻器控制，帶長即設即切，無須調節(jié)空走，一步到位，省時省膜。 本次設計的糖果枕式包裝機功能使用，性能良好，操作方便；在結構方面，方便生產制造以及車間內的安裝，在使用中，便于調試和維護；同時具有生產成

4、本和使用成本低等特點。 關鍵詞：包裝機，凸輪，豎封機構 The Vertical Encapsulation Device Design of the Candy Pillow Type Packaging Machine Abstract:This topic is the design of the packing machine’s vertical closure device and the design of the overall structure foundation in the more popular pac

5、king machine present-market. This kind of packaging machine request succinct transmission system、stable work、the simple service maintenance and all controls realized by the software, It can adjust function and update technology. In the design of the transmission system, main problem is the computat

6、ion and examination of the gear transmission and the axis. The overall system design fully manifested the low-price and good-quality, the simple and practical principle, the simple structure, the material-saved, at the same time it has used the standard part massively, reduced the cost of production

7、. The design of vertical closure device in the structure, mainly use the cam to control the intermittent motion of vertical closure structure. The structure not only is extreme simple, but also has steady movement. Moreover, It also uses the double – frequency changer control, when the belt has been

8、 long, it can cut following supposes, it need not to adjust and wastes time, reaches only one step to goal instantly, time-saving and material-saving. This device about the candy pillow type packaging machine, has good function, creditable capability, and very flexible manipulating; in its structur

9、e, it convenient plant’s production and manufacture and the workshop’s installment, in its use, it is advantageous for the debugging and the maintenance; Simultaneously the characteristic is the low cost of the production and the use and so on. Key word: packaging machine, cam，intermittent motion

10、 目 錄 1前言 1 1.1 課題的主要內容和基本要求 1 1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題 1 1.3 本課題設計的總體思路 2 1.4 本課題要解決的主要問題及預期成果 3 2糖果枕式包裝機的總體設計 4 2.1設計參數(shù)要求 4 2.2總體方案設計 4 2.3 傳動系統(tǒng)的設計 7 2.3.1電機的選擇 8 2.3.2 主動軸的設計與校核 10 2.3.3 齒輪的設計與強度校核 12 2.4定量供料裝置的設計 16 2.5制袋成型器的設計 17 3豎封裝置的設計 18 3.1 豎封器裝置的總體結構設計 18 3.2 豎封凸輪的設計 18

11、3.2.1 從動件運動規(guī)律的選擇 19 3.2.2 凸輪機構設計的基本問題 19 3.3 軸承的選用 20 3.3.1 軸承類型的選擇 21 3.3.2 軸承的潤滑 21 3.3.3 滾動軸承的密封 22 3.4 彈簧的設計 22 3.4.1 選擇彈簧的材料并正確許用應力 22 3.4.2 計算彈簧絲直徑 23 3.4.3 確定工作圈數(shù) 23 3.4.4 計算彈簧幾何尺寸 24 3.4.5 驗算穩(wěn)定性 25 3.4.6 繪制彈簧兩件工作圖 25 3.5推塊桿的設計 26 3.6 銅套的設計 26 3.7 豎封燙頭的設計 27 3.8 直軸1的設計 2

12、8 3.9 直軸2的設計 28 3.10 滑移板的設計 29 結 論 30 參考文獻 31 致　謝 32 I 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 1前言 1.1 課題的主要內容和基本要求 本課題是為包裝糖果而設計一臺糖果枕式包裝機。具體進行總體設計、豎封裝置設計。主要內容有： 基本條件是：包裝物品為塊狀糖果；包裝速度為40粒/min；包裝膜為PP卷、最大寬度50mm、長度50m。 技術要求:a. 設備應能滿足糖果包裝要求。 b. 設備應保證包裝膜對正，便于調整。 c．設備

13、應結構簡單、運轉平穩(wěn)，工作可靠。 d．設備應便于維修。 1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題 隨著包裝行業(yè)的發(fā)展, 糖果包裝機正向著連續(xù)化、高速化、自動化方向發(fā)展?，F(xiàn)今人們生活水平不斷提高，購買能力加強，對休閑食品的需要日益擴大，從而帶動了枕式包裝的發(fā)展與應用。據(jù)有關數(shù)據(jù)表明，糖果及各種休閑食品的消費市場將以個別小包裝和組合包裝為主導。在包裝款式設計上，世界各地將趨向于標準化發(fā)展。 我國目前立式袋成型機結構復雜、調整機構多，且包裝精度低，一般在～ 之間，有的還在以上，而國外同類產品包裝精度為，且穩(wěn)定可靠。包裝速度低，機械式和一般伺服控制成型機耗電量大，封

14、口不結實，尤其是印有彩色圖案的商標不能準確到位，那是因為包裝紙的實際運動速度與預計的有誤差，積累起來會使商標位置發(fā)生變動，迫切需要改進。 包裝機械是集機、電、光、聲、磁、化、生、美為一體的高技術、高智能、高競爭的產品。發(fā)展速度快、更新速度快是它的一大特點。世界上一切高技術成果，都會在包裝機械產品中得到應用。 國外的包裝機械近些年有了新特點，主要是：一是生產高效率，生產線高度自動化，生產規(guī)模大型化，以獲得最佳勞動生產率和經濟效益；二是資源的高利用率和發(fā)展循環(huán)經濟；三是產品高度重視節(jié)能，重視降低成本；四是高新技術實用化，提高生產效率，產品上水平、上檔次；五是科研成果商品化，使包裝機械產品向知識

15、密集化、技術綜合化、產品智能化等方面發(fā)展。 在這樣的新形勢下，我國的包裝機械產品由于品種少、技術水平低、產品可靠性差等原因，面臨著激烈的國際競爭。我國食品包裝機械存在的問題有： (1). 與國外產品差距大。 產品技術方面的差距：控制技術和產品可靠性方面較差，且技術更新的速度太慢，新技術、新材料、新工藝推廣的范圍太窄。 產品品種方面的差距：目前國外包裝機械產品的品種大約有2300多種，成套數(shù)量多，并且不斷有新技術、新產品出現(xiàn)。國外的包裝機械產品一方面向高精度、大型化發(fā)展，另一方面向多功能方向發(fā)展。 生產技術與企業(yè)管理方面的差距：目前，國內包裝機械企業(yè)大多采用了CAD/CAM技術，

16、數(shù)控加工中心和柔性制造系統(tǒng)的應用也較規(guī)范。發(fā)達國家包裝機械企業(yè)的技術、生產、銷售等管理工作基本實現(xiàn)了計算機化。而我國的包裝機械生產企業(yè)還存在技術裝備水平偏低、設備陳舊、效率低、精度差等問題，從而使企業(yè)缺乏市場競爭力。 (2). 重復建設嚴重。目前，中國食品和包裝機械市場上充斥著成本低、工藝水平比較落后、易于制造的機械的產品。這樣的市場環(huán)境如果長期不能得到改善，將不利于整個行業(yè)產品的升級換代。 (3). 開發(fā)能力不足。我國食品和包裝機械主要還是仿制、測繪、稍加國產化改進，談不上開發(fā)研究。目前國內的科研、開發(fā)投入較少。 (4)．知識產權意識談薄。我國食品和包裝機械行業(yè)缺乏知識產權意識，對自己

17、開發(fā)出來的新產品沒有及時申請專利權加以保護。我國食品和包裝機械產品的更新?lián)Q代速度太慢，完全趕不上低水平重復生產的速度。許多的企業(yè)忙著就現(xiàn)有產品擴大市場，忙著仿制和抄襲他人的設備產品，根本不去考慮機械產品如何升級換代，如何實現(xiàn)技術創(chuàng)新。 1.3 本課題設計的總體思路 根據(jù)畢業(yè)設計的要求擬定總體思路如下： 首先分析封袋的封裝要求以及封袋總體尺寸確定包裝的總體工藝方案。 然后認真研究樣機，看懂其工作原理，根據(jù)具體的要求設計所需要的包裝機；在加工條件允許的前提下，選擇精度等級較高的配合制，以保證包裝機的包裝膜能準確定位； 其次；嚴格按照任務書上所示的設計要求，使得包裝機的相關參數(shù)與要

18、求的相接近，參照已有的包裝機進行創(chuàng)新，去除冗余繁雜的零部件，從而實現(xiàn)設備的結構簡單； 最后在包裝機的設計過程中盡可能地使用通用部件，使得其在出現(xiàn)故障時易于維修，同時方便日后的調整。工藝方案確定后，根據(jù)封袋的大小確定各個部分的尺寸，保證各個部件之間工作連續(xù)可靠，包裝機總體結構緊湊。 1.4 本課題要解決的主要問題及預期成果 該課題需要解決的問題主要是：根據(jù)包裝袋的形狀、尺寸以及封邊方式的要求完成包裝袋封口位置、裝料位置的選擇；豎封頭及加料裝置的設計；不等速機構、無級變速機構的設計及位置布置；差動機構的設計；誤差補償機構對各個部分誤差進行補償。運用AutoCAD繪制包裝機的總裝配圖、

19、各個零件的零件圖和傳動路線圖，以指導各零件的加工和包裝機的設計。運用Pro/E進行該包裝機零件的三維實體建模，生成三維爆炸視圖，指導該包裝機的生產裝配。通過專業(yè)知識核實所設計的包裝機總體結構和各零部件是否合格。 設計的預期效果是：所設計的設備應結構簡單、運轉平穩(wěn)，工作可靠,易于維修，能滿足糖果包裝要求要求，保證包裝膜對正，便于調整。 2 糖果枕式包裝機的總體設計 2.1設計參數(shù)要求 設計的糖果枕式包裝機的方案滿足如下性能、性質要求： A.包裝物品：塊狀糖果 B.包裝速度：40粒/min；料盤轉速：10r/min；主軸轉速：40 r/min C.包裝

20、膜：PP卷、最大寬度50mm、長度50m D.技術要求： a.設備應能滿足糖果包裝要求。 b.設備應保證包裝膜對正，便于調整。 c.設備應結構簡單、運轉平穩(wěn)，工作可靠。 d.設備應便于維修。 e.設計時考慮加工工藝性和裝配工藝性，盡量使用標準件、通用件，以降低制造成本。 2.2總體方案設計 為了使設計的包裝機既能滿足多項指標，又能結構合理，造價低，在市場上具有一定的先進性為此擬定二套方案對此進行分析： (1)橫枕式自動制袋裝填包裝機 這個方案的動力由主電動機通過無級變速器，輥式縱封，輥式牽引和橫封頭。此種方案的工作特色：臥式中用得比較多，該機集自動裹包物品、封口、

21、切斷于一體，是一種高效率的連續(xù)式包裝機，廣泛應用于餅干、糖果等的自動包裝上。其包裝材料為塑料或其復合材料，采用卷盤式薄膜供料，由牽引輥松卷，經導輥的導向進入成型器，成型器讓薄膜自然形成卷包的形式，同時待包物品由供料輸送鏈送入至薄膜卷包的空間。卷包的薄膜在牽引的作用下向前運行并被中封輥熱融封合。物品隨薄膜同步運行。包裝物品最后經橫封切斷，形成一個成品包裝。這種機器接觸精度比較高，不好保證其摩擦系數(shù)。而且結構比較復雜，制造成本比較高。 圖2.1 橫枕式自動制袋裝填包裝機原理圖 1．紙卷 2． 反射光電頭3．包裝物4．下紙輥輪 5.成型器 6.牽引輥輪7．縱封輥輪8．橫封頭 9．不等速

22、機構 10．超越離合器 11．主電機 12．無級變速器13．伺服電機14．輸送機構15．調速機構 16．送紙光電傳感器 17．橫封光電傳感器 18．成品19．勾爪差動機構 (2)立式間歇制袋中縫封口包裝機 圖2.2 立式間歇制袋中縫封口包裝原理 1．加料管2．翻領成型器3．送紙輥4．包裝膜5．導輥6．縱封器7．橫封器8.切刀 這個方案的動力由電機減速機，經過一對齒輪軸輸出。此類機型是由卷筒薄膜塑料3經過導輥5被引入成型器2，通過成型器2和加料筒1的作用形成中縫搭接的圓筒形。其中加料筒1的作用是為外作制袋管，內為輸料管。 封合時縱封器6垂直壓合在套于內筒1外壁的薄膜搭

23、接處，加熱形成牢固的縱封。其后，縱封器回退復位，由橫封頭7對其橫封和切斷。如圖所示可以知道每一次封合可以完成下袋上口封和上袋下口的封塑。 (3)方案對比分析 大體可以將立式包裝機與臥式包裝機的區(qū)別列出如下幾點： ①.由于臥式機器的高度比較低，因此上料比較容易；而立式機器由于高度的原因上料要通過很大的傳送系統(tǒng)才能完成。 ②.臥式機的制袋和灌裝是分開進行的，所以要先制好袋子后再進行灌裝，因此所灌裝的物料不會進入到側封和底封中；而立式機器的制袋與灌裝是同步進行的，一邊制袋成型一邊灌裝，所以物料較容易進入密封區(qū)（如側封、底封處），從而影響袋子的密封質量。 ③.另外，臥式機一般采用潛入式灌裝，

24、即灌裝頭伸入到袋的中下部進行灌裝，灌裝過程中灌裝頭會上下往復運動。潛入式灌裝縮短了物料的下落行程，避免粉末下落后的“反撲”現(xiàn)象引起的封口不嚴問題；而立式機在灌裝過程中物料的行程相對較長，而且灌裝頭是固定的。 ④.臥式機的工位較多，可以加入很多的附件，如：切圓角、易撕口等；而立式機器不能同時加入這些附件。 綜上所述，方案1和方案2操作都比較方便。但方案2比方案1結構簡單、造價低，方案2更切合實際的需要，所以方案2為選用方案。 系統(tǒng)采用以 PLC為控制核心， 采用數(shù)字電路與模擬相結合，經實踐證明，系統(tǒng)操作簡單，性能穩(wěn)定可靠，維護方便，而且能夠在噪音、振動、粉塵嚴重的惡劣環(huán)境下正常工作。間歇式

25、橫封機構是制袋封口機最重要的機構之一。常用的橫封機構有氣動式、機械式和機械氣缸組合式三種。氣動式需要兩個以上專門的氣缸和供氣系統(tǒng)； 機械氣缸組合式是經多個典型的(機構 如多桿組合機構、曲柄滑塊結構、凸輪擺桿)結構或曲擺桿機構等與氣缸組合而成；常用的機械式橫封機構多桿結構或成組的齒輪擺桿機構。如何對這些橫封機構進行微機控制，是當前包裝機械工作者最熱門的題。本文采用 PLC不僅能實現(xiàn)復雜的邏輯控制，還能完成各種順序或定時的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并且可靠性高， 穩(wěn)定性好、抗干擾能力強，在惡劣環(huán)境下能長時間不間斷進行，編程簡單且維護工作量少。 在方案2中用凸輪機構實現(xiàn)封燙。凸輪滑桿間歇式橫封機構的結構圖如圖

26、所示 ，其結構主要凸輪由動力傳送機構帶動旋轉， 而內外封合由橫封滑桿、回位彈簧和旋轉凸輪三部分組成。橫封滑桿在凸輪驅動下，作往復移動，將筒狀包裝材料夾持， 其夾持部位嵌有加熱器使包裝材料封口處受熱熔化并使之夾緊，從而實現(xiàn)封合?；匚粡椈膳c凸輪配合， 使滑桿能準確地靠住凸輪輪廊， 在包裝材料的移動過程中， 完成夾持、開合的動作。凸輪由動力傳送機構帶動旋轉， 而內外封合機構則通過拉簧拉緊至與凸輪接觸，凸輪旋轉時使內外封合機構作往復移動并實現(xiàn)封口處兩熱封器間歇開合；兩熱封器張開時，凸輪驅動兩封器合攏，最后將其包裝封壓緊，使包裝袋受熱加壓而封口。緊接著機構再進行下一個封口動作。運動中，力系處于封閉平衡狀

27、態(tài)， 使機械傳動運行中沖擊振動小。封口性能好采用柔性沖擊凸輪輪廓曲線， 使得封口器在封口瞬間既降低了沖擊又保證了封口性能。 2.3 傳動系統(tǒng)的設計 傳動系統(tǒng)是用各種形式的機構來傳遞運動和動力的。當完成了執(zhí)行系統(tǒng)的方案設計和原動機的預選型后，即可根據(jù)執(zhí)行機構所需要的運動和動力條件及原動機的類型和性能參數(shù)進行傳動系統(tǒng)的方案設計了。傳動系統(tǒng)設計的前提條件是對傳動感系統(tǒng)的運動特性要求和動力特性要求，其中運動特性一般包括轉速、傳動比、變速范圍和轉差率等參數(shù)，動力特性一般包括功率及變矩系數(shù)等。 由于糖果包裝機采用了專門的控制軟件通過雙變頻控制，帶長即設即切，無需調節(jié)空走，一步到位，省時省

28、膜。利用自重進料可大大提高了工作效率。所以將工作臺設計成立式工作臺，使工作更加平穩(wěn)，更加可靠。 由于工作臺要求是快速，平穩(wěn)，所以采用二級齒輪傳動，以減輕對工作臺的沖擊。由步進電機帶動齒輪轉動，再由一對直齒齒輪帶動主動軸轉動，再由凸輪機構帶動橫封裝置的間歇運動，再通過一對斜齒輪帶動2軸進行牽引，再由凸輪機構帶動豎封裝置進行間歇運動，最后主軸通過同步帶帶動料斗部位的軸進行轉動。 2.3.1電機的選擇 電動機的容量（功率）選得是否合適，對電動機的工作和經濟性都有影響。當容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常工作，或電動機因長期過載而過早損壞；容量過大則電動機的價格高，能量

29、不能充分利用，且因經常不在滿載下運動，其效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費。 根據(jù)設計要求包裝速度為40粒/min，由經驗選0.75kw的電機。 查表可得電機型號為：Y802-4 額定功率為：0.75kw 同步轉速選：n=1500r/min 滿載時：轉速為1390r/min 電流為2.01A 效率為74.5 % 功率因數(shù)為0.76 電動機所需功率為 （3.1） 查參考

30、文獻[10]取 由式3.1得： (1)分配各級傳動比 電動機選定后，根據(jù)電動機的滿載轉速及工作軸的轉速即可確定傳動裝置的總傳動比 具體分配傳動比時，應注意以下幾點： ①各級傳動的傳動比最好在推薦范圍內選取，對減速傳動盡可能不超過允許的最大值。 ②應注意使傳動級數(shù)少﹑傳動機構數(shù)少﹑傳動系統(tǒng)簡單，以減少精度的降低。 ③應使各級傳動的結構尺寸協(xié)調﹑勻稱利于安裝，絕不能造成互相干涉。 ④應使傳動裝置的外輪廓尺寸盡可能緊湊。 為了使主軸箱結構緊湊，齒輪傳動的外輪廓尺寸不宜過大，因而

31、取傳動比 取 則 (2)計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) I軸 P1 = Poη帶 = 0.750.96 = 0.72kw II軸 n2= r/min P2 = P1η斜齒= 0.720.95= 0.76kw T2 = Nm Ⅲ軸 n 3= P3 = P2η軸承=0.760.99 = 0.75kw T3 = Nm 將運動和動力參數(shù)計算結果進行整理并列于下表： 表2.1 運動和動力參數(shù)計算結果 參數(shù) 電動機軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 轉速n/r.min

32、-1 1390 347.5 280.24 70.06 功率P/KW 0.75 0.72 0.76 0.75 轉距T/Nm 2.2 88.31 25.9 102.23 傳動比 5.25 4.37 4.53 效率η 0.96 0.931 0.931 2.3.2 主動軸的設計與校核 (1) 主動軸材料及熱處理方法的選擇 軸的常用材料是碳素鋼、合金鋼及球墨鑄鐵。碳素鋼比合金鋼價廉，對應力集中的敏感性低，經熱處理或化學處理可得到較高的綜合力學性能（尤其在耐磨性和抗疲勞強度兩個方面）應用較多。常用的碳素鋼有35、40、45和50等幼稚中碳鋼，其中45

33、鋼應用最廣，通常驚醒正火或調質處理，一般用于比較重要或承載較大的軸。對于不重要的或承載較小的軸，也可采用Q235，Q275等普通碳素鋼。 選擇軸的材料和熱處理方法，主要根據(jù)軸的受力、轉速、重要性等組軸的強度和耐磨性提出的要求。研究表明，鋼材的種類和熱處理的措施對其彈性模量影響較小。軸的剛度主要取決于軸的剖面尺寸，可用適當增加軸的截面面積來提高軸的剛度。此外，合金鋼取決于應力集中敏感性較強，價格也較高。選材是應考慮到這些。 綜合考慮軸的運行環(huán)境以及軸材料的力學性能，軸的材料選擇45鋼，調質處理。 表2.2常用材料的及C值 軸的材料 Q235-A,20 Q275,35 45 40

34、Cr,35SiMn,38SiMnMo /MPa 15～25 20～35 25～45 35～55 C 149～126 135～112 126～103 112～97 (2)軸的最小直徑估算 根據(jù)設計要求包裝速度為40粒/min，由電機的選擇可得轉速為1390r/min。 假設取 故取>合格 (3)軸的結構設計 ①．各軸段的直徑 階梯軸各軸段直徑的變化應遵循下列原則： 配合性質不同的表面（包括配合表面與非配合表面），直徑應有所不同； 加工精度、粗糙度不同的表面，一般直徑亦應有所不同； 應便于軸上零件的裝拆。 ②．通常從初步估

35、算的軸段最小直徑d開始，考慮軸上配合零部件的標準尺寸、結構特點和定位、固定、裝拆、受力情況等對軸結構的要求，一次確定軸段的直徑。具體操作時還應注意以下幾個方面問題： 與軸承配合的軸頸，其直徑必須符合滾動軸承內徑的標準系列。 軸上螺紋部分必須符合螺紋標準。 軸肩定位是軸上零件最方便可靠的定位方法。軸肩分定位軸肩和非定位軸肩，定位軸肩通常用于軸向力較大的場合,其高度,查表3.2。軸承定位軸肩的高度必須低于軸承內圈的高度，以便于拆卸軸承，具體尺寸可查軸承標準或手冊。非定位軸肩是為加工和裝配而設置的，其高度沒有嚴格的規(guī)定，一般取1～2。 與軸上傳動零件配合的軸頭直徑，應盡可能圓整成標準直徑尺寸

36、系列（表11.5）或以0、2、5、8結尾的尺寸。 非配合的軸身直徑，可不取標準值，但一般應取成整數(shù)。 ③．各軸段的長度 各軸段的長度決定于軸上零件的寬度和零件固定的可靠性，設計時注意以下： 軸頸的長度通常于軸承的寬度相同。 軸頭的長度取決于與其相配合的傳動輪轂的寬度。 軸身長度的確定應考慮軸上各零件之間的相互位置關系和拆裝工藝要求，各零件間的間距查參考文獻[11][12]。 軸環(huán)寬度一般取～或，并圓整為整數(shù)。 表2.3肩或軸環(huán)的最小高度、圓角r、零件孔端圓角半徑R倒角C 直徑d >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～100 2 2.

37、5 3.5 4.5 5.5 r 0.8 1.0 1.6 2.0 2.5 R或C 1.6 2.0 3.0 4.0 5.0 (4)軸上零件的定位與固定 ① 常用的軸向定位和固定方法兩類 軸本身的組成部分，如軸肩、軸環(huán)、圓錐面等； 附件，如套筒、鎖緊擋圈、圓螺母和止動墊圈、緊定螺釘?shù)取? ② 軸上零件的周向定位與固定 為了傳遞運動與轉矩，軸上零件必須有可靠的周向定位。該設計中的主動軸上齒輪用平鍵做周向定位。軸承內圈靠它與軸之間的過盈配合來實現(xiàn)周向定位。常用軸上零件周向固定的方法有鍵連接、花鍵連接、型面連接、銷連接、彈性環(huán)連接、過盈連接等。緊釘螺釘也可以

38、做周向定位。，但只用在傳力不大之處。 (5)繪制軸的零件工作圖 圖2.3主傳動軸結構示意圖 2.3.3 齒輪的設計與強度校核 (1)選擇齒輪材料、熱處理方法、精度等級、齒數(shù)、及齒寬系數(shù) 大小齒輪材料均為45鋼調質處理，齒面硬度分別為220HBS、260HBS。初選7級精度，小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，齒數(shù)比。 齒寬系數(shù)的選擇 （3.2） 由齒輪的強度公式可知，輪齒越寬，承載能力也愈高，因而輪齒不宜過窄；但增大齒寬又會使齒面上的載荷分布更趨不均勻，故齒寬系數(shù)應取得適合。圓柱齒輪

39、齒寬系數(shù)的薦用值列于下表。對于標準圓柱齒輪減速器，齒寬系數(shù)取為： （3.3） 所以對于外捏合齒輪傳動的值規(guī)定為0.2，0.25，0.30，0.40，0.50，0.60，0.80，1.0，1.2。運用設計計算公式時，對于標準減速器，可先選定再用上式計算出相應的值 。 表2.4按軟齒面齒輪非對稱安裝查表6.5，取齒寬系數(shù) 裝置狀況 兩支撐相對小齒輪作對稱布置 兩支撐相對小齒輪作不對稱布置 小齒輪作懸臂布置 0.9～1.4（1.2～1.9） 0.7～1.15（1.1～1.65） 0.

40、4～0.6 注： 大、小齒輪皆為硬齒面時應取表中偏下限的數(shù)值；若皆為軟齒面或僅大齒輪為 軟齒面時可取表中偏上限的數(shù)值； 括號內的數(shù)值用于人字齒輪，此時b為人字齒輪的總寬度； 金屬切削機床的齒輪傳動，若傳遞的功率不大時，可小到0.2； 非金屬齒輪可取≈0.5～1.2。 對接觸疲勞強度計算，由于點蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動增大，并不立即導致不能繼續(xù)工作的后果，故可取S==1。但是，如果一旦發(fā)生斷齒，就會引起嚴重的事故，因此在進行齒根彎曲疲勞強度的計算時S==1.25～1.5。 (2)按齒面接觸疲勞強度設計 確定公式中的各參數(shù)

41、 （3.4） 載荷系數(shù)：試選 小齒輪傳遞的轉矩 （3.5） 表2.5 材料系數(shù) 小齒輪材料 大齒輪材料 鋼 鑄鋼 球墨鑄鐵 灰鑄鐵 E/MPa 206000 202000 173000 126000 鋼 206000 189.8 188.9 181.4 165.4 鑄鋼 202000 -- 188.0 180.5 161.4 球墨鑄鐵 17300 -- -- 173.9 156.6 灰鑄鐵 126000 -- -- -- 146.0 材料

42、系數(shù)：查表2.5 大、小齒輪的接觸疲勞強度極限， 應力循環(huán)次數(shù) 接觸疲勞壽命系數(shù)、：查參考文獻 [11] 圖6.6得 , 確定許用接觸應力、 取安全系數(shù) (3) 設計計算 試算小齒輪分度圓直徑 取 由式3.4得： 計算圓周速度 計算載荷系數(shù)K 查參考文獻[11]表6.2得使用系數(shù)；根據(jù)、7級精度查圖6.10得動載系數(shù)；查圖6.13得，則 校正分度圓直徑 (4)計算齒輪傳動的幾何尺寸 計算模數(shù) 兩輪分度圓直徑、 中心距 齒寬 E. 齒高 (5)校核齒根彎曲疲

43、勞強度 確定公式中各參數(shù)值 （3.5） ， 彎曲疲勞壽命系數(shù)、 取定彎曲平老強度安全系數(shù)，應力修正系數(shù),得 齒寬系數(shù)、和應力修正系數(shù)， 查參考文獻[11]表6.4得，，， 計算大小齒輪的與，并加以比較取其中大值帶如公式計算 校核計算 由式3.5得： 2.4定量供料裝置的設計 對于不同的包裝物品有不同的計量方式，對于糖果這樣顆粒狀的物品用轉盤式的供料裝置比較合理。采用可調容積的轉盤，這樣提高其多功能性。根據(jù)要求，包裝速度為40顆／分鐘，將轉盤做四個量杯，在各個量杯

44、底部都有一個活動底蓋，當轉到其位置時通過開蓋銷撥開，使糖壞掉入加料筒里。同時也有閉蓋銷推動活動底蓋，不讓糖果掉下來。 2.5制袋成型器的設計 在自動制袋包裝機中，卷筒薄膜由舒展平坦輸送到卷折成各種袋型的全過程中，制袋成型器起了一個關鍵的作用，它對包裝的形式、尺寸及質量有直接的影響。因此正確選擇成型器是非常重要的。常用的制袋成型器主要有以下幾種：翻領成型器、三角板成型器、象鼻成型器、U型板成型器以及缺口導板成型器等。正確設計和制造成型器的關鍵點為： (1)少薄膜通過成型器所受的阻力，使薄膜不產生縱向或橫向的拉伸變形以及皺折等。 (2)膜自然貼合、無拉伸、無騰空地通過成型器，自然卷

45、合，正確成型。 (3)單可靠，制造方便，調試容易。 可熱封薄膜包裝制袋的形式很多，主要有以下幾種： 圖2.4常用成型器示意圖 1.三角形 2.U形 3. 象鼻式 4.缺口導板式 搭接式和對接式包裝袋，一般采用 “翻領”立式成形器制袋。成卷薄膜經導輥，由商標光電定位裝置檢測后，進人翻領式成形器卷成圓筒狀，縱向封接器進行縱向縫封接，由橫向封接器封接前一袋的上部封口和下一個袋子的下部封口。一般由橫向封接器的上下運動配合張合，實現(xiàn)薄膜的向下牽引，高速包裝機也有利于輥式縱封器加牽引器，完成薄膜的牽引。所以本課題用的就是翻領成型器。 3 豎封裝置的設計 該包裝機采用的是板式豎封

46、器，其結構能實現(xiàn)的運動一般比較簡單，主要通過凸輪來驅動控制豎封的間歇運動的。當帶筒停歇時，豎封裝置可對其疊合的側邊壓緊并進行脈沖式熱封，使其形成一道密合的豎縫。釋放后，再借助其他裝置完成牽引的動作。該機構具有運動可靠、平穩(wěn)、效率高,使得整套動作均能嚴格按規(guī)律進行等優(yōu)點。 3.1 豎封器裝置的總體結構設計 圖3.1 豎封裝置的總體結構圖 1-豎封凸輪 2-主動軸 3-鍵 4-推塊桿 5-法蘭套 6-直軸1 7-直軸2 8-豎封燙頭 上圖為豎封裝置的總體設計圖,該機構的工作順序如下：在凸輪的驅動下，推動拉桿塊帶動豎封裝置完成往復左右運動，而豎封裝置通過一滑移板在一對開有平槽的兩螺

47、栓桿上實現(xiàn)豎封的間歇運動，而兩螺栓桿均固定在墻板上，整個運動相當平穩(wěn)。在設計又考慮到行程的調節(jié)，故在拉桿的頂頭加了個調節(jié)螺母，更方便了整個機構的可調性。 3.2 豎封凸輪的設計 該豎封凸輪在豎封裝置中有著及其重大的作用，整個豎封裝置是通過凸輪來實現(xiàn)機構的往復間歇運動。 設計該凸輪首先確定工作行程 ，為使設計的凸輪機構運動平穩(wěn)，設的從動件的運動規(guī)律應使凸輪機構具有較好的動力學性能為此，必須優(yōu)選從動件的運動規(guī)律。 3.2.1 從動件運動規(guī)律的選擇 選擇除了要滿足機械的具體工作要求外，還應使凸輪機構具有良好的動力特性，以及應使所設計的凸輪廓線便于加工等。而這些往往又是相互制

48、約的，因此，在學則或設計從動件的運動規(guī)律時，必須根據(jù)使用的場合、工作條件等分清主次綜合考慮，確定選擇或設計的運動規(guī)律的主要依據(jù)。 (1)機械的工作過程只要求從動件實現(xiàn)一定的工作行程，而對運動規(guī)律無特殊要求時，應學則使凸輪機構具有良好的動力特性和便于加工的運動規(guī)律。對于減速輕載的凸輪機構，因為這是動力特性不是主要的，可主要從凸輪廓線便于加工來考慮，選擇圓弧、直線等便于加工曲線作為凸輪廓線。而對于速度較高的凸輪機構，應考慮其定理特性，避免產生較大的沖擊。 (2)機械的工作過程對從動件的運動能夠規(guī)律有特殊要求時，耳凸輪的轉速又不太高時，應滿足工作需要出發(fā)來選擇從動件的運動規(guī)律，其次考慮其動力特性

49、和便于加工。 (3)機械的工作過程對從動件的運動規(guī)律有特殊要求時，凸輪的轉速由特別高時，應兼顧兩者來設計從動件的運動規(guī)律。通?？蛇x用組合運動規(guī)律來滿足這種要求。 (4)選擇和設計從動件的運動規(guī)律時，除了要考慮沖擊性外，還應考慮具有較大的速度，，最大加速度，最大躍度，較小。這些因素回影響帶技術系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，因此總希望其越小越好。特別對于告訴凸輪機構，這一點尤其重要。 3.2.2 凸輪機構設計的基本問題 (1) 凸輪機構類型選擇，確定凸輪形狀、從動件形狀與運動形式及凸輪與從動件維持高副接觸的方式。從動件是滾動軸承，故選擇平底式凸輪。 (2) 從動件規(guī)律的設計，根據(jù)應用場合對從

50、動件行程和運動特性的要求，確定從動件運動規(guī)律。 (3)凸輪機構的基本參數(shù)設計，確定從動件行程各運動角、凸輪基圓半徑、偏距、滾子半徑、中心距、從動件長度等。 (4) 凸輪輪廓曲線設計。 (5) 凸輪機構承載能力計算 (6)凸輪機構結構設計，繪制機構裝配圖和各零件的工作圖。 凸輪的運動曲線如圖3.2所示： 圖3.2 凸輪的運動曲線 凸輪的結構如圖3.3所示： 圖3.3 豎封凸輪 3.3 軸承的選用 軸承是支撐軸或軸上回轉體的部件。滾動軸承依靠元件之間的歸動接觸來承受載荷，相對于滑動軸承，滾動軸承具有摩擦小，效率高，啟動容易，潤滑簡便等優(yōu)點，在現(xiàn)代機器中應用很

51、廣。其缺點是耐沖擊性能較差，高速時壽命低及噪聲和振動較大。 3.3.1 軸承類型的選擇 選擇滾動軸承的類型，一般從以下幾個方面進行考慮。 (1)高、載荷較小、要求旋轉精度高時宜選用球軸承；轉速較低、載荷較大或有沖擊載時則選用滾子軸承。 (2)上同時受徑向和軸向聯(lián)合載荷，一般選用角接觸肄軸承或圓錐滾子軸承；若徑向載荷較大、軸向載荷小，可選用深溝球軸承；而當軸向載荷較大、徑向載荷小時，可采用推力角接觸球軸承、四點接觸球軸承或選用推力球軸承和深溝球軸承的組合結構。 (3)軸承使用時內、外圈間的候斜角應控制在允許角偏斜值之內，否則會增大軸承的附加載荷而降低壽命。當兩軸承座孔

52、軸線不對中咸由于加工、安裝誤差和軸撓曲變形大等原因使軸承內、外圈傾斜角較大時，選用調心軸承對軸和軸承的工作情況會有一定改善。帶座外球面軸承則特別適用于補償安裝不良引起的對中性誤差。 (4)于安裝拆卸和調整間隙常選用內、外圈可分寓的分離型軸承 (如圓錐滾子軸承、四點接觸球軸承) 、具有內錐孔的軸承或帶緊定套的軸承。 (5)承時要注意經濟性 (各類型軸承價格比) 。球軸承比滾子軸承便宜。同型號尺寸公差等級為P0、P6、P5、P4、P2的滾動軸承價格比約為1：1．5：2：7：10。 根據(jù)以上考慮，選擇深溝球軸承602。 3.3.2 軸承的潤滑 潤滑對于滾動軸承具有重要意義。軸承中的

53、潤滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還具有散熱、減小接觸應力、吸收振動、防止銹蝕等。潤滑方式與軸承速度有關，一般根據(jù)軸承的值（d為滾動軸承內徑，單位mm；n為軸承轉速，單位r/min）作出選擇。 式中d=32mm;n=1390r/min ＝321390＝4.410mm?r/min 表3.1適用于脂潤滑和油潤滑的值極限 軸承類型 脂潤滑 油潤滑 角接觸球軸承 16 >25 對照上表3.1軸承的潤滑方式選擇脂潤滑。 3.3.3 滾動軸承的密封 軸承工作時，潤滑劑不允許很快流失，且外界灰塵、水分及其他

54、雜物也不允許進入軸承，故應對軸承設置可靠的密封裝置。密封裝置可分為接觸式和非接觸式兩類。 接觸式密封 通過軸承蓋內部放置的密封件與傳動軸表面的直接接觸而起密封作用。密封件主要用毛氈、橡膠圈、皮碗等軟性材料，也有用減磨性好的硬質材料如石墨、青銅、耐磨鑄鐵等。軸與密封件接觸部位需要磨光，以增強防泄漏能力和延長密封件的壽命。 非接觸式密封 接觸式密封必然在接觸處產生摩擦，非接觸式密封則可以避免此類缺點，故非接觸式密封常用于速度較高的場合。 鑒于磨頭主軸在靠近砂輪端受到的振動比較大，在磨削時產生的磨削四處飛濺。假如用接觸式密封，主軸在高速旋轉時軸和密封圈摩擦厲害，磨簧機運轉一定時間密封圈就達

55、不到密封效果。磨屑容易進入軸承，影響軸承壽命和磨削精度。權衡利弊，我選擇非接觸式密封，即選用迷宮式密封，在縫隙中填脂。 3.4 彈簧的設計 3.4.1 選擇彈簧的材料并正確許用應力 選擇彈簧的材料：，試選擇鋼絲直徑，查參考文獻[11]表15.5取，由表15.4查得載荷彈簧的許用剪應力 3.4.2 計算彈簧絲直徑 計算 由結構定中徑 計算曲度系數(shù) 計算彈簧絲的直徑 ，與初選相符，故 3.4.3 確定工作圈數(shù) 初算彈簧剛度 初算 確定切變模量 查參考文獻[11]表15.4,得 確定工作圈數(shù) 取

56、 確定彈簧剛度 確定 3.4.4 計算彈簧幾何尺寸 彈簧中徑 彈簧內徑 彈簧外徑 總圈數(shù) 節(jié)距 自由高度 螺旋升角 彈簧絲展開長度 3.4.5 驗算穩(wěn)定性 故穩(wěn)定性滿足 3.4.6 繪制彈簧兩件工作圖 A. 計算 B. 計算 C. 計算 D. 計算 E. 計算 F. 繪制彈簧工作圖 圖3.4 彈簧受力圖 圖3.5 彈簧結構圖 3.5推塊桿的設計 推塊桿是由拉桿和推塊焊接而成，推塊主要是用于連接軸承與凸

57、輪的運動的。拉桿主要是用于帶動縱封板來實現(xiàn)包裝機的熱封，其尺寸是根據(jù)主動軸與墻板之間的距離來決定的。 在凸輪的運動過成中，為了機構能夠得到緩沖，故在拉桿上加了個彈簧。又考慮到拉桿是往復直線運動的且穿國墻板，時間久了容易使墻板損壞，所以在拉桿與墻板之間加個銅套與法蘭盤，并且此處的接觸面要求精度高。 具體結構如圖3.6所示： 圖3.6 推塊桿 1-推塊 2-拉桿 3.6 銅套的設計 銅套的直徑由拉桿的與銅套接觸的那段直徑確定，為，外徑擬確定為?？紤]到其他零件的安裝尺寸，以及豎封裝置的行程，導向套的長度擬確定為。 導向套剛度校核： V> V 所以導向套滿足

58、剛度要求。 3.7 豎封燙頭的設計 豎封燙頭是豎封裝置中較為重要的一個部件，豎封燙頭的結構圖如下所示： 圖3.7 豎封燙頭 1-加熱器 2-豎封板 壓燙頭取寬，是取決于糖果紙的尺寸來要求的。該豎封燙頭利用在左孔中加入U形電熱絲進行加熱來實現(xiàn)壓燙的，其橫向定位是通過豎封燙頭右邊與滑移板之間用螺釘進行固定，縱向固定是通過在豎封燙頭上面用兩個螺釘與墊板1進行固定。具體尺寸根據(jù)總體結構而定。 此外由于燙頭直接壓燙于材料易出現(xiàn)高溫而影響熱封的效率，故在壓燙頭前端繞一圈四氟帶。熱封用四氟膠帶熱封用四氟膠帶，是以浸漬聚四氟乙烯的玻璃布、聚四氟乙烯車削膜為基本材料制成的熱封專業(yè)的

59、帶狀抗沾材料。為能夠適用于各熱封器，在厚度、寬度上備有多種規(guī)格。 主要用途：該產品廣泛用于米袋、藥袋、糕點袋、糖果袋，以及豆腐、液體容器的熱封。還用于其它聚乙烯等塑料制包裝用薄膜的熱封。主要特長：1、耐熱性能好，即使在過熱的加熱器上也能夠安全使用。 2、抗粘性好，熔化的包裝薄膜的“渣屑”不會粘到加熱器上。 3、電絕緣性極佳。 3.8 直軸1的設計 該結構中用到了兩端有螺紋的直軸1，該直軸的作用一方面是與墻板固定，另一方面是讓豎封機構在切有平槽的直軸1上滑移，實現(xiàn)豎封行程的控制。 具體結構如下所示： 圖3.8 直軸1 3.9 直軸2的設計 該軸中間開個小縫

60、的主要作用是繞四氟帶，長度由豎封燙頭的高度來決定的。 具體結構如下所示： 圖3.9 直軸2 3.10 滑移板的設計 滑移板主要用來連接豎封機構，實現(xiàn)豎封的進程運動。 具體結構如下所示： 圖3.10 滑移板 結論 畢業(yè)設計是一項理論聯(lián)系實踐的工作，可以讓我們學生把書本上學來的東西融會到實踐中去，是檢驗我們對理論知識的掌握程度和動手能力的有效手段。 通過功能需求分析，確定了總體設計方案，根據(jù)生產率的要求，選擇了Y802-4電機，并對主動軸和齒輪進行了計算與校核，設計了豎封裝置的具體結構，尤其其中采用了凸

61、輪來實現(xiàn)豎封機構的周期間歇運動，該設計結構新穎、合理。但由于該設備采用的是立式的，故存在進料高度高等問題，需要進一步提高。 參考文獻 [1] 高德，包裝機械設計[M]. 化學工業(yè)出版社，2005. [2] 尹章偉等，包裝機械[M].化學工業(yè)出版社，2005. [3] 張聰， 自動化食品包裝機[M].廣東科技出版社，2003. [4] 張繼忠，戴作強，楊建民.包裝機傳動系統(tǒng)方案設計[J].現(xiàn)代制造工程，2005. [5] 朱旭峰.枕式包裝機的工作原理[J].肉類工業(yè)，2002,

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63、偉昌,械工程及自動化簡明設計手冊(上冊).北京：機械工業(yè)出版社，2001. [14] 葉偉昌,械工程及自動化簡明設計手冊(下冊).北京：機械工業(yè)出版社，2001. [15] 沈世德,械原理[M].機械工業(yè)出版社，2001. [16] 李錫均,裝機用轉位凸輪的設計[J].輕工機械，1994,(04):10-14. [17] <<中國軸承新舊型號對照手冊>>編寫組編.中國軸承新舊型號對照手冊.北京：兵器工業(yè)出版社，1995. [18] 鄢臘梅，曾曉紅，袁友偉.立式制袋填充包裝機封口機構的智能化設計[J].中國包裝工業(yè)，2001. [19] 王繼周，耿艾莉，王海洋.包裝機封合位置誤差的產

64、生及補償方法[J].遼寧工學院學報， 2000,(03):42-44. 致　謝 畢業(yè)設計即將結束。我的畢業(yè)設計課題是糖果枕式包裝機的豎封切斷裝置設計。在設計過程中，需要運用到機械方面的知識。通過這次畢業(yè)設計，使我基本上掌握了機械產品的設計的方法和步驟，以及如何運用CAD繪圖軟件來畫零件，裝配圖，對AutoCAD繪圖進行了回顧，還有運用Pro-E三維造型。并且也掌握了如何查閱各種文獻和相關的手冊等。 總的來說，這次設計把我以前所學的理論知識綜合運用，提高了我獨立思考問題、發(fā)現(xiàn)問題以及解決問題的能力，為以后的工作奠定了堅實的基礎。這次畢業(yè)設計讓我在解決實際問題等方面得到了一次較好的鍛煉。 本次設計任務雖然已完成，但由于本人水平有限，缺乏經驗，也會存在一些問題，在此懇請各位老師、同學多多指教。 此次畢業(yè)設計是在佘老師的指導下進行的，佘老師經常為我解答一些疑難問題。每次遇到困難，佘老師都會幫我解決問題，鼓勵我，給我克服困難的勇氣和信心。在此，我衷心地向佘老師表示誠摯的感謝和敬意！ 32