毕业设计论文咖啡粉枕式包装机总体设计及计量装置设计含全套CAD图纸

1、部分原因，说明书删除部分，完整版说明书，cad图纸，联系153893706目 录摘要1关键词21 前言32 咖啡粉枕式包装机总体设计4 2.1动力设计5 2.1.1电动机的选择5 2.1.2计算传动装置运动和动力参数6 2.1.3传动装置的总传动比及分配各级传动比的计算73 传动装置设计73.1v带设计83.3同步带传动设计153.4齿轮的设计173.5料盘轴的结构设计和校核194 计量装置设计214.1料盘装置设计234.2量杯尺寸确定234.3料盘结构尺寸确定244.4联接盘设计244.5料盘罩设计255结论25参考文献26致谢26附录27 咖啡粉枕式包装机总体设计及计量装置设计 摘 要：

2、本设计是咖啡粉枕式包装机，课题来源于盐城市盛和轻工机械厂。主要设计内容为：咖啡粉枕式包装机的包装原理设计，计量装置工作原理，包装的总体结构设计及计量装置的总体结构设计，本包装机考虑到咖啡粉的特性和包装袋的要求以及该厂的实际生产条件，选用凸轮作为包装袋封口和牵引的主要机构；同时采用量杯式计量，并且通过开闭盖销对活动底盖的位置限制来实现量杯下料口的开闭，从而保证计量过程的稳定，本设计对咖啡粉包装的传动路线和包装路线进行了分析，并对传动比进行合理分配，解决了咖啡粉快速、稳定、自动包装等问题。实现了包装机的预期效果。 关键词：包装机；计量装置；咖啡粉the design of overall pack

3、ing machine and measurement device for coffee powder abstract : the design of overall packing machine for coffee powder ,subjects come from yan cheng sheng he light machinery factory . the design of the principle of the packaging for coffee powder , measuring device principle, the overall structure

4、of packaging design and the overall measurement device structure design. the packaging machine for coffee powder accounts into characteristics and requirements of the packaging plant and the actual production conditions, cam was taken into account during the design; while using measuring cup meter,

5、serviced through the opening and closing of activities bottom cover the location restrictions to achieve the mouth of measuring cup opening and closing, measurement process so as to ensure stability. the design of the coffee powder packaged transmission and packaging line analysis and drive reasonab

6、le allocation. resolved quickly coffee powder, stability,automatic packaging problem and so on . implementation of the packaging machine achived expected goal .key words : packaging; metering devices; coffee powder 1 前言食品包装是指为在流通过程中保护食品，方便储运，促进销售，按一定技术方法而采用容器、材料及辅助物等的总体名称，也为达到上述目的而采用容器、材料和辅助物的过程中施加一

7、定技术方法的操作活动。食品包装是生产的继续，是实现食品价值和使用价值并增加价值的一种手段，它对食品生产有着重大意义。食品包装是食品生产的最后一道工序，是商品的组成部分；它是食品进入流通领域的必要条件；它有利于食品的卫生；它能减少食品损耗，降低生产成本。食品包装应主要考虑：食品的性质和特点；食品的生产、流通与消费的社会性；合适的包装材料与包装机械。随着食品生产与商品流通的发展，食品包装的形式日益繁多，按照食品包装在商品流通中的作用进行分类，它分为销售包装与运输包装两类。销售包装（包括内包装和中包装）的主要目的是促进商品的销售，它除具有保护食品，方便流通基本功能外，还具有美化食品、宣传食品，促进销

8、售的功能。销售包装一般与充填、包封、灌装、封口及贴标签等机械联系在一起1。食品包装技术的应用及其创新，极大地推动着包装机械的发展。应用与现代食品工业的自动化包装大多数以生产线的形式出现，集机、电、气、液控制于一体，成套性强、可靠性高。并且，以模块化组合的形式出现，具备系列化、标准化、通用化的特点。此外，越来越多采用的微机控制、模拟控制等高新技术，使包装机械跃上一个新台阶。咖啡粉枕式包装机是实现咖啡粉销售包装的主要机械工具。包装机械工具的使用不仅体现了现代生产的发展方向，同时也是提高经济效益的重要途径。1）包装机的使用大大提高了产品的数量和质量，提高了产品的竞争能力。2）包装机械不仅可以大大改善

9、操作条件，而且能最大限度的避免操作人员同食品直接接触是可能产生的污染，从而保证食品的清洁卫生和金属制品的防锈防蚀。采用机械化包装就可以把人们从复杂、笨重的手工劳动中解放出来，减轻了体力劳动的强度，增进了工人的健康。3）机械包装的生产能力一般比手工包装提高几倍、十几倍甚至几十倍，不仅提高了劳动生产率，而且能更好的适应市场的实际需要，加速产品的更新换代。4）咖啡粉在手工包装过程中容易发生逸散、飞溅现象，采用机械包装则会大大地减少损失，节约原料，有利于提高经济效益。随着市场经济的发展，包装工业在国民经济中所占的比重和作用也越来越大。我国成功加入wto后，全球经济贸易一体化进程的发展促使商品流通领域的

10、竞争更加激烈，人们在追求商品内在质量的同时，对商品包装的要求也越来越高。20世纪80年代后，我国的包装机械的生产和设计取得了巨大的发展，大量填补国内空白的包装机械问世，品种规格不断增加，同时出现了很多包装机械的生产企业，许多研究机构着手研究包装机械，高等院校也纷纷设立了包装工程专业，从而形成了一个独立的的包装机械行业。进入21世纪，包装机械除继续增加新品种外，在产品的技术水平、内在质量和性能等方面都有了很大进步，这一切都与包装机械的设计有着密切的联系2。本课题设计的内容是设计咖啡粉枕式包装机。课题来源于盐城市盛和轻工机械厂。本课题一个人参与，本人设计的内容为咖啡粉枕式包装机，具体任务是进行总体

11、设计、计量装置设计及横封切断装置设计。需要解决的问题主要有:根据包装袋的形状、尺寸、袋内咖啡粉的体积、封边方式的要求完成包装袋封口位置、装料位置及计量装置形式的选择；卷筒、光电检测器、成形器、牵引棍、纵封棍等部件先后位置的确定;横封头及加料装置的设计;不等速机构、无级变速机构的设计及位置布置。本课题设计原理：咖啡粉从料斗倒下进入料斗装置进行定容，定容主要靠2个量杯的上下移动来调节咖啡粉的容积，因为咖啡是均匀的所以重量可以确定。从料斗下来，成形的咖啡粉进入成形装置进行成形。已经成形的咖啡粉被一层pp膜包围着，然后进入竖封装置进行密封，密封之后在走料装置的作用下，咖啡粉进入了横封装置进行横向密封，

12、最后包装成形。工艺方案确定后，根据封袋的大小及咖啡粉的多少来确定各个部分的尺寸，保证各个部件之间工作连续可靠，包装机总体结构的紧凑，本装置用容积计量装置对粉式装料咖啡进行计量。为保证封袋两侧大小相等，故在机构中有成形器和牵引棍。为保证包装纸的运动速度与横封速度的同步，故用光电传感器对其进行检测并用超越电机动作使之运动或制动停止达到对速度误差进行补偿的目的。为了避免包装过程中得到的袋长误差，故有调节无级变速差动机构可以对得到的袋长加以调整。本课题需要解决的问题主要有:根据包装袋的形状、尺寸、袋内咖啡的体积、封边方式的要求完成包装袋封口位置、装料位置及计量装置形式的选择；卷筒、光电检测器、成形器、

13、牵引棍、纵封棍等部件先后位置的确定;横封头及加料装置的设计;不等速机构、无级变速机构的设计及位置布置;差动机构的设计;误差补偿机构对各个部分误差进行补偿。咖啡粉是粉状食品，包装速度为30袋/min，包装膜为pp卷、最大宽度50mm、长度50m。咖啡粉包装机由计量充填装置、封口装置、牵引装置、动力机构组成。各个装置之间通过一定的传动关系联系在一起，协调的工作。本设计的重点是在完成包装机总体设计的基础上完成计量装置的具体设计和横封切断机构的三围结构设计。本包装机为粉类食品专用，其料盘上的主要零件均为自行设计加工。设计时尽量使用标准件和通用件，非标准件设计尺寸是取整，以便缩短设计周期，降低加工难度，

14、提高经济效益。所设计的包装机为企业的生产提供参考。本课题的设计意义及价值：所设计的设备应能满足咖啡粉包装要求，保证包装膜对正，便于调整，结构简单、运转平稳，工作可靠，便于维修。2 咖啡粉枕式包装机总体设计咖啡粉枕式包装机的包装原理： 咖啡粉枕式包装机整体是由几个机构组成，主要有：料盘装置，横封装置，竖封装置，走袋装置，料卷装置，电机等通过一定的传动关系组成。塑料薄膜卷在料卷装置上通过成型器成型形成卷筒状然后通过竖封装置热封，再通过牵引机构向前走袋，在走袋的过程中料盘装置把计量好的咖啡粉通过料斗注入竖封好的袋中，最后通过横封机构横封切断，包装完成。根据包装机的要求，在包装过程中要确保各个装置之间

15、运动协调。传动方案要满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率、使用维护便利、工艺和经济性好等要求。经过分析与比较,决定采用如下运动方式：电动机带动v带轮转动,经过蜗杆蜗轮减速带动凸轮轴转动，然后一部分动力通过用同步带轴，同步带轴通过一对齿轮把动力传给料盘轴。用蜗杆蜗轮减速是因为它的传动比大可以一次将转速降到需要的大小，使结构简单；用一根轴同时带动横封机构、竖封机构、走带机构既能使结构简单又能保证三者之间同时协调的工作；用同步带传动既能保证准确的传动比又能实现较大中心距的传动。 整个机构结构紧凑，传动平稳，冲击小。对机电产品包装，重点推进“专业定点、资质认证、统一标准、国际接轨、扩大出口”的试

16、点工作。按照专业化、标准化、市场化的要求，以及建设节约型社会的要求，推进节材代木工作，推广应用“单板层积材”为代表的人造板材，开发研制农秸干包装板材，为扩大机电产品出口、为农民增收、为改善我国生态环境和发展循环经济服务。 图1 包装机总体结构图 fig.1 the overall structure of the packaging machine2.1 动力设计2.1.1 电动机的选择电动机的容量（功率）选得是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常工作，或电动机因长期过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且因经常不在满

17、载下运动，其效率和功率因数都较低，造成浪费。料盘转速的计算： (1) =7.5 r/min (2)传动效率的计算：由于传动装置较为复杂，取保险效率 式中 ,，确定电机的输出功率 p：由于料盘的转速很慢p < 0.5kw 查表16-1-288，根据其中y系列电动机技术数据选择电动机的型号为y802-4，额定功率0.75kw，满载转速为1390r/min，安装类型为b5型。2.1.2 计算传动装置运动和动力参数 i轴 n1 = (2) n1 = p1 = po带 (3) p1= 0.75×0.95×0.99 = 0.705kw t1 = (4) ii轴 n2= (5)p2

18、 = =0.705×0.99×0.8= 0.558kw (6)t2 = nm (7) 轴 n3=/min (8)p3 = p2轴 承轴 承齿 轮同 步带 = 0.558×0.99×0.99×0.98×0.98 = 0.525kwt3 = nm (9) 轴 n4= (10)p4= p3=0.525×0.99×0.98=0.51kw t4 = (11)表1 参数表 tab.1 parameter table参数轴名电动机轴轴轴轴轴转速n/r.min-1139060030157.5功率p/kw0.750.7050.558

19、0.5250.51转距t/n.m2.211.22177.63334.25649.4传动比i2.3167222效率0.940.790.940.972.1.3 传动装置的总传动比及分配各级传动比的计算电动机选定后，根据电动机的满载转速n m及工作轴的转速n w即可确定传动装置的总传动比i=n m /n w 。 具体分配传动比时，应注意以下几点：1. 各级传动的传动比最好在推荐范围内选取，对减速传动尽可能不超过其允许的最大值。2. 应注意使传动级数少传动机构数少传动系统简单，以提高精度。3. 应使各级传动的结构尺寸协调匀称利于安装，绝不能造成互相干涉。4. 应使传动装置的外轮廓尺寸尽可能紧凑。电动机

20、满载转速 n m = 1390 r/min 工件（料盘）转速 = 7.5 r/min 机构总传动比i =185.33 (12) ，3 传动装置设计3.1v 带设计 小带轮大带轮初定传动比 传递功率p=0.75kw选择v带型号计算功率查表4.6得工作情况系数=1.1 =p=1.1×0.75=0.825kw (13)按=0.825kw， =1390r/min 查表4.11选z型v带。选择v带型号 计算功率查表4.6得工作情况系数=1.1，=p=1.1×0.75=0.825kwv带型号按=0.825kw， =1390r/min 选z型v带确定带轮的直径dd1 dd21）查图4.1

21、1选取小带轮的直径dd1=71mm 2）确定大带轮的直径dd2 dd2 =dd1 =1390/600×71mm=160mm (14)验算带速 v=m/s=5.165m/s (15)算从动轮实际转速查表4.4考虑到三角带的滑动系数 =0.02 则= dd1/ dd2 ×（1-）=71/160×1390（1-0.02） (16) 得=604r/min算实际传动比 = /=1390/604=2.3 (17)确定中心距a和带长ld 1)初选中心距a0 0.7(dd1+dd2)a0 2(dd1+dd2) (17)取a0 =200mm 2）求带轮的计算长度lo lo=772.

22、756mm (18) 取lo=800mm 3)计算中心距a a=()=213.5mm 4)确定中心距的调整范围 a1=a+0.03ld=237.5mm a2=a-0.015 ld =189.3mm 验算小带轮的包角1 1=180°- (dd2 -dd1 )×57.3°/a =156°120° (19)确定v带的根数z 1)确定额定功率p0由dd1=71mm, =1390r/min及=600r/min查文献9表4.5，得单根z型v带的额定功率分别为0.27kw和0.3kw，用线性插值法求=1390r/min时的额定功率p0值 kw=0.293kw

23、 (20) 2)确定v带的根数z z (21) 得 0查文献9表4.8得0.93得=1z根取z=4根，合适计算单根v带的初拉力 q=0.06kg/m (21)=()n (22)35.3n确定带轮的结构尺寸，绘制带轮工作图dd1 =71mm,采用实心式结构dd2 =160mm，采用孔板式结构b=(z-1)e+2f=(4-1)×12+2×8=52mm带传动效率取 ， 3.2 蜗轮蜗杆设计 采用阿基米德蜗杆传动，其特点是：1齿廓凹凸啮合的形式，而共轭曲面的当量曲率半径大，单位齿面压力小。因而接触强度得到提高。2瞬时接触线方向与相对滑动速度方向的夹角比较大，有利于形成和保持共轭齿面

24、间的动压油膜。能够减小磨损，提高传动效率及可靠性。3基本齿廓为圆弧齿形，只要齿形参数选择合适，就能增大齿根厚度，提高齿的弯曲强度和抗冲击能力。4设计方便，工艺简单。制造加工不需要特殊专用机床。5采用蜗轮正变位，变位系数一般在0.5以上啮合性能好，能保证传动质量，当然也应该注意防止大变位引起的理论啮合区减少，蜗轮齿面根切区扩大。以至齿顶变尖等现象。总之它具有承载能力大，传动效率高。使用寿命长，重量轻，结构紧凑等优点。1)模数m和压力角通过蜗杆轴线并垂直蜗轮轴线的平面称中间平面。在中间平面上，蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条和齿轮啮合。阿基米德蜗杆传动中间平面上的齿廓为直线，夹角为2=40°蜗

25、轮在中间平面上齿廓为渐开线，压力角等于20°。显然，蜗杆轴向齿距（相当于螺纹螺距）应等于蜗轮端面齿距，因而蜗杆轴向模数必须等于蜗轮端面模数；蜗杆轴向压力角必须等于蜗轮端面压力角，即=m， =。标准规定压力角=20°。2)蜗杆标准直径d1为了保证蜗杆与蜗轮正确啮合，蜗轮通常用与蜗杆形状和尺寸完全相同的滚刀加工。区别在于蜗轮滚刀有刃槽，且外径比蜗杆稍大，以便切出蜗杆传动的顶隙。也就是说，切削蜗轮的滚刀不仅与蜗杆模数和压力角一样，而且其头数和分度圆直径还必须与蜗杆的头数和分度圆直径一样。即同一模数蜗轮将需要有许多把直径和头数不同滚刀。为了限制滚刀数目和有利于滚刀标准化，以降低成本

26、，特制定了蜗杆分度圆直径系列的国家标准，即蜗杆分度圆直径与模数m有一定的搭配关系，由此可见，同一模数只有有限几种蜗杆直径。蜗杆同螺旋一样如果旋转一周的周长为其螺旋升角为，则沿轴线移动距离为（p为蜗杆轴向齿距）则可得： (23) (24) 式中q为蜗杆分度圆直径与模数的比值，称为蜗杆直径系数，由上式可知，q值越小，即蜗杆直径越小，则升角越大，传动效率越高，但直径变小会导致蜗杆的刚度和强度削弱，设计时应综合考虑。一般转速高的蜗杆可取较小q值，蜗轮齿数较多时可取较大q值。3)蜗杆螺旋升角与蜗轮螺旋角 一对蜗杆蜗轮啮合时，蜗轮螺旋角与蜗杆螺旋升角大小相等，且旋向相同，才能吻合一致，即=。4)

27、蜗杆头数和蜗轮齿数蜗杆头数愈多，角愈大，传动效率高；蜗杆头数少，升角也小，则传动效率低，自锁性好。一般自锁蜗杆头数取=1。常用蜗杆头数=1、2、4，过多，制造高精度蜗杆和蜗轮滚刀有困难。蜗轮齿数=i。和取推荐值。为了避免根切，不应少于26，但也不宜大于6080。过多时，会使结构尺寸过大，蜗杆支承跨距加大，刚度下降，影响啮合精度。5)传动比i和中心距a对于减速蜗杆传动 (25）式中：和分别为蜗杆和蜗轮的转速r/min。对于单级动力蜗杆传动，i=580，常用1550。普通圆柱蜗杆减速装置传动比i的公称值，推荐按下列数值选取：5；7.5；10；12.5；15；20；25；30；40；50；60；70

28、；80，其中10；20；40和80为基本传动比，应优先采用。非变位的标准蜗杆传动的中心距为 （26）式中，为蜗轮分度圆直径，=m国家标准规定了中心距标准系列值：40506380100125160（180）200250. （280）. 315. 355. 400. 450. 500另外，为了配凑中心距，蜗杆传动常需要变位。所以取中心距a=80mm蜗杆头数z1=1蜗轮齿数z2=30蜗杆传动的受力分析：蜗杆传动的受力分析与斜齿轮传动相似。通常不考虑摩擦力的影响。蜗杆传动时，齿面间相互作用的法向力可分解为三个相互垂直的分力：切向力，径向力r和轴向力。蜗杆，蜗轮所受各分力大小和相互关系如下: (27)式

29、中：、分别为蜗杆所受的切向力，轴向力，径向力；、分别为蜗轮的切向力，轴向力，径向力；、分别为蜗杆、蜗轮的分度圆直径；为压力角，t1、t2分别为蜗杆和蜗轮的转矩，,i为传动比，为蜗杆传动的总效率。蜗杆，蜗轮上各分力方向的判定方法如下：切向力方向对主动件蜗杆，与其运动方向相反；对从动件蜗轮，与其受力点运动方向相同。径向力各自指向轮心。而蜗杆轴向力的方向则与蜗杆转向和螺旋线旋向有关。用左（右）手定则来判定比较方便：右旋蜗杆用右手，左旋蜗杆用左手，四指顺着蜗杆转动方向，四指伸直所指方向即为蜗杆轴向力的方向。蜗杆轴向力的反方向即蜗轮的切向力的方向。 蜗轮齿面接触疲劳强度的计算主要是为了防止齿面产生点蚀。

30、钢蜗杆与青铜或灰铸铁蜗轮配对时，齿面接触疲劳强度公式如下：校核公式 （28）设计公式 （29）式中，k为载荷系数，用以考虑载荷集中和动载荷的影响。一般k=1.11.5。当载荷平稳、蜗轮圆周速度3m/s和7级以上精度时，取较小值，否则取较大值；为蜗轮许用接触应力（mpa），g为承载能力提高系数，对于普通圆柱蜗杆传动，g=1；对于圆弧圆柱蜗杆传动，g=1.10-3.9。当中心距a和蜗轮齿数较小时，g取较大值；其他符号意义和单位同前。2蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算对于闭式蜗杆传动，轮齿弯曲折断的情况较少出现，通常仅在蜗轮齿数较多(>80100)时才进行轮齿弯曲疲劳强度计算。对于开式传动，则按蜗轮轮

31、齿的弯曲疲劳强度进行设计。按接触疲劳强度计算 1)选 , 取=4则 (30) 2)蜗轮转矩初选 3)载荷系数k 查文献9表7.8 得k=1.1 4)材料系数 查文献9表7.9 得5) (31)6)初选m, 查文献9表7.1 取m=4mm、=40mm、q=10,此时=6407.导成角8.许用接触应力=242mpa其中计算传动效率1)滑移速度 此处已删除4.5 料盘罩设计料盘罩的作用是挡料，一方面防止料从料斗下落时发生的逸散、飞溅，另一方面是在装料过程中刮平量杯里的料，其结构尺寸由料盘尺寸和量杯的位置确定。5 结论 本课题是经过对包装要求和条件的分析，选择型号为y802-4的电机，选择了v带和蜗杆

32、蜗轮机构作为减速机构，运用了齿轮传动和同步带传动并且对齿轮、轴、带轮、蜗杆蜗轮进行了设计校核，所设计的包装机横封、竖封、走带都是用凸轮机构，主要针对用塑料袋包装的食品。其计量装置采用容积计量主要是针对咖啡粉一类粉状食品设计的。计量用的量杯可以根据包装食品体积的不同做相应大小的内径。料盘采用回转式圆盘，四周均匀分布四个量杯，其回转一周可以完成四个计量动作。设计的包装机能满足加工要求，运转平稳，工作可靠，结构简单，便于调整和维修。 参考文献1 宫相印主编.食品机械与设备m. 北京：中国商业出版社，19932 陆振曦、陆守道主编.食品机械原理与设计m.北京：中国轻工业出版社，19953 伍水顺、张裕中主编.食品机械自动控制m. 北京：中国轻工业出版社，19944 徐灏主编.新编机械设计师手册m.北京:机械工业出版社,19955 叶伟昌主编.机械工程及自动化简明设计手册(上册) m.北京:机械工业出版社,20016 叶伟昌主编.机械工程及自动化简明设计手册(下册) m.北京:机械工业出版社,20017 <<中国轴承新旧型号对照