畢業(yè)設(shè)計（論文）-小型液體包裝機(jī)的設(shè)計.doc

北京印刷學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）北京印刷學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 課 題 名 稱： 小型液體包裝機(jī)的設(shè)計 專 業(yè) 班 級： 機(jī)械工程專業(yè) 2 班 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 生 學(xué) 號：指導(dǎo)教師： 職稱： 教授 摘 要 全自動液體立式包裝機(jī)適用于液體類產(chǎn)品的灌裝，在醫(yī)藥、食品、農(nóng)藥等行業(yè)的應(yīng)用尤為突出。整個機(jī)器采用不銹鋼制造，清潔衛(wèi)生。灌裝速率和灌裝容量都可在一定范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)節(jié)，從而適應(yīng)不同產(chǎn)品的出產(chǎn)需要。整機(jī)靈敏性高，功率小，低速轉(zhuǎn)矩大，速率穩(wěn)定，工作電壓的穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。 液體立式包裝機(jī)主要由送料系統(tǒng)、供膜系統(tǒng)、傳動裝置、封口裝置、切割裝置、傳輸?shù)葞撞糠纸M成。本次主要是完成對傳動裝置的設(shè)計，如齒輪、錐輪等。 全自動液體立式包裝機(jī)功能全面，操作界面流暢便捷，外觀精美，安全衛(wèi)生，性價比高，而且能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量。關(guān)鍵詞液體立式包裝機(jī) 傳動系統(tǒng) 鏈輪 齒輪 供膜裝置切割裝置熱封口裝置全套圖紙加扣3012250582 Abstract Fully automatic liquid vertical packaging machine for the pharmaceutical, food, pesticides and other industries of liquid products filling production. ompact and reasonable design, compact and beautiful appearance, convenient adjustment, but also has a certain range of measurement functions. The filling speed and the filling capacity can be adjusted in a certain range. The machine has high sensitivity, small power, high speed torque, stable speed, stable working voltage, strong anti-interference ability.Vertical liquid packaging machine is composed of a film feeding device, feeding device, transmission system, heat sealing device, cutting device, etc. The design of the main transmission system (including the sprocket, gears, shafts, turbine worm) and the structure of the overall assembly design.Liquid automatic vertical packaging machine function is complete, simple and sensitive operation, packaging perfect quality.Keywords liquid vertical packaging machine drive system of sprocket gear membraneproviding cutting device heat sealing device目 錄1 緒論11.1我國液體立式包裝機(jī)械發(fā)展歷程11.2我國液體立式包裝機(jī)所存在主要問題11.3我國液體包裝機(jī)械的設(shè)計22 總體方案設(shè)計32.1液體立式包裝機(jī)的功能32.2設(shè)計數(shù)據(jù)與需求32.3方案的簡介與比較33 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計73.1包裝膜運送機(jī)構(gòu)73.2膜袋成型機(jī)構(gòu)73.3 熱定型式封口機(jī)構(gòu)94 傳動系統(tǒng)的設(shè)計104.1傳動系統(tǒng)簡介104.2 電機(jī)的計算與選用104.3機(jī)械無級變速器的選用124.4齒輪傳動134.5軸的設(shè)計計算204.6 圓弧齒圓柱蝸桿傳動設(shè)計244.7 凸輪設(shè)計28結(jié)論31參考文獻(xiàn)34致謝351 緒論在過去的十年中，通過共同努力，包裝和食品行業(yè)已減少了食品包裝材料的用量。盡管如此，使用的包裝材料仍然非常明顯的在處置方面的消費。環(huán)境問題正變得日益重要，因此，消費者的壓力可能引發(fā)的生物基包裝材料作為非可再生資源生產(chǎn)的材料替代使用。1.1我國液體包裝機(jī)械發(fā)展歷程改革開放以來，我國的液體包裝機(jī)械一步步的發(fā)展，從無到有，一步一個腳?。粡哪７碌窖邪l(fā)，再到創(chuàng)新，通過這些年的發(fā)展，現(xiàn)在液體包裝機(jī)械行業(yè)已初步定型，新的產(chǎn)品逐步增多，技術(shù)上也有了很大的改革，即便如此，不能否認(rèn)的是，我國的液體包裝機(jī)械行業(yè)的總體水平確實還與國外還存在著一定的距離，生產(chǎn)出的部分產(chǎn)品依然都達(dá)不到發(fā)達(dá)國家上世紀(jì)90年代末的水平，與這些發(fā)達(dá)國家的差距還甚遠(yuǎn)。 從生產(chǎn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)上來看，我國液體包裝機(jī)械的品種大約僅有1400多種，品種少，又缺少高精度的產(chǎn)品，故而大大不能夠滿足市場的需求。甚至很多的元器件質(zhì)量差、壽命短、導(dǎo)致可靠性低，總體影響了整體產(chǎn)品的質(zhì)量。 從企業(yè)長遠(yuǎn)的方向來看，國內(nèi)的包裝機(jī)械行業(yè)都是小作坊，小企業(yè)，缺少龍頭式的標(biāo)志性企業(yè)來帶動整個包裝機(jī)械行業(yè)快速的發(fā)展，像這種生產(chǎn)規(guī)模大能夠帶動行業(yè)發(fā)展的企業(yè)并不多；從發(fā)展長遠(yuǎn)來看，我國還是停留在模仿階段，缺乏創(chuàng)新能力，同樣也缺少試驗地和經(jīng)費，在此方面國外就做的很好。1.2熱成型-填充-封口包裝機(jī)的應(yīng)用熱成型充填封口機(jī)是包裝機(jī)械行業(yè)的最最普遍的機(jī)械，該機(jī)采用各種類型的紙、塑料膜等進(jìn)行各種包裝，能夠全自動化完成袋成型、填料、封口、切斷等所有的包裝過程，經(jīng)過該類機(jī)械所包裝的產(chǎn)品可以防止潮濕、防止霉化、防氧化等，如此便可以延長儲存日期。所以很廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，如輕工業(yè)、食品行業(yè)、化工等，現(xiàn)今在我國現(xiàn)有的產(chǎn)品包裝中運用廣泛。 該類機(jī)器現(xiàn)有很多種，適用于不同產(chǎn)品的包裝，如大袋型、重袋型包裝機(jī)，同樣也有中型、小型包裝機(jī)，關(guān)于他的計量方式也分為很多種類，如電子秤式、容器式，包裝的產(chǎn)品物料也有不同的類型包裝機(jī)，可以分為液態(tài)、小顆粒、粉末等等類型。從上世紀(jì)九十年代初，我國一直采用國際化標(biāo)準(zhǔn)以及引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)水平，該類包裝機(jī)械無論在設(shè)計水平還是制造水平都有了較大的提高，從而在產(chǎn)品質(zhì)量方面也有了顯著的提高。同時，隨著時代的不斷發(fā)展，隨著人們生活水平的日益提高，所需要的產(chǎn)品類型也愈來愈多，該類機(jī)械的生產(chǎn)廠家也不斷增多，而這些大多數(shù)都企業(yè)缺乏經(jīng)驗，缺乏技術(shù)。所謂無利不歡，一些黑心企業(yè)為了打價格戰(zhàn)，在價格方面占據(jù)優(yōu)勢，往往為了降低成本，采用質(zhì)量不過關(guān)的材料、甚至偷工減料、減化生產(chǎn)工藝，這樣就陷入了惡性競爭的商業(yè)環(huán)境，導(dǎo)致一些包裝機(jī)質(zhì)量不合格甚至低劣。1.3液體包裝機(jī)械的設(shè)計在液體包裝機(jī)械的設(shè)計方面，缺乏先進(jìn)的思想和理念，設(shè)計時，考慮不夠充分，往往因為設(shè)計時沒有留出足夠的改進(jìn)空間而不能進(jìn)一步的改造，導(dǎo)致機(jī)械的設(shè)計模板簡單化、單一話，往往由此形成因為產(chǎn)品的材料或者尺寸的新穎化而沒有足夠的模板去生產(chǎn)；另一方面，很多機(jī)械的設(shè)計人員對電機(jī)的同步技術(shù)、傳動技術(shù)等方面不夠了解，如此，往往導(dǎo)致簡單問題復(fù)雜化，這樣怎么能夠讓整個包裝行業(yè)有所革新呢，這也是現(xiàn)今包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展不成熟的重要問題之一。液體包裝機(jī)械的概念設(shè)計是一種先進(jìn)的設(shè)計理念，通俗說就是要求根據(jù)各個產(chǎn)品的生命周期的不同階段，對產(chǎn)品的功能創(chuàng)造以及子功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對相應(yīng)的功能和結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行完善性的設(shè)計。我們要將概念設(shè)計的思路融入進(jìn)各類液體包裝機(jī)械的設(shè)計理念，以減少設(shè)計上的失誤，縮短設(shè)計的周期，從而加快產(chǎn)品從研發(fā)到生產(chǎn)的時間，這樣的設(shè)計更合理人性化。同時它也是包裝企業(yè)間競爭的重要手段之一。2 總體方案設(shè)計2.1液體自動包裝機(jī)的功能此次設(shè)計的全自動小型液體包裝機(jī)，適用的物料類型為各種液體類的包裝，如包裝牛奶、醬油等。簡要的工作流程如下：首先將相應(yīng)的包裝膜經(jīng)過成型裝置卷成筒狀，然后將一端封口，接著將適量的液體注入，最后封另一口以及將其切斷，并將由運輸機(jī)構(gòu)輸入相應(yīng)的地方。2.2設(shè)計數(shù)據(jù)與需求一、設(shè)計尺寸1.包裝膜寬度 240mm2.包裝速度 1800袋/時3.灌裝容量 300ml/袋4.外形尺寸 750*750*1750mm二、設(shè)計需求全自動小型液體包裝機(jī)的部件有以下5大類：1） 相應(yīng)的包裝膜運送機(jī)構(gòu)：把單層的包裝膜經(jīng)過相應(yīng)的緊繃機(jī)構(gòu)以平張的形式經(jīng)過傳輸裝置運送到袋成型裝置。2） 袋成型裝置：把運輸來的平張薄膜經(jīng)過相應(yīng)袋成型機(jī)構(gòu)將其卷成圓筒狀，便于縱向封口和灌料。3） 熱封口機(jī)構(gòu)：使用特殊熱處理過的滾輪，利用他的不斷的回轉(zhuǎn)，對包裝膜進(jìn)行縱封，并同時利用滾輪間的磨擦對包裝膜起到牽引的作用，使其的不斷輸送，這一做法保證了包裝膜在該機(jī)構(gòu)上的不斷成型；橫封機(jī)構(gòu)：對已縱封過的筒狀包裝膜進(jìn)行周期性的不斷封口。故而，最終成型。4） 切斷機(jī)構(gòu)：在封口機(jī)構(gòu)不斷回轉(zhuǎn)的同時，切斷機(jī)構(gòu)也由凸輪的不斷回轉(zhuǎn)帶動推桿不斷推著切刀，使其周期性的切割。5） 運送機(jī)構(gòu)：利用帶式運送機(jī)持續(xù)傳遞已包裝好的產(chǎn)品。2.3 方案的簡介與選擇比較 方案一（如表1）：表1機(jī)構(gòu)組成名稱膜的運輸機(jī)構(gòu)袋成型機(jī)構(gòu)封口機(jī)構(gòu)切斷機(jī)構(gòu)運送機(jī)構(gòu)形式將紙膜固定在一根桿上，使得三根傳動桿作緊繃裝置象鼻成型器1對縱封輥和橫封輥凸輪回轉(zhuǎn)帶動切刀傳送帶式功能實現(xiàn)過程把筒狀的單層包裝膜經(jīng)過相應(yīng)的緊繃機(jī)構(gòu)經(jīng)過相應(yīng)的傳送裝置運送到袋成型機(jī)構(gòu)（即象鼻成型器），象鼻成型器把運輸來的平張薄膜經(jīng)過相應(yīng)的三角板和圓弧槽將其卷成圓筒狀，有利于縱向封口和灌料；橫封機(jī)構(gòu)：對已縱封過的筒狀包裝膜進(jìn)行周期性的不斷封口。故而，最終成型。特點 整體機(jī)構(gòu)傳力特性良好，結(jié)構(gòu)緊密，運動的精確度高，工作效率高機(jī)構(gòu)簡圖如圖2-1：凸輪推桿傳送帶縱封器橫封器馬達(dá)圖2-1 方案二：關(guān)于L型封口器的各個傳動部件間的聯(lián)系。具體構(gòu)成見表2。表2機(jī)構(gòu)組成 名稱包裝膜的運送機(jī)構(gòu)袋的成型機(jī)構(gòu)熱封口機(jī)構(gòu)切斷機(jī)構(gòu)運送機(jī)構(gòu) 形式由1個傳動桿牢牢套住卷筒薄膜象鼻成型器L型封口器，橫封器切刀帶式運送機(jī)功能實現(xiàn) 此方案的優(yōu)點是選擇了間斷式的運動過程，袋成型的是由膜自上而下的方向運送的方法，力是由下面的相應(yīng)輥輪來牽引的。膜通過紙卷機(jī)構(gòu)將其卷成筒狀后連續(xù)向下運動。經(jīng)過填裝好后的膜袋繼續(xù)向下運動，同時下面的橫封器的不斷回轉(zhuǎn)使膜袋上部開口封合，并由切刀切斷完成最后切斷操作特征整個機(jī)構(gòu)多利用軸上齒輪、渦輪等，傳動力距大，穩(wěn)定，可操作性高，安全性高，封口機(jī)構(gòu)和切斷機(jī)構(gòu)在一個運動中完成，所以對機(jī)構(gòu)的要求相對就比較高。 此方案的運動簡圖如圖2-2：凸輪傳輸帶橫封器L型封口器馬達(dá)圖2-2機(jī)械運動方案評價比較：該方案評價的方法有經(jīng)驗法、數(shù)學(xué)法和試驗法這3種，一般畢業(yè)設(shè)計所選用的方法為經(jīng)驗評測法，根據(jù)自己以往的經(jīng)驗對相應(yīng)方案作簡單的評價。如表3表3方案一方案二傳動裝置執(zhí)行裝置傳動裝置執(zhí)行裝置系統(tǒng)功能準(zhǔn)確性一般良好一般良好特定功能優(yōu)良好優(yōu)良好運動性能可調(diào)性良好良好良好一般精度良好優(yōu)良好良好動力性能承載能力好好好好增力特性較好好好較好傳力特性較好好較好好震動噪聲小小一般一般性能效率情況高高較高很好壽命長短較長較長較長較長操作性能方便方便方便方便安全性能較好較好較好較好可靠性較好較好較好較好適用范圍大大受限制大經(jīng)濟(jì)性加工難易容易容易容易容易能耗大小較小較小較小較小成本低低低低3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計3.1包裝膜運送機(jī)構(gòu)本液體包裝機(jī)沒有單獨設(shè)置動力機(jī)構(gòu)，原因如下：1.包裝膜是軟的，如果運送不好會使包裝膜堆積或者拉斷2.運送包裝膜不需要很大的動力。3.液體自動包裝機(jī)中縱封機(jī)構(gòu)的縱封輥一方面起到封裝包裝袋的作用，在另一方面，同時也可將包裝膜向下拉，起到牽引的作用，這樣就能按需量送膜，不會出現(xiàn)堆積或者拉斷紙袋的情況。 圖3-1 運送機(jī)構(gòu)如圖所示（圖3-1、圖3-2）： 該裝置共有四個固定的傳動桿，包裝膜固定在1號傳動桿上，經(jīng)過2、3、4號桿進(jìn)行傳動，可保證包裝膜緊繃。3.2膜袋成型機(jī)構(gòu) 圖3-23.2.1膜袋成型機(jī)構(gòu)的選擇 為什么選用象鼻成型器而不去選用其他常見的幾種？如U形板成型器、翻領(lǐng)成型器等。下列是4種常見的成型器的比較,如表4:表4成型器的類型特點所應(yīng)用的范圍狀態(tài)成型時受力情況是否滿足本次方案設(shè)計其他三角板型將平張薄膜折疊成型可應(yīng)用規(guī)格變化較大時的機(jī)器良好差是U形板型將平張薄膜折疊成型比較廣較好比三角板成型器好是象鼻型將平張薄膜折疊成型適用帶寬單一較好彎折平緩，成型阻力小是設(shè)計制造比翻領(lǐng)式簡單翻領(lǐng)型將平張薄膜折疊成型適用帶寬單一差成型的阻力要求大，易拉伸變形是設(shè)計等方面復(fù)雜根據(jù)以上各種成型器的不同特點（包括優(yōu)點和缺點）并結(jié)合畢業(yè)設(shè)計的需要，本次設(shè)計方案最終選擇象鼻成型器作為袋成型機(jī)構(gòu)。3.2.2膜袋成型機(jī)構(gòu)的設(shè)計1.三角板的設(shè)計象鼻成型器可當(dāng)做在U形板成型器的根基上，對部分結(jié)構(gòu)作更完美的修正，成型器的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖3-3?？芍前宓陌惭b角為A，其取值范圍在510之間,由以此可算其底角2B，根據(jù)空帶的帶寬2a來確定三角板的頂高d，最后確定連接地點m和圓弧槽的圓弧部分的半徑，取值為R=0.2a 。 圖3-3圖中各數(shù)值之間的關(guān)系如下表5：表5已知數(shù)值2a240mmA10未知關(guān)系式數(shù)值R設(shè)R=0.2a24mmBsinA=tanB2.圓弧槽的設(shè)計在圓弧槽中，為保證其周長與帶寬相等，在我們設(shè)計過程中，在圓弧槽中，加入了部分橢圓，使得更易成形；即：橢圓周長L , 短軸長d ,長軸長c ，則 L=2+4(c-d) ，且d=R圓弧槽的總周長（包括圓與橢圓） , 且 。綜合上式得，c=58mm ，d=24mm 象鼻成型器的最終效果圖如圖3-4: 圖3-43.3 熱定型式封口機(jī)構(gòu)3.3.1 縱封器該包裝機(jī)的縱封器是為實現(xiàn)紙袋的縱向縫合，同時，在本方案中也起到包裝材料的牽引運送作用。為保證制袋過程的連續(xù)運轉(zhuǎn)，所以設(shè)計輥式的縱封器，那么就可以保證兩個輥筒工作過程中能夠穩(wěn)定等速回轉(zhuǎn)，重合后的包裝膜，經(jīng)過特殊處理過的輥筒，壓和形成縱封。 縱封器的尺寸是由對應(yīng)齒輪的的尺寸所決定的?？v封器效果如圖3-5圖3-5基本尺寸：直徑是119mm ，厚度是10mm（留有1毫米的紙張間隙）。3.3.2橫封器 該橫封器縱也是一直保持連續(xù)不斷回轉(zhuǎn)運動的，效果圖如圖3-6：圖3-6我們知道膜袋的寬度是240mm ，故而取橫封器寬度是120mm，符合需求。4 傳動系統(tǒng)的設(shè)計4.1傳動系統(tǒng)簡介 傳動系統(tǒng)是機(jī)器的重要組成部分，相當(dāng)于連接各個關(guān)節(jié)的樞紐，所有的動力都是由它驅(qū)動著各個部件實現(xiàn)相應(yīng)的動作。傳動系統(tǒng)要求的精度越高，則機(jī)器的加工余量越充分，傳動系統(tǒng)也是各中震動噪聲的來源，傳動系統(tǒng)也是影響機(jī)器的復(fù)雜程度的關(guān)鍵，關(guān)系到機(jī)器的結(jié)構(gòu)及性能好與壞。4.2 電機(jī)的計算與選用4.2.1選擇電機(jī)類型 為何選取選取Y系列封閉式的三相籠型異步電機(jī)？因為該類型的電動機(jī)有諸多好處，包括結(jié)構(gòu)方面，維修方面，成本方面等等，同時負(fù)載夠高，能滿足大多數(shù)工業(yè)機(jī)械的傳動需要。4.2.2 確定電機(jī)容量電動機(jī)的輸出功率主要分配給了四部分，即切割裝置、兩個封口裝置和傳送裝置。如下圖4-1：圖4-1切割裝置：按最高產(chǎn)量30袋/min計算 傳動系統(tǒng)效率 橫封裝置： 縱封裝置： 傳送裝置： 所以電機(jī)容量 4.2.3確定電機(jī) 綜合考慮電動機(jī)各個方面的性能，如傳動裝置方面，價格等方面，選擇同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，額定功率為0.55Kw，滿載轉(zhuǎn)速1390r/min,電機(jī)型號為Y802-1的電機(jī)。4.2.4總傳動比的分配電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是1390轉(zhuǎn)/分鐘，即nm=1390r/min（皮帶部分要達(dá)到傳動比使得蝸桿轉(zhuǎn)速600r/min）電動機(jī)動力經(jīng)過皮帶傳動到蝸桿軸，根據(jù)之前設(shè)計的要求，蝸桿和渦輪的傳動比，所以n蝸桿=600 r/min ，n渦輪=30 r/min 。與渦輪同軸的齒輪1是標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，與其相嚙合的齒輪一起轉(zhuǎn)動，與此同時，相應(yīng)兩個橫封器的轉(zhuǎn)速也為30 r/min 。轉(zhuǎn)速與渦輪保持一致。錐齒輪1和錐齒輪2為1:1的標(biāo)準(zhǔn)嚙合，故而錐齒輪1的轉(zhuǎn)速同樣與橫封器的轉(zhuǎn)速保持一致。鏈輪2的轉(zhuǎn)動帶動鏈輪4轉(zhuǎn)動，從而帶動凸輪端，由于其傳動比為1：1，所以凸輪的轉(zhuǎn)速和橫封器的轉(zhuǎn)速相同。鏈輪1和鏈輪6，鏈輪7和鏈輪8的傳動比分別為1：1 ，和2：1 。所以鏈輪8的轉(zhuǎn)速 。鏈輪8轉(zhuǎn)動會帶動另一對直齒輪3、4轉(zhuǎn)動，即帶動了縱封器的轉(zhuǎn)動，所以縱封器的轉(zhuǎn)速 。將上述列成表6如下：表6零件名稱轉(zhuǎn)速（r/min）半徑大?。╩m）備注原動機(jī)皮帶輪60040蝸桿600渦輪30齒輪1、230Z=30 m=5錐齒輪230Z=40 m=2錐齒輪160Z=20 m=2鏈輪160Z=15鏈輪230Z=30鏈輪330Z=15鏈輪430Z=15鏈輪530Z=15鏈輪630Z=15鏈輪730Z=15鏈輪815Z=30凸輪30橫封器30縱封器15R=59.5傳送帶30R=50齒輪3、415Z=20 m=64.3機(jī)械無級變速器的選用 本方案采用的是普通的V帶無級變速器，傳動比為。其特點為：1)結(jié)構(gòu)簡單，制造精細(xì)，性能優(yōu)良，經(jīng)久耐用；2)由V帶的磨擦傳遞動力，傳動力矩大，穩(wěn)定；3)制成V帶的材料堅固，故功率損耗較小，耐磨性較強(qiáng)4)安裝不受角度限制5)傳動平穩(wěn)，無噪聲4.4齒輪傳動4.4.1齒輪傳動特點1)任意時刻的傳動比保持恒定。2)傳動比范圍跨度大，同時適用于增速或減速的要求。3)速率和傳遞功率的范圍廣，能夠在各種跨度的速度間的傳動4) 傳動效率高，效率最高可高達(dá)99%以上。5)結(jié)構(gòu)緊湊，適用于近間隔傳動。6)制作成本高。7)制作時精度要求高，否則傳動時噪聲、振動和沖擊大。8)沒有過載保護(hù)的功能。4.4.2直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算1)選擇齒輪材料，確定試驗齒輪的疲勞極限應(yīng)力 初選齒輪材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)，硬度220240HBS，精度等級為8級，齒數(shù)，查圖16.2-3及圖16.2-5【機(jī)械設(shè)計】，并且根據(jù)MQ級質(zhì)量需求取值，查得 2) 按彎曲疲勞強(qiáng)度初步確定模數(shù)，并初選主要參數(shù)按表16.2-9【機(jī)械設(shè)計】式中齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩:取K=1.9。齒寬系數(shù)：取=8齒數(shù)比u：取u=i=1許用彎曲應(yīng)力：按表16.2-9【機(jī)械設(shè)計】，取最小安全系數(shù)=1.4外齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)：查圖16.2-23【機(jī)械設(shè)計】得=3.99將以上數(shù)據(jù)代入計算模數(shù)的公式得取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m：m=5mm齒寬b：分度圓直徑：3) 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 按表16.2-34使用系數(shù)：查表16.2-7及16.2-5【機(jī)械設(shè)計】得=1動載荷系數(shù):式中齒輪分度圓上的圓周力:圓周速度v:將以上各數(shù)據(jù)代入公式，得=1.12彎曲強(qiáng)度計算的載荷分布系數(shù)：=1.16彎曲強(qiáng)度計算的載荷分配系數(shù)：查表16.2-42【機(jī)械設(shè)計】得=1.2彎曲強(qiáng)度計算的重合度：則： 將以上各數(shù)值代入齒根彎曲應(yīng)力計算公式，可得：許用應(yīng)力：抗彎強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)相對齒根圓角敏感性系數(shù)： =1相對表面狀況系數(shù)： =0.9尺寸系數(shù)： =1所以安全系數(shù)取最小安全系數(shù) 所以 結(jié)論：結(jié)構(gòu)符合需求4.4.3直齒錐齒輪傳動的設(shè)計計算1) 選擇齒輪材料，初步確定齒數(shù) 選擇兩齒輪材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)，硬度220240HBS，精度等級為8級。小齒輪齒數(shù)，傳動比u=2，大齒輪齒數(shù)查圖16.2-18及圖16.2-21【機(jī)械設(shè)計】，按MQ級質(zhì)量需求取值，查得2) 按彎曲疲勞強(qiáng)度初步確定模數(shù)，并初選主要參數(shù)設(shè)計公式許用彎曲應(yīng)力： 按表16.2-21，取最小安全系數(shù)外齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)：查圖16.4-26【機(jī)械設(shè)計】，得=4.85載荷系數(shù)K：K=1.4故取得 3) 幾何計算分錐角：大端分度圓直徑：外錐距： 當(dāng)量齒數(shù)：齒寬系數(shù)取 齒寬b： 取 b=9mm實際齒寬系數(shù)： 中點模數(shù)： 中點分度圓直徑：切向變位系數(shù)： 高變位系數(shù)： 頂隙： 大端齒頂高： 大端齒根高： 全齒高： 齒根角：齒頂角： （采用等頂隙收縮齒）頂錐角:根錐角:大端齒頂圓直徑:當(dāng)量齒輪分度圓直徑:當(dāng)量齒頂圓直徑:當(dāng)量齒輪傳動的中心距:當(dāng)量齒輪基圓齒距: 當(dāng)量齒輪頂圓直徑:嚙合線的長度: 端面的重合度： 齒中部的接觸線長度：齒中部接觸線的投影長度：4) 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度校核：使用系數(shù)：查表16.2-28及16.2-9【機(jī)械設(shè)計】，得=1精度等級和中點圓周速度：動載荷系數(shù): =1.02 齒輪分度圓上的圓周力: 復(fù)合齒形系數(shù): 重合度系數(shù): 錐齒輪系數(shù)：載荷分布系數(shù) 則齒根彎曲應(yīng)力;齒根許用彎曲應(yīng)力： 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度基本值: 壽命系數(shù): 相對齒根圓角敏感系數(shù): 相對齒根表面狀況系數(shù): 尺寸系數(shù): 最小安全系數(shù): 許用彎曲應(yīng)力值: 齒根彎曲強(qiáng)度校核結(jié)果: 所以設(shè)計符合結(jié)構(gòu)需求。4.5軸的設(shè)計計算4.5.1 軸的強(qiáng)度計算按許用切應(yīng)力計算：受轉(zhuǎn)矩T(Nmm)的實心圓軸，其切應(yīng)力為：軸的最小直徑為：式中為軸的抗扭截面系數(shù)P：軸傳遞的功率n：軸的轉(zhuǎn)速C：與軸材料有關(guān)的系數(shù)，軸的材料為45號鋼，故而取得：許用切應(yīng)力，取得40Mpa各軸的直徑最小值計算如下：蝸桿軸：渦輪軸：小錐輪軸：4.5.2 軸的校核按安全系數(shù)法進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核（以渦輪軸為例進(jìn)行校核）圖4-2 蝸輪軸簡圖圖4-3軸受力圖圖4-4水平面受力圖圖4-5垂直面受力圖圖4-6 水平面彎矩圖圖4-7 垂直面彎矩圖圖4-8 合成彎矩圖（1） 畫出軸的空間受力圖（如圖4-2） 將輪齒上受力簡化為集中應(yīng)力作用于軸上，軸的支點反力也簡化為集中應(yīng)力作用于軸上。（2） 畫出水平面受力圖，見圖4-3，計算支點反力，畫出水平面彎矩圖，見圖4-6。，, 方向向下， 方向向上（3） 畫出垂直面受力圖，見圖4-5，計算支點處的彎矩，畫出垂直面彎矩圖，見圖4-7.，（4） 求合成彎矩，畫出合成彎矩圖，見圖4-8.（5） 校核軸的強(qiáng)度 依照彎矩大小及軸的直徑選定支點截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。由表10-1機(jī)械設(shè)計，當(dāng)45鋼，按表10-3用差值法得。支點截面當(dāng)量彎曲應(yīng)力：結(jié)論：支點C截面安全。4.6 圓弧齒圓柱蝸桿傳動設(shè)計4.6.1 蝸輪、蝸桿的材料及熱處理蝸桿采用40Cr，表面淬火，5055HRC蝸輪采用ZCuSn10Pb1，砂型鑄造4.6.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計由式（8-22）【機(jī)械設(shè)計】 （1） 載荷系數(shù)由表8-7，取，假設(shè)渦輪圓周速度，則（2） 彈性系數(shù) 由表8-9，。（3） 傳動比 （4） 選擇齒數(shù) 由表8-3【機(jī)械設(shè)計】，取蝸桿頭，則渦輪齒數(shù)。（5） 確定 i=20，取，查圖8-10，Z=2.8。（6） 蝸輪扭矩（7） 許用應(yīng)力由表8-10，。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式（8-24），（8） 初定中心距a（9） 蝸桿分度圓直徑、模數(shù)由式（8-23）查表8-2，取m=4mm，則q=10mm。（10）中心距a（11） 校核圓周速度，與假設(shè)相近。（12） 幾何參數(shù)計算按表8-5計算：蝸桿分度圓導(dǎo)程角。蝸桿齒頂圓直徑，齒根圓直徑。蝸輪齒頂圓直徑。蝸輪齒根圓直徑。4.6.3 按彎曲疲勞強(qiáng)度校核由式（8-27）當(dāng)量齒數(shù)查圖8-11【機(jī)械設(shè)計】，得到齒形系數(shù)。，由表8-12【機(jī)械設(shè)計】，ZCuSn10P1渦輪單向轉(zhuǎn)動時基本許用彎曲應(yīng)力，蝸輪的許用彎曲應(yīng)力，。，彎曲強(qiáng)度滿足需求。4.6.4 蝸桿軸的剛度校核由式（8-28）蝸桿軸慣性距，,蝸輪是錫青銅時查表8-8，。蝸桿傳動的效率蝸桿轉(zhuǎn)矩蝸桿切向力法向力徑向力取。，蝸桿剛度滿足需求。4.6.5 散熱計算則總效率散熱面積估算功率 由式（8-29），箱體工作溫度（中等通風(fēng)環(huán)境，?。┥釢M足需求。4.7 凸輪設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)通常由凸輪、推桿、機(jī)架三個基本構(gòu)件組成。 在本方案中，根據(jù)裝置需要，包裝袋可能會在切刀處積壓，為防止此情況的發(fā)生，需要凸輪有急回的動作。因此選擇對心直動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，這種推桿能夠用來傳遞比較大的動力。為不造成過大沖擊，凸輪的運動采用正弦運動曲線。4.7.1基圓半徑的選擇依據(jù)機(jī)械原理可知，基圓半徑r：其中： ：位移曲線的斜率，e：偏距，s：推程。根據(jù)材料【課程設(shè)計】顯示，推程時，從動件對心移動，許用壓力角的值一般取為，推程的壓力角應(yīng)滿足，橫封時回程所需的的壓力角應(yīng)滿足。而正弦凸輪最大值為。因為是對心的運動，e=0，依照具體裝置，h取為30m。根據(jù)數(shù)據(jù)，可算得凸輪的基圓半徑為，r取值50mm。4.7.2 從動件運動規(guī)律 從動件運動規(guī)律如圖4-9所示：圖4-9凸輪從動件為推桿，位移曲線縱坐標(biāo)s 表示從動件推桿的直線位移，橫坐標(biāo)&表示凸輪旋轉(zhuǎn)角度。在時，推桿上的切刀在迅速撤離切點，這時包裝袋在縱封器的牽引下向下運動，在時，切刀在緩慢靠近切點并預(yù)備切斷包裝袋，完成整個動作循環(huán)。4.7.3 凸輪輪廓線設(shè)計利用反轉(zhuǎn)法設(shè)計畫出凸輪輪廓線如圖4-10所示： 圖4-10 用反轉(zhuǎn)法畫出凸輪輪廓線，再以理論輪廓線上各點為圓心以滾子半徑10mm為半徑，做出一系列滾子圓，然后作出滾子圓的內(nèi)包絡(luò)線，即為凸輪的實際輪廓線。5液體自動包裝機(jī)的三維造型 通過搜集數(shù)據(jù)，計算，零件制造,將各個零件組裝起來,完成整個包裝機(jī)的設(shè)計。該方案的液體自動包裝機(jī)的三維造型如下圖5-1：圖5-1這是正面圖，運行過程如下：電機(jī)啟動后，帶動蝸桿軸轉(zhuǎn)動，從而帶動渦輪軸轉(zhuǎn)動，那么縱封器在渦輪軸上跟著轉(zhuǎn)動。同時，渦輪軸上分別有齒輪和錐輪，一方面，齒輪對相嚙合，帶動另一個縱封器轉(zhuǎn)動；另一方面，錐齒輪的嚙合，帶動橫軸轉(zhuǎn)動，從而從而帶動與橫封器同軸的鏈輪轉(zhuǎn)動，完成橫封器的連續(xù)回轉(zhuǎn)。齒輪嚙合軸上的鏈輪又帶動與凸輪同軸的鏈輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)凸輪的連續(xù)回轉(zhuǎn)。整個過程實現(xiàn)動力往各個部分傳動。液體自動包裝機(jī)的后視圖如下圖5-2：圖5-2 選用三相電機(jī)作為原動機(jī)，通過V帶輪的連接傳遞動力。電機(jī)的動力由V帶傳到蝸桿，保持渦桿的轉(zhuǎn)速和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速一致。同時蝸桿將動力傳輸給渦輪。圖5-3 如上圖5-3，蝸桿傳動帶動渦輪后，渦輪軸同時帶動了錐齒輪1轉(zhuǎn)動，同時帶動與其嚙合的錐齒輪2轉(zhuǎn)動，鏈輪1帶動鏈輪2轉(zhuǎn)動。同時齒輪1和齒輪2的嚙合，帶動了橫封器所在的軸轉(zhuǎn)動，從而保證橫封器的轉(zhuǎn)動。鏈輪4帶動鏈輪5使得凸輪軸保持轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)凸輪的連續(xù)回轉(zhuǎn)。圖5-4 如上圖5-4 ，鏈輪3的轉(zhuǎn)動帶動鏈輪7所在軸轉(zhuǎn)動，從而使相互嚙合的齒輪3和齒輪4轉(zhuǎn)動，保證了縱封器的連續(xù)回轉(zhuǎn)。結(jié) 論打做畢設(shè)以來，從一開始的盲目，到漸漸的進(jìn)入狀態(tài)，到現(xiàn)在的思路清晰，我想，此時寫結(jié)論的心情很難用言語來表達(dá)。這段時間的奮斗，緊張而又充實，畢業(yè)設(shè)計終于進(jìn)入了尾聲。回想起這一天天的經(jīng)歷和感受，仿佛歷歷在目，我亦是感慨良多。 當(dāng)開題報告確定下來后，我立即開始數(shù)據(jù)收集工作，然而當(dāng)我面對冷冷的畢設(shè)題目時，我確無從下手，那時段真是相當(dāng)?shù)拿悦?。這時候，我把我的問題告訴了導(dǎo)師，在教師的指導(dǎo)下認(rèn)真，終于讓我掌握了畢設(shè)的方向。一開始資料的搜集比較混亂，于是準(zhǔn)備了個筆記本去記下那些許散數(shù)據(jù)。我從各種渠道去搜集資料，在學(xué)校的圖書館，在網(wǎng)上，經(jīng)常泡到很晚。這些有價值的信息，我都一一記在了筆記本上，這也是盡量使我的資料完整，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，這有利于寫作。信息整理完成后，我開始寫論文。在寫論文時所遇到的困難，我們同學(xué)間會相互交流，遇到實在難以解決的問題，我們便咨詢專業(yè)老師。在大家共同的幫助下，問題都慢慢迎刃而解了。 繪圖工作和相關(guān)圖形設(shè)計時，一開始，由于缺乏經(jīng)驗，比較盲目，感覺無從下手，似乎方案很多，但不知道應(yīng)當(dāng)選哪一個最優(yōu)，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，我設(shè)計逐漸與線索，通過查閱資料，逐步建立系統(tǒng)方案。這幾個月的時間，這幾個月做畢設(shè)的日子，給了我難忘的記憶。在我遨游書海中尋找信息的日子里，面對無數(shù)的書籍列