1、長沙學院本科生畢業(yè)設計(論文)目 錄1 緒論.1 1.1包裝機械.1 1.2 包裝機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢.22包裝機傳動方案設計. . 32.1電動機的選擇. .32.2 傳動方案的確定.42.3各級傳動比確定.53 電機到主輸送帶傳動裝置設計. .63.1 帶的設計.63.2 蝸輪蝸桿傳動減速箱設計.84 主要機構設計. . .94.1轉鼓輪設計. .104.2 花輪盤設計.114.3槽輪機構設計.124.1直齒圓柱齒輪設計. . 145 總結. . . .176 參考文獻. . . 18第1章 緒 論1.1包裝機械包裝機械是指完成全部或部分包裝過程的機器。包裝過程包括成型、充填封、口裹、包等主要

2、包裝工序以及清洗、干燥、殺菌、貼標、困扎、集裝、拆卸等前后包裝工序，轉送、選別等其他輔助包裝工序。1.1.2包裝的分類及作用包裝的分類方法很多，按包裝產品的流通領域分類，有工業(yè)產品包裝和商業(yè)產品包裝，按產品包裝的結構形式分類，有內包裝和外包裝；還可以按包裝材料或包裝容器的品種類別分類以及按包裝對象即包裝物品的名稱分類等等。其中按包裝的結構形式分類比較有意義，內包裝是一種基本的包裝結構形式，它包括直接包裝和中間包裝。直接包裝是用包裝材料或容器直接裹包產品或裝載的包裝形式；包裝材料或容器與被包裝物品間保持著直接觸，是最小的包裝單元。直接包裝時，必須根據(jù)被包裝物品的物理性能，按包裝要求，選擇包裝材料

3、或容器，制定包裝工藝，選擇或設計包裝機械設備。中間包裝是以一定數(shù)量的直接包裝品經組合后再作一次包裝的包裝形式。隨著消費者需要的多樣化，尤其是超級市場的發(fā)展，內包裝突出日益重要的地位。完成內包裝所需的機器設備，在包裝工業(yè)中的需求量最大。 外包裝是以一定數(shù)額的、經內包裝后的產品裝裁到包裝箱的包裝結構形式。包裝箱現(xiàn)在多用瓦楞紙板箱。內包裝的主要目的，在于促進銷售，并為消費者提供使用上的方便，在包裝設計中，除保證包裝內容物質和量的要求外，還需重視包裝裝潢的重要作用。外包裝的主要目的，是為流通儲運提供保障，要求包裝堅固牢實。包裝是對被包裝物所采取的一種保護性措施，包裝的主要目的在于保護產品的使用價值。因

4、此，包裝中還要顧及到物品在流通中的運輸、裝卸、存貯保管和銷售的方便；此外，包裝的裝潢還起到美化、宣傳和推銷的作用。包裝加工是產品在生產中的最后環(huán)節(jié)，是提高產品的商品價值不可忽視的重要環(huán)節(jié)。1.1.3包裝機械的特點（1）大多數(shù)包裝機械結構和機構復雜，運動速度快且動作配合要求高。（2）用于食品和藥品的包裝機要便于清洗，符合藥品和食品的衛(wèi)生和安全要求。 （3）包裝執(zhí)行機構的工作力一般都較小，所以包裝機的電機功率較小。 （4）包裝機一般都采用無級變速裝置，以便靈活調整包裝速度、調節(jié)包裝機的生產能力。（5）包裝機械是特殊類型的專業(yè)機械，種類繁多，生產數(shù)量有限。為便于制造和維修，減少設備投資，在包裝機的設

5、計中應注意標準化、通用性及多功能性。（6）包裝機械的自動化程度高，大部分已采用PLC、單片機控制，實現(xiàn)了智能化。 （7）包裝機械實現(xiàn)了包裝生產的專業(yè)化，大幅度地提高生產效率。（8）包裝機械化降低了勞動強度，改善勞動條件，保護環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產品成本。（9）保證了包裝產品的衛(wèi)生和安全，提高了產品包裝質量，增強市場銷售的競爭力。1.2國內包裝機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢我國包裝業(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，剛起步時年產值僅七、八千萬元，產品品種僅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

6、% ，到1999年底食品和包裝機械達40 大類，品種達1700種，到2000年產值增加到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)，許多包裝機械如液體食品灌裝機等設備已開始成套出口。我國包裝行業(yè)的發(fā)展趨勢主要有如下幾個方面：(1)制袋充填封口包裝機械大多數(shù)是小包裝機械，在這一范圍內已較好地解決了顆粒、膏體和粉狀的包裝的問題。(2)無菌包裝機械無菌包裝是將經過消毒的食品在無菌環(huán)境裝入消毒的容器中，可最大限度地保持食品的天然風味、品質和營養(yǎng)，確保產品質量等優(yōu)點。無無菌袋式小包裝又分為杯式、盒式、袋式成型充填密封小包裝三種類型。由于無菌包裝

7、機械制造工藝和技術比較復雜，我國以前一直依靠進口。(3)啤酒灌裝成套設備隨著國內啤酒行業(yè)向規(guī)模化集約化經營方向發(fā)展，啤酒灌裝成套設備要重點發(fā)展年產5萬噸以上的大型灌裝成套設備，適度發(fā)展10萬噸以上的大型灌裝成套設備。目前我國廣州輕工機械廠已能生產4萬瓶/小時、6萬每小時的啤酒灌裝成套設備。包裝業(yè)在生產自動化趨勢的影響下 ，呈現(xiàn)高度自動化的包裝鏈、機械功能要求多元化、結構設計標準模塊化、控制功能智能化要求、裝重安全方便環(huán)保等特點。今后朝著高速、低耗、計量精確、自動檢測、多功能、全自動大型化成套設備發(fā)展。其他還有真空包裝機械和塑料中空容器加工機械。第2章包裝機的傳動方案設計2.1 選擇電動機合理選

8、擇電動機類型，對工作機械有效的工作，以及機組運行的可靠性、安全、節(jié)能及降低設備造價都有重要意義。電動機類型的選擇要從負載的要求出發(fā)，考慮工作條件，負載性質、生產工藝、供電情況等，盡量滿足下述各方面的要求：1機械特性由電動機類型決定的電動機的機械特性與工作機械機械特性配合要適當，機組穩(wěn)定工作；電動機的起動轉矩、最大轉矩、牽入轉矩等性能均能滿足工作機械的要求。2轉速電動機的轉速滿足工作機械要求，其最高轉速、轉速變化率、穩(wěn)速、調速、變速等性能均能適應工作機械運行要求。3運行經濟性從降低整個電動機驅動系統(tǒng)的能耗及電動機的綜合成本來考慮選擇電動機類型，針對使用情況選擇不同效率水平的電動機類型；對一些使用

9、時間很短、年使用時數(shù)也不高的機械，電動機效率低些也不會使總能耗產生較大的變化，所以并不注重電動機的效率：但另一類年利用小時較高的機械，如空調設備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機等，就需要選用效率高的電動機以降低總能耗。2.2電動機的選擇本機器的動力選用交流380V。包裝機械中常用的點機轉速多為1400分轉/分，由于整個載荷比較小，所以綜合考慮最終選用Y112M-4型三相異步電動機，電壓為380V，功率為180W，額定轉速為1400r/min，根據(jù)電機轉速及效率要求確定各級傳動比。其中轉送帶為主要工作部件，其效率直接影響整機工作效率。2.3傳動方案的確定包轉機工作時，先將經理瓶機構整理的瓶子經輸送帶8送入，

10、再經花盤輪9旋轉轉到送料裝置10，然后通過槽輪6進行間歇運動使之停下，進行灌料。然后再通過花盤輪轉出，由輸送帶送出。 1.電機 2.帶輪 3.減速箱 4.減速箱鏈輪 5.齒輪6.槽輪機構7.圓錐齒輪 8.送瓶傳送帶 9.花盤輪 10.轉鼓計數(shù)裝置 圖2.1片劑包裝機系統(tǒng)傳動原理圖2.4各級傳動比的確定按圖2.1，電動機經帶輪、減速器、鏈輪減速。減速器選用傳動比為i2=1：50的蝸輪減速機，電機與減速箱采用皮帶傳動，其傳動比為i1=1：4，鏈輪減速的傳動比為i3=1：1，即 電機與減速器的傳動比 蝸輪減速箱傳動比 減速箱與主軸間傳動比 所以主軸轉速及傳動帶上的瓶的線速度為 /=/=0.03663

11、m/s=36.63mm/s每分鐘30瓶，那么瓶子間的距離為：mm第三章 電機到主輸送帶裝置的傳動設計3.1第一級傳動帶的設計1）確定帶的計算功率由表8-61查得帶的工作情況系數(shù)，故 w =198w (3.1) 2） 選取窄V帶帶型 根據(jù) 、由圖8-9確定選用SPZ型。3） 確定帶輪基準直徑 由表8-3和表8-7取主動輪基準直徑63mm。 根據(jù)式（8-15），從動輪基準直徑。 =252 mm (3.2)根據(jù)表8-7，取。按式=4.618 m/s (3.3)=4.618m/s所以帶的速度合適。4） 確定窄V帶的基準長度和傳動中心距根據(jù)0.7（，初步確定中心距400 mm。根據(jù)下式計算所需的基準長度

12、=1316.9mm (3.4) 由表8-2選帶的基準長度=1400mm。則按式（8-21）計算實際的中心距a =442.4mm (3.5)圓整取a=442mm5） 驗算主動輪上的包角 由式（8-6）得 (3.6) 主動輪上的包角合適。6）計算窄V帶的根數(shù)Z 由 (3.7) 又1400 r/min 、63mm、4,查表8-5a和表8-6b得 0.24 kw P0=0.03 kw 查表8-8得 包角系數(shù)0.93，查表8-2得長度系數(shù)0.99，則 =0.7則取Z=1根。7） 計算預緊力由 (3.8)查表8-4得q=0.06kg/m，故 N=33.08N8） 計算作用在軸上的壓軸力=65.35 N (

13、3.9)3.2 蝸輪蝸桿傳動減速箱的計算 蝸桿所在軸：=700 r/min, 172.8 w，傳動比，傳動不反向，工作載荷穩(wěn)定，設計壽命12000 h。3.2.1 選擇蝸桿的傳動類型根據(jù)GB/T100851988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）。3.2.2選擇材料考慮到本設計中蝸桿傳動的傳遞功率不大，速度較低，所以蝸桿用45鋼。因希望效率高些賴磨性好，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為里節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。3.2.3蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸1）蝸桿 軸向齒距=7.854；直徑系數(shù)

14、q=12；齒頂直徑=35 mm， 齒根圓直徑=24mm；分度圓導程角=；蝸桿軸向齒厚=6.283 mm。2）蝸輪蝸輪齒數(shù)=51；變位系數(shù)=；驗算傳動比=51，這時傳動比誤差為=2.0，這是許的。 蝸輪分度圓直徑 =127.5 mm 蝸輪喉圓直徑 =127.5+22.5=132.5 mm 蝸輪齒根圓直徑 =127.5-=121.5 mm 蝸輪咽喉母圓半徑 = mm第4章 主要機構的設計4.1轉鼓計數(shù)裝置4.1.1轉鼓計數(shù)裝置總體確定1. 料斗 2. 計數(shù)轉鼓圖3.1 轉鼓計數(shù)裝置 轉鼓每轉一圈計數(shù)120粒。每分鐘30瓶，每瓶30粒，那么轉鼓一分鐘計數(shù)粒，間歇機構采用槽輪機構，要求灌裝的瞬間，工作

15、臺停止轉動，每裝完一瓶，工作臺轉過一個角度，采用槽輪機構可方便地實現(xiàn)這一功能。主動輪轉一圈，從動輪轉1/4圈，這樣計數(shù)轉鼓剛好計數(shù)30粒，那么主動輪和從動輪的傳動比為：30：7。這里可以通過一對齒輪來改變傳動比。4.1.2轉鼓的尺寸確定因為料呈顆粒狀，這里設定料的直徑為d=6mm，轉鼓上右20道槽，每條槽剛好可放下6顆。轉鼓每轉四分之一圈剛好有5道槽轉過，所以轉過的顆粒為n=5×6=30顆。其主要尺寸如圖4.2所示。圖3.2轉鼓輪的設計4.2花盤輪的設計 圖3.3花盤輪的結構花盤輪的結構參數(shù)通常由經驗方法確定，齒槽半徑R略大輸送容器主體部位的半徑，因為瓶子的半徑為25mm，取齒槽半徑

16、R=26mm工作齒槽外徑部位需進行修緣，使容器能順利地進入或脫離齒槽。上下齒輪片間距離H以確保容器在輸送中具有良好的平穩(wěn)性為前提，根據(jù)容器結構確定。花輪盤的輪齒片通常用高強度鑄鐵或中碳鋼制造，軸套可用普通鑄鐵或工程塑料制造。4.3槽輪機構的設計1.撥輪A.圓柱銷2. 槽輪 圖3.4槽輪機構的設計1.幾何要求:圓銷線速度方向與輪槽方向一致2.設計要點:圓柱銷與鎖住弧配合3.基本參數(shù)選擇(1)槽數(shù)z幾何關系：運動關系(運動特性系數(shù))：討論：>0，z3，一般取z=4-8 (2)銷數(shù)K討論：<1， 常用K=14. 幾何尺寸計算表3.1 幾何尺寸計算    在一個運動循環(huán)

17、中，槽輪的運動時間t2與銷輪的運動時間t1之比，稱為運動系數(shù)，用表示。對于外槽輪機構,為了避免或減輕槽輪在開始轉動和停止轉動時的碰撞或沖擊，圓銷在開始進入徑向槽或從徑向槽脫出的瞬時，圓銷中心的線速度方向均沿著徑向槽的中心線方向，以便槽輪在啟動和停止時的瞬時角速度為零。         210 + 220 =         210 =- 220 =- (2/z) 式中z為槽輪的槽數(shù)。   

18、; 主動件以等角速度1轉動時，槽輪轉動一次所需的時間為 t2 = 210/1 。    當主動撥盤對稱均布有k個圓銷時，則主動撥盤轉過2/k 角度便完成槽輪的一個運動循環(huán)，其所需的時間為t1 = 2 / k1。            此外，由于槽輪機構是作間歇運動的，故必須有間歇時間，所以運動系數(shù)總是小于1，因此 k 與 Z 的關系應為 k<2z/(z-2)，常取 z = 4 8。 5槽輪機構的角速度和角加速度槽輪機構的運動分析和曲柄導桿機

19、構的運動分析完全一樣。下圖分別列出了槽數(shù)為4、6、8的外嚙合槽輪機構角速度2/1 和角加速度2/12 的變化情況。從圖中可以看出，槽數(shù)愈少，則角速度、角加速度的變化愈大，由此產生的沖擊和磨損也就愈大。由以上公式可以算出槽輪機構的具體尺寸：中心距：a=150mm撥輪的軸徑：d1=34mm槽輪的軸徑：d2=30mm鎖止符半徑：Rx=83mm圓銷回轉半徑：R1=75mm槽底高：b=29mm槽深：h=76鎖止符張開角：=270度4.4直齒圓柱齒輪的幾何計算漸開線圓柱齒輪傳動設計(1)、設計參數(shù)傳遞功率 P=0.18(kW) 齒輪1轉速 n1=7(r/min) 齒輪2轉速 n2=30(r/min) 傳動

20、比 i=7:30工作機載荷特性：均勻平穩(wěn)預定壽命 H=36000(小時)(2)、布置與結構結構形式：開式齒輪1布置形式 ：對稱布置齒輪2布置形式：對稱布置齒輪1材料及熱處理45號鋼<表面淬火>齒輪2材料及熱處理45號鋼<表面淬火>(3)、齒輪精度齒輪1第組精度7級齒輪2第組精度 7級(4)、齒輪基本參數(shù)模數(shù)(法面模數(shù)) M=4齒輪1齒數(shù) Z1=60齒輪1齒寬 B1=40.00(mm)齒輪2齒數(shù) Z2=14齒輪2齒寬 B2=40.00(mm)標準中心距 A0=148.00000(mm)實際中心距 A=150.00000(mm)齒輪1分度圓直徑 d1=240.00000(m

21、m)齒輪2分度圓直徑 d2=56.00000(mm)齒頂高系數(shù) ha*=1.00頂隙系數(shù) c*=0.25壓力角 *=20(度)4.5 主傳動軸的設計4.5.1 選擇主傳動動軸的材料由于軸工作時產生的應力多是循環(huán)變應力，所以軸的損壞常為疲勞破壞。而軸的設計是包裝機設計中的重要的組成部分，因此我校核主傳動動軸，應保證其有足夠高的強度和韌性。對應力集中敏感性小和良好的工藝性，還須滿足剛度、耐磨性、耐腐蝕性要求。軸的一般材料主要是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼強度雖然較合金鋼低，但價廉，對應力集中的敏感性低，故在本次設計主傳動軸時采用碳素鋼比較合適。常用的碳素鋼有30、40、45、和45鋼，其中以45鋼最為常

22、用。同時主傳動動軸一般是用碳鋼或合金鋼制成，且本設計中的主傳動動軸是低速中載傳動，所以綜合上述考慮，我選擇45鋼作為主動軸的材料，為保證其力學性能，應進行調質熱處理。其主要的力學性能參數(shù)見文獻1表15-1，其中毛胚直徑小于100mm的45號鋼調質處理后的主要參數(shù)有：硬度：217255；抗拉強度：；屈服強度極限：；彎曲疲勞極限：；剪切疲勞極限：；許用彎曲應力：。4.5.2主傳動軸的結構簡圖 根據(jù)主傳動軸的工作情況，確定主傳動軸的結構圖如下。 圖3.5 主動軸的結構4.5.3軸力的計算分析4.5.3.1求輸入軸上的功率、轉速和轉矩若取每級齒輪傳動的功率（包括軸承效率在內）=0.97，則 =180&

23、#215;0.96=172.8W =9550000=9550000×=235749Nmm4.5.3.2求作用在齒輪上的力因已知大齒輪的分度圓直徑為 =m=4×60=240mm而 =3802.40N =3802.40×=397.37N =tan=3802.40×tan=154.06N4.5.3.3初步確定軸的最小直徑初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據(jù)表15-3，取=112，其中為許用扭轉切應力，于是得=112×=15.63mm輸入軸的最小直徑顯然是安裝錐齒輪處軸的直徑。為了使軸直徑與前面所設計的帶輪相配合，這里需要確定其d并周整，為了滿足強度要求，這里取d=20mm。總結本