茶葉自動包裝機的設計含9張CAD圖

茶葉自動包裝機的設計含9張CAD圖,茶葉,自動,裝機,設計,cad 茶葉包裝機的設計摘要：茶葉包裝機是將茶葉通過計量裝入包裝袋內，再進行封裝的自動包裝機械。它能較大提高生產效率，降低工人勞動強度。通過查閱各種數據和文獻后，本次設計主要從提高生產效率與準確定量填充方面入手。根據設計要求和包裝機的工作原理，首先對是計量填充機構的設計，本裝置定量機構采用計量螺桿，通過控制螺桿的轉速來達到準確計量的目的；然后袋成型裝置進行設計，本設計的袋成型裝置為象鼻成型器；接著對包裝材料供送、牽引、封口、切斷這一系列包裝工作機構的設計，并對其零部件的結構進行設計。包裝材料供送裝置為送膜架；牽引裝置為牽引輥和步進電機等主要部件協調工作實現；封口、切斷這一系列工作機構由封口-切斷機構完成；最后輸送機構及其零部件的設計，輸送裝置利用輸送帶和滾筒實現輸送；本次設計還對主要的傳動方案做了分析和選擇，對主要傳動零件做了校核。關鍵詞：茶葉包裝機，定量填充，制袋，封口，傳動Design of Tea Packaging MachineAbstract: 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11.1 研究的目的和意義11.2 研究現狀及發(fā)展趨勢11.2.1 研究現狀11.2.2 發(fā)展趨勢11.3 本文研究的主要內容2第2章 茶葉包裝機設計的總體方案32.1 已知參數32.2 基本結構及工作原理32.3 主要部件作用42.4方案確定52.4.1 計量填充機構的確定52.4.2 制袋成型器的確定72.4.3 封口機構的確定82.4.4 包裝材料供送機構的確定92.4.5 切斷機構的確定102.4.6 成品輸出機構的確定10第3章 主要結構設計113.1 計量填充機構零件的設計113.1.1 料斗的設計113.1.2 計量螺桿的設計123.1.3 螺旋給料器導管設計133.1.4 計量機構電機的選定133.2 象鼻成型器裝置的設計153.3 封口機構的設計163.4 包裝材料供送系統設計173.4.1 主要構成173.4.2 供料裝置的傳袋補償及自動定位183.4.3 送膜架的設計183.4.4 薄膜牽引電動機的選用183.5 切斷機構的設計193.5.1 切斷刀刀片的設計193.5.2 切斷刀刀座的設計193.6 成品輸出機構的設計203.6.1 成品輸出機構總體結構設計203.6.2 主動滾筒結構設計203.6.3 從動滾筒的結構設計223.6.4 滾筒支撐板設計22第4章 傳動部分設計234.1傳動方案的選定234.1.1封口機構傳動方案的選定234.1.2薄膜牽引機構傳動方案的選定234.1.3成品輸出機構傳動方案的選定244.2傳動比的確定和分配及電動機的選擇254.2.1傳動比的確定264.2.2各軸轉速274.2.3 各軸功率274.2.4 各軸轉矩274.3 V帶的設計284.3.1確定計算功率284.3.2選取V帶帶型284.3.3確定帶輪基準直徑284.3.4確定V帶的基準長度和傳動中心距284.3.5驗算主動輪上的包角294.3.6計算V帶的根數Z294.4減速器的選擇294.5 潤滑方式與牌號的選擇304.6 軸的設計304.6.1主軸的設計304.6.2求主軸上的載荷314.6.3各傳動軸的設計344.7成品輸出機構傳動齒輪的設計344.7.1齒面接觸疲勞強度計算344.7.2 齒根彎曲疲勞強度計算364.8軸承的選用374.9聯軸器的設計374.10連接鍵的選擇及計算38參考文獻39致謝40IV 第1章 緒 論1.1 研究的目的和意義茶葉包裝是一個新興的行業(yè)，中國茶葉文化源遠流長，人們對茶葉的需求量很大，在市場的激烈競爭下，茶葉包裝行業(yè)脫穎而出。對于商品的包裝，人們對其主要有兩個方面要求，第一是對于商品的包裝，要求外觀漂亮，吸引消費者，并且包裝質量要可靠，不能出現任何形式的破損。第二方面，確保商品包裝所裝商品重量精確，裝多會增加生產商的成本，裝少會損害消費者的利益，損害生產商的信譽，要求包裝行業(yè)的計量誤差在一定范圍之內，一般誤差在千分之五以內。正因為包裝的商品重量計量影響著生產商和消費者的利益，所以商品的包裝計量誤差是包裝機械行業(yè)時時刻刻不能忽略的一個重要標準。我國包裝機械精度低，而發(fā)達國家的包裝機械精度更高，這就要求我國包裝機械學習發(fā)達國家包裝機械的優(yōu)點，引進先進的科學技術，不斷地提高我國包裝機械的精準度，使我國包裝機械在世界上占有一席之地，趕上世界水平，甚至超過世界水平，以提高我國包裝機械行業(yè)的市場競爭力。1.2 研究現狀及發(fā)展趨勢1.2.1 研究現狀包裝機械經過近百年的發(fā)展已經處在一個自動化程度比較高的階段，大量新技術新工藝新材料應用于包裝機械行業(yè)使包裝機械效率及包裝質量都大大提升。包裝機械總體處在一個比較高的發(fā)展水平上，基本國外包裝機械以美、德、日、意大利為代表的西方先進制造強國占領著高、大、精、尖的制高點。我國由于包裝機械起步慢、投入不足等因素的制約雖然經過近些年的快速發(fā)展，但與這些制造研發(fā)強國相比還有很大的差距，從嚴格意義上說，我國包裝機械基本上處于仿制，測繪，稍加1國產化改進階段，中國的包裝機械在產品開發(fā)、性能、質量、可靠性、價格、服務等方面與進口產品的競爭中都處于劣勢，大量的進口設備大多是國內不能制造或達不到技術使用要求的大型設備，像無菌包裝機，大型高速飲料罐裝機，貼標機等2 。1.2.2 發(fā)展趨勢國際包裝機械競爭日趨激烈 ，快速發(fā)展的國際包裝業(yè)需要大量高質量的包裝機械，結合國際包裝機械行業(yè)的形勢，分析包裝機械發(fā)展趨總體朝著如下方向發(fā)展3。首先，市場日趨壟斷化，更少的企業(yè)掌握市場的大部分份額，生產更加的集中，并繼續(xù)朝著規(guī)模化，集團化發(fā)展，以追求規(guī)模效益。其次，零部件生產專業(yè)化，緣于整個包裝機械，包裝系統具有比較高的通用性，可以相互借用 ，所以包裝機械朝著專業(yè)化方向發(fā)展是包裝機械發(fā)展的必然趨勢。再次，提升技術含量，向智能化發(fā)展。加工產品的多樣化，使用戶對包裝機的品質品種都有了更高的要求，借助包裝新科技技術、新工藝、新材料、新產品的發(fā)展，這必然促使包裝機械向高新技術方向發(fā)展。朝著高精度、專業(yè)化、綠色包裝技術發(fā)展，包括產品朝單一多功能兩級化發(fā)展，伴著人們對產品要求提升,環(huán)保的更加重視，生活品質的提升都是未來行業(yè)發(fā)展的趨勢。隨著生產與流通日益社會化、現代化、產品包裝正以嶄新的面貌崛起，受到人們普遍重視，無論在國內或國外，包裝工作已涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對人民生活、國際貿易和國防建設都帶來深刻的影響，甚至在現實生活中出現了過去難以三個想象的新情況：未經包裝出售的商品變得越來越少了，而且包裝上的失敗往往會使很好的產品得不到成功的銷售。因而不妨這樣說，在將來，如果沒有現代化的包裝就沒有商品的生產和銷售；可是如果沒有先進的工業(yè)與科學技術和綜合發(fā)展，也不可能出現高水平的現代化包裝。大量事實表明，實現包裝的機構化和自動化，尤其是實現具有高度靈活性的自動包裝線，不僅體現了現代生產的發(fā)展方向，同時也可以獲得巨大的經濟效益，是關系到國家長遠規(guī)劃的一件大事，也是搞好社會主義現代化的一項重要內容。1.3 本文研究的主要內容在本次設計中，如何實現茶葉的準確定量計量與包裝袋的成形是本次設計的難點。在本次設計中采用了電動機作為原動機，用齒輪傳動、V帶傳動及凸輪傳動組合的機械傳動方式。機械傳動方式是一種傳統的傳動方式，具有在穩(wěn)態(tài)傳動效率高和制造成本低方面的優(yōu)勢，在調速范圍要求小，經濟要求苛刻和作業(yè)速度穩(wěn)定的領域有著不可取代的優(yōu)勢。此次設計主要是從準確定量稱量及制袋方面入手，因此，實現茶葉包裝的主要設計要點在于，既要實現茶葉準確計量工作，又要能同制袋裝置之間的運動不發(fā)生干涉，同時還要求不增加工作機構。準確的實現定量計量填裝裝置的設計是此次設計的重點。 在本次設計中首先是對計量填充機構的設計，本裝置定量機構采用計量螺桿，通過控制螺桿的轉速來達到準確計量的目的；然后袋成型裝置進行設計，本設計的袋成型裝置為象鼻成型器；接著對包裝材料供送、牽引、封口、切斷這一系列包裝工作機構的設計，并對其零部件的結構進行設計。包裝材料供送裝置為送膜架；牽引裝置為牽引輥和步進電機等主要部件協調工作實現；封口、切斷這一系列工作機構由封口-切斷機構完成；最后是輸送機構的設計，輸送裝置利用輸送帶和滾筒實現輸送。 第2章 茶葉包裝機設計的總體方案2.1 已知參數茶葉包裝機的基本參數要求如下：填裝速度50袋/分鐘計量范圍 50200g電源電壓；AC 220V/50HZ使用壽命；810年2.2 基本結構及工作原理茶葉制袋-充填-封口包裝機主要執(zhí)行構件由包裝材料供送機構、袋成型機構、計量填充機構、熱封機構、切斷機構和成品輸出機構組成。茶葉包裝機機構圖如圖2.1所示：1-薄膜傳送機構 2-袋成型機構 3- 薄膜牽引機構 4- 薄膜封切機構 5- 成品輸送機構6- 計量機構 7- 計量機構固定裝置 8- 主分配軸 9- 動力電機 10- 包裝機箱體圖 2.1 茶葉包裝機機構圖茶葉包裝機的工作原理：首先把物料送入包裝機的料斗內，計量裝置將稱量好的定量物料送入制袋成型裝置，同時包裝材料經薄膜傳送裝置引入成型器卷成筒狀，熱封裝置將同時完成一個包裝袋的側封和頂封，由于下料通道被包裝袋裹住，然后向袋內下料隨之由傳送機構移動一個工位完成頂封封合，并用切斷刀切斷完成包裝工序，由產品輸出機構輸出成品。2.3 主要部件作用1.計量填充機構：將待包裝物料按所需的精確量充填到包裝容器內的機械，其中包括料斗、計量螺桿、螺旋給料器導管的設計。2.制袋成型器：使塑料薄膜材料卷折成各種袋型的專用裝置。3.封口機構：主要用來完成袋筒成型后的縱邊和橫邊封合。4.包裝材料供送機構：主要完成包裝材料送入成型器制袋，由側板和各種輥軸構成。5.切斷機構：切斷包裝袋，由刀片和刀座構成。6.成品輸出機構：就是把包裝好的茶葉通過輸送帶運出去，主要由滾筒和輸送帶二部分組成。2.4方案確定2.4.1 計量填充機構的確定計量充填是產品包裝的一個重要環(huán)節(jié)，計量充填機械是指將待包裝物料按所需的精確量充填到包裝容器內的機械。計量充填機械的種類有很多，但一般由物料供送裝置、計量裝置、下料裝置等組成。根據計量充填機械所采用的計量原理不同，可分為容積式充填機、稱重式充填機、記數式充填機4。對小顆粒物品主要采用容積式充填機，本機設計為茶葉包裝機，因此選用的計量充填裝置為容積式充填機。其中容積式充填機又分為多個種類，我們們需分析其各種類的特點來確定具體機械所需容積式充填機的類型。1.量杯式充填機 適用于顆粒較小、且均勻的物料，計量范圍一般在200mm以下為宜。2.柱塞式充填機 適用于顆粒狀、粉狀物料的計量，其工作速度較低。3.螺桿式充填機 主要用于粉料或小顆粒物料的計量，其主要特點是結構緊湊，無粉塵飛揚，還可以通過改變螺桿的參數來擴大計量范圍。螺桿式充填機機構圖如圖2.2所示：1-步進電機；2-聯軸器；3-齒輪；4-攪拌器；5-料斗 6-計量螺桿；7-螺旋給料器導管 8軸承圖2.2螺桿式充填機機構圖螺桿式充填機與其它計量充填機構相比具有充填距離較短，很少粉塵飛揚，等優(yōu)點，并且可以通過改變螺桿的轉數來改變茶葉的充填質量。經比較各方案的優(yōu)缺點，本次設計選用螺桿式充填機。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用裝置，它是成型-充填-封口機上的專用部件之一，它對包裝的形式、尺寸產品質量均有直接影響。以下是生產中常用的幾種成型器分別做些簡單的介紹并加以比較5，制袋成型器機構如圖.所示。.象鼻式成型器：平張薄膜拉過成型器時變化較平緩，成型阻力較小不易產生變形能使用單膜、復合膜制袋。成型器設計制造、使用較容易，但薄膜易拉偏，無通用性。 2.U形成型器：由帶有導板的U形折疊板與加接U形導槽組成，薄膜在卷曲成型時受力比三角形成型器好，能用于各種袋包裝，但成型器結構較復雜。 3.直角缺口導板式成型器：由缺口導板、導輥及縱封輥組成，將平張薄膜對開后又能自動對折封口成袋型，薄膜成型時變形較大，多使用復合膜制袋，常用于立式連續(xù)包裝機。 a-象鼻式； b-U形；c-直角缺口導板式圖2.3制袋成型器由于本機是小型機從設計制造的難易程度及使用的方便性加以考慮象，鼻成型器相對于直角缺口成型器U行板成型器具有制作簡單，對塑料單膜的適應性較好。因此，本機選用象鼻成型器1。 2.4.3 封口機構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品的外觀質量和保質期。封口方式有很多種，經分析篩選本機采用的是熱封?，F有的熱封機構根據加熱原理和熱封裝置結構不同，分為很多種，常見的有：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。熱板式加壓封合機構如圖2.4所示： 1-加熱板；2-薄膜；3 封縫; 4-硅橡膠；5-工作臺圖2.4熱板式加壓封合機構圖2.熱輥式加壓封合:能連續(xù)封接。熱輥式加壓封合機構圖如圖2.5所示：1-加熱輥；2-薄膜；3-封縫圖2.5熱輥式加壓封合機構圖以上是比較常見的封口裝置：1.熱板式加壓封合裝置。熱板式加壓封合裝置結構簡單，熱合速度快。2.熱輥式加壓封合裝置，特點是連續(xù)封接。本機設計的工作機構是間歇式的，所以熱輥式加壓封合裝置不適用于本機。通過以上分析可知，熱板式加壓封合裝置結構簡單，熱合速度快。能滿足本機的工作要求，因此本機封口裝置采用熱板式加壓封合裝置。2.4.4 包裝材料供送機構的確定供送裝置是茶葉-制袋-封口包裝機的重要組件，其工作是否可靠，直接影響制袋及包裝產品的質量。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，在封切時圖案完整等功能?，F代包裝機械大多采用卷筒材料，與預先裁切好的平張材料相比，卷筒材料更適合于包裝機的連續(xù)化、高速化和自動化。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，有定長切斷和定位切斷。定長切斷，適用于沒有印刷圖案的（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，要求在供送切斷過程中始終保持圖案完整，并使圖案與物品保持準確的相對位置。這就要求只能在指定的位置切斷，即定位切斷。根據這包裝材料的選擇和整機的結構，本設計采用間歇定長切斷供送方式。2.4.5 切斷機構的確定卷筒包裝材料的切斷方式有熱切和冷切兩類。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構較復雜，因此本機采用冷切方式。冷切裝置結構簡單使用方便，本機采用剪式冷切裝置。2.4.6 成品輸出機構的確定包裝機的成品輸出機構采用輸送帶來完成，只要能完成短距離運送功能就可以了。選定采用平帶輸送機構。 第3章 主要結構設計3.1 計量填充機構零件的設計3.1.1 料斗的設計為了攪拌器的安裝，料斗采用斗身與蓋板結合的方式設計，蓋板與斗身邊沿鉆有兩個7 mm孔，采螺栓連接斗和蓋板，其中蓋板與進料口采用鑄造融于一體，蓋板鑄成4mm厚，斗身其用2mm厚的45號鋼板焊接而成。料斗設計尺寸為直徑300mm，高250mm的圓錐形；進料部分設計尺寸為70mm，60mm。料斗結構圖如圖3.1所示：圖3.1料斗3.1.2 計量螺桿的設計計量螺桿多為單頭矩形截面螺旋。經精密加工后的每個螺旋槽都有相同的理論容積。本次設計要求計量范圍在50g200g，通過改變螺桿的轉速也即通過改變步進電機的轉速可以實現。選擇一種螺桿也就選擇了固定的容積V 。結合計量范圍和設計經驗來設計螺桿的基本參數，從下圖3.2可以推出容積V6的計算公式如下： （-）生產率計算公式如下： (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螺桿片內徑 cm； a螺桿升角 。；n螺桿轉速 r/min；計量螺桿圖如圖3.2所示：圖3.2計量螺桿圖3.1.3 螺旋給料器導管設計為確保螺旋計量準確度高且穩(wěn)定，對螺旋有適當的制造精度外，螺旋外徑與導管間配合間隙要選擇恰當，在導管內螺旋扣數不少于5扣。螺旋給料器導管設計尺寸為外徑28mm，內徑20mm長150mm材料，采用無逢鋼管。如圖3.3所示：圖3.3螺旋給料器導管3.1.4 計量機構電機的選定本次設計中，計量充填機構的動力裝置采用獨立配置的電動機。在計量充填機構中需要提供動力的機構有兩個，分別為計量螺桿和攪拌機構。計量螺桿的電動機要求能變速，通過控制電動機的轉速來控制計量螺桿的轉速以實現定量計量的目的。攪拌機構的功率不是很大但要求電動機工作穩(wěn)定。由設計要求與已知條件，結合此設計的計量充填機構的工作特點計量螺桿的動力機選用三相磁阻式步進電動機，型號選用130BC3100A型 7。攪拌機構的動力機選用單相電容運轉異步電動機，電動機額定功率為40W，同步轉速1300r/min。由于電動機轉速較高，因此需要為電動機配置合適的減速器，減速器選用CJ40-152減速器。表3.1電動機參數表電動機型號額定功率(w)滿載轉速(r/min)外形尺寸長x寬x高（mm）YCJ40D401300100x90x90電動機型號電壓V步距角外形尺寸長x寬x高（mm）130BC3100A83000.6/1.2170x130 3.2 象鼻成型器裝置的設計包裝的塑料薄膜經過成型器，自動卷成圓筒形。要求塑料薄膜不應發(fā)生縱向和橫向變形，同時要求塑料薄膜經過成型器時摩擦阻力較小。這就要求所設計的成型器能適應塑料薄膜的自然彎曲變形，且使包裝容器的表面積應等于通過成型器的塑料薄膜總面積。成型裝置由象鼻成型器、成型器座構成它將送膜架送來的塑料薄膜經成型器歸整為筒狀，它是本設備的關鍵件。本設計的象鼻成型器為可更換型，即根據需要更換不同型號的象鼻成型器。設計特點是互換性好，更換方便，根據不同的薄膜寬度更換不同的袋成型器。更換時只需要松開兩個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，并根據公式 （3-3）計算頂角。根據制袋的袋寬b和公式確定三角板的頂高。圓弧槽圓弧部分的半徑R=（0.10.3）b，在此取R=0.2b=12mm。象鼻成型器的兩側均加裝護邊，以利控制卷帶走偏現象。護邊寬度m可取1520mm，在此選取m=15mm。根據以上成型器的設計計算，假設成型器出料口的長度為40mm，則由公式計算包裝袋的長度求得由于封合切斷處也需要一定的薄膜長度，因此選擇出料口截面周長為：符合設計要求。象形成型器結構圖如圖3.4所示：圖3.4象鼻成型器3.3 封口機構的設計袋成型-充填-封口類型包裝機上的封口機構，主要用來完成袋筒成型后的縱邊和橫邊封合。封口結構工作原理：先由加熱管加熱到設定溫度，加熱溫度根據不同包裝材料而定，由熱電耦將熱能轉變?yōu)殡娔堋鬟f給溫控儀，由溫控儀控制加熱管使其在設定溫度加熱，然后由連桿帶動導向軸推動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一定的時間將薄膜封好。封口機構通常分縱封和橫封兩步完成，縱封機構的作用是完成包裝袋的縱向封合，橫向熱封機構的作用是完成包裝袋的橫向封合。為了提高工作效率和簡化機構本機將縱封和橫封合并為一個機構。即橫封器和縱封器設計在一個工作機構上，橫封和縱封同時進行。本次設計采用扇形開合方式，通過對封口裝置的設計采用橫封縱封聯合機構熱封塊結構設計成L型，設計尺寸如下：縱封面長130 mm，寬24 mm。橫封面長100 mm，寬30 mm。熱封塊結構圖如圖3.5所示：圖3.5熱封塊3.4 包裝材料供送系統設計3.4.1 主要構成供料裝置由側板和各種輥軸構成，包括：調壓輥軸3、牽引輥軸4、放膜輥軸5過渡輥軸6和調位輥軸7。供料裝置機構圖如圖3.6所示:1- 卷筒材料 2- 光電傳感器3- 調壓輥軸 4- 牽引輥軸 5- 放膜輥軸6- 過渡輥軸 7- 調位輥軸 8- 傳感器 9- 電機、減速器 10-側架圖 3.6供料裝置示意圖3.4.2 供料裝置的傳袋補償及自動定位 在茶葉包裝機中，材料的供送裝置容易出現包裝材料跑偏、供送時出現時緊時松而且抖動，包裝袋在切斷時不能保證完整的圖案等現象。這是由于包裝材料在供送過程中受力不均，輸送過程中阻力大使包裝材料產生彈性拉伸變形等原因造成的。為了解決上述問題，包裝機要具有傳袋補償功能和自動定位功能。 本設計用光電傳感器與電磁制動離合器配合進行光標位置補償。 無張力送包裝材料機構是采用電機、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，當拉袋輪工作時，包裝材料就會產生一牽引力，使包裝材料帶動放膜輥軸5向上運動，包裝材料只受重力作用而張緊完成輸膜運動。當放膜輥軸到一定高度時，電機收到傳感器發(fā)出的電信號，驅動牽引輥軸4開始送膜，當放膜輥軸5接觸傳感器8后，電機收到信號停止工作。開機前，要讓包裝材料上的商標圖案與各執(zhí)行機構的位置相互對應，調節(jié)光電傳感器2使其對準包裝材料上的色標。3.4.3 送膜架的設計送膜架是將成卷的包裝用薄膜送入成型器制袋。送膜架主要由側板及各種輥子構成。它包括：側板、牽引輥壓輥、張緊桿、調節(jié)輥等。要求裝配后各輥子之間必須保持平行以保證薄膜受力均勻平整輸送。3.4.4 薄膜牽引電動機的選用送膜架設計結構上采用獨立的動力裝置，動力裝置采用電動機。電動機為薄膜牽引輥提供動力。電動機選用YCJ10E型單相電容運轉異步電動機5。電動機額定功率為10W，同步轉速1200r/min。由于電動機輸出軸轉速較高，因此需要減速器減速以輸出合適的轉速。前部分設計采用傳感器與電機配合使能準確的控制袋長輸送及電機的停轉。采用減速器只是轉速太高啟動瞬間會對薄膜及其裝置形成過大的沖擊以致損壞薄膜同時裝置對電機負載和減速器強度都沒有很大的要求，所以只需選用一個能把薄膜轉筒轉速控制中速（100300r/min）的減速器即可。本設計選用一級圓柱展開式齒輪減速器選用型號CJ15-9系列傳動比i=5表3.2電動機參數表電動機型號額定功率(w)滿載轉速(r/min)外形尺寸長x寬x高（mm）YCJ10E101200100x90x903.5 切斷機構的設計3.5.1 切斷刀刀片的設計機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。可根據具體條件，如包裝材料的材質，厚度，料袋的牽引運動形式切割方法和切口形狀等來具體選用。本次設計采取冷切方式。冷切刀由兩個刀片組成，呈剪狀。刀片材料選用45鋼，設計尺寸長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 切斷刀刀座的設計切斷刀座是冷切刀的安裝底座，設計材料采用熱軋等邊角鋼（GB/T 9787-1988），尺寸為長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 成品輸出機構的設計成品輸出機構主要由滾筒,輸送帶和擋板三部分組成，滾筒有兩個一為主動輪，另一為從動輪。3.6.1 成品輸出機構總體結構設計包裝機的成品輸送采用平帶輸送的方式運送出去。包裝機的輸送部分一般受力很小，能完成短距離運送功能就可以了，因此只要帶能滿足低速運轉，抗拉能力強就可以了。在此選用錦綸片復合平帶，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，具有強度高，磨擦系數大，曲撓性好，不易松馳等優(yōu)點。查機械設計手冊8，選用帶型為LRL，帶厚度為3mm，帶寬為125mm，帶長選1030mm。輸送帶如圖3.9所示：1輸送帶軸；2滾筒支撐后板；3主動滾筒；4軸承端蓋；5螺栓；6滾筒支撐前板7從動滾筒；8輸送帶定距棒；9輸送帶圖3.9輸送帶3.6.2 主動滾筒結構設計主動滾筒結構圖如圖3.10所示：圖3.10主動滾筒36 主動滾筒內孔與輸送軸聯接，外表面與輸送帶接觸。為了減少材料使用，方便軸穿過滾筒，把滾筒設計成兩端有部分中空，在滾筒中間鉆孔，攻M6螺紋，用內六角螺栓把它與軸固定。3.6.3 從動滾筒的結構設計從動滾筒無動力機構，它的結構設計為滾筒內置軸承的形式，這樣滾筒的軸可以不動，滾筒則可以滾動。從動滾筒軸放置在支撐板的部分結構為兩端切削成平面，以便可以放置到支撐板槽內，并且可以防止軸的滾動；在滾筒軸兩端攻M4螺紋孔，這樣可以通過調節(jié)螺栓來達到輸送帶的松緊調節(jié)。3.6.4 滾筒支撐板設計包裝機輸送部分輸送距離不長，只要求把成品輸送出包裝機，所示支撐板的尺寸也就相對比較小。因為支撐板承載載荷比較小，故材料選用鑄鐵，支撐板長度設計為400mm，主動軸安裝端尺寸為70 mm，從動軸安裝端設計尺寸為50 mm。設計其結構尺寸如圖3.11所示：圖3.11滾筒支撐板第4章 傳動部分設計4.1傳動方案的選定4.1.1封口機構傳動方案的選定封口機構的傳動方案采用凸輪連桿機構。通過凸輪的轉動推動凸輪傳動桿的往復運動進而推動封口裝置的開合，達到封口的目的。封口機構結構圖如圖4.1所示：圖4.1封口機構4.1.2薄膜牽引機構傳動方案的選定 為了使包裝過程連續(xù)進行，由包裝材料牽引進給機構，按工作節(jié)拍并由光電檢測控制袋形成，進行包裝材料的牽拉送進。包裝薄膜的拉送進，可用單獨的拉膜機構。此時，橫向熱封器僅作水平運動，無向下運動。薄膜材料牽引進給機構即拉膜機構，其工作性能直接影響送料的平穩(wěn)性、袋長的穩(wěn)定性和封口切斷位置的準確性。拉膜機構種類較多，結構各異，常用的有：膠棍式拉膜機構、滾輪式拉膜機構（凸輪擺動式；離合制動式；步進電機式）、真空抱環(huán)拉膜機構、氣動式拉膜機構、同步齒形帶式拉膜機構（彈簧拉緊式；氣缸頂緊式）等。結合本次設計的要求對袋子有明確的位置要求且能自動調整位置的要求，本機的薄膜牽引機構傳動方案采用步進電機式拉膜機構。薄膜牽引機構示意圖如圖4.2所示：1牽引輥；2從動軸；3主軸；4齒輪；5步進電機；圖4.2薄膜牽引機構示意圖4.1.3成品輸出機構傳動方案的選定成品輸出機構是將成品輸出的機構，它的要求是勻速傳動，要求傳動平穩(wěn)。成品輸出機構傳動方案采用錐齒輪傳動系統。成品輸出機構結構圖如圖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成品輸出機構4.2傳動比的確定和分配及電動機的選擇本機設計充填速度為50包/min的茶葉包裝機。主軸每轉動一周就完成一次充填包裝動作，因此主軸的轉速選為50r /min。對電動機功率的要求不大，選擇YL系列小功率異步電動機，電動機型號為YL712-49，額定功率為0.37KW，同步轉速1500r/min。此系列電動機，具有高轉矩、高效率、高功率因數等優(yōu)點，適合本機的要求。電動機主要參數如下：表4.1電動機參數表電動機型號額定功率(Kw)滿載轉速(r/min)功率因數堵轉電流(A)外形尺寸長x寬x高（mm）YL712-40.3715000.9221225x145x180 4.2.1傳動比的確定查1表1-7機械傳動和摩擦副的效率概略值中查得。根據以上條件可算得機構總傳動比 （4-1）式中電動機輸出采用二級傳動的第一級用V帶傳動，二級用減速器傳動。各級傳動比有如下關系： （4-2）式中V帶傳動比小于710，減速器傳動比在8100之間。因此選擇如下： （4-3）4.2.2各軸轉速 （4-4） 4.2.3 各軸功率 （4-5）式中電動機輸出功率，KW 電動機到V帶的傳遞功率，KW 減速器到主軸的傳遞功率，KWV帶傳遞效率，取0.94減速器傳遞效率，取0.924.2.4 各軸轉矩 N.m （4-6） N.m式中，為電動機軸的輸出轉矩，N.m。 N.m電動機到減速器的轉矩減速器到主軸的轉矩4.3 V帶的設計本機選用YL712-4型電動機，額定功率為0.37KW，轉速為=1500r/min，傳動比為。4.3.1確定計算功率 （4-7）查表8-6得=1.1，4.3.2選取V帶帶型根據、，查普通V帶選型3圖8-8確定選用Z型。4.3.3確定帶輪基準直徑由3表8-3和3表8-7取主動輪基準直徑=63mm。從動輪基準直徑為 （4-8） 根據表8-7，取=63mm。驗算帶的速度v （4-9） 帶速合適。4.3.4確定V帶的基準長度和傳動中心距初步確定中心距=250mm。計算帶所需的基準長度 （4-10）由表38-2選帶的基準長度=710mm。計算實際中心距 （4-11）取為256mm4.3.5驗算主動輪上的包角由公式可得 （4-12）主動輪上的包角合適。4.3.6計算V帶的根數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降低原動機的轉速，并改變它的轉矩。減速器可分為齒輪和蝸桿減速器，行星減速器兩大類。行星減速器并不適用于本機，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)點是在減速器外廓尺寸較小的條件下，能獲得較大的傳動比，工作平穩(wěn)，無噪聲。此設計所要用的減速器是要能實現垂直傳動的減速器，因此在這里我們選用蝸桿減速器。應用最廣的是單級蝸桿減速器，兩級蝸桿減速器應用得較少，所以此設計也選用單級蝸桿減速器。電動機減速器要傳動的傳動比為。蝸桿的單級傳動比在880之間，而一般的圓錐齒輪單級傳動比只有10以內，并且蝸桿的制造精確，潤滑良好，壽命較長，滿足設計所需查表3-17得SCWS型減速器主要尺寸，如表4.2。表4.2減速器規(guī)格型號高速級軸低速級軸長度寬度高度SCWS6320mm25mm160mm125mm85mm4.5 潤滑方式與牌號的選擇根據機械零部件的工作情況，采用潤滑劑的種類及供油量的要求，可采用不同的潤滑方式。對于中速，中載較重要的機械，要求連續(xù)供油并能起一定的冷卻作用時，常采用油浴，油環(huán)及濺油潤滑方式。故此設計選用濺油潤滑方式。查表7-18得選液壓油L-HL22。4.6 軸的設計4.6.1主軸的設計主軸豎直安裝，一端通過聯軸器與減速器相連，另一端通過軸承固定在機架上。軸常用的材料是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼價格低廉，同時還能通過熱處理或化學處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，因此主軸材料選用45鋼，調質處理。估算軸的最小直徑。根據10表15-3，取，于是得 （4-14）故軸的直徑取20mm。 許用應力由表15-18查得=60MPA在設計軸的結構時應盡可能使軸的形狀簡單，并具有良好的加工和裝配工藝性能，以減少勞動量，提高勞動生產率，降低應力集中。根據傳動路線和傳動要求，考慮到軸承及零件在軸上的安裝位置保證軸各處受力強度，并使包裝機結構緊湊，因為下部分的傳輸帶是錐齒輪傳動，存在主軸上軸向力在軸承設計2mm的階梯，便于軸承在軸上的定位。本機主軸結構設計為無階梯實心光軸。由于包裝機的主軸豎直安裝且轉速不高，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軸的結構圖作出軸的計算簡圖（a）。在確定軸承的支點位置時，應從手冊中查取a值（查圖15-235可得），對于深溝球軸承，a=0，因此，作為簡支梁的軸的支承跨距。 總軸長度：L=800mm 傳輸錐齒輪到主軸底的長度：=120mm 中心平衡軸承到主軸底的長度：=270mm 下凸輪到主軸底的長度：=470mm 上凸輪到主軸底的長度：=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。根據材料力學知識，求出各支承處的水平反力和垂直反力得 傳輸錐齒： 兩個凸輪：軸的計算簡圖如圖4.4所示：圖4.4軸的計算簡圖(2)作出彎矩圖根據4.4軸的計算簡圖，分別按水平面和垂直面計算各力產生的彎矩，并按計算結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扭矩圖從軸的結構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截面，現在將計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，調質處理，由表15-17查得 ，故安全。4.6.3各傳動軸的設計由于其它各傳動軸的轉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，其它各傳動軸同主軸采用相同的直徑取20mm，結構為無階梯光軸。4.7成品輸出機構傳動齒輪的設計包裝機運輸帶的傳動靠一對直齒圓錐齒輪來傳動。直齒圓錐齒輪安裝在主軸上，與主軸同步運動。設功率為： P=Fv=其實際使用功率為： （4-15） 是運輸帶輪的效率； 是滾動軸承的效率； 是錐齒輪傳動的效率；設計的直齒圓錐齒輪的軸交角，使用功率為，傳動速度為50r/min，選擇傳動比。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，齒輪精度等級選用8級精度。選擇小齒齒數為，大齒齒數由3表10-6可知，8級直齒動力齒輪傳動的圓周速度，取。4.7.1齒面接觸疲勞強度計算（1）載荷系數K使用系數由3表10-2可查得：=1.0齒向載荷分布系數由5圖10-4查得 ：動載系數由5圖10-8查得：齒間載荷分布系數由3表10-3查得：則載荷系數K為 （4-16）（2）轉矩 （4-17）（3）彈性系數由5表10-6查得：（4）節(jié)點區(qū)域系數由5圖10-30查得：（5）許用接觸應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)所算速度與設定相近，且不超過速度允許值。（8）確定傳動尺寸大端模數m （4-21）由5表5-4查得m=3實際大端分度圓直徑d （4-22）錐距R （4-23）齒寬b （4-24）4.7.2 齒根彎曲疲勞強度計算（1）齒形系數由5表10-5查得：2.71，2.21（2）應力修正系數 ：1.56，1.76（3）許用彎曲應力 （4-25）彎曲疲勞極限由5圖10-24b查得：620MPa，620MPa彎曲安全系數由5表10-12查得 ：1.0彎曲壽命系數： 1.0尺寸系數由5圖10-26查得 ：1.0（4）驗算 （4-26） 表4.4齒輪參數表齒數z模數m齒寬（mm）分度圓直徑（mm）大齒輪40325120小齒輪20320604.8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孔徑選定為和主軸直徑同樣大小。根據主軸的軸徑大小，選定軸承的內徑大小為20mm。因為軸承主要受到徑向力和少量軸向力，選用深溝球軸承，查表61選用型號為6004，其尺寸為。軸承可以選用同主軸軸承相同的型號，即型號為6004的深溝球軸承，其尺寸為。104.9聯軸器的設計聯軸器是機械傳動中常用的部件。用來把兩軸聯接在一起的，機器運轉時兩軸不能分開，只有在機器停車時并將聯接拆開后，兩軸才能分開。它們主要用來聯接軸與軸（這里是用來聯接軸與電機），以傳遞運動與轉矩；有時也可作安全裝置。變速器與工作機主軸連接用的聯軸器，由于軸的轉速較低，電機的功率不大，所以轉動慣量也不是很大，傳遞轉矩只有59.72N.m。但考慮到安裝會與輸送傳動機構的大錐輪發(fā)生干涉且傳遞轉矩小減速器輸出轉速低的特點這里設計一個簡易聯軸器。用套筒將減速器和主軸連接起來。這樣設計套筒：設計一個通鍵槽與兩軸配合，用緊固螺釘定位，防止軸向移動。設計配合如下圖4.7聯軸器配合簡圖4.10連接鍵的選擇及計算齒輪與軸的周向定位采用平鍵聯接，并在齒輪和凸輪的輪轂側面鉆相應的螺紋孔，用螺釘進行固定。為了保證錐齒輪與主軸的聯接，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 鍵的工作長度， d軸的直徑，故所選鍵符合強度要求。參考文獻1 張明輝.茶葉包裝機定量機構的研制J.南昌：南昌大學學報，1996.2 畢勝.連袋稱重的新型面粉包裝機J.哈爾濱：哈爾濱科華技術開發(fā)公司，1998.33 張麟.面粉包裝機螺旋送料器設計J.北京；清華大學學報，2005.02.4 黃穎. 包裝機械結構與設計M. 北京，化學工業(yè)出版社，2007.08：40-53.5 濮良貴，紀名剛機械設計M北京：高等教育出版社，2001：10-226 高德包裝機械設計和控制M北京：化學工業(yè)出版社，2005：15-18，31.7 吳金貴船電通訊.吳金貴電機選擇指南J上海：江南造船廠， 1983:14-16.8 成大先機械設計手冊M北京：化學工業(yè)出版社，2004. 9 李書國，張謙步進電機選擇指南J北京：北京理工大學學報，2006.10 吳宗澤，羅圣國機械設計課程設計手冊M北京：高等教育出版社，1999. 致謝畢業(yè)設計結束了，在此我要真心的感謝我的指導老師鄭慧萌老師，感謝老師一直來對我的關心關注和指導；感謝答辯組老師給予批評與指正；感謝所有關心幫助過我的同學和朋友給予我的寶貴的意見和真摯的建議。借此機會，向四年來給予我教導的各位老師表示由衷的感謝，是他們的辛勤勞動、孜孜教誨使我具備了扎實的基礎知識，才得以構建完整的專業(yè)知識體系，為此次畢業(yè)設計作了最好的理論鋪墊，也為將來能勝任工作崗位打下了堅實地基礎。感謝老師們這四年來對我的諄諄教導，讓我能夠樹立正確的人生觀和世界觀；同時還要感謝我的同學的支持和理解，是他們給予我鼓勵和幫助，營