粘稠液體間歇式立式袋裝機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū).12 設(shè)計(jì)方案分析.12.1 包裝機(jī)工作原理.12.2 包裝機(jī)結(jié)構(gòu)分析.33設(shè)計(jì)計(jì)算.43.1 已知設(shè)計(jì)參數(shù).43.2 錐齒輪設(shè)計(jì)及計(jì)算.53.2.1第一對(duì)錐齒輪.53.2.2 傳送帶速度.73.2.3第二對(duì)錐齒輪.83.3直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)及計(jì)算.93.4 平面連桿機(jī)構(gòu)計(jì)算.123.5 主軸（包含軸承）的設(shè)計(jì)計(jì)算.13設(shè)計(jì)總結(jié).18參考文獻(xiàn).19171 設(shè)計(jì)方案說(shuō)明 主要設(shè)計(jì)部分：直齒輪軸錐齒輪曲柄搖桿機(jī)構(gòu)直齒輪本次設(shè)計(jì)的題目是粘稠液體間歇式立式袋裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，這種包裝機(jī)的工作要求較小，相對(duì)于其他的包裝生產(chǎn)線成本要求較低，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也相對(duì)緊湊。在傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)皮帶輪

2、通過(guò)聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)裝置直接相連，從而傳遞動(dòng)力。另外還對(duì)裝置中的包裝機(jī)構(gòu)、橫封部分和下料裝置進(jìn)行了選擇設(shè)計(jì)，同時(shí)其他的輔助設(shè)備也進(jìn)行了必要的計(jì)算和選擇。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)，確定了內(nèi)部各傳動(dòng)齒輪及軸的主要參數(shù)，以及對(duì)整個(gè)包裝機(jī)的工作原理的詳細(xì)分析。 目前我國(guó)包裝工業(yè)雖然發(fā)展很快，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，無(wú)論在產(chǎn)品的品種、技術(shù)水平和產(chǎn)品的質(zhì)量方面都有很大差距。發(fā)達(dá)國(guó)家已將微機(jī)控制、光導(dǎo)纖維、激光技術(shù)、人工智能、工業(yè)機(jī)器人、圖像傳感等高新技術(shù)成熟地應(yīng)用于包裝機(jī)械，包裝機(jī)械的發(fā)展前景還是很廣的，目前國(guó)內(nèi)的在包裝機(jī)械生產(chǎn)中，開(kāi)始引入高新技術(shù)，如微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、新的機(jī)械結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計(jì)方

3、法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，使包裝機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)先進(jìn)、使用更可靠，使其性能指標(biāo)、工藝水平、向機(jī)電結(jié)合、成套聯(lián)線方向發(fā)展。本次設(shè)計(jì)的粘稠液體間歇式立式袋裝機(jī)的主要參數(shù)見(jiàn)表1-1表1-1 包裝機(jī)主要性能參數(shù)包裝材料包裝速度/（袋/min）計(jì)量范圍/ml制袋尺寸/mm包裝袋材料電動(dòng)機(jī)功率熱封器功率電源電壓重量外形尺寸/mm液體膏體40602050長(zhǎng)80145寬30100（80*70）鋁箔、聚乙烯、BOPP主電動(dòng)機(jī)1360W供紙電動(dòng)機(jī)40W180W2380V/50Hz，三相四線，應(yīng)具備零線小于170kg長(zhǎng)*寬*高550*700*2028201002 設(shè)計(jì)方案分析2.1 包裝機(jī)工作原理本次設(shè)計(jì)的成型-充填-封口包

4、裝機(jī)是一種多功能的包裝機(jī)。它的工作原理是卷筒薄膜經(jīng)由導(dǎo)輥被牽引入成型器，通過(guò)成型器和加料管的支承與塑形作用，形成三邊封口袋的雛形；封合時(shí)，L形熱封器垂直壓合在薄膜的搭接處，通電加熱形成牢固的縱封，隨后熱封器復(fù)位張開(kāi)，由橫封牽引滾輪對(duì)薄膜進(jìn)行向下的牽引一個(gè)袋長(zhǎng)的距離，由切刀在最終位置加壓切斷，可見(jiàn)L形熱封器每次可以完成上一個(gè)袋子的下口和下個(gè)袋子的上口及同時(shí)縱封，物料的充填則是在薄膜受拉向下?tīng)恳耐瑫r(shí)由柱塞式充填機(jī)構(gòu)將定好容量的物料送入物料通道，完成充填的過(guò)程。2.2包裝機(jī)結(jié)構(gòu)分析包裝機(jī)主要由薄膜供送系統(tǒng)，物料計(jì)量與填充系統(tǒng)，主傳動(dòng)系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)，輸出機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)和機(jī)架組成。包裝材料的供送系統(tǒng)：

5、該機(jī)構(gòu)是將薄膜進(jìn)行定長(zhǎng)或整理排列，并按要求輸送到預(yù)定工位的機(jī)構(gòu)，如此次設(shè)計(jì)中要求間歇式送紙，成型，輸送和相應(yīng)的檢測(cè)等功用。物料的計(jì)量與供送系統(tǒng)：由于流體，固體，粉末，塊狀等物料狀態(tài)不同，決定了其采用的計(jì)量方式，供送方式都不同。因?yàn)轲こ硪后w產(chǎn)品我選取了容積式計(jì)量裝置，柱塞閥式填充推進(jìn)機(jī)構(gòu)。主傳動(dòng)系統(tǒng):將薄膜材料和被包裝物料由一個(gè)工位傳送至下一個(gè)工位的裝置，為了提高生產(chǎn)效率和可靠性，同時(shí)增強(qiáng)包裝機(jī)的多元化功能，包裝作業(yè)通常由多個(gè)機(jī)構(gòu)，其傳動(dòng)形式?jīng)Q定了整體的形式，如直線式，間歇式，或者連續(xù)式。電動(dòng)機(jī)為包裝機(jī)械提供動(dòng)力來(lái)源，傳動(dòng)系統(tǒng)有包括軸，帶輪，齒輪，渦輪蝸桿，凸輪，連桿等動(dòng)力分配傳輸裝置組成，將運(yùn)

6、動(dòng)傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)：直接完成包裝作業(yè)的機(jī)構(gòu)，是包裝機(jī)械非常重要的部分，要求比較精密，其性能往往決定了包裝機(jī)的整體性能，主要完成充填、裹包、封合、貼標(biāo)、捆扎、切斷等操作。產(chǎn)品輸送機(jī)構(gòu)：即把合格的包裝產(chǎn)品從機(jī)器上輸出，或?qū)嵤┒ㄏ蚺帕械妮敵鰴C(jī)構(gòu)，通常選用輸送皮帶，也有用鏈?zhǔn)捷斔?，或考機(jī)械手抓取等裝置?？刂葡到y(tǒng)：由光電控制裝置，各種機(jī)械輔助裝置，微機(jī)芯片組成，從動(dòng)力的輸出，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作及配合，都是由控制系統(tǒng)發(fā)號(hào)施令的。包括自動(dòng)檢測(cè)，故障診斷，安全保障措施等等。機(jī)架：用于安裝、固定、支承包裝機(jī)械所有的零部件，滿足其運(yùn)動(dòng)要求和裝配位置要求。包裝機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1-1圖

7、1-1 立式間歇式黏稠液體包裝機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3 設(shè)計(jì)計(jì)算3.1已知條件：1）電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)型號(hào)額定功率額定電流同步轉(zhuǎn)速實(shí)際轉(zhuǎn)速效率重量Y90L-41.5KW3.65A1500r/min1400r/min0.7922Kg3.2.1第一對(duì)錐齒輪選用直齒錐形齒輪,取錐齒輪傳動(dòng)效率=0.95,已知齒輪直徑d=30mm小錐齒輪傳動(dòng)功率為P=0.545 kw,轉(zhuǎn)速n=45r/min.傳動(dòng)比i=11選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1)選擇齒輪材料 齒輪用45調(diào)質(zhì),齒面硬度240HBS， 根據(jù)齒面硬度中值,按參考資料MQ線查得 齒輪=600MPa2)選定齒輪精度等級(jí) 根據(jù)工作情況,選用8級(jí)精度2. 按接觸疲勞

8、強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪分度直徑 已知：1）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩TT=9550P/n=95500.545/45=115.70Nm2）齒數(shù)比i=Z2/Z1=1 3） 載荷系數(shù) 根據(jù)載荷情況,齒輪精度和1齒輪結(jié)構(gòu)位置取K=1.54)許用應(yīng)力 =0.9=0.9600=540MPa5）計(jì)算小齒輪分度圓直徑d 四、計(jì)算主要尺寸與參數(shù)1)選定小齒輪齒數(shù)z 由參考資料2圖17-18,并根據(jù)小齒輪直徑,齒面硬度選定z=30,則z=2)確定模數(shù)m =60/30=2mm 取標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm3)計(jì)算分度圓直徑, =m z=60mm =m z=60mm4)計(jì)算分錐角, =arc tan(z/ z)=45 =90-=455）計(jì)算錐距R

9、 R=42.5mm6）計(jì)算輪齒寬度b 取=0.33b=R=42.5=14.0mm 取b=20mm7）計(jì)算齒頂圓直徑, =12=2mm =64mm8） 計(jì)算平均圓周速度 =50.1mm =0.12m/s表3-2 錐齒輪傳動(dòng)參數(shù)參數(shù)代號(hào)參數(shù)值小齒輪大齒輪齒形角2020大端面模數(shù)m33傳動(dòng)比i1.51齒數(shù)z3045分錐角33.756.3分度圓直徑d90135錐距R80.680.6齒寬系數(shù)0.330.33齒寬b3030齒頂高33齒高h(yuǎn)6.756.75齒根高3.753.75齒頂圓直徑94.9138.3齒根角2.652.65齒頂角2.122.12頂錐角35.8258.42根錐角31.0553.653.2.

10、2 傳送帶速度從動(dòng)錐齒輪的轉(zhuǎn)速n2=n1/i=60/1.5=40r/min=0.67r/s傳送帶的速度v=rr滾輪為半徑，r=40mmv=2nr=20.670.04=0.17m/s0.08m/s3.2.3第二對(duì)錐齒輪第二對(duì)錐齒輪傳動(dòng)參數(shù)見(jiàn)表3-3表3-3 第二對(duì)錐齒輪傳動(dòng)參數(shù)代號(hào)參數(shù)值小齒輪大齒輪齒形角2020大端面模數(shù)m44傳動(dòng)比i11齒數(shù)z3030分錐角4545分度圓直徑d6060錐距R42.542.5齒寬系數(shù)0.330.33齒寬b2020齒頂高22齒高h(yuǎn)4.59齒根高2.55齒頂圓直徑6464齒根角3.263.26齒頂角2.702.70頂錐角47.747.7根錐角 41.6341.63

11、齒 寬BB 分度圓齒厚S3.3直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)及計(jì)算1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1） 齒輪類型為直齒圓柱齒輪。2）傳動(dòng)裝置速度不高，故選用7級(jí)精度。 3）材料選擇：查表可選擇兩齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，主動(dòng)輪硬度為280 HBS 從動(dòng)輪硬度為240HBS。 4）兩齒輪齒數(shù)Z1 =Z2 =402、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按計(jì)算式試算即1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)主動(dòng)輪傳遞轉(zhuǎn)矩P=0.75=0，545kwN.mm由機(jī)械設(shè)計(jì)課本，查表10-7可選取齒寬系數(shù)查表10-6可得材料的彈性影響系數(shù)。查圖10-21d得按齒面硬度選取兩齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=。按計(jì)算式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 =N

12、2 = 60n1jLh= =4.05107 查圖10-19可選取接觸疲勞壽命系數(shù) 。計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)，按計(jì)算式(10-12)得 =577 MPa2）計(jì)算相關(guān)數(shù)值試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得 計(jì)算圓周速度 計(jì)算齒高h(yuǎn)齒寬模數(shù) 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.25m/s ,7級(jí)精度，查表10-8可得動(dòng)載系數(shù)，由表10-4直齒輪，由表10-2查得使用系數(shù)=1.0由表10-14用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置， 由b/h=17.8，=1.491查圖10-13得=1.5故載荷系數(shù) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，按計(jì)算式得 計(jì)算模數(shù)m 取模數(shù)m=2.5

13、mm3）幾何尺寸計(jì)算兩齒輪齒數(shù) Z1 =Z2 =40, m=2.5mm, =20，ha* =1, c*=0.25中心距a=(z1+z2)m/2=(40+40) 2.52mm=100mm分度圓直徑d1 =d2 =mz1=2.540mm=100mm齒頂高 ha1=ha2=2.5mm齒根高 hf1=hf2=( ha* + c*)m=(1+0.25) 2.5mm=3.15mm齒全高h(yuǎn)1=h2= ha1 +hf1=2.5+3.13=5.65mm齒頂圓直徑da1=da2=(z1+2ha*)m=(40+2) 2.5mm=105mm齒根圓直徑df1=df2=(z1-2ha*-2c*)m=(40-2-0.5)

14、2.5mm=93.75mm齒距p=m=2.53.14mm=7.85mm齒厚s=m/2=3.93mm3.4平面連桿機(jī)構(gòu)計(jì)算1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)一：充填機(jī)構(gòu)閥門(mén)設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)要滿足桿長(zhǎng)條件的基本原則：最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿之和。a=40.5mm, b=55.4mm, c=101.4mm, d=54mma+d=94.5mmb+c=156.8mma桿是曲柄, b桿是連桿,c桿是擺動(dòng)桿，擺角1=arccos-arccos=arccos-arccos=82.5-32.6=49.9 圖3-2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)二：充填機(jī)構(gòu)的活塞桿處此四桿機(jī)構(gòu)也須滿足桿長(zhǎng)基本條件：最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度

15、之和小于或等于其他兩桿之和。a =32mm, b=270.4mm, c=107.5mm, d=316mma +d=348mmb+c=377.9mma桿是曲柄, b桿是連桿，c桿是擺動(dòng)桿，擺角2=arccos-arccos=arccos-arccos=71.8-37.3=34.5經(jīng)驗(yàn)證，兩個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)均符合設(shè)計(jì)要求，滿足設(shè)計(jì)題目，擺角合適，行程合適。a桿是曲柄, b桿是連桿3.5主軸（包含軸承）的設(shè)計(jì)計(jì)算1、初定軸的最小直徑，選用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3取彎扭組合系數(shù)A=110（轉(zhuǎn)速低且單向旋轉(zhuǎn)）。P1=P*1*2*3*4= 15000.960.80.90.98=1016.

16、1W d，取d=30mm，軸的長(zhǎng)度L=1060mm.2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度為了滿足軸向定位要求,軸段右端需制出一軸肩,故取段的直徑,左端用軸端擋圈定位,查手冊(cè)表按軸端去擋圈直徑,與軸配合的轂孔長(zhǎng)度:,為了保證軸端擋圈不壓在軸的端面上,故段的長(zhǎng)度應(yīng)比略短,取:.初步選擇滾動(dòng)軸承,因軸承只受有徑向力的作用 ,故選用深溝球軸承,參照工作要求并根據(jù):.由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表12-5，選取6209型軸承,尺寸:，軸肩故，左端滾動(dòng)軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位,右端滾動(dòng)軸承采用軸肩定位.取=53mm取安裝齒輪處軸段的直徑：，齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位,已知齒輪輪轂的寬度為,為了使套筒端面

17、可靠地壓緊齒輪,此軸段應(yīng)略短與輪轂寬度,故?。?齒輪右端采用軸肩定位,軸肩高度,取,則軸環(huán)處的直徑：，軸環(huán)寬度：,取。 軸承端蓋的總寬度為：,取：.取齒輪距箱體內(nèi)壁距離為:，s=8mm,T=19mm,由于這是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，算出.至此,已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度.(3)軸上零件的周向定位齒輪與軸的連接按查課本表6-1,得:平鍵截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長(zhǎng)為:.為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為;(4)確定軸上圓角和倒角尺寸參照課本表15-2,取軸端倒角為:,處圓角取R2，各軸肩處圓角半徑取(5)求軸上的載荷在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí),深溝球軸承的作用點(diǎn)在對(duì)稱中心處，作為簡(jiǎn)

18、支梁的軸的支撐跨距,據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖,扭矩圖和計(jì)算彎矩圖,可看出截面處計(jì)算彎矩最大 ,是軸的危險(xiǎn)截面.(6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度. 作用在齒輪上的力切向力徑向力求作用于軸上的支反力水平面內(nèi)支反力: 垂直面內(nèi)支反力: 作出彎矩圖分別計(jì)算水平面和垂直面內(nèi)各力產(chǎn)生的彎矩.計(jì)算總彎矩:作出扭矩圖:.作出計(jì)算彎矩圖:,校核軸的強(qiáng)度對(duì)軸上承受最大計(jì)算彎矩的截面的強(qiáng)度進(jìn)行校核.危險(xiǎn)截面在A的左側(cè)。, 由表15-1查得，因此，故安全。設(shè)計(jì)總結(jié)首先不得不說(shuō)的是首次利用CAD計(jì)算機(jī)制圖，好像距離學(xué)習(xí)CAD已經(jīng)很遙遠(yuǎn)了，因?yàn)檫@次課程設(shè)計(jì)讓我們重新學(xué)習(xí)摸索這個(gè)基礎(chǔ)畫(huà)圖軟件，從最初的“磕磕巴巴”到最后

19、畫(huà)出一個(gè)完整零件圖的喜悅，每一天都過(guò)的很充實(shí)，這樣的自我動(dòng)手方式讓我們逼著自己以更快的方式去學(xué)習(xí)掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)技能。每一次的課程設(shè)計(jì)是我們?cè)谛Ｆ溟g實(shí)踐性的教學(xué)總結(jié)環(huán)節(jié)，是我們?cè)诰C合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的前提下，通過(guò)指導(dǎo)老師的幫助對(duì)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行的一次綜合性、專業(yè)性、代表性的工程設(shè)計(jì)，一次全面系統(tǒng)的考核。通過(guò)這次設(shè)計(jì)培養(yǎng)我們運(yùn)用知識(shí)的能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力，還有解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)一步鞏固課堂教學(xué)的知識(shí)，提高我們參與實(shí)際工作的能力與信心。通過(guò)這次不也設(shè)計(jì)我們學(xué)到知識(shí)的同時(shí)也能看到我們知識(shí)的匱乏。最關(guān)鍵的體驗(yàn)在專業(yè)知識(shí)上面，此次設(shè)計(jì)的課題是“粘稠液體間歇式立式袋裝機(jī) ”還記得去年包裝專業(yè)實(shí)習(xí)，老師帶我們?nèi)⒂^星火包裝機(jī)械有限公司時(shí)看到的機(jī)械中就有這個(gè)，所以當(dāng)拿到圖時(shí)心里有了以想象的空間，但真正開(kāi)始做時(shí)，從設(shè)計(jì)到分析到畫(huà)圖，每一步都不是一帆風(fēng)順，但是在設(shè)計(jì)的過(guò)程中總是出現(xiàn)了這樣那樣的問(wèn)題，有的是我們考慮的不全面，有的是我們認(rèn)識(shí)的太淺，原先感覺(jué)十分簡(jiǎn)單的東西有時(shí)卻讓我們焦頭爛額。幾次的教訓(xùn)讓我們什么都不能想當(dāng)然，每個(gè)問(wèn)題都要認(rèn)真考慮和分析，不能太浮躁。但是錯(cuò)誤有時(shí)并不是一件壞事