药品包装机结构设计

1、药品包装机结构设计摘 要 :本设计的主要设计内容为药品装盒机的上料装置设计、药板装盒装置设计。确定了 总体方案、包装工艺。设计了纸盒上料机构,利用负压吸盘对纸盒进行分离、输送,吸盘由凸轮机 构驱动,上下移动;设计了药板上料机构,通过槽轮机构驱动齿形带对药板进行定量输送;设计了 装盒机构,将药板、说明书装入纸盒内,同时完成纸盒的折叠封合。关键词 :装盒机;上料;药品;包装机;Structural Design of Pharmaceutical Packaging MachineAbstract:The feeding device and pharmaceutical packing devi

2、ce of the pharmaceutical cartoning machine are the main elements of this design. It determinesthe overall plan and package handicraft. The device design that paper box fixes material, makes use of the negative pressure acetabulum to carry out separation, transportation on paper box, the acetabulum d

3、rives, moves about from cam organization. Expect that organization, conveys by the fact that sheave organization drives jugged as well as carrying out a quantify on medicine board on the board having designed medicine. Organization having designed the dress box, board, specifications put medicine in

4、to the paper box inner, the enfoldment accomplishing paper box at the same time seals off the small side door.Key words:Pack box machine; Fix material; Medicines and chemical reagents; Packer1前言1.1 国外包装机械概述药品包装机械属于高技术、高智能、高竞争的机电一体化产品,高技术成果都会 在包装机械产品中得到应用。纸盒包装机械可分为折纸、下纸、药板推送、纸盒打开、 纸盒传输、折舌、插舌、压平和打批号等功

5、能 。国外的包装机械近些年有了新特点,主要有:一是生产高效率;二是资源的高利 用率,高度的综合利用和发展循环经济;三是产品高度重视节能,重视降低成本;四 是高新技术实用化,提高生产效率,产品上水平、上档次;五是科研成果商品化,使包装机械产品向知识密集化、技术综合化、产品智能化等方面发展。美国、日本、德国、意大利是世界上包装机械四大强国。美国是世界上包装机械 发展历史较长的国家,早已形成了独立完整的包装机械业体系,其品种和产量均居世 界之首。其产品以高、大、精、尖产品居多,机械与计算机紧密结合,实现机电一体 化控制新型机械产品,以成型、填充、封口三种机械的增长最快,裹包机械和薄膜包 装机占整个市

6、场份额的 15%,厚纸盒封盒包装机在市场占有率中居第二位。从上世纪 90年代初以来,美国包装机械业一直保持着良好的发展势头。日本的包装机械制造厂 以中小企业为主,包装机械的品种齐全,产品品种近 500种,规格有 700多个。包装 机械以中小型单机为主,具有体积小、精密度高、易安装、操作方便、自动化程度高 等优点。 90年代以来,已将变频调整、光电追踪、无触点电子开关、动态数据显示等 技术运用在包装机械中。日本包装机械大部分用于食品包装领域。德国、意大利、英 国、瑞士和法国等,都是世界上很重要的包装机械生产国家。欧洲各国包装机械业的 一个共同特点,是出口比例 (出口额占产值的比例 都很大,如德国

7、和意大利近 80070 , 瑞士超过 90000, 荷兰出口额甚至大于产值, 因为荷兰是欧洲很重要的贸易转口地。 德 国的包装机械在计量、制造、技术性能等方面居领先地位,特别是啤酒、饮料灌装设 备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点,享誉全球一些大公司生产的包 装机械集机一电一仪及微机控制于一体,采用光电感应,以光标控制,并配有防静电 装置。其大型自动包装机不仅包装容积大,而且能集制袋、称重、充填、抽真空、封 口等工序在一台单机上完成。德国包装机械业多年来始终处于稳定增长状态,出口比 例占 80%左右,德国是世界上最大的包装机械出口国。意大利是继美国、日本、德国 之后的世界最大的包装机

8、械生产国,又是仅次于德国的第二大包装机械出口国。意大 利的包装机械多用于食品工业,具有性能优良、外观考究、价格便宜的特点。 在这样 的形势下,我国的包装机械产品由于品种少、技术水平低、产品可靠性差等原因,面 临着激烈的国际竞争 【 1】 。特别是我国近 5年来,加快发展农产品深加工,建设节约型 社会,发展循环经济和加大技术创新力度,造成新一轮技术引进高潮。如我国近年对 农产品深加工总投资达到 320多亿元,加工和包装设备 80%以上靠进口。包装机械作 为专业性机械,除了同于普通机械的一般要求外紧凑、运转平稳、还有外表美观、传 动装置精度高、生产效率高等要求以很好地完成自身功能,适应市场需求。1

9、.2 我国包装机械业发展的思考和发展战略首先, 要明确我国包装机械业的发展方向预计到 2005年我国包装机械产量将增加 到 67万台 (套 ,到 2010年将增至 93万台 (套 。但是,靠简单的重复,靠扩大生产数量,靠向上游、向下游延伸的方法是行不通的,我国包装机械业必须走专业化生产的 道路。要发展中高档设备,努力提高技术含量,把产品做精、做细、做专、做强,靠 技术进步来推动行业的发展。目前,世界各国对包装机械发展十分重视,集机、电、气、光、生、磁为一体的 高新技术产品不断涌现生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、 科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势这也是我国包

10、装机械业的发展方 向对于我国的包装机械生产企业,并不是求大求全,而是应求精求专。美国、日本、 意大利的包装机械生产企业大部分规模不大,但专业化程度很高。其次,要进行我国包装机械业的结构调整在“十二五”期间乃至 2020年,我国包 装机械业要着重进行产业结构、产品结构和组织结构的调整在产业结构调整上要提高 生产集中度,促进专业化、系列化生产,提高产品质量和对市场的适应能力;要积极 发展和扶持一批拥有名牌产品的重点骨干企业, 加快现代企业制度的建立和完善 . 形成 行业排头兵 . 参与国际市场竞争,从而加快产业提升在产品结构调整上,要改变目前产 品结构中以低技术含量为主的状况,淘汰一批低效高耗的、

11、低档次、低附加值的、劳 动密集型的产品,学习国外先进技术,开发生产高效低耗的、产销对路的大型成套设 备和高新技术产品,开发出“新、奇、特”的包装设备,加速包装机械的更新换代, 开拓国际市场 【 2】 。在组织结构调整上,要成立跨部门的企业集团,树立大行业的全局 观念,进行组织结构优化组合,实现行业资产优化配置,统一思想,强化管理,形成 优势互补、分工合作、共同发展的新格局。1.3我国药品装盒机的发展历程及发展现状我国早期的药品生产装盒主要是采用手工装盒,后来随着生产的发展和技术的进 步,逐渐采用机械化装盒。我国最早使用的装盒机主要是从国外进口的。在七十年代 中期由于当时我国包装材料的质量及药盒

12、的加工制作等都达不到机器包装的要求,使 得装盒机一直无法正常使用,所以全自动装盒机在我国就一直得不到广泛应用,我国 药品生产在很长的一段时间内不得不放弃自动装盒而采用手工操作,效率极低下。 80年代特别是改革开放后,我国的药品生产领域相关技术获得了飞速发展,药品包装材 料的质量及药盒的加工制作等方面的技术有了明显的进步,全自动装盒机开始得到了 全面的应用。而此时药品装盒机也改变了国外产品一统天下的局面,国产药品装盒机 开始上市并获得了广泛的应用。按照不同的分类方法,可以将目前我国生产的全自动装盒机分成若干种类。若按 包装物料的不同主要有四大系列, 可将其分为 B, P, K装盒, G 型即泡罩

13、板型、 针剂型及软膏型全自动装盒机等 ; 若从装盒机运行速度上看,有可将其分为 3类,第 1类为中低 速型,速度约 6080盒 /min;第 2类为中高速型,速度约 80120盒 /min;第 3类为高 速型,速度大于 150盒 /min。每一种机型各有其优缺点,用途也不尽一致。目前,国 内比较知名的药品装盒机生产厂家有上海龙腾包装机械有限公司、北京双鹤制药装各 有限公司、上海万申包装机械公司、上海顾德包装机械有限公司等。但是即使是这些 比较知名的生产商,其产品的技术含量与国外同类产品相比较,也有很大的差距。在 市场竞争力方面,也只是在中低端市场略有优势。在市场占有率方面,国产药品装盒 机的占

14、有率也只有三成左右,其余市场皆被进口产品所瓜分。目前,国内许多规模较 大的药品生产厂家仍以采用进口的药品装盒机为主。造成这一现象的主要原因,乃是 国产药品装盒机的综合性能达不到制药厂家所需所致,尽管进口药品装盒机的价格要 比国产的高出许多 【 3】 。近年来,除了一些专业生产药品装盒机的厂商以外,国内的一 些大学和科研院所也参与到药品装盒机的研制生产。相信依托各个大学和科研院所的 科研实力,国产药品装盒机的研制生产在不久的将来会有重大的突破。1.4药品装盒机发展中面临的问题研究及发展方向评估我国国产药品装盒机虽然在近十几年来获得了快速的发展,但其面临的问题依然 不少。在国内制药装备行业中药品自

15、动装盒机的制造商之中,技术含量和质量较高的 制造商寥寥无几,且大多停留在半自动或中低速水平,同国外的同类产品相比,无论 在装备的发展水平、技术含量和应用推广方面都不尽人意。在市场分配中,国产的药 品装盒机只是在中低档市场上略占优势,而高档市场几乎全部被国外产品所占据。现 将其面临的问题分析如下:一、从产品的产品质量性能及应用方面,国产药品装盒机明显不如国外产品,具 体表现在以下几个方面:(1在质量上,从某种意义上说,药品自动装盒机是制药机械中最为复杂的机械, 它包括机、电、气、光和其它技术于一体,而目前国内制药装备行业的目前的无论是 产品的最初设计水平,还是后来的产品装配加工水平,都与国外同行

16、有着十几年的差 距,无法生产出真正有竞争力的产品。(2对产品的适应性方面,国产自动药品装盒机的功能比较单一,适应面比较窄, 对待装的药品的形状体积等有较严格的规定,一般只适用于一两种药品,但是我国药 品生产企业众多,各药企业厂和生产的药品规格品种也都大不相同,同一企业生产的 药品规格也各不相同,产量也不同,就给相关工作一定的困难,而国外药品装盒机生 产厂商特别注重这方面的问题,他们所生产的设备功能更加灵活多变,适用范围也更广。(3在设备的运行可靠性方面,进口自动装盒机也要高出国产一截,国产药品装盒 机的故障率较高,因此,许多选择企业不得不购买多台国产自动装盒机,以免因维修 机器而影响正常生产并

17、延误交货期。(4在工作效率方面,由于国产药品装盒机的运行速度大多在中低档水平,并且自 动化水平较低,生产效率自然不如以生产高档产品著称的国外同类产品,这样就等于 无形中增加了企业的成本,降低了企业的利润,造成了极大的浪费。总之,国内目前 药品自动装盒机还存在着适应包装物种类单一、纸盒尺寸的变化范围小、生产速度普 遍停留在中低速水平等不完善之处 【 4】 。二、从整个行业的研发生产能力上看,主要表现有以下几个问题:(1研发力量薄弱, 科研经费严重不足, 药品装盒机的制作是一个复杂的系统工程, 它包括机、电、气、光和其它技术于一体,需要有雄厚的技术力量,精密的生产工艺 等多方面的要求,而目前我国在

18、这方面的投入甚少;行业中的产品生产与基础研究的 经费投入比例严重失调,生产厂家只顾眼前利益,不愿投入基金进行基础研究,造成 国产的药品装盒机质量含量低下,无法与国外同类产品竞争,并且只能靠低价维持其 市场竞争力,无法长期占领市场。(2低水平重复太多,应变能力不强,国内的大部分生产厂商规模都很小,大都生 产同种类型的设备造成大量低水平重复生产,在市场上进行低价恶性竞争,而一旦遇 上市场要求变动,却又无法及时转型,从而被市场所淘汰。三、考察近几年来国外的机械发展状况,结合我国目前的药品装盒机的生产实践, 我国的药品装盒机生产企业应在以下几个方面寻求突破:(1加大科研投入,提高创新能力,开发新技术,

19、同时大力引进国外已经成熟的技 术原理,开发出具有前瞻性的先进设备。首先各个企业要增强企业的研发能力,提高 产品的档次,今后医药企业寡头垄断的趋势会越来越明显,其采购将是集团化的,这 对生产供应相关设备的企业而言是个严峻的挑战,这要求有关企业把眼光放远,实行 走出去,站得住的发展战略;拥有自己的核心技术,开发出属于自己的新产品。我国 加入 WTO 后, 随着市场的进一步开放, 国内的相关企业必将面临外商的强有力的竞争, 国内的企业要敢于参与竞争,不仅在国内市场上参与竞争,更要积极参加国际市场的 竞争。这就对国内的相关企业提出了更高的要求和更广阔的市场空间,国内企业应该 立足国内,放眼国际,积极参

20、与竞争,只有这样,才能更好地发展自己。(2加强与各个制药企业的联系,企业可根据用户的不同要求而设计生产出符合出客户要求的产品,实行个性化的服务,使企业与客户之间形成良好的互动,使双方受 益。保持与制药企业之间的良好互动关系,可以使药品装盒机生产厂商更加清楚地了 解市场动向,能够及时满足市场需求,对企业的发展壮大是大有裨益的。(3国家加大宏观调控,加强对市场的引导作用,加强对市场的管理,协调好企业 之间的竞争行为,防止不正当竞争。同时国家应加大机械行业的投入力度,扶持一批 有实力的企业,从基金技术上给子支持,从而生产出更好的产品。药品装盒机的生产 是一个系统工程,需要大量的人力物力则力,短期还不

21、能见效益,很多企业都无力去 做,在这种情况下,更需要国家出面协调组织,集中人力物力进行科研攻关,组织生 产等。随着我国药品市场规模的日趋增大,产品种类的日益繁多,药品厂家的不断增多, 生产自动化程度的不断提高,市场对药品装盒机的需求也在不断地膨胀,其市场前景 十分看好。 据统计, 我国“十五”期间医药工业实现工业总产值年均递增率接近 20%, 其中的药品所占的贡献约占其中的一半,可见其增值潜力巨大。相信随着我国医疗体 制的改革,医药市场的兴盛,药品产量的增加,我国药品装盒机的发展必将迎来一个 跨越式的发展。俗话说“健康乃生命的本钱”,随着生活水平的提高,人们越来越重视健康,药 品安全尤甚,药品

22、包装的卫生化更受到人们的关注。为了满足人们的需要,我们设计 药品装盒机 【 4】 。1.5 毕业设计题目及基本参数本设计的题目为药品装盒机上料、装盒装置设计。本设计主要完成纸盒、药板的 上料及装盒装置设计。基本参数为:纸签(说明书规格:最大 300mm×210mm ,最小 80mm×100mm ;纸盒规格:长 =100mm;宽 =65 mm;高 =20mm;包装物(药板规格:长 =80mm,宽 =58 mm。设计要求为:包装能力:60盒 /分, 1板 /盒;本设计的设计任务为:总体方案设计、传动系统设计与计算;纸盒上料机构结构设计和计算,完成相应部装图;药板上料机构结构设计

23、,完成相应的部装图;装盒装置结构设计、计算,完成总装图;部分零件图设计。2 方案设计此处省略 NNNNNNNNNNNN字。 如需要完整说明书和设计图纸等 . 请联系 扣扣:九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下 载!该论文已经通过答辩纸盒上料的过程主要由凸轮带动带有吸嘴的轴上下运动完成的。轴上附有 拨杆,在将纸盒吸下的过程中,拨杆压住连杆 1上的小轴,这时弹簧处于拉伸状态, 连杆 2向上运动,使连杆 3带动挡片挡住上面的纸盒,从而保证只有一个盒被吸下。 在盒被放下的过程中,挡片逐渐压在盒上,防止盒蹦起来。当负压真空装置向上运动 时,连杆 2在弹簧的作用下向下运动,使连杆 3带动挡片向上翻

24、。如此往复运动完成吸盒的过程。当盒被放下时,停止吸气,盒被支撑起来,传送装置将盒传送到下一道工序。原理图如图 1所示。 1 凸轮 2 弹簧 3连杆 1 4连杆 2 5连杆 3 6挡片7吸嘴 8拨杆 9工作台 10轴图 1 纸盒上料原理图Figure 1 The box device principle diagram67药板由齿形带传送到指定位置 ,经过滑槽到达工作架上,推药板的机构将药板和 说明书推到纸盒里。传送药板的速度及间歇时间由槽轮控制。推药板的机构由齿轮齿 条带动。推药板原理图如图 2所示。 图 2 推药板原理图Figure 3 Push board schematic diagra

25、m因为药板比较薄,如果推杆只是简单的平头,那么推药板时很容易推空或者把药1齿轮 2轴 3齿轮 4推杆 5工作架 6齿条 7齿轮 8凸轮 9轴 1 6 7 8 9板推偏。为了防止这些情况的发生,故设计了如图 3所示的推杆。 Figure 3 Push rod diagram传送带的示意图如图 4所示。本设计传送带的带轮是由链轮带轴带动的,而链轮 轴是由槽轮带动,从而实现了间歇运动。但此处也可以通过传感器和伺服电机来实现。 在指定位置安装传感器,当伺服电机接收到传感器发出的信号后,伺服电机开始工作, 从而带动带轮转动,将药板送到指定位置。滑槽的角度要合理,不然药板就不会准确的到达工作架的位置。滑槽

26、的角度是根据多次试验得来的,滑槽的底边要非常圆滑,置。装盒装置由曲柄摇杆机构带动,经过固定装置及拨杆,从而完成装盒的过程。 装盒共分四道工序,分别为: 装药板和说明书 打印日期 盖纸盒盖纸盒示意图如图 5所示。图 3 推杆示意图 121药板 2带 图 4 带示意图图 5 纸盒结构Figure 5 Carton structure当盒被推盒装置推走后,拨杆将 6盖上,随即纸盒随着传送装置被送到指定 A 工序等待装盒。拨杆示意图如图 6所示。1 21拨杆 2轴图 6 拨杆示意图Figure 6 Schematic of shifter lever到达工序 A 后,盒不动,齿轮齿条机构将药板和说明书

27、一起推进盒内。传送装置 将纸盒传送到工序 B 。在传送的过程中,通过拨杆将 2盖上,通过固定小轴将 4盖上。日期由凸轮机构完成。凸轮带动成型器上下运动,完成日期的打印过程。完成 打印日期后,纸盒被送到工序 C 。在传送过程中,通过固定小轴将 3盖上。当经过 固定装置后分别将盒盖上翻和下压,同时也完成了折 1和 5的过程。固定装置示意图 如图 7所示。固定装置完成盒盖的下压和 1的折叠过程,固定装置完成盒盖的上翻和 5的 折叠过程。到达工序 C 时,一个旋转的装置完成盖盒盖的过程 。 1固定装置 2固定装置图 7 固定装置示意图Figure 7 Fixing device schematic d

28、iagram纸盒的传送装置曲柄摇杆机构带动,能实现上下左右运动,即作平行四边形运动。 当纸盒被吸下来时,该传送装置向上运动,辅助将盒撑起来。然后传送装置向前运动, 完成装盒和盖盒盖后,传送装置向下运动,然后往回运动,进行下一次动作。该机构 设计为纯机械设计,要严格要求与其他动作的时间和空间同步化,因此在设计方面要 求很高的精度。纸盒传送装置如图 8所示。1 2 31连杆 2纸盒 3送盒架图 8 纸盒传送装置Figure 8 Cartons transport unit2. 3 本章小结本章主要是对药品包装机进行了总体设计。对电机进行了选择,对各传动零件进 行选材和设计计算,保证传动的准确性。通

29、过立式包装机总体设计方案和总体设计计 算绘制总装配图。11123 设计计算3.1 齿轮传动设计计算1. 选择齿轮材料精度等级齿轮材料选用 45钢,调质处理,取硬度为 235255HB ; 齿轮精度等级为 8级。 2. 按齿面接触疲劳强度设计 由表查得1d 22135. 01(4-H E H R R Z Z u KT (1 初选 t K =1.2 由表查得H Z =cos sin 2=2.5 (2由表查得:E Z =189.8MPa 取 R =0.3 T1=35810m N 1N =602n jLh=60×639.64×1×(8×300×10=9

30、.21×1082N =1N /2i =9.21×108/3.31=2.78×108查图表得 1N Z =1.1, 2N Z =1.1取 Zw =1.0, 1lim H S =1.0, LVR Z =0.92, X Z =1.0 查图表得 1lim H =590Mpa, 2lim H =550MPa 由表查得 计算许用接触应力1H =min1lim H H S Z N1Z X Z W Z LVR =0. 192. 00. 11. 1590=597.3Mpa (42H =min2lim H H S Z N2Z X Z W Z LVR =. 192. 00. 11. 1

31、550=556.6Mpa (5将各结果带入公式(3.11d 2215. 01(4-H E H R R Z Z u KT (6 =225248. 1895. 2 3. 05. 01(38. 33. 0358101. 14-=56.08mm13取 1Z =28, 2Z =1Z i =3.38×28=95m =11z d =2808. 56=2.003mm 取标准模数 m =2.25mm=1d 1m z =2.25×28=63mm 5. 01(11R m d d -=63×(1-0.5×0.3=53.55mm (7 m V =3211060n d =31060

32、64. 63955. 53=1.79 (8由表查得 取 A K =1.11001z v m =1002079. 1=0.358 (9由表查得 取 v K =1.02R =2m 2221z z +=23229528+=148.56mm (10 R b R =0.3×148.56=44.56 取 45=b R =1m d b =55. 5345=0.784 (11 由图表查得 K =1.175K =A K v K K =1.1×1.02×1.175=1.32 (12 H =H Z EZ u1u 5. 01(222211+-R bd KT < H 2 (13 =2

33、.5×189.8×38. 3138. 3( 3. 05. 01(63323581032. 12222+- =491.74Mpa <2H 安全。接触疲劳强度足够。 3.校核齿根弯曲疲劳强度由F =2115. 01(2R m bd KT -1Fa Y 1sa Y F (14141=arctan21z z =arctan9528=84. 162=190-=90-84. 16 =52. 73 111cos z z v =28/cos48. 116 =21.90=222cos z z v 95/cos52. 73=250.28按 1v z , 2v z查图表得 1Fa Y =2

34、.85,2Fa Y =2.3查图表得 1sa Y =1.55, 2sa Y =1.74查图表得 1Flin =220230MPa, 2Flin =170180MPa 查图表得 1N Y =1.0, 2N Y =1.0由表查得 X Y =1.0 取 ST Y =2.0, min F S =1.4 代入式(14中1F =X N F ST F Y Y S Y 1min1lim =114. 12220=314MPa (152F =X N F ST F Y Y S Y 2min2lim =114. 12180=257MPa将各数值代入公式(14 :1F =2115. 01(2R m bd KT -1Fa

35、 Y 1sa Y =55. 185. 23. 05. 01(25. 263353581032. 12-=85.86MPa<1F =314MPa 安全2F =1F 1122sa Fa sa Fa Y Y Y Y =55. 185. 274. 13. 284. 85=77.78MPa 2F =257MPa 安全3.2 轴的设计计算(1选择轴的材料轴的材料为 45号钢,调质处理。(2按扭矩初步估算轴端直径15查阅文献得 31101n P A d (16 查表选取 0A =130164. 63942. 2130d =40mm考虑轴端有一个键槽1d =20×3 1d =18.77 取 1

36、d =30mm 该段轴长 ll =+-f e z 2 1(384mm (17轴的结构示意图如图 9.图 9 输出轴的结构示意图 Figure 9 Output shaft structure diagram(3初选滚动轴承考虑装拆调整方便起见,选用深沟球轴承。根据轴端尺寸和轴承的大概安装位置, 初选深沟球轴承 6204。 (4对轴进行分析 对轴的压轴力 Q=670N a.求垂直面内的支反力01=H R M , 75R 2H +28Fa1=90Q+136Fr1H R 2=(136×397+90×670-28×117 /75 =1480Y =0,HR1=Fr1-Q-R

37、2H =397-670-1480=-1753NH M =Ft1l =61×1137=69357m N b.求水平面内的支反力01=V R M75R 2V -(75+61Ft =0 R 2V =136×1137/75=2062NFy=0R 1V =397-2062=-1665N求 A , B , D 三点水平面内的弯矩=V M 1165Q-75R1V=165×670-75×1165=23175m N =V M 2226×670-136×1165+61×2062=118762m N c.求合成弯矩1M =+212V H M M

38、222317569375+=13126m N (18 2M =Mca1=M1=73126N·mm2ca M =222 (T M +=22358106. 0+=139199N·mm (19 3ca M =T=0.6×35810=21486N·mm(6校核轴的静强度由当量弯矩可以看出 B 点的弯矩最大,但直径却较小,故应验算 B 点的强度。 查表及公式得17. 581. 08. 1181. 0=-b VB B M d =27.25mm (20 27.25mm<30mm静强度足够由于 E 点的弯矩较大,而直径却最小,所以还需验算 E 点的静强度。 E 点

39、处的当量弯矩 E ME M =22.6+2. 8512. 215. 64-=28.4m N 17. 581. 06. 231. 0=-b VE E M d =16.0mm 考虑键槽影响,需加大(3-5 %E d =E d +3 E d =16.0+1.60×3 =16.5mm<20mm故 E 剖面强度也足够。 (7校核轴的疲劳强度 a.判断危险剖面I-剖面均有应力集中源,均有可能是危险剖面。其中 I ,均为过渡圆角引 起的应力集中,但剖面的合成弯矩值较大。所以只验算 I ,剖面的疲劳强度。 b.校核 I 剖面的疲劳强度。I剖面因键槽引起的应力集中系数由表查得 K =2.73 K

40、 =1.96 由表查得:=0.83, =0.89 由表查得:=0.95I剖面的扭剪应力,应力副和平均应力为:max =TW T =3302. 035810=6.6MPa (21 =m =max /2=6.6/2=3.3MPa由表查得 =0.21, 由表查得 =-1275MPaS =mK +-1=3. 31. 03. 395. 089. 073. 2275+=25 (22max =W M VE =3301. 028400=10.5MPa a =max =10.5MPa m =0S =mK +-1=5. 1095. 083. 073. 2477=13.12 (23S =22S S S S +=22

41、2512. 2512. 13+=11.62 (24取 S=1.8, S >S所以 I 剖面安全。 c.校核 IV 剖面的疲劳强度 由表查得12230-=8 221=b r =0.05=K 1.88 =K 1.59 由表查得 =0.83 =0.89 由表查得 1=S =K 1-=9283. 095. 085. 1477=2.17S =m +-1=41. 81. 041. 889. 095. 062. 1275+=16.51S =22S S S S +=2251. 1617. 251. 1617. 2+=2.15由于 S >S=1.8,此设计在安全范围内。3.3 滚动轴承寿命计算已知:

42、6204AC 轴承。基本额定动载荷 C=25.2KN,基本额定静载荷 C 0=29.5kw,e=0.68。由前面计算得知,该对轴承的水平支反力分别为 AZ R =1480N,AB R =-1753N 垂直支反力分别为:Ay R =2062N,By R =-1665N 合成支反力:A R =22Az Ay R R +=221753+=2418N B R =22Bz By R R +=2214802062+=2538NA S =0.68A R =0.68×2418=1644.24N B S =0.68B R =0.68×2538=1725.84NB S +A F =1725.8

43、4+117=1842.84N>A S =1644.24NA A =1842.84N,B A =1725.84N A A /A R =1842.84/2418=0.76>e=0.68A X =0.4,A Y =1.67轴承承受轻度载荷冲击,支反力 A 处有弯矩。所以取 d f =1.2A P =d f (A X A R +A Y B R =1.2×(0.4×2418+1.67×1842.84=3114N (25B A /B R =1725.84/2538=0.68>eB X =1,B Y =0 , B P =d f B R =1.2×25

44、38=3045.6NB P >A P 计算轴承 B 的寿命h L 10= P c f n t 60106= 3631142520064. 639601013808.90h (26预期寿命 :10年 。13808.90/(8×300=5.75 5年换一次轴承 -寿命足够。3.4 键的选择和校核链轮装在主轴轴端,需用键进行周向定位和传递转矩。由前面设计计算得知:链 轮材料为钢,轴的材料为 45钢, 链轮与轴的配合直径为 15mm , 链轮 45钢,轮毂长为 20m m 。选择最常用的圆头(A 型平键,因为它具有结构简单,对中性好,装拆方便 等优点。键的截面尺寸由键所在轴段的直径 d

45、 由标准中选定,键的长度由轮毂的宽度 确定,查表得 h b =5×5, L =30mm。普通平键的主要失效形式是键,轴和轮毂三个零件 中较弱零件的压溃。由于链轮材料是钢,许用挤压应力由表查得 p =100MPa。键的工作长度 l =L -b =30-5=25mm 挤压面高度 h =h/2=5/2=2.5mm挤压应力 p ' (2l dh T =255. 2151015. 025=5.97a MP <p (27故安全。3.5 本章小结本章主要是对药品包装机进行了总体设计计算。对电机进行了选择,对各传动零 件进行选材和设计计算,保证传动的准确性。通过药品包装机总体设计方案和

46、总体设 计计算绘制总装配图。4 结构设计4.1 纸盒上料结构方案设计凸轮机构采用力封闭式。 运动规律为双停歇运动, 由文献 29表 13.5-5查得改进等 速 28. 1=Vm 。 由结构初定凸轮行程为 100mm , 推程运动角 =120°, 最大压力角 m 选 用 30°,由图可算得基圆半径 b R =50mm。 推杆推程位移如下表所示。 h =100mm, 0=120° 由式 s =2/ /2sin( /(10'0 +-h' 0' 0/1 /2cos(-=hw va =2' 0' 02/ /2sin(2hw -其中 &

47、#39; 0=90°, h=100mm,可计算得推杆回程位移,如下表所示。表 2 推杆回程位移 /(° 0 15 30 45 60 75 90 s/mm10083.04266.08549.12832.17115.214然后根据作图法画出凸轮的理论廓线和实际廓线。当带吸嘴的轴到达最高位置时,气阀通道接通,开始吸气。当轴到达最底位置时, 气阀通道被堵死,停止吸气。气阀的结构图如图 10所示。因为如果轴上是个通孔, 只有保证这个通孔的中心线与气道的中心线完全重合, 这样才能达到最大的吸气程度。 那么安装精度要求就比较高。为了避免这些问题,本设计采用在轴上加工一个圆槽 这样不管怎样

48、接触,道都会打通。当轴在凸轮的作用下作上下运动时, 轴会发生转动, 为了解决这个问题, 本设 计设计了导杆机构。轴在弹簧的作用下,在凸轮回程的时候也能回到初始位置,而 在导向杆的作用下,能沿着直线运动,不会发生旋转。Figure 10 Valve structure1气道 2导向杆 3轴 4凸轮 5轴 6弹簧 7管图10 气阀结构图 3 2 14 5 6 7 3Figure 11 Block claw structure托纸盒的架上带有挡爪,当盒被吸下来时,挡爪绕轴向下转动,盒被吸走时, 挡爪在拉伸弹簧的作用下又回到最初位置。这样防止纸盒在被吸下来的过程中遭到损 坏。挡爪结构图如上图 11所示

49、。4.2 药板上料机构方案设计药板由传送带传送到工作架的位置,而传送带的间歇传送是由槽轮带动的。根据 结构,初定槽轮的槽数 z =6,中心距 a =150mm,圆销半径 r =5mm。槽轮每次转位时主动件的转角 2=(z /21180-=120°,槽间角 2=2180-=60°,主从动件圆销中心半径 1R =sin a =75mm1R 与 a 的比值 =sin =0.5,槽轮外圆半径 2R =22cos r a +=130mm槽轮槽深 h (r a +-+1cos =59.9mm 主动件轮毂直径 k d (r a 212-<=140mm 锁止弧半径 r R R x -

50、<1=70mm,则取 x R =60mm 锁止凸弧张角 =2360-=240°槽轮结构图如图 12 所示。1轴 2轴 3机架 4弹簧图 11 挡爪结构图 2 13 4Figure 12 Groove wheel structurea. 齿轮设计齿数 z =200 ,模数 m =1,则 d =mz =200mm压力角 =20°,变位系数 x =0 ,齿顶隙系数 25. 0=*C 齿顶高 a h =m h a *=1 齿根高 f h =m 25. 1=1.25齿顶圆直径 a d =(2+z m =202mm b. 齿条设计齿条总长 L =120mm , a h =m h

51、a *=14.3 纸盒上料机构方案设计当盒被推盒装置推走后,拨杆将纸盒的舌头盖上,随即纸盒随着传送装置被送到 指定工序等待装盒。拨杆结构图如图 13所示。 1拨销 2轴 3槽轮 4轴 5轴 6锁止弧图 12 槽轮结构图23 4 5Figure 13 CAM structure当完成盒盖的上翻和下压的过程后,纸盒被传送到指定工序时,一个旋转的装置 完成盖盒盖的过程。盖盒装置结构图如图 18所示。 Figure 14 Rotating device structure4.4 循环图结构设计 1内六角螺钉 2拨杆 3摩擦轮 4紧定螺钉5轴 6推理轴承 7工作台图 13 拨杆结构图1拨杆2垫片 3键

52、4螺钉 5螺钉 图 14 旋转装置结构3 2 14 5图 15 吸盒机构循环图Figure 15 Suction box of organization cycle diagram图 4.4-2送盒机构循环图图 16 送盒机构循环图Figure 16 Send box of organization cycle diagram 90270 360图 17 送药板机构循环图吸盒机构送盒机构推 药 板 机构 00 120 180 240 27036036090 1290(° (°图 18 机器循环图 Figure 18 Machine cycle diagram 其中1=10&

53、#176;，2=20° 4.5 本章小结 本章主要进行了三大部分的结构设计，纸盒上料机构、药板上料机构、装盒机构 的总体结构设计，和气阀、挡爪、齿轮齿条、槽轮、拨杆、盖盒等装置进行细化设计， 并完成了几大部分的循环机构图，利与使用者对产品生产的了解。 5 结论 药品包装机械属于高技术、高智能、高竞争的机电一体化产品，高技术成果都会 在包装机械产品中得到应用。纸盒包装机械可分为折纸、下纸、药板推送、纸盒打开、 纸盒传输、折舌、插舌、压平和打批号等功能。因此在设计过程中还要考虑机械润滑、 机械安全运行、包装卫生等功能。 在进行设计初始阶段时应充分考虑产品的可行性。一方面是市场的考虑，包括

54、产 品销售、产品原料、制造费用的考虑；另一方面是产品加工的考虑，包括现有加工能 力、加工工艺、加工性能及周边配套行业的考虑。 本设计的主要设计内容为药品装盒机的上料装置设计、药板装盒装置设计。完成 的主要工作有：综述；药品装盒机的发展历程，发展现状及发展战略；确定总体方案、 包装工艺，物料的运动方式采用垂直与水平相结合的方式，从而缩短了机器的尺寸； 设计纸盒上料机构，利用负压吸盘对纸盒进行分离、输送，吸盘由凸轮机构驱动，上 下移动；设计药板上料机构，通过槽轮机构驱动齿形带对药板进行定量输送；设计装 盒机构，将药板、说明书装入纸盒内，同时完成纸盒的折叠封合。 本设计充分考虑了机械动力学分析，使机械运行平稳。设计过程参考了各类包装 机械设计的长处，同时借鉴了其它机械的优点完成了药品装盒机的设计。本机器包装 26 能力为 50120 盒/分。 为实现预定的功能，我们需要使用不同的机构。这一过程中需综合考虑整机的各 个部分，使设计的产品在满足使用要求的同时，结构简单、实用。糖果包装机械机构 设计时，应选择和组合适当的机构