茶葉自動(dòng)包裝機(jī)的設(shè)計(jì)含9張CAD圖

茶葉自動(dòng)包裝機(jī)的設(shè)計(jì)含9張CAD圖,茶葉,自動(dòng),裝機(jī),設(shè)計(jì),cad 茶葉包裝機(jī)的設(shè)計(jì) 摘要：茶葉包裝機(jī)是將茶葉通過(guò)計(jì)量裝入包裝袋內(nèi)，再進(jìn)行封裝的自動(dòng)包裝機(jī)械。它能較大提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。通過(guò)查閱各種數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)后，本次設(shè)計(jì)主要從提高生產(chǎn)效率與準(zhǔn)確定量填充方面入手。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和包裝機(jī)的工作原理，首先對(duì)是計(jì)量填充機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，本裝置定量機(jī)構(gòu)采用計(jì)量螺桿，通過(guò)控制螺桿的轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)量的目的；然后袋成型裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)的袋成型裝置為象鼻成型器；接著對(duì)包裝材料供送、牽引、封口、切斷這一系列包裝工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對(duì)其零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。包裝材料供送裝置為送膜架；牽引裝置為牽引輥和步進(jìn)電機(jī)等主要部件協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)；封口、切斷這一系列工作機(jī)構(gòu)由封口-切斷機(jī)構(gòu)完成；最后輸送機(jī)構(gòu)及其零部件的設(shè)計(jì)，輸送裝置利用輸送帶和滾筒實(shí)現(xiàn)輸送；本次設(shè)計(jì)還對(duì)主要的傳動(dòng)方案做了分析和選擇，對(duì)主要傳動(dòng)零件做了校核。 關(guān)鍵詞：茶葉包裝機(jī)，定量填充，制袋，封口，傳動(dòng) Design of Tea Packaging Machine Abstract: Tea packaging machine is an automatic packaging machine which can load the tea into the packaging bag by metering and then wrap it. It can greatly improve production efficiency and reduce labor intensity. After reviewing various data and literature, this design mainly focuses on improving production efficiency and accurate quantitative filling. According to design requirement and working principle of packaging machine, this design adopt metering screw to achieve the goal of accurate measurement by controlling its speed. Then this design renew the bagging device to the elephant-nose-style. In addition, packaging materials for delivery, traction, sealing, cutting are all redesigned to improve the whole structure. Packaging material feeding device is changed to film-sending frame, the draft gear is coordinated by traction roller and stepping motor. Sealing and cut-off are completed by sealing-cutting mechanism. Last but not least, the design of conveying mechanism and its parts are improved by conveyor belts and rollers. This design also analyzes and considers the main transmission scheme, proofreads the main transmission parts. Keywords: tea packaging machine, quantitative filling, bag-making, sealing, transmission 目錄 第1章 緒 論 1 1.1 研究的目的和意義 1 1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1 1.2.1 研究現(xiàn)狀 1 1.2.2 發(fā)展趨勢(shì) 1 1.3 本文研究的主要內(nèi)容 2 第2章 茶葉包裝機(jī)設(shè)計(jì)的總體方案 3 2.1 已知參數(shù) 3 2.2 基本結(jié)構(gòu)及工作原理 3 2.3 主要部件作用 4 2.4方案確定 5 2.4.1 計(jì)量填充機(jī)構(gòu)的確定 5 2.4.2 制袋成型器的確定 7 2.4.3 封口機(jī)構(gòu)的確定 8 2.4.4 包裝材料供送機(jī)構(gòu)的確定 9 2.4.5 切斷機(jī)構(gòu)的確定 10 2.4.6 成品輸出機(jī)構(gòu)的確定 10 第3章 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3.1 計(jì)量填充機(jī)構(gòu)零件的設(shè)計(jì) 11 3.1.1 料斗的設(shè)計(jì) 11 3.1.2 計(jì)量螺桿的設(shè)計(jì) 12 3.1.3 螺旋給料器導(dǎo)管設(shè)計(jì) 13 3.1.4 計(jì)量機(jī)構(gòu)電機(jī)的選定 13 3.2 象鼻成型器裝置的設(shè)計(jì) 15 3.3 封口機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16 3.4 包裝材料供送系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 3.4.1 主要構(gòu)成 17 3.4.2 供料裝置的傳袋補(bǔ)償及自動(dòng)定位 18 3.4.3 送膜架的設(shè)計(jì) 18 3.4.4 薄膜牽引電動(dòng)機(jī)的選用 18 3.5 切斷機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 3.5.1 切斷刀刀片的設(shè)計(jì) 19 3.5.2 切斷刀刀座的設(shè)計(jì) 19 3.6 成品輸出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20 3.6.1 成品輸出機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 3.6.2 主動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 3.6.3 從動(dòng)滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 3.6.4 滾筒支撐板設(shè)計(jì) 22 第4章 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 23 4.1傳動(dòng)方案的選定 23 4.1.1封口機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的選定 23 4.1.2薄膜牽引機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的選定 23 4.1.3成品輸出機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的選定 24 4.2傳動(dòng)比的確定和分配及電動(dòng)機(jī)的選擇 25 4.2.1傳動(dòng)比的確定 26 4.2.2各軸轉(zhuǎn)速 27 4.2.3 各軸功率 27 4.2.4 各軸轉(zhuǎn)矩 27 4.3 V帶的設(shè)計(jì) 28 4.3.1確定計(jì)算功率 28 4.3.2選取V帶帶型 28 4.3.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑 28 4.3.4確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 28 4.3.5驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 29 4.3.6計(jì)算V帶的根數(shù)Z 29 4.4減速器的選擇 29 4.5 潤(rùn)滑方式與牌號(hào)的選擇 30 4.6 軸的設(shè)計(jì) 30 4.6.1主軸的設(shè)計(jì) 30 4.6.2求主軸上的載荷 31 4.6.3各傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 34 4.7成品輸出機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì) 34 4.7.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 34 4.7.2 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 36 4.8軸承的選用 37 4.9聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 37 4.10連接鍵的選擇及計(jì)算 38 參考文獻(xiàn) 39 致謝 40 IV 第1章 緒 論 1.1 研究的目的和意義 茶葉包裝是一個(gè)新興的行業(yè)，中國(guó)茶葉文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，人們對(duì)茶葉的需求量很大，在市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)下，茶葉包裝行業(yè)脫穎而出。對(duì)于商品的包裝，人們對(duì)其主要有兩個(gè)方面要求，第一是對(duì)于商品的包裝，要求外觀漂亮，吸引消費(fèi)者，并且包裝質(zhì)量要可靠，不能出現(xiàn)任何形式的破損。第二方面，確保商品包裝所裝商品重量精確，裝多會(huì)增加生產(chǎn)商的成本，裝少會(huì)損害消費(fèi)者的利益，損害生產(chǎn)商的信譽(yù)，要求包裝行業(yè)的計(jì)量誤差在一定范圍之內(nèi)，一般誤差在千分之五以內(nèi)。正因?yàn)榘b的商品重量計(jì)量影響著生產(chǎn)商和消費(fèi)者的利益，所以商品的包裝計(jì)量誤差是包裝機(jī)械行業(yè)時(shí)時(shí)刻刻不能忽略的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)包裝機(jī)械精度低，而發(fā)達(dá)國(guó)家的包裝機(jī)械精度更高，這就要求我國(guó)包裝機(jī)械學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家包裝機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)，引進(jìn)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，不斷地提高我國(guó)包裝機(jī)械的精準(zhǔn)度，使我國(guó)包裝機(jī)械在世界上占有一席之地，趕上世界水平，甚至超過(guò)世界水平，以提高我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1.2.1 研究現(xiàn)狀 包裝機(jī)械經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展已經(jīng)處在一個(gè)自動(dòng)化程度比較高的階段，大量新技術(shù)新工藝新材料應(yīng)用于包裝機(jī)械行業(yè)使包裝機(jī)械效率及包裝質(zhì)量都大大提升。包裝機(jī)械總體處在一個(gè)比較高的發(fā)展水平上，基本國(guó)外包裝機(jī)械以美、德、日、意大利為代表的西方先進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)占領(lǐng)著高、大、精、尖的制高點(diǎn)。我國(guó)由于包裝機(jī)械起步慢、投入不足等因素的制約雖然經(jīng)過(guò)近些年的快速發(fā)展，但與這些制造研發(fā)強(qiáng)國(guó)相比還有很大的差距，從嚴(yán)格意義上說(shuō)，我國(guó)包裝機(jī)械基本上處于仿制，測(cè)繪，稍加[1]國(guó)產(chǎn)化改進(jìn)階段，中國(guó)的包裝機(jī)械在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性、價(jià)格、服務(wù)等方面與進(jìn)口產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)中都處于劣勢(shì)，大量的進(jìn)口設(shè)備大多是國(guó)內(nèi)不能制造或達(dá)不到技術(shù)使用要求的大型設(shè)備，像無(wú)菌包裝機(jī)，大型高速飲料罐裝機(jī)，貼標(biāo)機(jī)等[2] 。 1.2.2 發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)際包裝機(jī)械競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈 ，快速發(fā)展的國(guó)際包裝業(yè)需要大量高質(zhì)量的包裝機(jī)械，結(jié)合國(guó)際包裝機(jī)械行業(yè)的形勢(shì)，分析包裝機(jī)械發(fā)展趨總體朝著如下方向發(fā)展[3]。 首先，市場(chǎng)日趨壟斷化，更少的企業(yè)掌握市場(chǎng)的大部分份額，生產(chǎn)更加的集中，并繼續(xù)朝著規(guī)模化，集團(tuán)化發(fā)展，以追求規(guī)模效益。 其次，零部件生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化，緣于整個(gè)包裝機(jī)械，包裝系統(tǒng)具有比較高的通用性，可以相互借用 ，所以包裝機(jī)械朝著專(zhuān)業(yè)化方向發(fā)展是包裝機(jī)械發(fā)展的必然趨勢(shì)。 再次，提升技術(shù)含量，向智能化發(fā)展。加工產(chǎn)品的多樣化，使用戶對(duì)包裝機(jī)的品質(zhì)品種都有了更高的要求，借助包裝新科技技術(shù)、新工藝、新材料、新產(chǎn)品的發(fā)展，這必然促使包裝機(jī)械向高新技術(shù)方向發(fā)展。朝著高精度、專(zhuān)業(yè)化、綠色包裝技術(shù)發(fā)展，包括產(chǎn)品朝單一多功能兩級(jí)化發(fā)展，伴著人們對(duì)產(chǎn)品要求提升,環(huán)保的更加重視，生活品質(zhì)的提升都是未來(lái)行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。 隨著生產(chǎn)與流通日益社會(huì)化、現(xiàn)代化、產(chǎn)品包裝正以嶄新的面貌崛起，受到人們普遍重視，無(wú)論在國(guó)內(nèi)或國(guó)外，包裝工作已涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對(duì)人民生活、國(guó)際貿(mào)易和國(guó)防建設(shè)都帶來(lái)深刻的影響，甚至在現(xiàn)實(shí)生活中出現(xiàn)了過(guò)去難以三個(gè)想象的新情況：未經(jīng)包裝出售的商品變得越來(lái)越少了，而且包裝上的失敗往往會(huì)使很好的產(chǎn)品得不到成功的銷(xiāo)售。因而不妨這樣說(shuō)，在將來(lái)，如果沒(méi)有現(xiàn)代化的包裝就沒(méi)有商品的生產(chǎn)和銷(xiāo)售；可是如果沒(méi)有先進(jìn)的工業(yè)與科學(xué)技術(shù)和綜合發(fā)展，也不可能出現(xiàn)高水平的現(xiàn)代化包裝。 大量事實(shí)表明，實(shí)現(xiàn)包裝的機(jī)構(gòu)化和自動(dòng)化，尤其是實(shí)現(xiàn)具有高度靈活性的自動(dòng)包裝線，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展方向，同時(shí)也可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，是關(guān)系到國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的一件大事，也是搞好社會(huì)主義現(xiàn)代化的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 1.3 本文研究的主要內(nèi)容 在本次設(shè)計(jì)中，如何實(shí)現(xiàn)茶葉的準(zhǔn)確定量計(jì)量與包裝袋的成形是本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。在本次設(shè)計(jì)中采用了電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，用齒輪傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)及凸輪傳動(dòng)組合的機(jī)械傳動(dòng)方式。機(jī)械傳動(dòng)方式是一種傳統(tǒng)的傳動(dòng)方式，具有在穩(wěn)態(tài)傳動(dòng)效率高和制造成本低方面的優(yōu)勢(shì)，在調(diào)速范圍要求小，經(jīng)濟(jì)要求苛刻和作業(yè)速度穩(wěn)定的領(lǐng)域有著不可取代的優(yōu)勢(shì)。 此次設(shè)計(jì)主要是從準(zhǔn)確定量稱(chēng)量及制袋方面入手，因此，實(shí)現(xiàn)茶葉包裝的主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于，既要實(shí)現(xiàn)茶葉準(zhǔn)確計(jì)量工作，又要能同制袋裝置之間的運(yùn)動(dòng)不發(fā)生干涉，同時(shí)還要求不增加工作機(jī)構(gòu)。準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)定量計(jì)量填裝裝置的設(shè)計(jì)是此次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 在本次設(shè)計(jì)中首先是對(duì)計(jì)量填充機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，本裝置定量機(jī)構(gòu)采用計(jì)量螺桿，通過(guò)控制螺桿的轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)量的目的；然后袋成型裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)的袋成型裝置為象鼻成型器；接著對(duì)包裝材料供送、牽引、封口、切斷這一系列包裝工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對(duì)其零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。包裝材料供送裝置為送膜架；牽引裝置為牽引輥和步進(jìn)電機(jī)等主要部件協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)；封口、切斷這一系列工作機(jī)構(gòu)由封口-切斷機(jī)構(gòu)完成；最后是輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，輸送裝置利用輸送帶和滾筒實(shí)現(xiàn)輸送。 第2章 茶葉包裝機(jī)設(shè)計(jì)的總體方案 2.1 已知參數(shù) 茶葉包裝機(jī)的基本參數(shù)要求如下： 填裝速度50袋/分鐘 計(jì)量范圍 50～200g 電源電壓；AC 220V/50HZ 使用壽命；8～10年 2.2 基本結(jié)構(gòu)及工作原理 茶葉制袋-充填-封口包裝機(jī)主要執(zhí)行構(gòu)件由包裝材料供送機(jī)構(gòu)、袋成型機(jī)構(gòu)、計(jì)量填充機(jī)構(gòu)、熱封機(jī)構(gòu)、切斷機(jī)構(gòu)和成品輸出機(jī)構(gòu)組成。茶葉包裝機(jī)機(jī)構(gòu)圖如圖2.1所示： 1-薄膜傳送機(jī)構(gòu) 2-袋成型機(jī)構(gòu) 3- 薄膜牽引機(jī)構(gòu) 4- 薄膜封切機(jī)構(gòu) 5- 成品輸送機(jī)構(gòu)6- 計(jì)量機(jī)構(gòu) 7- 計(jì)量機(jī)構(gòu)固定裝置 8- 主分配軸 9- 動(dòng)力電機(jī) 10- 包裝機(jī)箱體 圖 2.1 茶葉包裝機(jī)機(jī)構(gòu)圖 茶葉包裝機(jī)的工作原理：首先把物料送入包裝機(jī)的料斗內(nèi)，計(jì)量裝置將稱(chēng)量好的定量物料送入制袋成型裝置，同時(shí)包裝材料經(jīng)薄膜傳送裝置引入成型器卷成筒狀，熱封裝置將同時(shí)完成一個(gè)包裝袋的側(cè)封和頂封，由于下料通道被包裝袋裹住，然后向袋內(nèi)下料隨之由傳送機(jī)構(gòu)移動(dòng)一個(gè)工位完成頂封封合，并用切斷刀切斷完成包裝工序，由產(chǎn)品輸出機(jī)構(gòu)輸出成品。 2.3 主要部件作用 1.計(jì)量填充機(jī)構(gòu)：將待包裝物料按所需的精確量充填到包裝容器內(nèi)的機(jī)械，其中包括料斗、計(jì)量螺桿、螺旋給料器導(dǎo)管的設(shè)計(jì)。 2.制袋成型器：使塑料薄膜材料卷折成各種袋型的專(zhuān)用裝置。 3.封口機(jī)構(gòu)：主要用來(lái)完成袋筒成型后的縱邊和橫邊封合。 4.包裝材料供送機(jī)構(gòu)：主要完成包裝材料送入成型器制袋，由側(cè)板和各種輥軸構(gòu)成。 5.切斷機(jī)構(gòu)：切斷包裝袋，由刀片和刀座構(gòu)成。 6.成品輸出機(jī)構(gòu)：就是把包裝好的茶葉通過(guò)輸送帶運(yùn)出去，主要由滾筒和輸送帶二部分組成。 2.4方案確定 2.4.1 計(jì)量填充機(jī)構(gòu)的確定 計(jì)量充填是產(chǎn)品包裝的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，計(jì)量充填機(jī)械是指將待包裝物料按所需的精確量充填到包裝容器內(nèi)的機(jī)械。計(jì)量充填機(jī)械的種類(lèi)有很多，但一般由物料供送裝置、計(jì)量裝置、下料裝置等組成。根據(jù)計(jì)量充填機(jī)械所采用的計(jì)量原理不同，可分為容積式充填機(jī)、稱(chēng)重式充填機(jī)、記數(shù)式充填機(jī)[4]。對(duì)小顆粒物品主要采用容積式充填機(jī)，本機(jī)設(shè)計(jì)為茶葉包裝機(jī)，因此選用的計(jì)量充填裝置為容積式充填機(jī)。其中容積式充填機(jī)又分為多個(gè)種類(lèi)，我們們需分析其各種類(lèi)的特點(diǎn)來(lái)確定具體機(jī)械所需容積式充填機(jī)的類(lèi)型。 1.量杯式充填機(jī) 適用于顆粒較小、且均勻的物料，計(jì)量范圍一般在200mm以下為宜。 2.柱塞式充填機(jī) 適用于顆粒狀、粉狀物料的計(jì)量，其工作速度較低。 3.螺桿式充填機(jī) 主要用于粉料或小顆粒物料的計(jì)量，其主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，無(wú)粉塵飛揚(yáng)，還可以通過(guò)改變螺桿的參數(shù)來(lái)擴(kuò)大計(jì)量范圍。 螺桿式充填機(jī)機(jī)構(gòu)圖如圖2.2所示： 1-步進(jìn)電機(jī)；2-聯(lián)軸器；3-齒輪；4-攪拌器；5-料斗 6-計(jì)量螺桿；7-螺旋給料器導(dǎo)管 8軸承 圖2.2螺桿式充填機(jī)機(jī)構(gòu)圖 螺桿式充填機(jī)與其它計(jì)量充填機(jī)構(gòu)相比具有充填距離較短，很少粉塵飛揚(yáng)，等優(yōu)點(diǎn)，并且可以通過(guò)改變螺桿的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)改變茶葉的充填質(zhì)量。經(jīng)比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)選用螺桿式充填機(jī)。 2.4.2 制袋成型器的確定 制袋成型器是使塑料薄膜材料卷折成各種袋型的專(zhuān)用裝置，它是成型-充填-封口機(jī)上的專(zhuān)用部件之一，它對(duì)包裝的形式、尺寸產(chǎn)品質(zhì)量均有直接影響。以下是生產(chǎn)中常用的幾種成型器分別做些簡(jiǎn)單的介紹并加以比較[5}，制袋成型器機(jī)構(gòu)如圖.所示。 .象鼻式成型器：平張薄膜拉過(guò)成型器時(shí)變化較平緩，成型阻力較小不易產(chǎn)生變形能使用單膜、復(fù)合膜制袋。成型器設(shè)計(jì)制造、使用較容易，但薄膜易拉偏，無(wú)通用性。 2.U形成型器：由帶有導(dǎo)板的U形折疊板與加接U形導(dǎo)槽組成，薄膜在卷曲成型時(shí)受力比三角形成型器好，能用于各種袋包裝，但成型器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 3.直角缺口導(dǎo)板式成型器：由缺口導(dǎo)板、導(dǎo)輥及縱封輥組成，將平張薄膜對(duì)開(kāi)后又能自動(dòng)對(duì)折封口成袋型，薄膜成型時(shí)變形較大，多使用復(fù)合膜制袋，常用于立式連續(xù)包裝機(jī)。 a-象鼻式； b-U形；c-直角缺口導(dǎo)板式 圖2.3制袋成型器 由于本機(jī)是小型機(jī)從設(shè)計(jì)制造的難易程度及使用的方便性加以考慮象，鼻成型器相對(duì)于直角缺口成型器U行板成型器具有制作簡(jiǎn)單，對(duì)塑料單膜的適應(yīng)性較好。因此，本機(jī)選用象鼻成型器[1]。 2.4.3 封口機(jī)構(gòu)的確定 包裝容器的封口是包裝工藝中不可缺少的工序，封合的好壞將直接影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和保質(zhì)期。封口方式有很多種，經(jīng)分析篩選本機(jī)采用的是熱封。現(xiàn)有的熱封機(jī)構(gòu)根據(jù)加熱原理和熱封裝置結(jié)構(gòu)不同，分為很多種，常見(jiàn)的有：熱板式加壓封合、熱輥式加壓封合、環(huán)帶式加壓封合、熔斷封合等。 1.熱板式加壓封合：加熱板被加熱到一定溫度，把塑料薄膜壓合到一起。熱板式加壓封合機(jī)構(gòu)如圖2.4所示： 1-加熱板；2-薄膜；3 –封縫; 4-硅橡膠；5-工作臺(tái) 圖2.4熱板式加壓封合機(jī)構(gòu)圖 2.熱輥式加壓封合:能連續(xù)封接。熱輥式加壓封合機(jī)構(gòu)圖如圖2.5所示： 1-加熱輥；2-薄膜；3-封縫 圖2.5熱輥式加壓封合機(jī)構(gòu)圖 以上是比較常見(jiàn)的封口裝置： 1.熱板式加壓封合裝置。熱板式加壓封合裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱合速度快。 2.熱輥式加壓封合裝置，特點(diǎn)是連續(xù)封接。 本機(jī)設(shè)計(jì)的工作機(jī)構(gòu)是間歇式的，所以熱輥式加壓封合裝置不適用于本機(jī)。通過(guò)以上分析可知，熱板式加壓封合裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱合速度快。能滿足本機(jī)的工作要求，因此本機(jī)封口裝置采用熱板式加壓封合裝置。 2.4.4 包裝材料供送機(jī)構(gòu)的確定 供送裝置是茶葉-制袋-封口包裝機(jī)的重要組件，其工作是否可靠，直接影響制袋及包裝產(chǎn)品的質(zhì)量。供送裝置主要完成包裝材料送入成型器制袋，并且要保證包裝袋供送及時(shí)，在封切時(shí)圖案完整等功能?，F(xiàn)代包裝機(jī)械大多采用卷筒材料，與預(yù)先裁切好的平張材料相比，卷筒材料更適合于包裝機(jī)的連續(xù)化、高速化和自動(dòng)化。 卷筒材料的供送方式，有間歇供送和連續(xù)供送兩種。按照切斷位置，有定長(zhǎng)切斷和定位切斷。定長(zhǎng)切斷，適用于沒(méi)有印刷圖案的（如玻璃紙、鋁箔等）或雖有圖案但不要定位的。如一般印刷精美圖案，要求在供送切斷過(guò)程中始終保持圖案完整，并使圖案與物品保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置。這就要求只能在指定的位置切斷，即定位切斷。 根據(jù)這包裝材料的選擇和整機(jī)的結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)采用間歇定長(zhǎng)切斷供送方式。 2.4.5 切斷機(jī)構(gòu)的確定 卷筒包裝材料的切斷方式有熱切和冷切兩類(lèi)。常用的熱切方式有高頻電熱刀和脈沖電熱熔斷兩種。但是同冷切方式相比熱切方式的工作裝置機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，因此本機(jī)采用冷切方式。冷切裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用方便，本機(jī)采用剪式冷切裝置。 2.4.6 成品輸出機(jī)構(gòu)的確定 包裝機(jī)的成品輸出機(jī)構(gòu)采用輸送帶來(lái)完成，只要能完成短距離運(yùn)送功能就可以了。選定采用平帶輸送機(jī)構(gòu)。 第3章 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 計(jì)量填充機(jī)構(gòu)零件的設(shè)計(jì) 3.1.1 料斗的設(shè)計(jì) 為了攪拌器的安裝，料斗采用斗身與蓋板結(jié)合的方式設(shè)計(jì)，蓋板與斗身邊沿鉆有兩個(gè)7 mm孔，采螺栓連接斗和蓋板，其中蓋板與進(jìn)料口采用鑄造融于一體，蓋板鑄成4mm厚，斗身其用2mm厚的45號(hào)鋼板焊接而成。料斗設(shè)計(jì)尺寸為直徑300mm，高250mm的圓錐形；進(jìn)料部分設(shè)計(jì)尺寸為70mm，60mm。料斗結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示： 圖3.1料斗 3.1.2 計(jì)量螺桿的設(shè)計(jì) 計(jì)量螺桿多為單頭矩形截面螺旋。經(jīng)精密加工后的每個(gè)螺旋槽都有相同的理論容積。本次設(shè)計(jì)要求計(jì)量范圍在50g～200g，通過(guò)改變螺桿的轉(zhuǎn)速也即通過(guò)改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)。選擇一種螺桿也就選擇了固定的容積V 。結(jié)合計(jì)量范圍和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)螺桿的基本參數(shù)，從下圖3.2可以推出容積V[6]的計(jì)算公式如下： （-）生產(chǎn)率計(jì)算公式如下： (3-2) 式中 b—螺旋片寬度 cm； s—螺距 cm； —螺旋片厚度 cm； R—螺旋片外徑 cm； R—螺桿片內(nèi)徑 cm； a—螺桿升角 。； n—螺桿轉(zhuǎn)速 r/min； 計(jì)量螺桿圖如圖3.2所示： 圖3.2計(jì)量螺桿圖 3.1.3 螺旋給料器導(dǎo)管設(shè)計(jì) 為確保螺旋計(jì)量準(zhǔn)確度高且穩(wěn)定，對(duì)螺旋有適當(dāng)?shù)闹圃炀韧?，螺旋外徑與導(dǎo)管間配合間隙要選擇恰當(dāng)，在導(dǎo)管內(nèi)螺旋扣數(shù)不少于5扣。 螺旋給料器導(dǎo)管設(shè)計(jì)尺寸為外徑28mm，內(nèi)徑20mm長(zhǎng)150mm材料，采用無(wú)逢鋼管。如圖3.3所示： 圖3.3螺旋給料器導(dǎo)管 3.1.4 計(jì)量機(jī)構(gòu)電機(jī)的選定 本次設(shè)計(jì)中，計(jì)量充填機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置采用獨(dú)立配置的電動(dòng)機(jī)。在計(jì)量充填機(jī)構(gòu)中需要提供動(dòng)力的機(jī)構(gòu)有兩個(gè)，分別為計(jì)量螺桿和攪拌機(jī)構(gòu)。計(jì)量螺桿的電動(dòng)機(jī)要求能變速，通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制計(jì)量螺桿的轉(zhuǎn)速以實(shí)現(xiàn)定量計(jì)量的目的。攪拌機(jī)構(gòu)的功率不是很大但要求電動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定。 由設(shè)計(jì)要求與已知條件，結(jié)合此設(shè)計(jì)的計(jì)量充填機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)計(jì)量螺桿的動(dòng)力機(jī)選用三相磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，型號(hào)選用130BC3100A型[ 7]。攪拌機(jī)構(gòu)的動(dòng)力機(jī)選用單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)額定功率為40W，同步轉(zhuǎn)速1300r/min。由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，因此需要為電動(dòng)機(jī)配置合適的減速器，減速器選用CJ40-152減速器。 表3.1電動(dòng)機(jī)參數(shù)表 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率(w) 滿載轉(zhuǎn)速(r/min) 外形尺寸長(zhǎng)x寬x高（mm） YCJ40D 40 1300 100x90x90 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電壓V 步距角 外形尺寸長(zhǎng)x寬x高（mm） 130BC3100A 8~300 0.6/1.2 170x130 3.2 象鼻成型器裝置的設(shè)計(jì) 包裝的塑料薄膜經(jīng)過(guò)成型器，自動(dòng)卷成圓筒形。要求塑料薄膜不應(yīng)發(fā)生縱向和橫向變形，同時(shí)要求塑料薄膜經(jīng)過(guò)成型器時(shí)摩擦阻力較小。這就要求所設(shè)計(jì)的成型器能適應(yīng)塑料薄膜的自然彎曲變形，且使包裝容器的表面積應(yīng)等于通過(guò)成型器的塑料薄膜總面積。 成型裝置由象鼻成型器、成型器座構(gòu)成它將送膜架送來(lái)的塑料薄膜經(jīng)成型器歸整為筒狀，它是本設(shè)備的關(guān)鍵件。本設(shè)計(jì)的象鼻成型器為可更換型，即根據(jù)需要更換不同型號(hào)的象鼻成型器。設(shè)計(jì)特點(diǎn)是互換性好，更換方便，根據(jù)不同的薄膜寬度更換不同的袋成型器。更換時(shí)只需要松開(kāi)兩個(gè)手柄式螺母取下袋成型器，更換上新的袋成型器即可。 選用薄膜寬度2b=120mm，安裝角=~,在此選，并根據(jù)公式 （3-3） 計(jì)算頂角。根據(jù)制袋的袋寬b和公式確定三角板的頂高。圓弧槽圓弧部分的半徑R=（0.1~0.3）b，在此取R=0.2b=12mm。 象鼻成型器的兩側(cè)均加裝護(hù)邊，以利控制卷帶走偏現(xiàn)象。護(hù)邊寬度m可取15~20mm，在此選取m=15mm。 根據(jù)以上成型器的設(shè)計(jì)計(jì)算，假設(shè)成型器出料口的長(zhǎng)度為40mm，則由公式計(jì)算包裝袋的長(zhǎng)度 求得 由于封合切斷處也需要一定的薄膜長(zhǎng)度，因此選擇 出料口截面周長(zhǎng)為： 符合設(shè)計(jì)要求。 象形成型器結(jié)構(gòu)圖如圖3.4所示： 圖3.4象鼻成型器 3.3 封口機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 袋成型-充填-封口類(lèi)型包裝機(jī)上的封口機(jī)構(gòu)，主要用來(lái)完成袋筒成型后的縱邊和橫邊封合。 封口結(jié)構(gòu)工作原理：先由加熱管加熱到設(shè)定溫度，加熱溫度根據(jù)不同包裝材料而定，由熱電耦將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。傳遞給溫控儀，由溫控儀控制加熱管使其在設(shè)定溫度加熱，然后由連桿帶動(dòng)導(dǎo)向軸推動(dòng)左支撐使壓簧壓在固定的右支撐體上，在一定的溫度和壓力下通過(guò)一定的時(shí)間將薄膜封好。 封口機(jī)構(gòu)通常分縱封和橫封兩步完成，縱封機(jī)構(gòu)的作用是完成包裝袋的縱向封合，橫向熱封機(jī)構(gòu)的作用是完成包裝袋的橫向封合。為了提高工作效率和簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)本機(jī)將縱封和橫封合并為一個(gè)機(jī)構(gòu)。即橫封器和縱封器設(shè)計(jì)在一個(gè)工作機(jī)構(gòu)上，橫封和縱封同時(shí)進(jìn)行。 本次設(shè)計(jì)采用扇形開(kāi)合方式，通過(guò)對(duì)封口裝置的設(shè)計(jì)采用橫封縱封聯(lián)合機(jī)構(gòu) 熱封塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成L型，設(shè)計(jì)尺寸如下：縱封面長(zhǎng)130 mm，寬24 mm。橫封面長(zhǎng)100 mm，寬30 mm。 熱封塊結(jié)構(gòu)圖如圖3.5所示： 圖3.5熱封塊 3.4 包裝材料供送系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.4.1 主要構(gòu)成 供料裝置由側(cè)板和各種輥軸構(gòu)成，包括：調(diào)壓輥軸3、牽引輥軸4、放膜輥軸5過(guò)渡輥軸6和調(diào)位輥軸7。供料裝置機(jī)構(gòu)圖如圖3.6所示: 1- 卷筒材料 2- 光電傳感器3- 調(diào)壓輥軸 4- 牽引輥軸 5- 放膜輥軸6- 過(guò)渡輥軸 7- 調(diào)位輥軸 8- 傳感器 9- 電機(jī)、減速器 10-側(cè)架 圖 3.6供料裝置示意圖 3.4.2 供料裝置的傳袋補(bǔ)償及自動(dòng)定位 在茶葉包裝機(jī)中，材料的供送裝置容易出現(xiàn)包裝材料跑偏、供送時(shí)出現(xiàn)時(shí)緊時(shí)松而且抖動(dòng)，包裝袋在切斷時(shí)不能保證完整的圖案等現(xiàn)象。這是由于包裝材料在供送過(guò)程中受力不均，輸送過(guò)程中阻力大使包裝材料產(chǎn)生彈性拉伸變形等原因造成的。為了解決上述問(wèn)題，包裝機(jī)要具有傳袋補(bǔ)償功能和自動(dòng)定位功能。 本設(shè)計(jì)用光電傳感器與電磁制動(dòng)離合器配合進(jìn)行光標(biāo)位置補(bǔ)償。 無(wú)張力送包裝材料機(jī)構(gòu)是采用電機(jī)、傳感器、齒輪減速器、卷筒、輥軸等組成，它們之間是靠包裝材料連接的，當(dāng)拉袋輪工作時(shí)，包裝材料就會(huì)產(chǎn)生一牽引力，使包裝材料帶動(dòng)放膜輥軸5向上運(yùn)動(dòng)，包裝材料只受重力作用而張緊完成輸膜運(yùn)動(dòng)。當(dāng)放膜輥軸到一定高度時(shí)，電機(jī)收到傳感器發(fā)出的電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)牽引輥軸4開(kāi)始送膜，當(dāng)放膜輥軸5接觸傳感器8后，電機(jī)收到信號(hào)停止工作。 開(kāi)機(jī)前，要讓包裝材料上的商標(biāo)圖案與各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置相互對(duì)應(yīng)，調(diào)節(jié)光電傳感器2使其對(duì)準(zhǔn)包裝材料上的色標(biāo)。 3.4.3 送膜架的設(shè)計(jì) 送膜架是將成卷的包裝用薄膜送入成型器制袋。送膜架主要由側(cè)板及各種輥?zhàn)訕?gòu)成。它包括：側(cè)板、牽引輥壓輥、張緊桿、調(diào)節(jié)輥等。要求裝配后各輥?zhàn)又g必須保持平行以保證薄膜受力均勻平整輸送。 3.4.4 薄膜牽引電動(dòng)機(jī)的選用 送膜架設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上采用獨(dú)立的動(dòng)力裝置，動(dòng)力裝置采用電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)為薄膜牽引輥提供動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)選用YCJ10E型單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)[5]。電動(dòng)機(jī)額定功率為10W，同步轉(zhuǎn)速1200r/min。由于電動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速較高，因此需要減速器減速以輸出合適的轉(zhuǎn)速。前部分設(shè)計(jì)采用傳感器與電機(jī)配合使能準(zhǔn)確的控制袋長(zhǎng)輸送及電機(jī)的停轉(zhuǎn)。采用減速器只是轉(zhuǎn)速太高啟動(dòng)瞬間會(huì)對(duì)薄膜及其裝置形成過(guò)大的沖擊以致?lián)p壞薄膜同時(shí)裝置對(duì)電機(jī)負(fù)載和減速器強(qiáng)度都沒(méi)有很大的要求，所以只需選用一個(gè)能把薄膜轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速控制中速（100～300r/min）的減速器即可。本設(shè)計(jì)選用一級(jí)圓柱展開(kāi)式齒輪減速器選用型號(hào)CJ15-9系列傳動(dòng)比i=5 表3.2電動(dòng)機(jī)參數(shù)表 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率(w) 滿載轉(zhuǎn)速(r/min) 外形尺寸長(zhǎng)x寬x高（mm） YCJ10E 10 1200 100x90x90 3.5 切斷機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.5.1 切斷刀刀片的設(shè)計(jì) 機(jī)械式切斷包裝袋的方法有很多種，大體上分為熱切和冷切兩種?？筛鶕?jù)具體條件，如包裝材料的材質(zhì)，厚度，料袋的牽引運(yùn)動(dòng)形式切割方法和切口形狀等來(lái)具體選用。 本次設(shè)計(jì)采取冷切方式。冷切刀由兩個(gè)刀片組成，呈剪狀。刀片材料選用45鋼，設(shè)計(jì)尺寸長(zhǎng)110 mm，寬40 mm，刀厚4 mm。刀片形狀如圖3.7所示： 圖3.7切斷刀 3.5.2 切斷刀刀座的設(shè)計(jì) 切斷刀座是冷切刀的安裝底座，設(shè)計(jì)材料采用熱軋等邊角鋼（GB/T 9787-1988），尺寸為長(zhǎng)100 mm，寬30 mm，厚4 mm。切斷刀刀座如圖3.8所示： 圖3.8切斷刀刀座 3.6 成品輸出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 成品輸出機(jī)構(gòu)主要由滾筒,輸送帶和擋板三部分組成，滾筒有兩個(gè)一為主動(dòng)輪，另一為從動(dòng)輪。 3.6.1 成品輸出機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 包裝機(jī)的成品輸送采用平帶輸送的方式運(yùn)送出去。包裝機(jī)的輸送部分一般受力很小，能完成短距離運(yùn)送功能就可以了，因此只要帶能滿足低速運(yùn)轉(zhuǎn)，抗拉能力強(qiáng)就可以了。在此選用錦綸片復(fù)合平帶，它的承載層為錦綸片，工作面貼有鉻鞣革、掛膠帆布或特殊織物等層壓而成，具有強(qiáng)度高，磨擦系數(shù)大，曲撓性好，不易松馳等優(yōu)點(diǎn)。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[8]，選用帶型為L(zhǎng)R—L，帶厚度為3mm，帶寬為125mm，帶長(zhǎng)選1030mm。 輸送帶如圖3.9所示： 1—輸送帶軸；2—滾筒支撐后板；3—主動(dòng)滾筒；4—軸承端蓋；5—螺栓；6—滾筒支撐前板7—從動(dòng)滾筒；8—輸送帶定距棒；9—輸送帶 圖3.9輸送帶 3.6.2 主動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu)圖如圖3.10所示： 圖3.10主動(dòng)滾筒 36 主動(dòng)滾筒內(nèi)孔與輸送軸聯(lián)接，外表面與輸送帶接觸。為了減少材料使用，方便軸穿過(guò)滾筒，把滾筒設(shè)計(jì)成兩端有部分中空，在滾筒中間鉆孔，攻M6螺紋，用內(nèi)六角螺栓把它與軸固定。 3.6.3 從動(dòng)滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 從動(dòng)滾筒無(wú)動(dòng)力機(jī)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為滾筒內(nèi)置軸承的形式，這樣滾筒的軸可以不動(dòng)，滾筒則可以滾動(dòng)。從動(dòng)滾筒軸放置在支撐板的部分結(jié)構(gòu)為兩端切削成平面，以便可以放置到支撐板槽內(nèi)，并且可以防止軸的滾動(dòng)；在滾筒軸兩端攻M4螺紋孔，這樣可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓來(lái)達(dá)到輸送帶的松緊調(diào)節(jié)。 3.6.4 滾筒支撐板設(shè)計(jì) 包裝機(jī)輸送部分輸送距離不長(zhǎng)，只要求把成品輸送出包裝機(jī)，所示支撐板的尺寸也就相對(duì)比較小。因?yàn)橹伟宄休d載荷比較小，故材料選用鑄鐵，支撐板長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為400mm，主動(dòng)軸安裝端尺寸為70 mm，從動(dòng)軸安裝端設(shè)計(jì)尺寸為50 mm。設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)尺寸如圖3.11所示： 圖3.11滾筒支撐板 第4章 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 4.1傳動(dòng)方案的選定 4.1.1封口機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的選定 封口機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案采用凸輪連桿機(jī)構(gòu)。通過(guò)凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)凸輪傳動(dòng)桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)而推動(dòng)封口裝置的開(kāi)合，達(dá)到封口的目的。封口機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如圖4.1所示： 圖4.1封口機(jī)構(gòu) 4.1.2薄膜牽引機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的選定 為了使包裝過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，由包裝材料牽引進(jìn)給機(jī)構(gòu)，按工作節(jié)拍并由光電檢測(cè)控制袋形成，進(jìn)行包裝材料的牽拉送進(jìn)。包裝薄膜的拉送進(jìn)，可用單獨(dú)的拉膜機(jī)構(gòu)。此時(shí)，橫向熱封器僅作水平運(yùn)動(dòng)，無(wú)向下運(yùn)動(dòng)。 薄膜材料牽引進(jìn)給機(jī)構(gòu)即拉膜機(jī)構(gòu)，其工作性能直接影響送料的平穩(wěn)性、袋長(zhǎng)的穩(wěn)定性和封口切斷位置的準(zhǔn)確性。拉膜機(jī)構(gòu)種類(lèi)較多，結(jié)構(gòu)各異，常用的有：膠棍式拉膜機(jī)構(gòu)、滾輪式拉膜機(jī)構(gòu)（凸輪擺動(dòng)式；離合制動(dòng)式；步進(jìn)電機(jī)式）、真空抱環(huán)拉膜機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)式拉膜機(jī)構(gòu)、同步齒形帶式拉膜機(jī)構(gòu)（彈簧拉緊式；氣缸頂緊式）等。 結(jié)合本次設(shè)計(jì)的要求對(duì)袋子有明確的位置要求且能自動(dòng)調(diào)整位置的要求，本機(jī)的薄膜牽引機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案采用步進(jìn)電機(jī)式拉膜機(jī)構(gòu)。薄膜牽引機(jī)構(gòu)示意圖如圖4.2所示： 1—牽引輥；2—從動(dòng)軸；3—主軸；4—齒輪；5—步進(jìn)電機(jī)； 圖4.2薄膜牽引機(jī)構(gòu)示意圖 4.1.3成品輸出機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的選定 成品輸出機(jī)構(gòu)是將成品輸出的機(jī)構(gòu)，它的要求是勻速傳動(dòng)，要求傳動(dòng)平穩(wěn)。成品輸出機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案采用錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。成品輸出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如圖4.3所示： 1—小錐齒輪；2—輸送帶輸出軸；3—輸送帶；4—大錐齒輪；5—主軸 圖4.3成品輸出機(jī)構(gòu) 4.2傳動(dòng)比的確定和分配及電動(dòng)機(jī)的選擇 本機(jī)設(shè)計(jì)充填速度為50包/min的茶葉包裝機(jī)。主軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周就完成一次充填包裝動(dòng)作，因此主軸的轉(zhuǎn)速選為50r /min。對(duì)電動(dòng)機(jī)功率的要求不大，選擇YL系列小功率異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YL712-4[9]，額定功率為0.37KW，同步轉(zhuǎn)速1500r/min。此系列電動(dòng)機(jī)，具有高轉(zhuǎn)矩、高效率、高功率因數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，適合本機(jī)的要求。電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)如下： 表4.1電動(dòng)機(jī)參數(shù)表 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率(Kw) 滿載轉(zhuǎn)速 (r/min) 功率因數(shù) 堵轉(zhuǎn)電流 (A) 外形尺寸 長(zhǎng)x寬x高（mm） YL712-4 0.37 1500 0.92 21 225x145x180 4.2.1傳動(dòng)比的確定 查[1]表1-7機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值中查得。 根據(jù)以上條件可算得機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比 （4-1） 式中 電動(dòng)機(jī)輸出采用二級(jí)傳動(dòng)的第一級(jí)用V帶傳動(dòng)，二級(jí)用減速器傳動(dòng)。各級(jí)傳動(dòng)比有如下關(guān)系： （4-2） 式中 V帶傳動(dòng)比小于7~10，減速器傳動(dòng)比在8~100之間。因此選擇如下： （4-3） 4.2.2各軸轉(zhuǎn)速 （4-4） 4.2.3 各軸功率 （4-5） 式中 —電動(dòng)機(jī)輸出功率，KW —電動(dòng)機(jī)到V帶的傳遞功率，KW —減速器到主軸的傳遞功率，KW —V帶傳遞效率，取0.94 —減速器傳遞效率，取0.92 4.2.4 各軸轉(zhuǎn)矩 N.m （4-6） N.m 式中， 為電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩，N.m。 N.m —電動(dòng)機(jī)到減速器的轉(zhuǎn)矩 —減速器到主軸的轉(zhuǎn)矩 4.3 V帶的設(shè)計(jì) 本機(jī)選用YL712-4型電動(dòng)機(jī)，額定功率為0.37KW，轉(zhuǎn)速為=1500r/min，傳動(dòng)比為。 4.3.1確定計(jì)算功率 （4-7） 查表8-6得=1.1， 4.3.2選取V帶帶型 根據(jù)、，查普通V帶選型[3]圖8-8確定選用Z型。 4.3.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由[3]表8-3和[3]表8-7取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=63mm。 從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑為 （4-8） 根據(jù)表8-7，取=63mm。 驗(yàn)算帶的速度v （4-9） 帶速合適。 4.3.4確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 初步確定中心距=250mm。 計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 （4-10） 由表[3]8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=710mm。 計(jì)算實(shí)際中心距 （4-11） 取為256mm 4.3.5驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 由公式可得 （4-12） 主動(dòng)輪上的包角合適。 4.3.6計(jì)算V帶的根數(shù)Z （4-13 ） 取Z=1根。 [3]查表8-2得表8-8得 [3]查表8-5a [3]表8-5b得 4.4減速器的選擇 減速器可用來(lái)降低原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并改變它的轉(zhuǎn)矩。減速器可分為齒輪和蝸桿減速器，行星減速器兩大類(lèi)。行星減速器并不適用于本機(jī)，因此在這里我們選用齒輪和蝸桿減速器。蝸桿減速器與齒輪減速器相比其優(yōu)點(diǎn)是在減速器外廓尺寸較小的條件下，能獲得較大的傳動(dòng)比，工作平穩(wěn)，無(wú)噪聲。此設(shè)計(jì)所要用的減速器是要能實(shí)現(xiàn)垂直傳動(dòng)的減速器，因此在這里我們選用蝸桿減速器。應(yīng)用最廣的是單級(jí)蝸桿減速器，兩級(jí)蝸桿減速器應(yīng)用得較少，所以此設(shè)計(jì)也選用單級(jí)蝸桿減速器。 電動(dòng)機(jī)減速器要傳動(dòng)的傳動(dòng)比為。蝸桿的單級(jí)傳動(dòng)比在8~80之間，而一般的圓錐齒輪單級(jí)傳動(dòng)比只有10以內(nèi)，并且蝸桿的制造精確，潤(rùn)滑良好，壽命較長(zhǎng)，滿足設(shè)計(jì)所需 查表3-17得SCWS型減速器主要尺寸，如表4.2。 表4.2減速器規(guī)格 型號(hào) 高速級(jí)軸 低速級(jí)軸 長(zhǎng)度 寬度 高度 SCWS63 20mm 25mm 160mm 125mm 85mm 4.5 潤(rùn)滑方式與牌號(hào)的選擇 根據(jù)機(jī)械零部件的工作情況，采用潤(rùn)滑劑的種類(lèi)及供油量的要求，可采用不同的潤(rùn)滑方式。對(duì)于中速，中載較重要的機(jī)械，要求連續(xù)供油并能起一定的冷卻作用時(shí)，常采用油浴，油環(huán)及濺油潤(rùn)滑方式。故此設(shè)計(jì)選用濺油潤(rùn)滑方式。查表7-1[8]得選液壓油L-HL22。 4.6 軸的設(shè)計(jì) 4.6.1主軸的設(shè)計(jì) 主軸豎直安裝，一端通過(guò)聯(lián)軸器與減速器相連，另一端通過(guò)軸承固定在機(jī)架上。軸常用的材料是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼價(jià)格低廉，同時(shí)還能通過(guò)熱處理或化學(xué)處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，因此主軸材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 估算軸的最小直徑。根據(jù)[10]表15-3，取，于是得 （4-14） 故軸的直徑取20mm。 許用應(yīng)力由表15-1[8]查得=60MPA 在設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)盡可能使軸的形狀簡(jiǎn)單，并具有良好的加工和裝配工藝性能，以減少勞動(dòng)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低應(yīng)力集中。根據(jù)傳動(dòng)路線和傳動(dòng)要求，考慮到軸承及零件在軸上的安裝位置保證軸各處受力強(qiáng)度，并使包裝機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，因?yàn)橄虏糠值膫鬏攷清F齒輪傳動(dòng)，存在主軸上軸向力在軸承設(shè)計(jì)2mm的階梯，便于軸承在軸上的定位。本機(jī)主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為無(wú)階梯實(shí)心光軸。由于包裝機(jī)的主軸豎直安裝且轉(zhuǎn)速不高，軸上的齒輪、凸輪等零件用平鍵定位，再用緊定螺釘固定。 4.6.2求主軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（a）。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取a值（查圖15-23[5]可得），對(duì)于深溝球軸承，a=0，因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距。 總軸長(zhǎng)度：L=800mm 傳輸錐齒輪到主軸底的長(zhǎng)度：=120mm 中心平衡軸承到主軸底的長(zhǎng)度：=270mm 下凸輪到主軸底的長(zhǎng)度：=470mm 上凸輪到主軸底的長(zhǎng)度：=500mm (1)求出軸上受力零件的載荷，將其分解為水平力和垂直力。根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)，求出各支承處的水平反力和垂直反力得 傳輸錐齒： 兩個(gè)凸輪： 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4.4所示： 圖4.4軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 (2)作出彎矩圖 根據(jù)4.4軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，分別按水平面和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分別作出水平面上的彎矩和垂直彎矩；然后算出公式，算出總彎矩。矩圖如圖4.5所示： 圖4.5彎矩圖 （3） 作出扭矩圖如圖4.6所示 圖4.6扭矩圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出小錐齒輪處是軸的危險(xiǎn)截面，現(xiàn)在將計(jì)算出的小錐齒輪截面處的及M的值列于表4.3 表4.3 彎矩、扭矩計(jì)算值 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T =48.76MPa 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1[7]查得 ，故安全。 4.6.3各傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 由于其它各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩及所受載荷小于主軸，所以其直徑只要不小于主軸就能滿足工作要求。為了安裝方便，其它各傳動(dòng)軸同主軸采用相同的直徑取20mm，結(jié)構(gòu)為無(wú)階梯光軸。 4.7成品輸出機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì) 包裝機(jī)運(yùn)輸帶的傳動(dòng)靠一對(duì)直齒圓錐齒輪來(lái)傳動(dòng)。直齒圓錐齒輪安裝在主軸上，與主軸同步運(yùn)動(dòng)。設(shè)功率為： P=Fv= 其實(shí)際使用功率為： （4-15） 是運(yùn)輸帶輪的效率； 是滾動(dòng)軸承的效率； 是錐齒輪傳動(dòng)的效率； 設(shè)計(jì)的直齒圓錐齒輪的軸交角，使用功率為，傳動(dòng)速度為50r/min，選擇傳動(dòng)比。 小齒輪選用40Cr。滲碳淬火處理，硬度為60HRC；大齒輪選用40Cr。滲碳淬火處理，硬度為60HRC，齒輪精度等級(jí)選用8級(jí)精度。選擇小齒齒數(shù)為，大齒齒數(shù) 由[3]表10-6可知，8級(jí)直齒動(dòng)力齒輪傳動(dòng)的圓周速度，取。 4.7.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （1）載荷系數(shù)K 使用系數(shù)由[3]表10-2可查得：=1.0 齒向載荷分布系數(shù)由[5]圖10-4查得 ： 動(dòng)載系數(shù)由[5]圖10-8查得： 齒間載荷分布系數(shù)由[3]表10-3查得： 則載荷系數(shù)K為 （4-16） （2）轉(zhuǎn)矩 （4-17） （3）彈性系數(shù)由[5]表10-6查得： （4）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)由[5]圖10-30查得： （5）許用接觸應(yīng)力 接觸疲勞極限分別由[5]圖10-21 e 和c及圖10-20 c和b查得 =1300MPa, =1300MPa =620 MPa, =620 MPa （6）小輪大端分度圓直徑 （4-18） （7）驗(yàn)算圓周速度 小輪平均直徑 （4-19） 平均圓周速度 (4-20) 所算速度與設(shè)定相近，且不超過(guò)速度允許值。 （8）確定傳動(dòng)尺寸 大端模數(shù)m （4-21） 由[5]表5-4查得m=3 實(shí)際大端分度圓直徑d （4-22） 錐距R （4-23） 齒寬b （4-24） 4.7.2 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （1）齒形系數(shù) 由[5]表10-5查得：2.71，2.21 （2）應(yīng)力修正系數(shù) ：1.56，1.76 （3）許用彎曲應(yīng)力 （4-25） 彎曲疲勞極限由[5]圖10-24b查得：620MPa，620MPa 彎曲安全系數(shù)由[5]表10-12查得 ：1.0 彎曲壽命系數(shù)： 1.0 尺寸系數(shù)由[5]圖10-26查得 ：1.0 （4）驗(yàn)算 （4-26） 表4.4齒輪參數(shù)表 齒數(shù)z 模數(shù)m 齒寬（mm） 分度圓直徑（mm） 大齒輪 40 3 25 120 小齒輪 20 3 20 60 4.8軸承的選用 為了配合主軸，方便安裝，可以把要安裝在主軸上的零件的內(nèi)孔徑選定為和主軸直徑同樣大小。根據(jù)主軸的軸徑大小，選定軸承的內(nèi)徑大小為20mm。因?yàn)檩S承主要受到徑向力和少量軸向力，選用深溝球軸承，查表6—1選用型號(hào)為6004，其尺寸為。軸承可以選用同主軸軸承相同的型號(hào)，即型號(hào)為6004的深溝球軸承，其尺寸為。[10] 4.9聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件。用來(lái)把兩軸聯(lián)接在一起的，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分開(kāi)，只有在機(jī)器停車(chē)時(shí)并將聯(lián)接拆開(kāi)后，兩軸才能分開(kāi)。它們主要用來(lái)聯(lián)接軸與軸（這里是用來(lái)聯(lián)接軸與電機(jī)），以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩；有時(shí)也可作安全裝置。 變速器與工作機(jī)主軸連接用的聯(lián)軸器，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，電機(jī)的功率不大，所以轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也不是很大，傳遞轉(zhuǎn)矩只有59.72N.m。但考慮到安裝會(huì)與輸送傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的大錐輪發(fā)生干涉且傳遞轉(zhuǎn)矩小減速器輸出轉(zhuǎn)速低的特點(diǎn)這里設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易聯(lián)軸器。用套筒將減速器和主軸連接起來(lái)。這樣設(shè)計(jì)套筒：設(shè)計(jì)一個(gè)通鍵槽與兩軸配合，用緊固螺釘定位，防止軸向移動(dòng)。設(shè)計(jì)配合如下圖 4.7聯(lián)軸器配合簡(jiǎn)圖 4.10連接鍵的選擇及計(jì)算 齒輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接，并在齒輪和凸輪的輪轂側(cè)面鉆相應(yīng)的螺紋孔，用螺釘進(jìn)行固定。為了保證錐齒輪與主軸的聯(lián)接，選用A型平鍵為，齒輪輪轂與軸的配合為。[10] 校核齒輪與軸連接的鍵 ，長(zhǎng)為50mm，即L=50mm 由[3]表6-2知鍵，軸，輪轂三者中最弱材料的許用擠壓力 ， 所以 （4-33） 式中：T—傳遞的轉(zhuǎn)矩，查表知T=30.56 k—鍵與輪轂鍵模的接觸高度，k=0.5h=0.5=3mm —鍵的工作長(zhǎng)度， d—軸的直徑， 故所選鍵符合強(qiáng)度要求。 參考文獻(xiàn) [1] 張明輝.茶葉包裝機(jī)定量機(jī)構(gòu)的研制[J].南昌：南昌大學(xué)學(xué)報(bào)，1996. 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[10] 吳宗澤，羅圣國(guó)．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：高等教育出版社，1999. 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，在此我要真心的感謝我的指導(dǎo)老師鄭慧萌老師，感謝老師一直來(lái)對(duì)我的關(guān)心關(guān)注和指導(dǎo)；感謝答辯組老師給予批評(píng)與指正；感謝所有關(guān)心幫助過(guò)我的同學(xué)和朋友給予我的寶貴的意見(jiàn)和真摯的建議。 借此機(jī)會(huì)，向四年來(lái)給予我教導(dǎo)的各位老師表示由衷的感謝，是他們的辛勤勞動(dòng)、孜孜教誨使我具備了扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，才得以構(gòu)建完整的專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系，為此次畢業(yè)設(shè)計(jì)作了最好的理論鋪墊，也為將來(lái)能勝任工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)地基礎(chǔ)。感謝老師們這四年來(lái)對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，讓我能夠樹(shù)立正確的人生觀和世界觀；同時(shí)還要感謝我的同學(xué)的支持和理解，是他們給予我鼓勵(lì)和幫助，營(yíng)