顆粒包裝機畢業(yè)設(shè)計圖紙,顆粒,裝機,畢業(yè)設(shè)計,圖紙 長沙學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 第1章 緒 論 1.1包裝機械 包裝機械是指完成全部或部分包裝過程的機器。包裝過程包括成型、充填封、口裹、包等主要包裝工序以及清洗、干燥、殺菌、貼標(biāo)、困扎、集裝、拆卸等前后包裝工序，轉(zhuǎn)送、選別等其他輔助包裝工序。 1.1.2包裝的分類及作用 包裝的分類方法很多，按包裝產(chǎn)品的流通領(lǐng)域分類，有工業(yè)產(chǎn)品包裝和商業(yè)產(chǎn)品包 裝，按產(chǎn)品包裝的結(jié)構(gòu)形式分類，有內(nèi)包裝和外包裝；還可以按包裝材料或包裝容器的品種類別分類以及按包裝對象即包裝物品的名稱分類等等。其中按包裝的結(jié)構(gòu)形式分類比較有意義，內(nèi)包裝是一種基本的包裝結(jié)構(gòu)形式，它包括直接包裝和中間包裝。直接包裝是用包裝材料或容器直接裹包產(chǎn)品或裝載的包裝形式；包裝材料或容器與被包裝物品間保持著直接觸，是最小的包裝單元。直接包裝時，必須根據(jù)被包裝物品的物理性能，按包裝要求，選擇包裝材料或容器，制定包裝工藝，選擇或設(shè)計包裝機械設(shè)備。中間包裝是以一定數(shù)量的直接包裝品經(jīng)組合后再作一次包裝的包裝形式。如物品裝瓶或裝袋后的裝盒包裝；卷煙小包包裝后的條包包裝；牙膏類物品的裝管封尾后的裝盒包裝等。 隨著消費者需要的多樣化，尤其是超級市場的發(fā)展，內(nèi)包裝突出日益重要的地位。完成內(nèi)包裝所需的機器設(shè)備，在包裝工業(yè)中的需求量最大。 外包裝是以一定數(shù)額的、經(jīng)內(nèi)包裝后的產(chǎn)品裝裁到包裝箱的包裝結(jié)構(gòu)形式。包裝箱現(xiàn)在多用瓦楞紙板箱。內(nèi)包裝的主要目的，在于促進銷售，并為消費者提供使用上的方便，在包裝設(shè)計中，除保證包裝內(nèi)容物質(zhì)和量的要求外，還需重視包裝裝潢的重要作用。外包裝的主要目的，是為流通儲運提供保障，要求包裝堅固牢實。 包裝是對被包裝物所采取的一種保護性措施，包裝的主要目的在于保護產(chǎn)品的使用價值。因此，包裝中還要顧及到物品在流通中的運輸、裝卸、存貯保管和銷售的方便；此外，包裝的裝潢還起到美化、宣傳和推銷的作用。包裝加工是產(chǎn)品在生產(chǎn)中的最后環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品的商品價值不可忽視的重要環(huán)節(jié)。 1.1.3?包裝機械的組成 被包裝物品 供送系統(tǒng) 主傳送 系統(tǒng) 成品輸出系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 傳動系統(tǒng) 輔助裝置 動力機 機身 包裝材料供送系統(tǒng) 包裝操作執(zhí)行系統(tǒng) 圖1.1包裝機械的組成和特點 1.1.4包裝機械的特點 （1）大多數(shù)包裝機械結(jié)構(gòu)和機構(gòu)復(fù)雜，運動速度快且動作配合要求高。 （2）用于食品和藥品的包裝機要便于清洗，符合藥品和食品的衛(wèi)生和安全要求。 （3）包裝執(zhí)行機構(gòu)的工作力一般都較小，所以包裝機的電機功率較小。 （4）包裝機一般都采用無級變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度、調(diào)節(jié)包裝機的生產(chǎn)能力。 （5）包裝機械是特殊類型的專業(yè)機械，種類繁多，生產(chǎn)數(shù)量有限。為便于制造和維修，減少設(shè)備投資，在包裝機的設(shè)計中應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)化、通用性及多功能性。 （6）包裝機械的自動化程度高，大部分已采用PLC、單片機控制，實現(xiàn)了智能化。 （7）包裝機械實現(xiàn)了包裝生產(chǎn)的專業(yè)化，大幅度地提高生產(chǎn)效率。 （8）包裝機械化降低了勞動強度，改善勞動條件，保護環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產(chǎn)品成本。 （9）保證了包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生和安全，提高了產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強市場銷售的競爭力。 （10）延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通。產(chǎn)品采用包裝機，可減少包裝場地面積，節(jié)約基建投資 。 1.2包裝機發(fā)展方向 目前，國外包裝和食品機械水平高的國家主要是美國、德國、日本、意大 利和英國。而德國的包裝機械在設(shè)計、制造及技術(shù)性能等方面則居于領(lǐng)先地位， 2002年德國包裝機械產(chǎn)值達34億歐元，其產(chǎn)量的77 %為出口產(chǎn)品。最近幾年，這些國家包裝和食品機械設(shè)備發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢。 　德國包裝機械設(shè)計的新趨勢? ????德國與美國、日本、意大利均為世界包裝機械大國。在包裝機械設(shè)計、制造、技術(shù)性能等方面居于領(lǐng)先地位。德國包裝機械的設(shè)計是依據(jù)市場調(diào)研及市場分析結(jié)果進行的，其，目標(biāo)是努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務(wù)。為滿足客戶要求，德國包裝機械制造廠商和設(shè)計部門采取了諸多措施：? ????(1)工藝流程自動化程度越來越高，以提高生產(chǎn)率和設(shè)備的柔性及靈活性。采用機械手完成復(fù)雜的動作。操作時，在由電腦控制的攝像機錄取信息和監(jiān)控下，機械手按電腦指令完成規(guī)定動作，確保包裝的質(zhì)量。? ????(2)提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，最大限度地滿足生產(chǎn)要求。德國包裝機械以飲料、啤酒灌裝機械和食品包裝機械見長，具有高速、成套、自動化程度高和可靠性好等特點。其飲料灌裝速度高達12萬瓶/h，小袋包裝機的包裝速度高達900袋／min。? ????(3)使產(chǎn)品機械和包裝機械一體化。許多產(chǎn)品要求生產(chǎn)之后直接進行包裝，以提高生產(chǎn)效率。如德國生產(chǎn)的巧克力生產(chǎn)及包裝設(shè)備，就是由一個系統(tǒng)控制完成的。兩者一體化，關(guān)鍵是要解決好在生產(chǎn)能力上相互匹配的問題。? ????(4)適應(yīng)產(chǎn)制品變化，具有良好的柔性和靈活性。由于市場的激烈競爭，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短。如化妝品生產(chǎn)三年一變，甚至一個季度一變，生產(chǎn)量又都很大，因此要求包裝機械具有良好的柔性和靈活性，使包裝機械的壽命遠大于產(chǎn)品的壽命周期，這樣才能符合經(jīng)濟性的要求。? ????(5)普遍使用計算機仿真設(shè)計技術(shù)。隨著新產(chǎn)品開發(fā)速度不斷加快，德國包裝機械設(shè)計普遍采用了計算機仿真設(shè)計技術(shù)，大大縮短了包裝機械的開發(fā)設(shè)計周期。? ????包裝機械設(shè)計不僅要重視其能力和效率，還要注重其經(jīng)濟性。所謂經(jīng)濟性不完全是機械設(shè)備本身的成本，更重要的是運轉(zhuǎn)成本，因為設(shè)備折舊費只占成本的6％～8％，其他的就是運轉(zhuǎn)成本。? 1.3國內(nèi)包裝機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 我國包裝機械行業(yè)起步于20世紀(jì)70年代，在80年代末和90年代中得到迅速發(fā)展。已成為機械工業(yè)中的10大行業(yè)之一，無論是產(chǎn)量，還是品種上，都取得了令人矚目的成就，為我國包裝工業(yè)的快速發(fā)展提供了有力的保障。目前，我國已成為世界包裝機械工業(yè)生產(chǎn)和消費大國之一。? ????包裝機械作為一種產(chǎn)品，它的含義不僅僅是產(chǎn)品本身的物質(zhì)意義，而是包括形式產(chǎn)品、隱形產(chǎn)品及延伸產(chǎn)品3層含義。形式產(chǎn)品是指包裝機本身的具體形態(tài)和基本功能；隱形產(chǎn)品是指包裝機給用戶提供的實際效用；延伸產(chǎn)品是指包裝機的質(zhì)量保證、使用指導(dǎo)和售后服務(wù)等。所以包裝機的設(shè)計應(yīng)該包括：市場調(diào)研、原理圖設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工圖設(shè)計、使用說明書編寫及售后服務(wù)預(yù)案等。? ????包裝機械設(shè)計的類別主要有：測繪仿制設(shè)計、開發(fā)性設(shè)計、改進性設(shè)計、系列化設(shè)計。如啤酒灌裝生產(chǎn)線生產(chǎn)能力為1．6～4萬瓶/h，其中灌裝機的灌裝閥工位數(shù)從48個、60個、90個到120個就屬于系列化設(shè)計。? ????由普通啤酒灌裝生產(chǎn)線到純生啤酒灌裝生產(chǎn)線的設(shè)計就屬于改進、開發(fā)性設(shè)計。對于中低速運行的包裝機，目前我們基本上可以進行自主設(shè)計。而高速運行的包裝機，特別是一些先進機型，大多是測繪、仿制國外的同類機型，進行國產(chǎn)化設(shè)計和系列化設(shè)計。其主要的原因是：(1)大多數(shù)設(shè)計人員還沒有真正掌握先進的設(shè)計方法，如高速包裝機械的動力學(xué)設(shè)計理論和方法等，對高速工況下機構(gòu)的動態(tài)精度分析等問題還不能模擬解決；(2)產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合不夠緊密，理論上的科研成果不能及時地在實際設(shè)計中運用，設(shè)計人員缺乏及時的技術(shù)培訓(xùn)；(3)整個行業(yè)缺乏宏觀調(diào)控的力度，優(yōu)勢資源不能得到合理的配置與調(diào)整。? ????在包裝機械設(shè)計領(lǐng)域，絕大多數(shù)設(shè)計人員仍沿用以前的設(shè)計方法：(1)根據(jù)設(shè)計任務(wù)書尋找同類機型作為樣機；(2)參考樣機制定各項技術(shù)性能指標(biāo)及使用范圍；(3)設(shè)計工作原理圖、傳動系統(tǒng)圖；(4)設(shè)計關(guān)鍵零件，部件；(5)設(shè)計總裝圖方案和動作循環(huán)圖；(6)設(shè)計部件圖、總裝圖和零件圖；(7)對主要部件中的關(guān)鍵零件進行強度、剛度校核；(8)設(shè)計控制原理圖、施工圖等。? ????而今，國內(nèi)一些大學(xué)的設(shè)計軟件，可以對包裝機中常用機構(gòu)進行有限元分析和優(yōu)化設(shè)計，其開發(fā)的凸輪連桿機構(gòu)CAD／CAM軟件已經(jīng)能夠滿足企業(yè)進行凸輪連桿機構(gòu)自主設(shè)計的能力，但在實際包裝機械的設(shè)計中應(yīng)用還不普遍。? ????新型包裝機械往往是機、電、氣一體化的設(shè)備。充分利用信息產(chǎn)品的最新成果，采用氣動執(zhí)行機構(gòu)、伺服電機驅(qū)動等分離傳動技術(shù)，可使整機的傳動鏈大大縮短，結(jié)構(gòu)大為簡化，工作精度和速度大大提高。其中的關(guān)鍵技術(shù)之一是采用了多電機拖動的同步控制技術(shù)。其實掌握這種技術(shù)并不很難，只是一些設(shè)計人員不了解包裝機械的這一發(fā)展趨勢。如果說以前我國包裝機械設(shè)計是仿制、學(xué)習(xí)階段，那么現(xiàn)在我們應(yīng)該有創(chuàng)新設(shè)計的意識 我國包裝業(yè)技術(shù)與機械近些年所取得的成績是顯著的，其起步于20世紀(jì)70年代末，剛起步時年產(chǎn)值僅七、八千萬元，產(chǎn)品品種僅100 余種，技術(shù)水平也較低。在20紀(jì)80年代中期至20世紀(jì)年代中期十余年的時間里，才得到快速發(fā)展，年增長率達到20%—30% ，到1999年底食品和包裝機械達40 大類，品種達1700種，到2000年產(chǎn)值增加到300億元，且技術(shù)水平也上了個臺階，開始出現(xiàn)了規(guī)?；?、自動化趨勢，傳動復(fù)雜、技術(shù)含量高的設(shè)備也開始出現(xiàn)，許多包裝機械如液體食品灌裝機等設(shè)備已開始成套出口。我國包裝行業(yè)的發(fā)展趨勢主要有如下幾個方面： (1)制袋—充填—封口包裝機械 大多數(shù)是小包裝機械，在這一范圍內(nèi)已較好地解決了顆粒、膏體和粉狀的包裝的問題。 (2)無菌包裝機械 無菌包裝是將經(jīng)過消毒的食品在無菌環(huán)境裝入消毒的容器中，可最大限度地保持食品的天然風(fēng)味、品質(zhì)和營養(yǎng)，確保產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點。無菌包裝機主要分為無菌袋式大包裝和無菌袋式小包裝。無菌袋式大包裝一般在原料產(chǎn)地用于果蔬濃縮汁包裝。而無菌袋式小包裝通常用于飲料品，供市場零售。無菌袋式小包裝又分為杯式、盒式、袋式成型充填密封小包裝三種類型。由于無菌包裝機械制造工藝和技術(shù)比較復(fù)雜，我國以前一直依靠進口。當(dāng)然，近年來，我國一些企業(yè)努力，在這方面取得了很大的進展，如上海輕工裝備（集團）公司研制的屋頂盒式紙盒無菌包裝機。 (3)啤酒灌裝成套設(shè)備 隨著國內(nèi)啤酒行業(yè)向規(guī)?；s化經(jīng)營方向發(fā)展，啤酒灌裝成套設(shè)備要重點發(fā)展年產(chǎn)5萬噸以上的大型灌裝成套設(shè)備，適度發(fā)展10萬噸以上的大型灌裝成套設(shè)備。目前我國廣州輕工機械廠已能生產(chǎn)4萬瓶/小時、6萬每小時的啤酒灌裝成套設(shè)備。 包裝業(yè)在生產(chǎn)自動化趨勢的影響下 ，呈現(xiàn)高度自動化的包裝鏈、機械功能要求多元化、結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)模塊化、控制功能智能化要求、裝重安全方便環(huán)保等特點。今后朝著高速、低耗、計量精確、自動檢測、多功能、全自動大型化成套設(shè)備發(fā)展。其他還有真空包裝機械和塑料中空容器加工機械。 1.4我國包裝技術(shù)與國外先進包裝技術(shù)的差距 雖然我們食品包裝技術(shù)與機械在近年來取得驕人的成績，但同國外比較，技術(shù)上仍存在二十年的差距，其具體表現(xiàn)在： 1）產(chǎn)品品種單調(diào)，成套設(shè)備少 到2000年為止,國外食品包裝機械達2300余種，且大多配套生產(chǎn)；國內(nèi)食品包裝機械只有1700余種，且多以單機為主。 2）技術(shù)水平低 主要表現(xiàn)在產(chǎn)品可靠性差，技術(shù)更新速度慢，新技術(shù)、新工藝、新料材應(yīng)用少，單機多，成套機少，技術(shù)含量低的產(chǎn)品多，高技術(shù)含量的產(chǎn)品少，智能化的設(shè)備還處于研制階段。 3）產(chǎn)品質(zhì)量低 主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性可靠性差，造型落后，外觀粗糙，且大多數(shù)產(chǎn)品還無可靠標(biāo)準(zhǔn)。 4）開發(fā)能力不足 主要表現(xiàn)是我們還在仿制、測繪或稍加國產(chǎn)化的改進，更談不上系統(tǒng)的開發(fā)研究。 1.5本設(shè)計的內(nèi)容與目標(biāo) 本設(shè)計的內(nèi)容是在分析研究包裝機的功能的基礎(chǔ)上，重點討論設(shè)計包裝機的傳動路線方案和重要機構(gòu)（槽輪機構(gòu)，花盤輪，轉(zhuǎn)鼓計數(shù)裝置）。并且通過仿真實驗來檢驗機構(gòu)設(shè)計。 本設(shè)計討論的具體內(nèi)容是： 1）電機到主傳動軸的傳動方案和傳動比的分配； 2）主傳動軸上主傳動輸送帶、圓柱齒輪的傳動功率的分配以及傳動比的分配。以實現(xiàn)瓶的傳輸以及瓶的推送等動作間的協(xié)調(diào)。 3）設(shè)計送料機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，并理論上分送料機構(gòu)的設(shè)計可行性。 本設(shè)計的目標(biāo)旨在通過了解包裝機的功能來研究包裝機中特定動作的實現(xiàn)，通過研究間歇機構(gòu)來為包裝機的應(yīng)用提供較高的理論參考價值和應(yīng)用價值.第2章 片劑包裝機的傳動方案設(shè)計 2.1 選擇電動機 合理選擇電動機類型，對工作機械有效的工作，以及機組運行的可靠性、安全、節(jié)能及降低設(shè)備造價都有重要意義。 電動機類型的選擇要從負載的要求出發(fā)，考慮工作條件，負載性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、供電情況等，盡量滿足下述各方面的要求： 1．機械特性 由電動機類型決定的電動機的機械特性與工作機械機械特性配合要適當(dāng)，機組穩(wěn)定工作；電動機的起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、牽入轉(zhuǎn)矩等性能均能滿足工作機械的要求。 2．轉(zhuǎn)速 電動機的轉(zhuǎn)速滿足工作機械要求，其最高轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化率、穩(wěn)速、調(diào)速、變速等性能均能適應(yīng)工作機械運行要求。 3．運行經(jīng)濟性 從降低整個電動機驅(qū)動系統(tǒng)的能耗及電動機的綜合成本來考慮選擇電動機類型，針對使用情況選擇不同效率水平的電動機類型；對一些使用時間很短、年使用時數(shù)也不高的機械，電動機效率低些也不會使總能耗產(chǎn)生較大的變化，所以并不注重電動機的效率：但另一類年利用小時較高的機械，如空調(diào)設(shè)備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機等，就需要選用效率高的電動機以降低總能耗。 2.2電動機的選擇 本機器的動力選用交流380V。包裝機械中常用的點機轉(zhuǎn)速多為1400分轉(zhuǎn)/分，由于整個載荷比較小，所以綜合考慮最終選用Y112M-4型三相異步電動機，電壓為380V，功率為180W，額定轉(zhuǎn)速為1400r/min，根據(jù)電機轉(zhuǎn)速及效率要求確定各級傳動比。其中轉(zhuǎn)送帶為主要工作部件，其效率直接影響整機工作效率。電動機的外形圖及尺寸見表2.1和圖2.1。 圖2.1 Y112M-4型電動機外形尺寸 機座號 安裝尺寸 D(j6) E F(N9) G M N(j6) P R S T 80 19 +0.009 -0.004 40 6 -0.03 15.5 -0.1 165 130 +0.014 -0.011 200 0 12 +0.43 3.5 外形尺寸不大于 AC AD AE L 175 120 110 300 表2.1Y112M-4型電動機外形尺寸 2.3傳動方案的確定 包轉(zhuǎn)機工作時，先將經(jīng)理瓶機構(gòu)整理的瓶子經(jīng)輸送帶8送入，再經(jīng)花盤輪9旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到送料裝置10，然后通過槽輪6進行間歇運動使之停下，進行灌料。然后再通過花盤輪轉(zhuǎn)出，由輸送帶送出。 1.電機 2.帶輪 3.減速箱 4.減速箱鏈輪 5.齒輪6.槽輪機構(gòu)7.圓錐齒輪 8.送瓶傳送帶 9.花盤輪 10.轉(zhuǎn)鼓計數(shù)裝置 圖2.1片劑包裝機系統(tǒng)傳動原理圖 2.4各級傳動比的確定 按圖2.1，電動機經(jīng)帶輪、減速器、鏈輪減速。減速器選用傳動比為i2=1：50的蝸輪減速機，電機與減速箱采用皮帶傳動，其傳動比為i1=1：4，鏈輪減速的傳動比為i3=1：1，即 ————電機與減速器的傳動比 ————蝸輪減速箱傳動比 ————減速箱與主軸間傳動比 所以主軸轉(zhuǎn)速及傳動帶上的瓶的線速度為 /=/=0.03663m/s=36.63mm/s 每分鐘30瓶，那么瓶子間的距離為：mm 第三章 電機到主輸送帶裝置的傳動設(shè)計 3.1第一級傳動——帶的設(shè)計 1）確定帶的計算功率 由表8-6[1]查得帶的工作情況系數(shù)，故 w =198w (3.1) 2） 選取窄V帶帶型 根據(jù) 、由圖8-9確定選用SPZ型。 3） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由表8-3和表8-7取主動輪基準(zhǔn)直徑63mm。 根據(jù)式（8-15），，從動輪基準(zhǔn)直徑。 =252 mm (3.2) 根據(jù)表8-7，取。 按式==4.618 m/s (3.3) =4.618m/s 所以帶的速度合適。 4） 確定窄V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距 根據(jù)0.7（，初步確定中心距400 mm。 根據(jù)下式計算所需的基準(zhǔn)長度 = =1316.9mm (3.4) 由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度=1400mm。 則按式（8-21）計算實際的中心距a =442.4mm (3.5) 圓整取a=442mm 5） 驗算主動輪上的包角 由式（8-6）得 (3.6) 主動輪上的包角合適。 6）計算窄V帶的根數(shù)Z 由 (3.7) 又1400 r/min 、63mm、4,查表8-5a和表8-6b得 0.24 kw △P0=0.03 kw 查表8-8得 包角系數(shù)0.93，查表8-2得長度系數(shù)0.99，則 =0.7 則取Z=1根。 7） 計算預(yù)緊力 由 (3.8) 查表8-4得q=0.06kg/m，故 N=33.08N 8） 計算作用在軸上的壓軸力 ==65.35 N (3.9) 3.2 蝸輪蝸桿傳動減速箱的計算 蝸桿所在軸Ⅰ：=700 r/min, 172.8 w，傳動比， 傳動不反向，工作載荷穩(wěn)定，設(shè)計壽命12000 h。 3.2.1 選擇蝸桿的傳動類型 根據(jù)GB/T10085—1988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）。 3.2.2選擇材料 考慮到本設(shè)計中蝸桿傳動的傳遞功率不大，速度較低，所以蝸桿用45鋼。因希望效率高些賴磨性好，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45—55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為里節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。 3.2.3按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計 根據(jù)閉齒蝸輪蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計,再較核齒根彎曲疲勞強度。由式（11—12），傳動中心距 (3.10) 1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 按1，取效率0.8，則 =94300 (3.11) 2）確定載荷系數(shù)K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)=1；選使用系數(shù)=1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取重載荷系數(shù)=1.05；則 =1.21 (3.12) 3）確定彈性影響系數(shù) 因選用的鑄錫磷青銅ZCuSn10P蝸輪和鋼蝸桿相配，故=160 。 4）確定接觸系數(shù) 先假使蝸桿分度圓直徑和傳動中心距a的比值=0.35，從圖11-18中可查得=2.9。 5）確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSu10P,金屬模鍛造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，可從表11-7中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268MPa。則應(yīng)力環(huán)次數(shù)為 ===1.008 (3.13) 壽命系數(shù) =1 則 =1268=268 MPa 6）計算中心距 =69.93mm 取中心距為a=80mm，因i=50，故可模數(shù)m=2.5，蝸桿分度圓直徑=30mm。這時/a=0.375。從圖11-18中可查得接觸系數(shù)=2.8。因為，上述計算結(jié)果可用。 3.2.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 1）蝸桿 軸向齒距==7.854；直徑系數(shù)q=12；齒頂直徑==35 mm， 齒根圓直徑=24mm； 分度圓導(dǎo)程角=；蝸桿軸向齒厚=6.283 mm。 2）蝸輪 蝸輪齒數(shù)=51；變位系數(shù)=； 驗算傳動比=51，這時傳動比誤差為=2.0﹪，這是 許的。 蝸輪分度圓直徑 ==127.5 mm 蝸輪喉圓直徑 =127.5+22.5=132.5 mm 蝸輪齒根圓直徑 =127.5-=121.5 mm 蝸輪咽喉母圓半徑 = mm 3.2.5校核齒根彎曲疲勞強度 (3.14) 當(dāng)量齒數(shù) =51.52 (3.15) 根據(jù)，=51.52，從圖中可查的齒形系數(shù)=2.75。 螺旋角系數(shù) ==0.966 (3.16) 許用彎曲應(yīng)力 從表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力=56MPa。 壽命系數(shù) =0.893 =50MPa 而實際彎曲強度 = =48.5MPa 彎曲強度滿足條件。 3.2.6精度等級公差和表面粗糙度的確定 由蝸輪蝸桿傳動的情況，選用8級精度，側(cè)隙種類為f。則 1） 蝸桿軸向齒距極限偏差，蝸桿軸向齒距累計公差 mm ，蝸桿齒行公差=0.022 mm 。 2） 蝸輪齒距累積公差=0.160 mm，蝸輪齒圓徑向跳動公差=0.050mm，蝸輪齒形公差=0.014 mm，蝸輪齒距極限偏差=0.020 mm。 3.2.7傳動效率的計算 滑行速度==1.1 m/s (3.17) 故采用下置蝸桿。 此時查得，總效率=0.52 (3.18) 3.2.8蝸輪蝸桿最小軸徑的確定 1）蝸桿 選擇軸的材料為45鋼，由于蝸桿小，所以做成齒輪軸Ⅰ。 此時=40MPa，則 由公式 (3.19) =6.65 mm 取=12 mm。 2）蝸輪 同樣選軸的材料為45鋼，軸Ⅱ傳遞的功率 ==89 W 由公式（1）得 =19.65 mm 取軸Ⅱ最小直徑為=25 mm。 3.3第三級傳動——鏈傳動的設(shè)計計算 由設(shè)計條件可知傳動比i=1，輸入的功率為=89 W，轉(zhuǎn)速n=14 r/min ，載荷平穩(wěn)。則可進行如下設(shè)計 1）選擇鏈輪齒數(shù) 假定鏈輪轉(zhuǎn)速為0.6—3 m/s ，由表9—8選取小鏈輪齒數(shù)=20；從動輪齒數(shù)=20。 2）計算功率 由表9—9[1]查得工作情況系數(shù)=1，故 ==89 W 確定鏈條鏈節(jié)數(shù) 初定中心距=30p,則鏈節(jié)數(shù)為 =80 節(jié) (3.20)[1] 3）確定鏈條的節(jié)距p 由圖9—13[1]按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計，鏈工作在功率曲線頂點的左側(cè)時，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表9—10查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)=1.05；=0.94；選取單排鏈，由表9—11查得多排鏈系數(shù)=1.0，故得所需傳遞的功率為 =90 W 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速=14 r/min，及=89 W，可選鏈號為08A單排鏈。同時也證實原估計鏈的工作在額定功率曲線頂點左側(cè)是正確的。此時查得鏈節(jié)距p=12.70mm。 4）確定鏈長L及中心距a =1.012 m (3.21) ==445 mm 中心距減小量 △a=(0.002～0.004)a=(0.002～0.004)×445 mm =0.89～1.78 mm 實際中心距 =a- △a =445-(0.89～1.78)=444.11～443.22 mm 取 =444 mm 5）驗算鏈速 ==0.06 m/s 6）驗算小鏈輪轂孔 由表查得鏈輪轂孔最大許用直徑=34 mm，大于蝸輪軸徑 =25 mm,故合適。 7）作用在軸上的壓軸力 有效圓周力 =1483 N (3.23) 按水平布置取壓軸力系數(shù)，故 =1705 N 3.4 主傳送帶的設(shè)計計算 3.4.1主傳動鏈的設(shè)計計算[1] 由前述可知，選取08A型滾子鏈。P=12.7 mm。 1） 選擇鏈輪的齒數(shù) 選取鏈輪的齒數(shù)=36。 2） 計算功率 工作情況系數(shù)=1.0，輸入功率=51.2 W 其中 ——為輸入主軸的功率分配給主傳動鏈的分配比 故 ==51.2 W 3）確定鏈條鏈節(jié)數(shù) 初定中心距=100p，則鏈節(jié)數(shù)為 =236 節(jié) 為了能均勻的分配三角擋板，故選取=240 節(jié)。 4）確定鏈長L及中心距a =3.05 m =1295.4 mm 中心距減小量 △a=(0.002～0.004)a=(0.002～0.004)×445 mm =2.60～5.20 mm 實際中心距 a-△a=1295.4-（2.60～5.20）=1292.8～1290.2 mm 取 1292 mm 5） 驗算鏈速 ==0.1067 m/s 6） 選取輪轂孔 由表可查的輪轂許用最大直徑，以及參考第二傳動鏈的輪轂許用最大直徑，擬選擇此段軸徑=35 mm。 7） 作用在軸上的壓軸力 又主傳動帶的輸入功率= 有效圓周力 =480 N 按水平布置取壓軸力系數(shù)，故 =552 N 3.4.2 計算主傳送帶的牽引力F[6] 假設(shè)回程鏈條有支托的水平式輸送裝置，則 (3.24)[6] 式中 F——輸送鏈條的牽引力，N； L——物品輸送的水平長度，m； ——每米長度上的輸送鏈質(zhì)量，kg； W——輸送機每米長度上的輸送物品質(zhì)量，kg； ——物體與滑臺表面間摩擦系數(shù)； ——鏈條與導(dǎo)軌間摩擦系數(shù)； 3 ——為鏈條數(shù)。 在本設(shè)計中瓶子由鏈條本身傳送，所以選=0.40；由于08A滾子鏈單排每米質(zhì)量q=0.60 kg/m，則0.60 kg；在開始確定瓶間距時H=10P=127mm, 又在設(shè)計時我選用娃哈哈礦泉水作為參考物品，所以 取W=4 kg/m，式中L由上可知L= 785 mm 。 在設(shè)計中送料機構(gòu)給一個瓶子灌料時，輸送帶上有10個待灌瓶子。這樣它們所需要的鏈長為==1270 mm，（<1290 mm）故符合設(shè)計條件。 所以 = =59.43 3.4.3 驗算主鏈條輸送裝置的功率 由于精確計算鏈條運輸物品時所遇的阻力相當(dāng)?shù)睦щy，故均采用經(jīng)驗方法來計算?？捎孟率焦浪爿斔玩溳喌墓β?。 (3.25)[6] 式中 ——主傳動帶的功率，W； F ——鏈條牽引力，N； V ——牽引鏈條的速度，m/s； K ——系數(shù)，有潤滑的鏈條取K=1.15，無潤滑的鏈條取K=1.20。 ==7.2 W 式（2）中的輸入功率 其中 ——為輸入主軸的功率分配給主傳動鏈的分配比 根據(jù)設(shè)計需要我取0.6；鏈條的傳動效率0.96。 此時實際能輸入的功率為 =51.2 W，所以滿足設(shè)計條件。 由設(shè)計條件可知傳動比i=1，輸入的功率為=89 W，轉(zhuǎn)速n=7 r/min ，載荷平穩(wěn)。則可進行如下設(shè)計 1）選擇鏈輪齒數(shù) 假定鏈輪轉(zhuǎn)速為0.6—3 m/s ，由表9—8選取小鏈輪齒數(shù)=20；從動輪齒數(shù)=20。 2）計算功率 由表9—9[1]查得工作情況系數(shù)=1，故 ==89 W 確定鏈條鏈節(jié)數(shù) 初定中心距=30p,則鏈節(jié)數(shù)為 =80 節(jié) (3.20)[1] 3）確定鏈條的節(jié)距p 由圖9—13[1]按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計，鏈工作在功率曲線頂點的左側(cè)時，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表9—10查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)=1.05；=0.94；選取單排鏈，由表9—11查得多排鏈系數(shù)=1.0，故得所需傳遞的功率為 =90 W 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速=7 r/min，及=89 W，可選鏈號為08A單排鏈。同時也證實原估計鏈的工作在額定功率曲線頂點左側(cè)是正確的。此時查得鏈節(jié)距p=12.70mm。 4）確定鏈長L及中心距a =1.012 m (3.21) ==445 mm 中心距減小量 △a=(0.002～0.004)a=(0.002～0.004)×445 mm =0.89～1.78 mm 實際中心距 =a- △a =445-(0.89～1.78)=444.11～443.22 mm 取 =444 mm 5）驗算鏈速 ==0.06 m/s 6）驗算小鏈輪轂孔 由表查得鏈輪轂孔最大許用直徑=34 mm，大于蝸輪軸徑 =25 mm,故合適。 7）作用在軸上的壓軸力 有效圓周力 =1483 N (3.23) 按水平布置取壓軸力系數(shù)，故 =1705 N 第4章 主要機構(gòu)的設(shè)計 4.1轉(zhuǎn)鼓計數(shù)裝置 4.1.1轉(zhuǎn)鼓計數(shù)裝置總體確定 1. 料斗 2. 計數(shù)轉(zhuǎn)鼓 圖4.1 轉(zhuǎn)鼓計數(shù)裝置 轉(zhuǎn)鼓每轉(zhuǎn)一圈計數(shù)120粒。每分鐘30瓶，每瓶30粒，那么轉(zhuǎn)鼓一分鐘計數(shù)粒，間歇機構(gòu)采用槽輪機構(gòu)，要求灌裝的瞬間，工作臺停止轉(zhuǎn)動，每裝完一瓶，工作臺轉(zhuǎn)過一個角度，采用槽輪機構(gòu)可方便地實現(xiàn)這一功能。主動輪轉(zhuǎn)一圈，從動輪轉(zhuǎn)1/4圈，這樣計數(shù)轉(zhuǎn)鼓剛好計數(shù)30粒，那么主動輪和從動輪的傳動比為：30：7。這里可以通過一對齒輪來改變傳動比。 4.1.2轉(zhuǎn)鼓的尺寸確定 因為料呈顆粒狀，這里設(shè)定料的直徑為d=6mm，轉(zhuǎn)鼓上右20道槽，每條槽剛好可放下6顆。轉(zhuǎn)鼓每轉(zhuǎn)四分之一圈剛好有5道槽轉(zhuǎn)過，所以轉(zhuǎn)過的顆粒為n=5×6=30顆。其主要尺寸如圖4.2所示。 圖4.2轉(zhuǎn)鼓輪的設(shè)計 4.2花盤輪的設(shè)計 圖4.3花盤輪的結(jié)構(gòu) 花盤輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)通常由經(jīng)驗方法確定，齒槽半徑R略大輸送容器主體部位的半徑，因為瓶子的半徑為25mm，取齒槽半徑R=26mm工作齒槽外徑部位需進行修緣，使容器能順利地進入或脫離齒槽。上下齒輪片間距離H以確保容器在輸送中具有良好的平穩(wěn)性為前提，根據(jù)容器結(jié)構(gòu)確定?；ㄝ啽P的輪齒片通常用高強度鑄鐵或中碳鋼制造，軸套可用普通鑄鐵或工程塑料制造。 4.3槽輪機構(gòu)的設(shè)計 1.撥輪A.圓柱銷2. 槽輪 圖4.4槽輪機構(gòu)的設(shè)計 1.幾何要求:圓銷線速度方向與輪槽方向一致 2.設(shè)計要點:圓柱銷與鎖住弧配合 3.基本參數(shù)選擇 (1)槽數(shù)z 幾何關(guān)系： 運動關(guān)系(運動特性系數(shù)τ)： 討論：τ>0，z≥3，一般取z=4-8 (2)銷數(shù)K 討論：τ<1， 常用K=1 4. 幾何尺寸計算 表4.1 幾何尺寸計算 ?? 在一個運動循環(huán)中，槽輪的運動時間t2與銷輪的運動時間t1之比，稱為運動系數(shù)，用τ表示。 對于外槽輪機構(gòu),為了避免或減輕槽輪在開始轉(zhuǎn)動和停止轉(zhuǎn)動時的碰撞或沖擊，圓銷在開始進入徑向槽或從徑向槽脫出的瞬時，圓銷中心的線速度方向均沿著徑向槽的中心線方向，以便槽輪在啟動和停止時的瞬時角速度為零。 ?????????210 + 220 =π ?????????210 =π- 220 =π- (2π/z) 式中z為槽輪的槽數(shù)。 ??? 主動件以等角速度ω1轉(zhuǎn)動時，槽輪轉(zhuǎn)動一次所需的時間為 t2 = 210/ω1 。 ??? 當(dāng)主動撥盤對稱均布有k個圓銷時，則主動撥盤轉(zhuǎn)過2π/k 角度便完成槽輪的一個運動循環(huán)，其所需的時間為t1 = 2π / [kω1]。????????? ???此外，由于槽輪機構(gòu)是作間歇運動的，故必須有間歇時間，所以運動系數(shù)τ總是小于1，因此 k 與 Z 的關(guān)系應(yīng)為 k<2z/(z-2)，常取 z = 4 ～ 8。 5．槽輪機構(gòu)的角速度和角加速度 槽輪機構(gòu)的運動分析和曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析完全一樣。下圖分別列出了槽數(shù)為4、6、8的外嚙合槽輪機構(gòu)角速度ω2/ω1 和角加速度α2/ω12 的變化情況。從圖中可以看出，槽數(shù)愈少，則角速度、角加速度的變化愈大，由此產(chǎn)生的沖擊和磨損也就愈大。 由以上公式可以算出槽輪機構(gòu)的具體尺寸： 中心距：a=150mm 撥輪的軸徑：d1=34mm 槽輪的軸徑：d2=30mm 鎖止符半徑：Rx=83mm 圓銷回轉(zhuǎn)半徑：R1=75mm 槽底高：b=29mm 槽深：h=76 鎖止符張開角：γ=270度 4.4直齒圓柱齒輪的幾何計算 漸開線圓柱齒輪傳動設(shè)計 (1)、設(shè)計參數(shù) 傳遞功率 P=0.18(kW) 齒輪1轉(zhuǎn)速 n1=7(r/min) 齒輪2轉(zhuǎn)速 n2=30(r/min) 傳動比 i=7:30 　　工作機載荷特性：均勻平穩(wěn) 　　預(yù)定壽命 H=36000(小時) (2)、布置與結(jié)構(gòu) 　　結(jié)構(gòu)形式：開式 　　齒輪1布置形式 ：對稱布置 　　齒輪2布置形式：對稱布置 　　齒輪1材料及熱處理45號鋼<表面淬火> 　　齒輪2材料及熱處理45號鋼<表面淬火> (3)、齒輪精度 　　齒輪1第Ⅰ組精度7級 　　齒輪2第Ⅰ組精度 7級 (4)、齒輪基本參數(shù) 　　模數(shù)(法面模數(shù)) M=4 　　齒輪1齒數(shù) Z1=60 　　齒輪1齒寬 B1=40.00(mm) 　　齒輪2齒數(shù) Z2=14 　　齒輪2齒寬 B2=40.00(mm) 　　標(biāo)準(zhǔn)中心距 A0=148.00000(mm) 　　實際中心距 A=150.00000(mm) 　　齒輪1分度圓直徑 d1=240.00000(mm) 　　齒輪2分度圓直徑 d2=56.00000(mm) 　　齒頂高系數(shù) ha*=1.00 　　頂隙系數(shù) c*=0.25 　　壓力角 α*=20(度) 4.5 主傳動軸的設(shè)計 4.5.1 選擇主傳動動軸的材料 由于軸工作時產(chǎn)生的應(yīng)力多是循環(huán)變應(yīng)力，所以軸的損壞常為疲勞破壞。而軸的設(shè)計是包裝機設(shè)計中的重要的組成部分，因此我校核主傳動動軸，應(yīng)保證其有足夠高的強度和韌性。對應(yīng)力集中敏感性小和良好的工藝性，還須滿足剛度、耐磨性、耐腐蝕性要求。軸的一般材料主要是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼強度雖然較合金鋼低，但價廉，對應(yīng)力集中的敏感性低，故在本次設(shè)計主傳動軸時采用碳素鋼比較合適。 常用的碳素鋼有30、40、45、和45鋼，其中以45鋼最為常用。同時主傳動動軸一般是用碳鋼或合金鋼制成，且本設(shè)計中的主傳動動軸是低速中載傳動，所以綜合上述考慮，我選擇45鋼作為主動軸的材料，為保證其力學(xué)性能，應(yīng)進行調(diào)質(zhì)熱處理。其主要的力學(xué)性能參數(shù)見文獻[1]表15--1，其中毛胚直徑小于100mm的45號鋼調(diào)質(zhì)處理后的主要參數(shù)有：硬度：217～255；抗拉強度：；屈服強度極限：；彎曲疲勞極限：；剪切疲勞極限：；許用彎曲應(yīng)力：。 4.5.2主傳動軸的結(jié)構(gòu)簡圖 根據(jù)主傳動軸的工作情況，確定主傳動軸的結(jié)構(gòu)圖如下。 圖4.5 主動軸的結(jié)構(gòu) 4.5.3軸力的計算分析 4.5.3.1求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 若取每級齒輪傳動的功率（包括軸承效率在內(nèi)）η=0.97，則 ===180×0.96=172.8W =9550000=9550000×=235749Nmm 4.5.3.2求作用在齒輪上的力 因已知大齒輪的分度圓直徑為 =m=4×60=240mm 而 ===3802.40N ==3802.40×=397.37N =tanβ=3802.40×tan=154.06N 4.5.3.3初步確定軸的最小直徑 先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取==112，其中為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，于是得 ==112×=15.63mm 輸入軸的最小直徑顯然是安裝錐齒輪處軸的直徑。為了使軸直徑與前面所設(shè)計的帶輪相配合，這里需要確定其d并周整，為了滿足強度要求，這里取d=20mm。 4.5.3.4校核軸的強度 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖 圖4.6軸的計算簡圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩和扭矩中可以看出截面D是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出的截面D處的、及M的值列于下表 表4.2 截面D的負荷 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F =-1376N，=2070N =122N，=1032N 彎矩M =117.196Nm，=345.29 Nm 總彎矩 ==363.42 Nm 扭矩T =23625 Nmm 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（既危險截面D）的強度。根據(jù)[2]式（15-5）及上表中的數(shù)值，并取=0.6，軸的計算應(yīng)力 ===5.225MPa 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得=60MPa。因此＜，故安全。 結(jié) 論 本設(shè)計是對包裝機械進行的一次有效的理論討論。通過對包裝機各級傳動比的分配研究計算，了解了包裝機實現(xiàn)送瓶，間歇運動及送料這一完整的過程。這為進一步了解包裝的其他功能和發(fā)展要求打下了一定的基礎(chǔ)。對包裝機進行有效的理論分析，不僅有一定的使用價值，更有較高的理論參考價值，這有利于我們技術(shù)人員消化吸收國外先進技術(shù)，縮小與發(fā)達國家包裝業(yè)的差距。 在設(shè)計中，我通過分析研究包裝機的功能和各級傳動比，提出了設(shè)計槽輪機構(gòu)來實現(xiàn)包裝機的有效間歇動作來完成包裝機的功能要求。在送料機構(gòu)的設(shè)計，采用轉(zhuǎn)鼓計數(shù)裝置配合槽輪進行計數(shù)。 我著重討論了電機到主傳動帶的傳動鏈以及設(shè)計了機構(gòu)傳動路線和其它的機械結(jié) 構(gòu)，以及送料機構(gòu)的機構(gòu)實現(xiàn)。 致 謝 畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年所學(xué)知識與能力的綜合應(yīng)用和檢測，是每一個合格的大學(xué)生的必經(jīng)過程，也是一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。本次畢業(yè)設(shè)計，不僅培養(yǎng)了我們正確的設(shè)計思想；也同時讓我們掌握了工程設(shè)計的一般程序和方法，以及鍛煉了我們綜合運用知識能力。在本次設(shè)計過程中，我們大量閱讀了各種技術(shù)資料及設(shè)計手冊，認真探討了機械領(lǐng)域內(nèi)的各種基本問題。因此，本次設(shè)計不僅加強了對自己所學(xué)專業(yè)課程的理解和認識，而且也對自己的知識面進行了拓寬。此外，本次設(shè)計在繪圖的過程中，使用了AUTOCAD、PRO-E、等二維和三維繪圖軟件，并同時進行了手工繪圖，這些都不同程度地使我們學(xué)到了更多的知識，進一步提高了我們繪圖識圖的能力。 在本次畢業(yè)設(shè)計中，我得到賀靜老師的耐心指導(dǎo)，細心教誨，并在設(shè)計過程中及時的給我解答疑難，讓我在本次畢業(yè)設(shè)計中得到了自己能力上的長進和知識上的飛躍，這對我的將來都會有深遠的影響。并且，在設(shè)計過程中還有其他老師和同學(xué)的熱忱幫助，在此表示由衷的感謝！ 由于本人知識有限，實際經(jīng)驗更加不足，因此我的設(shè)計還存在著很多的不足之處，敬請各位老師指正，本人將不勝感激！ 參考文獻 [1] 雷伏元主編.自動包裝機原理[M].天津科學(xué)技術(shù)出版社,1986. 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