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1、目 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31.2 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62.2 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73.2 V带传送及带轮的设计计算73.2.1 总传动比的分配73.2.2 V带及带轮传动设计73.3 主轴包含轴承的设计计算113.4 减速器的设计与选择计算113.5 联轴器的选择计算123.6 无极变速器的选择与性能要求123.7 凸轮机构的设计计算123.7.1 基圆半径的选择133.7.2 凸轮轮廓线的设计133.8 渐开线直齿圆柱齿轮的设计计算183
2、.8.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数183.8.2按齿面接触强度设计183.8.3 圆柱齿轮几何尺寸计算203.9 直齿锥齿轮的设计计算203.9.1第一对锥齿轮：203.9.2第二对锥齿轮233.10 曲柄摇杆机构的设计计算243.10.1 曲柄摇杆机构一：充填机构阀门243.10.2 曲柄摇杆机构二：充填机构的活塞杆处253.11 离合器的设计与选择254 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264.2 薄膜送纸机构的设计274.3 步进电动机的选择274.4 成型器的设计284.5 热封与切断机构的设计31毕业设计总结33致34参考文献351 黏稠液体包装
3、机的方案设计与基本原理1.1 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
4、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
5、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机构,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
6、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。1.2 运动基本原理卷筒薄膜
7、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。图1-1 立式间歇式黏稠液体包
8、装机械运动简图2 黏稠液体包装机的类型选择与主要参数2.1 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DXDK60C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展,故确定选取上述型号的包装机。2.2 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3010080*70铝箔、聚乙烯、BOPP主电动机1360W供纸电
9、动机40W180W2380V/50Hz,三相四线,应具备零线小于170kg长*宽*高770*700*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节,故此计算时应该按照上面表格中给出的数据围中最大值进行设计计算,才符合课题要求与实践应用。3 黏稠液体包装机传动系统的计算3.1 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/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
10、率额定电流同步转速实际转速效率重量Y90L-41.5KW3.65A1500r/min1400r/min0.7922Kg3.2 V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=1.53.2.2 V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P由参考资料1表8-7查得工作情况
11、系数 Ka=1.1,故P=KaP=1.11.5=1.65 KW2.选取带型根据P,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 d=90mm,则大带轮基准直径 d=i d=290=180mm按参考资料1式验算带的速度 V=6.60m/s因为5m/sV30m/s,故带的速度合适。4.确定V带的基准长度和中心距 根据经验公式 0.7a2, 即189 a540, 初步确定中心距a=500mm, 根据参考资料1式计算所需的基准长度Ld0=2 a+ +=1428.2mm根据参考资料1表8-2选取带的基准长度Ld=1400mm,由参考资料1式计算实际中心
12、距 a= a+ /2=500+ /2=486mm5.验算小带轮上的包角1 ：由参考资料1式,得1=180-=180-57.3/486=169.4120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式知由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P=1.07kw, P=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K=0.99 则=1.29 取z=2式中 K包角系数 K 长度系数P 单根V带的基本额定功率P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F由参考资料1式知F=查参考资料1表
13、8-3, 得q=0.1kg/m,故 F=96.94N8.计算作用在轴上的压轴力F由参考资料1式, 得F=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 25 m/s时,采用HT150；带速v= 2530 m/s 时,采用 HT200；当带速v更高时,宜采用铸钢或钢的焊接结构；此外,传递小功率时,V带轮也可采用鋁合金或塑料等.由前面知道,v=6.60m/s,所以V带轮材料采用HT200.10. 带轮的结构形式及主要尺寸V带轮一般由轮缘、轮毂和轮辐3部分组成.根据轮辐的结构形式不同,带轮可分为如下4种形式.实心式：主要适用于带轮基准直径d d的场合d为带轮轴孔直径.腹
14、板式.：主要适用于带轮基准直径d 300 mm的场合.孔板式.：主要适用于带轮基准直径d 300 mm、且100 mm的场合.轮辐式.：主要适用于带轮基准直径d 300 mm的场合. 因为d=90mm d=180mm,所以,大带轮均采用了腹板式结构,小带轮采用实心式。 图3-1 V带轮的轮槽尺寸V带轮的结构参数如表3-2所示表3-2 V带轮的结构参数3.3 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*4= 1500*0.96*0.8*0.9*0.98=1016.1Wd =28.25mm, 取d=30mm,轴的长度L=1060mm.包装机属于轻型机械,载荷较轻,
