食品包裝機的設計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 I 課 題 食品 包裝機的設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 年 級 姓 名 學 號 指 導 教 師 （簽字） 學 院 院 長 （簽字） 摘 要 目前國產(chǎn)的設備大多是對國外進口產(chǎn)品的簡單仿制 ，因此針對食品機械關鍵部件的深入研究，對原理、結構、運動、功能等分析，提供結構簡單可靠、操作方便、機械化程度高、使用范圍廣的食品機械是很有必要的。 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 本文在分析食品機械的工藝和使用要求的基礎上，通過對關鍵部件的理論分析，提出一種實用、簡單、可靠和通用的傳動系統(tǒng)，將結構等關鍵部件的設計原理、結構特點等做了較為詳細的研究和設計 ;本文分析各機構的運動學規(guī)律，提出可行的優(yōu)化結構滿足切割工藝 ;對關鍵部件提出完整的設計方法，旨在滿足市場需求，推動企業(yè)創(chuàng)新步伐。 關鍵詞： 食品機械 ，傳動系統(tǒng)，結構設計，計算機輔助設計購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 V s of is to of of to a of a of is on of of on of of a a to of of of as of as a of to a of a to 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 錄 摘 要 . I . 錄 . 1 章 緒論 . 1 品裝置 (機械 )的應用及適用范圍 . 1 品裝置 (機械 )的國內外發(fā)展情況 . 1 品裝置 (機械 )研究開發(fā)的意義 . 4 第 3 章 電機至輸送帶部分的設計計算 . 5 同步帶的概述 . 20 同步帶介紹 . 20 同步帶傳動的主要失效形式 . 21 4 同步帶傳動的設計準則 . 23 5 同步帶分類 . 23 同步帶傳動計算 . 23 同步帶計算選型 . 23 同步帶的主要參數(shù)（結構部分） . 26 同步帶的設計 . 28 同步帶輪的設計 . 28 小彈簧的設計計算 . 37 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 1 第 1 章 緒論 品裝置 (機械 )的應用及適用范圍 現(xiàn)代經(jīng)濟生活中，絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要經(jīng)過機械加工來提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率。而有些產(chǎn)品的包裝要借助包裝技術及裝備。所以包裝設備在包裝過程中是不可或缺的工藝手段。 食品切斷裝置是包裝設備中較為重要的一種機械設備形式，可廣泛應用于一般塊狀食品的包裝，尤其適用于大批量的轉移、稱重、封口 、碼放等過程。利用小型自動包裝機械包裝是提高裝袋速度，減輕工人勞動強度的有效方法。 品裝置 (機械 )的國內外發(fā)展 情況 食品機械，最初是由美國于上世紀五十年代開發(fā)出來的產(chǎn)品。后來日本得到發(fā)展，并于上世紀六七十年代隨日本經(jīng)濟高速發(fā)展，技術性能得到長足的進步。 上世紀八十年代初，我國大量引進食品機械并生產(chǎn)出自己的產(chǎn)品。以日清品牌為代表，主要針對方便面生產(chǎn)線配套使用。上世紀九十年代，這種機型開始大量用于糧食流通，同時派生出各種各樣的類似包裝機。隨著機電一體化的應用，粉料自動包裝也向著高速全自動模塊化的方向發(fā)展及創(chuàng)新。 現(xiàn)今國外開發(fā)的食品機械已極其人性化 :高速、節(jié)能、全自動、模塊化。 就國內外食品機械的開發(fā)情況來看，主要從以下 幾點進行 : (l)不斷擴大其通用能力，以滿足多種屬性粉料的包裝。 (2)高速全自動，配備微機控制系統(tǒng)，借助預先儲存的程序控制多臺伺服電機，分別驅動有關執(zhí)行機構。 (3)參數(shù)化調整和設置，對主要操作部件 (供送、袋成型、牽引、封切等 )作適當調整有關工作參數(shù)，便可在較寬的尺寸范圍內，滿足不同品種不同尺寸的包裝。 (4)模塊化結構設計，對供送、牽引、封切等主要部件進行相對獨立并又能較為自由組合的結構設計，以滿足臥式組合和立式組合的包裝機。 德國與美國、日本、意大利均為世界食品機械機械大國。在食品機械機械設計、制造、 技術性能等方面居于領先地位。德國食品機械機械的設計是依據(jù)市場調研及市場分析結果進行的，其，目標是努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務。為滿足客戶要求，德購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 2 (1)工藝流程自動化程度越來越高，以提高生產(chǎn)率和設備的柔性及靈活性。采用機械手完成復雜的動作。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(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。德國食品機械機械以飲料、啤酒灌裝機械和塑料食品機械機械 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，小袋食品機械機的包裝速度高達 900 袋(3)使產(chǎn)品機械和食品機械機械一體化。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)及包裝設備，就是由一個系統(tǒng)控制完成的。兩者一體化，關鍵是要解決好在生產(chǎn)能力上相互匹配的問題。 (4)適應產(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，因此要求食品 機械機械具有良好的柔性和靈活性，使食品機械機械的壽命遠大于產(chǎn)品的壽(5)普遍使用計算機仿真設計技術。隨著新產(chǎn)品開發(fā)速度不斷加快，德國食品機械機械設計普遍采用了計算機仿真設計技術，大大縮短了食品機械機械的開發(fā)設計周期 . 食品機械設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備本身的成本，更重要的是運轉成本，因為設備折舊費只占成本的 6 8，其他的就是運轉成本。 我國食品機械行業(yè)起步于 20 世紀 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，我國已成為世界食品機械工業(yè)生產(chǎn)和消費大國之一。 食品機械作為一種產(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)品是指食品機本身的具體形態(tài)和基本功能；隱形產(chǎn)品是指食品機給用戶提供的實際效用；延伸產(chǎn)品是指食品機的質量保證、使用指導和售后服務等。所以食品機的設計應該包括：市場調研、原理圖設計、結構設計、施工圖設計、使用說明書編寫及售后服 務預案等。 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 3 食品機械設計的類別主要有：測繪仿制設計、開發(fā)性設計、改進性設計、系列化設計。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)線的設計就屬于改進、開發(fā)性設計。對于中低速運行的食品機，目前我們基本上可以進行自主設計。而高速運行的食品機，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)化設計和系列化設計。其主要的原因是： (1)大多數(shù)設計人員還沒有真正掌握先進的設計方法，如高 速食品機械的動力學設計理論和方法等，對高速工況下機構的動態(tài)精度分析等問題還不能模擬解決； (2)產(chǎn)、學、研結合不夠緊密，理論上的科研成果不能及時地在實際設計中運用，設計人員缺乏及時的技術培訓； (3)整個行業(yè)缺乏宏觀調控的力度，優(yōu)勢資源不能得到合理的配置與調整。 在食品機械設計領域，絕大多數(shù)設計人員仍沿用以前的設計方法： (1)根據(jù)設計任務書尋找同類機型作為樣機； (2)參考樣機制定各項技術性能指標及使用范圍； (3)設計工作原理圖、傳動系統(tǒng)圖； (4)設計關鍵零件，部件； (5)設計總裝圖方案和動作循環(huán)圖； (6)設計 部件圖、總裝圖和零件圖； (7)對主要部件中的關鍵零件進行強度、剛度校核； (8)而今，國內一些大學的設計軟件，可以對食品機中常用機構進行有限元分析和優(yōu)化設計，其開發(fā)的凸輪連桿機構 件已經(jīng)能夠滿足企業(yè)進行凸輪連桿機構自新型食品機械往往是機、電、氣一體化的設備。充分利用信息產(chǎn)品的最新成果，采用氣動執(zhí)行機構、伺服電機驅動等分離傳動技術，可使整機的傳動鏈大大縮短，結構大為簡化，工作精度和速度大大提高。其中的關鍵技術之一 是采用了多電機拖動的同步控制技術。其實掌握這種技術并不很難，只是一些設計人員不了解食品機械的這一發(fā)展趨勢。如果說以前我國食品機械設計是仿制、學習階段，那么現(xiàn)在我們應該有創(chuàng)新設計的意識。 我國食品行業(yè)技術與機械近些年所取得的成績是顯著的，其起步于 20 世紀 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，技術水平也較低。在 20紀 80 年代中期至 20 世紀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 年底塑料和食品機械達 40 大類，品種達 1700 種，到 2000 年產(chǎn)值增購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 4 加到 300 億元，且技術水平也上了個臺階，開始出現(xiàn)了規(guī)模化、自動化趨勢，傳動復雜、技術含量高的設備也開始出現(xiàn)，許多食品機械如液體塑料灌裝機等設備已開始成套出口。 品裝置 (機械 )研究開發(fā)的意義 針對國內許多部門對食品切斷機械的需求，本設計著重探討食品切斷機械的整體結構設計和模塊化結構，開發(fā)出具有包裝速度快，通用性好以及結構簡單可靠、操作方便、自動化程度高的新穎食品切斷機械，對我國食品行業(yè)發(fā)展有著積極的意義。購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 5 第 3 章 電機至 輸送帶部分的設計計算 裝機 參數(shù) 設計 該課題設計的包裝速度 60 包 / 包 /s, 假設輸送帶的需要的驅動力 F=2400N， V=1m/s， P=對圓錐滾子軸承的效率 3= 對球軸承的效率 4= 式直齒圓錐齒傳動效率 5= 式直齒圓柱齒傳動效率 6= b. 總效率 =12 23 3456= c. 所需電動機的輸出功率 w/=. 選擇電動機的型號 查 參考文獻 1表得 表 案號 電 機 類型 額定 功率 同步 轉速 滿載 轉速 總傳 動比 1 1500 1420 1000 960 據(jù)以上兩種可行同步轉速電機對比可見，方案 2 傳動比小且質量價格也比較合理，所以選擇 電動機。 三， 動力參數(shù)的計算 1. 分配傳動比 （ 1） 總傳動比 i= 2） 各級傳動比：直齒輪圓錐齒輪傳動比 直齒輪圓柱齒輪傳動比 （ 3） 實際總傳動比 = i=傳動比滿足要求滿足要求。 2. 各軸的轉速（各軸的標號均已在圖 標出） 60r/n1=60r/n2=n4=軸的功率 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 6 p0= p4=. 各軸的轉矩，由式： T=得： m, Nm, m, m, m 四，傳動零件的設計計算 1. 閉式直齒輪圓錐齒輪傳動的設計計算 a選材： 小齒輪材料選用 45 號鋼，調質處理， 17255， 80 220 齒輪材料選用 45 號鋼，正火處理， 62217， 60 210 b. 由 參考文獻 2（以下簡稱 2）式（ 5 33），計算應力循環(huán)次數(shù) N： 009601811250=0 9 1/ =0/3=0 8 查圖 5 17 得 式（ 5 29）得 H1=80 H2=56077 H1 H2， 計算取 H= H2=pa c 按齒面接觸強度設計小齒輪大端模數(shù)（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設計）： 取齒數(shù) 1，則 1 2=79，取 9 實際傳動比 u=1=79/21= u= 2=72o 16 35， 1=17o 42 12，則小圓錐齒輪的當量齒數(shù) z1/21/=23， z2/9/= 2圖 55 H=2/2/= 2表 11 2 t= 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 7 由 2 取 K= m ， u= R= 2式 5算小齒輪大端模數(shù)： m41F（ 2 +1 將各值代得 m 2表 5 m=3 d齒輪參數(shù)計算： 大端分度圓直徑 d1=21=63 ， d2=79=237 齒頂圓直徑 3+， 37+= 齒根圓直徑 = 37= 齒輪錐距 R=， 大端圓周速度 v=0000=3960/60000=s， 齒寬 b= 由 2表 5齒輪精度為 8 級 由 1表 1=（ R =（ 取 1=10 ， 2=14 ,c=10 輪寬 93= 291=39 e驗算齒面接觸疲勞強度： 按 2式 5H= u+1/1 u（ 2 ，代入各值得 H=H = 小齒輪滿足接觸疲勞強度，且大齒輪比小齒輪接觸強度高，故齒輪滿足接觸強度條件 f齒輪彎曲疲勞強度校核：按 2式 5買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 8 由 2圖 5 由 2式 5 m=2 5 ，得 2式 5算許用彎曲應力： 220 21000 F=300 2式 5算齒跟彎曲應力： =200702= 300 = =300 兩齒輪滿足齒跟彎曲疲勞強度 2. 閉式直齒輪圓柱齒輪傳動的設計計算 a選材： 小齒輪材料選用 45 號鋼，調質處理， 17255， 80 20 齒輪材料選用 45 號鋼，正火處理， 62217， 60 10 b. 由參考文獻 2（以下簡稱 2）式（ 5 33），計算應力循環(huán)次數(shù) N： 009601811250=0 9 ， 1/0/3=0 8 查圖 5 17 得 式（ 5 29）得 H1=80H2=60 H1 H2， 計算取 H= H2=pa c. 按齒面接觸強度計算中心距（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設計）： u=， a= 2/2/ =由 2表 11 2 t= 2式 5算中心距： 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 9 a（ 1+u） （ Z E Z H H ） 2 /（ 2u a ） =56955 24= 由 1表 整 取 a=160 d齒輪參數(shù)設計： m=（ a=180（ = 查 2表 5 m=2 齒數(shù) a/m（ 1+u） =2160/2（ 1+4） =32 Z2=32=128 取 28 則實際傳動比 i=149/31=4 分度圓直徑 d1=32=64 ， d2=128=256 齒頂圓直徑 m=68 ， m=260 齒基圓直徑 4 = 56 = 齒根圓直徑 =59 =251 圓周速度 v=0103 =560103 =m/s， 中心距 a=（ d1+ 齒寬 b=60=64 由 2表 5齒輪精度為 8 級 e. 驗算齒面接觸疲勞強度 按電機驅動，載荷平穩(wěn)，由 2表 5 2圖 5d），按 8 級精度和 00=0000/100= 2表 5 2圖5 b/2/60= K= a1=8） = =28o 1 36； 60） = =22o 0 17 重合度 a=z（ + z（ /2=32（ 買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 10 +128（ = （ 4，且 H =u+1） / u=3510 72622 =H = 小齒輪滿足接觸疲勞強度，且大齒輪比小齒輪接觸強度高，故齒輪滿足接觸強度條件 f齒輪彎曲疲勞強度校核： 按 2， 28，由 2圖 5 2圖 5 2式 5算 Y=a= 2圖 5 由 2式 5 m=2 5 ，得 2式 5算許用彎曲應力： 220 1000 F=300 2式 5算齒跟彎曲應力： 3510 26464） = 300 =300 兩齒輪滿足齒跟彎曲疲勞強度 五， 軸的設計計算 3. 減速器高速軸 I 的設計 a. 選擇材料：由于傳遞中小功率，轉速不太高，故選用 45 優(yōu)質 碳素結構 鋼 ，調質處理， 按 2表 8 得 B=637 b9 b. 由扭矩初算軸伸直徑：按參考文獻 2 有 dAp/n 60r/ A= 623 取 0 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 11 c. 考慮 I 軸與電機伸軸用聯(lián)軸器聯(lián)接。并考慮用柱銷聯(lián)軸器，因為電機的軸伸直徑為 8 ，查 1表 取聯(lián)軸器規(guī)格 2， 0），根據(jù)軸上零件布置，裝拆和定位需要該軸各段尺寸如圖 示 d. 該軸受力計算簡 圖如圖 齒輪 1 受力： （ 1）圓周力 T1/ 6410） =， （ 2）徑向力 =， （ 3）軸向力 =， e. 求垂直面內的支撐反力： ， 3） /74+55） /74= Y=0， ， 垂直面內 D 點彎矩 ， M1 3+ 3） =29= =m f. 水平面內的支撐反力： ， 3+/74+55） 4/74=， Z=0， 水 平 面 內 D 點 彎 矩 M 0 ， M 1 R 3 + R L 3 +L 2 )= 29=m g. 合成彎矩： z+ y= 0 Nm， =Nm h. 作軸的扭矩圖如圖 示， 計算扭矩： T=m I. 校核高速軸 I：根據(jù)參考文獻 3第三強度理論進行校核： 由圖 知， D 點彎矩最大，故先驗算 D 處的強度， ， 取 M= =Nm， 又 抗彎截面系數(shù)： w=d3 32=03 /32=0 =+10=b59 該軸滿足強度要求。 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 12 2. 減速器低速軸 設計 a. 選擇材料：因為直齒圓柱齒輪的小輪直徑較?。X跟圓直徑 2 ）需制成齒輪軸結構，故與齒輪的材料和熱處理應該一致，即為 45 優(yōu)質碳素結構鋼，調質處理 按 2表 8得 b=637 b9 b. 該軸結構如圖 力計算簡 圖如圖 輪 2 受力（與齒輪 1 大小相等方向相反）： ， ， 齒輪 3 受力： （ 1）圓周力 T2/ 6410） = 2）徑向力 = c. 求垂直面內的支撐反力： 0， R F L 2 + F 3 /（ L 1 +=70+63）+3/183= Y=0， 垂直面內 C 點彎矩： 1=m， y= 3） - 0= Nm， D 點彎矩： 3=3= m， y= 2） - 2 =0=m d. 水平面內的支撐反力： ， R (+F 3 2/（ =33/128= Z=0， 水平面內 C 點彎矩： 0=m， z= 2)- 買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 13 =33 - 0=m， D 點彎矩： 3=3=m， z= 2） - 2=20 0= m e. 合成彎矩： z+ y= m =m z+ y=m ， =m f. 作軸的扭矩圖如圖 ，計算扭矩： T=m g. 校核低速軸 度，由參考文獻 3第三強度理論進行校核： 1. 由圖 知， D 點彎矩最大，故先驗算 D 處的強度， ， 取 M= =Nm， 抗彎截面系數(shù)： w=d3 32=03 /32=0 = + / w= +10b9 2） 點軸徑較小故也應進行校核： ， 取 M= =Nm， 抗扭截面系數(shù)： w=d3 32=03 /32=0 = + / w= + /0b59 該軸滿足強度要求 3. 減速器低速軸 設計 a. 選擇材料：由于傳遞中小功率，轉速不太高，故選用 45 優(yōu)質碳素結構鋼，調質處理，按 2表 8得 B=637 b9 b. 該 軸受力計算簡圖如圖 輪 4 受力（與齒輪 1 大小相等方向相反）： 圓周力 向力 c. 求垂直面內的支撐反力： ， 2） =1/（ 125+71） = Y=0， ， 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 14 垂直面內 D 點彎矩 5=m ， M 1 R 25=m d. 水平面內的支撐反力： ， 1/（ 2） =0/196 = Z=0， 水平面內 D 點彎矩 1=m， M 1 2=25=m e. 合成 彎矩： z+ y= m， =m f. 作軸的扭矩圖如圖 ，計算扭矩： T=m g. 校核低速軸 據(jù)參考文獻 3第三強度理論校核： 由圖 知， D 點彎矩最大，故先驗算 D 處的強度， ， 取 M=