3501 塑料包裝機設計,塑料,裝機,設計 XXXX 技術學院畢業(yè)設計任務書課題名稱　 塑料包裝機設計 課題性質　　 工程設計類　　　　班 級 學生姓名 學 號　　　　　　　　　　指導教師　　　李曉娟　　　　　導師職稱 講 師 一．選題意義及背景包裝機械作為包裝工程的一個重要分支，如今在企業(yè)備受重視，是提高生產效率的一項重要環(huán)節(jié)。該課題通過擬定產品包裝需求，設計符合實際包裝效果的機器進行探討，意在通過固定流程的機械操作，減輕人們的勞動強度，提高產品包裝效率。二．畢業(yè)設計（論文）主要內容：1、通過調研擬定參數(shù)，確定設計的可行性。2、設計合理機構，完成食品定量包裝功能，提出方案并作論證。3、完成食品定量包裝機械的裝配圖繪制。4、完成主要零件的結構設計，繪制零件工作圖。5、完成標準件的選用校核。三．計劃進度：第 08 周（10.17~10.23）：調研，資料收集。第 09 周（10.24~10.30）：提出可行方案，繪制原理圖。第 10 周（10.31~11.06）：根據原理圖，繪制裝配草圖和零件草圖。第 11 周（11.07~11.13）：繼續(xù)完善裝配草圖和零件草圖，完成零件結構設計以及標準件的選用。第 12 周（11.14~11.20）：完成設計說明書的電子稿，用 CAD 軟件繪制裝置的裝配圖和主要零件的零件圖。第 13 周（11.21~11.27）：整理完善畢業(yè)設計，檢查并準備答辯。四．畢業(yè)設計（論文）結束應提交的材料：1、設計說明書 1 份。2、執(zhí)行機構裝配圖 1 張。3、主要零件的零件圖 3~4 張。指導教師：李曉娟 教研室主任： 陸英2011 年 10 月 17 日 2010 年 11 月 17 日 XX 大學畢 業(yè) 設 計（論 文）題 目：塑料包裝機設計院 （系）： 專 業(yè)： 班 級： 學生姓名： 導師姓名： 職稱： 起止時間： 2塑料包裝機設計第 1 章 緒 論1.1 塑料包裝機械塑料包裝機械是指完成全部或部分包裝過程的機器。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、困扎、集裝、拆卸等前后包裝工序，轉送、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，按包裝產品的流通領域分類，有工業(yè)產品包裝和商業(yè)產品包裝，按產品包裝的結構形式分類，有內包裝和外包裝；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象即包裝物品的名稱分類等等。其中按包裝的結構形式分類比較有意義，內包裝是一種基本的包裝結構形式，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，必須根據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，選擇或設計塑料包裝機械設備。中間包裝是以一定數(shù)量的直接包裝品經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。隨著消費者需要的多樣化，尤其是超級市場的發(fā)展，內包裝突出日益重要的地位。完成內包裝所需的機器設備，在包裝工業(yè)中的需求量最大。 外包裝是以一定數(shù)額的、經內包裝后的產品裝裁到包裝箱的包裝結構形式。包裝箱現(xiàn)在多用瓦楞紙板箱。內包裝的主要目的，在于促進銷售，并為消費者提供使用上的方便，在包裝設計中，除保證包裝內容物質和量的要求外，還需重視包裝裝潢的重要作用。外包裝的主要目的，是為流通儲運提供保障，要求包裝堅固牢實。包裝是對被包裝物所采取的一種保護性措施，包裝的主要目的在于保護產品的使用價值。因此，包裝中還要顧及到物品在流通中的運輸、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。包裝加工是產品在生產中的最后環(huán)節(jié)，是提高產品的商品價值不可忽視的重要環(huán)節(jié)。1.1.3 塑料包裝機械的組成3圖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) 傳動系統(tǒng) 輔助裝置動力機 機身包裝材料供送系統(tǒng) 包裝操作執(zhí)行系統(tǒng)1.1 塑料包裝機械的組成和特點1.1.4 塑料包裝機械的特點（1）大多數(shù)塑料包裝機械結構和機構復雜，運動速度快且動作配合要求高。（2）用于塑料和藥品的塑料包裝機要便于清洗，符合藥品和塑料的衛(wèi)生和安全要求。 （3）包裝執(zhí)行機構的工作力一般都較小，所以塑料包裝機的電機功率較小。 （4）塑料包裝機一般都采用無級變速裝置，以便靈活調整包裝速度、調節(jié)塑料包裝機的生產能力。（5）塑料包裝機械是特殊類型的專業(yè)機械，種類繁多，生產數(shù)量有限。為便于制造和維修，減少設備投資，在塑料包裝機的設計中應注意標準化、通用性及多功能性。（6）塑料包裝機械的自動化程度高，大部分已采用 PLC、單片機控制，實現(xiàn)了智能化。（7）塑料包裝機械實現(xiàn)了包裝生產的專業(yè)化，大幅度地提高生產效率。（8）塑料包裝機械化降低了勞動強度，改善勞動條件，保護環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產品成本。（9）保證了包裝產品的衛(wèi)生和安全，提高了產品包裝質量，增強市場銷售的競爭力。（10）延長產品的保質期，方便產品的流通。產品采用塑料包裝機，可減少包裝場地面積，節(jié)約基建投資 。1.2 塑料包裝機發(fā)展方向目前，國外包裝和塑料機械水平高的國家主要是美國、德國、日本、意大利和英國。而德國的塑料包裝機械在設計、制造及技術性能等方面則居于領先地位，42002 年德國塑料包裝機械產值達 34 億歐元，其產量的 77 %為出口產品。最近幾年，這些國家包裝和塑料機械設備發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢。德國塑料包裝機械設計的新趨勢 德國與美國、日本、意大利均為世界塑料包裝機械大國。在塑料包裝機械設計、制造、技術性能等方面居于領先地位。德國塑料包裝機械的設計是依據市場調研及市場分析結果進行的，其，目標是努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務。為滿足客戶要求，德國塑料包裝機械制造廠商和設計部門采取了諸多措施： (1)工藝流程自動化程度越來越高，以提高生產率和設備的柔性及靈活性。采用機械手完成復雜的動作。操作時，在由電腦控制的攝像機錄取信息和監(jiān)控下，機械手按電腦指令完成規(guī)定動作，確保包裝的質量。 (2)提高生產效率，降低生產成本，最大限度地滿足生產要求。德國塑料包裝機械以飲料、啤酒灌裝機械和塑料塑料包裝機械見長，具有高速、成套、自動化程度高和可靠性好等特點。其飲料灌裝速度高達 12 萬瓶/h，小袋塑料包裝機的包裝速度高達 900袋／min。 (3)使產品機械和塑料包裝機械一體化。許多產品要求生產之后直接進行包裝，以提高生產效率。如德國生產的巧克力生產及包裝設備，就是由一個系統(tǒng)控制完成的。兩者一體化，關鍵是要解決好在生產能力上相互匹配的問題。 (4)適應產制品變化，具有良好的柔性和靈活性。由于市場的激烈競爭，產品更新?lián)Q代的周期越來越短。如化妝品生產三年一變，甚至一個季度一變，生產量又都很大，因此要求塑料包裝機械具有良好的柔性和靈活性，使塑料包裝機械的壽命遠大于產品的壽命周期，這樣才能符合經濟性的要求。 (5)普遍使用計算機仿真設計技術。隨著新產品開發(fā)速度不斷加快，德國塑料包裝機械設計普遍采用了計算機仿真設計技術，大大縮短了塑料包裝機械的開發(fā)設計周期。塑料包裝機械設計不僅要重視其能力和效率，還要注重其經濟性。所謂經濟性不完全是機械設備本身的成本，更重要的是運轉成本，因為設備折舊費只占成本的6％～8％，其他的就是運轉成本。 1.3 國內塑料包裝機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢我國塑料包裝機械行業(yè)起步于 20 世紀 70 年代，在 80 年代末和 90 年代中得到迅速發(fā)展。已成為機械工業(yè)中的 10 大行業(yè)之一，無論是產量，還是品種上，都取得了令人矚目的成就，為我國包裝工業(yè)的快速發(fā)展提供了有力的保障。目前，我國已成為世界塑料包裝機械工業(yè)生產和消費大國之一。 塑料包裝機械作為一種產品，它的含義不僅僅是產品本身的物質意義，而是包括形式產品、隱形產品及延伸產品 3 層含義。形式產品是指塑料包裝機本身的具體形態(tài)和基本功能；隱形產品是指塑料包裝機給用戶提供的實際效用；延伸產品是指塑料包裝機的質量保證、使用指導和售后服務等。所以塑料包裝機的設計應該包括：市場調研、原理圖設計、結構設計、施工圖設計、使用說明書編寫及售后服務預案等。 塑料包裝機械設計的類別主要有：測繪仿制設計、開發(fā)性設計、改進性設計、系列5化設計。如啤酒灌裝生產線生產能力為 1．6～4 萬瓶/h ，其中灌裝機的灌裝閥工位數(shù)從48 個、60 個、90 個到 120 個就屬于系列化設計。 由普通啤酒灌裝生產線到純生啤酒灌裝生產線的設計就屬于改進、開發(fā)性設計。對于中低速運行的塑料包裝機，目前我們基本上可以進行自主設計。而高速運行的塑料包裝機，特別是一些先進機型，大多是測繪、仿制國外的同類機型，進行國產化設計和系列化設計。其主要的原因是：(1)大多數(shù)設計人員還沒有真正掌握先進的設計方法，如高速塑料包裝機械的動力學設計理論和方法等，對高速工況下機構的動態(tài)精度分析等問題還不能模擬解決；(2)產、學、研結合不夠緊密，理論上的科研成果不能及時地在實際設計中運用，設計人員缺乏及時的技術培訓；(3)整個行業(yè)缺乏宏觀調控的力度，優(yōu)勢資源不能得到合理的配置與調整。 在塑料包裝機械設計領域，絕大多數(shù)設計人員仍沿用以前的設計方法：(1)根據設計任務書尋找同類機型作為樣機；(2)參考樣機制定各項技術性能指標及使用范圍；(3)設計工作原理圖、傳動系統(tǒng)圖；(4)設計關鍵零件，部件；(5)設計總裝圖方案和動作循環(huán)圖；(6)設計部件圖、總裝圖和零件圖；(7) 對主要部件中的關鍵零件進行強度、剛度校核；(8)設計控制原理圖、施工圖等。 而今，國內一些大學的設計軟件，可以對塑料包裝機中常用機構進行有限元分析和優(yōu)化設計，其開發(fā)的凸輪連桿機構 CAD／CAM 軟件已經能夠滿足企業(yè)進行凸輪連桿機構自主設計的能力，但在實際塑料包裝機械的設計中應用還不普遍。 新型塑料包裝機械往往是機、電、氣一體化的設備。充分利用信息產品的最新成果，采用氣動執(zhí)行機構、伺服電機驅動等分離傳動技術，可使整機的傳動鏈大大縮短，結構大為簡化，工作精度和速度大大提高。其中的關鍵技術之一是采用了多電機拖動的同步控制技術。其實掌握這種技術并不很難，只是一些設計人員不了解塑料包裝機械的這一發(fā)展趨勢。如果說以前我國塑料包裝機械設計是仿制、學習階段，那么現(xiàn)在我們應該有創(chuàng)新設計的意識我國包裝業(yè)技術與機械近些年所取得的成績是顯著的，其起步于 20 世紀 70 年代末，剛起步時年產值僅七、八千萬元，產品品種僅 100 余種，技術水平也較低。在 20紀 80 年代中期至 20 世紀年代中期十余年的時間里，才得到快速發(fā)展，年增長率達到20%—30% ，到 1999 年底塑料和塑料包裝機械達 40 大類，品種達 1700 種，到 2000 年產值增加到 300 億元，且技術水平也上了個臺階，開始出現(xiàn)了規(guī)?；?、自動化趨勢，傳動復雜、技術含量高的設備也開始出現(xiàn)，許多塑料包裝機械如液體塑料灌裝機等設備已開始成套出口。我國包裝行業(yè)的發(fā)展趨勢主要有如下幾個方面：(1)制袋—充填—封口塑料包裝機械大多數(shù)是小塑料包裝機械，在這一范圍內已較好地解決了顆粒、膏體和粉狀的包6裝的問題。(2)無菌塑料包裝機械無菌包裝是將經過消毒的塑料在無菌環(huán)境裝入消毒的容器中，可最大限度地保持塑料的天然風味、品質和營養(yǎng)，確保產品質量等優(yōu)點。無菌塑料包裝機主要分為無菌袋式大包裝和無菌袋式小包裝。無菌袋式大包裝一般在原料產地用于果蔬濃縮汁包裝。而無菌袋式小包裝通常用于飲料品，供市場零售。無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。由于無菌塑料包裝機械制造工藝和技術比較復雜，我國以前一直依靠進口。當然，近年來，我國一些企業(yè)努力，在這方面取得了很大的進展，如上海輕工裝備（集團）公司研制的屋頂盒式紙盒無菌塑料包裝機。(3)啤酒灌裝成套設備隨著國內啤酒行業(yè)向規(guī)?；s化經營方向發(fā)展，啤酒灌裝成套設備要重點發(fā)展年產 5 萬噸以上的大型灌裝成套設備，適度發(fā)展 10 萬噸以上的大型灌裝成套設備。目前我國廣州輕工機械廠已能生產 4 萬瓶/小時、6 萬每小時的啤酒灌裝成套設備。包裝業(yè)在生產自動化趨勢的影響下 ，呈現(xiàn)高度自動化的包裝鏈、機械功能要求多元化、結構設計標準模塊化、控制功能智能化要求、裝重安全方便環(huán)保等特點。今后朝著高速、低耗、計量精確、自動檢測、多功能、全自動大型化成套設備發(fā)展。其他還有真空塑料包裝機械和塑料中空容器加工機械。1.4 我國包裝技術與國外先進包裝技術的差距雖然我們塑料包裝技術與機械在近年來取得驕人的成績，但同國外比較，技術上仍存在二十年的差距，其具體表現(xiàn)在：1）產品品種單調，成套設備少到 2000 年為止,國外塑料塑料包裝機械達 2300 余種，且大多配套生產；國內塑料塑料包裝機械只有 1700 余種，且多以單機為主。2）技術水平低主要表現(xiàn)在產品可靠性差，技術更新速度慢，新技術、新工藝、新料材應用少，單機多，成套機少，技術含量低的產品多，高技術含量的產品少，智能化的設備還處于研制階段。3）產品質量低主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性可靠性差，造型落后，外觀粗糙，且大多數(shù)產品還無可靠標準。4）開發(fā)能力不足7主要表現(xiàn)是我們還在仿制、測繪或稍加國產化的改進，更談不上系統(tǒng)的開發(fā)研究。1.5 本設計的內容與目標 本設計的內容是在分析研究塑料包裝機的功能的基礎上，重點討論設計塑料包裝機的傳動路線方案和重要機構（槽輪機構，花盤輪，轉鼓計數(shù)裝置） 。并且通過仿真實驗來檢驗機構設計。本設計討論的具體內容是：1）電機到主傳動軸的傳動方案和傳動比的分配；2）主傳動軸上主傳動輸送帶、圓柱齒輪的傳動功率的分配以及傳動比的分配。以實現(xiàn)瓶的傳輸以及瓶的推送等動作間的協(xié)調。3）設計送料機構的結構，并理論上分送料機構的設計可行性。本設計的目標旨在通過了解塑料包裝機的功能來研究塑料包裝機中特定動作的實現(xiàn)，通過研究間歇機構來為塑料包裝機的應用提供較高的理論參考價值和應用價值。8第 2 章 塑料包裝機的傳動方案設計2.1 選擇電動機合理選擇電動機類型，對工作機械有效的工作，以及機組運行的可靠性、安全、節(jié)能及降低設備造價都有重要意義。電動機類型的選擇要從負載的要求出發(fā)，考慮工作條件，負載性質、生產工藝、供電情況等，盡量滿足下述各方面的要求：1．機械特性由電動機類型決定的電動機的機械特性與工作機械機械特性配合要適當，機組穩(wěn)定工作；電動機的起動轉矩、最大轉矩、牽入轉矩等性能均能滿足工作機械的要求。2．轉速電動機的轉速滿足工作機械要求，其最高轉速、轉速變化率、穩(wěn)速、調速、變速等性能均能適應工作機械運行要求。3．運行經濟性從降低整個電動機驅動系統(tǒng)的能耗及電動機的綜合成本來考慮選擇電動機類型，針對使用情況選擇不同效率水平的電動機類型；對一些使用時間很短、年使用時數(shù)也不高的機械，電動機效率低些也不會使總能耗產生較大的變化，所以并不注重電動機的效率：但另一類年利用小時較高的機械，如空調設備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機等，就需要選用效率高的電動機以降低總能耗。2.2 電動機的選擇本機器的動力選用交流 380V。塑料包裝機械中常用的點機轉速多為 1400 分轉/分，由于整個載荷比較小，所以綜合考慮最終選用 Y112M-4 型三相異步電動機，電壓為380V，功率為 180W，額定轉速為 1400r/min，根據電機轉速及效率要求確定各級傳動比。其中轉送帶為主要工作部件，其效率直接影響整機工作效率。電動機的外形圖及尺寸見表 2.1 和圖 2.1。9圖 2.1 Y112M-4 型電動機外形尺寸表 2.1Y112M-4 型電動機外形尺寸2.3 傳動方案的確定包轉機工作時，先將經理瓶機構整理的瓶子經輸送帶 8 送入，再經花盤輪 9 旋轉轉到送料裝置 10，然后通過槽輪 6 進行間歇運動使之停下，進行灌料。然后再通過花盤輪轉出，由輸送帶送出。安裝尺寸機座號 D(j6) E F(N9) G M N(j6) P R S T80+0.00919-0.004 40-0.036 -0.115.5 165 +0.014130-0.011 200 0+0.4312 3.5外形尺寸不大于AC AD AE L175 120 110 300101.電機 2.帶輪 3.減速箱 4.減速箱鏈輪 5.齒輪 6.槽輪機構 7.圓錐齒輪 8.傳送帶 9.花盤輪 10.轉鼓計數(shù)裝置 圖 2.1 塑料包裝機系統(tǒng)傳動原理圖2.4 各級傳動比的確定按圖 2.1，電動機經帶輪、減速器、鏈輪減速。減速器選用傳動比為 i2=1：50 的蝸輪減速機，電機與減速箱采用皮帶傳動，其傳動比為 i1=1：4，鏈輪減速的傳動比為i3=1：1，即————電機與減速器的傳動比411 ：： 減電 機 ??i250減 ： ————蝸輪減速箱傳動比31210i?減 ： ： ： ————減速箱與主軸間傳動比 所以主軸轉速及傳動帶上的瓶的線速度為7102.5443212 ?????ii軸?/??60= /??6=0.03663m/s=36.63mm/sdnV?70.每分鐘 30 瓶，那么瓶子間的距離為： mm2.3/3.L11第三章 電機到主輸送帶裝置的傳動設計3.1 第一級傳動——帶的設計1）確定帶的計算功率 caP由表 8-6[1]查得帶的工作情況系數(shù) ，故1.AK?w =198w (3.1) 80.??PAca2） 選取窄 V 帶帶型根據 、 由圖 8-9 確定選用 SPZ 型。ca1n3） 確定帶輪基準直徑由表 8-3 和表 8-7 取主動輪基準直徑 63mm。1d?根據式（8-15） ， ，從動輪基準直徑 。2121dni??2d=252 mm (3.2)21di634?根據表 8-7，取 。md502?按式 = =4.618 m/s (3.3)1160pnV???1d63140??=4.618m/s21260pdn???所以帶的速度合適。4） 確定窄 V 帶的基準長度和傳動中心距12根據 0.7（ ，初步確定中心距 400 mm。12012)()dda???0a?根據下式計算所需的基準長度=??21'0210()4dddLaa????? m4063252402???????????）（）（?=1316.9mm (3.4) 由表 8-2 選帶的基準長度 =1400mm。dL則按式（8-21）計算實際的中心距 a=442.4mm (3.5)'02da???29.13640??圓整取 a=442mm5） 驗算主動輪上的包角 1?由式（8-6）得00211857.da???????05.7426380123.?(3.6)主動輪上的包角合適。6）計算窄 V 帶的根數(shù) Z由 (3.7)??0caLPZK????又 1400 r/min 、 63mm、 4,查表 8-5a 和表 8-6b 得1n1d?i0.24 kw0P△P 0=0.03 kw 13查表 8-8 得 包角系數(shù) 0.93，查表 8-2 得長度系數(shù) 0.99，則K??LK?=0.7??0.18.24395.Z???則取 Z=1 根。7） 計算預緊力 0F由 (3.8)20.51capqvvzK??????????查表 8-4 得 q=0.06kg/m，故N=33.08N20.182.5510.6418469F? ??????????? ???? ?8） 計算作用在軸上的壓軸力= =65.35 N (3.9)102sinpFZ??0162.23.078sin?3.2 蝸輪蝸桿傳動減速箱的計算蝸桿所在軸Ⅰ： =700 r/min, 172.8 w，傳動比 ，1n1p?d?80.96??50i?傳動不反向，工作載荷穩(wěn)定，設計壽命 12000 h。hL3.2.1 選擇蝸桿的傳動類型根據 GB/T10085—1988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ ZI） 。3.2.2 選擇材料考慮到本設計中蝸桿傳動的傳遞功率不大，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—55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。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 HT100 制造。143.2.3 按齒面接觸疲勞強度進行設計根據閉齒蝸輪蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計,再較核齒根彎曲疲勞強度。由式（11—12） ，傳動中心距(3.10)??232EHZaKT?????????1）確定作用在蝸輪上的轉矩 2按 1，取效率 0.8，則Z???=94300 (3.11)6229.50PTn?36172.80.9.55??Nm?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) =1；選使用系數(shù) =1.15；由K?AK于轉速不高，沖擊不大，可取重載荷系數(shù) =1.05；則V=1.21 (3.12)AVK??1.50?3）確定彈性影響系數(shù) EZ因選用的鑄錫磷青銅 ZCuSn10P 蝸輪和鋼蝸桿相配，故 =160 。 EZ12MPa4）確定接觸系數(shù) Z?先假使蝸桿分度圓直徑 和傳動中心距 a 的比值 =0.35，從圖 11-18 中可查1d1d得 =2.9。Z?5）確定許用接觸應力 ??H?根據蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSu10P,金屬模鍛造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC ，15可從表 11-7 中查得蝸輪的基本許用應力 =268MPa。則應力環(huán)次數(shù)為 ??'H?= = =1.008 (3.13)260hNjnL?70125?145062?710?壽命系數(shù) =178.0HNK?則 =1 268=268 MPa??'??6）計算中心距 =69.93mm23160.91.2948a????????取中心距為 a=80mm，因 i=50，故可模數(shù) m=2.5，蝸桿分度圓直徑 =30mm。1d這時 /a=0.375。從圖 11-18 中可查得接觸系數(shù) =2.8。因為 ，上述計算結果1d 'Z?'Z??可用。3.2.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸1）蝸桿 軸向齒距 = =7.854；直徑系數(shù) q=12；齒頂直徑 = =35 mm，aPm?1ad2m?齒根圓直徑 =24mm；12.4fd??分度圓導程角 = ；蝸桿軸向齒厚 =6.283 mm。1arctnZq??????0''4590.5as??2）蝸輪蝸輪齒數(shù) =51；變位系數(shù) = ；2Z122daxm???0.5驗算傳動比 =51，這時傳動比誤差為 =2.0﹪，這是215zi??許的。蝸輪分度圓直徑 = =127.5 mm2dmz?.51?16蝸輪喉圓直徑 =127.5+2 2.5=132.5 mm22aadh???蝸輪齒根圓直徑 =127.5- =121.5 mm22ff?1.25蝸輪咽喉母圓半徑 = mm221gard?803.?3.2.5 校核齒根彎曲疲勞強度(3.14)??21.53aFFFKTYdm?????當量齒數(shù) =51.52 (3.15)??23cosVzr根據 ， =51.52，從圖中可查的齒形系數(shù) =2.75。20.5x??2Vz 2aFY螺旋角系數(shù) = =0.966 (3.16)014Y????0.761許用彎曲應力 ??'FFNK?A從表 11-8 中查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應力 =56MPa。??'F?壽命系數(shù) =0.89369710.8FNK??=50MPa??5.3?而實際彎曲強度 = =48.5MPaF1.29407.?.7596?彎曲強度滿足條件。3.2.6 精度等級公差和表面粗糙度的確定由蝸輪蝸桿傳動的情況，選用 8 級精度，側隙種類為 f。則 1） 蝸桿軸向齒距極限偏差 ，蝸桿軸向齒距累計公差 pxf?0.14m? 0.25pxLf?17mm ，蝸桿齒行公差 =0.022 mm 。1f2） 蝸輪齒距累積公差 =0.160 mm，蝸輪齒圓徑向跳動公差 =0.050mm，蝸輪pFrF齒形公差 =0.014 mm，蝸輪齒距極限偏差 =0.020 mm。2f ptf3.2.7 傳動效率的計算滑行速度 = =1.1 m/s (3.17)11cosVdnr??30''3716cos459??故采用下置蝸桿。此時查得 ，總效率 =0.52 (3.18)0'231V????123tan0.96Vr????3.2.8 蝸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 =40MPa，則??T?由公式 (3.19)??6339.5102TPdn???=6.65 mm66333.9.51072.804T ???取 =12 mm。1mind2）蝸輪 同樣選軸的材料為 45 鋼，軸Ⅱ傳遞的功率 1P= =89 W1P??帶 蝸 桿軸 承 180.960.52?由公式（1）得 18=19.65 mm6339.510824d???取軸Ⅱ最小直徑為 =25 mm。2min3.3 第三級傳動——鏈傳動的設計計算由設計條件可知傳動比 i=1，輸入的功率為 =89 W，轉速 n=14 r/min ，載荷平穩(wěn)。1P則可進行如下設計1）選擇鏈輪齒數(shù) 12,z假定鏈輪轉速為 0.6—3 m/s ，由表 9—8 選取小鏈輪齒數(shù) =20；從動輪齒數(shù)1z=20。2z2）計算功率 caP由表 9—9[1]查得工作情況系數(shù) =1，故AK= =89 WcaA確定鏈條鏈節(jié)數(shù) pL初定中心距 =30p,則鏈節(jié)數(shù)為0a=80 節(jié) (3.20)[1]022110pzzPL??????????3）確定鏈條的節(jié)距 p由圖 9—13[1]按小鏈輪轉速估計，鏈工作在功率曲線頂點的左側時，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)=1.05； =0.94；選取單排鏈，由表 9—11 查得多排鏈系數(shù)1.08zK???????0.261PLK???????19=1.0，故得所需傳遞的功率為pK=90 W0891.054.cazLpPK??根據小鏈輪轉速 =14 r/min，及 =89 W，可選鏈號為 08A 單排鏈。同時也證1n1實原估計鏈的工作在額定功率曲線頂點左側是正確的。此時查得鏈節(jié)距 p=12.70mm。4）確定鏈長 L 及中心距 a=1.012 m8012.7pP??(3.21)22121184ppzzzaLL?? ??????????? ???????????????? ?= =445 mm??2.708?中心距減小量 △a=(0.002～0.004)a=(0.002～0.004)×445 mm=0.89～1.78 mm實際中心距 =a- △a =445-(0.89～1.78)=444.11～443.22 mm'a取 =444 mm'5）驗算鏈速= =0.06 m/s160nzpV??4201.76?6）驗算小鏈輪轂孔由表查得鏈輪轂孔最大許用直徑 =34 mm，大于蝸輪軸徑maxkd2mind=25 mm,故合適。7）作用在軸上的壓軸力pFeK?20有效圓周力 =1483 N (3.23)0.89106ePFV?按水平布置取壓軸力系數(shù) ，故1.5pFK?=1705 N1.5483p??3.4 主傳送帶的設計計算3.4.1 主傳動鏈的設計計算 [1]由前述可知，選取 08A 型滾子鏈。P=12.7 mm。1）選擇鏈輪的齒數(shù) '7,z選取鏈輪的齒數(shù) =36。'?2）計算功率 caP工作情況系數(shù) =1.0，輸入功率 =51.2 WAK210.689.P????鏈其中 ——為輸入主軸的功率分配給主傳動鏈的分配比?故 = =51.2 WcaP21.05A??3）確定鏈條鏈節(jié)數(shù) pL初定中心距 =100p，則鏈節(jié)數(shù)為0a=236 節(jié)'072210362pzpL?????為了能均勻的分配三角擋板，故選取 =240 節(jié)。pL4）確定鏈長 L 及中心距 a=3.05 m2401.71p??2122121184ppzzzPaLL?? ??????????? ????????????????? ?=1295.4 mm中心距減小量△a=(0.002～0.004)a=(0.002～0.004)×445 mm=2.60～5.20 mm實際中心距a-△a=1295.4-（2.60～5.20）=1292.8～1290.2 mm'a?取 1292 mm'5） 驗算鏈速= =0.1067 m/s7601nzpV??43612.70?6）選取輪轂孔 kd由表可查的輪轂許用最大直徑 ，以及參考第二傳動鏈的輪轂許用最大直徑maxd，擬選擇此段軸徑 =35 mm。maxdk7） 作用在軸上的壓軸力pFeK?又主傳動帶的輸入功率 =主 2有效圓周力 =480 N0.511067ePFV??主按水平布置取壓軸力系數(shù) ，故.pFK=552 N1.5480pF??223.4.2 計算主傳送帶的牽引力 F[6]假設回程鏈條有支托的水平式輸送裝置，則(3.24)[6]??1.523mcFgWLff???式中 F——輸送鏈條的牽引力， N；L——物品輸送的水平長度，m；——每米長度上的輸送鏈質量，kg；?W——輸送機每米長度上的輸送物品質量，kg；——物體與滑臺表面間摩擦系數(shù)；mf——鏈條與導軌間摩擦系數(shù)；cf3 ——為鏈條數(shù)。在本設計中瓶子由鏈條本身傳送，所以選 =0.40；由于 08A 滾子鏈單排每mcf?米質量 q=0.60 kg/m，則 0.60 kg；在開始確定瓶間距時 H=10P=127mm, 又在??設計時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= 785 mm 。'a?在設計中送料機構給一個瓶子灌料時，輸送帶上有 10 個待灌瓶子。這樣它們所需要的鏈長為 = =1270 mm， （0， z≥3 ，一般取 z=4-8 (2)銷數(shù) K???????212z???????1z21????30討論：τ32齒輪 2 材料及熱處理 45 號鋼(3)、齒輪精度齒輪 1 第Ⅰ組精度 7 級齒輪 2 第Ⅰ組精度 7 級(4)、齒輪基本參數(shù)模數(shù)(法面模數(shù)) M=4齒輪 1 齒數(shù) Z1=60齒輪 1 齒寬 B1=40.00(mm)齒輪 2 齒數(shù) Z2=14齒輪 2 齒寬 B2=40.00(mm)標準中心距 A0=148.00000(mm)實際中心距 A=150.00000(mm)齒輪 1 分度圓直徑 d1=240.00000(mm)齒輪 2 分度圓直徑 d2=56.00000(mm)齒頂高系數(shù) ha*=1.00頂隙系數(shù) c*=0.25壓力角 α*=20(度)4.5 主傳動軸的設計4.5.1 選擇主傳動動軸的材料由于軸工作時產生的應力多是循環(huán)變應力，所以軸的損壞常為疲勞破壞。而軸的設計是塑料包裝機設計中的重要的組成部分，因此我校核主傳動動軸，應保證其有足夠高的強度和韌性。對應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。碳素鋼強度雖然較合金鋼低，但價廉，對應力集中的敏感性低，故在本次設計主傳動軸時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。同時主傳動動軸一般是用碳鋼或合金鋼制成，且本設計中的主傳動動軸是低速中載傳動，所以綜合上述考慮，我選擇 45 鋼作為主動軸的材料，為保證其力學性能，應進行調質熱處理。其主要的力學性能參數(shù)見文獻[1]表 15--1，其中毛胚直徑小于 100mm 的 45 號鋼調質處理后的主要參數(shù)有：硬度：217～255；抗拉強度： 640BMPa??；屈服強度極限：35sMPa??；彎曲疲勞極限： 1275Pa???；剪切疲勞極限： 15Pa???；許用彎曲應力： 1[]60?。334.5.2 主傳動軸的結構簡圖根據主傳動軸的工作情況，確定主傳動軸的結構圖如下。圖 4.5 主動軸的結構4.5.3 軸力的計算分析4.5.3.1 求輸入軸上的功率 、轉速 和轉矩1Pn1T1若取每級齒輪傳動的功率（包括軸承效率在內）η=0.97，則= = =180×0.96=172.8WP1d??01d1=9550000 =9550000× =235749N mmT1n1728.0?4.5.3.2 求作用在齒輪上的力因已知大齒輪的分度圓直徑為=m =4×60=240mmd1Z而 = = =3802.40N FtT12403579?= =3802.40× =397.37Nrt??cosan'34068cos2tan?= tanβ=3802.40×tan =154.06Nat \\4.5.3.3 初步確定軸的最小直徑先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調質處理。34根據表 15-3，取 = =112，其中 為許用扭轉切應力，于是得A0??32.95?T???T= =112× =15.63mmdmin031P3718輸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計的帶輪相配合，這里需要確定其 d 并周整，為了滿足強度要求，這里取d=20mm。4.5.3.4 校核軸的強度首先根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖圖 4.6 軸的計算簡圖從軸的結構圖和彎矩和扭矩中可以看出截面 D 是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出的截面 D 處的 、 及 M 的值列于下表HV表 4.2 截面 D 的負荷35載荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F =-1376N， =2070NNHAFNB=122N， =1032NNVAFNB彎矩 M =117.196N m， =345.29 N mD?VD?總彎矩 = =363.42 N mH22?扭矩 T =23625 N mm1按彎矩合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（既危險截面 D）的強度。根據[2]式（ 15-5）及上表中的數(shù)值，并取 =0.6，軸的計算應力?= = =5.225MPa?ca??WD122????31259406.220??前已選定軸的材料為 45 鋼，調質處理，由表 15-1 查得 =60MPa。因此 ＜???1?ca，故安全。??1?36結 論本設計是對塑料包裝機械進行的一次有效的理論討論。通過對塑料包裝機各級傳動比的分配研究計算，了解了塑料包裝機實現(xiàn)送瓶，間歇運動及送料這一完整的過程。這為進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。對塑料包裝機進行有效的理論分析，不僅有一定的使用價值，更有較高的理論參考價值，這有利于我們技術人員消化吸收國外先進技術，縮小與發(fā)達國家包裝業(yè)的差距。在設計中，我通過分析研究塑料包裝機的功能和各級傳動比，提出了設計槽輪機構來實現(xiàn)塑料包裝機的有效間歇動作來完成塑料包裝機的功能要求。在送料機構的設計，采用轉鼓計數(shù)裝置配合槽輪進行計數(shù)。我著重討論了電機到主傳動帶的傳動鏈以及設計了機構傳動路線和其它的機械結構，以及送料機構的機構實現(xiàn)。37致 謝畢業(yè)設計是對大學所學知識與能力的綜合應用和檢測，是每一個合格的大學生的必經過程，也是一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。本次畢業(yè)設計，不僅培養(yǎng)了我們正確的設計思想；也同時讓我們掌握了工程設計的一般程序和方法，以及鍛煉了我們綜合運用知識能力。在本次設計過程中，我們大量閱讀了各種技術資料及設計手冊，認真探討了機械領域內的各種基本問題。因此，本次設計不僅加強了對自己所學專業(yè)課程的理解和認識，而且也對自己的知識面進行了拓寬。此外，本次設計在繪圖的過程中，使用了 AUTOCAD、PRO-E、等二維和三維繪圖軟件，并同時進行了手工繪圖，這些都不同程度地使我們學到了更多的知識，進一步提高了我們繪圖識圖的能力。在本次畢業(yè)設計中，我得到賀靜老師的耐心指導，細心教誨，并在設計過程中及時的給我解答疑難，讓我在本次畢業(yè)設計中得到了自己能力上的長進和知識上的飛躍，這對我的將來都會有深遠的影響。并且，在設計過程中還有其他老師和同學的熱忱幫助，在此表示由衷的感謝！由于本人知識有限，實際經驗更加不足，因此我的設計還存在著很多的不足之處，敬請各位老師指正，本人將不勝感激！ 38參考文獻[1] 雷伏元主編.自動塑料包裝機原理[M].天津科學技術出版社,1986.[2]西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編,孫恒,陳作模主編.機械原理[M].第六版.北京:高等教育出版社,2001.[3]《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組編.機械設計手冊[M].第二版.北京:化學工業(yè)出版社,1987.[4]《機械工程師手冊》第二版編輯委員會編.機械工程師手冊[M].第二版.北京:機械工業(yè)出版社,2000.[5]孟憲源,姜琪編著.機構構型與應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.[6]高德主編.塑料包裝機設計[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005.[7]傅繼盈,蔣秀珍主編.機械學原理[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社出版.[8]劉鴻文主編.材料力學[M].第四版.北京:高等教育出版社,2004.[9]廖念釗等編.互換性與技術測量[M].第四版.北京:中國計量出版社,2000.[10]卜炎主編.機械傳動裝置設計手冊[M].上冊.北京:機械工業(yè)出版社,1998.[11]吳宗澤,羅圣國主編.機械實際課程設計手冊[M].第二版.北京:高等教育出版社,1999.[12] 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編, 濮良貴，紀名剛主編.機械設計[M].第七版.北京:高等教育出版社,2001.[13]《塑料包裝機械結構參考圖冊》編寫組編. 塑料包裝機械結構參考圖冊[M].上海科學技術出版社,1981.[14]譚元剛.試述我國塑料包裝技術與機械的發(fā)展[J].山西塑料工業(yè).2004,2. 4-5.[15]汪再文.世界塑料包裝機械發(fā)展趨勢[J].中國包裝行業(yè).2005,10.19.[16]黃穎為.機械結構的設計[D].東北農業(yè)大學碩士論文.2002,2. 7-11.[17]哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室編.理論力學[M].第六版.北京:高等教育出版社,2002.[18]陳潤潔.全國塑料包裝機械標準化工作現(xiàn)狀及展望[J].[19]邱競我國塑料塑料包裝機械和包裝技術的發(fā)展前景[J].[20]王寧俠, 王鴻等 少齒數(shù)漸開線圓柱齒輪機構的研究[J].[21]趙同坤 付連芳槽輪間歇機構優(yōu)化設計[J].[22]李軍 曾孝宇低副槽機構的研究[J].