【導(dǎo)讀】潛力巨大，有著很大的發(fā)展空間?？Х确壅硎桨b機(jī)是實(shí)現(xiàn)咖啡粉銷(xiāo)售包裝的主要。包裝機(jī)械工具的使用不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展方向，同時(shí)也是提高經(jīng)。濟(jì)效益的重要途徑。進(jìn)入21世紀(jì)，包裝機(jī)械除繼續(xù)增加新品種外，在產(chǎn)品的技術(shù)。在商品流通中人們對(duì)小袋商品的包裝提出了越來(lái)越高的要求,不僅要求。“計(jì)量”是包裝過(guò)程中的重要組成部分,因此商品包裝的精確計(jì)量是。包裝行業(yè)時(shí)刻關(guān)注的一項(xiàng)重要課題。參數(shù)化的設(shè)計(jì),具體任務(wù)是進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、計(jì)量裝置設(shè)計(jì)及橫封切斷裝置設(shè)計(jì)。封棍等部件先后位置的確定;橫封頭及加料裝置的設(shè)計(jì)。對(duì)正，便于調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，便于維修。

　　

【正文】 K ， FaK 均可取為 1 5）齒向載荷分布系數(shù) ??HK ??FK beHK? = 式中的 beHK? 是軸承系數(shù)，由表 10— 9 查得 beHK? = 6） Y?F ， SaY 分別為齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)按當(dāng)量齒數(shù) Zv=Z/cos216。 查表 10— 5得 Y ；， 1 .6 7Y2 .3 8 Sa 11 ???F 由式中 K= ??KKKK VA =1 = 7） 查得：彎曲疲勞安全系數(shù) S=； 設(shè)計(jì)此包裝機(jī)每天工作兩小時(shí)，全年工作，使用壽命 30年，得應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為 N=30000 60 30= 710 彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN = 錐齒輪的彎曲疲勞極限為EF?=500Mpa，計(jì)算彎曲許用應(yīng)力： SK EN FFF ?? ??][ = 由前 計(jì)算知 T= 8）取 R? 的值為 1/3，代入計(jì)算如下公式： 25 m ? ? ???? 1)( 4 2212 1 uuZ YYKT FRR SaFa ??? 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度主要決定模數(shù)，根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，模數(shù) m大于 ，為由于齒數(shù)取 Z=20，為使錐齒輪不致過(guò)小，取模數(shù) m=2mm. 所以大端齒根分度圓直徑 d=2 30mm=60mm 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算與校核 確定校核公式 udKTZ RREH 3121 )(5 ??? ?? ? ?H?? 變形得： ? ?3 2121 )()( uKTZd RRHE ???? ? （ 1）確定載荷系數(shù) K= ??KKKK VA = （ 2） T= （ 3）查 文獻(xiàn) [1]表 106得彈性影響系數(shù)為： MPaZE ? （ 4）查取 aH MP600lim ?? （ 5）由 N=30000 60 30= 710 查文獻(xiàn) [1]圖 1019得 KHN =， 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1 ? ?H? =?600/1=540Mpa （ 6）計(jì)算 將上面各值帶入計(jì)算公式得 ? ? mmuKTZd RRHE )()( 3 2121 ????? ? 所以取 m=2， 齒輪既滿(mǎn)足齒面接觸疲勞強(qiáng)度又滿(mǎn)足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度故而滿(mǎn)足要求。 （ 7）幾何尺寸計(jì)算 26 大端分度圓直徑 1d =60mm 錐距 R= 221d= 齒寬 B=R R? = =,取齒寬為 14mm 由小錐齒輪計(jì)算得大錐齒輪 12020 ??uZZ ， mmmZd 24022 ?? 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核 因?yàn)樵谒械妮S中，料盤(pán)軸所受的轉(zhuǎn)矩最大，所以只需校核料盤(pán)軸即可。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是要確定軸的合理外形和結(jié)構(gòu)，以及包括各軸段長(zhǎng)度、直徑及其它細(xì)小尺寸在內(nèi)的全部結(jié)構(gòu)尺寸。 軸的結(jié)構(gòu)主要取決以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸的毛坯 種類(lèi)；軸上作用力的大小和分布情況；軸上零件的布置及固定方式；軸承類(lèi)型及位置；軸的加工工藝以及其它一些要求。由于影響因素很多，且其結(jié)構(gòu)形式又因具體情況的不同而異，所以軸沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)具有較大的靈活性和多樣性 [6]。但是，不論具體情況如何，軸的結(jié)構(gòu)一般應(yīng)滿(mǎn)足以下幾個(gè)方面的要求： （ 1） 軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置； （ 2） 軸上零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整； （ 3） 軸應(yīng)具有良好的制造工藝性； （ 4） 軸的受力合理，有利于提高強(qiáng)度和剛度； （ 5） 節(jié)省材料，減輕重量； （ 6） 形狀及尺寸有利于減小應(yīng)力集中。 軸的最小直徑估算 軸在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般已知裝配簡(jiǎn)圖、軸的轉(zhuǎn)速、傳遞的功率及傳動(dòng)零件的類(lèi)型和尺寸等。 轉(zhuǎn)軸受彎扭組合作用，在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，其長(zhǎng)度、跨距、支反力及其作用點(diǎn)的位置等都未知，尚無(wú)法確定軸上彎矩的大小和分布情況，因此也無(wú)法按彎扭組合來(lái) 27 確定轉(zhuǎn)軸上各段的直徑。為此應(yīng)先按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件估算轉(zhuǎn)軸上僅受轉(zhuǎn)矩作用。 dmin = 0A 3Pn 0A = ? ?3 ?， 查文獻(xiàn) [1]表 153， 取決于軸的材料和受載情況。 當(dāng)軸段上開(kāi)有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大直徑以考慮鍵槽對(duì)軸的削弱： d100mm 時(shí)，單鍵槽增大 3％，雙鍵槽增大 7％； d? 100mm 時(shí)，單鍵槽增大 5％～ 7％，雙鍵槽增大10％～ 15％。最后對(duì) d進(jìn)行圓整。 查表 C=103 (當(dāng)所受彎距較小或只 受轉(zhuǎn)距、載荷較平穩(wěn)，無(wú)軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只作單向旋轉(zhuǎn)；反之， [T? ]取小值， C 取較大值。 ) 料盤(pán)的實(shí)際功率很小，扭矩約等于零，取 P=,n=mmmmd 3m in ??? 最小直徑處有鍵槽，增大 5%取整 mind =45mm 各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定 軸的結(jié)構(gòu)如圖 21所示： 圖 21 料盤(pán)軸 （ 1） Ⅰ段軸頭的長(zhǎng)度，此處要裝料盤(pán)、聯(lián)結(jié)盤(pán)、法蘭，取 mmL 991 ? 。 （ 2） 確定 2d 、 4d 選擇滾動(dòng)軸承型號(hào) ,取 mmdd 6042 ?? 1d 查文獻(xiàn) [3]表 67，選用型號(hào)為 30212 的圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑 d=60mm,外徑 D=110mm,寬度 B=22mm。 （ 3） Ⅲ段直徑 3d ，為方便安裝， 3d 應(yīng)略大于 2d ，取 3d =70mm。Ⅲ段長(zhǎng)度 3L ，根據(jù)料盤(pán)總體結(jié)構(gòu)取 3L =389mm。 （ 4）Ⅴ段軸頭的長(zhǎng)度，此處要裝大錐齒輪，取 2L =55mm。 由上可知，Ⅰ軸最小直徑為 12mm；Ⅱ軸、Ⅲ軸、Ⅳ軸、Ⅴ軸最小直徑為 20mm。 28 軸承的選擇 選擇滾動(dòng)軸承的類(lèi)型，一般從載荷的大小、方向和性質(zhì)入手。在外廓尺寸相同的條件下，滾子軸承比球軸承承載能力大，適用于載荷較大或有沖擊的場(chǎng)合。當(dāng)承受純徑向載荷時(shí)，通常選用徑向接觸軸承或深溝球軸承；當(dāng)承受純軸向載荷時(shí)，通常選用推力軸承；當(dāng)承受較大徑向載荷和一定軸向載荷時(shí)，可選用角接觸球軸承 [7]。 根據(jù)軸的應(yīng)用場(chǎng)合可知， 軸主要受到徑向力和軸向力。查詢(xún)常用滾動(dòng)軸承的性能和特點(diǎn)，選擇圓錐滾子軸承。應(yīng)用場(chǎng)合：適用于剛性較大跨距不大的軸及須在工作中調(diào)整游隙的場(chǎng)合。 滾動(dòng)軸承的密封 （ 1） 接觸式密封 通過(guò)軸承蓋內(nèi)部放置的密封件與傳動(dòng)軸表面的直接接觸而起密封作用。密封元件主要用毛氈、橡膠圈、皮碗等軟性材料，也有用減磨性好的硬質(zhì)材料如石墨、青銅、耐磨鑄鐵等。 （ 2） 非接觸式密封 接觸式密封必然在接觸處產(chǎn)生摩擦，非接觸式密封則可以避免此類(lèi)缺點(diǎn)，故非接觸式密封常用于速度較高的場(chǎng)合。 由于轉(zhuǎn)速大于 5r/min 選擇非接觸密封。 29 第三章 計(jì)量裝置設(shè)計(jì) 料盤(pán)裝置工作原理是：料盤(pán)裝置是由料盤(pán)，料盤(pán)罩，轉(zhuǎn)軸，法蘭，連接盤(pán)，活動(dòng)底蓋，開(kāi)蓋銷(xiāo)，閉蓋銷(xiāo)等主要部件通過(guò)一些輔助件連接在一起。其工作原理：料盤(pán)是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的，料盤(pán)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(pán)內(nèi)還設(shè)計(jì)一個(gè)料盤(pán)罩，上部開(kāi)有一個(gè)圓孔，可以通過(guò)料斗進(jìn)料。轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)法蘭旋轉(zhuǎn)，法蘭通過(guò)連接盤(pán)帶動(dòng)料盤(pán)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，由于料盤(pán)罩固定不動(dòng)，因此料盤(pán)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(pán)轉(zhuǎn)到卸料位置時(shí)，活 動(dòng)底蓋被開(kāi)蓋銷(xiāo)碰開(kāi)，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(pán)繼續(xù)回轉(zhuǎn)，使活動(dòng)底蓋碰到閉蓋銷(xiāo)令其回復(fù)原位，重新另一個(gè)充填的過(guò)程。 料盤(pán)裝置設(shè)計(jì) 圖 31 料盤(pán)圖 30 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(lái)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。 圖 32 量杯 料盤(pán)結(jié)構(gòu)尺寸確定 料盤(pán)直徑的大小決定了料盤(pán)裝夾量杯的尺寸和排部，料盤(pán)的直徑不宜過(guò)大，太大會(huì)增加總體的尺寸，導(dǎo)致制造成本的提高；料盤(pán)直徑過(guò)小，達(dá) 不到量杯排部的要求。綜合因素考慮取料盤(pán)直徑 φ 294mm,高度 100mm。 料盤(pán)的材料為 2Cr13 料盤(pán)上分布四個(gè)放量杯的沉孔，其尺寸同量杯外輪廓尺寸。 圖 33 料盤(pán) 31 為保證料盤(pán)和料盤(pán)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)料盤(pán)上端用圓頭螺母卡在料盤(pán)軸上保證軸向固定下端用聯(lián)結(jié)盤(pán)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(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。 料盤(pán)罩設(shè)計(jì) 料盤(pán)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(guò)程中刮平量杯里的料，其結(jié)構(gòu)尺寸由料盤(pán)尺寸和量杯的位置確定。料盤(pán)罩與料盤(pán)之間要有一定的密封要求，要既 能保證不相互摩擦不能使料不通過(guò)。料盤(pán)罩無(wú)裂紋、翹邊等缺陷，下表面與料盤(pán)接觸處要平整。 圖 34 料盤(pán)罩 32 第四章 橫封切斷裝置設(shè)計(jì) 橫封是枕式包裝的一道重要工序 ,它通常位于縱封工序的后面 ,作用是使物料經(jīng)過(guò)縱封的袋子橫向密封并切斷 [10]。經(jīng)過(guò)這一工序 ,出來(lái)的便是成品。橫封器通常安裝在一對(duì)對(duì)滾的軸上 ,兩軸對(duì)滾時(shí) ,被加熱的封切器壓向兩塊包裝物中間的間隙 ,包裝材料于是被熱封 。由于封切器的中間安裝了一把切刀 ,使得包裝材料被熱封的同時(shí)也被切斷 ,成為獨(dú)立的包裝物。枕式自動(dòng)包裝機(jī)中橫封動(dòng)作是由橫封機(jī)構(gòu) 來(lái)完成。 圖 35 橫封切斷裝置 33 第五章 總結(jié) 本課題是經(jīng)過(guò)對(duì)包裝要求和條件的分析，選擇型號(hào)為 Y8024的電機(jī)，選擇了 v帶和蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)作為減速機(jī)構(gòu)，運(yùn)用了齒輪傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)并且對(duì)齒輪、軸、帶輪、蝸桿蝸輪進(jìn)行了設(shè)計(jì)校核，所設(shè)計(jì)的包裝機(jī)橫封、豎封、走帶都是用凸輪機(jī)構(gòu)，主要針對(duì)用塑料袋包裝的食品。其計(jì)量裝置采用容積計(jì)量主要是針對(duì)咖啡粉一類(lèi)粉狀食品設(shè)計(jì)的。計(jì)量用的量杯可以根據(jù)包裝食品體積的不同做相應(yīng)大小的內(nèi)徑。料盤(pán)采用回轉(zhuǎn)式圓盤(pán)，四周均勻分布四個(gè)量杯，其回轉(zhuǎn)一周可以完成四個(gè)計(jì)量動(dòng)作。橫向 封切裝置采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的凸輪機(jī)構(gòu)，能夠快速的完成一個(gè)行程，為保證封袋兩側(cè)大小相等，故在機(jī)構(gòu)中有成形器和牽引棍。為保證包裝紙的運(yùn)動(dòng)速度與橫封速度的同步，故用光電傳感器對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)并用超越電機(jī)動(dòng)作使之運(yùn)動(dòng)或制動(dòng)停止達(dá)到對(duì)速度誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)哪康?。為了避免包裝過(guò)程中得到的袋長(zhǎng)誤差，故有調(diào)節(jié)無(wú)級(jí)變速差動(dòng)機(jī)構(gòu)可以對(duì)得到的袋長(zhǎng)加以調(diào)整，從而提高了封切效率。 設(shè)計(jì)的包裝機(jī)能滿(mǎn)足加工要求，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于調(diào)整和維修。 34 參考文獻(xiàn) [1]璞良貴，紀(jì)名剛主編 .機(jī)械設(shè)計(jì) [M].北京 :高等教育出 版社， 2020 [2]孫恒，陳作模，葛文杰主編 .機(jī)械原理；北京：高等教育出版社， [3]王旭、王積森主編 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020 [4]劉朝儒，吳志軍，高政一，許紀(jì)雯主編 .機(jī)械制圖；北京：高等教育出版社，2020 第五版 [5]陸振曦、陸守道主編 .食品機(jī)械原理與設(shè)計(jì) [M].北京：中國(guó)工業(yè)出版社， 1995 [6]伍水順、張?jiān)Ｖ兄骶?.食品機(jī)械自動(dòng)控制 [M]. 北京：中國(guó)工業(yè)出版社， 1994 [7]吳宗澤，羅圣國(guó)主編 .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 ,2020. 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