[机械毕业设计论文]枕式包装机中封装置设计说明书

毕业设计（论文） 毕 业 设 计（论 文）题 目 枕式包装机中封装置设计 姓 名 学 号 所在学院 专业班级 0 指导_ 日 如需要图纸等资料，联系QQ1961660126研究成果的严肃态度以及向读者提供有关信息的出处，正文之后一般应列出参考文献表引文应以原始文献和第一手资料为原则。所有引用别人的观点或文字，无论曾否发表，无论是纸质或电子版，都必须注明出处或加以注释。凡转引文献资料，应如实说明。对已有学术成果的介绍、评论、引用和注释，应力求客观、公允、准确。伪注、伪造、篡改文献和数据等，均属学术不端行为致谢一项科研成果或技术创新,往往不是独自一人可以完成的,还需要各方面的人力,财力,物力的支持和帮助.因此,在许多论文的末尾都列有致谢1) 著录参考文献可以反映论文作者的科学态度和论文具有真实、广泛的科学依据，也反映出该论文的起点和深度。2) 著录参考文献能方便地把论文作者的成果与前人的成果区别开来。3) 著录参考文献能起索引作用。4) 著录参考文献有利于节省论文篇幅。01 Brown, H. D. Teaching by Principles: An Interactive Approach to Language PedagogyM. Prentice Hall Regents, 1994.02 Brown, J Set al. Situated Cognition and the Culture of LearningJ. Educational Reasercher, 1, 1989.03 Chris, Dede. The Evolution of Constructivist Learning Envi-ronments: Immersion in Distributed Virtual WorldsJ. Ed-ucational Technology, Sept-Oct, 1995.学位申请者如果能通过规定的课程考试，而论文的审查和答辩合格，那么就给予学位。如果说学位申请者的课程考试通过了，但论文在答辩时被评为不合格，那么就不会授予他学位。有资格申请学位并为申请学位所写的那篇毕业论文就称为学位论文，学士学位论文。学士学位论文既如需要图纸等资料，联系QQ1961660126是学位论文又是毕业论文中华人民共和国国家标准VDC 001.81、CB 7713-87号文件给学术论文的定义为：学术论文是某一学术课题在实验性、理论性或观测性上具有新的科学研究成果或创新见解的知识和科现象、制定新理论的一种手段，旧的科学理论就必然会不断地为新理论推翻。”（斯蒂芬梅森）因此，没有创造性，学术论文就没有科学价值。三、创造性学术论文在形式上是属于议论文的，但它与一般议论文不同，它必须是有自己的理论系统的，不能只是材料的罗列，应对大量的事实、材料进行分析、研究，使感性认识上升到理性认识。一般来说，学术论文具有论证色彩，或具有论辩色彩。论文的内容必须符合历史唯物主义和唯物辩证法，符合“实事求是”、“有的放矢”、“既分析又综合” 的科学研究方法。一般普通刊物（省级、国家级）审核时间为一周，高质量的杂志，审核时间为14-20天。核心期刊审核时间一般为4个月，须经过初审、复审、终审三道程序。3.期刊的级别问题。国家没有对期刊进行级别划分。但各单位一般根据期刊的主管单位的级别来对期刊划为省级期刊和国家级期刊。省级期刊主管单位是省级单位。国家级期刊主管单位是国家部门或直属部门。如需要图纸等资料，联系QQ1961660126摘要4Abstract51 绪论61.1 课题研究的来源和意义61.1.1课题来源61.1.2课题研究的背景与意义61.2本课题研究内容72 包装机概述82.1 包装机的概念及作用82.2包装机的组成及特点82.3 包装机的分类和型号编制113 枕式包装机的总体设计133.1 枕式包装机设计的一般过程131. 总体设计阶段13总体设计阶段，主要做可行性分析与进行初步设计两方面工作。132. 技术设计阶段133. 审核鉴定133.2 总体方案设计的基本内容131. 确定功能与应用范围132. 工艺分析133. 包装方式134. 机器类型135. 包装程序、工艺路线和工位数146. 运动要求和机构选型153.3总体布局153.4 编制工作循环图184 传送装置的设计204.1支架的选择204.2传送系统的选择204.3轴承的选择275 封口机械的设计295.1 概述295.2 封口机械的分类295.3 端封的设计315.4 中封的设计326 中封装置重要零部件的校核与计算386.1 从动轴的抗弯扭强度校核计算386.2深沟球轴承型号选择计算417 供膜装置的设计437.1供膜装置的基本要求447.2供膜装置原理447.3供膜装置的设计457.3.1设计要求457.3.2滚轴的布置458 中封装置部分零部件Pro/E三维图46小 结53致 谢54摘要枕式包装机是用于包装产品，使产品增长其保质期，增加产品美观度的一种机械。本次设计采用卧式袋成型-充填-封口包装机,其结构简单，传动平稳，噪声小，使用维修方便，效率高，所以在各类机械中得到了广泛的应用。有了这样的包装机，会提高生产效率，降低劳动强度，保护环境，节约材料；有利于保证被包装产品的卫生，提高产品质量，延长产品的保质期；可减少包装场地面积，节约基建投资，赢得更多的利润。本课题主要针对EP5000枕式自动包装机进行反求设计，主要作了以下几方面的工作：对EP5000枕式自动包装机工作原理和结构进行了研究和分析，在此基础上进行整机的设计。在上述基础上，对该包装机的中封装置进行了详细的结构设计和计算。关键词：枕式包装机、反求设计、中封装置AbstractPillow packaging machine is used in the packing product, increasing the nature time as well as increasing the appearance of the product. This design uses horizontal-type bag formation, backfill and seal packaging machine. It has simple structure, smooth transmission, few noise, easy maintenance, high efficiency, so it has been widely used in all types of machinery. With such a packaging machine, factories can increase efficiency of producing, reduce labor intensity, protect environmental, and conserve materials; it is conducive to guarantee the health of products, improve product quality, and extend the Preservation period of products; it also can reduce packaging space, save infrastructure Investment, and win more profits.This topic is EP5000 produce pillow for automatic packaging machine on reverse design, mainly made the following aspects of the job: EP5000 produce pillow automatic packaging machine working principle and structure are studied and analyzed, based on which the machine design. Based on the above, the packaging machine sealing device has carried on the detailed structure design and calculation. Keywords: Pillow packaging machine 、Reverse design 、Sealing device.1 绪论1.1 课题研究的来源和意义1.1.1课题来源 本论文选题来源于龚发云教授与梅州国基精密制造有限公司合作的EP5000枕式自动包装机横向课题。1.1.2课题研究的背景与意义随着时代的进步和生活水平的提高，近年来食品问题引起了人们的极大关注，国家也加大了对食品、药品质量安全的监督力度，对食品的生产加工包装技术都提出了新的要求，这使得包装机械在包装领域发挥着越来越大的作用。但我们的食品包装机械的发展水平还不能满足市场需求，尤其是在与西方发达国家竞争中还明显处于弱势。一些食品企业为了技术改造，不得不花费大量的资金从国外引进一些技术先进的、生产效率高、包装精度高的成套食品包装生产线，导致很大一部分国内的市场份额被国外品牌所占领。食品机械及食品包装机械是食品工业发展的重要保障，食品工业的发展好坏，食品机械将起主导作用。所以，食品包装机械的设计与研发对保障民族食品工业的安全，提高我国食品包装机械的竞争力有着十分重要的意义。包装机械行业面对市场的需求和如何赶上甚至超越发达国家的食品包装机械，及如何加大自主创新步伐。力争在短时间内开发出一批具有自主知识产权和国际先进水平的产品，是摆在我国食品包装机械企业面前的紧迫任务。1.2本课题研究内容本课题主要针对EP5000枕式自动包装机进行反求设计，主要作了以下几方面的工作：1) 对EP5000枕式自动包装机工作原理和结构进行了研究和分析，在此基础上进行整机的设计。2) 在上述基础上，对该包装机的中封部分进行了详细的结构设计和计算。3) 基于PROE软件对中封装置进行三维造型及运动仿真。2 包装机概述2.1 包装机的概念及作用1. 包装机械的概念国家标准GB/T4122.21966包装术语机械中对包装机械（packaging machinery）所下定义是：完成全部或部分包装过程的机械，包装过程包括成型、充填、裹包等主要包装工序，以及清洗、干燥、杀菌、贴标、捆扎、集装、拆卸等前后包装工序，转送、选别等其他辅助工序。2. 包装机的作用现代工业生产，如食品、医药、日用品、化工用品、电子产品等生产中，主要包括三大基本环节，即原料处理、中间加工和产品包装。包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证，因此包装机械在现代工业生产中起着重要的作用。具体作用主要包括以下几个方面：1) 大幅度提高生产效率，2) 降低劳动强度，改善劳动条件，3) 保护环境，节约原材料，降低产品成本，4) 有利于被包装物品的卫生，提高产品包装质量，增强市场销售的竞争力，5) 延长产品的保质期，方便产品的流通，6) 可减少包装场地面积，节约基建投资。2.2包装机的组成及特点1. 包装机的组成包装机械属于自动机械范畴，他的种类繁多，结构复杂，新型包装机械不断涌现，很难讲他们的组成分类。但通过对大量包装机械的工作原理和结构性能的分析，可找出其组成的共同点。包装机械由动力系统、传动系统和执行系统等组成。为了便于掌握和研究包装机械的工作原理与结构性能，通常又将包装机械分成下列组成部分。图1-1 包装机组成图(1) 包装材料的整理和供送系统 该系统是将包装材料（包括刚性，半刚性、刚性包装材料和包装容器及辅助物）进行定长切断或整理排列，并逐个输送到预定工位的系统，如糖果包装机中包装纸的供应、切断机构。有的系统在供送过程中还能完成制袋或包装容器的竖起、定型、定位等工作，有的封罐机的供送系统还可以完成灌盖的定向、供送等工作。(2) 被包装物品的计量与供送系统 该系统是将被包装物品进行计量、整理、排列，并输送到预定工位的系统。有的还可以完成被包装物品的定型、分割。如饮料灌装机的计量和液料供送系统；饼干包装机饼干整理、排列和供送系统。(3) 主传送系统 该系统是将包装材料和被包装物品有一个包装工位顺序传送到下一个包装工位的系统。单工位包装机没有传送系统。全部包装工序在包装机上往往分散成几个工位来协同完成供送包装材料和被包装物品，直到把产品输出。主传送机构的形式影响其外形，所以必须有专门的机构传送包装材料和被包装物品，直到把产品输出。(4) 包装执行机构包装执行机构是直接完成包装操作的机构，即完成包裹、灌装、封口、贴标、捆扎等操作的机构。如糖果包装机的前、后推糖板，糖前手和扭结手等组成的机构就是包装执行机构；封罐机中的两道卷封滚轮也是包装执行机构。(5) 成品输出机构成品输出机构是把包装好的产品从包装机上卸下、定向排列输出的机构。有的包装机械的成品输出是由住传送机构完成的或是靠包装产品的自重卸下的。(6) 动力机与传动系统动力机是机械工作的原动力，在现代工业生产中通常为电动机，传动系统是指将动力机的动力与运动传给执行机构和控制系统，使其实现预定动作的装置。通常由传动零件，如带轮、齿轮、链轮、凸轮、涡轮、蜗杆等组成，或由机、电、夜、汽等多种形式的传动组成。(7) 控制系统控制系统出各种手动、自动装置组成。在包装机中从动力的输出、传动机构的运转、包装执行机构的动作及相互配合以及包装产品的输出，都是由控制系统指令操作。他包括包装过程、包装质量、故障与安全的控制。现代包装机械的控制方法处机械外形外，还有电器控制、启动控制、光电控制、电子控制和射流控制，可根据包装机的自动化水平和生产要求选择。(8) 机身机身用于安装、固定、支撑包装机所有零部件，满足其相互运动和相互位置要求。因此，机身必需具有足够的强度、刚度和稳定性。2. 包装机的特点包装机械具有一般自动机的共性，也具有其自身的特性。包装机械主要特如下：（1） 大多数包装机械结构复杂，运动速度快，运动精度高。为满足性能要求，对零部件的刚度和表面质量都有较高的要求。（2） 用于食品和药品的包装机械要便于清洗，与食品与药品接触的部位要用不锈钢和经化学处理的无毒材料制成。（3） 进行包装时的作用力一般都较小，所以包装机的电动机的功率都比较小。（4） 包装机一般都采用无级变速装置，以便灵活调整包装速度、调节和控制包装机的生产能力。（5） 包装机械是特殊类型的主业机械，种类繁多，生产数量有限。为便于制造和维修，减少设备投资，在各种包装机的设计中应注意标准化、通用性及多功能性。2.3 包装机的分类和型号编制包装机的分类2003年，我国国家标准局在1986年标准的基础上，修订了包装机械分类标准，新标准（GB/T193572003）以包装机械产品主要功能的不同作为划分类别的原则，对包装机械产品进行分类。按产品状态分，有液体、块状、散粒体包装机；按包装作用分，有内包装、外包包装机；按包装行业分，有食品、日用化工、五金零配件、纺织品等包装机；按包装工位分，有单工位、多工位包装机；按自动化程度分，有全自动包装机，也有半自动的等等。按封口形式区分,可分为背封式,三边封,四边封,三角分等。按产品形态区分,可分为枕式包装机,立式包装机,真空包装机,封口机等等。1. 枕式包装机(1) 适用范围本机适合于饼干、月饼、米通、雪饼、蛋黄派、巧克力、面包、方便面、药品、脐橙、柠檬、柑桔、蔬菜、青枣、糖果等各类有规则物体的包装。(物料形式需是固态的)(2) 结构特点本机采用日本松下PLC（核心控制器），双变频器控制,袋长即设即切,无需调节空走,一步到位.温度独立PID控制封切,适合于各种包装材质的包装膜,高感度电眼色标跟踪系统,色标跟踪一步到位。2. 立式包装机(1) 适用范围本机适用于汤料、冲剂、干燥剂、味精、白糖、麦片、药粉、豆粉、奶粉、洗发水、面霜、调味品、朱古力、螺丝等分散物料，小件物料的包装。(物料形式可以为液体,颗粒,粉剂,五金,药丸等)(2) 结构特点本机采用光电眼控制系统,从全自动计量,充填制袋,日期打码到产品输出一次性完成。3. 真空包装机(1) 适用范围在食品行业，真空包装应用非常普遍，各种熟制品如鸡腿、火腿、香肠等腌制品以及豆制品、果脯等各种各样需要保鲜的食品。(2) 机器特点a) 排除了包装容器中的部分（氧气）空气，能有效地防止食品腐败变质。b) 采用阻隔性（气密性）优良的包装材料及严格的密封技术和要求，能有效防止包装内容物质的交换，即可避免食品减重、失味，又可防止二次污染。c) 真空包装容器内部气体已排除，加速了热量的传导，这即可提高热杀菌效率，也避免了加热杀菌时，由于气体的膨胀而使包装容器破裂。主型号包括包装机的分类名称代号、结构形式代号、选加项目代号。3 枕式包装机的总体设计3.1 枕式包装机设计的一般过程1. 总体设计阶段总体设计阶段，主要做可行性分析与进行初步设计两方面工作。2. 技术设计阶段技术设计内容包括各组部分的运动设计、结构设计、零件强度与刚度校核、动力计算。3. 审核鉴定对所拟定的方案、技术计算、设计图样等进行详细审核，并对试制的样机进行鉴定。特别要注意审查整个设计方案是否合理，各个具体设计环节是否正确，设计是否完善，还需做哪些改进。3.2 总体方案设计的基本内容1. 确定功能与应用范围枕式包装机是针对固型物的包装而设计的，适合于包装各类固态有规则的物体，如食品类的饼干、面包、月饼、糖果等，以及日常用品，工业零件等，对于散状物或个体分离的物体，则须将被包物先置于盒内，或将之绑束成一体，使之形成一个整体后，才可在本机上包装，至于其它非固态的被包物亦须准此要领。2. 工艺分析工艺分析是研究、分析和确定所设计包装机完成预定包装工序的工艺方法。一般情况下必须同时拟定几个方案，进行分析、比较，必要时通过实验之后，最后确定一个原理先进、工作可靠、结构简单、成本低廉的方案。着重考虑一下几个问题。3. 包装方式保证包装质量放在首位，不论采取何种包装方式，都要适应被包装物品和包装材料的特性，当有多种方式都能满足要求时，应选容易实现的方式4. 机器类型1) 单工位与多工位 包装机的工位选择依据有： 根据包装机的执行结构的多少来选择，结构简单用单工位；根据生产率的高低来选择，单工位生产率较低，图2-1是所设计的枕式包装机的工序过程图,又该图可知，包装机的执行机构比较少，工序比较简单，可承担中小型生产率的任务，每个工序在不同工位上完成，故此包装机是多工位包装机。2) 间歇运动与连续运动由图2-1可知，包装工序是串联连续进行的，故包装机的运动也是连续运动。3) 单头与多头“单头”，“多头”特指连续运动的多工位包装机为完成同一包装操作所配备的执行机构的数目。对一台包装机而言，若完成每一包装操作的执行机构只有一个，亦即每一物品的包装以此经过所有的执行机构，则称为单头连续运动多工位包装机。5. 包装程序、工艺路线和工位数1) 包装程序图2-1 包装机工序过程图2) 包装工艺路线对于多工位包装机，从被包装物品和包装材料输入到成品输出的传送路线可以有多种形式。常见的有：直线型、阶梯型、圆弧型和组合型。3) 工位数4) 工艺路线图6. 运动要求和机构选型根据已定的功能、应用范围和工艺方法，分析和确定对执行机构的运动要求，进而完成机构的选型及其综合。应考虑的要求和条件主要有以下几点：1) 运动规律2) 运动精度3) 承载能力和工作速度枕式包装机运动形式是连续运动的,运动精度要求较高,工作速度和承载能力比较低,一般选择,齿轮、轮系传动机构,常用的有同步带轮传递，传递效率好，平稳，没有噪声，距离较大。对于中封和端封这些执行机构的运动变换采用直齿轮、锥齿轮传动机构。3.3总体布局 总体布局的步骤是布置执行机构、传动系统和操作件，确定支撑形式和绘制总体布局图。各步骤之间互相牵连，必将它们作为一个整体交叉进行，往往要经过多次反复才能完成。1. 布置执行机构枕式包装机的执行机构包括：供料输送架，送膜机构，成型器，中封机构，端封切断机构和成品输出机构。布置执行机构，应尽量减少机构的运动副数，几何尺寸和占地空间的大小，所以要求原动件尽可能布置在一根或少数几根轴上。根据包装机包装工艺图，我们可以将各部分执行机构预定在如图2-2所示装置，这样可以使包装机的机构紧凑，占地空间比较小。1.送膜机构 2.控制台 3.端封及切断机构 4.物料输出机构 5.中封机构6.供料输送机构 7.袋成型机构图2-2 枕式包装机总体布局示意图2. 布置传动系统枕式包装机主要用到机械传动系统，包括动力机、变速调速装置、传动装置、操纵与控制装置以及辅助装置等。图2-3是此包装的传动系统图1.产品输出传动轴 2.端封及剪断轴 3.锥齿轮组 4.齿轮副 5.中封拉膜轮 6.分配轴 7.电动机 8.带式无级变速机构 9.分配轴 10.链轮福 11.盘车手轮 12.送膜辊 13.挂膜轮图2-3 枕式包装机传动示意图由上图，我们知道此包装机用了两个电机，电机1带动输送架和送膜辊运动， 使物料和薄膜输入包装机。电机2带动中封和端封机构运动，完成中封、端封、切断及成品输出的任务。在布置传动件时应使各执行机构的动作要协调。例如：对于张紧轮的布置,图2-4(a)中张紧轮布置在松边，结果会使从动轮的相位滞后；（b）中张紧轮布置在紧边，它会使从动轮的相位超前；而（c）中在带的松、紧边都有张紧轮，若同时调节它们的位置，则可消除因带的磨损对相位同步所产生的影响，但结构较为复杂。图2-4 张紧轮的布置方式3. 布置操作件 为便于操作，应保证操作者与操作件之间有合适的相对位置，为此必须注意一下几点。(1) 常用的操作件尽量布置在操作者的近旁，操作件距离地面的高度以6001100mm为宜。(2) 包装机的工作台面的高度一般在700900mm范围内选取。(3) 操作者应经常注意包装操作最集中和最容易发生故障的部位。在决定物品走向时，一般是使其自左向右运动或者是顺时针运动。(4) 温度、压力、转速、计数等指示仪表、以及信号灯、报警器、安全阀、排液阀和有关的铭牌，都应布置在操作者容易观察、安全可靠、便于维护的位置4. 选择支撑形式包装机的支撑件有底座，箱体，立柱，横梁等。对其有以下几点要求：足够的刚度，足够的抗震性，重量适度，力求节省材料，便于零件的装配调试。此外，要做到外形美观，给人以协调、匀称、稳定、安全的感觉。5. 绘制总体布局（2-2）6.3.4 编制工作循环图包装机械一般都具有多个执行机构，为使其能够自动可靠地完成包装操作，每个执行机构都必须按给定的规律运动，并且它们之间的动作必须协调配合，按一定的程序依次完成。而各个执行机构应以何种规律运动，它们之间的动作应怎样协调配合，这些就是编制工作循环图要解决的问题。编制工作循环图一般要做一下几步工作：(1) 拟定运动时间(2) 确定动作配合(3) 绘制工作循环图机械运动循环图通常有圆周式、直线式和直角坐标式三种表示方法。其中以直角坐标式工作循环图使用范围较广。图2-5 枕式包装机的工作循环图拟定主要技术参数：包装速度：最大250包/分钟（视产品规格而定）包装膜宽度：最大450mm切断长度：75400mm包装产品尺寸：最宽200mm最高80mm（视产品规格而定）机身重量：约1000kg电压:三相380V 50Hz主电机功率：3.5kw输送电机功率：2.5kw4 传送装置的设计4.1支架的选择支架用于支撑供料输送带、链轮副以及各种相关元件的机构，在输送部分起着固定、支撑、载物的作用，因此需要很好的刚度和稳定性能。我们常用角钢作为支架材料。角钢属于建造用碳素结构钢，是简单断面的型钢刚才，主要用于金属构件及厂房的框架等。在使用中要求有较好的可焊性、塑性变形性能 及一定的机械强度。生产角钢的原料钢坯为低碳方钢坯，成品角钢为热轧成型、正火或热轧状态交货。种类和规格:主要分为等边角钢和不等边角钢两类，其中不等边角钢又可分为不等边等厚及不等边不等厚两种。角钢的规格用边长和变厚的尺寸表示。目前国产角钢的规格为2-20号，以边长的厘米数为号数，同一号角钢常有2-7种不同的边长。12.5cm以上的为大型角钢，12.5cm-5cm之间的为中型角钢，边长5cm一下的小型角钢。综上所述，结合枕式包装机的实际情况，我们选择大型角钢作为支架的材料。4.2传送系统的选择传动系统在枕式包装机作用很重要，一方面他将原动力传递给各个执行机构，另外，它还承担着控制执行机构动作的任务，是包装机全身的经脉。在机械传动系统中，最常见的是，齿轮传动，链传动，带传动。而在枕式包装机上，不同的部位，需要结合实际情况，选择不同的传动方式。1. 电动机到送膜机构之间的传动图4-1 同步带的传动电动机的动力经减速后将直接传递给送膜辊的主动轮，送膜辊的转速约为90n/min传递的功率约为1.5kw，作为一个高效率，高自动化的包装机，我们要求其传动系统必须平稳，不能产生噪声，结构简单，具有较好的缓冲吸振性，另外要求传递效率要高，速比范围要大，传动准确，具有恒定的传动比。综上所述，在这个部分，我们不能用链传动，此外，由于传递的距离比较大，也不适合用齿轮传动，因此我们选用同步带传动。图4-2 同步带同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿的封闭环形胶带和具有相应齿的带轮所组成，如图3-2所示。运转时，带的凸齿与带轮齿槽相啮合，来传递运动和动力。与其他传动粗比，同步带传动具有如下优点：(1) 传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；(2) 传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低；(3) 传动效率高，可达0.98，节能效果明显；(4) 维护保养方便，不需润滑，维护费用低；(5) 速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦；(6) 可用于长距离传动，中心距可达10m以上。2. 供料输送装置的传动本次设计的枕式包装机采用的链式输送装置，与摩擦型的带传动相比，链传动无弹性打滑和整体滑动现象，因而能保持准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张得很紧，所以作用于轴上的径向力较小；链条采用金属材料制造，在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑。与齿轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求较低，成本也低。在远距离传动时，其机构比齿轮传动轻便的多。a) 滚子链轮传动的设计计算1) 已知条件和设计内容设计链传动时的已知条件包括：链传动的工作条件，传动位置与总体尺寸限制，所需传递的功率P，主传动链轮速度n1，从动链轮的速度或传动比i。设计内容包括：确定链条型号、链节数Lp和排数，链轮齿数z1、z2以及链轮的结构、材料和几何尺寸，链传动的中心距a、压轴力Fp、润滑方式和张紧装置等。拟定传递的功率为3.5 ，主动轮的转速n1=，2) 设计步骤和方法(1) 选择链轮齿数z1、z2和确定传动比i一般链轮齿数在17-114之间。传动比安下公式计算 （4-1）根据枕式包装机的实际情况，选择链轮齿数z1=19，z2=38.则传动比 (2) 计算当量的单排链的计算功率 （4-2）式中：工况系数主动链轮齿数系数，见机械设计书（濮良贵主编）图9-6多排链系数，双排链时=1.75，三排链时=2.5传递的功率，Kw查表96（机械设计，濮良贵主编，高等教育出版社）得：工况系数=1查表913（机械设计，濮良贵主编，高等教育出版社）（以下皆是） 得：主动轮齿数系数=1.4因为是单排链传动，所以=1，包装机的传递功率为已知参数：=3.5kw所以单排链的功率(3) 确定链条型号和节距p链条型号根据当量的单排链计算功率和主动轮转速由图9-11得到。然后由表9-1确定链条节距p 查表911选择链条的型号为24，查表91确定链条节距p=38.1(4) 计算链节距和中心距 初步选中心距 按下式计算链节数 （4-3）带入以上的数字计算的=228链传动的最大中心距为： （4-4）式中，为中心距的计算系数，见表97.得=0.249带入参数得：a=3785.27mm(5) 计算链速v，确定润滑方式 （4-5）根据链轮的速度，查表914选择的润滑方式为：定期人工润滑(6) 计算链传动作用在轴上的压轴力 （4-6）式中：有效圆周力 压轴力系数，对于水平传动=1.15；对于垂直传动=1.05(7) 链传动的布置和张紧方式链传动布置时，链轮必须位于铅垂面内，两链轮共面。中心线可以水平，也可以倾斜，但尽量不要处于铅垂位置。作为输送架的链轮传动，中心线必须水平。张紧方式采用布置另外一个链轮在松边的方式，如下图所示。图4-3b) 齿轮传动设计在枕式包装机中用到了大量的齿轮传动，齿轮传动的主要特点有：1) 效率高 在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率为最高。2) 结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需要的空间尺寸一般较小。3) 工作可靠、寿命长 设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可达一、二十年，这也是其他机械传动所不能比拟的。4) 传动比稳定 传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。我们以下面两个设计齿轮的例子，来设计包装机上所用到的齿轮传动。a) 下图是带动横封轴座横封、切断动作的一对齿轮。查资料可知，输入功率，齿轮1的转速=90r/min。齿数比u=1，由电动机驱动，工作寿命10年（设每天工作300天），两班制，带式输送机平稳，转向不变。图4-41) 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数。包装机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 1009588）选用材料。由表101（机械设计，濮良贵主编，高等教育出版社）（以下皆是），选择齿轮的材料为35（调制），硬度为280HBS，选择两齿轮的齿数，按齿面接触强度设计：由设计计算公式（10-9a）进行计算，即 （4-7）确定公式内各计算的值:(1) 选择齿载荷系数 =1.2 。(2) 计算小齿轮的转矩 （4-8）(3) 由表（10-7）选取齿宽系数=0.5(4) 由表（10-6）查的弹性影响系数=189.8 (5) 由图10-21d按齿面硬度查的齿轮的接触疲劳强度极限(6) 由式10-13计算力学循环次数 =60x90x（2x8x300x10）= （4-9）(7) 由图1019区接触疲劳寿命系数1.1(8) 计算接触疲劳许用应力去是小概率为1%，安全系数S=1，由式（1012）得： （4-10）2) 计算(1) 计算齿轮的分度圆直径d，带入中较小的值 （4-11）= (2) 计算圆周速度v(3) 计算齿宽b 0.5x113.8mm=56.9mm （4-14）(4) 计算齿宽与齿高之比模数 =mm （4-15）齿高 2.25x1.89mm=4.27mm （4-16） （4-17）(5) 计算载荷系数。 根据0.56m/s，7级精度，由图108查的动载荷系数=1.1；直齿轮。由表102查的使用系数=1；由表104插值法查的7级精度，齿轮相对支撑对称布置时，=1.158；由=13.33，=1.158查图1013得=1.16；故载荷系数： 1.28 （4-18）(6) 按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由式（1010a）得 （4-19）(7) 计算模数m4.3轴承的选择包装机的很多部分都用到了轴承，因此轴承在枕式包装机中起着重要的作用，选择的轴承是否合适，严重影响包装机能否正常运行。我们根据以下的依据来选择轴承：1. 轴承的载荷轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。根据载荷的大小选择轴承时，由于滚子轴承中主要元件间是线接触，宜用于承受大的载荷，承载后的变形也较小。而球轴承中则主要为点接触，宜用于承受较轻的或中等的载荷，故在载荷小时，可优先选用球轴承。2. 轴承的转速 从工作转速对轴承的要求看，可以确定一下几点：1) 球轴承与滚子轴承相比较，有较高的极限转速，故在高速时优先选用球轴承。2) 在内径相同的条件下，外径越小，则滚动体就越小，运转时滚动体加在外圈滚道上的离心力也就越小，因而也就更适合在更高的转速下工作。3) 保持架的材料与结构对轴承转速影响极大。3. 轴承的调心能力当轴的中心线与轴承座中心线不重合时而有角度误差时，或因轴受力而弯曲倾斜时，会造成轴承的内外圈轴线发生倾斜。这时，应采用有一定调心性能的调心球轴承或带座外球面球轴承。4. 轴承的安装和拆卸便于装拆，也是在选择轴承类型时应考虑的一个因素。5 封口机械的设计5.1 概述 柔性包装材料（如普通纸、玻璃纸、蜡纸、复合薄膜、塑料等）的封口一般是粘封或热封，不需要另设封口机，封口是在相应的裹包或带装机上完成。枕式包装机所用的材料主要是薄膜等复合性材料，它采用热封封口方法。5.2 封口机械的分类 在包装容器内盛装产品后，对容器进行封口的机械，称为封口机械，在枕式包装里面，它包含两部分，中封机构和端封机构。在枕式包装机类，包装的材料是薄膜等复合性材料，常用热压封口机，根据热合方式不同，热封方法分为以下几种。1. 板式热封这是一种最普通的热封方式。原理如图5-1所示，将要封合的薄膜3紧压在耐热橡胶4及加热到一定温度的加热板1之间实现热封。图5-1 板式热封1 加热板 2 密封部 3 薄膜 4 耐热橡胶 5 底座2. 滚轮式热封如图5-2所示，它是加热一对滚轮1中的一个或两个，使叠合的薄膜2从两滚轮之间通过而热封。其特点是连续封合，适用于由基体薄膜和热封性薄膜组成的复合薄膜的热封。图5-2 滚轮式热封1 加热滚轮 2 薄膜 3 密封部3. 带式热封如图5-3所示，它是将叠合的两层薄膜2夹在一对回转的聚四氟乙烯带1之间，经带内侧的加热部4和冷却部5使薄膜2封合。图5-3带式热封1 聚四氟乙烯带 2 薄膜 3 密封部 4 加热部 5 冷却部4. 滑动滚压式热封它是将叠合的两层薄膜1从一对加热板4之间通过，然后用压轮3压紧粘合。5. 滑动式热封滑动式热封用于裹包包装。它是用薄膜3包住被包装物2，使其在加热板4上滑动，靠北包装物所加的轻微压力和加热板4的热量来粘合两层薄膜叠合部分的。6. 脉冲热封镍铬合金条2将薄膜4压在耐热橡胶5上，瞬间通过大量电流加热镍铬合金条，利用这种热进行热封。7. 熔切式热封利用加热刀5，同时进行薄膜2的熔融切断和缝合。图5-4 熔切式热封1 送膜辊 2 薄膜 3 橡胶辊 4 密封部 5 加热刀8. 高频热封这种热封方法如图5-4所示，是利用上下电极2压紧薄膜4，加上高频电压，由聚合物的介电损失发热进行热封。5.3 端封的设计端封器也称横封器是完成经中封器热封合后的包装材料，按工艺要求的长度规格进行横向封合。为简化机构设计、减小端封器体积，一般将横封器与切断装置结合在一起设计。按其运动方式可分为旋转式端封器和往复式端封器。回转式端封的结构形式如图5-14所示。图5-14电加热端封器5.4 中封的设计5.4.1中封装置的认知中封装置是完成制袋成型后筒状薄膜纵向封接功能的重要部件，适用于薄膜包装材料的纵向封口。根据包装薄膜运动方式的不同，可将中封装置分为连续式和间歇式两大类。连续式中封装置又称为辊式纵封器，采用一对作等速相向回转的封接辊轮机构，完成薄膜材料的施压、拉膜、加热及封边作用，形成一道密合的封缝。间歇式纵封装置又称为板式纵封器，大多呈斑条状结构，多采用凸轮、气缸等结构，推动热封器做往复直线运动，实现薄膜的热封合，其后还需借助其它装置完成拉膜动作。5.4.2中封装置的设计要求实际设计过程中，为改善纵封质量、简化机构设计、减小机构体积，一般会结合拉膜、加热、封合等多种机构，进行综合整体设计。图5-5所示为一种辊式拉膜、板式加热、辊式热封的连续式纵封器机构，同时继续牵引薄膜往前运动。对该机构进行改进，去除中间的板式加热器，将板式加热器与纵封辊结合设计，即可实现薄膜材料的连续拉膜与热封，枕式包装机的纵封器就采用此类改进机构。图5-5复合式纵封器机构图5-6枕式包装机中封装置5.4.3中封装置的结构原理及特点1. 中封装置的结构原理中封装置的结构原理如图5-7所示，图中：1为复合薄膜；2为封合辊；3为封缝。两个作相向纯滚动的封合辊同样起到复合薄膜纸匀速平稳地输送作用。封合辊芯部装有电热环，它发出的热量通过辅射传给封辊体。当两片塑料薄膜通过两封合辊热合接触面时被滚压互相粘合而成一道密合的纵缝，完成糖果纵向封合。图5-7中封装置结构原理示意图1.复合薄膜 2.封合辊 3.封缝2. 中封装置的结构特点1) 中封辊采用带有网纹的金属辊，两辊之问靠弹簧力保持着适当的压力，使包装纸没有明显的松驰、打滑现象。2) 为使卷带纸在输送辊与封辊中能快速地引进与退出，在输送辊与封辊的主动辊上设计了一个离合柄，使两输送辊封合辊迅速离合。3) 为保证食用卫生性和方便性，要求糖果包装具有密封性、牢同性和可撕性。所谓密封性就是糖果包装后封缝、保证不透气；牢固性就是封缝在运输过程中不能开裂；可撕性就是在人们食用时。很方便的在封缝中撕开包装。解决这个难点的关键在于封辊的表面设计形式与包装材料的选用。目前糖果行业都采用无毒无害的复合薄膜塑料包装材料。它具有可伸性好，性能价格比高等优点，根据它的性能。封辊表面采用横纹图5-8 封辊表面结构工作示意图 结构形式，可解决封缝的密合性与可撕性之间的矛盾。两辊在加工时应成对加工。安装时保证两辊轮的横纹互相偶合如图5-8。这种结 图5-9 封缝形式构的封辊表面形式可以看成是由若干相当薄的封辊串联而成。封合后的纵封缝由78个距离为157mm的封印组合而成(如图5-9)。当某一道封印没有封台好不影响整个封缝的质量。几道封印可以形成互补作用，解决了用竖纹辊封合时如封缝有一道小封印没有封合好，就会顺着这道封印裂开现象。避免了用光辊或网纹辊封合时，两张包装纸完全接触封合的缺点。由上分析可知封辊采用横纹结构形式，解决了封缝的密合性与可撕性的矛盾，使糖果包装具有可靠性和实用性。5.4.4中封装置中关键零部件的结构设计及尺寸确定下图为我经过反求得到的中封装置Pro/E三维图：图5-10中封装置下面将对中封装置一些关键部件进行结构分析1) 辊筒半径的确定中封装置一般由纵封辊、加热器以及驱动、支撑轴承等结构组成。为适应各种薄膜的热封需要，提高包装成品的美观性，纵封辊辊筒的热封面宽一般为510mm，辊面上雕刻有直纹、斜纹或网纹等花纹。辊筒常采用铜、45钢、40Cr钢等材料制造，辊筒半径可由下式计算：式中 Q包装机生产率，袋/min l包装袋袋长，mmwz纵封辊角速度，rad/s由上式可知，纵封辊辊筒半径R取决于设备的生产能力、袋长L及辊筒角速度。生产过程中辊筒半径、袋长一般保持不变，要提高包装机的生产能力，必须提高纵封辊辊筒的旋转速度。实际应用中，常采用搭配齿轮的方法，有级的改变分配轴到纵封辊之间的传动比，实现多种袋长规格产品的纵封缝口。2) 辊筒结构设计分析中封辊要同时实现拉膜和封口，它的机构可设计如图5-11所示。图5-11 中封辊辊筒底部挖有槽用于放置加热器，中封辊与加热器之间通过螺钉连接。中间开有键槽，与轴配合后，轴转带动中封辊转动，完成拉膜和封袋动作。3) 加热器结构设计分析图5-12加热器加热器用于发热并给中封辊提供热量，周围开有环形槽，用于排电阻丝。4) 从动轴的结构分析图5-13从动轴 轴中间钻有长211mm直径10mm的深孔。此孔的主要作用是用于穿过电器元件。6 中封装置重要零部件的校核与计算6.1 从动轴的抗弯扭强度校核计算轴是组成中封装置的主要零件之一，是作回转运动的传动零件，她的主要作用是支撑回转零件及传递运动和动力。按照承受载荷不同，轴可分为转轴，心轴和传动轴。工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴，在包装机里，中封部分的驱动轴就属于转轴，只承受弯矩而不承受扭矩的抽称为心轴，如挂膜轮，过渡轮，张紧轮度属于心轴。只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。轴的结构设计师确定轴的合理外形和全部结构尺寸。影响轴的结构尺寸的因素有很多，因此轴的结构没有标准形式。其设计原则是：轴应便于加工，轴上零件应便于装拆和调整，轴和轴上的零件要有准确的工作位置，各零件要牢固而可靠地相对固定，改善受力状况，减小应力集中。 从动轴是枕式包装机中封部分重要的一根轴，它起着传递运动与动力的作用，下图是所设计从动轴的结构，轴上安装了以下的零件：中封辊组件，滑动轴承，锥齿轮，直齿圆柱齿轮，以及一个电磁继电器。图6-1从动轴 我们已知电机的输出功率约为2.5kw，转速90转/每分钟，结合上面设计的轴的结构，我们对其结构进行分析与计算。1. 选择轴的材料该轴无特殊要求，因而选用调质处理的45钢，由表8-2（王为 王建晓 主编机械设计）（以下皆是出自本书），45钢的抗弯强度极限2. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，轴的各段直径和长度见下表。表6-1轴段位置轴段直径和长度说明安装中封辊轴段-25轴的结构，各段的长度及直径都是经过反求，以及对总体结构分析得到。25中封辊与锥齿轮之间轴段-25135锥齿轮与直齿圆柱齿轮之间的轴段-20303. 轴上零件的轴向与周向定位中封辊与轴的周向定位是采用平键连接；锥齿轮与轴的轴向定位有轴肩，轴阶，周向定位采用平键连接；直齿圆柱齿轮周向定位采用平键，轴向定位有继电器上端面。4. 按弯扭合成强度进行计算1) 做出轴的力学模型轴所受的载荷是从轴上零件传来的。计算时，通常轴上的分布载荷化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。下图是根据驱动轴实际受力情况做的力学模型，模型简图中作出了，弯矩模型图和扭矩模型图。图6-22) 校核轴的强度已知轴的弯矩和扭矩后，可针对某些危险截面做弯扭合成强度校核计算。按第三强度理论，计算应力 （6-1） 通常由弯矩所产生的弯曲应力是对称循环变应力，而由扭矩所产生的扭转切应力则常常不是对称循环应力。为了考虑两者循环特性不同的影响，引入折合系数，则计算应力为式中弯曲应力为对称循环变应力，当扭转切应力为静应力时，取；当扭转应力为脉动循环变应力时，取；若扭转切应力亦为对称循环变应力时，则取对于直径为的圆轴，弯曲应力为，扭转切应力将和代入式，则弯扭合成强度条件为式中：轴的计算应力， M轴所受的弯矩，