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1、摘 要摘要全自动粉料立式包装机适用于日化、医药、食品、农药等行业的粉料类产品的灌装生产。整机采用不锈钢制造，清洁卫生。它的特点是机械式传动，设计紧凑合理，外形简洁美观，调节便利，同时具有计量功能。灌装速度和灌装容量均可在一定范围内进行调节，从而满足不同的生产需求。整机灵敏性高，低速转矩大，速度稳定，工作电压稳定，抗干扰能力强。粉料立式包装机由供料装置、供膜装置、传动系统、热封装置、切割装置、操作箱等几部分组成。本次设计主要完成传动系统（包括链轮、齿轮、轴），物料计量装置及总体装配的结构设计。全自动粉料立式包装机采用功能完善齐全，操作灵敏简便，包装质量完美，安全卫生可靠，性价比高，其技术参数如下
2、：包装速度：50120袋/分包装容量：527ml/袋电源电压：220V 50Hz整机功率：0.75kw整机重量：350外形尺寸：1425mm735mm1430mm（长宽高）具体设计请参看图纸和说明书关键词粉料立式包装机 传动系统 链轮 齿轮 可调容积式计量盘 供膜装置 切割装置 热封装置IAbstractAbstractFull-automatic powder vertical modle packing machine is used for the consecutive filling of granuar products with varied viscosity in daily
3、 chemical industy, medicine,foodstuffs,pesticide and petrochemical industry. The whole machine,made of stainless steel,is clean and hygienic,and fully in compliance with the GMP requirements for medicine production.Its features are as follows: compact and reasonable design,and simple and attractive
4、appearance,easy adjustments and accurate filling can be achieved and counting is provided.The filling range and speed could be adjusted and very simple .It has characteristics of start buffering,high flexibility,large torque at lower velocity,stable speed,constant working voltage and antidisturbance
5、. Full-automatic powder vertical modle packing machine is composed by material providing installlation,membrane providing installation,transmission system,sealing installation,cutting installation operating box and so on. This design mainly completes the transmission system (including chain wheel, g
6、ear, axis), material measurement installment and overall assembly structural design.Full-automatic powder stand modle packing machine includes perfect functions and is easy to use,inaddition the machine has a beautiful package and a high quality/price ratio.Its specifications are as follows:Packing
7、speed:50120 bags/minPacking volume: 527ml/bagPower source: 220V 50HzPower: 0.75kwWeight: 350Dimension: 1300*800*1700mmPlease look at the diagranm paper and the specification for the concrete design.Keywords：Full-automatic powder vertical modle packing machine ; driving system ; Chain wheel ; Gear; A
8、djustable volume type measurement plate; For membrane equipment; Cutting installment; Heat-seal installment.III目录目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 我国粉料立式包装机械现状11.2 我国粉料立式包装机存在的主要问题21.3 我国食品包装机械存在的发展趋势21.4 本章小结4第2章 设计任务简介52.1 设计题目52.2 主要组成部分52.3 主要技术参数52.4 用途62.5 包装材料：62.6.本章小结：7第3章 传动系统83.1 传动系统简介83.2 电机的计
9、算与选用83.2.1 选择电机类型83.2.2 确定电机容量83.2.3 确定电机的转速93.2.4 总传动比的分配103.3 减速器的选用113.4 机械无极变速器的选用113.5 链传动123.5.1 链传动的特点123.5.2 链传动的主要设计任务123.5.3 链传动的张紧133.5.4 链传动部分的设计133.6 齿轮传动173.6.1 齿轮传动特点173.6.2 齿轮的材料183.6.3 直齿圆柱齿轮传动的设计计算183.6.4 直齿锥齿轮传动的设计计算213.7 轴的设计计算273.7.1 轴的强度计算273.7.2 轴的校核293.8 滚动轴承的选用323.9 本章小结34第4
10、章 物料计量装置354.1 粉状物料的定量装置354.2 容积定量354.3 可调容积式量杯计量装置的工作原理374.4 本章小结38第5章 供膜装置395.1.供膜装置的选用395.2 供膜装置的主要组成395.3供膜装置的工作过程395.4 本章小结40第6章 热封装置416.1热封装置概况416.2热封装置主要组成部分416.3 本章小结42第7章 切割装置437.1 切割装置主要组成部分：437.2 切割装置的调整437.3 本章小结44结论45参考文献46致谢47附录148附录254附录361V第1章 绪论第1章 绪论为满足现代化商品包装多样化的要求，目前国内外开始不断发展适应多品种
11、，小批量的通用包装机械和设备，从而使得包装机械的形式日趋增多，粉料立式包装机是将具有热塑特性的塑料复合膜经加热软化制成包装容器，在一台设备上自动完成制袋成型，计数充填，封口剪切等全过程的自动包装设备。它常用于食品药品的大众包装中。1.1 我国粉料立式包装机械现状我国包装机械发展较晚，目前正处于起步应用阶段，虽然从九十年代后，我国的制袋充填机有了较快发展，通过参考国内外产品进行消化吸收，自主开发研制，技术上有了很大的提高，但与国外相比，国内大多数产品技术含量低，产品差异程度低，成熟产品技术易模仿和抄袭，造成低水平重复，阻碍了对包装机的技术创新和发展。在产品技术方面，国内粉料包装机的主要特点如下：
12、1.速度低，品种少。国外大多数制袋充填包装机根据包装物料的不同和产量的大小，一般在20-100袋/分之间，大多为单列式包装，封合形式一般是三边封，四边封和背封式。2.精度低采用螺杆充填的粉料计量充填系统，当充填量为100g1000g时，国外机器的计量精度一般400600），结构形状复杂时宜用铸钢外，一般均用锻钢制造齿轮。铸铁：由于抗弯和耐冲击性能均较差，故铸铁主要用于制造低速不重要的开式传动齿轮和功率不大的场合。常用材料有HT250、HT300、QT500等。非金属材料：在高速、小功率、精度不高的齿轮传动中，也有用非 材料制造齿轮的。3.6.3 直齿圆柱齿轮传动的设计计算1)选择齿轮材料，确定
13、试验齿轮的疲劳极限应力初选齿轮材料为45，调质，硬度220240HBS，精度等级为8级，齿数查图16.2-17及图16.2-26按MQ级质量要求取值，查得2)按弯曲疲劳强度初步确定模数，并初选主要参数按表16.2-33式中齿轮传递的转矩:载荷系数K:考虑到齿轮做不对称布置，速度较低，冲击载荷不大，取K=1.9。齿宽系数：取齿数比：取许用弯曲应力：按表16.2-33，取最小安全系数外齿轮的复合齿形系数：查图16.2-23得将以上数据代入计算模数的公式得取标准模数：齿宽：分度圆直径：3)校核齿根弯曲疲劳强度按表16.2-34使用系数：查表16.2-36及16.2-37得动载荷系数：式中齿轮分度圆上
14、的圆周力：圆周速度：将各数据代入公式得弯曲强度计算的载荷分布系数：弯曲强度计算的载荷分配系数：查表16.2-42得弯曲强度计算的重合度：将以上各数值代入齿根弯曲应力计算公式得：许用应力：抗弯强度计算的寿命系数其中寿命极限：相对齿根圆角敏感性系数：相对表面状况系数：尺寸系数：所以安全系数取最小安全系数所以结论：结构符合要求4)主要尺寸3.6.4 直齿锥齿轮传动的设计计算热封装置锥齿轮设计：1)选择齿轮材料，初步确定齿数选择两齿轮材料为45，调质，硬度220240HBS，精度等级为8级。小齿轮齿数，传动比，大齿轮齿数查图16.2-17及图16.2-26按MQ级质量要求取值，查得2)按弯曲疲劳强度初
15、步确定模数，并初选主要参数设计公式许用弯曲应力：按表16.2-33，取最小安全系数外齿轮的复合齿形系数：查图16.4-25得载荷系数：所以取3)几何计算分锥角：大端分度圆直径：外锥距：当量齿数：齿宽系数取齿宽： 取实际齿宽系数：中点模数：中点分度圆直径：切向变位系数：，高变位系数：，顶隙：大端齿顶高：大端齿根高：全齿高：齿根角：齿顶角：，（采用等顶隙收缩齿）顶锥角：根锥角：大端齿顶圆直径：当量齿轮分度圆直径：当量齿顶圆直径：当量齿轮传动中心距：当量齿轮基圆齿距：啮合线长度当量齿轮顶圆直径：端面重合度：齿中部接触线长度：齿中部接触线的投影长度：4)齿根抗弯疲劳强度校核使用系数：查表16.2-36
16、及16.2-37得精度等级和中点圆周速度：动载荷系数：齿轮分度圆上的圆周力：复合齿形系数， 重合度系数：锥齿轮系数：载荷分布系数则齿根弯曲应力：齿根许用弯曲应力:齿根弯曲疲劳强度基本值寿命系数：(长期工作，取为无限寿命设计)相对齿根圆角敏感系数：相对齿根表面状况系数：尺寸系数：最小安全系数：许用弯曲应力值：齿根弯曲强度校核结果：，所以设计符合结构要求。切割装置锥齿轮设计：齿数：模数：大端分度圆直径：中点分度圆直径：齿轮分度圆上的圆周力：分锥角：外锥距：齿宽：b=16mm 大端齿顶高：大端齿根高：齿根角：齿顶角：3.7 轴的设计计算3.7.1 轴的强度计算按许用切应力计算：受转矩T(Nmm)的实
17、心圆轴，其切应力为：写成设计公式，则轴的最小直径为：式中为轴的抗扭截面系数：轴传递的功率：轴的转速：与轴材料有关的系数，轴的材料为45钢，取：许用切应力，取40Mpa各轴的直径最小值计算如下：中心轴：切割装置驱动轴：凸轮轴：空转轴：计量盘驱动轴：3.7.2 轴的校核按安全系数法进行轴的强度校核（以切割装置驱动轴为例进行校核）：图3-3 切割装置驱动轴简图图3-4 轴受力图图3-5 水平面（XY）平面受力图图3-6 垂直面（XZ）平面受力图图3-7 水平面弯矩图图3-8 垂直面弯矩图图3-9 合成弯矩图1） 计算锥齿轮受力转矩圆周力径向力轴向力2） 计算轴承反力水平面：垂直面：3)画出水平面弯矩
18、图（图3-7），垂直面弯矩图图（图3-8）和合成弯矩图（图3-9）。4）初步分析截面1有较大的应力和应力集中。下面以截面1为例进行安全系数校核。5）轴材料选用45号钢调质，求得疲劳极限：由式，得 6）求截面1上的应力弯矩7）求截面1的有效应力集中系数因在此截面处有轴直径变化，过度圆角，又因为，由查得，。8）求表面状态系数及尺寸系数，由表查得，。9）求安全系数（设无限寿命）得结论：根据校核，截面1足够安全，其他截面尚需进一步分析和校核。3.8 滚动轴承的选用滚动轴承的选择，包括类型、尺寸、精度、游隙、配合以及支撑形式的选择与寿命计算，通常可按以下步骤进行：（1）根据工作条件确定轴承部件的结构形式
19、。（2）根据支承形式及轴承的工作特性确定轴承类型、精度。（3）通过轴承部件的结构设计，强度与寿命的计算，具体确定轴承的型号。（4）验算轴承的负荷能力与极限转速。滚动轴承的工作特性：（1）负荷能力：滚动轴承的负荷能力与轴承类型和尺寸有关。负荷能力一般以额定动负荷比粗略表示，其含义为某种滚动轴承的额定动负荷值与相同外形尺寸的深沟球轴承额定动负荷的比值。通常额定动负荷用C表示。（2）速度特性：在一定负荷和润滑条件下，滚动轴承所能允许的最大转速称为轴承的极限转速。它与轴承的类型、尺寸、负荷大小及方向、润滑剂的种类及用量、润滑方式以及散热条件等有关。如果极限转速不能满足要求，需要另选轴承或采取改进措施。
20、如提高轴承精度，加大球轴承的游隙，采用青铜或夹布胶木保持架，采用喷油或油雾润滑等，综合使用以上各项措施，可使极限转速提高一倍以上。（3）调心性：轴承能够自动补偿轴和外壳孔中心线的相对偏斜，从而保证轴承正常工作状态的能力称为轴承的调心性。调心球轴承和调心滚子轴承都具有良好的调心性能，它们所允许的轴线偏斜角分别为3度和0.5度到2度。（4）运转精度：对于运转精度要求高的轴承需选用过盈配合。对于游动支承常使用圆柱滚子轴承，因为这种轴承的两个套圈在安装时都可采用过盈配合。轴承的套圈一般比较薄，因此与轴承相配合的轴和外壳孔的形状误差也会影响轴承的运转精度，故配合件的精度必须与轴承相一致。滚动轴承的类型选
21、择：选择滚动轴承类型时应考虑轴承所受负荷，运转与工作环境，经济性及其它特殊要求等多种因素的影响。下述原则可供参考：（1）转速较高，负荷不大。而旋转精度要求较高宜用球轴承；转速较低，负荷较大或有冲击负荷时宜采用滚子轴承。（2）当径向负荷比轴向负荷都比较大时，若转速高宜用角接触球轴承，若转速不高宜用圆锥滚子轴承；当径向负荷比轴向负荷大的多并且转速较高时宜用向心球轴承；当轴向负荷比径向负荷大的多并且转速较低时，常用两种不同类型的轴承组合，让他们分别承受轴向及径向负荷。支承刚度要求较高时，可以成对采用角接触轴承。（3）需要调整径向间隙时，宜采用带内锥孔的轴承。（4）支点夸距大，轴的变形大或多支点轴，宜
22、采用调心轴承。在满足使用要求的情况下，优先选用价格低的轴承。一般来说，球轴承的价格低于滚子轴承；精度愈高，价格愈贵；同精度的轴承中深沟球轴承最便宜。3.9 本章小结本章对主要进行了传动系统中各个链轮，齿轮，轴的计算，确定了其基本尺寸，并介绍了轴承的选用原则。第4章 物料计量装置第4章 物料计量装置4.1 粉状物料的定量装置在轻工业生产中很多物料是呈粉粒装、液体状、粘稠状、颗粒状、块状或梗枝状。粉状物料如豆奶粉、速溶咖啡、橙汁冲剂、洗衣粉、爽身粉、塑料粉粒等；液体物料如汽水、啤酒、牛奶、白酒、果汁、酱油等。粘稠状物料如果酱、香脂、牙膏、鞋油等。颗粒状、块状、梗枝状物料如纽扣、药片、香皂、香烟、铅
23、笔、火柴等。这些物料在生产过程中的供计量或最后做成为成品包装需要解决按一定量的计量供送问题，因此要有定量计量装置。根据定量装置的不同，定量装置有容积定量、称重定量和计数定量三种。对粉状物料主要采用容积定量和称重定量的计量方法，对液体、粘稠状物料采用容积定量的计量方法，对颗粒状、块状、梗枝状物料采用计数定量的计量方法。对于定量装置的要求，是具有较高的计量精度和速度，结构简单，并能根据计量要求进行调整和自动调节。粉状物料的定量装置，比其他物料的定量装置要困难的多。它与粉状物料的物理、化学特征由直接的关系。例如物料视密度（即堆积密度）的不稳定性，产品的易吸潮性，产品与接触材料的易粘结性以及产品的不易
24、流动性等都给计量问题带来困难。还有些产品的粉尘飞扬有害身体健康。故此类物料的供送、包装或包装过程中计量的解决，必须考虑物料的具体特性。一般说来，粉状物料的定容计量比称重计量结构简单，计量速度快，造价低但计量精度低。容积定量比较适合小重量的粉料包装和视密度较稳定的物料，能达到包装重量的指标要求。4.2 容积定量常见的容积定量法有：量杯式、轮毂式、螺杆式、柱塞式、甩勺式等。容积定量装置：它主要由料斗、回转盘及刮板等组成。回转盘由转轴带动回转，盘上有四个圆筒形定量杯，计量杯由活门盖住。粉料由料斗送入粉罩内，再靠自重流入定量杯内。回转盘运转时刮板刮去定量杯上多余的粉料。已装好粉料的定量杯随圆盘回转到卸料口时，顶杆推开定量杯底部的活门，粉料自定量杯下落入漏斗，装入包装袋中，当圆盘继续回转时，顶杆又将活门推回到定量杯底部，从而阻止物料的下落。固定