间歇式立式袋装机设计说明书ZHL.doc

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包装机械设计

课程设计说明书

题目:

间歇式袋装机传动装置设计

学生姓名：

罗钱

学号：

201115210224

专业班级：

包装1102班

指导教师：

徐雪萌

2014年9月15日

目录

1设计方案说明 3

2设计方案分析 3

2.1包装机工作原理 3

2.2包装机结构分析 4

3设计计算 5

3.1电动机的选择计算 5

3.2计算传动装置的运动和动力参数 5

3.3联轴器的选择 6

3.4减速器及齿轮的选取确定 6

3.5直齿圆柱齿轮设计及计算 6

3.6离合器的确定 10

4设计总结 10

5参考资料 11

11

1设计方案说明

本次设计的题目是间歇式袋装机传动装置设计计算，这种包装机的工作要求较小，相对于其他的包装生产线成本要求较低，设计结构也相对紧凑。

在传动部分的设计中，电动机通过联轴器与驱动装置直接相连，从而传递动力。

由于受时间的限制老师特准我们只需设计热封以下的传动部分，同时在设计过程中我们也综合考虑并对其他辅助设备也进行了必要的计算和选择。

所以本设计主要设计传动部分的结构，确定了内部各传动齿轮及轴的主要参数，以及对整个包装机的工作原理的详细分析。

本次设计的间歇式立式袋装机的主要参数见表1-1

表1-1包装机主要性能参数

包装材料

包装速度/（袋/min）

制袋尺寸/mm

包装袋材料

电动机功率

电源

电压

重量

袋装品物料

45

80*70

铝箔、聚乙烯、BOPP

主电机额定功率为750W

380V/50Hz，三相四线，应具备零线

小于170kg

2设计方案分析

2.1包装机工作原理

本次按照设计任务书的要求是设计一种集成型-充填-封口包装机为一体的一种多功能的包装机。

它的工作原理是卷筒薄膜经由导辊被牵引入成型器，通过成型器和加料管的支承与塑形作用，形成三边封口袋的雏形；封合时，L形热封器垂直压合在薄膜的搭接处，通电加热形成牢固的纵封，随后热封器复位张开，由横封牵引滚轮对薄膜进行向下的牵引一个袋长的距离，由切刀在最终位置加压切断，可见L形热封器每次可以完成上一个袋子的下口和下个袋子的上口及同时纵封，物料的充填则是在薄膜受拉向下牵引的同时由柱塞式充填机构将定好容量的物料送入物料通道，完成充填的过程。

此次设计的过程我们主要是针对其基础的传动部分进行设计。

2.2包装机结构分析

包装机主要由薄膜供送系统，物料计量与填充系统，主传动系统，执行系统，输出机构及控制系统和机架组成。

包装机机械运动简图见图1-1

图1-1立式间歇式包装机械运动简图

3设计计算

3.1电动机的选择计算

由表1-1得出所要求设备的生产能力不是很高，故所需电机的功率不需要很大，综合其他各方面的考虑，并参考同类大小的包装机型号，考虑电动机的磁极对数，同步转速等涉及其性能和造价的问题，查阅机械设计标准手册，确定用Y系列电动机（摘自JB/T8680.1—1998）三相交流异步电动机，现将其参数如下表。

表3-1电动机主要参数

型号

额定功率

同步转速

实际转速

Y80M2-4

750w

1500r/min

1390r/min

3.2.计算传动装置的运动和动力参数

（1）各轴转速

 电动机输出轴转速＝nd=750r/min

由袋的生产能力可知4轴的转速＝45r/min

 由题意知==45r/min

（2）各轴输入功率

电动机输出功率=750W

则输入减速器的功率＝×η联＝750×0.99＝742.5W

  输出减速器的功率＝×η减＝742.5×0.95＝705.375W

  主传动轴的功率＝×η轴承＝705.375×0.98＝691.2675W

轴1的功率=×η离×η偏=691.2675×0.95×0.99=650.137W

轴2的功率=×η齿=650.137×0.97=630.633W

轴3的功率=×η齿=630.633×0.97=611.714W

故将其运动和动力参数列表如下：

轴名

功率P/W

转速r/min

电动机轴

750

1500

1轴

650.137

144

2轴

630.633

45

3轴

611.714

45

4轴

691.2675

45

3.3联轴器的选择

因为n=45r/min,结构简单耐久性好，故连接电机和减速器输入轴时使用滚子链联轴器，在连接减速器输出轴和主轴时使用凸缘联轴器。

3.4减速器及齿轮的选取确定

1）由设计机构运动简图可知所需减速器必须能够传递两垂直相交轴的运动和动力，并结合其传动条件将其选为蜗轮蜗杆减速器。

2）因为联轴器传动效率1=0.99，减速器和电动机通过联轴器连接

则输入减速器功率P=P额1=0.99*750W=742.5W

故取减速器为双级圆柱齿轮减速器

即取减=0.95

则减速器输出功率=750*0.99*0.95=705.375W

轴承选择滚子轴承则轴承=0.98（一对）

故主轴的功率P4=P出轴承=705,375*0.98=691.2675w

因为生产力Q=45袋/min则主轴n=45r/min

即牵引辊每分牵引45个袋长又由于要求单向间歇式传动故n2=n3=n4=45r/min

由于图中18的两齿轮齿数相等且速度不高

故取其精度等级为8级，均取其为标准直齿圆柱齿轮

3.5直齿圆柱齿轮设计及计算

1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

1）齿轮类型为直齿圆柱齿轮。

2）传动装置速度不高，故选用8级精度。

3）材料选择：

查表可选择两齿轮材料为45钢（调质），主动轮硬度为280HBS从动轮硬度为240HBS。

4）取齿轮传动比i=3.2取小齿轮齿数Z小=24

则大齿轮齿数=Z1*i=24*3.2=76.8取Z2=77

大齿轮Z1=77

一对小齿轮Z2=Z3=24

2、按齿面接触强度设计，按计算式试算即

1）确定公式内的各计算数值

①试选载荷系数

②传递转矩

③由机械设计课本，查表10-7可选取齿宽系数

④查表10-6可得材料的弹性影响系数。

⑤查图10-21d得按齿面硬度选取两齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa。

⑥按计算式计算应力循环次数

N1=N2=60n1jLh==5.4107

⑦查图10-19可选取接触疲劳寿命系数。

⑧计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%，安全系数，按计算式（10-12）得

=576MPa

2）计算相关数值

①试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得

②计算圆周速度

③计算齿高h齿宽模数

⑤计算载荷系数

根据v=0.078m/s,8级精度，查表10-8可得动载系数，由表10-4直齿轮，，由表10-2查得使用系数=1.0

由b/h=10.67，=1.35查图10-13得=1.35

故载荷系数

⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得

⑦计算模数m

按齿根弯曲疲劳强度设计取m=1.5

则d1=46.38mm

所以Z2=d1/m=30.92取Z2=Z3=31

所以Z1=iZ2=99.2取Z1=100

3）几何尺寸计算

1分度圆直径

D1=mz1=1.5100mm=150mm

D3=d2=mz2=1.531mm=46.5mm

2齿根圆直径

df1=m（Z1-2.5）=146.25

Df3=df2=m（Z2-2.5）=42.75

3齿顶圆直径

da1=（z1+2ha*）m=153

Da3=da2=（z2+2ha*）m=49.5mm

4中心距

A12=（d1+d2）/2=（46.5+150）=98.25mm

5齿宽B1=52mm

B2=B3=47mm

表3-3

代号

参数值

小齿轮

大齿轮

齿形角

20°

20°

传动比

i

1

3.2

齿数

z

31

100

分度圆直径

d

46.5

150

齿宽系数

0.33

0.33

齿宽

b

47

52

齿高

h

9

9

齿根高

5

8

齿顶圆直径

49.5

153

齿根圆直径

df

42.75

146.25

3.6离合器的确定

离合器选为超越离合器

1） 离合器的主参数是公称转矩，选用离合器时，各转达矩间应符合以下的关系：

 T

 式中    T—理论转矩，N·m; 

Tc—计算转矩，N·m;         

Tn—公称转矩，N·m;       

 [T]—许用转矩，N·m;      

  [Tmax]—最大许用转矩，N·m;    

  Tmax—最大转矩，N·m。

2）离合器计算转矩 

    离合器计算转矩是根据传动系统的功率，工作转速、储备系数及其有关因素计算的。

                         Tc=ßT 

式中   Tc—计算转矩，N·m; 

      ß—储备系数（一般取1.2-3.2）；        

T—理论转矩，N·m。

    储备系数 ß值的大小与原动机和工作机性能、离合器的结构型式等因素有关。

一般工作条件较好，负载较轻， ß值取小值；工作条件恶劣，负载较大， ß值取大值。

4设计总结

三周的课程设计终于结束了，通过这次的课程设计，我学到了很多知识，之前设计内容大多数都是关于纯机械的东西，以至于让我养成了套用公式的坏习惯，大三了接触了专业课的知识，所以这次设计主要是针对专业课的相关设计，与以往不同，我们考虑更多的是能够实现其使用功能，由于受时间和条件的限制，我们虽然设计的不是整个全机，但通过老师的细心讲解让我对其功能有了更为全面的认识，结合书本上的知识让我更加明白其使用的原理。

尽管在设计中存在这样或者那样的问题，我还是从中学到很多东西。

首先，我深刻体会到参考资料的重要性，利用一切可以利用的资源对设计来说是至关重要的。

我们往往因为从书本上找不到相关的参考文献而使设计陷入了瓶颈，如果我们知道变通，巧用各种可以利用的资源，这样问题就会迎刃而解；其次，在设计的过程中加深了我对Autocad的熟练掌握程度，让我在软件使用方面得以很大的提高，我感觉这是这次设计最大的收获；再次，严谨理性地态度在设计中是最重要的，采用的每一个数据都要是有根据的，设计过程都是一环扣一环的，所谓的态度决定一切大体说的就是这样吧！

通过此次课程设计，极大地提高的我对间歇式袋装机传动装置的认识和掌握，并进一步让我熟悉了手册和国家标准的使用，此次设计很好地将我们所学的知识和生产实践相结合，提高了我们分析问题并自己去解决问题的能力，也提高了我们各方面的素质，有