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畢 業(yè) 設 計
橫封裝置三維圖集
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學生姓名
班 級
學 號
指導教師
完成日期
圖1三維圖正面
圖2三維圖側面
圖3三維爆炸圖正面
圖4三維爆炸圖側面
圖5銷軸
圖6銅套
圖7隔套
圖8導桿軸頭
圖9連接套
圖10導桿
圖11螺栓
圖12螺母
圖13切刀底板
圖14螺母
圖15彈簧
圖16彈簧
圖17推板
圖18壓塊
圖19螺栓
圖20切刀
圖21螺栓
圖22連接桿
圖23螺栓
圖24聯結盤
圖25螺栓
圖26墊刀板
27螺母
圖28刀架
圖29熱封塊
圖30機架
圖31凸輪
圖32軸承
畢業(yè)設計
文 獻 資 料
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名 唐 佳 紅
班 級 B D機制031
學 號 0320110135
指 導 教 師 陳 樹 祥
文 獻 資 料
[1] 周 暉,李興根.基于W77E58單片機的枕式包裝機控制系統的設計[J]. 輕工機械,2006,(03):97-99.
[2] 陽斌.伺服技術在枕式包裝機中的應用[J]. 食品與機械,2005,(03):49-51.
[3] 李曉偉.機電產品用于自動枕式包裝機[J].現代制造,2006,(21):70-71.
[4] 張延波,李曉偉.PLC在枕式包裝機控制系統中的應用[J].山東科學,2006,(03):80-82.
[5] 周駿,潘曉銘.枕式包裝機熱封器與封口效果分析[J].中國包裝,2004,(04):89-90.
[6] 唐善華,仲淇生.枕式包裝機橫切機構的傳動問題分析及對策[J].食品與機械,2003,(03):27-29.
[7] 呂月娥,李相偉.枕式包裝機控制系統的設計與實現.機電一體化, 2003,(03):32-36.
[8] 梁燕飛.枕式包裝機橫封機構設計[J].機械工程師,1999,(10):15-16.
[9]孫茂泉,嚴偉躍.信封式條狀包裝機的開發(fā)設計.輕工機械,2006,(03):127-129.
[10]劉云霞,周春國,楊軍良.多功能枕型包裝機光電自動定位系統分析[J].包裝與食品機械,2000,(02):8-11.
[11]項新建,鄭春水.多功能枕式包裝機自動定位控制系統的研究[J].電工技術雜志,2001,(08):19-21.
畢業(yè)實習報告
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名 唐 佳 紅
班 級 BD機制031
學 號 0320110135
指 導 教 師 陳 樹 祥
日 期 2007年4月 1日
實習報告
一﹑概述
這次為期兩周的參觀實習，使我們對畢業(yè)設計課題所涉及的內容有一個感性的知識。我此次畢業(yè)設計的課題是咖啡粉枕式包裝機，屬于食品包裝機械，課題具有典型性和實用性，食品包裝是一門綜合性的應用學科。食品包裝工程是一個系統工程，它包含了食品工程、機械力學工程、化學工程等領域。因此，做好食品機械首先要掌握以及綜合運用與食品包裝相關的知識和技術，然后進行包裝設計及操作的能力和方法。
本次畢業(yè)實習是畢業(yè)設計的重要環(huán)節(jié)之一，對以后的畢業(yè)設計將發(fā)揮很大的作用。在學習了有關機械設計，機械原理等方面的專業(yè)知識以后，對傳動機構、計量裝置和橫封切斷裝置的原理有了初步的了解。本次畢業(yè)實習的主要目的就在于讓我們圍繞畢業(yè)設計的課題，通過現場生產實習，進一步了解與之有關的實際知識，然后進行資料的收集，達到增強感性認識，開闊視野為目的，以便在畢業(yè)設計過程中能充分利用所掌握的知識以及收集的資料，更好的完成畢業(yè)設計。
二﹑實習過程
為了畢業(yè)設計的需要，我們在陳樹祥等老師的帶領下進行為期兩周的工廠實習。我們實習的流程如下：
1、第一次我們去了鹽城江淮動力股份有限公司，該公司主要從事柴油機及單缸汽油機開發(fā)、研制及生產制造，我們對零件加工車間，箱體加工車間進行了參觀。主要對C6136A型組合機床、CZK系列數控機床、XYCP250型磁性排屑器進行了解。
2、第二次我們去了鹽城市悅達拖拉機有限公司，該廠主要生產180型，250型，350型，500型四輪拖拉機，我們對零件加工車間，裝配車間，涂裝車間及焊接車間進行參觀。主要對焊接技術進行了解。
3、第三次我們去了鹽城市機床有限公司，主要對B2010A龍門刨床的結構、性能、組成部分、夾具、工作臺、加工工藝以及產品的質量測量進行了解。
三、實習內容
在做畢業(yè)設計前期，首先在陳老師的指導下，我從圖書館中借來了一些有關本課題的參考資料，并從網上下載了不少資料。通過對這些資料的學習，我對自己的畢業(yè)設計課題有了一定的了解和認識，豐富了其理論知識。但理論還必須與實際相結合，才能更好地解決實際問題，為此，在系方領導的組織下，由陳書祥、黃曉峰、袁鐵軍、許曉琴、王宗榮、劉道標、郁倩、朱龍英、陳西府等老師領隊，我們相繼參觀了江淮動力機械有限公司，江蘇悅達鹽城拖拉機廠以及鹽城市機床有限公司。
首先,我們參觀了鹽城市江淮動力股份有限公司，鹽城市江淮動力集團股份有限公司主要生產柴、汽油發(fā)動機配件，電動工具配件及汽車配件等。這雖然與我的畢業(yè)設計課題不是緊密相關，但是其加工設備的傳動裝置還是值得學習的。
其次，我們參觀了江蘇悅達拖拉機廠。拖拉機廠主要生產黃海牌-12型、151型、81型系列手扶拖拉機和黃海金馬-180、200、220、250、300、350、400、450、500、550、700、720、750系列及四輪驅動系列輪式拖拉機，在那里我們參觀了傳動箱體的加工生產線。首先，銑削兩個基準面，通過粗銑，然后精銑。在一基準面上鉆兩個銷孔，為后面的定位做好準備，然后同樣通過粗銑精銑兩個步驟加工兩端面，同樣另外兩側面通過粗銑精銑兩個步驟進行加工。用組合機床進行多孔的鉆削加工時夾緊工具定位就非常重要了，在工廠里，我們看到各個面都有其自己的夾緊工具，設計的非常巧妙，隨行夾具的使用保證了工件的加工精度。在此加工生產線上的每個生產步驟都很有講究，隨行夾具的使用能保證加工精度，不僅提高了人的勞動強度，而且效率高，而唯一的遺憾就是增加了加工成本。這更使我下定決心一定要把我的課題做好。
最后，我們參觀了鹽城市精密機床廠，在機床廠我們參觀了各種機床的生產和裝配情況，使我對零件的生產有了深刻的了解，對我的設計有促進作用。在參觀了該廠及聽了工廠里工人師傅的講解后,明白了一般零件的加工過程如下：胚料---劃線---刨床(工藝上留加工余量)--粗車--熱處理,調質--車床半精加工--磨--齒輪加工--淬火(齒面)--磨面。齒輪零件加工工藝：粗車--熱處理--精車--磨內孔--磨芯,軸端面--磨另一端面--滾齒--鉗齒--剃齒--鍘鍵槽--鉗工--完工。
四.分析
組合機床是以系列化、標準化的通用組件或零部件為基礎的，配以少量的專用部件組成的一種高生產專用機床。它具有自動化程度高，加工質量穩(wěn)定，工序高度集中等優(yōu)點。通過仔細的觀察和與工廠師傅的交流，我對組合機床具體的工藝范圍有了一定的了解，在組合機床上可完成下列工藝內容：車平面、銑平面，锪平面、車外圓、鉆孔、鉸孔、擴孔、鏜孔、倒角、攻螺紋等。
1、組合機床工藝方案的分析
組合機床工藝方案制定的正確與否將決定機床能否達到“重量輕、體積小、結構簡單、使用方便、效率高、質量好”的要求。為了使機床方案制定的合理、先進，必須要求設計人員密切聯系實際，總結生產實踐經驗，全面了解被加工零件的加工情況和影響機床制定方案的因素。
下面分析一下影響機床工藝方案制定方案的因素：
（1）加工的工序和加工精度的要求
制定工藝方案時，首先要全面分析工件的加工精度及技術要求，了解現場加工工藝及保證精度的有效措施。當孔間的位置精度要求很高時，工藝安排上應使所有孔的精加工在同一個工位上進行。
（2）被加工零件的特點
工件的材料對機床工藝方案的制定有很重要的影響。加工同樣精度的孔，加工鋼件比加工鑄鐵件的工步數就多一些。加工薄壁易振的工件，安排工序時要防止共振。當工件內壁孔徑大于外壁孔徑時，只能采用單刀鏜的加工方法，加工時工件讓刀，使鏜刀頭定向后送進工件，才能加工。
（3）工件的生產方式
被加工零件的生產批量的大小對機床工藝方案的制定也有影響。對大批大量生產的箱體零件，工序安排上一般趨于分散。以氣缸體為例，缸孔和三軸孔加工多由兩套機床完成。其粗加工，半精加工及精加工也分別在不同機床上進行。這樣，機床雖然多一些，但由于生產批量大，從提高生產率、穩(wěn)定的保證加工精度的角度來講仍然是合理的。在中小批量生產情況下，完成同樣工藝內容，則要力求減少機床臺數，此時應將工序盡量其中在一臺或少數幾臺機床上進行加工，以提高組合機床的利用率。
（4）使用廠的技術后方能力
如使用廠是否有相當的工具制造能力。若使用廠制造刃磨復雜的復合刀具或特殊刀具有困難，則在制定機床工藝方案時就應當避免采用這類刀具。
2、工藝基面的分析
工藝基面選擇的正確，將能實現最大限度的工序集中，從而減少機床臺數，也是保證加工精度的重要條件。下面分析一下選擇工藝基面的問題：
（1）箱體零件工藝基面的選擇
這類工件一般都有精度高的孔要加工，又常常要在幾次安裝下進行?！耙幻鎯煽住笔沁@類箱體零件在組合機床上加工時常用的典型定位方法。
（2）非箱體零件工藝基面的選擇
對曲軸、半軸等一類工件采用以V形鐵為主要定位元件的定位方法。當采用V形鐵定位時，對關鍵定位圓的公差應有要求。
對類似“法蘭”的工件采用一個孔（或外圓）和一個平面定位基準的定位方法。當需要時可以用一個孔，一個筋或凸臺來限制圓周方向的轉動。
對一些要求薄厚均勻的套筒形工件則采用以外圓自動定心的定位方法來定位。
對一些薄壁易變形的工件常以端面及外圓作為定位基準。
五、 實習感想
兩星期的畢業(yè)實習在轉瞬間就已過去，但給我留下的印象卻是無比深刻。實習是對一個即將畢業(yè)的學生的最好鍛煉機會。通過畢業(yè)實習，在工廠參觀中同有關技術人員的交流使我深入到生產的第一線，進一步了解現代工業(yè)生產的全過程，以及新的技術和設備的應用。在實習中把自己在課堂上所學的理論知識與實際經驗結合起來，不但增強了實際應用能力更加深了對理論的認識。對于自己的畢業(yè)設計課題而言，經過一個星期的工廠實習參觀，結合自己在圖書館、網絡上所搜集的有關信息，使我對自己的課題有了基本的了解。要做好一個畢業(yè)設計課題，僅靠理論知識是不行的。對于我們這些從未做過設計，且無任何經驗的學生來說，做畢業(yè)設計的過程可以使我們得到真正的鍛煉。要做好一個設計，搜集資料是一個十分重要的環(huán)節(jié)，只有充分了解目前該課題的現狀，才能更有針對性的解決你所要面臨的問題。在畢業(yè)設計的過程中我也不斷的發(fā)現自己的不足，今后我會更有針對性的加強這方面的訓練。此次的畢業(yè)設計是由自己獨立設計完成，它既是我的第一個機械設計，也是我踏入社會工作之前的一次實戰(zhàn)演練。通過此次的設計，我相信我能更加深入的了解了自己的專業(yè)知識。
4
畢業(yè)設計
開題論證報告
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學生姓名 唐 佳 紅
班 級 BD機制031
學 號 0320110135
指導教師 陳 樹 祥
完成日期 2007年4月15日
課題名稱：咖啡粉枕式包裝機總體設計及計量裝置設計
一、課題來源、課題研究的主要內容及國內外現狀綜述
1．課題來源
課題來源于鹽城市盛和輕工機械廠生產咖啡粉，為包裝咖啡粉設計一臺咖啡粉枕式包裝機(配有計量裝置和橫封切斷裝置)。
2．課題研究的主要內容
為保證封袋的外觀總體質量和包裝密封要求、提高生產效率，設計一臺枕式包裝機。分析包裝過程各動作的先后順序和各動作之間的相互關系，依照咖啡粉包裝袋的包裝要求，確定咖啡粉包裝機設計配置型式及結構方案。本課題主要進行包裝機的設計。
3．國內外現狀綜述
包裝機械和機械產品包裝是中國包裝工業(yè)的重要組成部分，在國民經濟發(fā)展中具有舉足輕重的地位和作用。沒有現代化的包裝機械，就沒有現代化的包裝工業(yè)；沒有與國際市場接軌的機電產品包裝，也就不能參與國際交流與合作。
我國包裝的發(fā)展進程以及現況：
上個世紀80年代之前，我國的包裝還不是獨立的工業(yè)體系，分散于各個工業(yè)部門。作為包裝工業(yè)主要組成部分的包裝機械，分屬于不同制造業(yè)。1978年，我國確立了改革開放的方針，國民經濟出現了持續(xù)、穩(wěn)定、協調發(fā)展的新局面。城鄉(xiāng)人民生活水平大大提高，對產品包裝的要求越來越高，促進了包裝機械進入了新的發(fā)展階段。1980年12月，在原國家經委的支持和幫助下，各工業(yè)部門的共同努力下，成立了中國包裝技術協會。中國包裝技術協會設立包裝機械委員會，掛靠第一機械工業(yè)部。包裝工業(yè)和包裝機械工業(yè)都作為獨立的工業(yè)部門發(fā)展。1984年10月，國家計委組織編制“七五”行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，包裝機械作為新興行業(yè)首次列入國家中長期發(fā)展規(guī)劃。由機械工業(yè)部牽頭，組織輕工、商業(yè)、農業(yè)、航空、航天、兵器、核工業(yè)等部門進行編制。1986年3月，機械工業(yè)部成立包裝食品機械行業(yè)辦公室，對包裝機械和機械產品包裝進行統籌規(guī)劃、組織協調、監(jiān)督服務。1988年10月包裝食品機械行業(yè)辦公室作為司局級單位列入機械工業(yè)部機構序列。1995年5月，經中國包裝技術協會報國家經貿委批準，國家民政部備案，成立了中國包裝技術協會機械工業(yè)分會，掛靠機械工業(yè)部。和機械工業(yè)部包裝食品機械行業(yè)辦公室，兩塊牌子一套機構，承擔包裝機械和機械產品包裝組織行業(yè)、指導行業(yè)、服務行業(yè)的職能。
1998年5月至2000年10月，國家機械工業(yè)部、局相繼撤消后，中國包裝聯合會機械工業(yè)分會獨立的承擔包裝機械和機械產品包裝的行業(yè)工作。
根據國家計委1986年委托機械工業(yè)部會同輕工、商業(yè)、農業(yè)、醫(yī)藥、航空、航天、兵器、船舶等部門進行行業(yè)調查的產品分類目錄有12類：1)充填機械；2)封口機械；3)貼標機械；4)容器成型機械；5)收縮包裝機械；6)裹包機械；7)捆扎打包機械；8)集合裝箱機械；9)包裝容器制造機械；10)包裝材料制造機械；11)包裝裝潢印刷機械；12)包裝相關機械(計量、傳遞、輸送、容器清洗、干燥等)。
國際總體狀況：
包裝機械是集機、電、光、聲、磁、化、生、美為一體的高技術、高智能、高競爭的產品。發(fā)展速度快、更新速度快是它的一大特點。世界上一切高技術成果，都會在包裝機械產品中得到應用。
國外的包裝機械近些年有了新特點，主要是：一是生產高效率，生產線高度自動化，生產規(guī)模大型化，以獲得最佳勞動生產率和經濟效益；二是資源的高利用率，高度的綜合利用和發(fā)展循環(huán)經濟；三是產品高度重視節(jié)能，重視降低成本；四是高新技術實用化，提高生產效率，產品上水平、上檔次；五是科研成果商品化，使包裝機械產品向知識密集化、技術綜合化、產品智能化等方面發(fā)展。
在這樣的新形勢下，我國的包裝機械產品由于品種少、技術水平低、產品可靠性差等原因，面臨著激烈的國際競爭。特別是我國近五年來，加快發(fā)展農產品深加工建設節(jié)約型社會，發(fā)展循環(huán)經濟和加大技術創(chuàng)新力度，造成新一輪技術引進高潮。如我國近年對農產品深加工總投資達到320多億元，加工和包裝設備80％以上靠進口。
由此可見，我國在“十一五”期間包裝機械的供需矛盾十分激烈。發(fā)展重點為：
(1)瓦楞紙板生產線、制箱(盒)、印刷成套設備；(2)環(huán)保型包裝機械；(3)醫(yī)藥包裝機械和包裝材料；(4)啤酒、飲料灌裝生產線；(5)袋成型、充填、封口設備；(6)無菌包裝設備；(7)捆扎包裝、集裝設備；(8)制罐設備；(9)煙草加工及包裝設備；(10)在線或離線檢測設備等。
對機電產品包裝，重點推進“專業(yè)定點、資質認證、統一標準、國際接軌、擴大出口”的試點工作。按照專業(yè)化、標準化、市場化的要求，以及建設節(jié)約型社會的要求，推進節(jié)材代木工作，推廣應用“單板層積材”為代表的人造板材，開發(fā)研制農秸干包裝板材，為擴大機電產品出口、為農民增收、為改善我國生態(tài)環(huán)境和發(fā)展循環(huán)經濟服務。
二、本課題擬解決的問題
本課題是咖啡粉枕式包裝機及其計量裝置的設計，需要解決的問題主要有:根據包裝袋的形狀、尺寸、袋內咖啡的體積、封邊方式的要求完成包裝袋封口位置、裝料位置及計量裝置形式的選擇；卷筒、光電檢測器、成形器、牽引棍、縱封棍等部件先后位置的確定;橫封頭及加料裝置的設計;不等速機構、無級變速機構的設計及位置布置;差動機構的設計;誤差補償機構對各個部分誤差進行補償。
三、解決方案及預期效果
1．解決方案
分析封袋的封裝要求以及封袋總體尺寸確定包裝的總體工藝方案。包裝過程：片狀包裝紙由卷筒引出，經光電檢測器再由成形器成形和牽引輥，縱封輥制成包裝。已充填包裝物的包裝袋上下整形輸出，經輸送帶送到橫封頭橫封并切斷排出成品。傳動部分是：主電機將運動傳入橫封傳動軸，再經不等速機構帶動橫封頭傳動，不等速機構是用來調整橫封頭的封切瞬時速度，使之與包裝袋移動速度同步的。調節(jié)無級變速差動機構可以得到所需袋長。
工藝方案確定后，根據封袋的大小及咖啡的多少來確定各個部分的尺寸，保證各個部件之間工作連續(xù)可靠，包裝機總體結構的緊湊，本裝置用容積計量裝置對粉式裝料咖啡進行計量。為保證封袋兩側大小相等，故在機構中有成形器和牽引棍。為保證包裝紙的運動速度與橫封速度的同步，故用光電傳感器對其進行檢測并用超越電機動作使之運動或制動停止達到對速度誤差進行補償的目的。為了避免包裝過程中得到的袋長誤差，故有調節(jié)無級變速差動機構可以對得到的袋長加以調整。
2．預期效果
所設計的設備應能滿足咖啡粉包裝要求，保證包裝膜對正，便于調整，結構簡單、運轉平穩(wěn)，工作可靠，便于維修。
四、課題進度安排
3月19日～4月1日．畢業(yè)實習階段。
畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習報告。
4月2日～4月15日．開題階段。
提出總體設計方案及草圖，填寫開題報告。
4月16日～5月23日． 設計初稿階段。
完成總體設計圖、部件圖、零件圖。
5月24日～6月7日． 中期工作階段。
完善設計圖紙，編寫畢業(yè)設計說明書，中期檢查。
6月8日～6月10日．畢業(yè)設計預答辯。
6月11日～6月18日．畢業(yè)設計整改。
圖紙修改、設計說明書修改、定稿，材料復查。
6月19日～6月21日．畢業(yè)設計材料評閱。
6月22日～6月24日．畢業(yè)答辯。
6月25日～6月28日．材料整理裝袋。
五、指導教師意見
簽名
年 月 日
六、專業(yè)系意見
簽名
年 月 日
七、學院意見
簽名
年 月 日
5
鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007
咖啡粉枕式包裝機總體設計及計量裝置設計
摘要：本設計是咖啡粉枕式包裝機，課題來源于鹽城市盛和輕工機械廠。主要設計內容為：咖啡粉枕式包裝機的包裝原理設計，計量裝置工作原理，包裝的總體結構設計及計量裝置的總體結構設計。
本包裝機考慮到咖啡粉的特性和包裝袋的要求以及該廠的實際生產條件，選用凸輪作為包裝袋封口和牽引的主要機構；同時采用量杯式計量，并且通過開閉蓋銷對活動底蓋的位置限制來實現量杯下料口的開閉，從而保證計量過程的穩(wěn)定。
本設計對咖啡粉包裝的傳動路線和包裝路線進行了分析，并對傳動比進行合理分配，解決了咖啡粉快速、穩(wěn)定、自動包裝等問題。實現了包裝機的預期效果。
關鍵詞：包裝機；計量裝置；咖啡粉
The Design of Overall Packing Machine and Measurement Device for Coffee Powder
Abstract : The design of overall packing machine for coffee powder ,subjects come from Yan cheng sheng he light machinery factory . The design of the principle of the packaging for coffee powder , measuring device principle, the overall structure of packaging design and the overall measurement device structure design.
The packaging machine for coffee powder accounts into characteristics and requirements of the packaging plant and the actual production conditions, cam was taken into account during the design; While using measuring cup meter, serviced through the opening and closing of activities bottom cover the location restrictions to achieve the mouth of measuring cup opening and closing, measurement process so as to ensure stability.
The design of the coffee powder packaged transmission and packaging line analysis and drive reasonable allocation. Resolved quickly coffee powder, stability,automatic packaging problem and so on . Implementation of the packaging machine achived expected goal .
Key words : Packaging; Metering devices; Coffee Powder
目 錄
1．前言 1
2．咖啡粉枕式包裝機總體設計 3
2.1動力設計 4
2.1.1電動機的選擇 4
2.1.2計算傳動裝置運動和動力參數 4
2.1.3傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比的計算 5
3傳動裝置設計 7
3.1V帶設計 7
3.2蝸輪蝸桿設計 8
3.3同步帶傳動設計 14
3.4齒輪的設計 16
3.5料盤軸的結構設計和校核 19
4.計量裝置設計 22
4.1料盤裝置設計 22
4.2量杯尺寸確定 22
4.3料盤結構尺寸確定 23
4.4聯接盤設計 24
4.5料盤罩設計 24
5．結論 25
參考文獻 26
致 謝 27
附 錄 28
1．前言
食品包裝是指為在流通過程中保護食品，方便儲運，促進銷售，按一定技術方法而采用容器、材料及輔助物等的總體名稱，也為達到上述目的而采用容器、材料和輔助物的過程中施加一定技術方法的操作活動。食品包裝是生產的繼續(xù)，是實現食品價值和使用價值并增加價值的一種手段，它對食品生產有著重大意義。食品包裝是食品生產的最后一道工序，是商品的組成部分；它是食品進入流通領域的必要條件；它有利于食品的衛(wèi)生；它能減少食品損耗，降低生產成本。食品包裝應主要考慮：食品的性質和特點；食品的生產、流通與消費的社會性；合適的包裝材料與包裝機械。隨著食品生產與商品流通的發(fā)展，食品包裝的形式日益繁多，按照食品包裝在商品流通中的作用進行分類，它分為銷售包裝與運輸包裝兩類。銷售包裝（包括內包裝和中包裝）的主要目的是促進商品的銷售，它除具有保護食品，方便流通基本功能外，還具有美化食品、宣傳食品，促進銷售的功能。銷售包裝一般與充填、包封、灌裝、封口及貼標簽等機械聯系在一起[1]。
食品包裝技術的應用及其創(chuàng)新，極大地推動著包裝機械的發(fā)展。應用與現代食品工業(yè)的自動化包裝大多數以生產線的形式出現，集機、電、氣、液控制于一體，成套性強、可靠性高。并且，以模塊化組合的形式出現，具備系列化、標準化、通用化的特點。此外，越來越多采用的微機控制、模擬控制等高新技術，使包裝機械躍上一個新臺階。
咖啡粉枕式包裝機是實現咖啡粉銷售包裝的主要機械工具。包裝機械工具的使用不僅體現了現代生產的發(fā)展方向，同時也是提高經濟效益的重要途徑。1）包裝機的使用大大提高了產品的數量和質量，提高了產品的競爭能力。2）包裝機械不僅可以大大改善操作條件，而且能最大限度的避免操作人員同食品直接接觸是可能產生的污染，從而保證食品的清潔衛(wèi)生和金屬制品的防銹防蝕。采用機械化包裝就可以把人們從復雜、笨重的手工勞動中解放出來，減輕了體力勞動的強度，增進了工人的健康。3）機械包裝的生產能力一般比手工包裝提高幾倍、十幾倍甚至幾十倍，不僅提高了勞動生產率，而且能更好的適應市場的實際需要，加速產品的更新換代。4）咖啡粉在手工包裝過程中容易發(fā)生逸散、飛濺現象，采用機械包裝則會大大地減少損失，節(jié)約原料，有利于提高經濟效益。
隨著市場經濟的發(fā)展，包裝工業(yè)在國民經濟中所占的比重和作用也越來越大。我國成功加入WTO后，全球經濟貿易一體化進程的發(fā)展促使商品流通領域的競爭更加激烈，人們在追求商品內在質量的同時，對商品包裝的要求也越來越高。20世紀80年代后，我國的包裝機械的生產和設計取得了巨大的發(fā)展，大量填補國內空白的包裝機械問世，品種規(guī)格不斷增加，同時出現了很多包裝機械的生產企業(yè)，許多研究機構著手研究包裝機械，高等院校也紛紛設立了包裝工程專業(yè)，從而形成了一個獨立的的包裝機械行業(yè)。進入21世紀，包裝機械除繼續(xù)增加新品種外，在產品的技術水平、內在質量和性能等方面都有了很大進步，這一切都與包裝機械的設計有著密切的聯系[2]。
本課題設計的內容是設計咖啡粉枕式包裝機。課題來源于鹽城市盛和輕工機械廠。本課題有兩個人共同參與，本人設計的內容為咖啡粉枕式包裝機，具體任務是進行總體設計、計量裝置設計及橫封切斷裝置設計。需要解決的問題主要有:根據包裝袋的形狀、尺寸、袋內咖啡粉的體積、封邊方式的要求完成包裝袋封口位置、裝料位置及計量裝置形式的選擇；卷筒、光電檢測器、成形器、牽引棍、縱封棍等部件先后位置的確定;橫封頭及加料裝置的設計;不等速機構、無級變速機構的設計及位置布置。
本課題設計思路：分析封袋的封裝要求以及封袋總體尺寸確定包裝的總體工藝方案。包裝過程：片狀包裝紙由卷筒引出，經光電檢測器再由成形器成形和牽引輥，縱封輥制成包裝。已充填包裝物的包裝袋上下整形輸出，經輸送帶送到橫封頭橫封并切斷排出成品。傳動部分是：主電機將運動傳入橫封傳動軸，再經不等速機構帶動橫封頭傳動，不等速機構是用來調整橫封頭的封切瞬時速度，使之與包裝袋移動速度同步的。調節(jié)無級變速差動機構可以得到所需袋長。
工藝方案確定后，根據封袋的大小及咖啡粉的多少來確定各個部分的尺寸，保證各個部件之間工作連續(xù)可靠，包裝機總體結構的緊湊，本裝置用容積計量裝置對粉式裝料咖啡進行計量。為保證封袋兩側大小相等，故在機構中有成形器和牽引棍。為保證包裝紙的運動速度與橫封速度的同步，故用光電傳感器對其進行檢測并用超越電機動作使之運動或制動停止達到對速度誤差進行補償的目的。為了避免包裝過程中得到的袋長誤差，故有調節(jié)無級變速差動機構可以對得到的袋長加以調整。
本課題需要解決的問題主要有:根據包裝袋的形狀、尺寸、袋內咖啡的體積、封邊方式的要求完成包裝袋封口位置、裝料位置及計量裝置形式的選擇；卷筒、光電檢測器、成形器、牽引棍、縱封棍等部件先后位置的確定;橫封頭及加料裝置的設計;不等速機構、無級變速機構的設計及位置布置;差動機構的設計;誤差補償機構對各個部分誤差進行補償。
咖啡粉是粉狀食品，包裝速度為30袋/min，包裝膜為PP卷、最大寬度50mm、長度50m?？Х确郯b機由計量充填裝置、封口裝置、牽引裝置、動力機構組成。各個裝置之間通過一定的傳動關系聯系在一起，協調的工作。本設計的重點是在完成包裝機總體設計的基礎上完成計量裝置的具體設計和橫封切斷機構的三圍結構設計。本包裝機為粉類食品專用，其料盤上的主要零件均為自行設計加工。設計時盡量使用標準件和通用件，非標準件設計尺寸是取整，以便縮短設計周期，降低加工難度，提高經濟效益。所設計的包裝機為企業(yè)的生產提供參考。
本課題的設計意義及價值：所設計的設備應能滿足咖啡粉包裝要求，保證包裝膜對正，便于調整，結構簡單、運轉平穩(wěn)，工作可靠，便于維修。
2．咖啡粉枕式包裝機總體設計
咖啡粉枕式包裝機的包裝原理： 咖啡粉枕式包裝機整體是由幾個機構組成，主要有：料盤裝置，橫封裝置，豎封裝置，走袋裝置，料卷裝置，電機等通過一定的傳動關系組成。塑料薄膜卷在料卷裝置上通過成型器成型形成卷筒狀然后通過豎封裝置熱封，再通過牽引機構向前走袋，在走袋的過程中料盤裝置把計量好的咖啡粉通過料斗注入豎封好的袋中，最后通過橫封機構橫封切斷，包裝完成。根據包裝機的要求，在包裝過程中要確保各個裝置之間運動協調。
圖2.1包裝機總體結構圖
傳動方案要滿足工作可靠、結構簡單、尺寸緊湊、傳動效率、使用維護便利、工藝和經濟性好等要求。
經過分析與比較,決定采用如下運動方式：電動機帶動V帶輪轉動,經過蝸桿蝸輪減速帶動凸輪軸轉動，然后一部分動力通過用同步帶軸，同步帶軸通過一對齒輪把動力傳給料盤軸。用蝸桿蝸輪減速是因為它的傳動比大可以一次將轉速降到需要的大小，使結構簡單；用一根軸同時帶動橫封機構、豎封機構、走帶機構既能使結構簡單又能保證三者之間同時協調的工作；用同步帶傳動既能保證準確的傳動比又能實現較大中心距的傳動。整個機構結構緊湊，傳動平穩(wěn)，沖擊小。
2.1動力設計
2.1.1電動機的選擇
電動機的容量（功率）選得是否合適，對電動機的工作和經濟性都有影響。當容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常工作，或電動機因長期過載而過早損壞；容量過大則電動機的價格高，能量不能充分利用，且因經常不在滿載下運動，其效率和功率因數都較低，造成浪費。
A. 料盤轉速的計算：
（2-1）
-- 料盤的轉動線速度
擬定 0.25 m/s
-- 料盤直徑
擬定 294 mm
由公式4-1得：
=7.5 r/min
B. 傳動效率的計算：
由于傳動裝置較為復雜，取保險效率
===0.68
C. 式中 ,,，，
確定電機的輸出功率 P：
由于料盤的轉速很慢P < 0.5kw
查表16-1-28[8]，根據其中Y系列電動機技術數據選擇電動機的型號為Y802-4，額定功率0.75Kw，滿載轉速為1390r/min，安裝類型為B5型。
2.1.2計算傳動裝置運動和動力參數
I軸 n1 = (2-2)
n1 =
P1 = Po·η帶 (2-3)
P1= 0.75×0.95×0.99 = 0.705kw
鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007
目 錄
1．前言 1
2．咖啡粉枕式包裝機總體設計 3
2.1動力設計 4
2.1.1電動機的選擇 4
2.1.2計算傳動裝置運動和動力參數 4
2.1.3傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比的計算 5
3傳動裝置設計 7
3.1V帶設計 7
3.2蝸輪蝸桿設計 8
3.3同步帶傳動設計 14
3.4齒輪的設計 16
3.5料盤軸的結構設計和校核 19
4.計量裝置設計 22
4.1料盤裝置設計 22
4.2量杯尺寸確定 22
4.3料盤結構尺寸確定 23
4.4聯接盤設計 24
4.5料盤罩設計 24
5．結論 25
參考文獻 26
致 謝 27
附 錄 28
1．前言
食品包裝是指為在流通過程中保護食品，方便儲運，促進銷售，按一定技術方法而采用容器、材料及輔助物等的總體名稱，也為達到上述目的而采用容器、材料和輔助物的過程中施加一定技術方法的操作活動。食品包裝是生產的繼續(xù)，是實現食品價值和使用價值并增加價值的一種手段，它對食品生產有著重大意義。食品包裝是食品生產的最后一道工序，是商品的組成部分；它是食品進入流通領域的必要條件；它有利于食品的衛(wèi)生；它能減少食品損耗，降低生產成本。食品包裝應主要考慮：食品的性質和特點；食品的生產、流通與消費的社會性；合適的包裝材料與包裝機械。隨著食品生產與商品流通的發(fā)展，食品包裝的形式日益繁多，按照食品包裝在商品流通中的作用進行分類，它分為銷售包裝與運輸包裝兩類。銷售包裝（包括內包裝和中包裝）的主要目的是促進商品的銷售，它除具有保護食品，方便流通基本功能外，還具有美化食品、宣傳食品，促進銷售的功能。銷售包裝一般與充填、包封、灌裝、封口及貼標簽等機械聯系在一起[1]。
食品包裝技術的應用及其創(chuàng)新，極大地推動著包裝機械的發(fā)展。應用與現代食品工業(yè)的自動化包裝大多數以生產線的形式出現，集機、電、氣、液控制于一體，成套性強、可靠性高。并且，以模塊化組合的形式出現，具備系列化、標準化、通用化的特點。此外，越來越多采用的微機控制、模擬控制等高新技術，使包裝機械躍上一個新臺階。
咖啡粉枕式包裝機是實現咖啡粉銷售包裝的主要機械工具。包裝機械工具的使用不僅體現了現代生產的發(fā)展方向，同時也是提高經濟效益的重要途徑。1）包裝機的使用大大提高了產品的數量和質量，提高了產品的競爭能力。2）包裝機械不僅可以大大改善操作條件，而且能最大限度的避免操作人員同食品直接接觸是可能產生的污染，從而保證食品的清潔衛(wèi)生和金屬制品的防銹防蝕。采用機械化包裝就可以把人們從復雜、笨重的手工勞動中解放出來，減輕了體力勞動的強度，增進了工人的健康。3）機械包裝的生產能力一般比手工包裝提高幾倍、十幾倍甚至幾十倍，不僅提高了勞動生產率，而且能更好的適應市場的實際需要，加速產品的更新換代。4）咖啡粉在手工包裝過程中容易發(fā)生逸散、飛濺現象，采用機械包裝則會大大地減少損失，節(jié)約原料，有利于提高經濟效益。
隨著市場經濟的發(fā)展，包裝工業(yè)在國民經濟中所占的比重和作用也越來越大。我國成功加入WTO后，全球經濟貿易一體化進程的發(fā)展促使商品流通領域的競爭更加激烈，人們在追求商品內在質量的同時，對商品包裝的要求也越來越高。20世紀80年代后，我國的包裝機械的生產和設計取得了巨大的發(fā)展，大量填補國內空白的包裝機械問世，品種規(guī)格不斷增加，同時出現了很多包裝機械的生產企業(yè)，許多研究機構著手研究包裝機械，高等院校也紛紛設立了包裝工程專業(yè)，從而形成了一個獨立的的包裝機械行業(yè)。進入21世紀，包裝機械除繼續(xù)增加新品種外，在產品的技術水平、內在質量和性能等方面都有了很大進步，這一切都與包裝機械的設計有著密切的聯系[2]。
本課題設計的內容是設計咖啡粉枕式包裝機。課題來源于鹽城市盛和輕工機械廠。本課題有兩個人共同參與，本人設計的內容為咖啡粉枕式包裝機，具體任務是進行總體設計、計量裝置設計及橫封切斷裝置設計。需要解決的問題主要有:根據包裝袋的形狀、尺寸、袋內咖啡粉的體積、封邊方式的要求完成包裝袋封口位置、裝料位置及計量裝置形式的選擇；卷筒、光電檢測器、成形器、牽引棍、縱封棍等部件先后位置的確定;橫封頭及加料裝置的設計;不等速機構、無級變速機構的設計及位置布置。
本課題設計思路：分析封袋的封裝要求以及封袋總體尺寸確定包裝的總體工藝方案。包裝過程：片狀包裝紙由卷筒引出，經光電檢測器再由成形器成形和牽引輥，縱封輥制成包裝。已充填包裝物的包裝袋上下整形輸出，經輸送帶送到橫封頭橫封并切斷排出成品。傳動部分是：主電機將運動傳入橫封傳動軸，再經不等速機構帶動橫封頭傳動，不等速機構是用來調整橫封頭的封切瞬時速度，使之與包裝袋移動速度同步的。調節(jié)無級變速差動機構可以得到所需袋長。
工藝方案確定后，根據封袋的大小及咖啡粉的多少來確定各個部分的尺寸，保證各個部件之間工作連續(xù)可靠，包裝機總體結構的緊湊，本裝置用容積計量裝置對粉式裝料咖啡進行計量。為保證封袋兩側大小相等，故在機構中有成形器和牽引棍。為保證包裝紙的運動速度與橫封速度的同步，故用光電傳感器對其進行檢測并用超越電機動作使之運動或制動停止達到對速度誤差進行補償的目的。為了避免包裝過程中得到的袋長誤差，故有調節(jié)無級變速差動機構可以對得到的袋長加以調整。
本課題需要解決的問題主要有:根據包裝袋的形狀、尺寸、袋內咖啡的體積、封邊方式的要求完成包裝袋封口位置、裝料位置及計量裝置形式的選擇；卷筒、光電檢測器、成形器、牽引棍、縱封棍等部件先后位置的確定;橫封頭及加料裝置的設計;不等速機構、無級變速機構的設計及位置布置;差動機構的設計;誤差補償機構對各個部分誤差進行補償。
咖啡粉是粉狀食品，包裝速度為30袋/min，包裝膜為PP卷、最大寬度50mm、長度50m?？Х确郯b機由計量充填裝置、封口裝置、牽引裝置、動力機構組成。各個裝置之間通過一定的傳動關系聯系在一起，協調的工作。本設計的重點是在完成包裝機總體設計的基礎上完成計量裝置的具體設計和橫封切斷機構的三圍結構設計。本包裝機為粉類食品專用，其料盤上的主要零件均為自行設計加工。設計時盡量使用標準件和通用件，非標準件設計尺寸是取整，以便縮短設計周期，降低加工難度，提高經濟效益。所設計的包裝機為企業(yè)的生產提供參考。
本課題的設計意義及價值：所設計的設備應能滿足咖啡粉包裝要求，保證包裝膜對正，便于調整，結構簡單、運轉平穩(wěn)，工作可靠，便于維修。
2．咖啡粉枕式包裝機總體設計
咖啡粉枕式包裝機的包裝原理： 咖啡粉枕式包裝機整體是由幾個機構組成，主要有：料盤裝置，橫封裝置，豎封裝置，走袋裝置，料卷裝置，電機等通過一定的傳動關系組成。塑料薄膜卷在料卷裝置上通過成型器成型形成卷筒狀然后通過豎封裝置熱封，再通過牽引機構向前走袋，在走袋的過程中料盤裝置把計量好的咖啡粉通過料斗注入豎封好的袋中，最后通過橫封機構橫封切斷，包裝完成。根據包裝機的要求，在包裝過程中要確保各個裝置之間運動協調。
圖2.1包裝機總體結構圖
傳動方案要滿足工作可靠、結構簡單、尺寸緊湊、傳動效率、使用維護便利、工藝和經濟性好等要求。
經過分析與比較,決定采用如下運動方式：電動機帶動V帶輪轉動,經過蝸桿蝸輪減速帶動凸輪軸轉動，然后一部分動力通過用同步帶軸，同步帶軸通過一對齒輪把動力傳給料盤軸。用蝸桿蝸輪減速是因為它的傳動比大可以一次將轉速降到需要的大小，使結構簡單；用一根軸同時帶動橫封機構、豎封機構、走帶機構既能使結構簡單又能保證三者之間同時協調的工作；用同步帶傳動既能保證準確的傳動比又能實現較大中心距的傳動。整個機構結構緊湊，傳動平穩(wěn)，沖擊小。
2.1動力設計
2.1.1電動機的選擇
電動機的容量（功率）選得是否合適，對電動機的工作和經濟性都有影響。當容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常工作，或電動機因長期過載而過早損壞；容量過大則電動機的價格高，能量不能充分利用，且因經常不在滿載下運動，其效率和功率因數都較低，造成浪費。
A. 料盤轉速的計算：
（2-1）
-- 料盤的轉動線速度
擬定 0.25 m/s
-- 料盤直徑
擬定 294 mm
由公式4-1得：
=7.5 r/min
B. 傳動效率的計算：
由于傳動裝置較為復雜，取保險效率
===0.68
C. 式中 ,,，，
確定電機的輸出功率 P：
由于料盤的轉速很慢P < 0.5kw
查表16-1-28[8]，根據其中Y系列電動機技術數據選擇電動機的型號為Y802-4，額定功率0.75Kw，滿載轉速為1390r/min，安裝類型為B5型。
2.1.2計算傳動裝置運動和動力參數
I軸 n1 = (2-2)
n1 =
P1 = Po·η帶 (2-3)
P1= 0.75×0.95×0.99 = 0.705kw
T1 = (2-4)
T1 =
II軸 n2=
P2 = =0.705×0.99×0.8= 0.558kw
T2 = N·m
Ⅲ軸 n3=/min
P3 = P2·η軸承·η軸承·η齒輪·η同步帶= 0.558×0.99×0.99×0.98×0.98 = 0.525kw
T3 = N·m
Ⅳ軸 n4=
P4= P3·=0.525×0.99×0.98=0.51kw
T4 =
表2-1參數表
參數
軸名
電動機軸
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
轉速n/r.min-1
1390
600
30
15
7.5
功率P/KW
0.75
0.705
0.558
0.525
0.51
轉距T/N.m
2.2
11.22
177.63
334.25
649.4
傳動比i
2.3167
2
2
2
效率η
0.94
0.79
0.94
0.97
2.1.3傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比的計算
電動機選定后，根據電動機的滿載轉速n m及工作軸的轉速n w即可確定傳動裝置的總傳動比i=n m /n w 。
具體分配傳動比時，應注意以下幾點：
a. 各級傳動的傳動比最好在推薦范圍內選取，對減速傳動盡可能不超過其允許的最大值。
b. 應注意使傳動級數少﹑傳動機構數少﹑傳動系統簡單，以提高精度。
c. 應使各級傳動的結構尺寸協調﹑勻稱利于安裝，絕不能造成互相干涉。
d. 應使傳動裝置的外輪廓尺寸盡可能緊湊。
電動機滿載轉速 n m = 1390 r/min
工件（料盤）轉速 = 7.5 r/min
機構總傳動比i =185.33
，，，
3傳動裝置設計
3.1V帶設計
小帶輪大帶輪
初定傳動比 傳遞功率P=0.75kw
設計項目
設計依據幾內容
設計結果
a.選擇V帶型號
1）計算功率
2）V帶型號
查文獻[9]表4.6得工作情況系數=1.1
=P=1.1×0.75
按=0.825kw， =1390r/min 查文獻[9]表4.11選Z型V帶
=0.825
kw
選Z型V帶
b.確定帶輪的直徑dd1 dd2
1）選取小帶輪的直徑dd1=71mm
2）驗算帶速
3）確定大帶輪的直徑dd2
4）算從動輪實際轉速
5）算實際傳動比
參考文獻[9]圖4.11及4.44[9]，選取小帶輪的直徑dd1=71mm
V==m/s
dd2 =dd1 =1390/600×71mm查文獻[9]表4.4
考慮到三角帶的滑動系數=0.02 則
= dd1/ dd2 ×（1-）
=71/160×1390（1-0.02）
= /=1390/604
dd1=71mm
V=5.165m/s
在5～25m/s內，合適
dd2 =160mm
=604r/min
=2.3
c. 確定中心距a和帶長Ld
1）初選中心距a0
0.7(dd1+dd2)≤a0 ≤2(dd1+dd2)
取a0 =200mm
2）求帶輪的計算長度Lo
3)計算中心距a
4)確定中心距的調整范圍
Lo==772.756mm
查表4.2[9] 取Lo=800mm
a==()=213.5mm
=a+0.03ld=(213.5+0.03×800)mm =a-0.015 ld =213.5- (2×8.5+0.009×800)mm
Lo=800mm
a=213.5mm
=237.5mm
=189.3mm
d.驗算小帶輪的包角α1
α1=180°- (dd2 -dd1 )×57.3°/a
=156°﹥120°
α1 =156°
合適
e. 確定V帶的根數Z
1)確定額定功率P0
2)確定V帶的根數Z
確定
確定包角系數
確定帶長系數
計算V帶根數Z
由dd1=71mm, =1390r/min及=600r/min
查文獻[9]表4.5，得單根Z型V帶的額定功率分別為0.27kw和0.3kw，用線性插值法求=1390r/min時的額定功率P0值
kw
Z≥
查文獻[9]表4.7得 ≈0
查文獻[9]表4.8得≈0.93
查文獻[9]表4.2得=1
Z≥根
=0.293kw
=0
=0.93
=1
取Z=4根，
合適
f.計算單根V帶的初拉力
查文獻[9]表4.1得q=0.06kg/m
=()N
≈35.3N
g.確定帶輪的結構尺寸，繪制帶輪工作圖
dd1 =71mm,采用實心式結構
dd2 =160mm，采用孔板式結構
B=(z-1)e+2f=(4-1)×12+2×8=52mm
帶傳動效率取 ，
3.2蝸輪蝸桿設計
采用阿基米德蝸桿傳動，其特點是：
a.齒廓凹凸嚙合的形式，而共軛曲面的當量曲率半徑大，單位齒面壓力小。因而接觸強度得到提高。
b.瞬時接觸線方向與相對滑動速度方向的夾角比較大，有利于形成和保持共軛齒面間的動壓油膜。能夠減小磨損，提高傳動效率及可靠性。
c.基本齒廓為圓弧齒形，只要齒形參數選擇合適，就能增大齒根厚度，提高齒的彎曲強度和抗沖擊能力。
d.設計方便，工藝簡單。制造加工不需要特殊專用機床。
e.采用蝸輪正變位，變位系數一般在0.5以上嚙合性能好，能保證傳動質量，當然也應該注意防止大變位引起的理論嚙合區(qū)減少，蝸輪齒面根切區(qū)擴大。以至齒頂變尖等現象。
總之它具有承載能力大，傳動效率高。使用壽命長，重量輕，結構緊湊等優(yōu)點。
A.模數m和壓力角α
通過蝸桿軸線并垂直蝸輪軸線的平面稱中間平面。在中間平面上，蝸桿與蝸輪的嚙合相當于齒條和齒輪嚙合。阿基米德蝸桿傳動中間平面上的齒廓為直線，夾角為2α=40°蝸輪在中間平面上齒廓為漸開線，壓力角等于20°。顯然，蝸桿軸向齒距（相當于螺紋螺距）應等于蝸輪端面齒距，因而蝸桿軸向模數必須等于蝸輪端面模數；蝸桿軸向壓力角必須等于蝸輪端面壓力角，即==m， ==α。標準規(guī)定壓力角α=20°。
B.蝸桿標準直徑d1
為了保證蝸桿與蝸輪正確嚙合，蝸輪通常用與蝸桿形狀和尺寸完全相同的滾刀加工。區(qū)別在于蝸輪滾刀有刃槽，且外徑比蝸桿稍大，以便切出蝸桿傳動的頂隙。也就是說，切削蝸輪的滾刀不僅與蝸桿模數和壓力角一樣，而且其頭數和分度圓直徑還必須與蝸桿的頭數和分度圓直徑一樣。即同一模數蝸輪將需要有許多把直徑和頭數不同滾刀。為了限制滾刀數目和有利于滾刀標準化，以降低成本，特制定了蝸桿分度圓直徑系列的國家標準，即蝸桿分度圓直徑與模數m有一定的搭配關系，由此可見，同一模數只有有限幾種蝸桿直徑。蝸桿同螺旋一樣如果旋轉一周的周長為π其螺旋升角為γ，則沿軸線移動距離為（p為蝸桿軸向齒距）則可得：
(3-1)
(3-2)
式中q為蝸桿分度圓直徑與模數的比值，稱為蝸桿直徑系數，由上式可知，q值越小，即蝸桿直徑越小，則升角越大，傳動效率越高，但直徑變小會導致蝸桿的剛度和強度削弱，設計時應綜合考慮。一般轉速高的蝸桿可取較小q值，蝸輪齒數較多時可取較大q值。
C.蝸桿螺旋升角與蝸輪螺旋角β
?一對蝸桿蝸輪嚙合時，蝸輪螺旋角β與蝸桿螺旋升角γ大小相等，且旋向相同，才能吻合一致，即=β。
D.蝸桿頭數和蝸輪齒數
蝸桿頭數愈多，角愈大，傳動效率高；蝸桿頭數少，升角γ也小，則傳動效率低，自鎖性好。一般自鎖蝸桿頭數取=1。常用蝸桿頭數=1、2、4，過多，制造高精度蝸桿和蝸輪滾刀有困難。蝸輪齒數=i。和取推薦值。為了避免根切，不應少于26，但也不宜大于60～80。過多時，會使結構尺寸過大，蝸桿支承跨距加大，剛度下降，影響嚙合精度。
E.傳動比i和中心距a
對于減速蝸桿傳動
（3-3）
式中：和分別為蝸桿和蝸輪的轉速r/min。對于單級動力蝸桿傳動，i=5～80，常用15～50。普通圓柱蝸桿減速裝置傳動比i的公稱值，推薦按下列數值選?。?；7.5；10；12.5；15；20；25；30；40；50；60；70；80，其中10；20；40和80為基本傳動比，應優(yōu)先采用。非變位的標準蝸桿傳動的中心距為
（3-4）
式中，為蝸輪分度圓直徑，=m國家標準規(guī)定了中心距標準系列值：40．50．63．80．100．125．160．（180）．200．250. （280）. 315. 355. 400. 450. 500另外，為了配湊中心距，蝸桿傳動常需要變位。
所以取中心距a=80mm
蝸桿頭數Z1=1
蝸輪齒數Z2=30
蝸桿傳動的受力分析：
蝸桿傳動的受力分析與斜齒輪傳動相似。通常不考慮摩擦力的影響。
蝸桿傳動時，齒面間相互作用的法向力可分解為三個相互垂直的分力：切向力，徑向力r和軸向力。蝸桿，蝸輪所受各分力大小和相互關系如下:
(3-5)
式中：、、分別為蝸桿所受的切向力，軸向力，徑向力；、、分別為蝸輪的切向力，軸向力，徑向力；、分別為蝸桿、蝸輪的分度圓直徑；α為壓力角，T1、T2分別為蝸桿和蝸輪的轉矩，,i為傳動比，η為蝸桿傳動的總效率。
蝸桿，蝸輪上各分力方向的判定方法如下：切向力方向對主動件蝸桿，與其運動方向相反；對從動件蝸輪，與其受力點運動方向相同。徑向力各自指向輪心。而蝸桿軸向力的方向則與蝸桿轉向和螺旋線旋向有關。用左（右）手定則來判定比較方便：右旋蝸桿用右手，左旋蝸桿用左手，四指順著蝸桿轉動方向，四指伸直所指方向即為蝸桿軸向力的方向。蝸桿軸向力的反方向即蝸輪的切向力的方向。
蝸輪齒面接觸疲勞強度的計算主要是為了防止齒面產生點蝕。鋼蝸桿與青銅或灰鑄鐵蝸輪配對時，齒面接觸疲勞強度公式如下：
校核公式 （3-6）
設計公式 （3-7）
式中，K為載荷系數，用以考慮載荷集中和動載荷的影響。一般K=1.11.5。當載荷平穩(wěn)、蝸輪圓周速度≤3m/s和7級以上精度時，取較小值，否則取較大值；為蝸輪許用接觸應力（MPa），G為承載能力提高系數，對于普通圓柱蝸桿傳動，G=1；對于圓弧圓柱蝸桿傳動，G=1.10-3.9。當中心距a和蝸輪齒數較小時，G取較大值；其他符號意義和單位同前。2．蝸輪輪齒彎曲疲勞強度計算對于閉式蝸桿傳動，輪齒彎曲折斷的情況較少出現，通常僅在蝸輪齒數較多(>80100)時才進行輪齒彎曲疲勞強度計算。對于開式傳動，則按蝸輪輪齒的彎曲疲勞強度進行設計。
A.按接觸疲勞強度計算
a.選 ,
查文獻[9]表7.2 取=4則 。
b.蝸輪轉矩
初選
c.載荷系數K
查文獻[9]表7.8 得K=1.1
d.材料系數
查文獻[9]表7.9 得
e.
f.初選m,
查文獻[9]表7.1 取m=4mm、=40mm、q=10,此時=640
g.導成角
h.許用接觸應力
=242MPa
其中
B．計算傳動效率
a.滑移速度
b.齒合效率
由Vs=1.26m/s 查文獻[9]表7.5得 =2.433
（3-8）
0.70
c.傳動效率
（軸承效率=0.99，潤滑效率=0.98）
d.檢驗值
（3-9）
=2521.3
<640 原選參數強度足夠
C．確定傳動的主要尺寸
m=4mm, =40mm, =2, 中心距 a=100mm
a.蝸桿尺寸
a）分度圓直徑d
=40mm
b）齒頂直徑
c）齒根直徑
d）導程角
右旋
e）軸向齒距
f）輪齒部分長度
取=60mm
b.蝸輪尺寸
a）分度圓直徑d
b）齒頂圓直徑
c）齒根圓直徑
d）外圓半徑
e）蝸輪輪齒寬度
f）螺旋角
g）齒寬角
h）咽喉母圓半徑
D．潤滑方式
根據其具體的功用，采用噴油潤滑。
E．蝸輪蝸桿的結構設計
蝸桿：車制 蝸輪：采用齒圈壓配式結構
3.3同步帶傳動設計
傳動功率
小帶輪轉速 大帶輪轉速
傳動用途：輕型包裝機 原動機種類：交流電動機 工作制度：8-10小時/天
由于轉速不大 所以選擇模數制同步帶(設計查表參照《機械設計手冊.機械傳動》成大先 主編
計算項目
單位
公式及數據
說明
設計功率
kw
查表12-1-67=1.2
=0.67kw
帶型或模數m
mm
根據和=30r/min
由圖12-1-8選取m4
-小帶輪轉速
小帶輪齒數
由表12-1-68
取
小帶輪節(jié)圓直徑
mm
帶速v
m/s
<
m=4mm
傳動比i
<10 合適
-大帶輪轉速
r/min
大帶輪齒數
大帶輪節(jié)圓直徑
mm
初定中心距
mm
初選mm
初定帶的節(jié)線長度及其齒數
mm
=687.244mm
查表12-1-54[8]
取
實際中心距a
mm
鑒于整體結構中心距不可調
查表12-1-71
得
a=202.178mm
小帶輪嚙合齒數
帶寬
mm
模數制=
=
=148.4mm
取
=
-小帶輪嚙合齒數系數=7所以
=1.00
單位帶寬許用應力查表12-1-76[8]得：
=
因為v<0.1m/s取
=80N/mm
帶的單位寬度、單位長度的質量由表12-1-76得：
3.4齒輪的設計
a．選擇齒輪的材料、精度、齒數和齒寬：
由于齒輪轉速不高，選7級精度，開式硬齒面齒輪傳動。小齒輪齒數Z1=20，則大齒輪齒數Z2= 40。齒輪的布置形式為非對稱布置，查文獻[9]表6.5，選齒寬系數。
b．按接觸疲勞強度計算：
a）取載荷系數 Kt=1.5
b）小齒輪的轉距 T1=649.4N/m
c）大小齒輪的彎曲疲勞強度
查圖6.9[9] 得
d）應力循環(huán)系數 N1=60nJLh=60×7.5×3000×16=2160×109
N2= N1/i=108×108
e）彎曲疲勞強度
查文獻[9]圖6.7 KFN1=0.88 KFN2=1
f）計算許用彎曲應力 取彎曲疲勞安全系數，應力特征系數，則 MPa
MPa
g）查取齒形系數和應力校正系數
根據當量齒數
由文獻[9]表6.4查取齒形系數和應力校正系數
h）計算大小齒輪的并加以比較
c．設計計算：
a）計算齒輪模數
=3.52mm
b）計算圓周速度V
c）計算載荷系數
查文獻[9]表6.2得
根據V=0.0553m/s，10級精度，查文獻[9]圖6.10得
查文獻[9]圖6.13得齒間載荷分配系數=1
則載荷系數
d）校正并確定模數
mm 取=4mm
d. 計算齒輪傳動幾何尺寸
a）中心距a
mm 取a=120mm
b）兩分度圓直徑
c）齒寬
0.08×160=12.8mm 取18mm， mm
e. 校核齒面接觸疲勞強度
由公式6.12
確定公式中各項參數值
a)齒輪的接觸疲勞強度極限
按齒面硬度查文獻[9]圖6.8得，350MPa
b)接觸疲勞壽命系數、
查文獻[9]圖6.6得
c)計算許用接觸應力 取安全系數，則
=1.05×350/1=367.5MPa
=1.1×350/1=385 MPa
=385 MPa
d)材料系數
由文獻[9]表6.3查得材料系數=146
校核計算
=
≈28.1 MPa≤385 Mpa 接觸疲勞強度滿足要求。
f. 齒輪結構設計
大齒輪：分度圓直徑160mm，所以選用整體式結構。
3.5料盤軸的結構設計和校核
A.軸的結構設計
軸的結構設計就是要確定軸的合理外形和結構，以及包括各軸段長度、直徑及其它細小尺寸在內的全部結構尺寸。
軸的結構主要取決以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸的毛坯種類；軸上作用力的大小和分布情況；軸上零件的布置及固定方式；軸承類型及位置；軸的加工工藝以及其它一些要求。由于影響因素很多，且其結構形式又因具體情況的不同而異，所以軸沒有標準的結構形式，設計具有較大的靈活性和多樣性。但是，不論具體情況如何，軸的結構一般應滿足以下幾個方面的要求：
a.軸和軸上零件要有準確的工作位置；
b.軸上零件應便于裝拆和調整；
c.軸應具有良好的制造工藝性；
d.軸的受力合理，有利于提高強度和剛度；
e.節(jié)省材料，減輕重量；
f.形狀及尺寸有利于減小應力集中。
B.軸的最小直徑估算
軸在結構設計時，一般已知裝配簡圖、軸的轉速、傳遞的功率及傳動零件的類型和尺寸等。
轉軸受彎扭組合作用，在軸的結構設計前，其長度、跨距、支反力及其作用點的位置等都未知，尚無法確定軸上彎矩的大小和分布情況，因此也無法按彎扭組合來確定轉軸上各段的直徑。為此應先按扭轉強度條件估算轉軸上僅受轉矩作用。
d=C (3-10)
C——計算常數，取決于軸的材料和受載情況。
當軸段上開有鍵槽時，應適當增大直徑以考慮鍵槽對軸的削弱：d>100mm時，單鍵槽增大3％，雙鍵槽增大7％；d100mm時，單鍵槽增大5％～7％，雙鍵槽增大10％～15％。最后對d進行圓整。
查表C=103 (當所受彎距較小或只受轉距、載荷較平穩(wěn)，無軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只作單向旋轉；反之，[]取小值，C取較大值。)
料盤的實際功率很小，扭矩約等于零，取P=0.1kw,n=7.5r/min
最小直徑處有鍵槽，增大5%取=26mm
C.各軸段直徑和長度的確定
軸的結構如圖3.1所示：
圖3.1軸
a.Ⅰ段軸頭的長度，此處要裝料盤、聯結盤、法蘭，取。
b. 確定、選擇滾動軸承型號,取> 查軸承樣本，選用型號為36206的角接觸球軸承，其內徑d=30mm,外徑D=62mm,寬度B=16mm。
c.Ⅲ段直徑，為方便安裝，應略大于，取=36mm。Ⅲ段長度，根據料盤總體結構取=68mm。
D.軸承的選擇
選擇滾動軸承的類型，一般從載荷的大小、方向和性質入手。在外廓尺寸相同的條件下，滾子軸承比球軸承承載能力大，適用于載荷較大或有沖擊的場合。當承受純徑向載荷時，通常選用徑向接觸軸承或深溝球軸承；當承受純軸向載荷時，通常選用推力軸承；當承受較大徑向載荷和一定軸向載荷時，可選用角接觸球軸承。
根據軸的應用場合可知，軸主要受到徑向力和軸向力。查詢常用滾動軸承的性能和特點，選擇角接觸球軸承。角接觸球軸承的性能特點：可同時承受徑向負荷和軸向負荷，也可承受純軸向負荷。應用場合：適用于剛性較大跨距不大的軸及須在工作中調整游隙的場合。
E.軸承的潤滑
潤滑對于滾動軸承具有重要意義。軸承中的潤滑劑不僅可以降低摩擦阻力，，還具有散熱、減小接觸應力、吸收振動、防止銹蝕等。潤滑方式與軸承速度有關，一般根據軸承的d值（d為滾動軸承內徑，單位mm；n為軸承轉速，單位r/min）做出選擇。如表3-1所示：
表3-1深溝球軸承潤滑方式
d值界限（10mm·r/min）
軸承類型
脂潤滑
油潤滑
深溝球軸承
16
>25
軸承的潤滑方式選擇脂潤滑。
F.滾動軸承的密封
軸承工作時，潤滑劑不允許很快流失，且外界灰塵、水分及其他雜物也不允許進入軸承，故應對軸承設置可靠的密封裝置。密封裝置可分為接觸式和非接觸式兩類。
a.接觸式密封
通過軸承蓋內部放置的密封件與傳動軸表面的直接接觸而起密封作用。密封元件主要用毛氈、橡膠圈、皮碗等軟性材料，也有用減磨性好的硬質材料如石墨、青銅、耐磨鑄鐵等。
b.非接觸式密封
接觸式密封必然在接觸處產生摩擦，非接觸式密封則可以避免此類缺點，故非接觸式密封常用于速度較高的場合。
由于轉速大于5r/min 選擇非接觸密封。
4.計量裝置設計
料盤裝置工作原理是：料盤裝置是由料盤，料盤罩，轉軸，法蘭，連接盤，活動底蓋，開蓋銷，閉蓋銷等主要部件通過一些輔助件連接在一起。其工作原理：料盤是可以轉動的，料盤中有圓周等分裝配的4個量杯，在各個量杯的底部均有一個活動底蓋封閉其出口，在料盤內還設計一個料盤罩，上部開有一個圓孔，可以通過料斗進料。轉軸帶動法蘭旋轉，法蘭通過連接盤帶動料盤連續(xù)旋轉，由于料盤罩固定不動，因此料盤罩可以把充填入量杯的物料面刮平，保證各量杯所盛的物料容積相同。當量杯隨料盤轉到卸料位置時，活動底蓋被開蓋銷碰開，物料靠自重向下卸出，經成型器充填入包裝內。隨后料盤繼續(xù)回轉，使活動底蓋碰到閉蓋銷令其回復原位，重新另一個充填的過程。
4.1料盤裝置設計
圖3.1料盤裝置結構
4.2量杯尺寸確定
量杯內徑可以按照包裝粉劑的體積多少來做相應大小的量杯，由于包裝咖啡的體積小，選擇量杯外徑40mm，為了加工方便其他尺寸相應取整。其尺寸如圖3.2。
圖3.2量杯
4.3料盤結構尺寸確定
料盤直徑的大小決定了料盤裝夾量杯的尺寸和排部，料盤的直徑不宜過大，太大會增加總體的尺寸，導致制造成本的提高；料盤直徑過小，達不到量杯排部的要求。綜合因素考慮取料盤直徑φ294mm,高度100mm。
料盤的材料為2Cr13
料盤上分布四個放量杯的沉孔，其尺寸同量杯外輪廓尺寸。
圖3.3 料盤
為保證料盤和料盤軸同步轉動料盤上端用圓頭螺母卡在料盤軸上保證軸向固定，下端用聯結盤連接法蘭，法蘭用鍵和軸連接保證同步轉動從而帶動料盤轉動。
4.4聯接盤設計
聯接盤的主要作用是連接料盤和法蘭。上端用兩個銷與料盤相連，下端用四個螺釘與法蘭連接。其尺寸受料盤尺寸限制。其結構如圖3.4
圖3.4聯接盤
4.5料盤罩設計
料盤罩的作用是擋料，一方面防止料從料斗下落時發(fā)生的逸散、飛濺，另一方面是在裝料過程中刮平量杯里的料，其結構尺寸由料盤尺寸和量杯的位置確定。
圖3.5料盤罩
5．結論
本課題是經過對包裝要求和條件的分析，選擇型號為Y802-4的電機，選擇了v帶和蝸桿蝸輪機構作為減速機構，運用了齒輪傳動和同步帶傳動并且對齒輪、軸、帶輪、蝸桿蝸輪進行了設計校核，所設計的包裝機橫封、豎封、走帶都是用凸輪機構，主要針對用塑料袋包裝的食品。其計量裝置采用容積計量主要是針對咖啡粉一類粉狀食品設計的。計量用的量杯可以根據包裝食品體積的不同做相應大小的內徑。料盤采用回轉式圓盤，四周均勻分布四個量杯，其回轉一周可以完成四個計量動作。
設計的包裝機能滿足加工要求，運轉平穩(wěn)，工作可靠，結構簡單，便于調整和維修。
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致 謝
本次畢業(yè)設計到此為止已接近尾聲，回顧整個過程，我覺得受益匪淺。畢業(yè)設計作為在大學里的最后一道學習環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了我對理論知識的理解，強化了生產實習中的感性認識。
對于計量裝置，我們還是比較陌生的，而咖啡粉枕式包裝機又是計量研究領域的先進設備，因此，我的畢業(yè)設計必定存在不少問題。在解決這些問題時，我查閱了許多相關資料，并得到了陳樹祥老師的指點。
畢業(yè)設計是我們走向工作的前奏，作好畢業(yè)設計對我們以后的工作有很大幫助。而畢業(yè)設計完成得好壞離不開指導老師的幫助。完成本次畢業(yè)設計，首先要感謝陳樹祥老師，他在百忙之中抽出時間來指導、監(jiān)督我們，為我們糾正不少常見錯誤。其次要感謝我們所到的實習單位的技術人員，從他們身上我學到了不少相關知識。
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鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007
附 錄
序號 圖 名 圖 號 圖 幅
1 咖啡粉包裝機總裝配圖 BFZ30-00 A0
2 料盤裝置裝配圖 BFZ30-11-00 A1
3 料盤 BFZ30-11-01 A1
4 軸承座 BFZ30-11-02 A2
5 轉軸 BFZ30-11-03 A2
6 機架 BFZ30-11-04 A2
7 量杯 BFZ30-11-05 A3
8 法蘭 BFZ30-11-06 A3
9 齒輪 BFZ30-11-07 A3
10 聯接盤 BFZ30-11-08 A3
11 料斗 BFZ30-11-09 A3
12 料盤罩 BFZ30-11-10 A3
13 活動底蓋 BFZ30-11-11 A4
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鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007
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