紐扣自動(dòng)包裝機(jī)設(shè)計(jì)
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紐扣自動(dòng)包裝機(jī)設(shè)計(jì)論文.doc
第1章 緒 論
1.1包裝機(jī)械
包裝機(jī)械是指完成全部或部分包裝過程的機(jī)器。包裝過程包括成型、充填封、口裹、包等主要包裝工序以及清洗、干燥、殺菌、貼標(biāo)、困扎、集裝、拆卸等前后包裝工序，轉(zhuǎn)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(chǎn)品的流通領(lǐng)域分類，有工業(yè)產(chǎn)品包裝和商業(yè)產(chǎn)品包
裝，按產(chǎn)品包裝的結(jié)構(gòu)形式分類，有內(nèi)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(duì)象即包裝物品的名稱分類等等。其中按包裝的結(jié)構(gòu)形式分類比較有意義，內(nèi)包裝是一種基本的包裝結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(shí)，必須根據(jù)被包裝物品的物理性能，按包裝要求，選擇包裝材料或容器，制定包裝工藝，選擇或設(shè)計(jì)包裝機(jī)械設(shè)備。中間包裝是以一定數(shù)量的直接包裝品經(jīng)組合后再作一次包裝的包裝形式。如物品裝瓶或裝袋后的裝盒包裝；卷煙小包包裝后的條包包裝；牙膏類物品的裝管封尾后的裝盒包裝等。
隨著消費(fèi)者需要的多樣化，尤其是超級(jí)市場(chǎng)的發(fā)展，內(nèi)包裝突出日益重要的地位。完成內(nèi)包裝所需的機(jī)器設(shè)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(jīng)內(nèi)包裝后的產(chǎn)品裝裁到包裝箱的包裝結(jié)構(gòu)形式。包裝箱現(xiàn)在多用瓦楞紙板箱。內(nèi)包裝的主要目的，在于促進(jìn)銷售，并為消費(fèi)者提供使用上的方便，在包裝設(shè)計(jì)中，除保證包裝內(nèi)容物質(zhì)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(chǔ)運(yùn)提供保障，要求包裝堅(jiān)固牢實(shí)。
包裝是對(duì)被包裝物所采取的一種保護(hù)性措施，包裝的主要目的在于保護(hù)產(chǎn)品的使用價(jià)值。因此，包裝中還要顧及到物品在流通中的運(yùn)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(chǎn)品在生產(chǎn)中的最后環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品的商品價(jià)值不可忽視的重要環(huán)節(jié)。
1.1.3 包裝機(jī)械的組成
結(jié) 論
本設(shè)計(jì)是對(duì)包裝機(jī)械進(jìn)行的一次有效的理論討論。通過對(duì)包裝機(jī)各級(jí)傳動(dòng)比的分配研究計(jì)算，了解了包裝機(jī)實(shí)現(xiàn)送瓶，間歇運(yùn)動(dòng)及送料這一完整的過程。這為進(jìn)一步了解包裝的其他功能和發(fā)展要求打下了一定的基礎(chǔ)。對(duì)包裝機(jī)進(jìn)行有效的理論分析，不僅有一定的使用價(jià)值，更有較高的理論參考價(jià)值，這有利于我們技術(shù)人員消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家包裝業(yè)的差距。
在設(shè)計(jì)中，我通過分析研究包裝機(jī)的功能和各級(jí)傳動(dòng)比，提出了設(shè)計(jì)槽輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)的有效間歇?jiǎng)幼鱽硗瓿砂b機(jī)的功能要求。在送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，采用轉(zhuǎn)鼓計(jì)數(shù)裝置配合槽輪進(jìn)行計(jì)數(shù)。
我著重討論了電機(jī)到主傳動(dòng)帶的傳動(dòng)鏈以及設(shè)計(jì)了機(jī)構(gòu)傳動(dòng)路線和其它的機(jī)械結(jié)
構(gòu)，以及送料機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)與能力的綜合應(yīng)用和檢測(cè)，是每一個(gè)合格的大學(xué)生的必經(jīng)過程，也是一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅培養(yǎng)了我們正確的設(shè)計(jì)思想；也同時(shí)讓我們掌握了工程設(shè)計(jì)的一般程序和方法，以及鍛煉了我們綜合運(yùn)用知識(shí)能力。在本次設(shè)計(jì)過程中，我們大量閱讀了各種技術(shù)資料及設(shè)計(jì)手冊(cè)，認(rèn)真探討了機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)的各種基本問題。因此，本次設(shè)計(jì)不僅加強(qiáng)了對(duì)自己所學(xué)專業(yè)課程的理解和認(rèn)識(shí)，而且也對(duì)自己的知識(shí)面進(jìn)行了拓寬。此外，本次設(shè)計(jì)在繪圖的過程中，使用了AUTOCAD、PRO-E、等二維和三維繪圖軟件，并同時(shí)進(jìn)行了手工繪圖，這些都不同程度地使我們學(xué)到了更多的知識(shí)，進(jìn)一步提高了我們繪圖識(shí)圖的能力。
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我得到賀靜老師的耐心指導(dǎo)，細(xì)心教誨，并在設(shè)計(jì)過程中及時(shí)的給我解答疑難，讓我在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到了自己能力上的長(zhǎng)進(jìn)和知識(shí)上的飛躍，這對(duì)我的將來都會(huì)有深遠(yuǎn)的影響。并且，在設(shè)計(jì)過程中還有其他老師和同學(xué)的熱忱幫助，在此表示由衷的感謝！由于本人知識(shí)有限，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)更加不足，因此我的設(shè)計(jì)還存在著很多的不足之處，敬請(qǐng)各位老師指正，本人將不勝感激！
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1 第 1 章 緒 論 裝 機(jī)械 包裝機(jī)械是指完成全部或部分包裝過程的機(jī)器。包裝過程包括成型、充填封、口裹、包等主要包裝工序以及清洗、干燥、殺菌、貼標(biāo)、困扎、集裝、拆卸等前后包裝工序，轉(zhuǎn)送、選別等其他輔助包裝工序。 裝的分類 及作用 包裝的分類方法很多，按包裝產(chǎn)品的流通領(lǐng)域分類，有工業(yè)產(chǎn)品包裝和商業(yè)產(chǎn)品包 裝，按產(chǎn)品包裝的結(jié)構(gòu)形式分類，有內(nèi)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(duì)象即包裝物品的名稱分類等等。其中按包裝的結(jié)構(gòu)形式分類比較有意義，內(nèi)包裝是一種基本的包裝結(jié)構(gòu) 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(chǎn)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(shí)，必須根據(jù)被包裝物品的物理性能，按包裝要求，選擇包裝材料或容器，制定包裝工藝，選擇或設(shè)計(jì)包裝機(jī)械設(shè)備。中間包裝是以一定數(shù)量的直接包裝品經(jīng)組合后再作一次包裝的包裝形式。如物品裝瓶或裝袋后的裝盒包裝；卷煙小包包裝后的條包包裝；牙膏類物品的裝管封尾后的裝盒包裝等。 隨著消費(fèi)者需要的多樣化，尤其是超級(jí)市場(chǎng)的發(fā)展，內(nèi)包裝突出日益重要的地位。完成內(nèi)包裝所需的機(jī)器設(shè) 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(jīng)內(nèi)包裝后的產(chǎn)品裝裁到包裝箱的包裝結(jié)構(gòu)形式。包裝箱現(xiàn)在多用瓦楞紙板箱。內(nèi)包裝的主要目的，在于促進(jìn)銷售，并為消費(fèi)者提供使用上的方便，在包裝設(shè)計(jì)中，除保證包裝內(nèi)容物質(zhì)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(chǔ)運(yùn)提供保障，要求包裝堅(jiān)固牢實(shí)。 包裝是對(duì)被包裝物所采取的一種保護(hù)性措施，包裝的主要目的在于保護(hù)產(chǎn)品的使用價(jià)值。因此，包裝中還要顧及到物品在流通中的運(yùn)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(chǎn)品在生產(chǎn)中的最后環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品的商品價(jià)值不可忽視的重要環(huán)節(jié)。 裝機(jī)械的組成 2 裝機(jī)械的特點(diǎn) （ 1）大多數(shù)包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)速度快且動(dòng)作配合要求高。 （ 2）用于食品和藥品的包裝機(jī)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(jī)構(gòu)的工作力一般都較小，所以包裝機(jī)的電機(jī)功率較小。 （ 4）包裝機(jī)一般都采用無(wú)級(jí)變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度、調(diào)節(jié)包裝機(jī)的生產(chǎn)能力。 （ 5）包裝機(jī)械是特殊類型的專業(yè)機(jī)械，種類繁多，生產(chǎn)數(shù)量有限。為便于制造和維修，減少設(shè)備投資，在包裝機(jī)的設(shè)計(jì)中應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)化、通用性及多功能性。 （ 6）包裝機(jī)械的自動(dòng)化程度高，大部分已采用 片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了智能化。 （ 7） 包裝機(jī)械實(shí)現(xiàn)了包裝生產(chǎn)的專業(yè)化，大幅度地提高生產(chǎn)效率。 （ 8） 包裝機(jī)械化降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產(chǎn)品成本。 （ 9） 保證了包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生和安全，提高了產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強(qiáng)市場(chǎng)銷售的競(jìng)爭(zhēng)力。 （ 10） 延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通。產(chǎn)品采用包裝機(jī)，可減少包裝場(chǎng) 地面積，節(jié)約基建投資 。 裝機(jī)發(fā)展 方向 目前，國(guó)外包裝和食品機(jī)械水平高的國(guó)家主要是美國(guó)、德國(guó)、日本、意大 利和英國(guó)。而德國(guó)的包裝機(jī)械在設(shè)計(jì)、制造及技術(shù)性能等方面則居于領(lǐng)先地位， 2002年德國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)值達(dá) 34億歐元，其產(chǎn)量的 77 %為出口產(chǎn)品。最近幾年，這些國(guó)被包裝物品 供送系統(tǒng) 主傳送 系統(tǒng) 成品輸出系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng) 輔助裝置 動(dòng)力機(jī) 機(jī)身 包裝材料供送系統(tǒng) 包裝操作執(zhí)行系統(tǒng) 3 家包裝和食品機(jī)械設(shè)備發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)。 德國(guó)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的新趨勢(shì) 德國(guó)與美國(guó)、日本、意大利均為世界包裝機(jī)械大國(guó)。在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、技術(shù)性能等方面居于領(lǐng)先地位。德國(guó)包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)是依據(jù)市場(chǎng)調(diào)研及市場(chǎng)分析結(jié)果進(jìn)行的，其，目標(biāo)是 努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務(wù)。為滿足客戶要求，德國(guó)包裝機(jī)械制造廠商和設(shè)計(jì)部門采取了諸多措施： (1)工藝流程自動(dòng)化程度越來越高，以提高生產(chǎn)率和設(shè)備的柔性及靈活性。采用機(jī)械手完成復(fù)雜的動(dòng)作。操作時(shí)，在由電腦控制的攝像機(jī)錄取信息和監(jiān)控下，機(jī)械手按電腦指令完成規(guī)定動(dòng)作，確保包裝的質(zhì)量。 (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(guó)包裝機(jī)械以飲料、啤酒灌裝機(jī)械和食品包裝機(jī)械見長(zhǎng)，具有高速、成套、自動(dòng)化程度高和可靠性好等特點(diǎn)。其飲料灌裝速度高達(dá) 12 萬(wàn)瓶 /h，小袋包裝機(jī)的包 裝速度高達(dá) 900 袋／ (3)使產(chǎn)品機(jī)械和包裝機(jī)械一體化。許多產(chǎn)品要求生產(chǎn)之后直接進(jìn)行包裝，以提高生產(chǎn)效率。如德國(guó)生產(chǎn)的巧克力生產(chǎn)及包裝設(shè)備，就是由一個(gè)系統(tǒng)控制完成的。兩者一體化，關(guān)鍵是要解決好在生產(chǎn)能力上相互匹配的問題。 (4)適應(yīng)產(chǎn)制品變化，具有良好的柔性和靈活性。由于市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，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(gè)季度一變，生產(chǎn)量又都很大，因此要求包裝機(jī)械具有良好的柔性和靈活性，使包裝機(jī)械的壽命遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽命周期，這樣才能符合經(jīng)濟(jì)性的要求。 (5)普遍使用計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)。隨著新產(chǎn)品開發(fā)速度不斷加快，德國(guó)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)普遍采用了計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)，大大縮短了包裝機(jī)械的開發(fā)設(shè)計(jì)周期。 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)不僅要重視其能力和效率，還要注重其經(jīng)濟(jì)性。所謂經(jīng)濟(jì)性不完全是機(jī)械設(shè)備本身的成本，更重要的是運(yùn)轉(zhuǎn)成本，因?yàn)樵O(shè)備折舊費(fèi)只占成本的 6％～ 8％，其他的就是運(yùn)轉(zhuǎn)成本。 內(nèi)包裝機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)起步于 20 世紀(jì) 70 年代，在 80 年代末和 90 年代中得到迅速發(fā)展。已成為機(jī)械工業(yè)中的 10 大行業(yè)之一，無(wú)論是產(chǎn)量，還是品種上，都取 得了令人矚目的成就，為我國(guó)包裝工業(yè)的快速發(fā)展提供了有力的保障。目前，我國(guó)已成為世界包裝機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)之一。 包裝機(jī)械作為一種產(chǎn)品，它的含義不僅僅是產(chǎn)品本身的物質(zhì)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)品是指包裝機(jī)本身的具體形態(tài)和基本功能；隱形產(chǎn)品是指包裝機(jī)給用戶提供的實(shí)際效用；延伸產(chǎn)品是指包裝機(jī)的質(zhì)量保證、使用指導(dǎo)和售后服務(wù)等。所以包裝機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)該包括：市場(chǎng)調(diào)研、原理圖設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、使用說明書編寫及售后服務(wù)預(yù)案等。 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的類別主要有：測(cè) 繪仿制設(shè)計(jì)、開發(fā)性設(shè)計(jì)、改進(jìn)性設(shè)計(jì)、系列化設(shè)計(jì)。如啤酒灌裝生產(chǎn)線生產(chǎn)能力為 1． 6～ 4 萬(wàn)瓶 /h，其中灌裝機(jī)的灌裝閥工位數(shù)從 48 個(gè)、 60個(gè)、 90 個(gè)到 120 個(gè)就屬于系列化設(shè)計(jì)。 由普通啤酒灌裝生產(chǎn)線到純生啤酒灌裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)就屬于改進(jìn)、開發(fā)性設(shè)計(jì)。對(duì)于 4 中低速運(yùn)行的包裝機(jī)，目前我們基本上可以進(jìn)行自主設(shè)計(jì)。而高速運(yùn)行的包裝機(jī)，特別是一些先進(jìn)機(jī)型，大多是測(cè)繪、仿制國(guó)外的同類機(jī)型，進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)和系列化設(shè)計(jì)。其主要的原因是： (1)大多數(shù)設(shè)計(jì)人員還沒有真正掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，如高速包裝機(jī)械的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)理論和方法 等，對(duì)高速工況下機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)精度分析等問題還不能模擬解決； (2)產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合不夠緊密，理論上的科研成果不能及時(shí)地在實(shí)際設(shè)計(jì)中運(yùn)用，設(shè)計(jì)人員缺乏及時(shí)的技術(shù)培訓(xùn)； (3)整個(gè)行業(yè)缺乏宏觀調(diào)控的力度，優(yōu)勢(shì)資源不能得到合理的配置與調(diào)整。 在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，絕大多數(shù)設(shè)計(jì)人員仍沿用以前的設(shè)計(jì)方法： (1)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書尋找同類機(jī)型作為樣機(jī)； (2)參考樣機(jī)制定各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)及使用范圍； (3)設(shè)計(jì)工作原理圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖； (4)設(shè)計(jì)關(guān)鍵零件，部件； (5)設(shè)計(jì)總裝圖方案和動(dòng)作循環(huán)圖； (6)設(shè)計(jì)部件圖、總裝圖和零件圖 ； (7)對(duì)主要部件中的關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核； (8)設(shè)計(jì)控制原理圖、施工圖等。 而今，國(guó)內(nèi)一些大學(xué)的設(shè)計(jì)軟件，可以對(duì)包裝機(jī)中常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，其開發(fā)的凸輪連桿機(jī)構(gòu) 件已經(jīng)能夠滿足企業(yè)進(jìn)行凸輪連桿機(jī)構(gòu)自主設(shè)計(jì)的能力，但在實(shí)際包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)中應(yīng)用還不普遍。 新型包裝機(jī)械往往是機(jī)、電、氣一體化的設(shè)備。充分利用信息產(chǎn)品的最新成果，采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)等分離傳動(dòng)技術(shù)，可使整機(jī)的傳動(dòng)鏈大大縮短，結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，工作精度和速度大大提高。其中的關(guān)鍵技術(shù)之一是 采用了多電機(jī)拖動(dòng)的同步控制技術(shù)。其實(shí)掌握這種技術(shù)并不很難，只是一些設(shè)計(jì)人員不了解包裝機(jī)械的這一發(fā)展趨勢(shì)。如果說以前我國(guó)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)是仿制、學(xué)習(xí)階段，那么現(xiàn)在我們應(yīng)該有創(chuàng)新設(shè)計(jì)的意識(shí) 我國(guó)包裝業(yè)技術(shù)與機(jī)械近些年所取得的成績(jī)是顯著的，其起步于 20世紀(jì) 70年代末，剛起步時(shí)年產(chǎn)值僅七、八千萬(wàn)元，產(chǎn)品品種僅 100 余種，技術(shù)水平也較低。在 20紀(jì) 80年代中期至 20 世紀(jì)年代中期十余年的時(shí)間里，才得到快速發(fā)展，年增長(zhǎng)率達(dá)到 20%—30% ，到 1999年底食品和包裝機(jī)械達(dá) 40 大類，品種達(dá) 1700種，到 2000年產(chǎn)值增加到300 億元，且技術(shù)水平也上了個(gè)臺(tái)階，開始出現(xiàn)了規(guī)?；?、自動(dòng)化趨勢(shì)，傳動(dòng)復(fù)雜、技術(shù)含量高的設(shè)備也開始出現(xiàn)，許多包裝機(jī)械如液體食品灌裝機(jī)等設(shè)備已開始成套出口。我國(guó)包裝行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)主要有如下幾個(gè)方面： (1)制袋 — 充填 — 封口包裝機(jī)械 大多數(shù)是小包裝機(jī)械，在這一范圍內(nèi)已較好地解決了顆粒、膏體和粉狀的包裝的問題。 (2)無(wú)菌包裝機(jī)械 無(wú)菌包裝是將經(jīng)過消毒的食品在無(wú)菌環(huán)境裝入消毒的容器中，可最大限度地保持食 5 品的天然風(fēng)味、品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)，確保產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)菌包裝機(jī)主要分為無(wú)菌袋式大包裝和無(wú)菌袋式小包裝。無(wú)菌袋式大包裝一般 在原料產(chǎn)地用于果蔬濃縮汁包裝。而無(wú)菌袋式小包裝通常用于飲料品，供市場(chǎng)零售。無(wú)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(wú)菌包裝機(jī)械制造工藝和技術(shù)比較復(fù)雜，我國(guó)以前一直依靠進(jìn)口。當(dāng)然，近年來，我國(guó)一些企業(yè)努力，在這方面取得了很大的進(jìn)展，如上海輕工裝備（集團(tuán)）公司研制的屋頂盒式紙盒無(wú)菌包裝機(jī)。 (3)啤酒灌裝成套設(shè)備 隨著國(guó)內(nèi)啤酒行業(yè)向規(guī)模化集約化經(jīng)營(yíng)方向發(fā)展，啤酒灌裝成套設(shè)備要重點(diǎn)發(fā)展年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸以上的大型灌裝成套設(shè)備，適度發(fā)展 10 萬(wàn)噸以上的大型灌裝成套設(shè)備。目前我國(guó)廣州輕工機(jī)械廠已能生 產(chǎn) 4萬(wàn)瓶 /小時(shí)、 6萬(wàn)每小時(shí)的啤酒灌裝成套設(shè)備。 包裝業(yè)在生產(chǎn)自動(dòng)化趨勢(shì)的影響下 ，呈現(xiàn)高度自動(dòng)化的包裝鏈、機(jī)械功能要求多元化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模塊化、控制功能智能化要求、裝重安全方便環(huán)保等特點(diǎn)。今后朝著高速、低耗、計(jì)量精確、自動(dòng)檢測(cè)、多功能、全自動(dòng)大型化成套設(shè)備發(fā)展。其他還有真空包裝機(jī)械和塑料中空容器加工機(jī)械。 國(guó)包裝技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)包裝技術(shù)的差距 雖然我們食品包裝技術(shù)與機(jī)械在近年來取得驕人的成績(jī)，但同國(guó)外比較，技術(shù)上仍存在二十年的差距，其具體表現(xiàn)在： 1） 產(chǎn)品品種單調(diào)，成套設(shè)備少 到 2000 年為止 ,國(guó)外 食品包裝機(jī)械達(dá) 2300 余種，且大多配套生產(chǎn)；國(guó)內(nèi)食品包裝機(jī)械只有 1700余種，且多以單機(jī)為主。 2） 技術(shù)水平低 主要表現(xiàn)在產(chǎn)品可靠性差，技術(shù)更新速度慢，新技術(shù)、新工藝、新料材應(yīng)用少，單機(jī)多，成套機(jī)少，技術(shù)含量低的產(chǎn)品多，高技術(shù)含量的產(chǎn)品少，智能化的設(shè)備還處于研制階段。 3） 產(chǎn)品質(zhì)量低 主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性可靠性差，造型落后，外觀粗糙，且大多數(shù)產(chǎn)品還無(wú)可靠標(biāo)準(zhǔn)。 4） 開發(fā)能力不足 主要表現(xiàn)是我們還在仿制、測(cè)繪或稍加國(guó)產(chǎn)化的改進(jìn)，更談不上系統(tǒng)的開發(fā)研究。 設(shè)計(jì)的內(nèi)容與目標(biāo) 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是在分析研究包裝機(jī)的 功能的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論設(shè)計(jì)包裝機(jī)的傳動(dòng)路線方案和重要機(jī)構(gòu)（ 槽輪 機(jī)構(gòu)， 花盤輪，轉(zhuǎn)鼓計(jì)數(shù)裝置 ）。并且通過仿真實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)機(jī) 6 構(gòu)設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)討論的具體內(nèi)容是： 1） 電機(jī)到主傳動(dòng)軸的傳動(dòng)方案和傳動(dòng)比的分配； 2） 主傳動(dòng)軸上主傳動(dòng)輸送帶 、 圓柱 齒輪 的傳動(dòng)功率的分配以及傳動(dòng)比的分配。以實(shí)現(xiàn) 瓶 的傳輸 以及 瓶的推送等動(dòng)作間的協(xié)調(diào)。 3）設(shè)計(jì) 送料機(jī)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)， 并理論上分 送料 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可行性。 本設(shè)計(jì)的目標(biāo) 旨 在通過了解包裝機(jī)的功能來研究包裝機(jī)中特定動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)，通過研究 間歇機(jī)構(gòu) 來為包裝機(jī)的應(yīng)用提供較高的理論參考價(jià)值 和應(yīng)用價(jià)值 . 7 第 2 章 片劑包裝機(jī) 的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 擇電動(dòng)機(jī) 合理選擇電動(dòng)機(jī)類型，對(duì)工作機(jī)械有效的工作，以及機(jī)組運(yùn)行的可靠性、安全、節(jié)能及降低設(shè)備造價(jià)都有重要意義。 電動(dòng)機(jī)類型的選擇要從負(fù)載的要求出發(fā)，考慮工作條件，負(fù)載性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、供電情況等，盡量滿足下述各方面的要求： 1． 機(jī)械特性 由電動(dòng)機(jī)類型決定的電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)械機(jī)械特性配合要適當(dāng)，機(jī)組穩(wěn)定工作；電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、牽入轉(zhuǎn)矩等性能均能滿足工作機(jī)械的要求。 2． 轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足工作機(jī)械要求，其最高轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化率、穩(wěn)速、調(diào)速、變速等性能均能 適應(yīng)工作機(jī)械運(yùn)行要求。 3． 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性 從降低整個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能耗及電動(dòng)機(jī)的綜合成本來考慮選擇電動(dòng)機(jī)類型，針對(duì)使用情況選擇不同效率水平的電動(dòng)機(jī)類型；對(duì)一些使用時(shí)間很短、年使用時(shí)數(shù)也不高的機(jī)械，電動(dòng)機(jī)效率低些也不會(huì)使總能耗產(chǎn)生較大的變化，所以并不注重電動(dòng)機(jī)的效率：但另一類年利用小時(shí)較高的機(jī)械，如空調(diào)設(shè)備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機(jī)等，就需要選用效率高的電動(dòng)機(jī)以降低總能耗 。 動(dòng)機(jī) 的選擇 本機(jī)器的動(dòng)力選用交流 380V。包裝機(jī)械中常用的點(diǎn)機(jī)轉(zhuǎn)速多為 1400 分轉(zhuǎn) /分，由于整個(gè)載荷比較小，所以綜合考慮最終選用 壓為 380V，功率為 180W，額定轉(zhuǎn)速為 1400r/據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速及效率要求確定各級(jí)傳動(dòng)比。其中轉(zhuǎn)送帶為主要工作部件，其效率直接影響整機(jī)工作效率。 電動(dòng)機(jī)的外形圖及尺寸見表 8 圖 電動(dòng)機(jī)外形尺寸 表 電動(dòng)機(jī)外形尺寸 動(dòng)方案的確定 包轉(zhuǎn)機(jī)工作時(shí)，先將經(jīng)理瓶機(jī)構(gòu)整理的瓶子經(jīng)輸送帶 8 送入，再經(jīng)花盤輪 9 旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到送料裝置 10，然后通過槽輪 6 進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)使之停下，進(jìn)行灌料。然后再通過花盤輪轉(zhuǎn)出，由輸送帶送出。 機(jī)座號(hào) 安裝尺寸 D(E F(G M N(P R S T 80 19 +0 6 65 130 +00 0 12 +形尺寸不大于 D 175 120 110 300 9 數(shù)裝置 圖 劑包裝機(jī)系統(tǒng)傳動(dòng)原理圖 級(jí)傳動(dòng)比的確定 按 圖 電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶輪、減速器、鏈輪減速。 減速器選用傳動(dòng)比為 ： 50的蝸輪減速機(jī)，電機(jī)與減速箱采用皮 帶傳動(dòng)，其傳動(dòng)比為 ： 4， 鏈輪減速 的傳動(dòng)比為 ：1，即 411 ：： 減電機(jī) ?? ??i ———— 電機(jī)與減速器的傳動(dòng)比 2 1 50減 ： ———— 蝸輪減速箱傳動(dòng)比 3 1 2 1 2 0 2 0i ??? ? ? ? ?減 ： ： ： ———— 減速箱與主軸間傳動(dòng)比 所以主軸轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)帶上的 瓶 的線速度為 0 01 4 0 03212 ????????? r/ ? /? ?60 1000? = ? /? ?60 1000? =s=s 每分鐘 30瓶，那么瓶子間的距離為： ??L 10 第三章 電機(jī)到主輸送帶裝置的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 一級(jí)傳動(dòng) —— 帶的設(shè)計(jì) 1）確定帶的計(jì)算功率]查得帶的工作情況系數(shù) ，故 1 8 ?? 198w ( 2） 選取窄 V 帶帶型 根據(jù) 定選用 。 3） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由表 8表 8主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑163 根據(jù)式（ 8 2121? ，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑2 21634?=252 (根據(jù)表 8 50d 2 ?。 按式 111 6 0 1 0 0 0??? 1160 1000= 63 140060 1000? ???=m/s (212 6 0 1 0 0 0? ? =s 所以帶的速度合適。 4） 確定窄 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 11 根據(jù) 2 0 1 2) 2 ( )d d d dd d a d d? ? ? ?，初步確定中心距0a?400 根據(jù)下式計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ? ? 221'0 2 102 ( )24 d d a d d a? ?? ? ? ?= 32526325224002 2 ?????? ? ????? ）（）（? = ( 由表 8帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度400 則按式（ 8算實(shí)際的中心距 a '0 2? ? ? 2 ? = (圓整取 a=442） 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角1?由式（ 8 00211 1 8 0 5 7 . 5?? ? ? ? ???? 00 325218000 (主動(dòng)輪上的包角合適。 6）計(jì)算窄 V 帶的根數(shù) Z 由 ? ?00 P K K?? ??(又1n?1400 r/163i? 4,查表 8表 8 0P? 查表 8 包角系數(shù) K??表 8長(zhǎng)度系數(shù) 12 ? ?0 . 1 80 . 2 4 0 . 0 3 0 . 9 5 0 . 9 9Z ? ? ? ?=取 Z=1 根。 7） 計(jì)算預(yù)緊力002 . 55 0 0 1q vv z K ???? ? ?????(查表 8 q=m，故 200 . 1 8 2 . 55 0 0 1 0 . 0 6 4 . 6 1 84 . 6 1 8 1 0 . 9 5F????? ? ? ? ? ?????? ????N=） 計(jì)算作用在軸上的壓軸力 102 s i n 2 F ?? = 01 6 2 . 12 1 3 3 . 0 7 8 s i n 2? ? ? = (輪蝸桿傳動(dòng)減速箱的計(jì)算 蝸桿所在軸Ⅰ ：1n=700 r/1p? 1? 180 172.8 w，傳動(dòng)比 50i? ， 傳動(dòng)不反向，工作載荷穩(wěn)定，設(shè)計(jì)壽命2000 h。 擇蝸桿的傳動(dòng)類型 根據(jù) 10085— 1988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ 擇材料 考慮到本設(shè)計(jì)中蝸桿傳動(dòng)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 45— 55輪用鑄錫磷青銅屬模鑄造。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 齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉齒蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) ,再較核齒根彎 13 曲疲勞強(qiáng)度。由式（ 11— 12），傳動(dòng)中心距 ? ?23 2 T ????? ????(1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩2，取效率 ?? 6 2229 . 5 5 1 0PT n? ? ? 36 1 7 2 . 8 1 0 0 . 89 . 5 5 1 0 70015????? =94300 N (2）確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) K?=1；選使用系數(shù)于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取重載荷系數(shù) K K???1 = (3）確定彈性影響系數(shù)輪和鋼蝸桿相配，故60 12 4）確定接觸系數(shù) Z?先假使蝸桿分度圓直徑1a 的比值 1圖 11可查得Z? = 5）確定許用接觸應(yīng)力 ? ?H?根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 屬模鍛造，蝸桿螺旋齒面硬度 >45從表 11查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 ? ?'H?=268應(yīng)力環(huán)次數(shù)為 260 hN ?= 7006 0 1 1 2 0 050? ? ?= 14506 0 1 1 2 0 020? ? ?=10? ( 14 壽命系數(shù) 78 7101 . 0 0 8 1 0 ?=1 則 ? ? ? ?'H H N ?=1? 268=268 ）計(jì)算中心距 23 1 6 0 2 . 91 . 2 1 9 4 3 0 0 268a ???? ? ? ????=中心距為 a=80 i=50，故可模數(shù) m=桿分度圓直徑1d=30時(shí)1d/a=圖 11可查得接觸系數(shù) 'Z?=為 '?，上述計(jì)算結(jié)果可用。 桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 1）蝸桿 軸向齒距m? =徑系數(shù) q=12；齒頂直徑1 235 齒根圓直徑112 d m??=24 分度圓導(dǎo)程角1a rc ta n Zr q??? ????= 0 ' ''4 4549 ；蝸桿軸向齒厚 = 2）蝸輪 蝸輪齒數(shù)2Z=51；變位系數(shù) 122 2?= ； 驗(yàn)算傳動(dòng)比21511zi z??=51，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為 51 5050? =這是 許的。 蝸輪分度圓直徑 22d 1? =127.5 輪喉圓直徑 2 2 22d h??=? 32.5 輪齒根圓直徑 2 2 22d h??= =121.5 15 蝸輪咽喉母圓半徑 2212a d??= 180 校核齒根彎曲疲勞 強(qiáng)度 ? ?22121 . 5 3 Yd d m?????(當(dāng)量齒數(shù) ? ?22 3co sV zz r?= (根據(jù)2 ?，2圖中可查的齒形系數(shù)2 螺旋角系數(shù) 01 140Y???? = 40? = (許用彎曲應(yīng)力 ? ? ? ?'F F F ?從表 11 ?'F?=56 壽命系數(shù) 69 7101 . 0 0 8 1 0 ?= ? 5 6 0 3F? ?? =50實(shí)際彎曲強(qiáng)度 F?= 1 . 5 3 1 . 2 1 9 4 3 0 03 0 1 2 7 . 5 2 . 5?? =曲強(qiáng)度滿足條件。 度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定 由蝸輪蝸桿傳動(dòng)的情況，選用 8 級(jí)精度，側(cè)隙種類為 f。則 1） 蝸桿軸向齒距極限偏差 蝸桿軸向齒 距累計(jì)公差 蝸桿齒行公差1 2） 蝸輪齒距累積公差輪齒圓徑向跳動(dòng)公差輪齒 16 形公差2輪齒距極限偏差 動(dòng)效率的計(jì)算 滑行速度 1 1 1c o s c o d nV ?= 30 ' ''3 0 7 0 0 1 06 0 c o s 4 4 5 4 9? ???? =1.1 m/s (故采用下置蝸桿。 此時(shí)查得 0'2 31V? ?，總效率? ?1 2 3 t a 9 6 t a n ? ? ? ??? ?=(輪蝸桿最小軸徑的確定 1）蝸桿 選擇軸的材料為 45 鋼，由于蝸桿小，所以做成齒輪軸Ⅰ。 此時(shí) ? ?T?=40 由公式 ? ?633 9 . 5 5 1 00 . 2? (? ?6 6 3333 9 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 1 7 2 . 8 1 00 . 2 0 . 2 4 0 7 0 0? ? ? ?????=12 2）蝸輪 同樣選軸的材料為 45 鋼，軸Ⅱ傳遞的功率1? ?? 帶 蝸 桿軸 承=1 8 0 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 5 2???=89 W 由公式（ 1）得 633 9 . 5 5 1 0 8 9 1 00 . 2 4 0 1 4d?? ? ????=17 取 軸 Ⅱ 最小直徑為25 三級(jí)傳動(dòng) —— 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 由設(shè)計(jì)條件可知傳動(dòng)比 i=1，輸入的功率為1P=89 W，轉(zhuǎn)速 n=14 r/載荷平穩(wěn)。則可進(jìn)行如下設(shè)計(jì) 1）選擇鏈輪齒數(shù) 12,3 m/s ，由表 9— 8 選取小鏈輪齒數(shù)1z=20；從動(dòng)輪齒數(shù)2z=20。 2）計(jì)算功率— 9[1]查得工作情況系數(shù)，故 9 W 確定鏈條鏈節(jié)數(shù)0p,則鏈節(jié)數(shù)為 0 221210222pa zz ? ???? ? ? ????=80 節(jié) (1] 3）確定鏈條的節(jié)距 p 由圖 9— 13[1]按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線頂點(diǎn)的左側(cè)時(shí)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表 9— 10 查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù) ?? ????=0 100?? ????=取單排鏈，由表 9— 11 查得多排鏈系數(shù)得所需傳遞的功率為 0891 . 0 5 0 . 9 4 1 . 0 K?? ??=90 W 18 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速1n=14 r/1P=89 W，可選鏈號(hào)為 08A 單排鏈。同時(shí)也證實(shí)原估計(jì)鏈的工作在額定功率曲線頂 點(diǎn)左側(cè)是正確的。此時(shí)查得鏈節(jié)距 p= 4）確定鏈長(zhǎng) L 及中心距 a 8 0 1 2 . 7 01 0 0 0 1 0 0 0?? =m 221 2 1 2 2 184 2 2 2z z z z L???? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???(= ? ?1 2 . 7 0 2 8 0 2 04 ? ? ?=445 心距減小量 △ a=(a=( 445 際中心距 'a = a =445-( 'a =444 ）驗(yàn)算鏈速 116 0 1 0 0 0n z ?=1 4 2 0 1 2 6 0 1 0 0 0???=m/s 6）驗(yàn)算小鏈輪轂孔 由表查得鏈輪轂孔最大許用直徑4 于蝸輪軸徑25 合適。 7）作用在軸上的壓軸力 F?有效圓周力 0 . 0 8 91 0 0 0 1 0 0 00 . 0 6e ??=1483 N (按水平布置取壓軸力系數(shù) ，故 1 1 4 8 3?=1705 N 19 傳送帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算 [1] 由前述可知，選取 08A 型滾子鏈。 P=12.7 1） 選擇鏈輪的齒數(shù) '77,7736。 2） 計(jì)算功率入功率21 0 . 6 8 9 0 . 9 6? ? ? ?鏈= 其中 ? —— 為輸入主軸的功率分配給主傳動(dòng)鏈的分配比 故 1 1 ?= 3）確定鏈條鏈節(jié)數(shù)00p，則鏈節(jié)數(shù)為 '0 7 72 2 1 0 0 3 6 3 622pa z z ??? ? ? ?=236 節(jié) 為了能均勻的分配三角擋板，故選取40 節(jié)。 4）確定鏈長(zhǎng) L 及中心距 a 2 4 0 1 2 . 71 0 0 0 1 0 0 0?? =m 221 2 1 2 2 184 2 2 2z z z z L???? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???=1295.4 心距減小量 △ a=(a=( 445 20 =際中心 距 'a? a==1290.2 'a? 1292 ） 驗(yàn)算鏈速 76 0 1 0 0 0nz ?=14 36 000???=m/s 6） 選取輪轂孔及參考第二傳動(dòng)鏈的輪轂許用最大直徑選擇此段軸徑5 7） 作用在軸上的壓軸力 F?又主傳動(dòng)帶的輸入功率 0 . 0 5 11 0 0 0 1 0 0 00 . 1 0 6 7e ? ? ?主=480 N 按水平布置取壓軸力系數(shù) ，故 1 4 8 0?=552 N 計(jì)算主傳送帶的牽引力 F[6] 假設(shè)回程鏈條有支托的水平式輸送裝置，則 ? ?1 . 1 5 2 3g W L f L f? ? ?(6] 式中 F— — 輸送鏈條的牽引力， N； 21 L—— 物品輸送的水平長(zhǎng)度， m； ? —— 每米長(zhǎng)度上的輸送鏈質(zhì)量， W—— 輸送機(jī)每米長(zhǎng)度上的輸送物品質(zhì)量， 物體與滑臺(tái)表面間摩擦系數(shù)； 鏈條與導(dǎo)軌間摩擦系數(shù)； 3 —— 為鏈條數(shù)。 在本設(shè)計(jì)中瓶子由鏈條本身傳送，所以選于 08A 滾子鏈單排每米質(zhì)量 q=kg/m，則 ?? 開始確定瓶間距時(shí) H=10P=127 又在設(shè)計(jì)時(shí)我選用娃哈哈礦泉水作為參考物品，所以 取 W=4 kg/m，式中 L 由上可知 L= 'a? 785 在設(shè)計(jì)中送料機(jī)構(gòu)給一個(gè)瓶子灌料時(shí)，輸送帶上有 10 個(gè)待灌瓶子。這樣它 們所需要的鏈長(zhǎng)為 'L =10 10 =1270 0， z≥ 3，一般取 z=4(2)銷數(shù) K ????? ??? 212 2222 z?????? ?? 2 1 ??22 1 ??? ??? 28 討論： τ 齒輪 2材料及熱處理 45號(hào)鋼 30 (3)、齒 輪精度 齒輪 1第Ⅰ組精度 7級(jí) 齒輪 2第Ⅰ組精度 7級(jí) (4)、齒輪基本參數(shù) 模數(shù) (法面模數(shù) ) M=4 齒輪 1齒數(shù) 0 齒輪 1齒寬 齒輪 2齒數(shù) 4 齒輪 2齒寬 標(biāo)準(zhǔn)中心距 實(shí)際中心距 A=齒輪 1分度圓直徑 齒輪 2分度圓直徑 齒頂高系數(shù) 隙系數(shù) c*=力角 α *=20(度 ) 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 擇主傳動(dòng)動(dòng)軸的材料 由于軸工作時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力多是循環(huán)變應(yīng)力，所以軸的損壞常為疲勞破壞。而軸的設(shè)計(jì)是包裝機(jī)設(shè)計(jì)中的重要的組成部分，因此我校核 主傳動(dòng)動(dòng)軸 ，應(yīng)保證其有足夠高的強(qiáng)度和韌性。對(duì)應(yīng)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(qiáng)度雖然較合金鋼低，但價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，故在本次設(shè)計(jì) 主傳動(dòng) 軸時(shí)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 常用。 同時(shí) 主傳動(dòng)動(dòng)軸 一般是用碳鋼或合金鋼制成，且本設(shè)計(jì)中的 主傳動(dòng)動(dòng)軸 是低速中載傳動(dòng)，所以綜合上述考慮，我選擇 45 鋼作為 主動(dòng)軸 的材料， 為保證其力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。其主要的力學(xué)性能參數(shù)見文獻(xiàn) [1]表 15中毛胚直徑小于 100 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理后的主要參數(shù)有：硬度： 217～ 255；抗拉強(qiáng)度： 640B M ? ；屈服強(qiáng)度極限： 355s M ? ；彎曲疲勞極限： 1 275M ? ? ；剪切疲勞極限： 1 155M ? ? ；許用彎曲應(yīng)力：1[ ] 6 0 M ? ? 。 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 31 根據(jù)主傳動(dòng)軸的工作情況，確定主傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)圖如下。 圖 動(dòng)軸的結(jié)構(gòu) 力的計(jì)算分析 輸入軸上的功率 1P 、轉(zhuǎn)速 1若取每級(jí)齒輪傳動(dòng)的功率（包括軸承效率在內(nèi)）η = d? ?01=?1=180× 1=9550000550000×35749N? 作用在齒輪上的力 因 已 知大齒輪的分度圓直徑為 d1=m 1Z =4× 60=240 Ft=402357492?=t ??n='34'0680 =a=4068 \\\0 =步確定軸的最小直徑 先按式（ 15步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15 ? ?3 =112，其中 ? ??是得 32 1112×3 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(shè)計(jì)的帶輪相配合，這里需要確定其 了滿足強(qiáng)度要求，這里取 d=20 核軸的強(qiáng)度 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩和扭矩中可以看出截面 D 是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算出的截面D 處的 的值列于下表 表 面 D 的負(fù)荷 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1376N， 070N 22N， 032N 彎矩 M m， ? m 33 總彎矩 2 ?=? m 扭矩 T 3625 N? 彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（既危險(xiǎn)截面 D）的強(qiáng)度。根據(jù) [2]式（ 15上表中的數(shù)值，并取 ? =的計(jì)算應(yīng)力 ?? ? 1 22 ?? = ? ?312 5 9 4 ? ?=已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15得 ? ??1?=60此 ?? ??1?，故安全。 34 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)是對(duì)包裝機(jī)械進(jìn)行的 一次有效的理論討論。通過對(duì)包裝機(jī)各級(jí)傳動(dòng)比的分配研究計(jì)算，了解了包裝機(jī)實(shí)現(xiàn) 送瓶，間歇運(yùn)動(dòng)及送料 這一完整的過程。這為進(jìn)一步了解包裝的其他功能和發(fā)展要求打下了一定的基礎(chǔ)。對(duì)包裝機(jī)進(jìn)行有效的理論分析，不僅有一定的使用價(jià)值，更有較高的理論參考價(jià)值，這有利于我們技術(shù)人員消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家包裝業(yè)的差距。 在設(shè)計(jì)中，我通過分析研究包裝機(jī)的功能和各級(jí)傳動(dòng)比，提出了 設(shè)計(jì) 槽輪 機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)的有效 間歇 動(dòng)作 來完成包裝機(jī)的功能要求。在送料機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì)，采用 轉(zhuǎn)鼓計(jì)數(shù)裝置配合槽輪進(jìn)行計(jì)數(shù) 。 我 著重討論了電機(jī)到主傳動(dòng)帶的傳動(dòng)鏈以及設(shè)計(jì)了機(jī)構(gòu)傳動(dòng)路線和其它的機(jī)械結(jié) 構(gòu)，以及送料機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 35 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)與能力的綜合應(yīng)用和檢測(cè)，是每一個(gè)合格的大學(xué)生的必經(jīng)過程，也是一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅培養(yǎng)了我們正確的設(shè)計(jì)思想；也同時(shí)讓我們掌握了工程設(shè)計(jì)的一般程序和方法，以及鍛煉了我們綜合運(yùn)用知識(shí)能力。在本次設(shè) 計(jì)過程中，我們大量閱讀了各種技術(shù)資料及設(shè)計(jì)手冊(cè)，認(rèn)真探討了機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)的各種基本問題。因此，本次設(shè)計(jì)不僅加強(qiáng)了對(duì)自己所學(xué)專業(yè)課程的理解和認(rèn)識(shí)，而且也對(duì)自己的知識(shí)面進(jìn)行了拓寬。此外，本次設(shè)計(jì)在繪圖的過程中，使用了二維和三維繪圖軟件，并同時(shí)進(jìn)行了手工繪圖，這些都不同程度地使我們學(xué)到了更多的知識(shí)，進(jìn)一步提高了我們繪圖識(shí)圖的能力。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我得到賀靜老師的耐心指導(dǎo)，細(xì)心教誨，并在設(shè)計(jì)過程中及時(shí)的給我解答疑難，讓我在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到了自己能力上的長(zhǎng)進(jìn)和知識(shí)上的飛躍，這對(duì)我的將來 都會(huì)有深遠(yuǎn)的影響。并且，在設(shè)計(jì)過程中還有其他老師和同學(xué)的熱忱幫助，在此表示由衷的感謝！ 由于本人知識(shí)有限，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)更加不足，因此我的設(shè)計(jì)還存在著很多的不足之處，敬請(qǐng)各位老師指正，本人將不勝感激！ 36 參考文獻(xiàn) [1] 雷伏元主編 M]1986. 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[22]李軍 曾孝宇 低副槽機(jī)構(gòu)的研究 [J]. 1 第 1 章 緒 論 裝 機(jī)械 包裝機(jī)械是指完成全部或部分包裝過程的機(jī)器。包裝過程包括成型、充填封、口裹、包等主要包裝工序以及清洗、干燥、殺菌、貼標(biāo)、困扎、集裝、拆卸等前后包裝工序，轉(zhuǎn)送、選別等其他輔助包裝工序。 裝的分類 及作用 包裝的分類方法很多，按包裝產(chǎn)品的流通領(lǐng)域分類，有工業(yè)產(chǎn)品包裝和商業(yè)產(chǎn)品包 裝，按產(chǎn)品包裝的結(jié)構(gòu)形式分類，有內(nèi)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(duì)象即包裝物品的名稱分類等等。其中按包裝的結(jié)構(gòu)形式分類比較有意義，內(nèi)包裝是一種基本的包裝結(jié)構(gòu) 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(chǎn)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(shí)，必須根據(jù)被包裝物品的物理性能，按包裝要求，選擇包裝材料或容器，制定包裝工藝，選擇或設(shè)計(jì)包裝機(jī)械設(shè)備。中間包裝是以一定數(shù)量的直接包裝品經(jīng)組合后再作一次包裝的包裝形式。如物品裝瓶或裝袋后的裝盒包裝；卷煙小包包裝后的條包包裝；牙膏類物品的裝管封尾后的裝盒包裝等。 隨著消費(fèi)者需要的多樣化，尤其是超級(jí)市場(chǎng)的發(fā)展，內(nèi)包裝突出日益重要的地位。完成內(nèi)包裝所需的機(jī)器設(shè) 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(jīng)內(nèi)包裝后的產(chǎn)品裝裁到包裝箱的包裝結(jié)構(gòu)形式。包裝箱現(xiàn)在多用瓦楞紙板箱。內(nèi)包裝的主要目的，在于促進(jìn)銷售，并為消費(fèi)者提供使用上的方便，在包裝設(shè)計(jì)中，除保證包裝內(nèi)容物質(zhì)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(chǔ)運(yùn)提供保障，要求包裝堅(jiān)固牢實(shí)。 包裝是對(duì)被包裝物所采取的一種保護(hù)性措施，包裝的主要目的在于保護(hù)產(chǎn)品的使用價(jià)值。因此，包裝中還要顧及到物品在流通中的運(yùn)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(chǎn)品在生產(chǎn)中的最后環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品的商品價(jià)值不可忽視的重要環(huán)節(jié)。 裝機(jī)械的組成 2 裝機(jī)械的特點(diǎn) （ 1）大多數(shù)包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)速度快且動(dòng)作配合要求高。 （ 2）用于食品和藥品的包裝機(jī)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(jī)構(gòu)的工作力一般都較小，所以包裝機(jī)的電機(jī)功率較小。 （ 4）包裝機(jī)一般都采用無(wú)級(jí)變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度、調(diào)節(jié)包裝機(jī)的生產(chǎn)能力。 （ 5）包裝機(jī)械是特殊類型的專業(yè)機(jī)械，種類繁多，生產(chǎn)數(shù)量有限。為便于制造和維修，減少設(shè)備投資，在包裝機(jī)的設(shè)計(jì)中應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)化、通用性及多功能性。 （ 6）包裝機(jī)械的自動(dòng)化程度高，大部分已采用 片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了智能化。 （ 7） 包裝機(jī)械實(shí)現(xiàn)了包裝生產(chǎn)的專業(yè)化，大幅度地提高生產(chǎn)效率。 （ 8） 包裝機(jī)械化降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產(chǎn)品成本。 （ 9） 保證了包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生和安全，提高了產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強(qiáng)市場(chǎng)銷售的競(jìng)爭(zhēng)力。 （ 10） 延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通。產(chǎn)品采用包裝機(jī)，可減少包裝場(chǎng) 地面積，節(jié)約基建投資 。 裝機(jī)發(fā)展 方向 目前，國(guó)外包裝和食品機(jī)械水平高的國(guó)家主要是美國(guó)、德國(guó)、日本、意大 利和英國(guó)。而德國(guó)的包裝機(jī)械在設(shè)計(jì)、制造及技術(shù)性能等方面則居于領(lǐng)先地位， 2002年德國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)值達(dá) 34億歐元，其產(chǎn)量的 77 %為出口產(chǎn)品。最近幾年，這些國(guó)被包裝物品 供送系統(tǒng) 主傳送 系統(tǒng) 成品輸出系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng) 輔助裝置 動(dòng)力機(jī) 機(jī)身 包裝材料供送系統(tǒng) 包裝操作執(zhí)行系統(tǒng) 3 家包裝和食品機(jī)械設(shè)備發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)。 德國(guó)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的新趨勢(shì) 德國(guó)與美國(guó)、日本、意大利均為世界包裝機(jī)械大國(guó)。在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、技術(shù)性能等方面居于領(lǐng)先地位。德國(guó)包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)是依據(jù)市場(chǎng)調(diào)研及市場(chǎng)分析結(jié)果進(jìn)行的，其，目標(biāo)是 努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務(wù)。為滿足客戶要求，德國(guó)包裝機(jī)械制造廠商和設(shè)計(jì)部門采取了諸多措施： (1)工藝流程自動(dòng)化程度越來越高，以提高生產(chǎn)率和設(shè)備的柔性及靈活性。采用機(jī)械手完成復(fù)雜的動(dòng)作。操作時(shí)，在由電腦控制的攝像機(jī)錄取信息和監(jiān)控下，機(jī)械手按電腦指令完成規(guī)定動(dòng)作，確保包裝的質(zhì)量。 (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(guó)包裝機(jī)械以飲料、啤酒灌裝機(jī)械和食品包裝機(jī)械見長(zhǎng)，具有高速、成套、自動(dòng)化程度高和可靠性好等特點(diǎn)。其飲料灌裝速度高達(dá) 12 萬(wàn)瓶 /h，小袋包裝機(jī)的包 裝速度高達(dá) 900 袋／ (3)使產(chǎn)品機(jī)械和包裝機(jī)械一體化。許多產(chǎn)品要求生產(chǎn)之后直接進(jìn)行包裝，以提高生產(chǎn)效率。如德國(guó)生產(chǎn)的巧克力生產(chǎn)及包裝設(shè)備，就是由一個(gè)系統(tǒng)控制完成的。兩者一體化，關(guān)鍵是要解決好在生產(chǎn)能力上相互匹配的問題。 (4)適應(yīng)產(chǎn)制品變化，具有良好的柔性和靈活性。由于市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，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(gè)季度一變，生產(chǎn)量又都很大，因此要求包裝機(jī)械具有良好的柔性和靈活性，使包裝機(jī)械的壽命遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽命周期，這樣才能符合經(jīng)濟(jì)性的要求。 (5)普遍使用計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)。隨著新產(chǎn)品開發(fā)速度不斷加快，德國(guó)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)普遍采用了計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)，大大縮短了包裝機(jī)械的開發(fā)設(shè)計(jì)周期。 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)不僅要重視其能力和效率，還要注重其經(jīng)濟(jì)性。所謂經(jīng)濟(jì)性不完全是機(jī)械設(shè)備本身的成本，更重要的是運(yùn)轉(zhuǎn)成本，因?yàn)樵O(shè)備折舊費(fèi)只占成本的 6％～ 8％，其他的就是運(yùn)轉(zhuǎn)成本。 內(nèi)包裝機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)起步于 20 世紀(jì) 70 年代，在 80 年代末和 90 年代中得到迅速發(fā)展。已成為機(jī)械工業(yè)中的 10 大行業(yè)之一，無(wú)論是產(chǎn)量，還是品種上，都取 得了令人矚目的成就，為我國(guó)包裝工業(yè)的快速發(fā)展提供了有力的保障。目前，我國(guó)已成為世界包裝機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)之一。 包裝機(jī)械作為一種產(chǎn)品，它的含義不僅僅是產(chǎn)品本身的物質(zhì)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)品是指包裝機(jī)本身的具體形態(tài)和基本功能；隱形產(chǎn)品是指包裝機(jī)給用戶提供的實(shí)際效用；延伸產(chǎn)品是指包裝機(jī)的質(zhì)量保證、使用指導(dǎo)和售后服務(wù)等。所以包裝機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)該包括：市場(chǎng)調(diào)研、原理圖設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、使用說明書編寫及售后服務(wù)預(yù)案等。 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的類別主要有：測(cè) 繪仿制設(shè)計(jì)、開發(fā)性設(shè)計(jì)、改進(jìn)性設(shè)計(jì)、系列化設(shè)計(jì)。如啤酒灌裝生產(chǎn)線生產(chǎn)能力為 1． 6～ 4 萬(wàn)瓶 /h，其中灌裝機(jī)的灌裝閥工位數(shù)從 48 個(gè)、 60個(gè)、 90 個(gè)到 120 個(gè)就屬于系列化設(shè)計(jì)。 由普通啤酒灌裝生產(chǎn)線到純生啤酒灌裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)就屬于改進(jìn)、開發(fā)性設(shè)計(jì)。對(duì)于 4 中低速運(yùn)行的包裝機(jī)，目前我們基本上可以進(jìn)行自主設(shè)計(jì)。而高速運(yùn)行的包裝機(jī)，特別是一些先進(jìn)機(jī)型，大多是測(cè)繪、仿制國(guó)外的同類機(jī)型，進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)和系列化設(shè)計(jì)。其主要的原因是： (1)大多數(shù)設(shè)計(jì)人員還沒有真正掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，如高速包裝機(jī)械的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)理論和方法 等，對(duì)高速工況下機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)精度分析等問題還不能模擬解決； (2)產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合不夠緊密，理論上的科研成果不能及時(shí)地在實(shí)際設(shè)計(jì)中運(yùn)用，設(shè)計(jì)人員缺乏及時(shí)的技術(shù)培訓(xùn)； (3)整個(gè)行業(yè)缺乏宏觀調(diào)控的力度，優(yōu)勢(shì)資源不能得到合理的配置與調(diào)整。 在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，絕大多數(shù)設(shè)計(jì)人員仍沿用以前的設(shè)計(jì)方法： (1)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書尋找同類機(jī)型作為樣機(jī)； (2)參考樣機(jī)制定各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)及使用范圍； (3)設(shè)計(jì)工作原理圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖； (4)設(shè)計(jì)關(guān)鍵零件，部件； (5)設(shè)計(jì)總裝圖方案和動(dòng)作循環(huán)圖； (6)設(shè)計(jì)部件圖、總裝圖和零件圖 ； (7)對(duì)主要部件中的關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核； (8)設(shè)計(jì)控制原理圖、施工圖等。 而今，國(guó)內(nèi)一些大學(xué)的設(shè)計(jì)軟件，可以對(duì)包裝機(jī)中常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，其開發(fā)的凸輪連桿機(jī)構(gòu) 件已經(jīng)能夠滿足企業(yè)進(jìn)行凸輪連桿機(jī)構(gòu)自主設(shè)計(jì)的能力，但在實(shí)際包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)中應(yīng)用還不普遍。 新型包裝機(jī)械往往是機(jī)、電、氣一體化的設(shè)備。充分利用信息產(chǎn)品的最新成果，采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)等分離傳動(dòng)技術(shù)，可使整機(jī)的傳動(dòng)鏈大大縮短，結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，工作精度和速度大大提高。其中的關(guān)鍵技術(shù)之一是 采用了多電機(jī)拖動(dòng)的同步控制技術(shù)。其實(shí)掌握這種技術(shù)并不很難，只是一些設(shè)計(jì)人員不了解包裝機(jī)械的這一發(fā)展趨勢(shì)。如果說以前我國(guó)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)是仿制、學(xué)習(xí)階段，那么現(xiàn)在我們應(yīng)該有創(chuàng)新設(shè)計(jì)的意識(shí) 我國(guó)包裝業(yè)技術(shù)與機(jī)械近些年所取得的成績(jī)是顯著的，其起步于 20世紀(jì) 70年代末，剛起步時(shí)年產(chǎn)值僅七、八千萬(wàn)元，產(chǎn)品品種僅 100 余種，技術(shù)水平也較低。在 20紀(jì) 80年代中期至 20 世紀(jì)年代中期十余年的時(shí)間里，才得到快速發(fā)展，年增長(zhǎng)率達(dá)到 20%—30% ，到 1999年底食品和包裝機(jī)械達(dá) 40 大類，品種達(dá) 1700種，到 2000年產(chǎn)值增加到300 億元，且技術(shù)水平也上了個(gè)臺(tái)階，開始出現(xiàn)了規(guī)模化、自動(dòng)化趨勢(shì)，傳動(dòng)復(fù)雜、技術(shù)含量高的設(shè)備也開始出現(xiàn)，許多包裝機(jī)械如液體食品灌裝機(jī)等設(shè)備已開始成套出口。我國(guó)包裝行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)主要有如下幾個(gè)方面： (1)制袋 — 充填 — 封口包裝機(jī)械 大多數(shù)是小包裝機(jī)械，在這一范圍內(nèi)已較好地解決了顆粒、膏體和粉狀的包裝的問題。 (2)無(wú)菌包裝機(jī)械 無(wú)菌包裝是將經(jīng)過消毒的食品在無(wú)菌環(huán)境裝入消毒的容器中，可最大限度地保持食 5 品的天然風(fēng)味、品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)，確保產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)菌包裝機(jī)主要分為無(wú)菌袋式大包裝和無(wú)菌袋式小包裝。無(wú)菌袋式大包裝一般 在原料產(chǎn)地用于果蔬濃縮汁包裝。而無(wú)菌袋式小包裝通常用于飲料品，供市場(chǎng)零售。無(wú)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(wú)菌包裝機(jī)械制造工藝和技術(shù)比較復(fù)雜，我國(guó)以前一直依靠進(jìn)口。當(dāng)然，近年來，我國(guó)一些企業(yè)努力，在這方面取得了很大的進(jìn)展，如上海輕工裝備（集團(tuán)）公司研制的屋頂盒式紙盒無(wú)菌包裝機(jī)。 (3)啤酒灌裝成套設(shè)備 隨著國(guó)內(nèi)啤酒行業(yè)向規(guī)?；s化經(jīng)營(yíng)方向發(fā)展，啤酒灌裝成套設(shè)備要重點(diǎn)發(fā)展年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸以上的大型灌裝成套設(shè)備，適度發(fā)展 10 萬(wàn)噸以上的大型灌裝成套設(shè)備。目前我國(guó)廣州輕工機(jī)械廠已能生 產(chǎn) 4萬(wàn)瓶 /小時(shí)、 6萬(wàn)每小時(shí)的啤酒灌裝成套設(shè)備。 包裝業(yè)在生產(chǎn)自動(dòng)化趨勢(shì)的影響下 ，呈現(xiàn)高度自動(dòng)化的包裝鏈、機(jī)械功能要求多元化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模塊化、控制功能智能化要求、裝重安全方便環(huán)保等特點(diǎn)。今后朝著高速、低耗、計(jì)量精確、自動(dòng)檢測(cè)、多功能、全自動(dòng)大型化成套設(shè)備發(fā)展。其他還有真空包裝機(jī)械和塑料中空容器加工機(jī)械。 國(guó)包裝技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)包裝技術(shù)的差距 雖然我們食品包裝技術(shù)與機(jī)械在近年來取得驕人的成績(jī)，但同國(guó)外比較，技術(shù)上仍存在二十年的差距，其具體表現(xiàn)在： 1） 產(chǎn)品品種單調(diào)，成套設(shè)備少 到 2000 年為止 ,國(guó)外 食品包裝機(jī)械達(dá) 2300 余種，且大多配套生產(chǎn)；國(guó)內(nèi)食品包裝機(jī)械只有 1700余種，且多以單機(jī)為主。 2） 技術(shù)水平低 主要表現(xiàn)在產(chǎn)品可靠性差，技術(shù)更新速度慢，新技術(shù)、新工藝、新料材應(yīng)用少，單機(jī)多，成套機(jī)少，技術(shù)含量低的產(chǎn)品多，高技術(shù)含量的產(chǎn)品少，智能化的設(shè)備還處于研制階段。 3） 產(chǎn)品質(zhì)量低 主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性可靠性差，造型落后，外觀粗糙，且大多數(shù)產(chǎn)品還無(wú)可靠標(biāo)準(zhǔn)。 4） 開發(fā)能力不足 主要表現(xiàn)是我們還在仿制、測(cè)繪或稍加國(guó)產(chǎn)化的改進(jìn)，更談不上系統(tǒng)的開發(fā)研究。 設(shè)計(jì)的內(nèi)容與目標(biāo) 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是在分析研究包裝機(jī)的 功能的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論設(shè)計(jì)包裝機(jī)的傳動(dòng)路線方案和重要機(jī)構(gòu)（ 槽輪 機(jī)構(gòu)， 花盤輪，轉(zhuǎn)鼓計(jì)數(shù)裝置 ）。并且通過仿真實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)機(jī) 6 構(gòu)設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)討論的具體內(nèi)容是： 1） 電機(jī)到主傳動(dòng)軸的傳動(dòng)方案和傳動(dòng)比的分配； 2） 主傳動(dòng)軸上主傳動(dòng)輸送帶 、 圓柱 齒輪 的傳動(dòng)功率的分配以及傳動(dòng)比的分配。以實(shí)現(xiàn) 瓶 的傳輸 以及 瓶的推送等動(dòng)作間的協(xié)調(diào)。 3）設(shè)計(jì) 送料機(jī)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)， 并理論上分 送料 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可行性。 本設(shè)計(jì)的目標(biāo) 旨 在通過了解包裝機(jī)的功能來研究包裝機(jī)中特定動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)，通過研究 間歇機(jī)構(gòu) 來為包裝機(jī)的應(yīng)用提供較高的理論參考價(jià)值 和應(yīng)用價(jià)值 . 7 第 2 章 片劑包裝機(jī) 的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 擇電動(dòng)機(jī) 合理選擇電動(dòng)機(jī)類型，對(duì)工作機(jī)械有效的工作，以及機(jī)組運(yùn)行的可靠性、安全、節(jié)能及降低設(shè)備造價(jià)都有重要意義。 電動(dòng)機(jī)類型的選擇要從負(fù)載的要求出發(fā)，考慮工作條件，負(fù)載性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、供電情況等，盡量滿足下述各方面的要求： 1． 機(jī)械特性 由電動(dòng)機(jī)類型決定的電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)械機(jī)械特性配合要適當(dāng)，機(jī)組穩(wěn)定工作；電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、牽入轉(zhuǎn)矩等性能均能滿足工作機(jī)械的要求。 2． 轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足工作機(jī)械要求，其最高轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化率、穩(wěn)速、調(diào)速、變速等性能均能 適應(yīng)工作機(jī)械運(yùn)行要求。 3． 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性 從降低整個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能耗及電動(dòng)機(jī)的綜合成本來考慮選擇電動(dòng)機(jī)類型，針對(duì)使用情況選擇不同效率水平的電動(dòng)機(jī)類型；對(duì)一些使用時(shí)間很短、年使用時(shí)數(shù)也不高的機(jī)械，電動(dòng)機(jī)效率低些也不會(huì)使總能耗產(chǎn)生較大的變化，所以并不注重電動(dòng)機(jī)的效率：但另一類年利用小時(shí)較高的機(jī)械，如空調(diào)設(shè)備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機(jī)等，就需要選用效率高的電動(dòng)機(jī)以降低總能耗 。 動(dòng)機(jī) 的選擇 本機(jī)器的動(dòng)力選用交流 380V。包裝機(jī)械中常用的點(diǎn)機(jī)轉(zhuǎn)速多為 1400 分轉(zhuǎn) /分，由于整個(gè)載荷比較小，所以綜合考慮最終選用 壓為 380V，功率為 180W，額定轉(zhuǎn)速為 1400r/據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速及效率要求確定各級(jí)傳動(dòng)比。其中轉(zhuǎn)送帶為主要工作部件，其效率直接影響整機(jī)工作效率。 電動(dòng)機(jī)的外形圖及尺寸見表 8 圖 電動(dòng)機(jī)外形尺寸 表 電動(dòng)機(jī)外形尺寸 動(dòng)方案的確定 包轉(zhuǎn)機(jī)工作時(shí)，先將經(jīng)理瓶機(jī)構(gòu)整理的瓶子經(jīng)輸送帶 8 送入，再經(jīng)花盤輪 9 旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到送料裝置 10，然后通過槽輪 6 進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)使之停下，進(jìn)行灌料。然后再通過花盤輪轉(zhuǎn)出，由輸送帶送出。 機(jī)座號(hào) 安裝尺寸 D(E F(G M N(P R S T 80 19 +0 6 65 130 +00 0 12 +形尺寸不大于 D 175 120 110 300 9 數(shù)裝置 圖 劑包裝機(jī)系統(tǒng)傳動(dòng)原理圖 級(jí)傳動(dòng)比的確定 按 圖 電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶輪、減速器、鏈輪減速。 減速器選用傳動(dòng)比為 ： 50的蝸輪減速機(jī)，電機(jī)與減速箱采用皮 帶傳動(dòng)，其傳動(dòng)比為 ： 4， 鏈輪減速 的傳動(dòng)比為 ：1，即 411 ：： 減電機(jī) ?? ??i ———— 電機(jī)與減速器的傳動(dòng)比 2 1 50減 ： ———— 蝸輪減速箱傳動(dòng)比 3 1 2 1 2 0 2 0i ??? ? ? ? ?減 ： ： ： ———— 減速箱與主軸間傳動(dòng)比 所以主軸轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)帶上的 瓶 的線速度為 0 01 4 0 03212 ????????? r/ ? /? ?60 1000? = ? /? ?60 1000? =s=s 每分鐘 30瓶，那么瓶子間的距離為： ??L 10 第三章 電機(jī)到主輸送帶裝置的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 一級(jí)傳動(dòng) —— 帶的設(shè)計(jì) 1）確定帶的計(jì)算功率]查得帶的工作情況系數(shù) ，故 1 8 ?? 198w ( 2） 選取窄 V 帶帶型 根據(jù) 定選用 。 3） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由表 8表 8主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑163 根據(jù)式（ 8 2121? ，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑2 21634?=252 (根據(jù)表 8 50d 2 ?。 按式 111 6 0 1 0 0 0??? 1160 1000= 63 140060 1000? ???=m/s (212 6 0 1 0 0 0? ? =s 所以帶的速度合適。 4） 確定窄 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 11 根據(jù) 2 0 1 2) 2 ( )d d d dd d a d d? ? ? ?，初步確定中心距0a?400 根據(jù)下式計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ? ? 221'0 2 102 ( )24 d d a d d a? ?? ? ? ?= 32526325224002 2 ?????? ? ????? ）（）（? = ( 由表 8帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度400 則按式（ 8算實(shí)際的中心距 a '0 2? ? ? 2 ? = (圓整取 a=442） 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角1?由式（ 8 00211 1 8 0 5 7 . 5?? ? ? ? ???? 00 325218000 (主動(dòng)輪上的包角合適。 6）計(jì)算窄 V 帶的根數(shù) Z 由 ? ?00 P K K?? ??(又1n?1400 r/163i? 4,查表 8表 8 0P? 查表 8 包角系數(shù) K??表 8長(zhǎng)度系數(shù) 12 ? ?0 . 1 80 . 2 4 0 . 0 3 0 . 9 5 0 . 9 9Z ? ? ? ?=取 Z=1 根。 7） 計(jì)算預(yù)緊力002 . 55 0 0 1q vv z K ???? ? ?????(查表 8 q=m，故 200 . 1 8 2 . 55 0 0 1 0 . 0 6 4 . 6 1 84 . 6 1 8 1 0 . 9 5F????? ? ? ? ? ?????? ????N=） 計(jì)算作用在軸上的壓軸力 102 s i n 2 F ?? = 01 6 2 . 12 1 3 3 . 0 7 8 s i n 2? ? ? = (輪蝸桿傳動(dòng)減速箱的計(jì)算 蝸桿所在軸Ⅰ ：1n=700 r/1p? 1? 180 172.8 w，傳動(dòng)比 50i? ， 傳動(dòng)不反向，工作載荷穩(wěn)定，設(shè)計(jì)壽命2000 h。 擇蝸桿的傳動(dòng)類型 根據(jù) 10085— 1988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ 擇材料 考慮到本設(shè)計(jì)中蝸桿傳動(dòng)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 45— 55輪用鑄錫磷青銅屬模鑄造。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 齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉齒蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) ,再較核齒根彎 13 曲疲勞強(qiáng)度。由式（ 11— 12），傳動(dòng)中心距 ? ?23 2 T ????? ????(1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩2，取效率 ?? 6 2229 . 5 5 1 0PT n? ? ? 36 1 7 2 . 8 1 0 0 . 89 . 5 5 1 0 70015????? =94300 N (2）確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) K?=1；選使用系數(shù)于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取重載荷系數(shù) K K???1 = (3）確定彈性影響系數(shù)輪和鋼蝸桿相配，故60 12 4）確定接觸系數(shù) Z?先假使蝸桿分度圓直徑1a 的比值 1圖 11可查得Z? = 5）確定許用接觸應(yīng)力 ? ?H?根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 屬模鍛造，蝸桿螺旋齒面硬度 >45從表 11查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 ? ?'H?=268應(yīng)力環(huán)次數(shù)為 260 hN ?= 7006 0 1 1 2 0 050? ? ?= 14506 0 1 1 2 0 020? ? ?=10? ( 14 壽命系數(shù) 78 7101 . 0 0 8 1 0 ?=1 則 ? ? ? ?'H H N ?=1? 268=268 ）計(jì)算中心距 23 1 6 0 2 . 91 . 2 1 9 4 3 0 0 268a ???? ? ? ????=中心距為 a=80 i=50，故可模數(shù) m=桿分度圓直徑1d=30時(shí)1d/a=圖 11可查得接觸系數(shù) 'Z?=為 '?，上述計(jì)算結(jié)果可用。 桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 1）蝸桿 軸向齒距m? =徑系數(shù) q=12；齒頂直徑1 235 齒根圓直徑112 d m??=24 分度圓導(dǎo)程角1a rc ta n Zr q??? ????= 0 ' ''4 4549 ；蝸桿軸向齒厚 = 2）蝸輪 蝸輪齒數(shù)2Z=51；變位系數(shù) 122 2?= ； 驗(yàn)算傳動(dòng)比21511zi z??=51，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為 51 5050? =這是 許的。 蝸輪分度圓直徑 22d 1? =127.5 輪喉圓直徑 2 2 22d h??=? 32.5 輪齒根圓直徑 2 2 22d h??= =121.5 15 蝸輪咽喉母圓半徑 2212a d??= 180 校核齒根彎曲疲勞 強(qiáng)度 ? ?22121 . 5 3 Yd d m?????(當(dāng)量齒數(shù) ? ?22 3co sV zz r?= (根據(jù)2 ?，2圖中可查的齒形系數(shù)2 螺旋角系數(shù) 01 140Y???? = 40? = (許用彎曲應(yīng)力 ? ? ? ?'F F F ?從表 11 ?'F?=56 壽命系數(shù) 69 7101 . 0 0 8 1 0 ?= ? 5 6 0 3F? ?? =50實(shí)際彎曲強(qiáng)度 F?= 1 . 5 3 1 . 2 1 9 4 3 0 03 0 1 2 7 . 5 2 . 5?? =曲強(qiáng)度滿足條件。 度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定 由蝸輪蝸桿傳動(dòng)的情況，選用 8 級(jí)精度，側(cè)隙種類為 f。則 1） 蝸桿軸向齒距極限偏差 蝸桿軸向齒 距累計(jì)公差 蝸桿齒行公差1 2） 蝸輪齒距累積公差輪齒圓徑向跳動(dòng)公差輪齒 16 形公差2輪齒距極限偏差 動(dòng)效率的計(jì)算 滑行速度 1 1 1c o s c o d nV ?= 30 ' ''3 0 7 0 0 1 06 0 c o s 4 4 5 4 9? ???? =1.1 m/s (故采用下置蝸桿。 此時(shí)查得 0'2 31V? ?，總效率? ?1 2 3 t a 9 6 t a n ? ? ? ??? ?=(輪蝸桿最小軸徑的確定 1）蝸桿 選擇軸的材料為 45 鋼，由于蝸桿小，所以做成齒輪軸Ⅰ。 此時(shí) ? ?T?=40 由公式 ? ?633 9 . 5 5 1 00 . 2? (? ?6 6 3333 9 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 1 7 2 . 8 1 00 . 2 0 . 2 4 0 7 0 0? ? ? ?????=12 2）蝸輪 同樣選軸的材料為 45 鋼，軸Ⅱ傳遞的功率1? ?? 帶 蝸 桿軸 承=1 8 0 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 5 2???=89 W 由公式（ 1）得 633 9 . 5 5 1 0 8 9 1 00 . 2 4 0 1 4d?? ? ????=17 取 軸 Ⅱ 最小直徑為25 三級(jí)傳動(dòng) —— 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 由設(shè)計(jì)條件可知傳動(dòng)比 i=1，輸入的功率為1P=89 W，轉(zhuǎn)速 n=14 r/載荷平穩(wěn)。則可進(jìn)行如下設(shè)計(jì) 1）選擇鏈輪齒數(shù) 12,3 m/s ，由表 9— 8 選取小鏈輪齒數(shù)1z=20；從動(dòng)輪齒數(shù)2z=20。 2）計(jì)算功率— 9[1]查得工作情況系數(shù)，故 9 W 確定鏈條鏈節(jié)數(shù)0p,則鏈節(jié)數(shù)為 0 221210222pa zz ? ???? ? ? ????=80 節(jié) (1] 3）確定鏈條的節(jié)距 p 由圖 9— 13[1]按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線頂點(diǎn)的左側(cè)時(shí)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表 9— 10 查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù) ?? ????=0 100?? ????=取單排鏈，由表 9— 11 查得多排鏈系數(shù)得所需傳遞的功率為 0891 . 0 5 0 . 9 4 1 . 0 K?? ??=90 W 18 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速1n=14 r/1P=89 W，可選鏈號(hào)為 08A 單排鏈。同時(shí)也證實(shí)原估計(jì)鏈的工作在額定功率曲線頂 點(diǎn)左側(cè)是正確的。此時(shí)查得鏈節(jié)距 p= 4）確定鏈長(zhǎng) L 及中心距 a 8 0 1 2 . 7 01 0 0 0 1 0 0 0?? =m 221 2 1 2 2 184 2 2 2z z z z L???? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???(= ? ?1 2 . 7 0 2 8 0 2 04 ? ? ?=445 心距減小量 △ a=(a=( 445 際中心距 'a = a =445-( 'a =444 ）驗(yàn)算鏈速 116 0 1 0 0 0n z ?=1 4 2 0 1 2 6 0 1 0 0 0???=m/s 6）驗(yàn)算小鏈輪轂孔 由表查得鏈輪轂孔最大許用直徑4 于蝸輪軸徑25 合適。 7）作用在軸上的壓軸力 F?有效圓周力 0 . 0 8 91 0 0 0 1 0 0 00 . 0 6e ??=1483 N (按水平布置取壓軸力系數(shù) ，故 1 1 4 8 3?=1705 N 19 傳送帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算 [1] 由前述可知，選取 08A 型滾子鏈。 P=12.7 1） 選擇鏈輪的齒數(shù) '77,7736。 2） 計(jì)算功率入功率21 0 . 6 8 9 0 . 9 6? ? ? ?鏈= 其中 ? —— 為輸入主軸的功率分配給主傳動(dòng)鏈的分配比 故 1 1 ?= 3）確定鏈條鏈節(jié)數(shù)00p，則鏈節(jié)數(shù)為 '0 7 72 2 1 0 0 3 6 3 622pa z z ??? ? ? ?=236 節(jié) 為了能均勻的分配三角擋板，故選取40 節(jié)。 4）確定鏈長(zhǎng) L 及中心距 a 2 4 0 1 2 . 71 0 0 0 1 0 0 0?? =m 221 2 1 2 2 184 2 2 2z z z z L???? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???=1295.4 心距減小量 △ a=(a=( 445 20 =際中心 距 'a? a==1290.2 'a? 1292 ） 驗(yàn)算鏈速 76 0 1 0 0 0nz ?=14 36 000???=m/s 6） 選取輪轂孔及參考第二傳動(dòng)鏈的輪轂許用最大直徑選擇此段軸徑5 7） 作用在軸上的壓軸力 F?又主傳動(dòng)帶的輸入功率 0 . 0 5 11 0 0 0 1 0 0 00 . 1 0 6 7e ? ? ?主=480 N 按水平布置取壓軸力系數(shù) ，故 1 4 8 0?=552 N 計(jì)算主傳送帶的牽引力 F[6] 假設(shè)回程鏈條有支托的水平式輸送裝置，則 ? ?1 . 1 5 2 3g W L f L f? ? ?(6] 式中 F— — 輸送鏈條的牽引力， N； 21 L—— 物品輸送的水平長(zhǎng)度， m； ? —— 每米長(zhǎng)度上的輸送鏈質(zhì)量， W—— 輸送機(jī)每米長(zhǎng)度上的輸送物品質(zhì)量， 物體與滑臺(tái)表面間摩擦系數(shù)； 鏈條與導(dǎo)軌間摩擦系數(shù)； 3 —— 為鏈條數(shù)。 在本設(shè)計(jì)中瓶子由鏈條本身傳送，所以選于 08A 滾子鏈單排每米質(zhì)量 q=kg/m，則 ?? 開始確定瓶間距時(shí) H=10P=127 又在設(shè)計(jì)時(shí)我選用娃哈哈礦泉水作為參考物品，所以 取 W=4 kg/m，式中 L 由上可知 L= 'a? 785 在設(shè)計(jì)中送料機(jī)構(gòu)給一個(gè)瓶子灌料時(shí)，輸送帶上有 10 個(gè)待灌瓶子。這樣它 們所需要的鏈長(zhǎng)為 'L =10 10 =1270 0， z≥ 3，一般取 z=4(2)銷數(shù) K ????? ??? 212 2222 z?????? ?? 2 1 ??22 1 ??? ??? 28 討論： τ 齒輪 2材料及熱處理 45號(hào)鋼 30 (3)、齒 輪精度 齒輪 1第Ⅰ組精度 7級(jí) 齒輪 2第Ⅰ組精度 7級(jí) (4)、齒輪基本參數(shù) 模數(shù) (法面模數(shù) ) M=4 齒輪 1齒數(shù) 0 齒輪 1齒寬 齒輪 2齒數(shù) 4 齒輪 2齒寬 標(biāo)準(zhǔn)中心距 實(shí)際中心距 A=齒輪 1分度圓直徑 齒輪 2分度圓直徑 齒頂高系數(shù) 隙系數(shù) c*=力角 α *=20(度 ) 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 擇主傳動(dòng)動(dòng)軸的材料 由于軸工作時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力多是循環(huán)變應(yīng)力，所以軸的損壞常為疲勞破壞。而軸的設(shè)計(jì)是包裝機(jī)設(shè)計(jì)中的重要的組成部分，因此我校核 主傳動(dòng)動(dòng)軸 ，應(yīng)保證其有足夠高的強(qiáng)度和韌性。對(duì)應(yīng)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(qiáng)度雖然較合金鋼低，但價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，故在本次設(shè)計(jì) 主傳動(dòng) 軸時(shí)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 常用。 同時(shí) 主傳動(dòng)動(dòng)軸 一般是用碳鋼或合金鋼制成，且本設(shè)計(jì)中的 主傳動(dòng)動(dòng)軸 是低速中載傳動(dòng)，所以綜合上述考慮，我選擇 45 鋼作為 主動(dòng)軸 的材料， 為保證其力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。其主要的力學(xué)性能參數(shù)見文獻(xiàn) [1]表 15中毛胚直徑小于 100 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理后的主要參數(shù)有：硬度： 217～ 255；抗拉強(qiáng)度： 640B M ? ；屈服強(qiáng)度極限： 355s M ? ；彎曲疲勞極限： 1 275M ? ? ；剪切疲勞極限： 1 155M ? ? ；許用彎曲應(yīng)力：1[ ] 6 0 M ? ? 。 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 31 根據(jù)主傳動(dòng)軸的工作情況，確定主傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)圖如下。 圖 動(dòng)軸的結(jié)構(gòu) 力的計(jì)算分析 輸入軸上的功率 1P 、轉(zhuǎn)速 1若取每級(jí)齒輪傳動(dòng)的功率（包括軸承效率在內(nèi)）η = d? ?01=?1=180× 1=9550000550000×35749N? 作用在齒輪上的力 因 已 知大齒輪的分度圓直徑為 d1=m 1Z =4× 60=240 Ft=402357492?=t ??n='34'0680 =a=4068 \\\0 =步確定軸的最小直徑 先按式（ 15步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15 ? ?3 =112，其中 ? ??是得 32 1112×3 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(shè)計(jì)的帶輪相配合，這里需要確定其 了滿足強(qiáng)度要求，這里取 d=20 核軸的強(qiáng)度 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩和扭矩中可以看出截面 D 是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算出的截面D 處的 的值列于下表 表 面 D 的負(fù)荷 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1376N， 070N 22N， 032N 彎矩 M m， ? m 33 總彎矩 2 ?=? m 扭矩 T 3625 N? 彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（既危險(xiǎn)截面 D）的強(qiáng)度。根據(jù) [2]式（ 15上表中的數(shù)值，并取 ? =的計(jì)算應(yīng)力 ?? ? 1 22 ?? = ? ?312 5 9 4 ? ?=已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15得 ? ??1?=60此 ?? ??1?，故安全。 34 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)是對(duì)包裝機(jī)械進(jìn)行的 一次有效的理論討論。通過對(duì)包裝機(jī)各級(jí)傳動(dòng)比的分配研究計(jì)算，了解了包裝機(jī)實(shí)現(xiàn) 送瓶，間歇運(yùn)動(dòng)及送料 這一完整的過程。這為進(jìn)一步了解包裝的其他功能和發(fā)展要求打下了一定的基礎(chǔ)。對(duì)包裝機(jī)進(jìn)行有效的理論分析，不僅有一定的使用價(jià)值，更有較高的理論參考價(jià)值，這有利于我們技術(shù)人員消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家包裝業(yè)的差距。 在設(shè)計(jì)中，我通過分析研究包裝機(jī)的功能和各級(jí)傳動(dòng)比，提出了 設(shè)計(jì) 槽輪 機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)的有效 間歇 動(dòng)作 來完成包裝機(jī)的功能要求。在送料機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì)，采用 轉(zhuǎn)鼓計(jì)數(shù)裝置配合槽輪進(jìn)行計(jì)數(shù) 。 我 著重討論了電機(jī)到主傳動(dòng)帶的傳動(dòng)鏈以及設(shè)計(jì)了機(jī)構(gòu)傳動(dòng)路線和其它的機(jī)械結(jié) 構(gòu)，以及送料機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 35 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)與能力的綜合應(yīng)用和檢測(cè)，是每一個(gè)合格的大學(xué)生的必經(jīng)過程，也是一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅培養(yǎng)了我們正確的設(shè)計(jì)思想；也同時(shí)讓我們掌握了工程設(shè)計(jì)的一般程序和方法，以及鍛煉了我們綜合運(yùn)用知識(shí)能力。在本次設(shè) 計(jì)過程中，我們大量閱讀了各種技術(shù)資料及設(shè)計(jì)手冊(cè)，認(rèn)真探討了機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)的各種基本問題。因此，本次設(shè)計(jì)不僅加強(qiáng)了對(duì)自己所學(xué)專業(yè)課程的理解和認(rèn)識(shí)，而且也對(duì)自己的知識(shí)面進(jìn)行了拓寬。此外，本次設(shè)計(jì)在繪圖的過程中，使用了二維和三維繪圖軟件，并同時(shí)進(jìn)行了手工繪圖，這些都不同程度地使我們學(xué)到了更多的知識(shí)，進(jìn)一步提高了我們繪圖識(shí)圖的能力。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我得到賀靜老師的耐心指導(dǎo)，細(xì)心教誨，并在設(shè)計(jì)過程中及時(shí)的給我解答疑難，讓我在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到了自己能力上的長(zhǎng)進(jìn)和知識(shí)上的飛躍，這對(duì)我的將來 都會(huì)有深遠(yuǎn)的影響。并且，在設(shè)計(jì)過程中還有其他老師和同學(xué)的熱忱幫助，在此表示由衷的感謝！ 由于本人知識(shí)有限，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)更加不足，因此我的設(shè)計(jì)還存在著很多的不足之處，敬請(qǐng)各位老師指正，本人將不勝感激！ 36 參考文獻(xiàn) [1] 雷伏元主編 M]1986. 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