量杯充填形式的颗粒物料卧式成型—充填—封口包装机设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 学习好资料，毕设专用，答辩优秀 摘要 本课题专门针对量杯充填形式的颗粒物料卧式成型 -充填 -封口包装机的结构进行设计 。该包装机 计量最大范围 100ml， 包装速度 50-70 袋 /min，采用三边封。 此类包装机的计量装置主要采用可调容量式充填量杯，量杯由上下两部分 构 成。通过调节结构可以改变上下量杯的相对位置，实现容积微调。微调可以自动进行，也可以手动进行。封口和充填采用直移型袋成型 -充填 -封口机构设计。 采用间歇式牵拉机构对薄膜进行牵引。考虑经济性及为使结构简单化，故横、纵封采用热板加压封合，切断部分使用热刀熔断。三角板成型器主要由等腰锐角三角形平 板、导辊和固定支板联接而成。在多种机型上应用，尤其当制袋规格有较大变化时，它具有良好的适应性。利用三角板成型器即可将平张薄膜折叠成型，本机采用机械式无级调速装置，通过旋钮的顺，逆转动带动可动锥盘上下移动，即可实现速度的增减，达到无级调速的目的。其结构简单，传动平稳，噪声小，使用维修方便，效率高，所以在各类机械中得到了广泛的应用。 有了这样的包装机，会提高生产效率，降低劳动强度，保护环境，节约材料；有利于保证被包装产品的卫生，提高产品质量，延长 产 品的保质期；可减少包装场地面积，节约基建投资，赢得更多的利润。 关键词 :包装机；颗粒物料；结构设计；计量 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 学习好资料，毕设专用，答辩优秀 Abstract In this paper, the structure of granular materials horizontal molding - filling Sealer packaging machine in the form of measuring cup filling is designed. The packaging machine measures the largest extend of 100 ml, packages at the speed of 50-70 bags / min, and adopts a trilateral closure. Such packaging machine measurement devices mainly used filling measuring cup of adjustable capacity which is cast with top part and bottom part. By adjusting the structure, we could change the relative position of top part and bottom part, and achieve volume fine-tuning. Fine-tuning can be carried out automatically, or manually. The structure of Sealing and filling bags adopts direct Shift-forming - filling - Seal mechanism. By Using Intermittent pulling mechanism, packaging machine can pull film. Considering the economy and simplified structure, the horizontal and vertical closure adopts closure of pressurized hot plate, and part of cutting off uses hot knife fuse. Triangle forming machine is consisited of isosceles acute triangle plate, guided rollers and fixed-link plate. Used in a variety of models, especially when a bag specification changes largely, it can be adapted widely. Triangle forming machine can fold film, and it regulats speed steplessly by mechanical devices, the knob can drive movable cone move up or down, you can a change the speed steplessly. It has simple structure, smooth transmission, few noise, easy maintenance, high efficiency, so it has been widely used in all types of machinery. With such a packaging machine, factories can increase efficiency of producing, reduce labor intensity, protect environmental, and conserve materials； it is conducive to guarantee the health of products, improve product quality, and extend the Preservation period of products； it also can reduce packaging space, save infrastructure Investment, and win more profits. Key words: packaging machines； granular materials； structure design； measurement 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 I 目录 第 1 章 绪论 .II 前言 .II 1.1 包装机械概述 . VII 1.1.1 包装机械的 定义 . VII 1.1.2 包装机械的分类 . VII 1.1.3 包装机械的特点 . IX 1.2 袋成型 充填 封口机简介 . IX 第 2 章 包装机总体方案设计 . 11 2.1 包装机的功能要求 . 11 2.2 工艺分析 . 11 2.2.1 包装程序 . 11 2.2.2 工艺路线 . 11 2.3 确定主要执行构件 . 11 2.3.1 包装材料供送系统 . 11 2.3.2 物料充填系统 . 12 2.3.3 包装方式与封口方法 . 14 2.3.4 开袋吸嘴装置 . 16 2.3.5 无极调速装置 . 17 2.3.6 确定主轴转速 . 18 2.3.7 选择电动机 . 18 2.4 设计主传动路线 . 18 2.5 设计总体布局 . 19 第 3 章 主要机构设计与计算 . 21 3.1 成型器的设计与 计算 . 21 3.2 蜗轮减速器的设计 . 22 3.3 主轴设计及轴承与键的选择 . 26 3.3.1 按扭转强度条件计算 . 26 3.3.1 轴承的选择和寿命计算 . 30 3.4 直齿圆柱齿轮设计 . 31 3.5 直齿锥齿轮设计 . 33 3.6 V 带设计 . 36 3.7 同步带设计 . 37 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 II 3.8 横、纵封尺寸计算 . 39 第 4 章 结论 . 40 致谢 . 41 参考文献 . 42 绪论 前言 包装工业是国民经济支柱产业之一，随着经济的发展，其在国民经济中所占比重和作用越来越大。世界各国经济发展历程证明了这一点。包装机械是使产品 包装实现机械化、自动化的根本保证，因此包装机械在现代工业生产中起着相当重要的作用。 1. 能够大幅度地提高生产效率。如啤酒灌装机的生产宰可高达 36000 瓶小时，这是手工灌装无法比拟的。又如蛋形巧克力的包装，用手工包装每人每班可包装20kg，而用机械包装，每入每班可包装 250kg 以上。 2. 降低劳动强度，改善劳动条件。如手工包装糖果，一个工人 8 小时要重复动作80000 多次；再如人工袋装化肥，粉尘飞扬污染环境等等。如果广泛地采用包装机械代替手工包装，不但能将包装工人从繁重的体力劳动中解放出来，而且还大大地改 善了工人的劳动条件。 3. 保护环境，节约原材料，降低产品成本。手工包装液体产品时，易造成产品外溅；包装粉状产品时，往往造成粉尘飞扬，既污染了环境，又浪费了原材料。采用机械包装能防止产品的散失，既保护了环境，又节约了原材料。 4. 有利于被包装产品的卫生，提高产品包装质量，增强市场销售的竞争力。有些产品的卫生要求很严格，如药品、食品等。采用机械包装，避免了人手和药品、食品的直接接触，减少了对产品的污染。同时由于机械包装速度快，食品、药品在空气中停留时间短，从而减少了污染机会，有利于食品和药品的保洁。 另外 由于包装机械的计量精度高，产品包装的外形美观、整齐、统一、封口严密，从而提高了产品包装的质量，提高了产品销售的竞争力，可获得较高的经济效益。 5. 延长产品的保质期，方便产品的流通。采用真空、换气、无菌等包装机，可使食品和饮料等的流通范围更加广泛，延长食品的保质期。 6. 可减少包装场地面积，节约基建投资。当产品采用手工包装时，由于包装工人多，工序不紧凑，所以包装作业占地面积大，基建投资多。而采用机械包装，产品和包装材料的供给是比较集中的，各包装工序安排比较紧凑，因而减少了包装的占地面积，可以节约基建投资。 改革开放以来，随着市场经济的发展。商品流通的增加，物质的不断丰富，生活水平的提高，人们在追求商品内在质量提高的同时，对商品包装的要求也在不断提高，下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 III 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 IV 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 V 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 VI 包装工业随之迅速发展，在我国国民生产总值中已占到 2以上，与经济发达国家的差距正逐步缩小。 我国包装工业虽然发展很快，成就很大，但与发达国家相比，无论在产品品种、技术水平和产品质量方面都有很大差距。发达国家已将微机控制、激光技术、人工智下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 VII 能、光导纤维、图像传感、工业机器人等高新技术成熟地应用于包装机械，而这些高新技术在我国包装机械行业才刚刚开始 采用；我国的包装机械产品品种缺口约30 40，包装机械产品的性能、外观质量有一定差距。因此我们必须采取强有力的措施，进一步加快包装机械行业的发展速度，为早日赶上世界先进水平而奋斗！ 1.1 包装机械概述 1.1.1 包装 机械的定义 包装机械即完成全部或部分包装过程的一类机器。包装过程包括充填、裹包、封口等主要包装工序，以及与其相关的前后工序，如清洗、干燥、杀菌、堆码、拆卸等，也包括打印、贴标、计量等辅助工序。 1.1.2 包装机械的分类 包装机械的分类方法很多，广义地讲整个包装工业所用的机械设备都属于包装 机械的范畴。它可分为两大类： (1)用于加工包装材料的机械； (2)用于完成包装过程的机械。国内外在研究包装机械术语和分类时，通常将其限定在“完成包装过程的机械”的范围之内。我国国家标准 GB4122 83包装通用术语中对包装机械所下定义是：“完成全部或部分包装过程的机器。包装过程包括充填、裹包、封口等主要包装工序，以及与其相关的前后工序，如清洗、堆码和拆卸等。此外，还包括盖印、计量等附属设备。” 包装机械按其功能的不同，可分为： 1.裹包机 用挠性包装材料全部或局部裹包产品的机器称为裹包机。按裹包方式的不同 ，裹包机分为：半裹式裹包机 、 全裹式裹包机 、 缠绕式裹包机 、 拉伸裹包机 、 贴体包装机 、收缩包装机。 2.充填机 将产品按预定量充填到包装容器内的机器称为充填机。充填液体产品的充填机特 称为灌装机。按计量原理与充填方法的不同，充填机分为：容积式充填机（量杯式充填机、计量泵式充填机、螺杆式充填机、插管式充填机、料位式充填机、定时式充填机） 、 称重式充填机（间歇称重式充填机、连续称重式充填机、称重 -离心等分式充填机） 、 计数式充填机（单件计数式充填机、多件计数式充填机） 、 灌装机（负压灌装机、常压灌装机、等压灌装机） 、 重力式 充填机 、 推入式充填机 、 拾放式式充填机。 3.封口机 将容器的开口部分封闭起来的机器称为封口机。按封口方法的不同，封口机分为：下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 VIII 无封口材料的封口机（热压式封口机、熔焊式封口机、压纹式封口机、折叠式封口机、插合式封口机），有封口材料的封口机（滚压式封口机、卷边式封口机、压力式封口机、旋合式封口机），有辅助封口材料的封口机（结扎封口机、胶带封口机、粘结封口机、缝合封口机、钉合机）。 4. (固定 )标签机 在产品或包装件上加贴或挂插标签的机器称为标签机。按固定标签方法的不同，标签机分为：贴标签机、收缩标签机、挂标签机 、订标签机、插放标签机。 5.多功能包装机 能完成两个或两个以上包装工序的机器称为多功能包装机。常以其所能完成的包装工序联合命名，但也有以其主要功能命名的。多功能包装机发展很快，种类日趋增多，主要有：充填 -封口机，成型 -充填 -封口机（箱（盒）成型 -充填 -封口机、袋成型-充填 -封口机、冲压成型 -充填 -封口机、泡罩包装机、熔融成型 -充填 -封口机） 、 定型 -充填 -封口机（开箱（盒） -充填 -封口机、开袋 -充填 -封口机、开瓶 -充填 -封口机），真空包装机 、 充气包装机，裹包 -贴标机。 6.清洗、干燥、杀菌用机器 （ 1）清洗 机 清洗包装材料、包装件等，使其达到预期清洁度的机器称为清洗机。 （ 2）干燥机 减少包装材料、包装件等的水分，使其达到预期干燥程度的机器称为干燥机。 （ 3）杀菌机 清除或杀死包装材料、产品或包装件等上的微生物，使其降低到允许范围内的机器称为杀菌机。 7.单元货载用集装和拆卸机 将若干个产品或包装件集合包装而形成一个搬运或销售单元的机器称为集装机。有的集装机的工作原理与前述第一至第五部分中所述的包装机的工作原理是相同的，此外还有：捆扎机，捆结机，压缩打包机，堆码机。 将集装件拆开，并将其中产品取出，卸 下和分离的机器称为拆卸机。有的机器兼有集装和拆卸的功能。 8.辅助包装机械和设备 凡是完成对产品、包装材料、包装件有关作用，而又不能编入上述第一至第七部分的包装机械和设备都归属于此类。包括： 辅助手工包装用机械和设备，如手动封箱器、手动捆扎器等。 排列、输送或存储产品、包装材料及包装件用机械和设备，如输送装置、堆码台等。 加工处理产品、包装材料及包装件用机械和设备，如计量机、开箱机、涂胶器等。 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 IX 对产品、包装材料及包装件作打印、检验、试验的机械和设备，如打印装置、物重选别机等。处理包装废物用机械和设备，如破碎 机、分选机等。环境调节用机械和设备。 此外，还有两种常用的分类方法： 按机器自动化程度的不同，将其分为半自动包装机和自动包装机。由人工供给被包装物品、包装材料或由人工取出包装成品，但能自动完成其他包装操作的机器，称为半自动包装机。全部自动完成供料、包装和成品输出的机器，称为自动包装机。 按机器应用范围的不同，将其分为专用、多用和通用包装机。用于包装某种特定形状尺寸及重量规格的产品的机器，称为专用包装机。能包装规定范围内任意形状尺寸及重量规格的产品的机器，称为通用包装机。通过调整或更换有关工作部件，能包装两种 或两种以上产品的机器，则称为多用包装机。 1.1.3 包装机械的特点 包装机多属于自动机。它既具有一般自动机的共性，也具有其自身的特性。包装机械的主要特点是； （ 1）大多数包装机械结构复杂，运动速度快，动作精度高。为满足性能要求，对零部件的刚度和表面质量等都有较高的要求。 （ 2）用于食品和药品的包装机要便于清洗，与食品和药品接触的部位要用不锈钢或经化学处理的无毒材料制成。 （ 3）进行包装作业时的工艺力一般都较小，所以包装机的电动机功率较小。 （ 4）包装机一般都采用无级变速装置，以便灵活调整包装速度、调节包装 机的生产能力。因为影响包装质量的因素很多，诸如包装机的工作状态 (机构的运动状态，工作环境的温度、湿度等 )、包装材料和包装物的质量等等。所以，为便于机器的调整，满足质量和生产能力的需要，往往把包装机设计成无级可调的，即采用无级变速装置，某些零件还设计成可以调整的。 （ 5）包装机械是特殊类型的专业机械，种类繁多，生产数量有限。为便于制造和维修，减少设备投资，在各种包装机的设计中应注意通用性及多功能性。 1.2 袋成型 充填 封口机简介 将挠性包装材料形成袋，然后进行充填和封口的机器称为袋成型 充填 封口机。 纸 、铝箔、塑料薄膜及其复合材料等，因其具有良好的保护物品的性能，并且来源丰富、价格低廉，又易于印刷、制袋等，因此，广泛应用于袋成型 充填 封口机。 用塑料薄膜及其复合材料制成的包装袋形式较多，袋形及其大小主要取决于被充下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 X 填物料的性质、容量、包装材料的性能、制袋封口方法及使用要求等。下列为一些常见的基本袋形： 四边封口袋、三边封口袋、两边封口袋、搭接或对接三面封口枕形袋、三边封口棱锥型袋、三边封口自立袋、三边封口叉形袋、三边封口长方形底袋。 袋形的多样化，决定了袋成型 充填 封口机机型的繁多。根据包装工艺路线、运 动形式及总体布局的不同，主要机型分类如下表所列： 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 11 第 2 章 包装机总体方案设计 2.1 包装机的功能要求 包装机要求的功能参数： 制袋尺寸：长 50100mm, 宽 4590mm 制袋形式：三边封 计量范围：最大 100ml 计量方法：量杯充填式 包装速度： 5070 袋 /min 2.2 工艺分析 确定包装程序、工艺线路 2.2.1 包装程序 先将薄膜通过成型器折叠，再进行两边纵封，然后向其中填料，再用横封封合最后一边，最后用切刀切断。 2.2.2 工艺路线 考虑包装过程及功能要求，选用卧式直线型工艺路线。 2.3 确定主要执行构件 2.3.1 包装材料供送系统 为使机器结构合理，更换包装薄膜方便，将卷筒架设置在成型器的下方，并通过两根导辊引入成型器。 采用间歇式牵拉机构对薄膜进行牵引，牵引机构设置在横封机构和切断机构之间，以方便夹持热封过的袋边。 为实现间歇式牵拉和袋宽调整，采用超越离合器作为装置主要构件。下图所示为间歇牵引及袋宽调整装置示意图。凸轮带动摆杆使单向超越离合器转动一定角度，升程时，离合器外圈带动离合器轴旋转，实现牵拉过程；回程时，离合器外圈与轴脱开空转，此过程轴停转，牵拉停止，以实现间歇运动。凸轮每 转一圈，为离合器所转过的角度。通过调节调整螺杆 1 限制单向超越离合器 5 的摆角大小，便可得到所需袋长。 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 12 图 2-1 间歇牵引及袋宽调整装置 1-调整螺杆 2-锁紧螺母 3-支架 4-轴 5-单向超越离合器 6-凸轮 7-拉簧 由于带长取决于牵拉辊的线速度，所以在单向超越离合器和牵拉辊之间使用较为精确的同步带传动方式。 2.3.2 物料充填系统 本机器要求使用量杯式充填机构，因为袋宽、袋长均可变，则容积也要相应可变，且限制了 计量范围为最大 100ml。为实现上述功能要求，故采用可调容量式量杯充填器。如下图所示： 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 13 图 2-2 可调容量式充填机装置 1-护圈 2-上量杯 3-可调下量杯 4-轴 5-拉簧 6-下料斗 7-物料托盘 8-凸轮 9-可调套筒 10-顶紧螺钉 可调容量式充填装置是采用可随产品容量变化而自动调节容积的量杯量取产品，并将其充填到包装容器内的机器。 可调容量式充填机如上图所示：量杯由上、下两部分组成。通过调节机构可以改变上、下量杯的相对位置，实现容积微调。微调可以自动进行，也可以手动进行。为使机构简单，选 用手动微调机构。即通过上下旋可调套筒 9，以实现下量杯的位置。 物料托盘 7 在凸轮 8 转动到一定位置时，托盘倾斜一定角度，将量杯内物料放出。 设计量杯数为四组，按下图分布： 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 14 图 2-3 量杯 则转轴旋转 1/4 周，完成一次下料。 2.3.3 包装方式与封口方法 采用三边封方式 塑料袋的加热封口方法，大体上分为接触式和非接触式两大类。接触式应用最广，其封合的实质就是利用塑料薄膜本身所具有的热熔性和热塑性，使其封口部位受热、受压而相互粘合在一起。主要有下列几种热封方法： 接触式热封方法：热板加压封合、热辊加压封合、环带热 压封合、预热压纹封合、脉冲加压封合、热刀（或电热细丝）加压熔断封合、高频加压封合。 非接触式热封方法：热板熔焊封合、超声波熔焊封合、电磁感应熔焊封合、红外线熔焊封合。 由于本包装机在包装材料和包装精度方面都没有特殊要求，考虑经济性及为使结构简单化，故横、纵封采用热板加压封合，切断部分使用热刀熔断。其工艺过程如下 : 1.热板加压封合： 如下图所示，当热板 1 被加热到预定的温度后，将要封合的塑料薄膜 3 紧压在工作台 5 上的耐热橡胶垫 4 和热板 1 之间，使其封合。这是热封装置中原理与构造最为何单的一种，封合速度较快，可恒温 控制。 图 2-4 热板加压封合装置 1-热板 2-封缝 3-薄膜 4-耐热橡胶垫 5-工作台 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 15 2.热刀加压熔断： 热刀与薄膜接触，使其熔断，同时得到封口和分离的方法，虽然封口强度不好，但由于上步已经封口，只需熔断分离即可，所以适合使用。 横、纵封与切刀都采用凸轮来实现工作过程，即凸轮转动一周，实现一个动作循环。以纵封为例，具体结构如下图所示： 图 2-5 纵封结构示意图 1- 凸轮 2-滚 子 3-导杆 4-拉簧 5-纵封热板 6-纵封固定端 7-弹簧 凸轮 1 通过滚子 2 和导杆 3 推动纵封热板 5 向前移动，进行封合；拉簧 4 起回位作用，弹簧 7 起缓冲作用。凸轮转动一周实现一个工作循环。 由于切断过程安排在纵封之后，即切刀切断时要正好处在纵封过的封缝上。本包装机要求袋宽可变，则封缝的位置也会有相应变化，需要切刀在水平方向可以调整，以实现对刀，设计此部分结构如下图所示： 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 16 图 2-6 切刀调整装置示意图 1-导杆 2-切刀 3-切刀架 4-可调螺杆 将切刀 2 通过螺纹旋在螺杆 4 上，这样旋转螺杆 4 时，切刀 通过螺纹实现左右移动，在螺杆一端的手轮上标上刻度即可实现微调对刀。 2.3.4 开袋吸嘴装置 因为开袋吸嘴需要同时从包装薄膜的两侧进行压紧和拉开动作，因为传动系统最好都布置在包装材料的一侧，所以拟采用一个凸轮同时控制一对吸嘴。设计为下图所示结构。 图 2-7 开袋吸嘴装置 1-凸轮 2-气囊 3-导气管 4-吸嘴导管 5-开袋吸嘴 6-弹簧 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 17 将凸轮设计成如图的椭圆状，则转动时，由小径向大径变化时为升程，大径向小径变化时为回程，升程时由凸轮 1 通过导杆 4 推动吸嘴 5 向中间压紧，气囊 2 被松开，吸入气体即吸住薄膜；回程 时由弹簧 6 使吸嘴 5 向两边分开，气囊 2 被压紧，放出气体即吹开薄膜。上述循环完成一次开袋过程。 由于横、纵封及切刀都是凸轮转动一周开合一次，而开袋吸嘴是凸轮转动一周开合两次。如果横、纵封及切刀部置在主轴上，要使吸嘴开合频率与它们一致，就要使吸嘴凸轮轴的转速为主轴转速的 1/2，拟用一对传动比为 1： 2 的齿轮来实现。 2.3.5 无极调速装置 本机采用机械式无级调速装置，根据实际需要包装速度可以在 50-70 袋 /min 范围内任意调节，下图为所示的无级调速装置示意图。通过旋钮的顺 、 逆转动带动可动锥盘上下移动，即可实现速度的 增减，达到无级调速的目的。机械无级调速机构的类型很多，但多数是利用摩擦传动机构实现的，由于其结构简单，传动平稳，噪声小，使用维修方便，效率高，所以在各类机械中得到了广泛的应用。但由于摩擦副元件的弹性滑动，存在速度损失，所以不能用于要求调速精度高的场合。该设计采用宽 V 带式机械无级调速装置，其传动比范围为 2 4。 图 2-8 无极调速装置结构 1螺母； 2 v 形带； 3键； 4弹性定位套； 5分离锥盘； 6可动分离锥盘； 7调节螺母； 8调节螺杆； 9手轮； 10锁紧螺母 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 18 2.3.6 确定主轴转速 该包装机时采用 牵拉辊实现间歇牵拉，采用独立的横、纵封和切断装置，因为这些机构的一个工作循环都是由凸轮转动一周而带动，且凸轮均安排在主轴上所以包装机工作的时候其包装速度就是主轴转速。由设计参数我们知道该包装机的包装速度为50-70 袋 /min，所以主轴的转速为 50-70r/min。 2.3.7 选择电动机 电动机一般由专业工厂按标准系列成批大量生产，在机械设计中应该根据工作载荷，工作要求，工作环境，安装要求及尺寸，重量有无特殊限制等条件从产品目录中选择电动机的类型和结构型式 、 容量和转速，并确定其具体的型号。生产单位一般采用三相 交流电源，如果没有特殊要求通常采用 Y 系列三相交流异步电动机。电动机的容量主要根据运行时发热条件决定，额定功率是连续运转下电动机的发热不超过许用温度的最大功率，满载转速是指负荷相当于额定功率时的电机转速，同一类型的电动机按额定功率和转速的不同具有一定的型号，对于长期连续运行的机械，要求所选的电动机的额定功率应该大于等于电动机所需要的功率，通常不必校验发热和启动力矩。电动机工作要求的功率 Pw 应该由机器工作阻力和运动参数计算求得，设计过程中按9550wwwTnPw 进行计算，该包装机 的主轴转速为 50 70r/min。通过上式可以知道所需电动机的 Pw 很小，根据设计资料选取 Y90S 4 三相异步交流电动机，其额定功率为 1.1KW，满载转速为 1400r/min。 2.4 设计主传动路线 因为所选的电动机的满载转速为 1400 r/min，而主轴的转速为 50 70r/min，调速范围较大，所以选择传动比比较大的蜗杆传动实现调速。电动机输出轴与无级调速装置相联，选用宽 V 带无级调速装置，其传动比为 2 4。蜗杆传动的单级传动比为 5 80，选取传动比为 10 进 行计算。则此时无级调速装置的传动比为 2 2.8，在所选取的无级调速装置的传动比范围之内，所以满足要求。 设主轴为 1 轴，开袋吸嘴凸轮周为 2 轴，充填器轴为 3 轴。因为 2 轴转速为主轴转速的 1/2，转动方向平行，则通过一对传动比为 1： 2 的直齿圆柱齿轮来实现； 3 轴转速为主轴转速的 1/4，即为 2 轴的 1/2，转动方向互相垂直，则通过一对传动比为 1：2 的直齿锥齿轮来实现。超越离合器和牵拉辊通过同步带传动。安排传动路线如下： 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 19 图 2-9 主传动示意图 1-电机 2-无极调速系统 3-蜗轮蜗杆减速器 4-切刀 5-横封 6-纵封 7-开袋吸嘴 8-充填器 图中数据为：1i=2 2.8 ， 2i=10 ，3i=2 ，4i=2 。 因为 n=1400 r/min 可算出： 1n=500 700 r/min 2n=50 70 r/min 3n=25 35 r/min 4n=12.5 17.5 r/min 2.5 设计总体布局 根据上述设计和计算，画出如下布局图： 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 20 图 2-10 包装机总体布局 1-电动机 2-无极调速装置 3-蜗轮蜗杆减速器 4-主轴 5-单项超越离合器 6-二轴 7-三轴 8-直齿圆柱齿轮 9-三角板成型器 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 21 第 3 章 主要机构设计与计算 3.1 成型器 的设计与计算 三角板成型器主要由等腰锐角三角形平板、导辊和固定支板联接而成。在多种机型上应用，尤其当制袋规格有较大变化时，它具有良好的适应性。利用三角板成型器即可将平张薄膜折叠成型，如下图所示： 图 3-1 三角成型器的尺寸图 设薄膜宽度为 2b,折叠后卧式机的空袋高度为 b(即袋长 )；三角板与水平面的倾斜角 (即安装角 )为 ，三角板的顶角为 2 ，薄膜经三角板翻折的这一区段长为0a，若不计三角板的厚度，而且折叠后两膜又贴得很紧，那末，在直角三角形 DEC 中，令DE b,DC=a 故 :sin ba 直角三角形 ADC 或 BDC 中，令 AD BD b， DC a,故： btga对同一个三角板成型器和空袋尺寸来说，显然 sin tg 或 s inarctg 由此可见，三角板成型器的顶角与其安装角有关、而 值的大小关系到三角板的形状和尺寸。换言之，在给定条件下，一定的安装角必对应着一定形状尺寸的三角板成型器，否则，会影响成型器的正常制袋。 在生产实践中，三角板顶角的 2 值是加工后得到的，而安装角 则可调整，所以 值最好是一个易于测量的整数。通常可先选定 再用式 s inarctg 求解 值。 实际上，安装角 就等于薄膜在三角板成型器顶角附近运动时的压力角。 越大表示压力角也大，从而使薄膜折叠所受阻力也大。当然，压力角过大时，薄膜容易产下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 22 生拉伸变形，甚至被撕裂或拉断。反之若压力角很小，又会使结构不紧凑，根据上述的压力角与结构尺寸间的关系，三角板成型器安装角的选择范围一般为20 30 : 。由此可见， 30。据此，既可将成型板制成等腰三角形，也可制成等边三角形。 决定三角板成型器的尺寸，除顶角外还有三角板顶高 h。而它与所制袋的最大尺寸有关，即 ： m a x c s ch b h 式中 maxb 空袋的最大高度 h 余量，取 3050mm 下面根据上述方法计算本机的成型器尺寸： 取安装 角 30， b 为袋长，则 b=100mm, 因为： sin ba ，则 100 200s i n s i n 3 0ba m m 又： s i n 2 6 . 6 3 0a r c t g 符合范围 m a x c s ch b h 取 46h mm ， 则： 100 4 6 2 4 60 . 5h m m 根据上述数据，画出成型器示意图 图 3-2 成型器 确定厚度、直径等其他尺寸。 3.2 蜗轮减速器的设计 (按主轴转速 50 r/min 设计 ) 电动机无级驱动，电动机的型号为 Y90S 4，额定功率为 1.1KW，满载转速为1400r/min。经调速装置传到蜗杆轴后转速为 500r/min，蜗轮轴的转速为 50 r/min，载荷平稳，单向连续运转，预期使用寿命为 19200h。 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 23 1.选择蜗杆，蜗轮材料，确定许用应力。 选择材料： 选择蜗杆的材料为 40Cr，表面淬火，硬度为 45 50HRC；由于转速不快，先选蜗轮齿圈的材料为 ZCuAl10Fe3，金属模铸造。 确定许用应力： 应力循环次数 7226 0 6 0 5 0 1 9 2 0 0 5 . 7 6 1 0hN n L 查表 10-4（参考机械设计教材，以下计算过程中所查的图，表未注明的与此相同）得： 220OH M P a ； 70OF M Pa 78210 1 7 6 . 8NH O H O HZ M P aN 69210 4 4 . 6NF O F O FY M P aN 2.选择1Z, 2Z根据传动比 10i ，参考 10-2 节的推荐，取1Z 4 2Z1iZ 4 10 40，取2Z 40，则实际传动比 i 10； 3.按齿面接触疲劳强度设计 2212 29 ( )E HZm d K T Z 由表 10-7 查得： 1.1AK ； 由于2n较低，估计2 3/v m s，取 1.1VK ； 因载荷平稳，通过跑合可以改善偏载程度，取 1K ； 载荷系数 1 . 1 1 . 1 1 1 . 2 1AVK K K K ； 21T Ti当1 4Z 时，取 0.9 661219 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 0 . 0 0 2 2 1 0 0 . 9PTi n =189000Nmmg 由表 10-6 查得， 156EZ M Pa 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 24 将以上数值代入接触疲劳强度设计公式，求得 2212 29 ( )E HZm d K T Z 231569 1 . 2 1 1 8 9 0 0 0 ( ) 1 0 0 1 . 54 0 1 7 6 . 8 mm 按疲劳强度要求， 21 1 0 0 1 .5md，查表 10-1 选出 5m mm ，1 50d mm，1 4z ，10q ， 2 40z ， 21 48 05r o 。 中心距2( ) 1 2 52ma q z m m ，22 5 4 0 2 0 0d m z m m 4.验算初设参数 蜗轮圆周速度2v222 0 . 5 2 /6 0 1 0 0 0dnv m s原估计2 3/v m s选VK值相符。 滑动速度sv2 1 . 4 6 /s i ns vv m sr ，选用铝青铜为蜗轮材料适合。 蜗杆传动效率 1( 0 .9 5 0 .9 6 ):，根据 1.4 /sv m s，查表 10-8 得 3 4