首页-亿盛亿盛娱乐亿盛平台亿盛注册登录-毕业设计（论文）-水果包装机的设计doc(主管:QQ66306964 主管:skype live:.cid.6c7b79dae5ec9830)奇亿娱乐奇亿注册奇亿娱乐新乡学院 2009届专科毕业设计 水果包装机的设计 院（系）名称 机电工程系 专 业 名 称 09级机电一体化技术 学生姓名 学号 指导教师 完 成 时 间 2012年5月 摘要 包装在日常生活中日趋广泛，对于水果这种不宜长时间存储的食品来说更加迫切需求，本文探讨如何设计一个系统的包装机结构，柑橘自动包装机的设计是典型的机械系统设计，它不仅包括机构的尺寸还包括了传动机械系统的设计。主要分为物料输送装置，包装装置以及装箱送出装置，另外对三个部分的连接也进行了叙述。 关键词：自动包装机，输送装置，包装装置，送出装置。 Abstract Wrapping is in an increasingly wide range of everyday life. For the fruits of such food products should not be stored a long time, more urgent needs, this paper explore how to design a system structure of the packaging machine, automatic packaging machine design citrus is a typical mechanical system design, not only to the organizations size also includes driving the design of mechanical systems. Consists of material handling equipment, packaging equipment and sent packing device, another of the three parts of the connection have also been described. Keywords: automatic packaging machines, conveying equipment, packaging equipment, sending device. 目录 绪论……………………………………………………………………………5 第一章：柑橘包装总体设计方案拟定 7 1.1 柑橘包装机械简介 7 1.1.1 包装机械简介 7 1.1.2 包装机的分类 7 1.1.3 包装机的特点和设计要求 7 1.1.4 包装机的优化设计要求 8 1.1.5 传送带介绍 9 1.1.6装箱机介绍 10 1.2 设计目标 10 1.3主要机构方案拟定 11 1.4方案设计特点 14 第二章：传送装置方案的设计 15 2.1支架的选择 15 2.2电动机的选择 16 2.2.1电动机的分类 16 2.3轴承的选择 20 2.3.1轴承的分类 20 2.3.2轴承的选择 24 第三章：制袋及封装机构的设计 26 3.1制袋及封装原理 26 第四章：运输机构的设计 31 第五章：重要部分零件的设计及计算 32 5.1齿轮传动设计计算 32 5.2轴的设计计算 35 5.3滚动轴承寿命计算 40 参考文献 43 绪论 本文研究的是水果自动包装机，用来实现输送、生产制袋、封口、包装、输出一次性完成的机构，简单方便快捷，适合包装圆状的产品，如柑橘、橙子、柠檬等各类水果和农产品。机器直接接触水果部分采用海绵铺垫，更好的保护水果。 当前在水果的采后商品化过程中．不同的环节有着不同的薄膜包装需要。贮藏保鲜包装：一般在普通果农或专业户的生产环节使用。因水果包装量极大。为降低成本，同时解决包装保鲜与果身透气之间存在的矛盾(如果完全与外界空气隔绝，水果会很快腐烂)，一般采用(0．001一O．003mm)的食品保鲜膜。包装塑膜很薄，且包装与果身之间呈松驰状态，内有若干空气。上市保鲜精品包装：一般是专业大户或经销商在流通环节使用。采用较厚的塑膜(0．008一O．0l mm)，便于印刷商标文字图案等．也可防止储运时出现破膜等现象。有时也会在包装袋上打上气孔．以便水果局部透气，又能使大部分果身与外界空气相隔绝。当前，我国很多水果包装还是处于手工状态。手工包装时，一般是先取成品塑膜袋，张开袋口，然后用手逐个握拿水果将其放入袋内，然后一手提袋另一只手使水果袋旋转，使塑膜袋逐渐贴紧水果(上市精品包装也较多使用胶条封贴)。这样的人工装袋，需要大量的人力。且效率低．费用极高。另外，水果在包装过程中，经手拿捏。容易造成水果损伤，并且人工装袋口扎口不齐，破损率较高。保鲜质量差，病变转移快。因此．水果在采后商品化过程中使用自动包装机将是一个必然趋势。广大果农们、专业大户、果品经销商盼望有一种结构简易、购机价格低廉、包装速度较快、使用效果较好，单果包装成本低的水果塑膜包装机。而现有机械难以满足此需要。包装是食品加工过程的最后一道工序，而实现包装的主要手段就是使用食品包装机械。根据有关定义，食品包装机械是指完成全部或部分包装过程的机器，其包装过程主要包括灌装、成型、充填、封口、裹包等工序。近年来，国外食品包装机械发展十分迅速，尤其是欧、美、日等发达国家形成了新的基本特征。 日常生活中，我们接触到的水果基本都是没有外包装的，在我们购买的时候往往要经过挑拣，所以水果上肯定会有卫生质量问题，因此在水果包装方面我们需要投入一定的研究，一层薄薄的塑料袋包裹下的水果肯定是今后发展的主流. 由此可见，水果自动包装机的设计有充分的必要性以及可行性。包装行业的运行成本其实很低，但是包装之后的回报却是不可言喻的，经济效益，卫生效益等等都有很大的影响。 自动包装机的出现可以很好的解决这个问题，水果成批进入然后成批的包装完成后送出，效率很高。 第一章：柑橘包装总体设计方案拟定 1.1 柑橘包装机械简介 1.1.1 包装机械简介机械由动力机、传动部分和执行部分等所组成。但是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八个组成要素。 被包装物品的计量与供送系统：指将被包装物品进行计量、整理、排列。并输送至预定工位的装置系统。有的还完成被包装物品的成型、分割。 包装材料的整理与供送系统：指将包装材料进行定长切断或整理排列，并逐个输送至预定工位的装置系统。有的再供送过程中还完成制袋或包装容器的竖起、定型、定位。 主传送系统：指将被包装物品和包装材料由一个包装工位顺次传送到下一个包装工位的装置系统。单工位包装机则没有主传动系统。 包装执行机构：指直接进行裹包、充填、封口、贴标、捆扎和容器成型等包装操作的机构 成品输出机构：指将包装成品从包装机上卸下、定向排列并输出的机构。有的成品输出由主传送系统完成或靠成品自重卸下。 动力机与传动系统：指将动力机的动力与运动传递给执行机构和控制元件，使之实现预定动作的装置系统。通常由机、电、光、液、气等多种形式的传动、操纵、控制以及辅助等装置组成。 控制系统：由各种自动和手动控制装置等所组成，是现代包装机的重要组成部分，包括包装过程及其参数的控制，包装质量、故障与安全的控制等。 机身：用于支撑和固定有关零部件，保持其工作时要求的相对位置，并起一定的保护、美化外观等作用。 1.1. 包装机的分类 包装机械有多种分类方法。按功能可分为单功能包装机和多功能包装机；按使用目的可分为内包装机和外包装机；按包装品种又可分为专用包装机和通用包装机；按自动化水平分为半自动机和全自动机等。 包装机械的种类繁多，分类方法很多。从不同的观点出发可有多种，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、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，有半自动、全自动包装机等。 1.1. 包装机的 要研究包装机械的设计方法，必须先从包装机械的特点入手。包装机械作为特殊类型的专用机械，与其它机械相比有着自身的特点，主要如下 ： 1种类繁多。由于包装对象、包装工艺的多样化，使包装机械在原理与结构上存在很大差异，即使是能够完成同样包装功能的机械，也可能具有不同的工作原理和结构。 2更新换代快。由于包装机械不断向高速化发展，机械零部件极易疲劳，并且随着社会的进步，对包装机械的要求也日趋严格，为满足市场需求，包装机械应及时更新换代。 3控制要求高。由于包装机械结构复杂、包装工艺动作配合要求高，其自动控制又直接影响包装机械的结构、工作可靠性、包装产品质量、生产效率、能量消耗和操作环境等。因此对包装机械的控制要求较高。 4多功能性。包装机械是生产数量有限的专业机械，为提高生产效率、方便制造和维修、减少设备投资，目前包装机械大多具有通用性和多功能性。有关业内人士认为，未来包装机械将朝着4个方向发展：机械功能多元化、结构设计标准化、模组化、控制智能化、结构高精度化 。鉴于包装机械上述特点以及包装机械的发展方向，包装机械的设计应采用模块化设计实现多功能、多用途，并综合运用机、电、光、气一体化技术提高自动化程度，保证其可靠性。机器要易于调节。具有柔性和灵活性。此外，设计还应运用人机工程思想，做到”以人为本”。同时采用标准化、系列化、绿色化等设计方法进行优化设计以满足包装机械的设计要求。 1.1.4 包装机的 目前，包装机械设计方法大多比较单一，未进行优化设计。常用设计方法主要有：模块化设计方法、机电一体化设计方法、标准化和系列化设计方法、可靠性设计方法、绿色设计方法、人机工程设计方法、仿真设计方法等等。模块化设计是包装机械设计的重要发展方向之一。其核心思想是将系统根据功能分为若干模块，通过模块的不同组合完成不同的功能或满足不同的产品需求。但由于包装机结构、传动系统、控制系统均比较复杂，动作配合要求较高，因此设计较为困难。 1.1.5 传送带介绍 传送带一般按有无牵引件来进行分类。 具有牵引件的传送带一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。牵引件用以传递牵引力，可采用输送带、牵引链或钢丝绳；承载构件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驱动装置给输送机以动力，一般由电动机、减速器和制动器(停止器)等组成；张紧装置一般有螺杆式和重锤式两种，可使牵引件保持一定的张力和垂度，以保证传送带正常运转；支承件用以承托牵引件或承载构件，可采用托辊、滚轮等。 具有牵引件的传送带设备的结构特点是：被运送物料装在与牵引件连结在一起的承载构件内，或直接装在牵引件(如输送带)上，牵引件绕过各滚筒或链轮首尾相连，形成包括运送物料的有载分支和不运送物料的无载分支的闭合环路，利用牵引件的连续运动输送物料。 1.1. 自动装箱机?能自动将包装物整形排列，装入打开的纸箱中，并完成不干胶封口等动作的装箱设备，所有动作都是全自动完成的。大多数自动装箱机采用新型为组合结构，包括成箱装置、整列装置、充填装置和封箱装置等功能单元，分别完成相应的功能动作，各装置都安装在同一主机架上。成箱装置的箱坯架在上方，充填装置在成箱装置正下方，整列装置在充填装置的前方，封箱装置在充填装置的后方。采用P.L.C 触摸显示屏控制。设有缺瓶报警停机，无瓶不装箱安全装置。大大方便操作、管理、减少生产人员和劳动强度，是自动化规模生产必不可少的设备。 的大批量包装。 1.3主要机构方案拟定 为达到上述设计目的．设计的技术方案如下： 本水果包装机的结构包括机架．以及设置在机架上的毛刷辊送果机构、间歇式供膜与纵封机构、横封机构、传动机构及其控制器，另有独立的间歇式贮果供果机构。 (1)供膜与纵封机构。位于机架前上方，由膜架、若干导杆、成型器、三组内含加热元件的纵封杆及供膜伺服电机、纵封伺服电机组成。单张卷筒薄膜经多道导杆、成型器．将薄膜卷折成筒状，并被回转的纵封辊牵引、加热加压纵向热封定型 (2)送果机构。主体为一对毛刷辊，由刷辊电动机驱动。辊轮上均匀植有刷毛，防止果料与辊轮碰撞受损。毛刷在旋转时所产生的向上推力既可托起果料，又不会对果料表面产生损伤。毛刷辊略倾斜放置，兼具推送果料前进的功效。毛刷辊较高端位于单独的贮果供果机构的提升机出果口处。中部有“T”形门．右侧 (进果端)装有供果感应器、左侧装有保鲜剂喷头。供果感应器用于控制提升机间歇启动。保鲜剂喷雾机构非常简单方便，由气泵给保鲜剂药桶加压，供果感应器计数达一定数量．电控程序间隙启动电磁阀．控制保鲜剂喷头工作。旋转的毛刷辊可保证保鲜剂能均匀涂刷在果料表面。较低端靠近象鼻成型器处，此处毛刷辊上方有送果感应器．下方有推果杆、前下方有阻果弯杆。当果料从贮果供果机构进入后，在毛刷辊的作用下．自动依次排成单列前行，队列在阻果弯杆处停止住。送果感应器检测到果料后，阻果弯杆向下沉，推果杆快速伸出．阻住第二个果料的同时。将料口处的果料项入象鼻成形器的内部通道，然后阻果弯杆向上抬起，推果杆缩回，第二个果料在毛刷辊及重力作 用下行进到料口处．完成一次送果动作。此二杆均由气动元件控制拉伸。果料通过象鼻成形器的内部通道进行纵封后形成的膜筒．并停留在横封机构的海绵托板上。 (3)横封机构。由外侧横封板件、内侧横封板件、横封板牵引导轨管及外、内横封气缸组成。横封板牵引导轨的主体是导轨管。内侧横封板件套在导轨管上滑动，而外横封板件则固定在牵引杆上，牵引杆从导轨管内部穿过并可并自由滑动。内外横封板件由两个气缸同步实现推拉。松开相应止动螺栓，外、内两个横封板件便可直接从导轨管退出，根据需要快捷地拆装、更换两个横封板件上的部件。内、外横封板件上部位置均固定有海绵托板。内外横封板件合拢时，海绵托板形成“Y”型．用以接住落下的果料。“Y”型中上部位置的右侧机架延伸出一横封备料传感器，外侧横封板件中下部安装横封传感器。外侧横封板件中间位置安装有热封刀．内侧横封板件中间位置安装有热封 垫。热封刀、热封垫内部均有发热元件及测温传感线，热封垫表面贴有耐热的硅橡胶。根据普通保鲜薄膜包装与精品包装的不同要求，热封刀、热封垫均可从横封板件上快捷拆装切换。普通保鲜薄膜包装时，热封刀为自行设计加工。刀口端为平齐的“山”形，热熔切断。当精品包装时，热封刀换为包装机通用的锯齿刀。 (4)料斗。料斗底部联接有三角块。内侧横封板件下部两端处位置装有料斗推动杆。料斗推动杆沿料斗底部三角块斜面前进，将料斗托平．果料落在其上完成横封后．料斗推动杆随内侧横封板件退回，料斗随即倾下，将其上包装好的果料放下。 (5)系统控制。整个系统用一个电子程序控制流程来完成，见图1。 图1：程序控制流程图 1.4方案设计特点 方案特点： (1)高质薄膜单个封口，不易破损，保鲜性强，整齐美观，大大提高产品品位。 (2)实现普通卷筒膜的自动制袋、果料包装 (3)能使用普通食品保鲜的超薄塑膜进行贮藏保鲜包装．最大限度地降低包装物料消耗与定作成本：也能使用厚塑膜进行上市精品包装：相关机构可简单、快速地切换．作到保鲜包装与精品包装一机两用。 (4)智能化程度较高，步进电机运膜、数字式温控、微电脑程序控制等系统状态自动识别与调整，自动停机等。包装速度较快 (5)整机结构简明，购机与单果包装成 第二章：传送装置方案的设计 由于设计任务书中，要求送料装置：平台为800mm×800mm×100mm 传送带为100mm×1000mm，那么根据要求对传送装置中，支架，电动机，轴承，链传动等进行了主要研究。 2.1支架的选择 角钢的概述、种类及规格、定义1.概述 角钢属建造用碳素结构钢，是简单断面的型钢钢材，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，成品角钢为热轧成形、正火或热轧状态交货。 2.种类及规格 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边厚的尺寸表示。目前国产角钢规格为２—２０号，以边长的厘米数为号数，同一号角钢常有２—７种不同的边厚。进口角钢标明两边的实际尺寸及边厚并注明相关标准。一般边长１２.５cｍ以上的为大型角钢，１２.５cｍ—５cｍ之间的为中型角钢，边长５cｍ以下的为小型角钢。具体标准如“７”所列。.外观质量要求 角钢的表面质量在标准中有规定，一般要求不得存在使用上有害的缺陷，如分层、结疤、裂缝等。 角钢几何形状偏差的允许范围在标准中也有规定，一般包括弯曲 2.2电动机的选择 2.2.1电动机的分类 1．按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。2．按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。3．按起动与运行方式分类 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容盍式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。4．按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。 5．按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线．按运转速度分类 电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无极变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机电动机的功率．应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。选择时应注意以下两点： (1如果电动机功率选得过小．就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载．使其绝缘因发热而损坏．甚至电动机被烧毁。 (2)如果电动机功率选得过大．就会出现“大马拉小车”现象．其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高(见表)，不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。 要正确选择电动机的功率，必须经过以下计算或比较： 1）对于恒定负载连续工作方式，如果知道负载的功率(即生产机械轴上的功率)Pl(kw)．可按下式计算所需电动机的功率P(kw)： P=P1/n1n2 式中 n1为生产机械的效率；n2为电动机的效率。即传动效率。 按上式求出的功率，不一定与产品功率相同。因此．所选电动机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。2）短时工作定额的电动机．与功率相同的连续工作定额的电动机相比．最大转矩大，重量小，价格低。因此，在条件许可时，应尽量选用短时工作定额的电动机。 (3)对于断续工作定额的电动机，其功率的选择、要根据负载持续率的大小，选用专门用于断续运行方式的电动机。负载持续串Fs％的计算公式为 FS％＝tg/(tg+to)×100％ 式中 tg为工作时间，t。为停止时间min；tg十to为工作周期时间min。 此外．也可用类比法来选择电动机的功率。所谓类比法。就是与类似生产机械所用电动机的功率进行对比。具体做法是：了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功 率的电动机，然后选用相近功率的电动机进行试车。试车的目 的是验证所选电动机与生产机械是否匹配。验证的方法是：使 电动机带动生产机械运转，用钳形电流表测量电动机的工作 电流，将测得的电流与该电动机铭牌上标出的额定电流 进行对比。如果电功机的实际工作电流与铭脾上标出的额定 电流上下相差不大．则表明所选电动机的功率合适。如果电动 机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低70％左右．则 表明电动机的功率选得过大(即“大马拉小车”应调换功率 较小的电动机。如果测得的电动机工作电流比铭牌上标出的 额定电流大40％以上．则表明电动机的功率选得过小(即小 马拉大车)，应调换功率较大的电动机. 表: 负载情况 空载 1/4负载 1/2负载 3/4负载 满载 功率因数 0.2 0.5 0.77 0.85 0.89 效率 0 0.78 0.85 0.88 0.895(杆)、象鼻成型器、三组内含加热元件的纵封辊及供膜伺服电机、纵封伺服电机组成。单张卷筒薄膜经多道导辊、成型器．将薄膜卷折成筒状，并被回转的纵封辊牵引、加热加压纵向热封定型。横封机构。由外侧横封板件、内侧横封板件、横封板牵引导轨管及外、内横封气缸组成。横封板牵引导轨的主体是导轨管。内侧横封板件套在导轨管上滑动，而外横封板件则固定在牵引杆上，牵引杆从导轨管内部穿过并可并由滑动。内外横封板件由两个气缸同步实现推拉。松开相应止动螺栓，外、内两个横封板件便可直接从导轨管退出，根据需要快捷地拆装、更换两个横封板件上的部件。内、外横封板件上部位置均固定有海绵托板。内外横封板件合拢时，海绵托板形成“Y”型．用以接住落下的果料。“Y”型中上部位置的右侧机架延伸出一横封备料传感器，外侧横封板件中下部安装横封传感器。外侧横封板件中间位置安装有热封刀．内侧横封板件中间位置安装有热封垫。热封刀、热封垫内部均有发热元件及测温传感线，热封垫表面贴有耐热的硅橡胶。根据普通保鲜薄膜包装与精品包装的不同要求，热封刀、热封垫均可从横 封板件上快捷拆装切换。普通保鲜薄膜包装时，热封刀为自行设计加工。刀口端为平齐的“山”形，热熔切断。当精品包装时，热封刀换为包装机通用的锯齿刀。 综合以上分析，横封的设计： 倾斜滚道安装尺寸的确定：由水果包装箱的外形尺寸知包装箱的高度为300mm,同时考虑到送箱装置的尺寸，留出一定的余量后，滚道的高度定为：400mm。滚道的尺寸依据柑橘的最大尺寸和安装空间的需要，暂定为：宽度X长度X两挡边高度X钢板厚度=150X150X60X1(单位为毫米)。安装时倾斜30°，便于柑橘滚到箱子里面。为了防止在滚动过程中受到损伤，倾斜滚道表面包覆一层海绵垫。 3.2气缸的工作原理、分类及安装形式 1.以气动系统中最常使用的单活塞杆双作用气缸为例来说明，它由缸筒、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖及密封件等组成。双作用气缸内部被活塞分成两个腔。有活塞杆腔称为有杆腔，无活塞杆腔称为无杆腔。 当从无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在活塞上所形成的力克服阻力负载推动活塞运动，使活塞杆伸出；当有杆腔进气，无杆腔排气时，使活塞杆缩回。若有杆腔和无杆腔交替进气和排气，活塞实现往复直线.气缸的分类 气缸的种类很多，一般按气缸的结构特征、功能、驱动方式或安装方法等进行分类。分类的方法也不同。按结构特征，气缸主要分为活塞式气缸和膜片式气缸两种。按运动形式分为直线运动气缸和摆动气缸两类。 3.气缸的安装形式 气缸的安装形式可分为 1）固定式气缸 气缸安装在机体上固定不动，有脚座式和法兰式。 2）轴销式气缸 缸体围绕固定轴可作一定角度的摆动，有U形钩式和耳轴式。 3）回转式气缸 缸体固定在机床主轴上，可随机床主轴作高速旋转运动。这种气缸常用于机床上气动卡盘中，以实现工件的自动装卡。 4）嵌入式气缸 气缸缸筒直接制作在夹具体内。 3.3气缸的工作原理 1.普通气缸 包括单作用式和双作用式气缸。常用于无特殊要求的场合。 图13－2为最常用的单杆双作用普通气缸的基本结构，气缸一般由缸筒、前后缸盖、活塞、活塞杆、密封件和紧固件等零件组成。 缸筒7与前后缸盖固定连接。有活塞杆侧的缸盖5为前缸盖，缸底侧的缸盖14为后缸盖。在缸盖上开有进排气通口，有的还设有气缓冲机构。前缸盖上，设有密封圈、防尘圈3，同时还设有导向套4，以提高气缸的导向精度。活塞杆6与活塞9紧固相连。活塞上除有密 封圈10，11防止活塞左右两腔相互漏气外，还有耐磨环12以提高气缸的导向性；带磁性开关的气缸，活塞上装有磁环。活塞两侧常装有橡胶垫作为缓冲垫8。如果是气缓冲，则活塞 两侧沿轴线方向设有缓冲柱塞，同时缸盖上有缓冲节流阀和缓冲套，当气缸运动到端头时， 图3－2 普通双作用气缸 1，13－弹簧挡圈 2－防尘圈压板 3－防尘圈 4－导向套 5－杆侧端盖 6－活塞杆 7－缸筒 8－缓冲垫 9－活塞 10－活塞密封圈 11－密封圈 12－耐磨环 14－无杆侧端盖 缓冲柱塞进入缓冲套，气缸排气需经缓冲节流阀，排气阻力增加，产生排气背压，形成缓冲气垫，起到缓冲作用。 2.特殊气缸 图3－3 薄膜气缸 1－缸体 2－膜片 3－膜盘 4－活塞杆 ? 为了满足不同的工作需要，在普通气缸的基础上，通过改变或增加气缸的部分结构，设计开发出多种特殊气缸。 （1）薄膜式气缸 图13－3为膜片气缸的工作原理图。膜片有平膜片和盘形膜片两种 一般用夹织物橡胶、钢片或磷青铜片制成，厚度为 5～6mm （有用 1～2mm 厚膜片的）。 图13－3所示的膜片气缸的功能类似于弹簧复位的活塞式单作用气缸，工作时，膜片在压缩空气作用下推动活塞杆运动。它的优点是：结构简单、紧凑、体积小、重量轻、密封性好、不易漏气、加工简单、成本低、无磨损件、维修方便等，适用于行程短的场合。缺点是行程短，一般不趁过50mm。平膜片的行程更短，约为其直径的1/10。 （2）磁性开关气缸 磁性开关气缸是指在气缸的活塞上安装有磁环，在缸筒上直接安装磁性开关，磁性开关用来检测气缸行程的位置，控制气缸往复运动。因此，就不需要在缸筒上安装行程阀或行程开关来检测气缸活塞位置，也不需要在活塞杆上设置挡块。 其工作原理如图3－4所示。它是在气缸活塞上安装永久磁环，在缸筒外壳上装有舌簧开关。开关内装有舌簧片、保护电路和动作指示灯等，均用树脂塑封在一个盒子内。当装有永久磁铁的活塞运动到舌簧片附近，磁力线通过舌簧片使其磁化，两个簧片被吸引接触，则开关接通。当永久磁铁返回离开时，磁场减弱，两簧片弹开，则开关断开。由于开关的接通或断开，使电磁阀换向，从而实现气缸的往复运动。 ? 图3－4磁性开关气缸 1－动作指示灯 2－保护电路 3－开关外壳4－导线－舌簧开关 气缸磁性开关与其它开关的比较见表3-1。 开关形式 控制原理 成本 调整安装复杂性 磁性开关 磁场变化 低 方便，不占位置 行程开关 机械触点 低 麻烦，占位置 接近开关 阻抗变化 高 麻烦，占位置 光电开关 光的变化 高 麻烦，占位置 表3-1气缸磁性开关与其它开关的比较 （3）带阀气缸 带阀气缸是由气缸、换向阀和速度控制阀等组成的一种组合式气动执行元件。它省去了连接管道和管接头，减少了能量损耗，具有结构紧凑，安装方便等优点。带阀气缸的阀有电控、气控、机控和手控等各种控制方式。阀的安装形式有安装在气缸尾部、上部等几种。如图13－5所示，电磁换向阀安装在气缸的上部，当有电信号时，则电磁阀被切换，输出气压可直接控制气缸动作。 图3－5 带阀组合气缸 1－管接头2－气缸3－气管4－电磁换向阀5－换向阀底板6－单向节流阀组合件7－密封圈。 （4）带导杆气缸 图13－6为带导杆气缸，在缸筒两侧配导向用的滑动轴承（轴瓦式或滚珠式），因此导向精度高，承受横向载荷能力强。 考虑到下横封所受力较小，故估选为缸径20mm的SDA系列薄 气缸，其受力范围在0.1—1.0MPa,足够满足设备的夹紧力需求。左右各一个。配套螺母：GB/T6172.1-2000六角薄螺母，安装螺钉依产品配套说明选为M5X30。 第四章：运输机构 柑橘包装封装后，由于数量巨大，人工操作劳动强度大，所以通过传送带运输机构以便运输，减轻劳动强度。 第五章：重要部分零件的设计及计算 5.1齿轮传动设计计算 1.选择齿轮级齿轮选用45钢，调质处理，取硬度为235～255HB； 齿轮精度等级为8级 2.按齿面接触疲劳强度设计 由中式5—54得 ≥mm 初选=1.2 由中式5—14得 ==2.5 由表查得：=189.8 取=0.3 T1=35810 =60jLh=60×639.64×1×(8×300×10)=9.21×108 =/=9.21×108/3.31=2.78×108 查图5-17得=1.1, =1.1 取Zw=1.0，=1.0，=0.92，=1.0 由中图5-16(b)得=590Mpa，=550MPa 由中(5-28)计算许用接触应力 =ZN1ZXZWZLVR==597.3Mpa =ZN2ZXZWZLVR==556.6Mpa ≥ ==56.08mm 取=28，==3.38×28=95 ===2.003mm 取标准模数=2.25mm =2.25×28=63mm =63×(1-0.5×0.3)=53.55mm ===1.79 由表5—3取=1.1 ==0.358 查中图5—4 =1.02 ===148.56mm =0.3×148.56=44.56 取 ===0.784 查图5—7得=1.175 ==1.1×1.02×1.175=1.32 =＜〔〕2 =2.5×189.8× =491.74Mpa＜ 安全 接触疲劳强度足够。 3.校核齿根弯曲疲劳强度 由中式5—55 =≤ =arctan=arctan=16.48O ==-16.48 O=73.52O =28/cos116.48O =21.90 95/cos73.52O =250.28 按, 查中图5—14得=2.85,=2.3 查中图5—15得=1.55，=1.74 查中图5—18b得 =220～230MPa,=170～180MPa 查中图5—19得=1.0，=1.0 由中式5—32得=1.0 取=2.0，=1.4 由中式5—31 ===314MPa ===257MPa = ==85.86MPa=314MPa安全 ===77.78MPa〈=257MPa安全 轴的设计计算 1．轴的设计计算 （1）选择轴的材料 轴的材料为45号钢，调质处理。 （2）按扭矩初步估算轴端直径 按中式（8-2） 查表（8-2） 取=130 =40mm 考虑轴端有一个键槽 =20×3﹪=18.77 取=30mm 该段轴长 =384mm （3）初选滚动轴承 考虑装拆调整方便起见，选用深沟球轴承。根据轴端尺寸和轴承的大概安装位置，初选深沟球轴承6204。 （4）对轴进行分析 带对轴的压轴力Q=670N a．求垂直面内的支反力 ， 75R2H+28Fa1=90Q+136Fr1 =(136×397+90×670-28×117) /75 =1480 =0,=Fr1-Q-R2H ==-1753N =Ft=61×1137=69357 b.求水平面内的支反力 75R2V-(75+61)Ft=0 R2V=136×1137/75=2062N ∑Fy=0 R1V=397-2062=-1665N 求A，B，D三点水平面内的弯矩 165Q-75R1V=165×670-75×1165=23175 226×670-136×1165+61×2062=118762 c．求合成弯矩 ==13126 ==137531 d．求当量弯矩 取0.6 Mca1=M1=73126N·mm ===139199N·mm =αT=0.6×35810=21486N·mm （6）校核轴的静强度 由当量弯矩可以看出B点的弯矩最大，但该出的直径却较小，故应验算B点的强度。 由表（8-1）和表（8-3）查得，根据式（8-7） =27.25mm 27.25mm30mm静强度足够 由于E点的弯矩较大，而直径却最小，所以还需验算E点的静强度。 E点处的当量弯矩 =22.6+=28.4 =16.0mm 考虑键槽影响，需加大（3-5）% =+3﹪=16.0+1.60×3﹪=16.5mm20mm 故E剖面强度也足够。 （7）校核轴的疲劳强度 a．判断危险剖面 I-Ⅳ剖面均有应力集中源，均有可能是危险剖面。其中I，Ⅱ，Ⅲ均为过渡圆角引起的应力集中，但Ⅳ剖面的合成弯矩值较大。所以只验算I，Ⅳ剖面的疲劳强度。 b．校核I剖面的疲劳强度。 I剖面因键槽引起的应力集中系数由附表1-1查得 =2.73 =1.96 由附表1-4查得：=0.83，=0.0.89 由附表1-5查得：=0.95 I剖面的扭剪应力，应力副和平均应力为： ===6.6MPa ==/2=6.6/2=3.3MPa 由表1-5查得0.21,由表8-1查得275MPa ===25 ===10.5MPa ==10.5MPa =0 ===13.12 ===11.62 取[S]=1.8，S＞[S]所以I剖面安全。 c.校核IV剖面的疲劳强度 由附表1-2查得 =8 =0.05 1.88 1.59 由附表1-4查得=0.83 =0.89 由附表1-5查得 ===2.17 ===16.51 ===2.15 S＞[S]=1.8安全 已知：6204AC轴承。基本额定动载荷C=25.2KN，基本额定静载荷C0=29.5kw,e=0.68。 由前面计算得知，该对轴承的水平支反力分别为=1480N,=-1753N 垂直支反力分别为：=2062N,=-1665N 合成支反力： ===2418N ===2538N =0.68=0.68×2418=1644.24N =0.68=0.68×2538=1725.84N +=1725.84+117=1842.84N=1644.24N =1842.84N,=1725.84N /=1842.84/2418=0.76e=0.68 =0.4,=1.67 轴承承受轻度载荷冲击，支反力A处有弯矩。所以取=1.2 = (+)=1.2×(0.4×2418+1.67×1842.84)=3114N /=1725.84/2538=0.68e =1,=0 ，==1.2×2538=3045.6N 计算轴承B的寿命 =13808.90h 预期寿命:10年 。13808.90/(8×300)=5.75 5年换一次轴承----寿命足够 首先感谢老师的悉心指导，在设计中提出不少宝贵意见，不分上下班、不辞辛苦地每周为我们进行辅导。在整个的设计过程中，老师的耐心和认真，让我感受颇深。在此，向老师致以最诚挚、最深切的谢意！ 从课本学习到校外实习，再到设计过程的指导，无不留下了老师的身影，没有老师的教育，我们不会顺利完成学业，也更谈不上毕业设计。每位老师的话我都会深深记在心里，毕业后，继续学习生活，我一定会紧记老师的教导，认真努力学习。我永远不会忘记四年的大学生活，尤其是伴我生活和学习的老师和同学们！ 最后，再次感谢每位老师对我的培养。 2012年5月 参考文献 [1] 杨燕．我国食品包装机械发展现状与趋势分析[J]．国包装业，2005(3)： 20—22 [2]尹章伟，毛中彦．包装机械[M]．北京：化学工业出版社，2006 [3]高德．包装机械设计[M]．北京：化学工业出版社，2005 [4] 2006年国际包装机械产业的发展趋势[EBOL]．(2006-l0-26)[2007-01-l6]． [5]张新野.装箱机纸塑装箱的异同点及优化设计[J] [6]张伟广.“传送带问题的归纳与拓展《新课程改革与实践》 [7]张百新. 工程力学 毕业设计 2
毕业设计（论文）-葛根素修饰物P2对血管性痴呆模型小鼠学习记忆及海马区ATP酶的影响.doc
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