【正文】 n (53) α min= 根據(jù)所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸的轉(zhuǎn)速設(shè)定如下傳動計(jì)算框圖： 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 52 傳動計(jì)算框圖 主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 綜合傳動計(jì)算框圖 52，主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算如下： n 主軸 =n 電機(jī) i 減速器 (54) 其中 nmax 電機(jī) =840~1400 r/min ∴ n 主軸 =42~70r/min 主軸功率 的確定 P 主軸 =P 電機(jī) η帶η減η聯(lián) (55) 式 (55)中： η帶 — 帶傳動效率，取為 η減 — 蝸輪蝸桿減速器效率，取為 η聯(lián) — 聯(lián)軸器效率，取為 P 主軸 =550 = 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 主軸最小直徑估算 d0? A3Pn = 3 = (56) 設(shè)計(jì)軸時(shí)一般考慮軸上的鍵槽對強(qiáng)度的影響，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)槽的個(gè)數(shù)增大尺寸，其經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算如下： d=d0 ???? 3n %41%41 ）（）（ ? 24mm (57) 因?yàn)橹鬏S與減速器由聯(lián)軸器連接，所以選擇標(biāo)準(zhǔn)件聯(lián)軸器的復(fù)合最小軸直經(jīng)為 d=25mm。 總體傳動比分配 定量供料裝置轉(zhuǎn)動一圈，可以填 6 袋，而機(jī)器的包裝速度是 36~60 袋 /min，所以定量供料裝置最多要每分鐘轉(zhuǎn) 10 轉(zhuǎn)，所以定量供料裝置中心軸的轉(zhuǎn)速為6~10r/min。通過調(diào)節(jié)偏心鏈輪的偏心值可以實(shí)現(xiàn)熱封速度的調(diào)整。 經(jīng)過差動傳動裝置，綜合伺服電機(jī) 11 輸出的補(bǔ)償速度，再經(jīng)過一對不完全齒輪 Z60，帶動軸Ⅴ旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動縱封滾輪 6 相對回轉(zhuǎn)。三路傳動如下： （ 1） 主軸Ⅰ通過齒輪 Z20 帶動二聯(lián)體齒輪的齒輪 Z52 和 Z20， 再經(jīng)過二聯(lián)體 齒輪 Z52 和 Z36傳到齒輪 Z36驅(qū)動軸 Ⅵ ，使定量供料器 8 回轉(zhuǎn)。 最終設(shè)計(jì)的象鼻成型器如圖 44 所示： 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 44 象鼻成型器設(shè)計(jì)圖 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 5 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 要實(shí)現(xiàn)包裝的全過程，主要是實(shí)現(xiàn)包裝的牽引走膜，下料及封切。見圖 43 所示。實(shí)際使用中 ,圓弧槽裝接即考慮展開 面的寬度與 a2 基本相符 ,又考慮與三角形板能順利裝接 ,故只好采用圓弧過渡來解決 ,取 2 2R L R??? (48) 式 (48)中： R— U 型槽圓弧部分的半徑 , 可根 據(jù) 工 藝 上 需要 來 取 值 , 亦可 按aR )~(? 推薦取用； a — 空袋高度 (立式為寬度 )。按 U 形成型器的設(shè)計(jì)方法找準(zhǔn)圓弧槽裝接位置 L,并取用圓弧部分半徑 aR )~(? 。因此，考慮到整體布局以及空間大小，我們最終采用象鼻成型器。其中，象鼻成型器它的安裝角α比三角形及 U 形成型器都要小得多，制袋成型阻力比較小。它的選擇與原材料規(guī)格 、袋型、機(jī)器布局等有直接關(guān)系。 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 4 袋成型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 袋型容器有很多種類，本設(shè)計(jì)采用三邊封口式。 （ 2）扭轉(zhuǎn)變形 用橫截面的相對轉(zhuǎn)角 ? 來表示變形的程度 MLGJ?? (310) 式 (310)中： M—— 作用扭矩， N 包裝紙輸送機(jī)構(gòu) 是一個(gè)立方體 其變形主要分為幾部分：立柱自身的變形、連接頭部分凸緣的局部變形和與支架發(fā)生的接觸變形。mm； θ—— 扭轉(zhuǎn)角，（176。 最終設(shè)計(jì)的紙袋傳輸機(jī)構(gòu)如下： 圖 32 包裝紙輸送機(jī)構(gòu) 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 33 包裝紙輸送機(jī)構(gòu)示意圖 機(jī)體強(qiáng)度設(shè)計(jì) （ 1）靜剛度 機(jī)器中任何一構(gòu)件均可視為彈性體，在受載后都要產(chǎn)生一定的變形。具體的繞節(jié)方式如圖 33 所示。 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 本設(shè)計(jì)的顆粒包裝機(jī)屬于中小袋型包裝機(jī)，卷材寬度和直徑小于 400mm，重量較輕，卷材布置在包裝機(jī)的上方，更換材料卷方 便，便于包裝機(jī)的總體布局，并采用懸臂支撐式，節(jié)省材料。卷帶在被牽引供送時(shí)，容易產(chǎn)生拉伸變形或者在接觸的輥面上打滑，當(dāng)紙張力變化或紙卷轉(zhuǎn)動慣量的變化引起供紙速度不穩(wěn)定時(shí)，通過拉簧 1皮帶 7 阻止紙速和張力的突變，保持穩(wěn)定供紙。 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 3 包裝紙輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的自動顆粒包裝機(jī)的 輸送機(jī)構(gòu) 沒有專門的動力機(jī)構(gòu)，原 因有以下幾點(diǎn)： (1)包裝紙是軟的，如果輸送不好會使包裝紙堆積或者拉斷； (2)輸送包裝紙不需要很大的動力； (3)液體包裝機(jī)構(gòu)中的縱封可以在封裝包裝袋的同時(shí)將包裝紙向下拉，這樣就可以使輸送機(jī)構(gòu)中的包裝紙按需求送紙，不會出現(xiàn)堆積或者是拉斷的可能。從結(jié)構(gòu)上來看，由于空心矩形內(nèi)腔容易安設(shè)其他零件，故許多機(jī)架的截面常采用方形或矩形截面。 無論圓形、方形或矩形，空心截面的剛度總比實(shí)心截面的剛度大，因此支撐件應(yīng)該做成中空形式。工字形截面的抗彎強(qiáng)度大，但是抗扭很低故宜用于承受純彎的機(jī)架。m； L—— 長度， m； G—— 彈性剪切模量， Pa。 彎矩變形 用位移 y 和 θ表示變形的程度 2 ()3A Pa L ay EJ?? (24) 22()6D Pax L ay EJL??? (25) (2 3 )6A Pa L aEJ? ?? (26) 3B PLaEJ? ? (27) 3C PLaEJ? ?? (28) 22(3 )6D Pa x LEJL? ?? (29) 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 式 (24) ~ (29)中： P—— 作用力 (包括重力 )， N； E—— 支撐件材料彈性模量， Pa； J—— 支撐件的截面慣性矩， m4。）； Δx ， Δy—— 水平方向和垂直方向的位移。 水平抗彎剛度 ( / )xx xPK N mm?? (21) 垂直抗彎剛度 ( / )yy yPK N mm?? (22) 抗扭剛度 ( / )MK N m m? ?? ? ? (23) 式 (21) ~ (23)中： Py—— 水平、垂直作用力； M—— 扭矩， N它占地面積小，操作靈活，工序緊湊，很符合我們的設(shè)計(jì)需求。 常用的支撐形式有“一”型 、“ 1” 型、“口”型。支撐件的作用是使有關(guān)零部件正確定位并保持其相對工作位置。 綜合以上考慮，我們把大部分傳動系統(tǒng)零件設(shè)計(jì)在中部以及下部。 布置傳動系統(tǒng)時(shí)必須注意的問題有以下幾點(diǎn)： 選用的方案應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單、傳動鏈短、且容易配備； 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 充分利用機(jī)體和支承架的內(nèi)部空間，將動力機(jī)和傳動件盡量布置在內(nèi)部或者側(cè)面，以縮小機(jī)器外形； 在布置傳動是應(yīng)使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作協(xié)調(diào)，例如在遠(yuǎn)距離傳遞旋動運(yùn)動時(shí)常采用鏈傳動，但注意到鏈節(jié)的磨損可能會使從動鏈輪與主動鏈輪產(chǎn)生相位錯(cuò)移精； 為便于調(diào)試，機(jī)械傳動系統(tǒng)的手動調(diào)整裝 置，最好安置在操作者能觀察到有關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作情況的位置。布置氣液壓傳動系統(tǒng)。這樣，一臺包裝機(jī)就相當(dāng)于由若干個(gè)大部件所構(gòu)。 實(shí)際上，執(zhí)行構(gòu)件往往是比較分散的 .以致于它們的原動件較難集中。原動件應(yīng)盡可能接近執(zhí)行構(gòu)件。 首先，根據(jù)包裝工藝路線圖，各個(gè)執(zhí)行構(gòu)件應(yīng)布置在整體的上部，以便于觀察執(zhí)行情況，并且顆粒物受到重力向下流，安裝在較高位置 可以順流而下，提高效率。本文主要針對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，包括支撐形式、成型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、其他結(jié)構(gòu)類的零件設(shè)計(jì)。在保證基本功能的前提下 ，方案一的 互換性良好而制造成本低廉，方案二相對的對機(jī)構(gòu)要求比較高，故 我們最后采用了方案一。 機(jī)械運(yùn)動方案評價(jià)比較 機(jī)械運(yùn)動方案評價(jià)的方法有 3 種，分別是經(jīng)驗(yàn) 法、數(shù)學(xué)法和試驗(yàn)法， 課程設(shè)計(jì)采用經(jīng)驗(yàn)評價(jià)法，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)對方案作粗略的定性評價(jià)。灌裝好后的紙袋繼續(xù)向下運(yùn)動，下面橫封器使上開口封合，并由下面的切刀切斷。紙通過 三角形 成型器將其卷成圓筒狀后繼續(xù)向下運(yùn)動。 特點(diǎn) 整體機(jī)構(gòu)多利用齒輪、鏈輪，傳力特性良好，運(yùn)動精確性高，工作效率高，靠操作性強(qiáng)，安全可靠性高，加工容易，互換性良好而制造成本低廉。 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 2 顆粒包裝機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 顆粒包裝機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù) 計(jì)量方式：容積式計(jì)量 計(jì)量精度：177。縱觀美國和德國的發(fā)展趨勢，雖然各有特色，但自動化、高效化、節(jié)能化將是包裝機(jī)械生產(chǎn)商共同的追求。德國的包裝機(jī)械，以用戶需求為先導(dǎo)提供成套設(shè)備，為生產(chǎn)企業(yè)提供結(jié)構(gòu)性以及經(jīng)濟(jì)性完整的系統(tǒng)方案。 國外的包裝機(jī)械發(fā)展情況尤其以美國與德國的為代表。 （ 6） 輸送機(jī)構(gòu)：利用帶式輸送機(jī)持續(xù)傳遞已包裝好的產(chǎn)品。 （ 4） 送料機(jī)構(gòu) 通常有導(dǎo)管連通容器和灌裝帶，并可以調(diào)節(jié)流速大小。 （ 3） 熱定型式封口機(jī)構(gòu)：利用特殊處理過滾輪的回轉(zhuǎn)，對圓筒狀包裝紙進(jìn)行枕 式豎封，并在豎封同時(shí)利用摩擦牽引包裝紙，使之向下運(yùn)動，保證包裝紙的持續(xù)成型；橫封機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，對以豎封的筒狀包裝紙周期性的封口。 顆粒包裝機(jī)械的組成 自動顆粒包裝機(jī)主要由以下 6 大部件組成： （ 1） 包裝紙輸送機(jī)構(gòu)：把圈在筒上的單層包裝紙通過設(shè)計(jì)的繃緊機(jī)構(gòu)以平張薄膜的形式輸送到紙袋成型機(jī)構(gòu)。 包裝機(jī)械的分類 我國國家標(biāo)準(zhǔn)局 按 主要功能的不同可分為： 充填機(jī) 、 干燥機(jī) 、 灌裝機(jī) 、 殺菌機(jī) 、 封口機(jī) 、 捆扎機(jī) 、 裹包機(jī) 集裝機(jī) 、 多功能包裝機(jī) 、 輔助包裝機(jī) 、 貼標(biāo)簽機(jī) 、北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 包裝容器制造類 、 清洗機(jī) 、 無菌包裝機(jī)械 、 充填機(jī) 。 （ 5）延 長產(chǎn)品保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通 采用真空、換氣、無菌等包裝機(jī)，可使食品等流通范圍更加廣泛，延長食品的保質(zhì)期。采用機(jī)械包裝能防止產(chǎn)品的散失，既保護(hù)了環(huán)境，又節(jié)約了原材料。 （ 2）降低勞動強(qiáng)度，改善勞動條件 如手工包裝糖果，一個(gè)工人 8 小時(shí)要重復(fù)動作 80000 多次；如果廣泛的采用包裝機(jī)械代替手工包裝，不但能將包裝工人從繁重的體力勞動中解救出來，還大大改善了工人的勞動條件。 包裝機(jī)械的作用 包裝機(jī)械是使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化的根本保證，因此包裝機(jī)械在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用。包裝過程包括成型、填充、裹包等主要包裝工序，以及清洗、干燥、殺菌、貼標(biāo)等前后包裝工序，轉(zhuǎn)送、選別等其他輔助工序。 longitudinal sealing。 structural design。 關(guān)鍵詞：顆粒包裝機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；袋成型；縱封；橫封。進(jìn)而，縱封輥將薄膜橫封成筒狀，橫封輥將筒狀薄膜的底部封口，制成敞口袋，供料機(jī)構(gòu)向敞口袋內(nèi)充填物料，然后橫封輥將敞口袋的口封合，切割裝置的切刀將連續(xù)包裝袋切成單袋，完成包裝過程。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 顆粒包裝機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 號： 09130180 姓 名： 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 系 別： 機(jī)械與電氣工程系 指導(dǎo)教師： 教授 二〇一三年六月 （正文下頁開始） 裝配圖（ 0 號圖） 裝配圖細(xì)節(jié) 摘 要 顆粒包裝機(jī)一般適用于 食品、醫(yī)藥、茶葉、化工、等產(chǎn)品中松散狀、無粘性、細(xì)小的顆粒物品的小劑量自動包裝 ，主要 由包裝材料輸送機(jī)構(gòu)、成型機(jī)構(gòu)、封口機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、切斷機(jī)構(gòu)、機(jī)架等組成， 具有操作簡單、生產(chǎn)量大、適用范圍廣等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)進(jìn)行了 顆粒 包裝機(jī)的設(shè)計(jì)方案論證、包裝原理分析、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算等，設(shè)計(jì)的 顆粒 包裝機(jī)主要由供料料斗、計(jì)量供料、包裝薄膜供給、成型、縱封、橫封、定量供料器、切斷、電器加熱等組成， 其 工作原理是薄膜卷裝在可調(diào)節(jié)軸向距離的軸上，薄膜經(jīng)張緊裝置、導(dǎo)向滾筒、牽引滾筒進(jìn)入薄膜導(dǎo)向成型器，形成對折的 U 形結(jié)構(gòu)。本機(jī)具有 整體性好、運(yùn)動 精度高、工作效率高、安全可靠、操作容易、制造成本低等特點(diǎn)。 iii ABSTRACT