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1、1目目录录1 黏稠液体包装机的方案设计与基本原理31.1 方案设计论述3 1.2 运动基本原理42 黏稠液体包装机的类型选择与主要参数62.1 包装机类型的确定6 2.2 机器性能参数63 黏稠液体包装机传动系统的计算73.1 电动机的选择计算7 3.2 V 带传送及带轮的设计计算.7 3.2.1 总传动比的分配.7 3.2.2V 带及带轮传动设计7 3.3 主轴（包含轴承）的设计计算11 3.4 减速器的设计与选择计算11 3.5 联轴器的选择计算12 3.6 无极变速器的选择与性能要求12 3.7 凸轮机构的设计计算12 3.7.1 基圆半径的选择.13 3.7.2 凸轮轮廓线的设计.13
2、 3.8 渐开线直齿圆柱齿轮的设计计算18 3.8.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数18 3.8.2 按齿面接触强度设计18 3.8.3 圆柱齿轮几何尺寸计算.20 3.9 直齿锥齿轮的设计计算20 3.9.1 第一对锥齿轮：20 3.9.2 第二对锥齿轮23 3.10 曲柄摇杆机构的设计计算24 3.10.1 曲柄摇杆机构一：充填机构阀门.24 3.10.2 曲柄摇杆机构二：充填机构的活塞杆处.25 3.11 离合器的设计与选择2524 黏稠液体包装机执行机构的设计计算264.1 供料填充机构的设计26 4.2 薄膜送纸机构的设计27 4.3 步进电动机的选择27 4.4 成型器的设计
3、28 4.5 热封与切断机构的设计31毕业设计总结33致 谢34参 考 文 献3531 1 黏稠液体包装机的方案设计与基本原理黏稠液体包装机的方案设计与基本原理1.11.1 方案设计论述方案设计论述本次毕业设计课题为立式间歇式黏稠液体包装机执行机构。包装机是比较典型的集机、电、液于一体化的自动机械，此次毕业设计黏稠液体包装机属于食品包装机家族序列的一个分支， 随着经济全球化的进程加快和我国城市化的快速发展，人们的生活质量要求越来越高，对食品，日用品的包装要求也急剧提高，基于现在的包装机发展趋势，我认为选取袋成型-充填-封口集成的 DXD 序列的多功能包装机械。包装机主要由薄膜供送系统， 物料计
4、量与填充系统， 主传动系统， 执行系统，输出机构及控制系统和机架组成。包装材料的供送装置：该机构是将薄膜进行定长或整理排列，并按要求输送到预定工位的机构，如此次设计中要求间歇式送纸，成型，输送和相应的检测等功用，采用通用的多重辊轮依次排列，使薄膜平整张紧，输送时不褶皱，拉袋时保持韧性不至于被撕裂，很好的满足了设计要求。物料的计量与供送装置：由于流体，固体，粉末，块状等物料状态不同，决定了其采用的计量方式，供送方式都不同。因为黏稠液体产品我选取了容积式计量装置，柱塞阀式填充推进机构；因为液体的流动性相对于固体颗粒物料而言差距较大， 流动性差导致不能依靠自身重力等因素， 必须有推进装置 （活塞）
5、辅助，挤压液体送至下个工作空间。主传动系统:将薄膜材料和被包装物料由一个工位传送至下一个工位的装置，为了提高生产效率和可靠性，同时增强包装机的多元化功能，包装作业通常由多个机构，其传动形式决定了整体的形式，如直线式，间歇式，或者连续式。电动机为包装机械提供动力来源，传动系统有包括轴，带轮，齿轮，涡轮蜗杆，凸轮，连杆等动力分配传输装置组成，将运动传递给执行机构和控制系统。执行机构：直接完成包装作业的机构，是包装机械非常重要的部分，要求比较精密，其性能往往决定了包装机的整体性能，主要完成充填、裹包、封合、贴标、捆扎、切断等操作。产品输送机构：即把合格的包装产品从机器上输出，或实施定向排列的输出4机
6、构，通常选用输送皮带，也有用链式输送，或考机械手抓取等装置。控制系统：由光电控制装置，各种机械辅助装置，微机芯片组成，从动力的输出，传动机构的运行，执行机构的动作及配合，都是由控制系统发号施令的。包括自动检测，故障诊断，安全保障措施等等。机架：用于安装、固定、支承包装机械所有的零部件，满足其运动要求和装配位置要求。本设计要求机身结构紧凑，工作能力较小，主传动系统包括电机，减速器，无极变速器，齿轮，输送带等基本上是标准件，以前课程设计都有设计经验或者涉及到，可按国标要求进行参数的选择与型号的确定；而此次设计的重点方向则是非标准件的执行部分，例如凸轮机构，连杆机构，柱塞阀式机构，成型器设计计算，热
7、封机构（确定热封时间及转角）和辅助装置等，设计数据量大，任务繁重，难度较大，要以最优化的参数，参观了实践生产的主流包装机械，参照前人的设计经验，才能较好的完成。1.21.2 运动基本原理运动基本原理卷筒薄膜经由导辊被牵引入成型器，通过成型器和加料管的支承与塑形作用，形成三边封口袋的雏形；封合时，L 形热封器垂直压合在薄膜的搭接处，通电加热形成牢固的纵封，随后热封器复位张开，由横封牵引滚轮对薄膜进行向下的牵引一个袋长的距离，由切刀在最终位置加压切断，可见 L 形热封器每次可以完成上一个袋子的下口和下个袋子的上口及同时纵封， 物料的充填则是在薄膜受拉向下牵引时完成。上述执行操作由电动机提供动力，通
8、过联轴器与蜗轮蜗杆减速器相连接，将转矩传递至主轴及直齿轮、锥齿轮、凸轮等传动分配装置，拉袋的步进电机等提供向下牵引动力，与切刀（连在摆臂上）相互配合完成整个流程，整体示意图如下图 1-1 所示。5图 1-1立式间歇式黏稠液体包装机械运动简图62 2 黏稠液体包装机的类型选择与主要参数黏稠液体包装机的类型选择与主要参数2.12.1 包装机类型的确定包装机类型的确定结合设计题目，立式间歇式黏稠液体包装机，为满足设计要求，接轨生产实践，确定包装机类型为小型多功能 DXDK（60C）系列自动包装机，它集袋成型充填封合功能于一身，生产效率高，经济成本较低，性能实用，既满足课题要求，又跟随现代工业自动化发
9、展，故确定选取上述型号的包装机。2.22.2 机器性能参数机器性能参数表 2-1 包装机主要性能参数包 装 材 料包装 速度/ （袋 /min）计量范 围/ml制袋尺寸 /mm包装 袋材 料电动 机功 率热封器 功率电源 电压重 量外形尺 寸/mm液 体膏 体40602050长 80145 宽 30100 （80*70）铝 箔、 聚乙 烯、 BOPP主电 动机 1360W 供纸 电动 机 40W180W2380V/ 50Hz， 三 相 四线， 应 具 备 零 线小 于 170 kg长*宽* 高 770*70 0*202820100机器的设计数据如表 2-1 所示，由于设计要求生产能力和速度可调
10、节，故此计算时应该按照上面表格中给出的数据范围中最大值进行设计计算， 才符合课题要求与实践应用。73 3 黏稠液体包装机传动系统的计算黏稠液体包装机传动系统的计算3.13.1 电动机的选择计算电动机的选择计算由表 2-1 知，主电动机功率为 1360W，参考同类大小的包装机型号，因为电动机的磁极对数，同步转速等涉及其性能和造价，查阅机械设计标准手册，确定用 Y 系列电动机（摘自 JB/T8680.11998）全封闭型自扇冷式鼠笼型三相交流异步电动机，其参数如下表。表 3-1电动机主要参数型号额定功率额定电流同步转速实际转速效率重量Y90L-41.5KW3.65A1500r/min1400r/m
11、in0.7922Kg3.23.2 V V 带传送及带轮的设计计算带传送及带轮的设计计算3.2.1 总传动比的分配电动机的转速为1400r/min， 包装速度为60袋/ min， 即主轴转速为60 r/min，则总传动比 i=n1/n=1400/60=23.33，带传动 i1=2，减速器传动 i2=11.67，无极变速器传动 i3=3（可调） ，直齿锥齿轮传动 i4=1.53.2.2V 带及带轮传动设计已知电动机的额定功率为 1.5KW,转速 n=1400r/min,选取传动比为 i1=2,采 用普通 V 带传动.1.确定计算功率 Pca由参考资料1表 8-7 查得工作情况系数 Ka=1.1,故
12、Pca=KaP=1.11.5=1.65 KW2.选取带型根据 Pca，n 由参考资料1表 8-4a 确定选用 A 型3.确定带轮基准直径由1表 8-6 和表 8-8 取小带轮基准直径 d1d=90mm，则大带轮基准直径d2d=id1d=290=180mm按参考资料1式(8-13)验算带的速度V=10006011 ndd=6.60m/s因为 5m/s120 所以小带轮上的包角合适。6.计算 V 带的根数 Z由参考资料1式(8-22)知ldca KKPPPz)(00由 n1=1400r/min, dd1=90mm, i=2 查由参考资料1表 8-4a 和参考资料1 表 8-4b,得P0=1.07k
13、w, P0=0.17kw查参考资料1表 8-5,得 K=0.98查参考资料1表 8-2,得 Kl=0.99则99. 098. 0)17. 007. 1 (65. 1 z=1.29取 z=2式(8-26)中K包角系数9Kl长度系数P0单根 V 带的基本额定功率P0计入传动比的影响时,单根 V 带额定功率的增量7.计算预紧力 F0由参考资料1式(8-27)知F0=2) 15 . 2(500qvKzvPca查参考资料1表 8-3, 得 q=0.1kg/m,故F0=260. 61 . 0) 198. 05 . 2(60. 6265. 1500=96.94N8.计算作用在轴上的压轴力 Fp由参考资料1式
14、(8-28), 得Fp=2sin F21 0dz=24 .169sin96.9422=386.1N9. V 带轮的材料在机械工程中， 带轮的材料通常为灰铸铁， 当带速 v 300 mm 的场合.因为 d1d=90mm d2d=180mm，所以，大带轮均采用了腹板式结构，小带轮采用实心式。10图 3-1V 带轮的轮槽尺寸V 带轮的结构参数如表 3-2 所示11表 3-2V 带轮的结构参数3.33.3 主轴（包含轴承）的设计计算主轴（包含轴承）的设计计算轴的设计：初定轴的最小直径，选用材料 45 钢，调质处理。根据机械设计表 15-3 取扭矩系数=110（转速低且单向旋转） 。P1=P*1*2*3
15、*4=1500*0.96*0.8*0.9*0.98=1016.1Wd3*=28.25mm， 取 d=30mm，轴的长度 L=1060mm.包装机属于轻型机械，载荷较轻，所以选择深沟球轴承，6006 型号，滚动轴承6006GB/T 2761994.脂润滑.3.43.4 减速器的设计与选择计算减速器的设计与选择计算已知减速器传动 i2=11.67，大于一般的圆柱齿轮减速器，故选取蜗轮蜗杆减速器 CWU80， 参阅机械设计课程设计图册图 4446， 确定为一级立式蜗杆减速器，12既满足了传动减速比要求，又整体机体的结构简单、紧凑，中心距较小，符合设计理念。蜗杆减速器轴伸出端的直径为 41.6，因为电
16、动机的功率本身不大，按照机械设计轴的设计与校核程序，因为弯矩可以忽略不计，经过扭转校核后，确定轴是安全的，完全满足扭转要求与安全性能.3.53.5 联轴器的选择计算联轴器的选择计算蜗杆减速器输出轴端的半联轴器：参阅机械设计手册，由于电动机转速1400r/min,转速小于 8000r/min，实际转矩远小于联轴器公称转矩 400N*m，确定型号取 GYS5 凸缘联轴器 J1 42*60GB/T58432003A 型键槽;同理，主轴端的半联轴器，确定型号取 GYS4 凸缘联轴器 J1 30*60GB/T58432003A 型键槽。3.63.6 无极变速器的选择与性能要求无极变速器的选择与性能要求包装执行机构工作速度需要连续无极变化，以合理利用包装材料，电机功率保证产品质量。机械无极变速可通过控制电机输出转速或机械变速机构实现，使得执行机构的输出在 2 个极限范围内连续变化。无级变速的种类很多，大
