畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-枕式包裝機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

緒論1.1課題研究的來源和意義隨著時(shí)代的進(jìn)步和生活水平的提高，近年來食品問題引起了人們的極大關(guān)注，國(guó)家也加大了對(duì)食品、藥品質(zhì)量安全的監(jiān)督力度，對(duì)食品的生產(chǎn)加工包裝技術(shù)都提出了新的要求，這使得包裝機(jī)械在包裝領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。但我們的食品包裝機(jī)械的發(fā)展水平還不能滿足市場(chǎng)需求，尤其是在與西方發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)中還明顯處于弱勢(shì)。一些食品企業(yè)為了技術(shù)改造，不得不花費(fèi)大量的資金從國(guó)外引進(jìn)一些技術(shù)先進(jìn)的、生產(chǎn)效率高、包裝精度高的成套食品包裝生產(chǎn)線，導(dǎo)致很大一部分國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)份額被國(guó)外品牌所占領(lǐng)。食品機(jī)械及食品包裝機(jī)械是食品工業(yè)發(fā)展的重要保障，食品工業(yè)的發(fā)展好壞，食品機(jī)械將起主導(dǎo)作用。所以，食品包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)與研發(fā)對(duì)保障民族食品工業(yè)的安全，提高我國(guó)食品包裝機(jī)械的競(jìng)爭(zhēng)力有著十分重要的意義。包裝機(jī)械行業(yè)面對(duì)市場(chǎng)的需求和如何趕上甚至超越發(fā)達(dá)國(guó)家的食品包裝機(jī)械，及如何加大自主創(chuàng)新步伐,如何在短時(shí)間內(nèi)開發(fā)出一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和國(guó)際先進(jìn)水平的產(chǎn)品，是擺在我國(guó)食品包裝機(jī)械企業(yè)面前的緊迫任務(wù)。1.2本課題研究?jī)?nèi)容本課題主要針對(duì)枕式自動(dòng)包裝機(jī)進(jìn)行反求設(shè)計(jì)，主要作了以下幾方面的工作：對(duì)枕式自動(dòng)包裝機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究和分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行整機(jī)的設(shè)計(jì)。在上述基礎(chǔ)上，對(duì)該包裝機(jī)的包裝部分(包括物料傳送、封裝)進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算。對(duì)計(jì)量裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。

2枕式包裝機(jī)的總體設(shè)計(jì)2.1枕式包裝機(jī)設(shè)計(jì)的一般過程總體設(shè)計(jì)階段總體設(shè)計(jì)階段，主要做可行性分析與進(jìn)行初步設(shè)計(jì)兩方面工作。技術(shù)設(shè)計(jì)階段技術(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括各組部分的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件強(qiáng)度與剛度校核、動(dòng)力計(jì)算。審核鑒定對(duì)所擬定的方案、技術(shù)計(jì)算、設(shè)計(jì)圖樣等進(jìn)行詳細(xì)審核，并對(duì)試制的樣機(jī)進(jìn)行鑒定。特別要注意審查整個(gè)設(shè)計(jì)方案是否合理，各個(gè)具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是否正確，設(shè)計(jì)是否完善，還需做哪些改進(jìn)。2.2總體方案設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容確定功能與應(yīng)用范圍枕式包裝機(jī)是針對(duì)固型物的包裝而設(shè)計(jì)的，適合于包裝各類固態(tài)有規(guī)則的物體，如食品類的餅干、面包、月餅、糖果等，以及日常用品，工業(yè)零件等，對(duì)于散狀物或個(gè)體分離的物體，則須將被包物先置于盒內(nèi)，或?qū)⒅壥梢惑w，使之形成一個(gè)整體后，才可在本機(jī)上包裝，至于其它非固態(tài)的被包物亦須準(zhǔn)此要領(lǐng)。工藝分析工藝分析是研究、分析和確定所設(shè)計(jì)包裝機(jī)完成預(yù)定包裝工序的工藝方法。一般情況下必須同時(shí)擬定幾個(gè)方案，進(jìn)行分析、比較，必要時(shí)通過實(shí)驗(yàn)之后，最后確定一個(gè)原理先進(jìn)、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的方案。著重考慮一下幾個(gè)問題。包裝方式保證包裝質(zhì)量放在首位，不論采取何種包裝方式，都要適應(yīng)被包裝物品和包裝材料的特性，當(dāng)有多種方式都能滿足要求時(shí)，應(yīng)選容易實(shí)現(xiàn)的方式。機(jī)器類型單工位與多工位包裝機(jī)的工位選擇依據(jù)有：根據(jù)包裝機(jī)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的多少來選擇，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單用單工位；根據(jù)生產(chǎn)率的高低來選擇，單工位生產(chǎn)率較低，圖2-1是所設(shè)計(jì)的枕式包裝機(jī)的工序過程圖,又該圖可知，包裝機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較少，工序比較簡(jiǎn)單，可承擔(dān)中小型生產(chǎn)率的任務(wù)，每個(gè)工序在不同工位上完成，故此包裝機(jī)是多工位包裝機(jī)。間歇運(yùn)動(dòng)與連續(xù)運(yùn)動(dòng)由圖2-1可知，包裝工序是串聯(lián)連續(xù)進(jìn)行的，故包裝機(jī)的運(yùn)動(dòng)也是連續(xù)運(yùn)動(dòng)。單頭與多頭“單頭”，“多頭”特指連續(xù)運(yùn)動(dòng)的多工位包裝機(jī)為完成同一包裝操作所配備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)目。對(duì)一臺(tái)包裝機(jī)而言，若完成每一包裝操作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有一個(gè)，亦即每一物品的包裝以此經(jīng)過所有的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則稱為單頭連續(xù)運(yùn)動(dòng)多工位包裝機(jī)。包裝程序、工藝路線和工位數(shù)包裝程序圖2-1包裝機(jī)工序過程圖包裝工藝路線對(duì)于多工位包裝機(jī)，從被包裝物品和包裝材料輸入到成品輸出的傳送路線可以有多種形式。常見的有：直線型、階梯型、圓弧型和組合型。工位數(shù)工藝路線圖運(yùn)動(dòng)要求和機(jī)構(gòu)選型根據(jù)已定的功能、應(yīng)用范圍和工藝方法，分析和確定對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求，進(jìn)而完成機(jī)構(gòu)的選型及其綜合。應(yīng)考慮的要求和條件主要有以下幾點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)精度承載能力和工作速度枕式包裝機(jī)運(yùn)動(dòng)形式是連續(xù)運(yùn)動(dòng)的,運(yùn)動(dòng)精度要求較高,工作速度和承載能力比較低,一般選擇,齒輪、輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu),常用的有同步帶輪傳遞，傳遞效率好，平穩(wěn)，沒有噪聲，距離較大。對(duì)于包裝和端封這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)變換采用直齒輪、錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。2.3總體布局總體布局的步驟是布置執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)和操作件，確定支撐形式和繪制總體布局圖。各步驟之間互相牽連，必將它們作為一個(gè)整體交叉進(jìn)行，往往要經(jīng)過多次反復(fù)才能完成。布置執(zhí)行機(jī)構(gòu)枕式包裝機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：供料輸送架，送膜機(jī)構(gòu)，成型器，包裝機(jī)構(gòu)，端封切斷機(jī)構(gòu)和成品輸出機(jī)構(gòu)。布置執(zhí)行機(jī)構(gòu)，應(yīng)盡量減少機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副數(shù)，幾何尺寸和占地空間的大小，所以要求原動(dòng)件盡可能布置在一根或少數(shù)幾根軸上。根據(jù)包裝機(jī)包裝工藝圖，我們可以將各部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)預(yù)定在如圖2-2所示裝置，這樣可以使包裝機(jī)的機(jī)構(gòu)緊湊，占地空間比較小。1.送膜機(jī)構(gòu)2.控制臺(tái)3.端封及切斷機(jī)構(gòu)4.物料輸出機(jī)構(gòu)5.包裝機(jī)構(gòu)6.供料輸送機(jī)構(gòu)7.袋成型機(jī)構(gòu)圖2-2枕式包裝機(jī)總體布局示意圖布置傳動(dòng)系統(tǒng)枕式包裝機(jī)主要用到機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，包括動(dòng)力機(jī)、變速調(diào)速裝置、傳動(dòng)裝置、操縱與控制裝置以及輔助裝置等。圖2-3是此包裝的傳動(dòng)系統(tǒng)圖1.產(chǎn)品輸出傳動(dòng)軸2.端封及剪斷軸3.錐齒輪組4.齒輪副5.包裝拉膜輪6.分配軸7.電動(dòng)機(jī)8.帶式無級(jí)變速機(jī)構(gòu)9.分配軸10.鏈輪福11.盤車手輪12.送膜輥13.掛膜輪圖2-3枕式包裝機(jī)傳動(dòng)示意圖由上圖，我們知道此包裝機(jī)用了兩個(gè)電機(jī)，電機(jī)1帶動(dòng)輸送架和送膜輥運(yùn)動(dòng)，使物料和薄膜輸入包裝機(jī)。電機(jī)2帶動(dòng)包裝和端封機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，完成包裝、端封、切斷及成品輸出的任務(wù)。在布置傳動(dòng)件時(shí)應(yīng)使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要協(xié)調(diào)。例如：對(duì)于張緊輪的布置,圖2-4(a)中張緊輪布置在松邊，結(jié)果會(huì)使從動(dòng)輪的相位滯后；（b）中張緊輪布置在緊邊，它會(huì)使從動(dòng)輪的相位超前；而（c）中在帶的松、緊邊都有張緊輪，若同時(shí)調(diào)節(jié)它們的位置，則可消除因帶的磨損對(duì)相位同步所產(chǎn)生的影響，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。圖2-4張緊輪的布置方式布置操作件為便于操作，應(yīng)保證操作者與操作件之間有合適的相對(duì)位置，為此必須注意一下幾點(diǎn)。常用的操作件盡量布置在操作者的近旁，操作件距離地面的高度以600～1100mm為宜。包裝機(jī)的工作臺(tái)面的高度一般在700～900mm范圍內(nèi)選取。操作者應(yīng)經(jīng)常注意包裝操作最集中和最容易發(fā)生故障的部位。在決定物品走向時(shí)，一般是使其自左向右運(yùn)動(dòng)或者是順時(shí)針運(yùn)動(dòng)。溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、計(jì)數(shù)等指示儀表、以及信號(hào)燈、報(bào)警器、安全閥、排液閥和有關(guān)的銘牌，都應(yīng)布置在操作者容易觀察、安全可靠、便于維護(hù)的位置選擇支撐形式包裝機(jī)的支撐件有底座，箱體，立柱，橫梁等。對(duì)其有以下幾點(diǎn)要求：足夠的剛度，足夠的抗震性，重量適度，力求節(jié)省材料，便于零件的裝配調(diào)試。此外，要做到外形美觀，給人以協(xié)調(diào)、勻稱、穩(wěn)定、安全的感覺。5.擬定主要技術(shù)參數(shù)包裝速度：0-10m/min包裝膜寬度：最大450mm切斷長(zhǎng)度：最長(zhǎng)200mm包裝產(chǎn)品尺寸：最寬400mm機(jī)身重量：約1000kg電壓:三相380V50Hz總功率：8kw3傳送裝置的設(shè)計(jì)3.1支架的選擇支架用于支撐供料輸送帶、鏈輪副以及各種相關(guān)元件的機(jī)構(gòu)，在輸送部分起著固定、支撐、載物的作用，因此需要很好的剛度和穩(wěn)定性能。我們常用角鋼作為支架材料。角鋼屬于建造用碳素結(jié)構(gòu)鋼，是簡(jiǎn)單斷面的型鋼剛才，主要用于金屬構(gòu)件及廠房的框架等。在使用中要求有較好的可焊性、塑性變形性能及一定的機(jī)械強(qiáng)度。生產(chǎn)角鋼的原料鋼坯為低碳方鋼坯，成品角鋼為熱軋成型、正火或熱軋狀態(tài)交互。綜上所述，結(jié)合枕式包裝機(jī)的實(shí)際情況，我們選擇大型角鋼作為支架的材料。3.2傳送系統(tǒng)的選擇傳動(dòng)系統(tǒng)在枕式包裝機(jī)作用很重要，一方面他將原動(dòng)力傳遞給各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，另外，它還承擔(dān)著控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的任務(wù)，是包裝機(jī)全身的經(jīng)脈。在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，最常見的是，齒輪傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，帶傳動(dòng)。而在枕式包裝機(jī)上，不同的部位，需要結(jié)合實(shí)際情況，選擇不同的傳動(dòng)方式。電動(dòng)機(jī)到送膜機(jī)構(gòu)之間的傳動(dòng)圖3-1同步帶的傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)減速后將直接傳遞給送膜輥的主動(dòng)輪，送膜輥的轉(zhuǎn)速約為90n/min傳遞的功率約為1.5kw，作為一個(gè)高效率，高自動(dòng)化的包裝機(jī)，我們要求其傳動(dòng)系統(tǒng)必須平穩(wěn)，不能產(chǎn)生噪聲，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有較好的緩沖吸振性，另外要求傳遞效率要高，速比范圍要大，傳動(dòng)準(zhǔn)確，具有恒定的傳動(dòng)比。綜上所述，在這個(gè)部分，我們不能用鏈傳動(dòng)，此外，由于傳遞的距離比較大，也不適合用齒輪傳動(dòng)，因此我們選用同步帶傳動(dòng)。圖3-2同步帶示意圖供料輸送裝置的傳動(dòng)本次設(shè)計(jì)的枕式包裝機(jī)采用的鏈?zhǔn)捷斔脱b置，與摩擦型的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無彈性打滑和整體滑動(dòng)現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用于軸上的徑向力較??；鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動(dòng)的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，成本也低。在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)，其機(jī)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕便的多。滾子鏈輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算已知條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)的已知條件包括：鏈傳動(dòng)的工作條件，傳動(dòng)位置與總體尺寸限制，所需傳遞的功率P，主傳動(dòng)鏈輪速度n1，從動(dòng)鏈輪的速度或傳動(dòng)比i。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：確定鏈條型號(hào)、鏈節(jié)數(shù)Lp和排數(shù)，鏈輪齒數(shù)z1、z2以及鏈輪的結(jié)構(gòu)、材料和幾何尺寸，鏈傳動(dòng)的中心距a、壓軸力Fp、潤(rùn)滑方式和張緊裝置等。擬定傳遞的功率為3.5，主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1=，設(shè)計(jì)步驟和方法選擇鏈輪齒數(shù)z1、z2和確定傳動(dòng)比i一般鏈輪齒數(shù)在17-114之間。傳動(dòng)比按下公式計(jì)算（3-1）根據(jù)枕式包裝機(jī)的實(shí)際情況，選擇鏈輪齒數(shù)z1=19，z2=38.則傳動(dòng)比計(jì)算當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率（3-2）式中：——工況系數(shù)——主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，見機(jī)械設(shè)計(jì)書（濮良貴主編）圖9-6——多排鏈系數(shù)，雙排鏈時(shí)=1.75，三排鏈時(shí)=2.5——傳遞的功率，Kw查表9—6（機(jī)械設(shè)計(jì)，濮良貴主編，高等教育出版社）得：工況系數(shù)=1查表9—13（機(jī)械設(shè)計(jì)，濮良貴主編，高等教育出版社）（以下皆是）得：主動(dòng)輪齒數(shù)系數(shù)=1.4因?yàn)槭菃闻沛渹鲃?dòng)，所以=1，包裝機(jī)的傳遞功率為已知參數(shù)：=3.5kw所以單排鏈的功率確定鏈條型號(hào)和節(jié)距p鏈條型號(hào)根據(jù)當(dāng)量的單排鏈計(jì)算功率和主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速由圖9-11得到。然后由表9-1確定鏈條節(jié)距p查表9—11選擇鏈條的型號(hào)為24，查表9—1確定鏈條節(jié)距p=38.1計(jì)算鏈節(jié)距和中心距初步選中心距按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù)（3-3）帶入以上的數(shù)字計(jì)算的=228鏈傳動(dòng)的最大中心距為：（3-4）式中，為中心距的計(jì)算系數(shù)，見表9—7.得=0.249帶入?yún)?shù)得：a=3785.27mm計(jì)算鏈速v，確定潤(rùn)滑方式（3-5）根據(jù)鏈輪的速度，查表9—14選擇的潤(rùn)滑方式為：定期人工潤(rùn)滑計(jì)算鏈傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力（3-6）式中：——有效圓周力——壓軸力系數(shù)，對(duì)于水平傳動(dòng)=1.15；對(duì)于垂直傳動(dòng)=1.05鏈傳動(dòng)的布置和張緊方式鏈傳動(dòng)布置時(shí)，鏈輪必須位于鉛垂面內(nèi)，兩鏈輪共面。中心線可以水平，也可以傾斜，但盡量不要處于鉛垂位置。作為輸送架的鏈輪傳動(dòng)，中心線必須水平。張緊方式采用布置另外一個(gè)鏈輪在松邊的方式，如下圖所示。圖3-3齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)在枕式包裝機(jī)中用到了大量的齒輪傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有：效率高：在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率為最高。結(jié)構(gòu)緊湊：在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需要的空間尺寸一般較小。工作可靠、壽命長(zhǎng)：設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。傳動(dòng)比穩(wěn)定：傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。我們以下面兩個(gè)設(shè)計(jì)齒輪的例子，來設(shè)計(jì)包裝機(jī)上所用到的齒輪傳動(dòng)。下圖是帶動(dòng)橫封、切斷動(dòng)作的一對(duì)齒輪。查資料可知，輸入功率，齒輪1的轉(zhuǎn)速=90r/min。齒數(shù)比u=1，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命10年（每年工作300天），兩班制，帶式輸送機(jī)平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。圖3-4選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)。包裝機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095—88）選用材料。由表10—1（機(jī)械設(shè)計(jì)，濮良貴主編，高等教育出版社）（以下皆是），選擇齒輪的材料為35（調(diào)制），硬度為280HBS，選擇兩齒輪的齒數(shù)，按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行計(jì)算，即（3-7）確定公式內(nèi)各計(jì)算的值:選擇齒載荷系數(shù)=1.2。計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩（3-8）由表（10-7）選取齒寬系數(shù)=0.5由表（10-6）查的彈性影響系數(shù)由圖10-21d按齒面硬度查的齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限由式10-13計(jì)算力學(xué)循環(huán)次數(shù)=60x90x（2x8x300x10）=（3-9）由圖10—19區(qū)接觸疲勞壽命系數(shù)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力去安全系數(shù)S=1，由式（10—12）得：（3-10）計(jì)算計(jì)算齒輪的分度圓直徑d，帶入中較小的值 （3-11）=計(jì)算圓周速度v計(jì)算齒寬b0.5x113.8mm=56.9mm（3-12）計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)=mm（3-13）齒高2.25x1.89mm=4.27mm（3-14）（3-15）計(jì)算載荷系數(shù)。根據(jù)0.56m/s，7級(jí)精度，由圖10—8查的動(dòng)載荷系數(shù)=1.1；直齒輪。由表10—2查的使用系數(shù)=1；由表10—4插值法查的7級(jí)精度，齒輪相對(duì)支撐對(duì)稱布置時(shí)，=1.158；由=13.33，=1.158查圖10—13得=1.16；故載荷系數(shù)：1.28（3-16）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，由式（10—10a）得（3-17）計(jì)算模數(shù)m3.3供膜裝置的設(shè)計(jì)3.3.1供膜裝置的基本要求在商品競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的情形下，高效、美觀精致、高的成功包裝率是個(gè)好的枕式包裝機(jī)所追求的效果。要達(dá)到這些要求必須要有滿足各種條件的機(jī)構(gòu)所支持，在這里供膜裝置就必須滿足以下一些基木條件才能算的上合格。在機(jī)器運(yùn)行的過程中始終保持薄膜有一定的張力，且張力均勻。張力小會(huì)導(dǎo)褶皺，袋長(zhǎng)不均勻等弊病，張力過大又會(huì)增加機(jī)器負(fù)荷和增大卷筒材料的應(yīng)力，甚至引起材料斷裂或造成停機(jī)。張力不穩(wěn)時(shí)，卷筒材料會(huì)發(fā)生跳動(dòng)，以致出現(xiàn)袋長(zhǎng)不均勻等問題。薄膜的裝卸要非常方便。要求薄膜裝卸方便不僅可以提高生產(chǎn)效率還可以減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。卷筒薄膜的寬度能在定范圍內(nèi)連續(xù)司調(diào)。卷筒材料定位精確，保證小偏小斜。隨著商品包裝裝潢水平和要求的提高，往往在卷簡(jiǎn)材料上事先印有精關(guān)圖案，文字。一個(gè)包裝材料上的圖案數(shù)量及位置是固定的，這就要求卷筒材料定位精確，保證不偏不斜。膜的輸送速度要與各部分機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度同步，保證供膜速度與供料、封切速度一致。雖然影響供送材料精度的因素是多方面的：設(shè)計(jì)計(jì)算和制造安裝方面的誤差、包裝材料厚度、彈性模量的差別、牽引力的變化、包裝車間環(huán)境的溫濕度也會(huì)影響供送長(zhǎng)度。顯然要保證封切精度的關(guān)鍵是首先要保證膜的輸送速度與其他傳動(dòng)速度致。3.3.2供膜裝置原理供膜裝置大體由:托輥，驅(qū)動(dòng)輥，壓力輥，過渡輥，張力調(diào)節(jié)輥，入膜角度調(diào)節(jié)輥等部分構(gòu)成。薄膜的繞行示意圖如圖3-5所示，運(yùn)動(dòng)從鏈輪傳到驅(qū)動(dòng)輥，驅(qū)動(dòng)輥在壓力輥的作用卜與薄膜形成較大的摩擦力，由于摩擦薄膜會(huì)被牽引著運(yùn)動(dòng)，當(dāng)薄膜被張緊時(shí)，薄膜經(jīng)過過渡輥、張力調(diào)節(jié)輥然后帶動(dòng)托輥上的卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)來完成薄膜的供送。圖3-5薄膜繞行圖3.3.3供膜裝置的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：掛膜輥具有放置、支撐和釋放卷簡(jiǎn)薄膜的功能；張力自動(dòng)調(diào)節(jié)擺桿裝置能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)薄膜張力并使其穩(wěn)定在定范圍內(nèi)的功能；渡輥:適度地保持和均勻的分配薄膜張力；入膜角度調(diào)節(jié)輥:調(diào)節(jié)薄膜進(jìn)入成型器時(shí)的角度，使薄膜能順利的進(jìn)入成型器并包裝順利；驅(qū)動(dòng)輥及驅(qū)動(dòng)壓力輥：驅(qū)動(dòng)輥要具有牽引薄膜的功能；壓力輥需要能增加薄膜與驅(qū)動(dòng)輥的摩擦力，并且能實(shí)現(xiàn)快開快合的功能。3.3.4滾軸的布置薄膜的牽引輸送離不開導(dǎo)輥組，導(dǎo)輥組在薄膜的輸送中起承托、導(dǎo)引、轉(zhuǎn)向及校正作用，導(dǎo)輥組是由定數(shù)量的導(dǎo)輥按規(guī)定的安裝位置組裝而成。導(dǎo)輥組在薄膜的輸送過程中對(duì)薄膜的定向前進(jìn)起著決定性的作用。下面是初步確定的墻板和輥軸的安裝位置示意圖:圖3-6供膜裝置布置圖4包裝的設(shè)計(jì)4.1包裝裝置的認(rèn)知包裝裝置是完成制袋成型后筒狀薄膜縱向封接功能的重要部件，適用于薄膜包裝材料的縱向封口。根據(jù)包裝薄膜運(yùn)動(dòng)方式的不同，可將包裝裝置分為連續(xù)式和間歇式兩大類。連續(xù)式包裝裝置又稱為輥式縱封器，采用一對(duì)作等速相向回轉(zhuǎn)的封接輥輪機(jī)構(gòu)，完成薄膜材料的施壓、拉膜、加熱及封邊作用，形成一道密合的封縫。間歇式縱封裝置又稱為板式縱封器，大多呈斑條狀結(jié)構(gòu)，多采用凸輪、氣缸等結(jié)構(gòu)，推動(dòng)熱封器做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)薄膜的熱封合，其后還需借助其它裝置完成拉膜動(dòng)作。4.2包裝裝置的設(shè)計(jì)要求實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，為改善縱封質(zhì)量、簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、減小機(jī)構(gòu)體積，一般會(huì)結(jié)合拉膜、加熱、封合等多種機(jī)構(gòu)，進(jìn)行綜合整體設(shè)計(jì)。圖5-5所示為一種輥式拉膜、板式加熱、輥式熱封的連續(xù)式縱封器機(jī)構(gòu)，同時(shí)繼續(xù)牽引薄膜往前運(yùn)動(dòng)。對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，去除中間的板式加熱器，將板式加熱器與縱封輥結(jié)合設(shè)計(jì)，即可實(shí)現(xiàn)薄膜材料的連續(xù)拉膜與熱封，枕式包裝機(jī)的縱封器就采用此類改進(jìn)機(jī)構(gòu)。圖4-1復(fù)合式縱封器機(jī)構(gòu)圖4-2枕式包裝機(jī)包裝裝置4.3包裝裝置的結(jié)構(gòu)原理及特點(diǎn)包裝裝置的結(jié)構(gòu)原理包裝裝置的結(jié)構(gòu)原理如圖5-7所示，圖中：1為復(fù)合薄膜；2為封合輥；3為封縫。兩個(gè)作相向純滾動(dòng)的封合輥同樣起到復(fù)合薄膜紙勻速平穩(wěn)地輸送作用。封合輥芯部裝有電熱環(huán)，它發(fā)出的熱量通過輔射傳給封輥體。當(dāng)兩片塑料薄膜通過兩封合輥熱合接觸面時(shí)被滾壓互相粘合而成一道密合的縱縫，完成糖果縱向封合。圖4-3包裝裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖1.復(fù)合薄膜2.封合輥3.封縫包裝裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)包裝輥采用帶有網(wǎng)紋的金屬輥，兩輥之問靠彈簧力保持著適當(dāng)?shù)膲毫?，使包裝紙沒有明顯的松馳、打滑現(xiàn)象。為使卷帶紙?jiān)谳斔洼伵c封輥中能快速地引進(jìn)與退出，在輸送輥與封輥的主動(dòng)輥上設(shè)計(jì)了一個(gè)離合柄，使兩輸送輥封合輥迅速離合。4.4封口機(jī)械的設(shè)計(jì)4.4.1概述柔性包裝材料（如普通紙、玻璃紙、蠟紙、復(fù)合薄膜、塑料等）的封口一般是粘封或熱封，不需要另設(shè)封口機(jī)，封口是在相應(yīng)的裹包或帶裝機(jī)上完成。枕式包裝機(jī)所用的材料主要是薄膜等復(fù)合性材料，它采用熱封封口方法。4.4.2封口機(jī)械的分類在包裝容器內(nèi)盛裝產(chǎn)品后，對(duì)容器進(jìn)行封口的機(jī)械，稱為封口機(jī)械，在枕式包裝里面，它包含兩部分，包裝機(jī)構(gòu)和端封機(jī)構(gòu)。在枕式包裝機(jī)類，包裝的材料是薄膜等復(fù)合性材料，常用熱壓封口機(jī)，根據(jù)熱合方式不同，熱封方法分為以下幾種。板式熱封這是一種最普通的熱封方式。原理如圖5-1所示，將要封合的薄膜3緊壓在耐熱橡膠4及加熱到一定溫度的加熱板1之間實(shí)現(xiàn)熱封。圖4-4板式熱封1加熱板2密封部3薄膜4耐熱橡膠5底座滾輪式熱封如圖5-2所示，它是加熱一對(duì)滾輪1中的一個(gè)或兩個(gè)，使疊合的薄膜2從兩滾輪之間通過而熱封。其特點(diǎn)是連續(xù)封合，適用于由基體薄膜和熱封性薄膜組成的復(fù)合薄膜的熱封。圖4-5滾輪式熱封1加熱滾輪2薄膜3密封部帶式熱封如圖5-3所示，它是將疊合的兩層薄膜2夾在一對(duì)回轉(zhuǎn)的聚四氟乙烯帶1之間，經(jīng)帶內(nèi)側(cè)的加熱部4和冷卻部5使薄膜2封合。圖4-6帶式熱封1聚四氟乙烯帶2薄膜3密封部4加熱部5冷卻部滑動(dòng)滾壓式熱封它是將疊合的兩層薄膜1從一對(duì)加熱板4之間通過，然后用壓輪3壓緊粘合?；瑒?dòng)式熱封滑動(dòng)式熱封用于裹包包裝。它是用薄膜3包住被包裝物2，使其在加熱板4上滑動(dòng)，靠北包裝物所加的輕微壓力和加熱板4的熱量來粘合兩層薄膜疊合部分的。脈沖熱封鎳鉻合金條2將薄膜4壓在耐熱橡膠5上，瞬間通過大量電流加熱鎳鉻合金條，利用這種熱進(jìn)行熱封。熔切式熱封利用加熱刀5，同時(shí)進(jìn)行薄膜2的熔融切斷和縫合。圖4-7熔切式熱封1送膜輥2薄膜3橡膠輥4密封部5加熱刀高頻熱封這種熱封方法如圖5-4所示，是利用上下電極2壓緊薄膜4，加上高頻電壓，由聚合物的介電損失發(fā)熱進(jìn)行熱封。4.4.3端封的設(shè)計(jì)端封器也稱橫封器是完成經(jīng)包裝器熱封合后的包裝材料，按工藝要求的長(zhǎng)度規(guī)格進(jìn)行橫向封合。為簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、減小端封器體積，一般將橫封器與切斷裝置結(jié)合在一起設(shè)計(jì)。按其運(yùn)動(dòng)方式可分為旋轉(zhuǎn)式端封器和往復(fù)式端封器?；剞D(zhuǎn)式端封的結(jié)構(gòu)形式如圖5-14所示。圖4-8電加熱端封器4.5包裝裝置重要零部件的校核與計(jì)算4.5.1從動(dòng)軸的抗彎扭強(qiáng)度校核計(jì)算圖4-9從動(dòng)軸從動(dòng)軸是枕式包裝機(jī)包裝部分重要的一根軸，它起著傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力的作用，下圖是所設(shè)計(jì)從動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)，軸上安裝了以下的零件：包裝輥組件，滑動(dòng)軸承，錐齒輪，直齒圓柱齒輪，以及一個(gè)電磁繼電器。圖4-10從動(dòng)軸我們已知電機(jī)的輸出功率約為2.5kw，轉(zhuǎn)速90轉(zhuǎn)/每分鐘，結(jié)合上面設(shè)計(jì)的軸的結(jié)構(gòu)，我們對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與計(jì)算。選擇軸的材料該軸無特殊要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼，查表得45鋼的抗彎強(qiáng)度極限根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度，軸的各段直徑和長(zhǎng)度見下表。表4-1軸段位置軸段直徑和長(zhǎng)度說明安裝包裝輥軸段Ⅰ-Ⅱ25軸的結(jié)構(gòu)，各段的長(zhǎng)度及直徑都是經(jīng)過反求，以及對(duì)總體結(jié)構(gòu)分析得到。25包裝輥與錐齒輪之間軸段Ⅱ-Ⅲ25135錐齒輪與直齒圓柱齒輪之間的軸段Ⅲ-Ⅳ2030軸上零件的軸向與周向定位包裝輥與軸的周向定位是采用平鍵連接；錐齒輪與軸的軸向定位有軸肩，軸階，周向定位采用平鍵連接；直齒圓柱齒輪周向定位采用平鍵，軸向定位有繼電器上端面。按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算做出軸的力學(xué)模型軸所受的載荷是從軸上零件傳來的。計(jì)算時(shí)，通常軸上的分布載荷化為集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)。下圖是根據(jù)驅(qū)動(dòng)軸實(shí)際受力情況做的力學(xué)模型，模型簡(jiǎn)圖中作出了，彎矩模型圖和扭矩模型圖。圖4-11校核軸的強(qiáng)度已知軸的彎矩和扭矩后，可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面做彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力（4-1）通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常常不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力。為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)，則計(jì)算應(yīng)力為式中彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，??；當(dāng)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，??；若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，則取對(duì)于直徑為的圓軸，彎曲應(yīng)力為，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力將和代入式，則彎扭合成強(qiáng)度條件為式中：——軸的計(jì)算應(yīng)力，M——軸所受的彎矩，T——軸所受的扭矩，W——抗彎截面系數(shù)，圓軸的抗彎截面系數(shù)計(jì)算公式是:(4-2)經(jīng)計(jì)算軸的強(qiáng)度滿足要求。4.5.2深溝球軸承型號(hào)選擇計(jì)算在枕式包裝機(jī)送膜部分的軸上，主要承受徑向載荷，所以用到了大量的深溝球軸承，圖4-12深溝球軸承上圖所示的一對(duì)深溝球軸承，是用在驅(qū)動(dòng)軸上的，已知軸承徑向載荷=1500N,軸向載荷N,軸承的轉(zhuǎn)速為，裝軸承的直徑可在20—30之間選擇，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有輕微的沖擊，預(yù)期計(jì)算壽命，根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，來選擇軸承的型號(hào)。1.求比值(4-3)根據(jù)表13-5（機(jī)械設(shè)計(jì)，濮良貴主編，高等教育出版社）（以下皆是），深溝球軸承的最大值為0.44，故此時(shí)2初步計(jì)算當(dāng)量載荷P，根據(jù)式（7-4）(4-4)按照表13-6，，取=1.2按照表13-5，X=0.56，Y值需在已知型號(hào)的基本額定靜載荷后才能求出，現(xiàn)暫選一近似中間值，取Y=1.5，則3根據(jù)式（7-5），求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷(4-5)按照軸承樣本的手冊(cè)選擇6005ZZ型號(hào)的軸承。次軸承的基本額定靜載荷=5850N,驗(yàn)算如下：1)求相對(duì)軸向載荷對(duì)應(yīng)的值與Y值。相對(duì)軸向載荷為(4-6)在表中介于0.07～0.13之間，對(duì)應(yīng)的值為0.21～0.31，Y值1.6～1.4用線性插值法求(4-7)求當(dāng)量動(dòng)載荷P驗(yàn)算6005ZZ軸承的壽命，根據(jù)式（13-5）(4-8)故選擇6005ZZ軸承能滿足壽命要求，該軸承的內(nèi)徑為25。5.計(jì)量裝置設(shè)計(jì)料盤裝置工作原理是：料盤裝置是由料盤，料盤罩，轉(zhuǎn)軸，法蘭，連接盤，活動(dòng)底蓋，開蓋銷，閉蓋銷等主要部件通過一些輔助件連接在一起。其工作原理：料盤是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的，料盤中有圓周等分裝配的4個(gè)量杯，在各個(gè)量杯的底部均有一個(gè)活動(dòng)底蓋封閉其出口，在料盤內(nèi)還設(shè)計(jì)一個(gè)料盤罩，上部開有一個(gè)圓孔，可以通過料斗進(jìn)料。轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)法蘭旋轉(zhuǎn)，法蘭通過連接盤帶動(dòng)料盤連續(xù)旋轉(zhuǎn)，由于料盤罩固定不動(dòng)，因此料盤罩可以把充填入量杯的物料面刮平，保證各量杯所盛的物料容積相同。當(dāng)量杯隨料盤轉(zhuǎn)到卸料位置時(shí)，活動(dòng)底蓋被開蓋銷碰開，物料靠自重向下卸出，經(jīng)成型器充填入包裝內(nèi)。隨后料盤繼續(xù)回轉(zhuǎn)，使活動(dòng)底蓋碰到閉蓋銷令其回復(fù)原位，重新另一個(gè)充填的過程。5.1料盤裝置設(shè)計(jì)圖5.1料盤裝置結(jié)構(gòu)5.2量杯尺寸確定量杯內(nèi)徑可以按照包裝粉劑的體積多少來做相應(yīng)大小的量杯，由于包裝咖啡的體積小，選擇量杯外徑40mm，為了加工方便其他尺寸相應(yīng)取整。其尺寸如圖5.2。圖5.2量杯5.3料盤結(jié)構(gòu)尺寸確定料盤直徑的大小決定了料盤裝夾量杯的尺寸和排部，料盤的直徑不宜過大，太大會(huì)增加總體的尺寸，導(dǎo)致制造成本的提高；料盤直徑過小，達(dá)不到量杯排部的要求。綜合因素考慮取料盤直徑φ294mm,高度100mm。料盤的材料為2Cr13料盤上分布四個(gè)放量杯的沉孔，其尺寸同量杯外輪廓尺寸。圖5.3料盤為保證料盤和料盤軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)料盤上端用圓頭螺母卡在料盤軸上保證軸向固定，下端用聯(lián)結(jié)盤連接法蘭，法蘭用鍵和軸連接保證同步轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)料盤轉(zhuǎn)動(dòng)。5.4聯(lián)接盤設(shè)計(jì)聯(lián)接盤的主要作用是連接料盤和法蘭。上端用兩個(gè)銷與料盤相連，下端用四個(gè)螺釘與法蘭連接。其尺寸受料盤尺寸限制。其結(jié)構(gòu)如圖3.4圖5.4聯(lián)接盤5.5料盤罩設(shè)計(jì)料盤罩的作用是擋料，一方面防止料從料斗下落時(shí)發(fā)生的逸散、飛濺，另一方面是在裝料過程中刮平量杯里的料，其結(jié)構(gòu)尺寸由料盤尺寸和量杯的位置確定。圖5.5料盤罩總結(jié)總結(jié)本次的設(shè)計(jì)，對(duì)要設(shè)計(jì)的部件所要滿足的基本要求及所要達(dá)到的性能指標(biāo)做了認(rèn)真的分析，并以此完成了對(duì)包裝裝置的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仔細(xì)的探索學(xué)習(xí)以及對(duì)部分零部件進(jìn)行了基本的校核分析。然后用CAD軟件繪制各個(gè)部件的二維圖。通過本次設(shè)計(jì)，我了解了一般機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程，對(duì)設(shè)計(jì)有了比較理性的認(rèn)識(shí)，懂得運(yùn)用計(jì)算機(jī)以及查閱資料文獻(xiàn)來輔助設(shè)計(jì)，通過不斷反復(fù)的改進(jìn)，使自己的設(shè)計(jì)更優(yōu)化。不僅提高了綜合設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)分析、設(shè)計(jì)計(jì)算以及CAD軟件應(yīng)用的能力，還學(xué)會(huì)了怎么樣更有效的利用圖書館的機(jī)械專業(yè)書籍，使我深深地認(rèn)識(shí)到機(jī)械專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)際緊密聯(lián)系，在提高了自身各方面的素質(zhì)，更增強(qiáng)了實(shí)踐能力和動(dòng)手能力。我認(rèn)為自己在設(shè)計(jì)和畫圖過程中，增強(qiáng)了分析和解決問題能力，也提高了自學(xué)能力，為今后的工作打下基礎(chǔ)。同時(shí)，思維的嚴(yán)密性也得到了很好的鍛煉，培養(yǎng)了一種嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、團(tuán)結(jié)合作的工作態(tài)度和良好的工作習(xí)慣。經(jīng)過這一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，我各方面都取得了較大的進(jìn)步。畢業(yè)設(shè)計(jì)過程是一個(gè)創(chuàng)新的過程，也是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次回顧。特別是讓我對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)》、