PAGE本科畢業(yè)設(shè)計(論文)GDR80給袋機給袋系統(tǒng)設(shè)計THEDESIGNOFTHEGDR80PACKAGINGMACHINERYTOBAGSYSTEM第60頁摘要GDR80給袋機給袋系統(tǒng)是一種八工位給袋式旋轉(zhuǎn)包裝機的給袋部分，包括送袋裝置、吸袋裝置和夾袋裝置，所述的送袋裝置包括鏈輪鏈條輸送機構(gòu)、送袋板、重錘、連桿，可調(diào)擋板和小帶輪，通過鏈輪帶動帶輪轉(zhuǎn)動并通過塑料帶轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的摩擦推動送袋板前進以達到送袋目的；所述吸袋裝置包括吸盤平行機構(gòu)、吸盤、真空管和凸輪，通過凸輪旋轉(zhuǎn)，帶動吸盤平行機構(gòu)移動，在確定時間在確定地點吸盤吸住包裝袋并送至夾袋夾下方;所述夾袋裝置包括長短夾片、夾片驅(qū)動桿、凸輪、夾袋座和立柱座，通過凸輪旋轉(zhuǎn)帶動夾片驅(qū)動桿并通過齒輪傳動已達到夾片的開與合。由于設(shè)有送袋裝置、吸袋裝置和夾袋裝置，因此送袋準(zhǔn)確，不會出現(xiàn)一次多袋情況，并且包裝袋不會發(fā)生歪斜和下落現(xiàn)象，提高了給袋質(zhì)量。在設(shè)計過程中為了提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和降低勞動強度，采用計算機輔助設(shè)計實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。本論文針對GDR80給袋機給袋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，采用SolidWorks參數(shù)化軟件，利用輸入的給袋系統(tǒng)的主要設(shè)計參數(shù)，生成三維實體模型，實現(xiàn)工作仿真。軟件還可輸出二維的工程圖紙，輸出動畫及相關(guān)的數(shù)據(jù)圖形等，其中還對凸輪做了相應(yīng)的計算包括凸輪曲線的選取，凸輪從動件的運動規(guī)律等，最后對一些必要的結(jié)構(gòu)進行強度剛度校核確定機構(gòu)是否滿足設(shè)計要求。整個設(shè)計過程實現(xiàn)了參數(shù)化，體現(xiàn)了設(shè)計靈活性。本文的所有設(shè)計工作均切實執(zhí)行了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。通過本文的計算、校核可以確保所設(shè)計的所有部件均符合要求，能夠滿足多工位包裝機的工作需要，可以在實際生產(chǎn)中加以應(yīng)用。關(guān)鍵詞：包裝機給袋系統(tǒng)機械SolidWorksAbstractGDR80machinetothebagtobagsystemisaninstitutiontobag,whichisakindofeight-stationedrotarybagpackingmachine.Itconsistsofbagdevicetosend,suctionbagdeviceandfolderpocketdevice.Thedescribedbagdevicetosendinvolvesconveyorchainsprocketbody,boardtosendbags,heavychain,link,adjustablebaffleandsmallpulley.Thefrictionengenderedbythesprocketmotivatingthepulleytowheelandtheplasticbeltturningpushestheboardforwardandattainsthepurposeofsending.Thediscussedsuctionbagdeviceadoptscomputeraideddesignintheinterestofimprovingthequalityofdesignedproductsduringtheprocess,curtailingtheproductsdevelopmentcycleanddecreasinglaborintensitytorealizeparametricdesign.thispaperpointstothestructuredesignfeaturesoftheGDR80system,adoptsthesolidworksparametricsoftwareandmakesuseofthemaindesignparametersfedinfromthesystem,then,thethreesolidmodelcomesintobeingandfinishestheworksimulationultimately.outputtheanimationandgraph.Thendothecalculationofthecam,toletusknowthecamcurveandthecharacteristicsofmotionofthefollower,Afterallthis,dotheanalysisonthestabilityandintensityofthedangerousparttomakesureitcansatisfythedesignrequirements.Thewholedesignprocessputsparametricintopracticeandincarnatestheflexibilityofdesign.Inthispaper,allthedesignworkisbasedontheeffectiveimplementationoftherelevantstandards.Throughthiscalculation,thecheckcanensurethatallcomponentsaredesignedtomeettherequirementsaswellasthemulti-packagingmachinesworkrequirements,whichcanbeappliedinactualproduction.Keyword:PackingmachineTothebagsystemMachinerySolidWorks目錄第1章緒論 11.1包裝機簡介 11.2當(dāng)前包裝機械行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 21.3本文研究的主要內(nèi)容及目標(biāo) 4第2章給袋系統(tǒng)設(shè)計 62.1背景技術(shù) 62.2GDR80給袋機簡介 62.3GDR80給袋機給袋系統(tǒng)方案選擇 72.4給袋系統(tǒng)方案建模 9第3章送袋裝置設(shè)計 113.1送袋裝置簡介 113.2送袋裝置機構(gòu)設(shè)計 123.2.1鏈輪鏈條機構(gòu)設(shè)計 123.2.2擋袋板的設(shè)計 143.2.3升降螺桿的設(shè)計 143.2.4傳動錐齒輪的設(shè)計 153.3本章小結(jié) 20第4章吸袋裝置設(shè)計 214.1吸袋裝置簡介 214.2吸袋裝置機構(gòu)設(shè)計 224.2.1四桿機構(gòu)設(shè)計 224.2.2吸盤機構(gòu)設(shè)計 234.2.3吸盤控制凸輪設(shè)計 254.3本章小結(jié) 34第5章夾袋裝置設(shè)計 355.1夾袋裝置簡介 355.2夾袋裝置機構(gòu)設(shè)計 365.2.1夾袋夾張合齒輪的設(shè)計 365.2.2夾帶裝置控制凸輪設(shè)計 435.3本章小結(jié) 47結(jié)論 48致謝 50參考文獻 51附錄畢業(yè)實習(xí)報告 52第1章緒論1.1包裝機簡介一．包裝機的定義：包裝機是一個產(chǎn)品生產(chǎn)和外包的機械的統(tǒng)稱，主要分2個方面：1．流水線式整體生產(chǎn)包裝，應(yīng)用于食品，醫(yī)藥，化工等行業(yè)的(袋裝,瓶裝)產(chǎn)品的灌裝(添充)，封口機，打碼。主要包括：液體(膏體)灌裝機，枕式包裝機，粉劑顆粒包裝機等。2．產(chǎn)品外圍包裝設(shè)備,用于產(chǎn)品生產(chǎn)出來后的,噴(打)生產(chǎn)日期,封口,縮膜等。主要包括：灌裝機、噴碼機、打包機。二．包裝機的特點：1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運動速度快，動作精度高；2）包裝作用力比較小，故其電動機功率小；3）一般采用無級變速裝置，便于靈活調(diào)整包裝速度。三．包裝機的作用：1）大幅度的提高生產(chǎn)效率；2）降低勞動強度；3）保護環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產(chǎn)品成本；4)有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生，提高產(chǎn)品質(zhì)量；5)延長保質(zhì)期，方便產(chǎn)品流通；6)減少包裝產(chǎn)地面積，節(jié)約基建投資。四．包裝機的組成：1)包裝材料的整理與供送系統(tǒng)；2)包裝機的計量與供送系統(tǒng)；3)主傳送系統(tǒng)；4)包裝執(zhí)行機構(gòu)；5)成品輸出機構(gòu)；6)動力機與傳動系統(tǒng)；7)控制系統(tǒng)和機身；五．包裝機的維護：1、真空包裝機應(yīng)在溫度-10℃—50℃，相對濕度不大于85%，周圍空氣中無腐蝕性氣體，無粉塵、無爆炸性危險的環(huán)境中使用。像打包機和收縮機一樣，本真空包裝機為三相380V電源。2、為真空包裝機確保真空泵正常工作，真空泵電機不允許反轉(zhuǎn)。應(yīng)經(jīng)常檢查油位，正常油位為油窗的1/2-3/4處（不能超過），當(dāng)真空泵中有水分或油顏色變黑時，此時應(yīng)更換新油（一般連續(xù)工作一兩個月更換一次，用1#真空汽油或30#汽油、機油也可以）。3、雜質(zhì)過濾器應(yīng)該經(jīng)常拆洗（一般1-2個月清洗一次，如包裝碎片狀物體應(yīng)縮短清洗時間）。4、連續(xù)工作2-3個月應(yīng)打開后蓋30對滑動部位及開關(guān)碰塊加潤滑油，對加熱棒上的各連接活動處應(yīng)視使用情況加油潤滑。5、對減壓、過濾、油霧三聯(lián)件24要經(jīng)常檢查，確保油霧、油杯內(nèi)有油（縫紉機油），過濾杯內(nèi)無水。6、加熱條、硅膠條上要保持清潔，不得粘有異物，以免影響封口質(zhì)量。7、加熱棒上，加熱片下的二層粘膏起絕緣作用，當(dāng)有破損時應(yīng)及時更換，以免短路。8、用戶自備工作氣源和充氣氣源，真空包裝機工作壓力已設(shè)定為0.3MPa，比較合適，無特殊情況不要調(diào)節(jié)過大。9、真空包裝機在搬運過程中不允許傾斜放置和撞擊，更不能放倒搬運。10、真空包裝機在安裝時必須有可靠接地裝置。11、嚴(yán)禁將手放入加熱棒下，以防受傷，遇緊急情況立即切斷電源。12、工作時先通氣后通電，停機時先斷電后斷氣。1.2當(dāng)前包裝機械行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀中國真空包裝機形成行業(yè)僅20年，基礎(chǔ)相對薄弱，技術(shù)及科研力量不足，其發(fā)展相對滯后，在某種程度上拖了食品和包裝工業(yè)的后腿。預(yù)測到2010年，國內(nèi)行業(yè)總產(chǎn)值可達到1300億元（現(xiàn)價），而市場需求可能達到2000億元。如何能夠盡快的趕上并且抓住這個巨大的市場是我們迫切需要解決的問題。一、我國真空包裝機行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀我國真空包裝機起步于上個世紀(jì)70年代末，年產(chǎn)值只有七八千萬元，產(chǎn)品品種僅有100多種。近5年來食品和真空包裝機行業(yè)每年以11％～12％的平均增長速度發(fā)展，高于同期國民經(jīng)濟增長速度，銷售總額由1994年的150億元增加到2000年的300億元，產(chǎn)品品種由1994年的270種發(fā)展到2000年的3700種。產(chǎn)品水平上了新臺階，開始出現(xiàn)規(guī)模化、成套化、自動化的趨勢，傳動復(fù)雜、技術(shù)含量高的設(shè)備開始出現(xiàn)。可以說我國的機械生產(chǎn)已滿足了國內(nèi)的基本需求，并開始向東南亞及第三世界國家出口，如我國2000年的進出口總額為27.37億美元，其中出口額為12.9億美元，比1999年提高了22.2％。在出口的機械品種中以食品（乳品、糕點、肉類、水果）加工機、烤箱、封裝、貼標(biāo)簽機、紙塑鋁復(fù)合罐生產(chǎn)設(shè)備等機械出口較多，食品機械如制糖、釀酒、飲料、真空包裝機等設(shè)備已開始成套出口。二、世界真空包裝機的發(fā)展現(xiàn)狀就食品的銷售包裝而言，現(xiàn)今最常用、最基本的包裝工藝方法有兩大類，即充填與裹包。充填方法幾乎適用于一切物料和各類包裝容器。具體講，對流動性較好的液體、粉體、散粒體，主要依靠自身重力，必要是輔以一定的機械作用便可完成包裝過程。而對黏性較強的半流體或體形較大的單件、組合件，則要求采用相應(yīng)的擠壓、推入、拾放等強制性措施。至于裹包方法卻與此有所差異，它主要適用于外形規(guī)整、有足夠硬性挺性、且要求包裝得較緊實的單件或組合件，多用柔性的塑料及其復(fù)合材料（有的附加輕質(zhì)托盤、襯板），借助機械作用進行裹包。近十余年來，國際包裝界十分重視提高包裝機械及整個包裝系統(tǒng)的通用能力和多功能集成能力，為市場開拓日新月異的多樣化商品提供及時靈活應(yīng)變的生產(chǎn)手段。同時基于合理簡化包裝和優(yōu)勢包裝工藝方法的實際需要，不斷探索，明顯地加快了自身技術(shù)革新的步伐。尤其是與現(xiàn)代自動機床同步發(fā)展相呼應(yīng)，逐步明確。要想建立多樣化、通用化、多功能集成化的包裝機械新體系，首先必須著重解決組合化和機電一體化的大問題，無疑這是今后的重要發(fā)展方向。三、我國與世界強國的差距1．產(chǎn)品品種及成套數(shù)量少國內(nèi)大多以生產(chǎn)單機為主，而國外大多為配套生產(chǎn)，很少單機銷售。一方面國產(chǎn)設(shè)備的品種無法滿足國內(nèi)食品和包裝企業(yè)的需要，另一方面機械廠單機生產(chǎn)銷售上利潤微薄，無法獲得成套設(shè)備銷售的高效益。2．技術(shù)水平低3．產(chǎn)品質(zhì)量差我國真空包裝機產(chǎn)品的質(zhì)量差距主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性和可靠性差、造型落后，外觀粗糙、基礎(chǔ)件和配套件壽命短、無故障運行時間短、大修周期短，且絕大多數(shù)產(chǎn)品還沒有制定可靠性標(biāo)準(zhǔn)。4．開發(fā)能力不足我國食品和包裝機械主要還是仿制、測繪，稍加國產(chǎn)化改進，談不上開發(fā)研究。我們的開發(fā)手段落后，現(xiàn)在好一點的企業(yè)開展了“甩圖版工程”，但真正使用ＣＡＤ的還很少。產(chǎn)品開發(fā)缺少創(chuàng)新，難上水平。生產(chǎn)手段落后，大部分還是用陳舊的通用設(shè)備加工。新產(chǎn)品開發(fā)不但數(shù)量少，而且開發(fā)周期長。在企業(yè)管理上，往往重生產(chǎn)加工、輕研究開發(fā)、創(chuàng)新不夠，不能緊跟市場需求及時提供產(chǎn)品。四、未來10～15年中國包裝工業(yè)的發(fā)展趨勢第一、2004年，中國包裝工業(yè)總產(chǎn)值預(yù)計將達到3000多億元，年遞增速度達7％左右，其中紙包裝制品將達到1900萬噸，塑料包裝制品預(yù)計達到504萬噸，金屬包裝制品預(yù)計達到288萬噸，玻璃包裝制品可望達到1050萬噸，包裝機械將達到67萬臺套。第二、從2006年到2010年，包裝工業(yè)的總產(chǎn)值預(yù)計達到4500億元，保持平均每年的增速為7％。第三、從2011年到2015年，包裝工業(yè)總產(chǎn)值可達到6000億元，平均每年以6％的速度增長。到2015年，紙包裝制品可達到3600萬噸、塑料包裝制品946萬噸、金屬包裝制品491萬噸、玻璃包裝制品1550萬噸、包裝機械120萬臺套。第四、包裝工業(yè)結(jié)合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，會更多地體現(xiàn)在產(chǎn)品的消耗降低、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、品種改善、質(zhì)量提高和競爭力的增強。符合消費升級、科技進步和可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)品將加速增長。中國將對中高檔包裝原輔材料和高檔機械設(shè)備的進口給予足夠的重視。第五、到2020年，中國包裝工業(yè)將滿足全面建成小康社會的需求，建成一個科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人才資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型中國包裝工業(yè)。1.3本文研究的主要內(nèi)容及目標(biāo)通過測繪畫出各個零件，并進行裝配。了解各個機構(gòu)如何協(xié)調(diào)運動，如何完成包裝的過程。給袋系統(tǒng)通過動力裝置中的17號凸輪轉(zhuǎn)動帶動吸盤平行機構(gòu)臂，并以此帶動四桿機構(gòu)運動，實現(xiàn)吸袋裝置吸盤的水平循環(huán)運動以達到送袋的自動化。夾袋裝置通過動力裝置中的22號凸輪轉(zhuǎn)動帶動凸輪杠桿，使通過螺栓連接在其上的連桿實現(xiàn)上下運動，控制驅(qū)動搖臂實現(xiàn)夾袋夾得張開、閉口。綜合以上兩個步驟，完成整個給袋循環(huán)。通過裝配體做出工程圖，明確地表達各個零件或裝配體的相互位置關(guān)系。并進行桿的拉伸強度的校核，凸輪材料的選取、強度的計算，各個機構(gòu)的行程分析和計算。大概了解機械設(shè)計的流程，達到能獨立完成簡單的設(shè)計的目的，通過機構(gòu)的優(yōu)化，提高工作效率。本文的設(shè)計主要包括以下幾個內(nèi)容：1、鏈輪機構(gòu)帶動送袋裝置帶輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)送袋。2、錐齒輪機構(gòu)帶動升降螺桿旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)送袋工作臺的上升與下降。3、吸盤機構(gòu)通過吸盤與包裝袋結(jié)合，實現(xiàn)包裝袋的特定轉(zhuǎn)移。4、夾袋機構(gòu)通過凸輪控制夾袋夾的張開與閉合，完成夾袋。5、送袋機構(gòu)通過送袋裝置帶輪轉(zhuǎn)動，依靠橡膠帶與包裝袋的摩擦力，推動包裝袋的前移。本文主要對各個部分進行建模、裝配最終出工程圖，并且對相應(yīng)的部分做出仿真，對需要校核的地方計算確定機構(gòu)是否滿足設(shè)計要求。通過畢業(yè)設(shè)計，實踐和掌握機械設(shè)計的基本方法和步驟，培養(yǎng)了自己在工程設(shè)計過程中的分析問題、解決問題和創(chuàng)新的能力，提高了在計算、制圖、運用設(shè)計資料、考慮技術(shù)決策等機械設(shè)計方面的基本技能以及機械CAD技術(shù)。有不妥的地方請大家批評指正。第2章給袋系統(tǒng)設(shè)計2.1背景技術(shù)目前普遍使用的給袋式包裝機的給袋機構(gòu)是用吸頭從螺桿升降式工作臺直接把包裝袋給吸到轉(zhuǎn)盤子夾里，因此只能是吸住包裝袋的一面，而另一面卻容易給彈開，會擋住子夾而使得包裝袋下落。另外，吸頭跟包裝袋的接觸面小，因此到子夾里的包裝袋容易打皺而導(dǎo)致袋口兩邊高低不統(tǒng)一，影響包裝質(zhì)量。2.2GDR80給袋機簡介GDR80給袋機是一款八工位給袋機，包括給袋工位、開袋工位、充填工位、振動1工位、振動2工位、熱封工位，打碼工位、落袋工位。結(jié)構(gòu)合理設(shè)計簡單，廣泛用于食品、醫(yī)療、化工等方面。旋轉(zhuǎn)全自動包裝代替了手工包裝，為大型企業(yè)、中小規(guī)模企業(yè)實現(xiàn)了包裝自動化，提高了各行各業(yè)的生產(chǎn)效率，大幅降低了，快速更換包裝袋規(guī)格，自動給袋裝置的寬度可自動一次性調(diào)整。符合食品加工機械的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，機器上和物料或包裝袋接觸的零部件采用不銹鋼或其他符合食品衛(wèi)生要求的材料加工.包材損耗低。如圖2.1：圖2.1GDR80給袋機2.3GDR80給袋機給袋系統(tǒng)方案選擇GDR80給袋機給袋系統(tǒng)方案的確定是給袋系統(tǒng)設(shè)計進行的一個重要的環(huán)節(jié)。它包括：根據(jù)給袋機構(gòu)的形狀特征、尺寸精度、整體質(zhì)量和可占空間等條件進行分析與判斷，確定設(shè)計步驟，選擇合適的方案。根據(jù)合適方案選擇合適的設(shè)計軟件進行三維建模。根據(jù)三維軟件所畫的三維模型圖，進行機構(gòu)受力分析、強度校核、運動仿真、確定正確的方案與選擇合適的材料和必要的工藝要求。根據(jù)生產(chǎn)批量、尺寸大小、精度要求以及現(xiàn)有制造水平、設(shè)備能力等多種因素，卻定產(chǎn)品的社會定位。通常按小批量，低加工精度要求設(shè)計。故通過網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)書籍，對現(xiàn)有的給袋系統(tǒng)機構(gòu)進行分析與對比，對選擇和改進自己所要設(shè)計的給袋系統(tǒng)方案具有指導(dǎo)作用。本文選擇一個具有代表性的且與本設(shè)計類似的方案進行參考，分析如下：參考方案給袋式包裝機給袋系統(tǒng)如圖2.2圖2.2給袋式包裝機給袋系統(tǒng)方案簡介：該機構(gòu)的主要特征在于給袋機構(gòu)具有機械手和給袋器，所述機械手具有夾袋裝置、支撐臂（5）、第一轉(zhuǎn)軸（15）、轉(zhuǎn)軸座（21）、傳動輪（12）、第一擺臂（13）、第二擺臂（14）及第一擺臂（13）、第二擺臂（14）動作的第一凸輪（16）和第二凸輪（17），所述給袋器具有盛袋室（9），盛袋室（9）安裝在升降桿（19）上，在所述盛袋室（9）的上方裝配有吸袋頭（8），所述吸袋頭（8）通過管路與真空泵連接。該裝置增加了機械手，通過機械手的動作來將包裝袋夾到包裝袋轉(zhuǎn)盤夾子口上，因此給袋準(zhǔn)確，并且不會出現(xiàn)包裝袋下落現(xiàn)象，保證了與袋口的統(tǒng)一性。提高了包裝質(zhì)量。本裝置與現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合具有實質(zhì)性特點與進步。優(yōu)點：本方案由于增加了機械手,通過機械手的動作來將包裝袋夾到包裝袋轉(zhuǎn)盤子夾口上，因此給袋準(zhǔn)確，不會出現(xiàn)包裝袋下落和保證袋口的統(tǒng)一性。缺點：機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大。在現(xiàn)有的機械加工水平下很難準(zhǔn)確控制機械手的運動。外加給袋行程大且無什么支撐，保持機械手夾力要消耗多余的功率。方案總結(jié)：通過對上述方案的分析與思考，結(jié)合自己設(shè)計方案，GDR80給袋機給袋系統(tǒng)。如圖2.3所示，為所設(shè)計給袋系統(tǒng)的右視圖，為了更好的觀察，隱藏了其中一些無關(guān)零件。1—17號凸輪2—吸盤平行機構(gòu)臂3—連桿4—重錘5—送袋裝置鏈輪6—吸盤機構(gòu)7—夾袋座8—夾袋夾圖2.3GDR80給袋機給袋系統(tǒng)方案簡介：本給袋機構(gòu)是一種八工位給袋式包裝機的給袋機構(gòu)，包括送袋裝置、吸袋裝置和夾袋裝置，所述的送袋裝置包括鏈輪鏈條輸送機構(gòu)、送袋板、重錘（4）、連桿（3），可調(diào)擋板和小帶輪，通過鏈輪帶動送袋裝置帶輪（5）轉(zhuǎn)動并通過塑料帶轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的摩擦推動送袋板前進以達到送袋目的；所述吸袋裝置包括吸盤平行機構(gòu)（2）、吸盤、真空管和凸輪，通過凸輪17（1）旋轉(zhuǎn)，帶動吸盤平行機構(gòu)移動，在確定時間在確定地點吸盤吸住包裝袋并送至夾袋夾下方;所述夾袋裝置包括長短夾片（8）、夾片驅(qū)動桿、凸輪22、夾袋座和立柱座，通過凸輪旋轉(zhuǎn)帶動夾片驅(qū)動桿并通過齒輪傳動已達到夾片的開與合。由于設(shè)有送袋裝置、吸袋裝置和夾袋裝置，因此送袋準(zhǔn)確，不會出現(xiàn)一次多袋情況，并且包裝袋不會發(fā)生歪斜和下落現(xiàn)象，提高了給袋質(zhì)量。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，送袋準(zhǔn)確，不會出現(xiàn)一次多袋情況，并且包裝袋不會發(fā)生歪斜和下落現(xiàn)象，故采用此方案進行建模設(shè)計。2.4給袋系統(tǒng)方案建模方案確定后，對該類型包裝機進行測繪、分析、改進和計算，并采用SolidWorks2007進行建模設(shè)計，并通過SolidWorks2007進行仿真檢測其工程上的可行性。最終確定其由送袋裝置，吸袋裝置和夾帶裝置三個裝置組成。如圖2.4：1—送袋裝置2—吸袋裝置3—夾袋裝置圖2.4給袋系統(tǒng)通過總體設(shè)計可以確定其在總圖中的具體位置，具體位置如圖2.5：圖2.5GDR80給袋機第3章送袋裝置設(shè)計3.1送袋裝置簡介送袋裝置結(jié)構(gòu)如圖3.11—擋袋板2—小袋輪軸3—小帶輪4—螺桿5—鏈輪（Z=16）6—06B鏈輪7—托鏈輪8—托鏈輪軸9—送袋裝置鏈輪10—升降螺桿11—大手輪軸12—06B單排滾子鏈條圖3.1送袋裝置結(jié)構(gòu)圖如上圖所示該機構(gòu)包括擋袋板（1）、袋輪軸（2）、小帶輪（3）、螺桿（4）、鏈輪（Z=16）（5）、06B鏈輪（6）、托鏈輪（7）、托鏈輪軸（8）、送袋裝置鏈輪（9）、升降螺桿（10）、大手輪軸（11）、06B單排滾子鏈條（12）等主要零件和其他未標(biāo)注零件組成。該機構(gòu)主要通過凸輪機構(gòu)來進行控制，凸輪運動帶動吸袋平行機構(gòu)臂運動，平行機構(gòu)臂在將運動傳至連桿，連桿另一端接重錘，重錘與連桿以06B單排滾子鏈條（12）連接，在鏈輪（Z=16）（5）的相鄰鏈輪(Z=10)T同樣采用06B單排滾子鏈條（12）與、送袋裝置鏈輪（9）連接。送袋裝置鏈輪（9）和小帶輪（3）通過塑料帶連接，送袋板壓在上面，當(dāng)塑料帶轉(zhuǎn)動時，由于送袋板自身重力的作用與塑料帶產(chǎn)生一個充當(dāng)動力的摩擦力，帶動送袋板前進。綜上所述，送袋裝置是通過鏈輪與凸輪共同協(xié)調(diào)來實現(xiàn)袋的間歇性供給，但方向不變。3.2送袋裝置機構(gòu)設(shè)計3.2.1鏈輪鏈條機構(gòu)設(shè)計鏈條的選擇：通過測量和查詢機械設(shè)計手冊，最終確定鏈條類型為06B型。節(jié)距PP=9.525內(nèi)節(jié)內(nèi)寬銷軸直徑套筒孔徑鏈條通道內(nèi)鏈板高度外鏈板高度鏈輪的設(shè)計如圖3.2圖3.2鏈輪鏈條機構(gòu)計算項目單位計算結(jié)果大齒輪齒數(shù)小齒輪齒數(shù)從動齒輪齒數(shù)所傳遞功率pKWp=0.15KW傳動比修正功率KW查機械手冊的初定中心距mm依設(shè)計需求中心距取鏈條節(jié)數(shù)：依實際需求取圓整理論中心距：mm轉(zhuǎn)數(shù)圈鏈速有效圓周力作用于軸上的力小鏈輪包角度鏈條長度m潤滑采用定期人工潤滑。本鏈傳動的失效可能：1.正常潤滑的情況下，鉸鏈元件由于疲勞強度不足而破壞；2.因鉸鏈銷軸磨損使鏈節(jié)距過度伸長，從而破壞正常嚙合和造成脫鏈；3.經(jīng)常起動、制動、反轉(zhuǎn)造成沖擊破斷。3.2.2擋袋板的設(shè)計如圖板高總寬可調(diào)板寬其他具體尺寸如圖3.3，圖3.4圖3.3圖升降螺桿的設(shè)計1．螺旋傳動的特點及選材螺旋傳動能將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成直線運動，當(dāng)螺旋升角大于摩擦角時，也可將直線運動轉(zhuǎn)變成螺旋運動，若小于則不能，因為螺旋傳動具有自鎖功能；能用較小轉(zhuǎn)矩獲得很大的推力和傳動比，具有較高的運動精度且傳動平穩(wěn)。由于該螺桿只起升降作用且工作時間不長故其轉(zhuǎn)速較低，螺旋副的失效也一般為擦傷，所以在選擇螺桿材料和熱處理時應(yīng)提高螺桿的表面硬度，降低其粗糙度值，提高耐磨性。本螺桿的工作條件是低速低載短時，且要具有一定得耐磨性，用于載荷較大，工作不頻繁的傳動，故選材如下：材料40Cr熱處理淬火后回火，硬度40-45HRC2．升降螺桿的校核升降螺桿承擔(dān)著整個送袋板和包裝袋的全部重量，為保證升降螺桿能正常工作，以保證怎個系統(tǒng)的正常工作，故對其耐磨性進行校核，校核如下：計算項目單位計算結(jié)果螺桿的中徑mm螺桿旋合長度HmmH=350螺桿旋合圈數(shù)圈100螺距pmm螺紋工作高度mm許用比壓7.5~13螺旋副壓強P由此可知耐磨性能通過。3.2.4傳動錐齒輪的設(shè)計1．錐齒輪傳動的特點錐齒輪副多用在相交軸之間傳遞功率或運動。直齒錐齒輪副傳遞功率科打2000KW，線速度直齒錐齒輪不磨齒可達。單級傳動比小于10.傳動效率直齒錐齒輪可達。本錐齒輪模型及空間位置如圖3.5：圖3.5錐齒輪傳動機構(gòu)2．錐齒輪傳動的設(shè)計1.選擇齒輪材料及熱處理要求據(jù)機械設(shè)計手冊可得小齒輪用45鋼調(diào)質(zhì)硬度229~286HBS大齒輪用45鋼調(diào)質(zhì)硬度217~255HBS2.初步設(shè)計設(shè)小輪轉(zhuǎn)速為傳遞功率查機械設(shè)計手冊得直齒錐齒輪按齒面接觸強度初步計算公式式中初步取系數(shù)小齒輪轉(zhuǎn)矩查機械設(shè)計手冊小、大齒輪的接觸疲勞強度極限：查機械設(shè)計手冊取安全系數(shù)，則小、大輪許用動：小齒輪大端分度圓直徑：取，則大端模數(shù)取3.幾何尺寸計算小齒輪分錐角大齒輪分錐角大端分度圓直徑外錐距齒寬平均模數(shù)平均分度圓直徑大端齒頂高大端齒根高齒根角齒頂角根錐角頂錐角大端齒頂圓直徑冠頂距當(dāng)量齒數(shù)端面重合度式中3.接觸強度校核查手冊動載荷系數(shù)使用要求選用8級精度錐齒輪，查表得故可求出動載荷系數(shù)。齒向載荷分布系數(shù)齒間載荷分布系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)彈性系數(shù)重合度系數(shù)螺旋角系數(shù)錐齒輪系數(shù)壽命系數(shù)查表得齒數(shù)應(yīng)力循環(huán)數(shù)潤滑油膜影響系數(shù)工作硬化系數(shù)尺寸系數(shù)將上述系數(shù)帶入計算可得如下結(jié)果：滿足強度要求。由于本機構(gòu)錐齒輪所受彎曲應(yīng)力極小，故不作彎度強度校核。4.錐齒輪結(jié)構(gòu)尺寸如圖3.6：圖3.6錐齒輪結(jié)構(gòu)圖3.3本章小結(jié)本章介紹了GDR80包裝機給袋系統(tǒng)送袋裝置鏈輪鏈條機構(gòu)、升降螺桿機構(gòu)、傳動錐齒輪機構(gòu)的組成材料、尺寸和不同的性能指標(biāo)，只有把這寫材料和不同的性能指標(biāo)弄清楚了以后和對各機構(gòu)進行必要的校核才能對給袋系統(tǒng)進行設(shè)計。第4章吸袋裝置設(shè)計4.1吸袋裝置簡介吸袋裝置結(jié)構(gòu)如圖4.1所示1—凸輪杠桿滾子軸2—吸盤平行機構(gòu)軸3—吸盤平行機構(gòu)臂盒4—吸盤座5—取袋氣管緊固螺栓6—取袋氣管7—吸盤8—吸盤平行機構(gòu)臂盒蓋9—吸盤平行機構(gòu)小軸10—吸盤平行機構(gòu)臂11—軸B12—吸盤機構(gòu)臂座13—吸盤平行機構(gòu)臂2圖4.1吸袋裝置如上圖所示該機構(gòu)包括凸輪杠桿滾子軸（1）、吸盤平行機構(gòu)軸（2）、吸盤平行機構(gòu)臂盒（3）、吸盤座（4）、取袋氣管緊固螺栓（5）、取袋氣管（6）、吸盤（7）、吸盤平行機構(gòu)臂盒蓋（8）、吸盤平行機構(gòu)小軸（9）、吸盤平行機構(gòu)臂（10）、軸B（11）、吸盤機構(gòu)臂座（12）、吸盤平行機構(gòu)臂2（13）等主要零件和其他未標(biāo)注零件組成。該機構(gòu)采用凸輪控制，通過凸輪運動，凸輪杠桿滾子軸（1）緊貼其作圓周運動，使吸盤平行機構(gòu)臂（10）作四桿運動，周期運動的凸輪使得取袋氣管（6）和吸盤（7）實現(xiàn)來回的循環(huán)直線運動，由于采用拉伸彈簧可保持吸盤平行機構(gòu)臂（10）在內(nèi)的四桿機構(gòu)與凸輪的緊貼。本機構(gòu)還采用三吸盤錯落布置以保證吸袋的準(zhǔn)確與牢固。4.2吸袋裝置機構(gòu)設(shè)計4.2.1四桿機構(gòu)設(shè)計本機構(gòu)中要桿組實現(xiàn)的運動是將凸輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為吸盤機構(gòu)的平移運動故設(shè)計如下四桿機構(gòu)：如圖4.2圖4.2四桿機構(gòu)如上圖所示，機構(gòu)壁座3固定作為機架，桿件4通過軸承與原動件凸輪連接，與壁盒1和桿件2一起構(gòu)成了該四桿機構(gòu)。此機構(gòu)中桿件2受力最大，為了保證該桿具有足夠的強度，必須使桿件危險截面的最大工作應(yīng)力不超過材料拉伸的許用應(yīng)力。即—材料的安全系數(shù)—屈服極限—許用應(yīng)力—許用最大拉力—桿件危險截面積材料為Q235鋼，滿足故四桿機構(gòu)可正常工作4.2.2吸盤機構(gòu)設(shè)計吸盤機構(gòu)如圖4.3圖4.3吸盤機構(gòu)本機構(gòu)采用三個高低錯落吸盤保證物袋不易脫落，在吸袋四桿機構(gòu)的推動下，真空吸盤前進到送袋機構(gòu)擋板推動的包裝袋吸取自立包裝袋，送與夾袋夾下完成送袋后倒退回原位置，完成一個運動周期，實現(xiàn)自動給袋目的。吸袋機構(gòu)的推動力有由凸輪運動并經(jīng)單向鏈輪通過鏈條與重錘相連實現(xiàn)，利用重力原理實現(xiàn)給袋機構(gòu)的自動給袋。同時本機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，性能價格比高，生產(chǎn)自動化程度高，能夠減輕操作者的勞動強度，提高工作效率。基本尺寸設(shè)計如下圖4.4、圖4.5所示：圖4.4圖4.5吸盤平行機構(gòu)臂尺寸如下圖4.6、圖4.7所示：圖4.6圖吸盤控制凸輪設(shè)計1．電機的選擇通過測繪工作選擇電動機的各項數(shù)據(jù)如下表：表4-1電機的各項數(shù)據(jù)HZUAr/min602002.01735總的減速比為1：50，通過計算凸輪的轉(zhuǎn)速為35.6r/min.則該凸輪為低數(shù)凸輪。根據(jù)以上分析，可進行凸輪材料的選取。2．凸輪材料的選取本凸輪的工作條件是低速低載，故選材如下：材料HT300合金鑄鐵熱處理、極限應(yīng)力σHO退火180～250HB，σHO=2HB從動件接觸端材料45熱處理表面淬火40～50HRC3．凸輪公面粗糙度差及表表4-2凸輪公差及表面粗糙度凸輪精度極限偏差表面粗糙度Ra/μm向徑/mm極角基準(zhǔn)孔凸輪槽寬凸輪工作輪廓凸輪槽壁一般精度±(0.1～0.2)±(30′～40′)H7(H8)H80.8～1.61.64．凸輪尺寸的確定要確定出凸輪的具體尺寸，需確定從動件的位移、速度、加速度等與凸輪轉(zhuǎn)角的函數(shù)關(guān)系，然后在確定出相應(yīng)的邊界條件。一般的設(shè)計原則是：從動件的位移線圖、速度線圖和加速度線圖應(yīng)該都是連續(xù)的，尤其是在凸輪速度比較高的時候。在確定具體尺寸之前可以先設(shè)計出凸輪輪廓線，凸輪的輪廓線可以用參數(shù)方程的形式表示。凸輪輪廓曲線的設(shè)計主要內(nèi)容是建立凸輪輪廓曲線的參數(shù)方程，利用計算機或者手工畫出凸輪的輪廓，如果出現(xiàn)輪廓不光滑、有尖點等問題，則要修改凸輪、從動件的結(jié)構(gòu)尺寸，甚至重新設(shè)計從動件的運動規(guī)律。本次設(shè)計是根據(jù)實體測繪進行的，故通過掃描可直接得出凸輪的輪廓曲線，然后在根據(jù)具體要求進行相關(guān)的修正。掃描并修正后所得凸輪如下4.8圖：圖4.8吸盤控制凸輪由上圖可知：AB段為推程運動段，最大推程運動角∠AOB=90°BC段為遠休止段，遠休止角∠BOC=138°AC段為回程運動段，最大回程運動角∠AOC=132°推程運動角α—從動件由離凸輪轉(zhuǎn)動中心最近位置到達最遠位置時的相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角遠休止角—從動件在距凸輪轉(zhuǎn)動中心最遠的位置上停歇時相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。回程運動角β—從動件由離凸輪轉(zhuǎn)動中心最遠位置到達最近位置時的相應(yīng)的凸輪角。通過測量得出該凸輪推程段與回程段各點坐標(biāo)如表4-3與表4-4所示：表4-3吸盤控制凸輪推程段各點坐標(biāo)推程角α（°）半徑R1（㎜）推程角α（°）半徑R1（㎜）032.064860.15332.155161.88632.585463.85932.225765.51233.986067.451534.876368.961835.966670.672137.766972.292439.867273.752742.337575.253044.697876.583347.398177.743650.018478.643952.448779.464255.279079.974557.63

表4-4吸盤控制凸輪回程段各點坐標(biāo)回程角β（°）半徑R2（㎜）回程角β（°）半徑R2（㎜）032.076657.14332.166958.51632.357260.1932.637561.151233.217862.411533.978163.551834.868464.592135.918765.862437.129067.142738.539368.233039.749669.553341.149970.93642.7710271.953944.2910573.254245.7410874.564547.4311175.694848.9511476.595150.3911777.725452.0012078.475753.1812379.276054.5712679.656355.9912979.975．吸盤控制凸輪強度的校核凸輪強度校核（4-1）式中—凸輪與從動件在接觸處的法向力，N—凸輪與從動件的接觸寬度，mm—綜合曲率半徑，（兩個外凸面接觸用“+”）（4-2）（外凸與內(nèi)凹接觸時用“-”）（4-3）—凸輪輪廓在接觸處的曲率半徑，mm—從動件在接觸處的曲率半徑，mm—綜合彈性系數(shù)，（4-4）、—分別為凸輪和從動件接觸端材料的彈性模量，鋼對鋼=189.8、鋼對鑄鐵的=165.4、鋼對球墨鑄鐵的=181.3—許用接觸應(yīng)力（4-5）粗糙度值低時取大值——凸輪轉(zhuǎn)速，—凸輪預(yù)期壽命，—對HT氮化處理的表面，其他材料—安全系數(shù)，其中=181.3Nmm為了使凸輪輪廓曲線不出現(xiàn)尖點須（4-6）為滾子半徑，由測繪知mm，則mm取mm則由公式（3-1）得：其中HB取由公式（3-5）得滿足故凸輪強度符合要求6．吸盤控制凸輪機構(gòu)行程分析如圖4.9所示，隨著凸輪的轉(zhuǎn)動，A點與點的位置發(fā)生著變化，三點的位置固定不變，且共線。隨著四桿機構(gòu)的擺動，的位置也在逐漸發(fā)生著變化，從而導(dǎo)致L的取值有一定的范圍，其中、，其余尺寸如圖所示當(dāng)OA取最小值時，三點共線，由圖可知、，且，則：由三角函數(shù)關(guān)系得：故：圖4.9機構(gòu)行程分析圖當(dāng)OA取最小值時，三點共線，由圖可知、，且，則：由三角函數(shù)關(guān)系得：（此處負(fù)值表示桿擺動到直線右側(cè)）（此處負(fù)值表示桿擺動到直線右側(cè)）故平行機構(gòu)擺動的最大范圍為：7．吸盤控制凸輪機構(gòu)仿真分析當(dāng)電動機帶動從動軸運動時，凸輪機構(gòu)隨之也運動起來，但運動十分復(fù)雜，為了更簡單更直觀的了解其運動規(guī)律，我采用了SolidWorks中的CosMosMotion仿真插件對其運動仿真，通過與其相連的吸盤平行機構(gòu)臂軸承的線位移分析來推導(dǎo)凸輪機構(gòu)運動行程，如圖4.10所示：圖4.10易得其行程h=25mm且不同的時間平動的速度也是各不相同的。吸盤平動速度如圖4.11圖4.11可見吸盤在凸輪運動的控制下運動的速度波動是很大的。4.3本章小結(jié)本章介紹了GDR80包裝機給袋系統(tǒng)吸袋裝置控制凸輪、四桿機構(gòu)、吸盤機構(gòu)等的組成材料、尺寸和強度進行說明與計算，通過對這些數(shù)據(jù)的分析與參考，以保證設(shè)計的正確性與可行性。并用SolidWorks對機構(gòu)進行運動仿真，以此來準(zhǔn)確反映運動情況。第5章夾袋裝置設(shè)計5.1夾袋裝置簡介該機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖5.1：1—微動開關(guān)座2—夾片3—夾袋支撐座4—墊圈5—螺栓M8X356—頂部固件7—柱體8—夾袋座9—螺栓M8X1610—驅(qū)動搖臂11—夾片驅(qū)動桿12—連桿13—螺栓M10X3514—立柱座15—凸輪2216—軸承17—夾袋彈簧圖5.1夾袋裝置如上圖所示該機構(gòu)包括微動開關(guān)座（1）、夾片（2）、夾袋支撐座（3）、墊圈（4）、螺栓M8X35（5）、頂部固件（6）、柱體（7）、夾袋座（8）、螺栓M8X16（9）、驅(qū)動搖臂（10）、夾片驅(qū)動桿（11）、連桿（12）、螺栓M10X35（13）、立柱座（14）、凸輪22（15）、軸承（16）、夾袋彈簧（17）等主要零件和其他未標(biāo)注零件組成。基本工作原理：夾袋夾片（2）的張開與閉合是靠凸輪22（15）的轉(zhuǎn)動控制的，凸輪22（15）通過轉(zhuǎn)動帶動軸承（16）轉(zhuǎn)動，軸承（16）與凸輪杠桿連接在一起，凸輪杠桿將運動傳遞給驅(qū)動搖臂（10），驅(qū)動搖臂（10）經(jīng)關(guān)節(jié)軸承與連桿（12）連接，連桿（12）將運動經(jīng)驅(qū)動搖臂（10）傳遞給夾片驅(qū)動桿（11），然后帶動套合在夾片驅(qū)動桿（11）齒輪的來回轉(zhuǎn)動控制夾子的張開與閉合，如此循環(huán)。5.2夾袋裝置機構(gòu)設(shè)計5.2.1夾袋夾張合齒輪的設(shè)計1．齒輪傳動概述齒輪傳動適用范圍廣，傳動功率可高達數(shù)萬千瓦，圓周速度可達150m/s(最高300m/s),直徑能做到10米以上，單級傳動比可達8或更大，齒輪傳動的主要優(yōu)點是：工作可靠，使用壽命長；瞬時傳動比為常數(shù)；傳動效率高；結(jié)構(gòu)緊湊；功率和速度適用范圍很廣等。缺點是：齒輪制造需專用機床和設(shè)備，成本較高；精度低時，振動和噪聲較大；不宜用于軸間距離大的傳動等。齒輪傳動的失效形式主要有齒輪折斷和齒面損傷兩類。齒面損傷又有齒面接觸疲勞磨損（點蝕）、膠合、磨粒磨損和塑性流動等。折斷一般發(fā)生在齒根部位。點蝕是潤滑良好的閉式傳動常見的失效形式。膠合是比較嚴(yán)重的黏著磨損。齒面較軟的齒輪，重載時可能在摩擦力的作用下產(chǎn)生齒面塑性流動，從而破壞正確齒形。2．夾袋齒輪的校核計算本次設(shè)計的齒輪屬于小功率且精度要求不是很高的齒輪傳動，可采用夾布膠木、尼龍等非金屬材料。本次設(shè)計齒輪材料選為尼龍。齒輪的計算準(zhǔn)則是由失效形式確定。閉式傳動的齒輪主要失效形式是接觸疲勞磨損、彎曲疲勞折斷和膠合。該齒輪傳動為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，如圖5.2：圖5.2夾袋裝置齒輪傳動通過測繪得知，該齒輪的名義功率，小齒輪轉(zhuǎn)速，傳動比。單班制，預(yù)期使用壽命為10年，每年300個工作日，在使用時間內(nèi)，工作時間占20%。動力機為電動機，工作中有稍許振動，傳動不逆轉(zhuǎn)，無嚴(yán)重過載。計算項目計算公式計算結(jié)果齒面接觸疲勞強度計算1.初步計算轉(zhuǎn)矩齒寬系數(shù)查表取接觸疲勞極限查表得初步計算的許用接觸應(yīng)力值查手冊取初步計算的小齒輪直徑取初步齒寬2.校核計算圓周速度精度等級查手冊選8級精度齒數(shù)z和模數(shù)m初取齒數(shù)查手冊，取則使用系數(shù)查手冊動載系數(shù)查手冊齒間載荷分配系數(shù)由此得齒向載荷分布系數(shù)載荷系數(shù)彈性系數(shù)查手冊節(jié)點區(qū)域系數(shù)查手冊接觸最小安全系數(shù)查手冊總工作時間應(yīng)力循環(huán)次數(shù)估計，則指數(shù)原估計應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。接觸壽命系數(shù)查手冊許用接觸應(yīng)力驗算計算結(jié)果表明，接觸疲勞強度較為合適齒輪尺寸無需調(diào)整齒根彎曲疲勞強度驗算重合度系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)齒向載荷分配系數(shù)查表得載荷系數(shù)齒形系數(shù)查手冊得應(yīng)力修正系數(shù)查手冊得彎曲疲勞極限查手冊得彎曲最小安全系數(shù)查手冊應(yīng)力循環(huán)次數(shù)原估計應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確彎曲壽命系數(shù)查表得尺寸系數(shù)查表得許用彎曲應(yīng)力驗算傳動無嚴(yán)重過載，故不作靜強度校核3．夾袋夾片運動分析夾袋夾片是夾袋裝置中最重要零部件，故對其運動行程進行仿真，以幫助我們更好的理解其工作原理。夾袋裝置的角位移如圖5.3：圖5.3可見其角位移為53°。夾片長速度曲線如圖5.4：圖5.4夾片長加速度曲線如圖5.5：圖5.55.2.2夾帶裝置控制凸輪設(shè)計1．凸輪材料的選取本凸輪的工作條件是低速低載，故選材如下：材料HT300合金鑄鐵熱處理、極限應(yīng)力σHO退火180～250HB，σHO=2HB從動件接觸端：材料45熱處理表面淬火40～50HRC與吸袋裝置控制一樣。2．凸輪運動仿真分析采用SolidWorks中CosMosMotion仿真插件對本凸輪機構(gòu)仿真，并選凸輪杠桿滾子軸為參照點，對其線位移量進行分析以此來推斷凸輪行程，其中凸輪以ω=60°周期為6秒，設(shè)定運動時間為7秒以便觀察如圖5.6所示：圖5.6易得凸輪行程h=55mm凸輪杠桿速度輸出如圖5.7：圖5.7由此可見凸輪傳動的不穩(wěn)定性，由于不同原因而造成的輕微運動沖擊。3．凸輪尺寸確定本次設(shè)計是根據(jù)實體測繪進行的，故通過掃描可直接得出凸輪的輪廓曲線，然后在根據(jù)具體要求進行相關(guān)的修正。掃描并修正后所得凸輪如圖5.8：圖5.8凸輪由上圖可知：BC段為推程運動段，最大推程運動角∠AOB=67°AB段為遠休止段，遠休止角∠BOC=105°AC段為回程運動段，最大回程運動角∠AOC=188°遠休止段半徑R3=58（取其整數(shù)）設(shè)推程段半徑為R1,回程段半徑為R2.4．凸輪杠桿彈簧設(shè)計本彈簧的設(shè)計有別于其他彈簧，主要由其特殊的位置決定。彈簧拉鉤呈垂直狀而非平行。彈簧模型及其定位如圖5.9所示：圖5.9凸輪杠桿彈簧圓柱螺旋彈簧尺寸按GB/T1358-1993選取，采用第一系列。彈簧中徑D=16，彈簧材料截面直徑d=2，許用切應(yīng)力為455，材料為Ⅱ類65Mn采用油淬回火碳素彈簧鋼絲。為保證彈簧的正常工作，必須保證彈簧有足夠的強度，校核如下：名稱單位參數(shù)及計算公式最大拉力30最小拉力10工作行程hmm55載荷作用次數(shù)彈簧材料不銹鋼絲彈簧Ⅱ類彈簧剛度工作極限載荷因是Ⅲ類載荷取但考慮到拉伸彈簧材料直徑及彈簧中徑mm有效圈數(shù)圈=100N=5最大載荷下的變形量最小載荷下的變形量彈簧外徑彈簧外徑自由長度最小工作載荷下的長度最大工作載荷下的長度切變模量G旋繞比C1彈簧變形量Fm彈簧變形能U5.3本章小結(jié)本章介紹了GDR80包裝機給袋系統(tǒng)夾袋裝置控制凸輪、張合齒輪、凸輪彈簧等機構(gòu)或零件的組成材料、尺寸和強度進行說明與計算，通過對這些數(shù)據(jù)的分析與參考，以保證設(shè)計的正確性與可行性。同時還用SolidWorks對其運動仿真，把復(fù)雜的機械運動用簡單的圖表來反映，使我們對其性能有更好的理解。結(jié)論1.論文結(jié)論在國內(nèi)外包裝機行業(yè)高速發(fā)展的情況下，本文對包裝機基本情況及設(shè)計要求并對給袋裝置進行了設(shè)計計算。得到了合理的布局方案，對給袋裝置中涉及到的問題都一一得到解決。本文的主要結(jié)論如下：1．參考多種設(shè)計方案，從多角度對比和綜合考慮，最終選擇合適的設(shè)計方案。2.對包裝機給袋系統(tǒng)的夾袋裝置與吸袋裝置進行運動仿真，輸出簡單易懂的圖表以幫助理解凸輪的復(fù)雜傳動過程。3．對給袋機構(gòu)進行設(shè)計計算。對吸盤控制凸輪和鏈條齒輪是否符合設(shè)計要求，強度，行程分析與測繪所得數(shù)據(jù)進行校核，結(jié)果設(shè)計符合設(shè)計要求，強度校核通過，桿件強度校核通過，齒輪校核通過；對送袋機構(gòu)升降螺桿傳動錐齒輪的選材和尺寸進行校核與計算，結(jié)果也符合要求。2.前景展望隨著人們?nèi)粘９ぷ鞴?jié)奏的加快，營養(yǎng)保健食品的豐富，環(huán)境保護意識的增強，今后對食品及其包裝也必然會提出許多新的要求。這就包括因地制宜大力發(fā)展真空包裝、真空充氣包裝和無菌包裝等新技術(shù)、新產(chǎn)品，使之與速凍包裝有機結(jié)合。著眼于當(dāng)前和未來，可以確認(rèn)下述3大類型包裝機乃是適合食品銷售包裝的優(yōu)秀機種，且可堪稱之為擁有漫長發(fā)展歷史和富有強大生命力的主導(dǎo)機型，即立式袋（盒）成型充填封口機、臥式袋（盒）成型充填封口機、臥式接縫裹包機。按照成組技術(shù)思想進行剖析，這三者之間的共同性和相似性較多，有助于統(tǒng)一開發(fā)，另外又各具特殊的差異性，要因地制宜選用。經(jīng)全面比較，列其主要特征如下：包裝對象——將3個機種相配合幾乎無所不包（通常含氣液料除外），只不過第三種有一定局限性。包裝材料——均以卷筒式復(fù)合薄膜為主，有的場合第二種可內(nèi)放吸管，第三種可內(nèi)放托肋等輔件。包裝形式——第二種花樣較多，如三邊封袋、四邊封袋、雙聯(lián)袋、自立袋、磚型盒、屋頂形盒等；第一種居其次，第三種偏少，通常以枕形袋為主，有的可制成筒形袋、四邊封袋等。包裝尺寸——第一種的袋寬最小達10毫米，袋長可在限定范圍內(nèi)無級調(diào)整；后兩種的袋寬及袋長均可在限定范圍內(nèi)無級調(diào)整，其中第三種的袋長能達半米以上。封口類型——第二種新型發(fā)出來的不少，如設(shè)置撕裂口或撕裂線的上端平封、加內(nèi)嵌盒的組合封、放在不同部位的螺旋蓋封等等；另外兩個機種顯得單調(diào)。傳送運動——既能實現(xiàn)連續(xù)式運動，也能實現(xiàn)步進式運動。結(jié)構(gòu)組合——全面體現(xiàn)模塊式結(jié)要，尤其第二種水平布局更便于配置功能性模塊（如抽真空、充氮氣），加上機電一體化程度高，使多樣性、通用性、多功能集成性大為增強，形成了系列化產(chǎn)品。3.今后的工作由于包裝機給袋系統(tǒng)性能要求高，因此它的設(shè)計與制造都相對比較復(fù)雜。以后應(yīng)致力于開發(fā)出既滿足使用要求又符合現(xiàn)行國內(nèi)的制造業(yè)水平的包裝機，使其走上批量化和產(chǎn)業(yè)化。深入開展研究，攻克制造難關(guān)，進一步修改和優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，將包裝機性能和質(zhì)量提高到一個新的水平。致謝匆匆四年的本科生學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，雖活到老學(xué)到老，但興趣是關(guān)鍵。在廣闊的科技殿堂里，我誠惶誠恐，因為不懂的太多了。故我還得繼續(xù)努力學(xué)習(xí)，正如屈原所說,路漫漫，其修遠兮，吾將上下而求索。本論文是在黃松和老師的精心指導(dǎo)下完成的，在我寫本論文中得到了黃松和老師的悉心指導(dǎo)，在整篇論文的研究過程中，從論文的選題、課題的進行到難題的解決，無不傾注著黃老師的心血；黃老師還親自和我討論論文中的一些細(xì)節(jié)，他敏銳的思維，令年輕人亦感佩服！黃老師堅實的理論、淵博的學(xué)識、風(fēng)趣的談吐、高尚的人格都給予我極大的震撼和觸動，這將是我今后不斷學(xué)習(xí)、完善自我的動力和源泉。在此，首先向我的導(dǎo)師致以深深的謝意！感謝小組成員及研究生學(xué)長給我提供的幫助和支持。感謝在設(shè)計中向我提供幫助的所有老師和同學(xué)。參考文獻[1]謝進、萬朝燕、杜立杰主編.機械原理.北京：高等教育出版社，2004.1[2]石永剛，徐振動主編.凸輪機構(gòu)設(shè)計.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社[3]邱宣懷主編.機械設(shè)計.第四版.北京：高等教育出版社，1997[4]陳秀寧，施高義.機械設(shè)計課程設(shè)計.第二版.杭州：浙江大學(xué)出版社，2004[5]成大先主編.機械設(shè)計手冊第一卷.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[6]成大先主編.機械設(shè)計手冊第四卷.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[7]李慶華主編.材料力學(xué).第三版.成都：西南交通大學(xué)出版社，2005[8]西南交通大學(xué)機械設(shè)計教研室.機械設(shè)計習(xí)題討論與實踐.[9]劉朝儒、彭福蔭、高政一主編.機械制圖第四版.北京：高等教育出版社，2001.8[10]石永剛、吳央芳主編.凸輪機構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新北京：機械工業(yè)出版社，[11]機械手冊編委會主編.帶傳動和鏈傳動.北京：機械工業(yè)出版社[12]邱宣懷主編.機械設(shè)計.第四版.北京：高等教育出版社，1997[13]任嘉卉主編.公差配合手冊.北京：機械工業(yè)出版社[14]機械設(shè)計制造工藝、質(zhì)量檢測與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范全書.電子工業(yè)出版社[15]SolidWorks三維機械設(shè)計實例教程.化學(xué)工業(yè)出版社[16]SolidWorks裝配體建模.美SolidWorks公司著.機械工業(yè)出版社[17]趙健主編.SolidWorks2007機械設(shè)計專家指導(dǎo).機械工業(yè)出版社[18]SolidWorks2007工程圖.美solidworks公司著.機械工業(yè)出版社付：外文翻譯機械設(shè)計摘要 機器是機構(gòu)與其他零件的組合，為了有益的用途而轉(zhuǎn)換、傳遞或利用能量、力或者運動實例有發(fā)動機、渦輪、車輛、卷揚機、印刷機、洗衣機和電影攝影機.許多適用于機器設(shè)計的原理和力法也適用于不是真正機器的制成品，從輪轂蓋和檔案櫥柜到儀表和核壓力容器。“機械設(shè)計”這一術(shù)語比“機器設(shè)計”更為廣義，它包括機器設(shè)計。而對于某些儀器，如用以確定熱、流動線路和體積的熱力以及流體方面的問題要單獨考慮。但是，在機械設(shè)計時要考慮運動和結(jié)構(gòu)方面的問題以及保存和封裝的規(guī)定。在機械工程領(lǐng)域以及其他工程領(lǐng)域應(yīng)用機械設(shè)計，都需要諸如開關(guān)、凸輪、閥門、容器和攪拌器等機械裝置。關(guān)鍵詞：機械設(shè)計機構(gòu)設(shè)計過程工差設(shè)計過程設(shè)計始于真正的或想象的需要。現(xiàn)有的儀器可能需要在耐用性、效率、重量、速度或成本上加以改進。可能需要新的儀器來完成以前由人做的功能，如裝配或保養(yǎng)。目標(biāo)全部或部分地確定后，設(shè)計的下一步就是構(gòu)思能夠完成所需功能的機構(gòu)及其布置為此，徒手畫草圖價值極大，它不但作為一個人想法的記錄和與其他人討論的輔助手段，而且尤其適于與自己的想法交流，作為創(chuàng)造性思路的興奮劑還需要有關(guān)于部件的廣泛知識，因為一臺新機器常常由熟知的各類零件重新安排或替換而成，也許改變了尺寸和材料。無論在構(gòu)思過程中還是之后，一個設(shè)計者都會進行快速或粗略的計算或分析以確定一般尺寸和可行性。當(dāng)些關(guān)于所需或可用空間量的想法確定后，可以開始按比例畫草圖。最后，一項基于功能和可靠性的設(shè)計完成了，就可以制造樣機了。如果測試滿意，而且如果裝置要大量生產(chǎn)，就要對最初的設(shè)計進行一定的修改以確保以較低成本大量生產(chǎn)。在隨后幾年的制造和使用期間，設(shè)計有可能因構(gòu)思了新想法或者基于測試和經(jīng)驗基礎(chǔ)上的進一步分析所顯示的改變而改變。銷售吸引力、客戶滿意度和制造成本都與設(shè)計有關(guān)，設(shè)計能力與工程投資的成功密切相關(guān)。一些設(shè)計準(zhǔn)則在這一部分，有人建議運用創(chuàng)造性的態(tài)度進行的分析，這種分析可以引起重大改進以及對備用產(chǎn)品的構(gòu)思和完善，也許產(chǎn)品功能更多、更經(jīng)濟、更耐用。創(chuàng)造階段無須是最初和獨立的階段。雖然分析人員可能并不負(fù)責(zé)整個設(shè)計，但是他不僅僅是能從數(shù)字上提出要他解決的問題的正確答案，不僅僅是給出應(yīng)力值、尺寸或者工作限制。他可以提出更廣泛的見解，以便改進規(guī)范或方案。由于在分析前或分析過程中，他會熟悉裝置及其工作條件，他就處于一個構(gòu)思備選方案的有利位置。最好他能提出建議改變形狀來消除力矩或應(yīng)力集中，而不是允許構(gòu)建具有大截面和過多動態(tài)載荷的機構(gòu)最好是他報廢他的細(xì)致的設(shè)計而不是后來看到機械報廢。為了激發(fā)創(chuàng)造性思維，建議設(shè)計人員和分析人員使用以下準(zhǔn)則。前6條準(zhǔn)則尤其適用于分析人員，雖然他可能涉及到所有這10項。1.創(chuàng)造性地利用所需的物理性能并控制不需要的。2.認(rèn)識實用載荷及其重要性。3.預(yù)先考慮沒有作用的載荷。4.發(fā)明更有利的加載條件。5.提供最小重量的最有利的應(yīng)力分布和剛性。6.用基本方程計算比例并使尺寸最優(yōu)化。7.選取材料以獲得性能組合。8.在備件和集成零件間仔細(xì)選擇。9.修改功能設(shè)計以適應(yīng)生產(chǎn)過程和降低成本。10.考慮裝配中使部件精確定位和互不干擾。機械設(shè)計整個機械設(shè)計是一個復(fù)雜的過程。設(shè)計人員必須在這樣的領(lǐng)域，如靜力學(xué)、運動學(xué)、動力學(xué)和材料力學(xué)具有良好的素養(yǎng)，此外，還必須熟悉制造材料和制造工藝。設(shè)計人員必須能夠組合所有相關(guān)的事實，進行訓(xùn)渭、制作草圖和制圖來把制造要求傳遞到車間。任何產(chǎn)品設(shè)計的第一步工作之一是選擇用于制造每個部件的材料。今天的設(shè)計人員可得到無數(shù)的。在選擇時，產(chǎn)品的功能、外觀、材料成本和制造成本都很重要。在任何計算之前必須仔細(xì)評估材料的性能。有必要仔細(xì)計算以確保設(shè)計的有效性.計算從不出現(xiàn)在圖上,而是由十各種原因被存起來。一旦任何一個部件失效，就要弄清楚在最初設(shè)計這個有缺陷的零件時做了什么；而且，從對過去的項目的計算中可以獲得一份經(jīng)驗文件。當(dāng)需要類似的設(shè)計時，過去的記錄會有極大的幫助。計算（和圖上尺寸）的檢查最為重要。一個小數(shù)點放錯位置可以毀掉一個本來可以接受的項目。例如，如果一個人要設(shè)計一個能支撐100磅的托架，而它本應(yīng)該能支撐1000磅，結(jié)果肯定會失敗。必須檢查再檢查設(shè)計工作的方方面面。計算機對于工作人員來講是一個很有用的工具，可以減輕乏味的計算并且對現(xiàn)有數(shù)據(jù)提供擴展分析。基于計算機性能的交互系統(tǒng)使計算機輔助設(shè)計（CAD）和計算機輔助制造（CAM)成為可能。通過這樣的系統(tǒng)，就可能把一個初步構(gòu)思傳送到打孔紙帶用于數(shù)字加工控制而無須繪制正式的施工圖。實驗室測試、模型和樣機對于機械設(shè)計很有幫助。實驗室提供了很多建立基本概念所需的信息，然而，還可用它們獲得一些關(guān)于產(chǎn)品在現(xiàn)場會如何工作的認(rèn)識最后，一個成功的設(shè)計人員應(yīng)盡最大努力跟上時代步伐。每天都會出現(xiàn)新材料和生產(chǎn)方法。繪圖和設(shè)計人員如果不熟悉現(xiàn)代方法和材料就可能失去作用。一個好的設(shè)計人員應(yīng)經(jīng)常閱讀技術(shù)期刊以跟上新的發(fā)展工程工差固體由其表面邊界確定界限。典型地，設(shè)計人員給一個零件指定公稱尺寸以使其滿足其需要。實際上由于表面不規(guī)則以及固有的表面粗糙度，各個零件不能重復(fù)地做成公稱尺寸必須允許尺寸有一些變化以確保能夠制造。但是，所允許的變化一定不能太大以至于使裝配件的性能變差。單個零件所允許的變化稱為公差。公差這一術(shù)語不僅適用于由制造工藝產(chǎn)生的部件尺寸的可以接受的范圍，而且適用于機械或加工的輸出。例如，一個給定型號的內(nèi)燃機的功率每臺都有所變化。實際上，我們常常發(fā)現(xiàn)這種變化模型會是頻率分布曲線，例如t.態(tài)分布（又叫高斯分布）。設(shè)計人員的工作之一就是給一個零件指定尺寸和允許的變化，這個值能夠產(chǎn)生可以接受的性能。零件公差當(dāng)圖中沒有指定確切尺寸時，大多數(shù)組織都有適用于尺寸的通用公差。對于加工尺寸，通用公差可能是±0.5毫米。因此，被指定為15.0毫米的尺寸的范圍可以是14.5毫米到15.5毫米之間。其他通用公差可以適用于如角度、鉆孔和沖孔，鑄件、鍛件、焊縫和焊角等情形。在給一個零件指定公差時，可以參考以前的圖或一般的工程實踐。典型的公差被指定為英武成JSO標(biāo)準(zhǔn)所定義的幅度。對于一個給定公差，比如H7/s6，對于正在研究的零件尺寸就有一組與圖表對應(yīng)的數(shù)值可用。下面這段將給出關(guān)于裝入孔內(nèi)的軸或柱形配合的具體例子。孔和軸的標(biāo)準(zhǔn)配合一項標(biāo)準(zhǔn)的工程工作是確定一個柱形零件的公差，比如安裝在一個相應(yīng)的筒形零件或孔內(nèi)的．或者是在其內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的軸配合的松緊取決于應(yīng)用例如，一個定位在軸上的齒輪就需要“緊”的靜配合，這里軸的直徑實際上比齒輪毅的內(nèi)徑稍微大一些以便能傳遞所需的扭矩。再者，滑動軸承的直徑必須大于軸的直徑以使其旋轉(zhuǎn)。假定從經(jīng)濟上講不能把部件制造成精確的尺寸，軸和孔尺寸上的大小變化就必須確定。但是，變化的范圍不應(yīng)太大以免裝配時受損為了不至于有無窮無盡的被指定的公差尺寸，已經(jīng)制定了國家和國際標(biāo)準(zhǔn)確定了公差帶，比如hll/cll。為了使用這一資料，給出了傳統(tǒng)公差使用中的定義。通常使用的是基孔制，因為這會使公司內(nèi)部所需的鉆頭、絞刀、拉刀和計量工具種類的減少。尺寸：以專用單位表示尺寸數(shù)字值的數(shù)。實際尺寸：通過測量得到的部件尺寸。尺寸極限：零件允許的最大和最小尺寸。最大尺寸極限：兩個尺寸極限中較大的。最小尺寸極限：兩個尺寸極限中較小的基本尺寸：用以固定尺寸極限的參考尺寸偏差：一個尺寸與其對應(yīng)的基本尺寸的代數(shù)差實際偏差：實際尺寸與其對應(yīng)的基本尺寸的代數(shù)差。上偏差：最大尺寸極限與其對應(yīng)的基本尺寸的代數(shù)差下偏差：最小尺寸極限與其對應(yīng)的基本尺寸的代數(shù)差公差：最大尺寸極限與最小尺寸極限的差值。軸：指定一個部件所有外部特征的慣用術(shù)語孔：指定一個部件所有內(nèi)部特征的慣用術(shù)語。初步設(shè)計產(chǎn)生滿足指定需求的解決方