8603-多功能封口机结构设计【优秀全套设计含毕业图纸】.rar8603-多功能封口机结构设计【优秀全套设计含毕业图纸】.rar

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编号:20181024210542335427    类型:共享资源    大小:4.07MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-24
  
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优秀全套设计含毕业图纸 多功能 封口机 结构设计 优秀 优良 全套 设计 毕业 图纸

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课题内容 本课题的内容是关于多功能封口机的设计,主要包括多功能封口机的结构设计 以及对现有产品的结构优化和创新。能够实现较高的自动化程度和生产效率,如 1)设计封口机的多功能化,实现其从填料到封口一体化;2)优化结构计算填料与 封口之间的运动时间关系,提高工作效率;3)设计简易的填料和封口装置,减少 设备耗材与复杂程度,提高设备工作质量与工作效率。主要研究对象是多功能封口 机的结构设计,通过 Solidworks 等三维建模软件对设计的封口机进行三维造型与仿 真,利用有限元分析等计算填料和封口部分的疲劳强度等。将三维造型图转化为工 程图,计算并确定结构参数,完成零件图的绘制与标注,最后完成对论文的撰写。 课题任务要求 1. 查阅多功能封口机相关文献并进行收集和整理,完成毕业设计前期工作:任务 书、文献综述、开题报告、外文翻译; 2. 查阅大量关于封口机结构设计的资料、封口机填料资料、封口机封口相关资料。 整理后确定多功能封口机的具体设计方案; 3. 进行必要的设计计算和结构设计,填料与封口运动之间的时间关系、装置中使 用的机构尺寸设计等。保证其具备良好的机械性能; 4. 运用 CAD 软件,对设计的多功能封口机进行三维建模,绘制装配图及零件图析; 5. 利用三维建模完成工程图的转换,工程图要体现出结构上的尺寸参数等部分; 设计出的多功能封口机要求在现有同类产品上有所改良,同时保证生产效率不低于 现有同类产品。 主要参考文献(由指导教师选定) [1] 孙桓 陈作模 葛文杰 机械原理 第七版[M].高等教育出版社,2006 [2] 刘鸿文 材料力学 第四版[M].高等教育出版社,2004 [3] 濮良贵 纪名刚 机械设计 第八版[M] 高等教育出版社,2006 [4] 辛文彤 李志尊 Solidworks2012 中文版从入门到精通[M] 人民邮电出版社, 2012 [5] 赵美宁 王闯 王佳 塑料封口机自动控制系统设计[J]包装工程,2007,第 10 期 [6] 哈尔滨工业大学理论力学教研室 理论力学 I 第七版[M] 高等教育出版社, 2004 [7] 闻邦椿 机械设计手册 第五版[S] 机械工业出版社 2010 [8] 丰日美 机械扣式电池封口机毕业论文[D] 天津工业大学机械工程学院, 2007 [9] 周林辉 软包装自动充填封口机的结构设计探讨[J]包装与食品机械 2005, 第 2 期 [10]作者不详 塑料袋热压式封口机[J]包装与食品机械 2009,第 1 期 [11]孙建锋 桌上型全自动塑杯封口机的设计[J]包装与食品机械 2000,第 6 期 同组设计者 无 注:1、任务书由指导教师填写;2、任务书在第七学期第 15 周前下达给学生。 学生完成毕业设计(论文)工作进度计划表 工 作 进 度 日 程 安 排 序号 毕业设计(论文)工作任务 周 次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 15 16 17 18 1 查找整理课题相关资料文献等 — — 2 撰写开题报告、文献综述、任务书 — — — — 3 阅读英文文献并翻译一篇英文文献 — — 4 前期工作的汇总整理 — — 5 确定具体方案以及整理思路 — — 6 三维建模、完成造型设计 — — — 7 进行装配及运动仿真 — — 8 三维转换为工程图 — — 9 完成课题论文的撰写 — — 注:1、此表由指导教师填写; 2、此表每个学生一份,作为毕业设计(论文)检查工作进度之依据; 3、进度安排用“—”在相应位置画出。 毕业设计(论文)阶段工作情况检查表 时间 第 一 阶 段 (撰写开题报告、外文翻译、文献综述) 第 二 阶 段 (论文初稿撰写或方案设计) 第 三 阶 段 (论文终稿或图纸绘制) 内容 组织纪律 完 成 任 务 情 况 组织纪律 完 成 任 务 情 况 组织纪律 完 成 任 务 情 况 检 查 情 况 教师 签字 签字 日期 签字 日期 签字 日期 注:1、此表由指导教师认真填写; 2、 “组织纪律”一栏根据学生具体执行情况如实填写; 3、 “完成任务情况”一栏按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写; 4、对违纪和不能按时完成任务者,指导教师可根据情节轻重对该生提出警告或不能参加答辩的建议。 多功能封口机结构设计 1 多功能封口机初步方案 多功能封口机从方向上一般分为两种:立式和卧式。由于本次设计以小规 模生产为考虑,故选择立式多功能封口机,其可以有效得减少占地面积,同时 上下结构便于利用重力作用连续填料、封口。 从上之下,如图 1 所示工作过程: 包装材料 ↓ 充填物料→成型器 ↓ 纵封装置 ↓ 横封装置 ↓ 切断装置 ↓ 产品 图 1 立式多功能封口机工作过程 以此为依据,逐步进行设计及计算。 2 成型器 多功能封口机使用的成型器有多种,如图 2 所示: a- b- c- d-U e- 图 2 成型器种类 a-翻领式成型器,形成阻力比较大,易使薄膜变形、发皱或撕裂,适用性 小,最主要的是成型器的设计、制造及调试都较为复杂,故在此不使用此种成 型器。 b-象鼻式成型器,没有形成阻力大的缺点,适用性更好,但同样有成型宽 度受制,成型时薄膜易跑偏的缺点,故也不选择。 c-三角形成型器,通用性强,且适应规格变化,适用较广,结构简单,在 此我选择此种成型器。 d-U 形成型器,受力较三角形的好,适应范围也广,唯一的缺点是结构较 为复杂。 e-直角缺口导板式成型器,能将平张薄膜对开后又能自动对折封口成袋, 但薄膜成型时变形较大。 d、e 两种都不选择。 图 3 三角成型器折叠示意图 如图 3 所示,设薄膜的宽度为 2a,对折后的空袋高度为 a(立式机为空袋宽 度),三角形板与水平面间的倾斜角即安装角为 α,三角板的顶角为 2β,薄膜 在三角形板上翻折的这一区段长为 b,若不计三角形板的厚度,假定薄膜在对折 后两膜间贴得很紧,则: 在直角三角形 DEC 中,DE=b,DC=a,所以有: 2-1 𝑎𝑏=𝑠𝑖𝑛α 在直角三角形 ADC 或 BDC 中:AD=DB=a, DC=b,所以有 2-2 𝑎𝑏=𝑡𝑎𝑛β 对既定的三角形成型器和一定的空袋尺寸,a/b 是一个定值,所以有如下关 系: 2-3 𝑠𝑖𝑛α =𝑡𝑎𝑛β 在生产实践中,三角形顶角 2β 值是加工后得到的,而安装角 α 可通过一定 结构,并加以调试来保证。故最好 α 值是一个容易测量的整数,设计中通常是选 定 α 后,再用关系式来求解 β 值。 安装角 α 实质上就等于三角形成型器在顶角附近薄膜运动的压力角,α 角 越大就表示压力角越大,薄膜翻折所受阻力也就越大,压力角太大时,薄膜在受力 翻折中容易产生拉伸变形,严重的甚至撕裂或拉断。压力角小时,成形阻力就小, 但压力角太小,致使结构不紧凑。 根据压力角及结构尺寸间的关系,三角形成型器安装角的选择范围为 α=20°~30°由此可见,β 角最适宜的角度不大于 30°。所以,通常三角形成型 器采用顶角 2β60°的等腰三角形,取极限时,则呈等边三角形。 在此,假定 α=30°,则 β=26.5°,2β=53° 形成型器的尺寸除顶角外,还有三角形板的高 h,它和制袋的最大尺寸有关: 2-4ℎ= 𝑎𝑚𝑎𝑥𝑠𝑖𝑛α +Δ ℎ 式中: amax—能制作最大空袋的高(立式机为袋宽); Δh—放出的余量,取 30~50 毫米。 取 amax=100mm,a=50mm,b=100mm, Δh=50mm,则 h=150mm。 3 总体传动方案 系统传动如图 3 所示: 图 4 传统系统设计 电机输出动力,由带传动传递给蜗轮蜗杆减速器,之后带动主轴三路传动, 使得图示所示的纵封装置、横封装置以及切断装置工作,其中纵封装置也起到 了导辊的作用,拉动包装材料。 4 电机的选择 由于设计整体倾向于小规模生产,且机器的体积及工作量都并不大,故可 以选择较小的电机,参考需求以及市场选择 Y 系列三相电机,参数如表 1 所示: 型号 额定功率 额定电流 转速 效率 功率因 数 厂家 Y80M1-4 0.55kW 1.5A 1390r/min 73% 0.76 台州恒富 电机厂 表 1 电机基本参数 5 运动参数计算 假定定量供料装置转动一周,可以完成 5 袋填料,机器的包装速度要求在 30-60 袋/min,故定量供料装置要求每分钟转动 6-12 周,即其中心轴转速为 6- 12r/min。由定量供料装置有 5 个定量孔可知横封器封制次数也应为 n=30-60 次 /min。假定袋长为 L=60-100mm,设纵封器转速为 α,纵封装置压辊半径为 R, 则有: LM · nM = 2παM ·R 5-1 现初定 R=50mm,则 αM =19.1r/min 同理: Lm · nm = 2παm ·R 5-2 αm =5.7r/min 总传动效率 η=η 带·η 减·η 链 ·η 齿 5-3 其中 带传动效率为 0.96,齿轮传动效率为 0.97,链传动效率为 0.96,减 速器传动效率为 0.8,则 η=0.712 总传动比 i=n 电/α=72。 初定减速器减速比 24。 分配传动比齿轮总传动比为 1,链轮总传动比为 3,带传动总传动比为 1。 6 传动轴参数计算 计算各轴功率及转矩: 电动机轴(0 轴): P0 = P 电 η 电=401.5W n0 = 1390r/min T0 = 9550 P0/n0 =2.76N·m I 轴(蜗轮蜗杆所在主轴): P1 = P0 η 减 η 带 则 P1 =308.3W n1 =n0/i 减 =58r/min T1 =9550 P1/n1=49.1 N·m II 轴(纵封装置所在轴) P2 = P1 η 链=296W 初定 i12=3 n2 =n1/i12 =19.3r/min T2 =9550 P2/n2=146.5 N·m III 轴(横封装置所在轴) P3 =P2=296w 初定 i13=2 n3 =n1/i13=29r/min T3 =9550 P3/n3=97.5 N·m IV 轴 (偏心轮所在轴) P4 =P1η 链 η 齿 =287.1W 现定 i14=0.5 n4 =n1/(i14 i 齿)=29r/min T4 =9550 P4/n4=94.5 N·m 7 链轮设计 已知横封装置有: P =296W ,n=29r/min, i 链=3 1) 确定链轮齿数 初定其速度为 v=0.6-3m/s,查表选取小链轮齿数 z1=21,z2 =63. 2)确定链型号和链节距 由表 4-14,查得工作情况系数 KA=1.5,由图 4-39 查得小链轮齿系数 Kz=0.74,由表 4-15 查得多排链系数 Kp=1.75,则计算功率: P0 =KA KZ P/KP=0.28KW 根据 P0、n1 查表确定,故选链号 16A,表链节距 p=12.7mm。 3) 验算链速 v V=Pz1n1/(60x1000)=3m/s=3m/s 故链速适宜。 4) 确定链条数和中心距 a.初定中心距 a0=30-50P,取 a0=30P,用于表示链条长度的链节数 Lp0, 7-1𝐿𝑝0= 2𝑎0𝑃+𝑧1+𝑧22 +𝑃/𝑎0(𝑧2‒𝑧12𝜋) =75 取 Lp =108 节。 b.确定实际中心距: a=a0+(L0-Lp0)P/2 7-2 =280.67mm 5) 确定链的尺寸 a.小链轮的主要尺寸 查表滚子链的基本参数与尺寸查得 16A 内链节内宽 b1=15.75mm,滚子外径 d1=15.88 mm,内链板高度 h2=24.13 mm。 分度圆直径 d=p/sin(180/z1)= 69.12 mm 齿顶圆直径 damax = d+1.25P- d1 = 69.115 mm damin = d+(1-1.6/z1)P- d1==64.97 mm damin da damax 取 da = 65mm 齿侧凸缘直径 dg pcot(180/z1)-1.04h2-2.76 = 116.60 mm 齿根圆直径 df = d- d1= 69.12-15.88 = 53.24 mm 齿宽 bf1 = 0.93b1= 0.93×15.75 = 14.65 mm 倒角宽 ba = (0.1~0.15)p = 1.27~1.905 mm 倒角深 h = 0.5P = 0.5×12.7=6.35 mm 齿侧凸缘(或排间距)圆角半径 ra = 0.04P = 0.508 mm b.大链轮的主要尺寸 由于链轮有三种传动比 2、3 以及 0.5,故还有三种链轮尺寸。 6) 计算压轴力 链传动的圆周力 Ft = 1000p/v = 539.22N. 则压轴力 Q = KQ·Ft = 647.06 N。 8 齿轮设计 I.选择材料 齿轮材料选用 40Cr 钢,调质处理,齿面硬度 。 270HBS~4 计算应力循环次数 N N1 =60n2khi=2.78×107 N2 =60n3khi=4.18×107 式中 Ni—第 i 级载荷应力循环次数; ni——第 i 级载荷作用下齿轮的转速; k—齿轮每转一周同侧齿面接触次数; hi—在 i 级载荷作用下齿轮的工作小时数。 查表接触强度的计算寿命系数 ZNT,得 ZN1=1.15,ZN2=1.13 查表接触强度计算的尺寸系数 ZX,得 ZX1=ZX2=0。 查表最小安全系数参考值,得 SHmin=1.0,查表工作得硬化系数 Zw=1.0,软 齿面齿轮的 ZLVR=1.0。 按齿面硬度 250HBS,查表得齿面接触疲劳极限 σHlim=690Mpa。 由表圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度与齿根弯曲疲劳强度校核计算许用应 力 Mpa5.793S][HminLVRX1NliHp Zw II.按齿面接触强度确定中心距 齿轮转矩 T=49.1 N·m 初取 K=1.1,由于齿宽系数取大些,可使中心距及直径 d 减小;但是齿宽 越大,载荷沿齿宽分布不均匀的现象越严重,故初取齿宽系数 Φa=0.3,由表 得材料弹性系数 Ze=188.9MPa,减速比 i=u=3。查表有:5.2tancosZt2bH,β 由表知 圆柱齿轮传动简化设计计算公式,计算中心距, 取中心距 270mm。m8.26εEHa13)[σ ]Z(u2φKT)( ua 估算模数 m=0.007-0.02a=1.89-5.4,取标准模数 。2m 齿数 z1=2a/m(u+1)=90 齿轮分度圆直径 d=mz1=180 齿轮齿顶圆直径 184m2hd*a1a 齿轮基圆直径 mcos20cosα1b 14.69 圆周速度 m/106nπ dv54. 由表圆柱齿轮传动各级精度的应用范围,选择齿轮精度为 8 级。 III.验算齿面接触疲劳强度 按表得使用系数 KA=1.0,按表取动载系数 KV=1.06,按表取 Kβ=Kα=1.1,则 有: K=KAKVKβKα=1.28, 齿宽 b=Φaa=45mm 齿顶压力角 49.2a1ba1drcosα 查表按式计算重合度 2.63tanα )]-z1(αtnα )-(α[zπε 1a11α 式中“ ”符号中, “+”号用于外啮合传动, “-”用于内啮合传动,本传 动为外啮合传动,故选“+” 。 按式计算接触强度计算的重合度 67.03-4Z 由表 16.2-34 计算齿面接触应力 793.5Mpa][σMpau1bd2KTZσ HεEH16.3 故安全。 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 1 目 录 摘 要 .I Abstract II 1 绪论 1 1.1多功能封口机设计背景 .1 1.2设计目的与意义 .1 1.3设计内容 2 2 方案设计 5 2.1方案设计方法 5 2.2任务要求键入章标题(第 2 级) .5 2.3多功能封口机工作原理 5 2.4方案选择 6 2.5 总体布置 7 3 结构设计 .8 3.1成形器 .8 3.1.1袋形选择 8 3.1.2成形器种类及选择 8 3.1.3成形器相关计算 9 3.2总体方案设计 11 3.2.1电机的选择 .11 3.2.2运动参数计算 12 3.2.3各传动轴参数计算 12 3.2.4主轴最小直径 13 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 2 3.2.5功率分配 14 3.3链轮设计 14 3.4纵封辊 17 3.5横封辊 17 3.6齿轮设计 .18 3.7切断装置 .20 3.8导辊 .21 4 结论 22 致谢 23 参考文献 24 文献综述 25 文献翻译 31 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 3 摘 要 本文是针对多功能封口机的设计以及说明。 多功能封口机,即多功能包装机,因为在一台机器上完成两个或两个以上 的包装工序故称之为多功能包装机。其主要由引导成型部分、填料部分、封制 部分以及切断部分组成。包装材料被安置在卷桶上,经由导辊引导至成型器处, 在成型器作用下完成包装袋的基本成型,同时完成填料,此时由横封装置以及 纵封装置完成对袋的封口工作,之后由切断装置切断,使之分离为完整的包装 袋个体。 本文对多功能包装机的工作原理、结构等做了分析及说明,并在现有多功 能封口机的基础上进行设计,设计出一套可行的方案并进行相关计算,使用制 图软件画出其相应工程图。 本文使用 Autocad2010对其进行绘图,Autocad2010 是比较基础的工程制 图软件,能够使机械的平面结构简单、清晰地表现出来,是当下十分常见与实 用的制图软件之一。 关键词:多功能封口机 包装 Autocad 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 4 I 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 5 Abstract This paper is aimed at the multifunctional sealing machine design and description. Multifunctional sealing machine, the multifunction packing machine, because the completion of two or more than two of the packaging process is called multifunction packing machine in a machine. It is mainly composed of lead forming part, filling, sealing and cutting part part part. Packaging materials are placed in the roll barrel, through the guide roller guide to forming device, the completion of the basic molding packing bag in the shaper, at the same time, filler, this time by the sealing device and longitudinal sealing device to complete sealing of the bag, then cut by the cutting device, so that the separation for the complete package bag of individual. This paper makes analysis and description of the working principle, multi function packaging machine structure, and machine design based on the existing multifunctional sealing, designed for the relevant calculation a set of feasible solutions and, using the mapping software to draw the corresponding engineering drawings. In this paper, Autocad2010 drawing of engineering drawing software, Autocad2010 is the basis of comparison, can make the plane mechanical structure simple, clearly demonstrated, is now very common and practical drawing software. Keywords: Multifunctional sealing machine sealing Autocad 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 6 II 1 绪 论 1.1 多功能封口机设计背景 封口机是典型的包装机械,包装机械在世界上已有一段历史。可以说,正 因为有中国的造纸技术,才给纸包装技术的产生以及发展提供了必要条件,之 后才得以由此发展出各种材料的包装机械。 从 1850年始,世界的纸价格大幅跌落,纸张开始应用于食品包装。在这之 后的 1852年,美国的沃利发明出了纸袋制造机,由此正式出现了纸制品机械。 1861年,德国人建立了世界上第一个包装机械工厂,并且在 50年后也就是 1911年成功生产出全自动成形充填封口机,这应该是有历史记载的最早的多功 能封口机。 而中国在此方面由于各种原因起步晚于欧美各国,但经过了二十多年的发 展,中国的包装机械已经成为国内机械工业十大行业之一,为中国的包装工业 作出了重大贡献,满足了国内市场的基本需求,填补国内在此方面的空白,甚 至出口国外。但是总体上看,中国包装机械的进出口额与发达国家相比仍然相 去甚远,品种少,配套数量少,缺乏高精度以及大型化产品仍然是国内市场不 可忽视的问题。而且国内此类产品主要以针对国外产品的仿制为主而缺少自主 创新类产品,元器件的整体质量也不如国外,这就导致了包装产品的质量不如 国外。 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 7 1.2 设计目的与意义 本此设计的目的,在于对于多功能封口机的原理分析与结构设计,加深对 于包装类机械的了解,能够在现有机械的基础上作出自己的一些设计,增强自 我设计方面的能力,锻炼自身的相关能力。 由上文可知我国当前在包装机械上的成果并不如国外,因此,就更加需要 我们对其产生重视,藉由对于多功能封口机的设计,进一步了解机械包装产业。 1.3 设计内容 本次毕业设计的内容主要分为以下几个部分: 1) 导辊; 图 1-1 导辊 导辊:引导包装材料至成型器处,同时也起到了张紧材料的作用。 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 8 2) 成型器; 图 1-2 成型器 成型器:将包装材料根据要求成形为所需要的包装袋形状。 3) 纵封装置; 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 9 图 1-3 纵封辊 纵封装置:将成型后的包装袋进行纵向封口,纵封装置即纵封辊,辊内有 热封所需的加热管以及电偶,由于本文主要对封口机的结构进行设计,故将不 对热封相关的零件进行详细说明与计算。 4) 横封装置; 图 1-4 横封辊 横封装置:将完成纵向封口后的包装袋进行横向封口。 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 10 5) 切断装置。 图 1-5 切断刀 切断装置:将完成的一条包装袋进行切断,使之成为所需的包装袋个体。 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 11 2 方案设计 2.1 方案设计方法 根据假定的设计要求,从现有的多功能封口机中选择最合适设计要求的部 分进行组合设计、计算,由此得到能够满足需要的多个多功能封口机,由对比 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 12 及说明的方法从一个部件的多种方案中进行选择。 2.2 任务要求 现假定需要生产的袋大小为长×宽:60-100cm×50-100cm 。 机器的包装速度要求在 30-60袋/min 。 多功能封口机的高度适宜,假定其为 180cm高。 2.3 多功能封口机工作原理 多功能封口机的基本工作原理如图 2.1所示: 图 2.1 立式袋成形-充填-封口机工作原理图 以立式袋成型-充填-封口机为例。 首先,1-包装材料经由导辊和张紧辊引导至 2-成形器处,完成成型,同时 产品通过 3-加料斗充填入成型的包装袋中,然后由 4-纵封辊完成对包装袋的纵 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 13 向封口,同时纵封辊也起到拉扯引导包装材料的作用,包装袋接着向下运动至 5-横封辊完成横向封口,横封辊每横向封制两次,完成一个包装袋个体部分, 最后 6-固定切刀和 7-回转切刀对每个袋进行切断,使之分离成所需的包装袋个 体。 包装材料 ↓ 充填物料→成形器 ↓ 纵封装置 ↓ 横封装置 ↓ 切断装置 ↓ 成品 图 2.2 工艺路线图 工艺路线图如图 2.2所示。 2.4 方案选择 本文主要针对封合装置以及切断装置进行设计,可选方案如表 2-1所示: 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 14 方案装 置 部 分 1 2 3 封合装置 偏心轮或凸轮 周转模具 曲柄滑块 切断装置 偏心轮或凸轮 周转模具 曲柄滑块 表 2-1 可选方案选择 1. 偏心轮或凸轮 其运动平稳且工作曲线圆滑,然而有易磨损,且装卸不易的问题,凸轮的 形状计算比较复杂。 2. 周转模具 与前者类似,工作曲线圆滑且运动较平稳,同时加工精度更高,模具的针 对性也更强,缺点是针对的加工产品较为单一。 3. 曲柄滑块 结构简单,便于制造,且可以承受较大载荷,但对于死点的计算要求较高, 且运动方向单一,整体上的运动平稳度以及工作圆滑度就相对不够。 综上所述,从结构的复杂程度、控制的难易程度以及装卸的方便程度上选 择了封合装置周转模具以及切断装置偏心轮的方案。 2.5 总体布置 封口机外型上可选择的有立式与卧式两种,在此使用立式,可以尽可能地 减少占地面积,同时使空间利用率提高,高度适宜便于操作,结构一目了然。 结构上由上至下,由图 1.1以及 1.2可知分别为: 导辊--填料装置、成形器--纵封辊--横封辊—切断刀 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 15 即由此布置进行此设计。 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 16 3 结构设计 3.1 成形器 3.1.1 袋形选择 封口机成形的袋型有扁平袋以及自立袋两种,前者主要适用于小颗粒状的 产品包装,后者则主要适用于液体类产品的包装,初定设计的多功能封口机以 包装小颗粒状产品为目的,故选用扁平袋,在此选择典型的三边袋作为最后生 产出的袋成品。 3.1.2 成形器种类及选择 图 3.1 成形器种类 如图 3.1所示,封口机的袋成形器主要有五个种类。 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 17 a-翻领式成形器,成形时形成阻力比较大,容易使薄膜发生变形,由而产 生发皱或撕裂,故适用性小,但使用较多,较为常见,最主要的问题是成形器 的设计、制造及调试都较为复杂,故在此不选择使用此种成形器。 b-象鼻式成形器,它没有形成阻力大的缺点,适用性更好,但存在有成型 宽度受限制,成形时薄膜易跑偏的缺点,故也不选择。 c-三角形成形器,通用性强,且适应规格变化,适用较广,结构简单,在 这里我选择此种成形器。 d-U形成形器,受力较三角形成形器好,适应范围也广,唯一的缺点是结 构较为复杂。 e-直角缺口导板式成形器,能将平张薄膜对开后又能自动对折封口成袋, 但薄膜成形时变形较大。 故 d、e 两种成形器都不选择。 以上,我选择三角成形器作为此次多功能封口机设计的成形器。 3.1.3 成形器相关计算 图 3.2 三角形成形器折叠示意图 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 18 如图 3所示,设薄膜的宽度为 2a,对折后的空袋高度为 a(立式机为空袋宽 度),三角形板与水平面间的倾斜角即安装角为 α,三角板的顶角为 2β,薄膜 在三角形板上翻折的这一区段长为 b,若不计三角形板的厚度,假定薄膜在对折 后两膜间贴得很紧,则: 在直角三角形 DEC中,DE=b,DC=a,所以有: 3-1 在直角三角形 ADC或 BDC中:AD=DB=a, DC=b,所以有 3-2 对既定的三角形成形器和一定的空袋尺寸,a/b 是一个定值,所以有如下关系: 3-3 在生产实践中,三角形顶角 2β 值是加工后得到的,而安装角 α 可通过一定 结构,并加以调试来保证。故最好 α 值是一个容易测量的整数,设计中通常是选 定 α 后,再用关系式来求解 β 值。 安装角 α 实质上就等于三角形成形器在顶角附近薄膜运动的压力角,α 角 越大就表示压力角越大,薄膜翻折所受阻力也就越大,压力角太大时,薄膜在受力 翻折中容易产生拉伸变形,严重的甚至撕裂或拉断。压力角小时,成形阻力就小, 但压力角太小,致使结构不紧凑。 根据压力角及结构尺寸间的关系,三角形成形器安装角的选择范围为 α=20°~30°由此可见,β 角最适宜的角度不大于 30°。所以,通常三角形成型 器采用顶角 2β60°的等腰三角形,取极限时,则呈等边三角形。 在此,初定 α=30°,则 β=26.5°,2β=53° 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 19 三角形成形器的尺寸除顶角外,还有三角形板的高 h,它和制袋的最大尺寸有关: 3-4 式中: amax—能制作最大空袋的高(立式机为袋宽); Δh—放出的余量,取 30~50毫米。 取 amax=100mm,a=50mm,b=100mm, Δh=50mm,则 h=150mm。 3.2 总体方案设计 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 20 图 3.3 多功能封口机传动系统 如图 3.3所示,电机输出动力,由皮带轮传递给蜗轮蜗杆减速器,之后带 动主轴转动,主轴经由链传动分别使得图示所示的纵封装置、横封装置、偏心 轮转动,其中纵封装置也起到了引导的作用,其拉动包装材料,同时横封装置 将纵封好的袋的部分进行横封,最后偏心轮转动,推动动刀与定刀交错切断包 装袋,完成整个过程。 3.2.1 电机的选择 由于设计整体倾向于小规模生产,且机器的体积及工作量都并不大,故可 以选择较小的电机,参考需求以及市场选择 Y系列三相电机,参数如表 3-1所 示: 型号 额定功率 额定电流 转速 效率 功率因 厂家 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 21 数 Y80M1-4 0.55kW 1.5A 1390r/min 73% 0.76 台州恒富 电机厂 表 3-1 电机参数 3.2.2 运动参数计算 初定定量供料装置转动一周,可以完成 5袋填料,机器的包装速度要求在 30-60袋/min,故定量供料装置要求每分钟转动 6-12周,即其中心轴转速为 6- 12r/min。由定量供料装置有 5个定量孔可知横封器封制次数也应为 n=30-60次 /min。假定袋长为 L=60-100mm,设纵封器转速为 α,纵封装置压辊半径为 R, 则有: LM · nM = 2παM ·R 3-5 现初定 R=50mm,则 αM =19.1r/min 同理: Lm · nm = 2παm ·R 3-6 αm =5.7r/min 总传动效率 η=η 带·η 减·η 链 ·η 齿 3-7 其中 带传动效率为 0.96,齿轮传动效率为 0.97,链传动效率为 0.96,减 速器传动效率为 0.8,则 η=0.712 总传动比 i=n 电/α=72。 初定减速器减速比 24。 由此分配传动比齿轮总传动比为 1,链轮总传动比为 3,带传动总传动比为 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 22 1。 3.2.3 各传动轴参数计算 计算各轴功率及转矩: 电动机轴(0 轴): P0 = P 电 η 电=401.5W n0 = 1390r/min T0 = 9550 P0/n0 =2.76N·m I轴(蜗轮蜗杆减速器所在主轴): P1 = P0 η 减 η 带 则 P1 =308.3W n1 =n0/i 减 =58r/min T1 =9550 P1/n1=49.1 N·m II轴(纵封装置所在轴) P2 = P1 η 链=296W 初定 i12=3 n2 =n1/i12 =19.3r/min T2 =9550 P2/n2=146.5 N·m III轴(横封装置所在轴) P3 =P2=296w 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 23 初定 i13=2 n3 =n1/i13=29r/min T3 =9550 P3/n3=97.5 N·m IV轴 (偏心轮所在轴) P4 =P1η 链 η 齿 =287.1W 现定 i14=0.5 n4 =n1/(i14 i 齿)=29r/min T4 =9550 P4/n4=94.5 N·m 3.2.4 主轴最小直径 d0 A =17.9mm 3-83Pn 设计轴时一般考虑轴上的键槽对强度的影响,设计时应该根据槽的个数增 大尺寸,其经验公式计算如下: d=d0 17.9 18mm 3-93n%41)(  因为主轴与减速器由联轴器连接,所以选择标准件联轴器的复合最小轴直 经为 d=20mm。 重庆理工大学毕业论文 多功能封口机设计 24 所以主轴最小直径为 dmin=20mm 3.2.5 功率分配 共有三条传动线需要分配功率一条是横封装置,一条是纵封装置,还有一 条是切断装置。由于横封机构需要的力相对来说不是很大,所以横封机构分配 到的功率为总功率的 1/5 其它两个占总功率的 4/5;纵封相对切断装置来说需要 的力更大,所以它分配到剩下功率的 1/5, 则: P 横封 =P 主轴 × =61.7W 51 P 纵封 = P 主轴 × × =148.0W 43 P 切断= P 主轴 × × =98.6W
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