球形水果熱縮膜包裝機的設(shè)計含PROE三維及9張CAD圖
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熱縮膜包裝機的設(shè)計
摘 要
隨著農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，水果的種類及產(chǎn)量越來越多，對包裝的需求也在增加，本文即設(shè)計一種用于球形水果的熱縮膜包裝機，可以大大提高的包裝工作效率，和節(jié)省勞動力，減輕勞動強度。熱收縮膜包裝機又稱熱收縮包裝機，主要作用是將產(chǎn)品用熱收縮薄膜裹包后再進行加熱，使薄膜收縮后將產(chǎn)品緊緊包裹起來。
本文首先，調(diào)查了熱縮膜包裝機現(xiàn)況，在此基礎(chǔ)上根據(jù)設(shè)計要求設(shè)計了總體結(jié)構(gòu)方案；然后，詳細計算了各主要零部件的尺寸并進行了校核；最后，通過AutoCAD繪圖軟件繪制了該飼料包裝機的裝配圖及主要零部件圖，并用Pro/E軟件進行了三維設(shè)計。
通過本次設(shè)計，鞏固了大學所學專業(yè)知識，如：機械原理、機械設(shè)計、材料力學、公差與互換性理論、機械制圖等；掌握了普通機械產(chǎn)品的設(shè)計方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對今后的工作于生活具有極大意義。
關(guān)鍵詞：水果，熱縮膜；包裝；設(shè)計
Abstract
With the rapid development of agriculture, the variety and output of fruits are increasing, and the demand for packaging is also increasing. This paper designs a shrinkable film packaging machine for spherical fruits, which can greatly improve the efficiency of packaging, save labor and reduce labor intensity. Heat shrinkable film packaging machine is also known as heat shrinkable packaging machine. Its main function is to wrap the product with heat shrinkable film and then heat it, so that the film shrinks and the product is wrapped tightly.
Firstly, this paper investigates the current situation of shrinkable film packaging machine, and then designs the overall structure scheme according to the design requirements; secondly, the sizes of the main parts are calculated and checked in detail; finally, the assembly drawings and main parts drawings of the feed packaging machine are drawn by AutoCAD drawing software, and the three-dimensional design is carried out by Pro/E software.
Through this design, we have consolidated our professional knowledge, such as mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing, etc. We have mastered the design method of common mechanical products and can skillfully use AutoCAD drawing software, which is of great significance to our future work and life.
Key words: Fruit, Shrinkable Film; Packaging; Design
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1課題的背景及意義 1
1.2熱收縮膜包裝機概述 1
1.2.1分類 1
1.2.2特點 1
1.2.3工作原理 2
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1國外的研究現(xiàn)狀 2
1.2.2國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 3
1.3.3發(fā)展前景 3
第2章 總體方案設(shè)計 5
2.1設(shè)計要求 5
2.2熱縮膜分析 5
2.2.1熱縮膜種類 5
2.2.2特點 6
2.3方案設(shè)計 6
2.3.1總體方案 6
2.3.2送膜機構(gòu) 6
2.3.3封切機構(gòu) 7
2.3.4翻轉(zhuǎn)機構(gòu) 7
2.3.5輸送機構(gòu) 7
第3章 傳動機構(gòu)設(shè)計 9
3.1電動機的選擇 9
3.2鏈傳動的設(shè)計 9
3.2.1鏈輪的設(shè)計 9
3.2.2鏈輪軸的設(shè)計和校核 11
3.2.3軸承及鍵的校核 12
3.3圓錐齒輪傳動的設(shè)計 14
3.3.1選精度等級、材料和齒數(shù) 14
3.3.2按齒面接觸強度設(shè)計 14
3.3.3校核齒根彎曲疲勞強度 16
3.3.4驗算 17
3.4 V帶傳動的設(shè)計 18
4.5輸送滾筒軸設(shè)計 21
第4章 包裝機主體設(shè)計 22
4.1封切板的設(shè)計 22
4.2輸送滾筒設(shè)計 22
4.3輸送通道設(shè)計 22
4.3 框架設(shè)計 23
第5章 基于Pro/E的三維設(shè)計 24
5.1 Pro/E三維設(shè)計軟件概述 24
5.2三維設(shè)計 25
5.2.1框架 25
5.2.2封切板 26
5.2.3輸送通道 26
5.2.4齒輪、鏈輪 27
5.2.5三維裝配 27
總 結(jié) 28
致 謝 29
參考文獻 30
31
第1章 緒論
1.1課題的背景及意義
目前水果種類和數(shù)量越來越多，所用的包裝數(shù)量也隨之增加，人工包裝的話效率不高，對于果農(nóng)在收獲期存在的人手少、工作量大的問題，缺少一種可以用于包裝多種類型、尺寸水果的個性化機械裝置，更缺少一種可以對這些商品方便快捷地包裝的機械裝置。
熱收縮膜包裝機是一種高度自動化的設(shè)備，該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在藥品、日用品、食品飲料和家化等行業(yè)，應(yīng)用熱收縮膜包裝機可大大減少采用中盒包裝的材料和人工成本，具有重要的經(jīng)濟意義。
熱收縮膜包裝機是一種氣動元件和機械裝置相結(jié)合的，由PLC和其它外圍線路控制的自動包裝設(shè)備。該設(shè)備的執(zhí)行元件是氣缸。由二位五通電磁閥控制其前進和后退。氣缸的工作位置由磁性開關(guān)和接近開關(guān)檢測并反饋給PLC，由PLC通過程序發(fā)出控制命令給相應(yīng)氣缸的電磁閥，從而控制氣缸的動作。
1.2熱收縮膜包裝機概述
熱收縮膜包裝機又稱熱收縮包裝機（也稱為收縮包裝機，熱收縮機，收縮機，膜包機等），主要作用是將產(chǎn)品用熱收縮薄膜裹包后再進行加熱，使薄膜收縮后將產(chǎn)品緊緊包裹起來。熱收縮機廣泛應(yīng)用于食品、飲料、醫(yī)藥、日化、五金、木制品、文化用品、印刷制品、塑料制品、玻璃制品、電子元件等產(chǎn)品的單一、集合或組合包裝。經(jīng)收縮包裝的產(chǎn)品不僅美觀大方，節(jié)約包裝成本，還可進行促銷組合包裝等，同時具有密封、防塵、防潮和防盜性。
1.2.1分類
（1）依照使用薄膜，分為PE膜，PVC,POF膜熱收縮包裝機；
（2）包裝后的成型方式，可分袖口式，全封閉式；
（3）產(chǎn)品的包裝方式，可分自動疊層式，分道式；
（4）按加熱方式分：恒溫收縮包裝機、熱收縮包裝機、石英管加熱，不銹鋼加熱；
（5）按調(diào)速分：電子調(diào)速，變頻調(diào)速。
1.2.2特點
收縮過程中，不影響包裝物的品質(zhì)，而能收縮快速完美，包裝后的產(chǎn)品能密封、防潮、防撞擊、適用于多件物品緊包裝和托盤包裝。
（1）汲取了國外的先進技術(shù)，并結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)狀，以獨特的創(chuàng)意，對各類包裝物進行自動集合、整理、疊層、包膜熱收縮，從而克服了國內(nèi)同類機易抖動帶來的疊裝不穩(wěn)、易卡機、對輕薄小體積的小盒產(chǎn)品不適應(yīng)等不足，拓寬了該機在包裝領(lǐng)域中的適應(yīng)范圍和能力。
（2）大量采用國際知名公司的配套件。整機電氣元件全部采用了OMRON、NORGEN等世界著名品牌元件，設(shè)備運行穩(wěn)定可靠，在相關(guān)行業(yè)獲得客戶的好評。
（3）既可獨立運行完成小盒的中包裝，也可與前端套盒機聯(lián)接，在后端與裝箱機聯(lián)接，不需再增加特殊的機械裝置。
（4）經(jīng)包裝的產(chǎn)品，外觀光滑整齊，包裹緊扎，焊縫牢固。
1.2.3工作原理
熱收縮膜包裝機是一種新型的任意組合自動疊層套膜封口熱收縮膜包裝機，屬套膜封口熱收縮包裝機械。有一臺送料支架，送料支架上端安裝有下輸送帶和上輸送帶；送料框架的前端連接有疊層送料支架，疊層送料支架前端為套膜封切機構(gòu)；疊層送料支架靠近上、下輸送帶處設(shè)有升降工作臺，升降工作臺的上端二邊設(shè)有翻轉(zhuǎn)葉片，升降工作臺的頂端設(shè)有翻轉(zhuǎn)啟動電機，疊層送料支架中間為疊層工作臺；疊層送料支架的上端側(cè)邊安裝有升入到上輸送帶的計數(shù)開關(guān)，疊層送料支架上端靠近上下輸送帶處還設(shè)置有被包裝物防彈裝置。工作時，依據(jù)擬定輸入的包裝數(shù)量，可以從包裝一件物品到一百件，甚至更多的物品的任意包裝。
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1國外的研究現(xiàn)狀
熱縮膜包裝機的設(shè)計是隨著大型物流配送中心和自動化立體倉庫的發(fā)展起來的，物流這一概念是在20世紀50年代首先在美國形成的，立體倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是現(xiàn)代物流體系發(fā)展的要求和信息技術(shù)進步的結(jié)果。
初期的立體倉庫使用的包裝機以橋式起重機為基礎(chǔ)，這種包裝機是從起重機的大梁上懸掛一個門架（立柱），利用門架的上下和旋轉(zhuǎn)來搬運貨物。1960年左右在美國出現(xiàn)了巷道式包裝機，這種堆垛機是在地面的導軌上行走，利用貨架上部的導軌防止傾倒，或者是在上部導軌上行走，利用地面導軌防止傾倒。在立體倉庫包裝機的研發(fā)和使用方面，日本始終走在前列，1967年安裝了10～15米的高層包裝機，1969年出現(xiàn)的聯(lián)機全自動化倉庫，特別是1973年建成了一座儲藏生鮮食物的冷藏庫，這是世界上第一座-40℃的極低溫倉庫，解決條件下包裝機的可靠性和技術(shù)方面的問題，取得了引人矚目的成就。巷道式包裝機逐漸替代了受重量和跨度限制的橋式包裝機。
據(jù)不完全統(tǒng)計，美國擁有各種類型的自動化立體倉庫20000多座，日本有38000多座，德國有10000多座，英國有4000多座，前蘇聯(lián)有1500多座。
1.2.2國內(nèi)的研究現(xiàn)狀
我國第一臺橋式熱縮膜包裝機的設(shè)計于1963年由北京起重運輸機械研究所研制，在20世紀70年代初期開始，我國石油化工企業(yè)先后從日本、西德和意大利等國家引進了幾十臺包裝機。其中除了從西德繆勒斯（MOLLERS）公司和意大利OCME公司引進幾臺外，其余大部分包裝機均是從日本OKURA公司和不二公司進口的。到80年代初期，我國一些企業(yè)和科研單位，在消化、吸收引進技術(shù)的基礎(chǔ)上，相繼設(shè)計、研制出幾種不同類型的包裝機，并用于聚乙烯、聚丙烯、化肥等粉粒產(chǎn)品包裝碼垛生產(chǎn)線上，為包裝機的國產(chǎn)化開創(chuàng)了良好的開端。當時主要生產(chǎn)廠家有宜昌地區(qū)機械廠、常州化工機械廠、哈爾濱工業(yè)大學機器人研究所和沈陽運輸機械廠等單位。從80年代初期開始，我國一些科研生產(chǎn)單位即著手設(shè)計研制輥道式包裝機。當時主要以仿型為主，即按國外同類型包裝機的型式，并結(jié)合國內(nèi)的制造水平進行設(shè)計研究的，為國產(chǎn)包裝機奠定了雛形。到80年代中期，我國一些科研、設(shè)計和生產(chǎn)單位，開始設(shè)計研制氣墊式包裝機。這種機型仍以仿型為主。該機型具有結(jié)構(gòu)較緊湊、自動化水平高，運行動作靈活、成垛性能好、外形比較美觀等特點。但這種機型與國外同類先進水平相比，仍有一定的差距。80年代后期，我國一些科研單位設(shè)計研制出一種機器人全自動包裝機。該機是在輥道式包裝機的基礎(chǔ)上，通過高架機械手進行碼垛作業(yè)的一種機型。其處理能力為600~800袋/時。
哈工大機械人研究所于1988年研制的包裝碼垛生產(chǎn)線，從1992年6月安裝在大慶石化總公司投產(chǎn)運行后，經(jīng)過二年半的生產(chǎn)使用，證明運行情況良好，深得用戶好評。該所在此基礎(chǔ)上，又以國外最新產(chǎn)品性能為目標，開發(fā)生產(chǎn)了一套第二代自動包裝碼垛生產(chǎn)線，并且于94年10月安裝在齊魯石化總公司投產(chǎn)運行；還計劃再上二套碼垛生產(chǎn)線。同年11月又在天津聯(lián)合化學有限公司安裝了二套自動化包裝碼垛生產(chǎn)線。此后，自動化物流的開發(fā)與應(yīng)用得到了很大發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，截止到2006年底，全國自動化立體庫的保有量已超過500座。2006年建設(shè)的自動化立體庫在80座以上，主要集中在機械制造、汽車、煙草、食品加工、服裝生產(chǎn)、醫(yī)藥生產(chǎn)及流通等行業(yè)，與2005年相比，整個市場有了很大發(fā)展。
1.3.3發(fā)展前景
熱收縮膜包裝機廣泛應(yīng)用于國計民生的各個領(lǐng)域，由于要適應(yīng)各種不同工況條件的要求，因而收縮機的品種繁多數(shù)量巨大。我國的收縮機制造業(yè)十分龐大，收縮機廠家數(shù)以千計，遍布全國，目前我國已成為全球收縮機產(chǎn)量和市場需求量最大的國家之一。但是我國的熱收縮膜包裝機行業(yè)大多為中小企業(yè)，良莠不齊，年產(chǎn)值超億元的不到10家，即使與國內(nèi)其他機械行業(yè)相比，無論在裝備上還是技術(shù)水平上也存在很大的差距，真正具有獨立研究開發(fā)高端產(chǎn)品能力的單位很少，因而在大型石化、核電、油氣長輸管道線等重大工程項目中，配套的熱收縮膜包裝機主要還是靠進口。
熱收縮膜包裝機企業(yè)都非常重視新產(chǎn)品的開發(fā)。我國的熱收縮膜包裝機工業(yè)發(fā)展到今天，雖然與國際先進水平尚有差距，但已經(jīng)超越了簡單地照搬吸收的階段。尋求進一步發(fā)展的技術(shù)途徑，應(yīng)當在分析借鑒國外先進產(chǎn)品的同時，從更深的層次上對熱收縮膜包裝機技術(shù)發(fā)展的趨勢和產(chǎn)品開發(fā)的走向進行綜合的分析和思考，努力開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品。
第2章 總體方案設(shè)計
2.1設(shè)計要求
設(shè)計一熱縮膜包裝機，主要用于包裝球形水果。
2.2熱縮膜分析
熱收縮膜用于各種產(chǎn)品的銷售和運輸，其主要作用是穩(wěn)固、遮蓋和保護產(chǎn)品。收縮膜必須具有較高的耐穿刺性，良好的收縮性和一定的收縮應(yīng)力。在收縮過程中，薄膜不能產(chǎn)生孔洞。由于收縮膜經(jīng)常適用于室外，因此需要加入UV抗紫外線劑。
2.2.1熱縮膜種類
（1）PE收縮膜
PE薄膜是一種韌性很好的材料，不容易用普通的塑料粉碎機粉碎。由于PE膜軟而韌，也不易切碎，更何況高速下刀具溫度高，會使LDPE熔化粘附在刀刃上。PE的造粒，可直接成條放入擠出機加料口，靠螺桿的剪切力把PE膜拖進機筒加熱熔融擠出造粒。PE回收的一級料，仍舊可吹膜，用于非食品和藥品包裝，還廣泛用于牛津革和防水布的生產(chǎn)上，前途光明。
（2）POF 收縮膜
POF表面光澤度高、韌性好、抗撕裂強度大、熱收縮均勻及適合全自動高速包裝等特點,是傳統(tǒng)PVC熱收縮膜的換代產(chǎn)品。POF就是熱收縮膜的意思，POF全稱多層共擠聚烯烴熱收縮膜，它是將線性低密度聚乙烯作為中間層（LLDPE），共聚丙烯（pp）作為內(nèi)、外層，通過三臺擠出機塑化擠出，再經(jīng)模頭成型、膜泡吹脹等特殊工藝加工而成的。[1]
（3）OPS收縮膜
OPS（熱收縮薄膜）是一種符合環(huán)保要求的新型貼體包裝材料，OPS熱收縮薄膜具有強度高，剛性大，形狀穩(wěn)定，且具有良好的光澤度和透明度。加工方便，容易著色，印刷性能好，有極高的印刷分辨率，對于不斷追求精美印刷的商標來說，完全是一種材質(zhì)的進步。由于OPS薄膜的這種高收縮率和強度，能與各種不同形狀的容器緊密貼合，所以它不僅能印制出精美的圖案，還能滿足各種外形迥異的新穎包裝容器的使用，這種無毒無味，可耐油脂，符合食品衛(wèi)生標準的薄膜可以讓設(shè)計者采用引人注目的顏色，實現(xiàn)360°的標簽設(shè)計，充分發(fā)揮出創(chuàng)造力和想象力，從而使飲料和其它商品在標簽使用中圖案更加生動，突出了在貨架上的形象，產(chǎn)生出一種意想不到的貨柜效應(yīng)。
（4）PET收縮膜
PET熱收縮薄膜是一種新型熱收縮包裝材料。由于它具有易于回收、無毒、無味、機械性能好、特別是符合環(huán)境保護等特點，在發(fā)達國家聚酯(PET)已成為取代聚氯乙烯(PVC)熱收縮薄膜的理想替代品。
2.2.2特點
（1）具有較高的柔韌性、不易破損、抗爆破力強、抗撞擊性能強、抗撕裂性能強、拉力強，可替代箱包裝。
（2）收縮率大，熱收縮后能緊裹物品、若制成PE直通袋(袋的兩端開口)經(jīng)熱收縮后，開口的兩端可以提起物品，能承受15KG重量，便于搬運。
（3）透明度佳、透光率達80%，能顯示產(chǎn)品，能無形宣傳產(chǎn)品，同時也減少了在物流通環(huán)節(jié)的配送錯誤。
（4）防潮、防水、防塵，既能達到包裝效果，也能美觀產(chǎn)品、保護產(chǎn)品。
（5）無毒、無味、無污染屬環(huán)保包裝材料。
（6）PE熱收縮膜應(yīng)用范圍：藥品、飲料、礦泉水、啤酒、復合地板、碼垛、建材、金屬制品、乳品、玻璃瓶、工業(yè)用紙及其它大型需包裝設(shè)備、物品等。[2]
2.3方案設(shè)計
2.3.1總體方案
如圖所示，本次設(shè)計的熱縮膜包裝機由1-框架、2-同步帶輪、3-同步帶、4-卷膜套筒、5-滾筒、6-托片、8-履膜光桿、9 & 9’-前后封切板、10-X形凹槽、11- X形加熱絲、12-橡膠墊、13隔熱膠布、14-鏈條、15-導向光桿、16-撥桿架、17-托盤、18-行程開關(guān)、19-彈簧、20-合頁、21-電控箱、24-電機、25主動鏈輪、26-鏈條、27-鏈輪、28鏈條、30型材、31物品輸送通道等組成。
圖2-1 熱縮膜包裝機方案簡圖
2.3.2送膜機構(gòu)
送膜機構(gòu)由兩個卷膜套筒4、兩個滾筒5、兩個同步帶2、四個托片6、四根履膜光桿8、一條同步帶6組成，送膜時是靠水果自身重力帶著膜往下落，并在履膜光桿導向下進入下面的封切機構(gòu)。
2.3.3封切機構(gòu)
封切機構(gòu)構(gòu)成如下圖2-2所示，是通過鏈條驅(qū)動前后兩塊封切板靠近，在封切板上裝有X形電熱絲，可以把熱縮膜封切成上下兩塊，下部分把水果封入熱縮膜內(nèi)，形成V形封口后隨水果落入下發(fā)托盤；上部分則使左右兩塊熱縮膜熱縮連接在一起并形成V形封底。
圖2-2 封切機構(gòu)
2.3.4翻轉(zhuǎn)機構(gòu)
翻轉(zhuǎn)機構(gòu)構(gòu)成如下圖2-3所示，上述封切完成后后封切板后退推動撥桿架16轉(zhuǎn)動，從而推動托盤17把上述封切完成后落入托盤的水果傾倒到通道31內(nèi)。
圖2-3 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)
2.3.5輸送機構(gòu)
輸送機構(gòu)構(gòu)成如下圖2-4所示，上述傾倒到通道31內(nèi)包裝后的水果，在滾動帶動下沿軌跡線11向外輸出。
圖2-4 輸送機構(gòu)
第3章 傳動機構(gòu)設(shè)計
3.1電動機的選擇
（1）選擇電動機類型
電動機是標準部件。因為室內(nèi)工作，運動載荷沖擊不大，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。
（2）電動機容量的選擇
熱縮膜包裝機在動力方面的優(yōu)點就是配套動力小，目前市場上1t容量的立式包裝機約需配置500W的動力，電動機額定功率只需略大于即可，查《機械設(shè)計手冊》表19-1選取電動機額定功率為0.75 kw。
3.2鏈傳動的設(shè)計
3.2.1鏈輪的設(shè)計
選用的傳動比為
（1）鏈輪齒數(shù)：取則
（2）設(shè)計功率
由《機械設(shè)計手冊》表12-2-3查的，
（3）選擇鏈條型號和節(jié)距
根據(jù)及查《機械設(shè)計》課本圖9-11，可選12A。查表9-1，鏈條的節(jié)距為
（4）確定鏈條的鏈節(jié)數(shù)LP
初定中心距，取則鏈節(jié)數(shù)為：
圓整為偶數(shù)取節(jié)
（5）確定鏈條長度及中心距
中心距減少量
實際中心距
（6）演算鏈速
與假設(shè)速度相符
12A滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù) （mm）
鏈號
節(jié)距
p
滾子直徑
d1
內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬
b1
銷軸直徑
d2
內(nèi)鏈板厚度
排據(jù)
12A
19.05
11.91
12.57
5.96
18.08
22.78
（7）鏈輪輪廓計算
鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸
1）基本參數(shù)
鏈輪齒數(shù)：
配用鏈條的節(jié)距：
配用鏈條的滾子外徑d：
2）分度圓直徑d
3）齒頂圓直徑
4）齒根圓直徑
5）分度圓弦齒高
（8）鏈輪材料及熱處理
材料15、20鋼，熱處理：滲碳、淬火、回火
3.2.2鏈輪軸的設(shè)計和校核
1）鏈輪軸的設(shè)計
初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計表11.3，取，于是得：
d≥C?3P2n2=112×30.35294.67=5.76mm
該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且這是安裝輸出帶輪的直徑，取d7=8mm。
其結(jié)構(gòu)如圖11：
圖3-5鏈輪軸
2）鏈輪軸的校核
先作出軸的受力計算簡圖，取集中載荷作用于帶輪、鏈輪和軸承中點。
(1)帶輪上作用力的大小
壓軸力
則
(2) 鏈輪上作用力的大小
壓軸力
則
求垂直面上軸承的支反力畫主要截面彎矩圖
垂直面受力圖 見圖（b）主要截面彎矩圖 見圖（c）
(3)求水平面上軸承的支反力，畫主要截面彎矩圖
水平面受力圖 見圖（d）主要截面彎矩圖 見圖（e）
(40截面D處垂直面，水平面合成彎矩
彎矩圖見圖（f）
3.2.3軸承及鍵的校核
（1）軸承的校核
1）選擇的深溝球軸承型號為6202，基本額定動載荷。
2） 當量動載荷
前面已求得，，，，
軸承 1、2受到的徑向載荷為：
軸承 1、2受到的軸向載荷為：
查簡明機械工程師手冊-表7.7-39得
軸承的當量動載荷為：
按機械設(shè)計-表13-6查得
3）驗算軸承壽命
因為，所以按軸承2的受力驗算。
對于滾子軸承，。
減速器的預(yù)定壽命
，合適。
（2）鍵的校核
1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸
聯(lián)接輸出帶輪處選用圓頭平鍵，尺寸為
聯(lián)接鏈輪處選用圓頭平鍵，尺寸為。
2)校核鍵聯(lián)接的強度
鍵、軸材料都是鋼，由機械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為。鍵的工作長度，
，合適
，合適
3.3圓錐齒輪傳動的設(shè)計
3.3.1選精度等級、材料和齒數(shù)
選用直齒錐齒輪傳動，速度不高，故選用7級精度
材料選擇。由機械設(shè)計表6.1選取輸入齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，輸出齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
選輸入齒輪齒數(shù)Z1＝20，輸出齒輪齒數(shù)Z2＝i1·Z1＝1×20=20，取Z2=20。
3.3.2按齒面接觸強度設(shè)計
由設(shè)計計算公式進行試算，即
１）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
（1）試選載荷系數(shù)
（2）計算輸入齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：
（3）選取齒寬系數(shù)
（4）知齒輪，查得節(jié)點區(qū)域系數(shù)
（4）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù)
（5）由圖6.14按齒面硬度查得輸入齒輪的接觸疲勞強度極限，輸出齒輪的接觸疲勞強度極限
（6）由式6.11計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（7）由圖6.16查得接觸疲勞強度壽命系數(shù)
（8）計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1
２）計算
（1）試算輸入齒輪分度圓直徑，由計算公式得
（2）計算圓周速度
（3）模數(shù)及主要尺寸的確定
模數(shù)：，取。
分度圓直徑：
節(jié)錐角：
錐距
平均分度圓直徑：
齒寬，取
3.3.3校核齒根彎曲疲勞強度
（1） 彎曲強度校核公式：
（2）確定各參數(shù)
平均分度圓處螺旋角，則
查得動載系數(shù)1.15 齒向載荷分布系數(shù)
使用系數(shù)
故
（3）分度圓圓周
（4）齒輪系數(shù)YF和應(yīng)力修正系數(shù)YS
查表4.4得
（5）許用彎曲應(yīng)力可由下式算得
由機械設(shè)計圖6.15可查出彎曲疲勞極限應(yīng)力
小錐齒輪的彎曲疲勞強度極限
大錐齒輪的彎曲疲勞強度極限
查得壽命系數(shù)
查得 ，
查得安全系數(shù)是
故許用彎曲應(yīng)力：
因此滿足齒根彎曲疲勞強度
3.3.4驗算
1）齒面接觸強度驗算
接觸強度壽命系數(shù),最小安全系數(shù)
因此齒面強度足夠
圓錐齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下：
名稱
符號
公式
直齒圓錐輸入齒輪
直齒圓錐輸出齒輪
齒數(shù)
20
20
模數(shù)
m
m
2
傳動比
i
i
1
分度圓錐度
，
45°
45°
分度圓直徑
40
40
齒頂高
2
2
齒根高
2.5
2.5
齒全高
h
4.5
4.5
齒寬
12
12
3.4 V帶傳動的設(shè)計
（1）V帶的基本參數(shù)
1）確定計算功率：
已知：P=0.5kw；nm=600r/min；
查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-8得工況系數(shù)：；
則：
2）選取V帶型號：
根據(jù)、查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖13-15選用Z型V帶，
3）確定大、輸入帶輪的基準直徑
（1）初選輸入帶輪的基準直徑：
；
（2）計算輸出帶輪基準直徑：
dd2=i帶?dd1（1-0.02）=1×50×（1-0.02）=49.9mm
圓整取標準值dd2=49mm，誤差小于5%，是允許的。
4）驗算帶速：
帶的速度合適。
5）確定V帶的基準長度和傳動中心距：
中心距：
初選中心距
（2）基準長度：
對于Z型帶選用
（3）實際中心距：
6）驗算主動輪上的包角：
由
得
主動輪上的包角合適。
7）計算V帶的根數(shù)：
（1），查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-3 得：；
（2），查表得：；
（3）由查表得，包角修正系數(shù)
（4）由，與V帶型號Z型查表得：
綜上數(shù)據(jù)，得
取合適。
8）計算預(yù)緊力（初拉力）：
根據(jù)帶型A型查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-1得：
9）計算作用在軸上的壓軸力：
其中為輸入帶輪的包角。
10）V帶傳動的主要參數(shù)整理并列表：
帶型
帶輪基準直徑(mm)
傳動比
基準長度(mm)
A
dd1=50
dd2=500
1
1400
中心距（mm）
根數(shù)
初拉力(N)
壓軸力(N)
80
1
109
426.4
（2）帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計
1）帶輪的材料：
采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200）
2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式：
V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與V帶的基準直徑有關(guān)。帶輪dd1=50mm較小，所以采用腹板式結(jié)構(gòu)。
4.5輸送滾筒軸設(shè)計
該軸的設(shè)計步驟如下：
初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計表11.3，取，于是得：
d≥C?3P2n2=112×30.368300=6mm
該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且這是安裝輸出帶輪的直徑，取d7=10mm。
其他尺寸設(shè)計及校核同上述鏈輪軸，此處不一一復述。
第4章 包裝機主體設(shè)計
4.1封切板的設(shè)計
根據(jù)其他零件尺寸綜合匹配得到封切板如圖4-1所示：
圖4-1封切板
4.2輸送滾筒設(shè)計
根據(jù)其他零件尺寸綜合匹配得到輸送滾筒如圖4-2所示：
圖4-2 輸送滾筒
4.3輸送通道設(shè)計
為了使裝卸飼料更加方便，減少死角，采用圓筒形進出料口。輸送通道均采用5mm冷軋鋼板焊接而成。
熱縮膜包裝機進料口、出料口同用戶現(xiàn)場開設(shè)，一般應(yīng)從尾部進料，頭部出料，但也可以從頭部進料尾部出料，如需要中部進料，頭部、尾部出料，或頭部進料，中間出料，則為非標準制法，須由用戶提供簡圖。
出料口橫截面的計算
因為輸送量為30m3/h；
軸向輸送速度為ν=
所以截面積為s=
因此進、出料口的橫截面要大于0.01m2。
進料口是用以連接熱縮膜包裝機和進料漏斗的部件，其由蓋寸口夾緊在機蓋上，也可用焊接的方法與機蓋相聯(lián)，裝置進料口時應(yīng)在所裝的機蓋上按進料口內(nèi)孔開尺寸。
4.3 框架設(shè)計
框架的主要作用為支承與安裝其它各零件。為了節(jié)約成本，框架全件采用焊接件與螺栓連接。根據(jù)設(shè)計要求，框架焊接的主要零件包括左右框架，加強鋼板，角鐵梁等部分組成。焊接時主要保證加強鐵與框架的位置要求，同時要保證焊接時不能出現(xiàn)焊渣，裂縫等現(xiàn)象?？蚣艿牟牧现饕呛穸葹?mm的型材，尺寸為1435mm×100mm，用等離子切割機切割成型后，采用沖壓等方式進行加工。左右框架分別有一塊加強板進行強度的加強，加強板與左右框架的連接方式是采用螺栓連接，在框架與加強板加工過程中，對其上螺栓連接孔的位置有一定的技術(shù)要求。左右框架間采用角鐵梁進行固定，固定方式為焊接，因為此軸流式脫粒機作業(yè)環(huán)境為山地及丘陵地區(qū)，搬運較多，所以為保證人員搬運過程中的安全，在焊接時要保證焊接技術(shù)要求，要求焊接中不能有焊渣，不得有裂縫等缺陷出現(xiàn)?？蚣艿慕M裝完成后，框架外露表面須刷防銹漆。
熱縮膜包裝機框架如圖示，機身由等截面鋁合金型材通過角鐵及螺栓連接（50×50）組裝而成。
圖4-5 框架
第5章 基于Pro/E的三維設(shè)計
5.1 Pro/E三維設(shè)計軟件概述
Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。Pro/Engineer作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域占據(jù)重要位置。
Pro/Engineer和WildFire是PTC官方使用的軟件名稱，但在中國用戶所使用的名稱中，并存著多個說法，比如ProE、Pro/E、破衣、野火等等都是指Pro/Engineer軟件，proe2001、proe2.0、proe3.0、proe4.0、proe5.0、creo1.0\creo2.0等等都是指軟件的版本。
Pro/E第一個提出了參數(shù)化設(shè)計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設(shè)計。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機上。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計、鈑金設(shè)計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。
（1）參數(shù)化設(shè)計
相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。但是無法在零件模塊下隱藏實體特征。
（2）基于特征建模
Pro/E是基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。
（3）單一數(shù)據(jù)庫（全相關(guān)）
Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)合起來。這一優(yōu)點，使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。
Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實體零件及組裝造型，三維上色，實體或線框造型，完整工程圖的產(chǎn)生及不同視圖展示（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽殼（Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復雜的幾何設(shè)計方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個參數(shù)改變，其他相關(guān)的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機上或一些支持Postscript格式的彩色打印機。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標準數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語言編程，以增強軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下（沒有任何附加模塊）具有大部分的設(shè)計能力，組裝能力（運動分析、人機工程分析）和工程制圖能力（不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標準），并且支持符合工業(yè)標準的繪圖儀（HP，HPGL）和黑白及彩色打印機的二維和三維圖形輸出。Pro/Engineer功能如下：
（1）特征驅(qū)動（例如：凸臺、槽、倒角、腔、殼等）；
（2）參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）；
（3）通過零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來進行設(shè)計；
（4）支持大型、復雜組合件的設(shè)計（規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro/PROGRAM的各種能用零件設(shè)計的程序化方法等）。
（5）貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性（任何一個地方的變動都將引起與之有關(guān)的每個地方變動）。其它輔助模塊將進一步提高擴展 Pro/ENGINEER的基本功能。
5.2三維設(shè)計
5.2.1框架
框架如下圖示：
圖5-1箱體
5.2.2封切板
前后封切板設(shè)計結(jié)果如下圖示：
圖5-2前后封切板
5.2.3輸送通道
輸送通道設(shè)計結(jié)果如下圖示：
圖5-3輸送通道
5.2.4齒輪、鏈輪
齒輪設(shè)計結(jié)果如下圖示：
圖5-4 齒輪
5.2.5三維裝配
圖5-5 熱縮膜包裝機裝配
總 結(jié)
隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。
在這次畢業(yè)設(shè)計中也使我們的同學關(guān)系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。
我的心得也就這么多了，總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。
在此要感謝我的指導老師對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。
致 謝
長達數(shù)月的畢業(yè)設(shè)計終于告一段落了。通過這次設(shè)計我對四年來學習的各門功課進一步加深了了解，并給予一定的總結(jié)。對于各方面知識之間的有機結(jié)合有了實際體會，同時也深深的感到了自己所掌握的知識與實際生產(chǎn)應(yīng)用之間還有相當大的差距，在以后的學習中有待進一步加強。綜合運用本專業(yè)以及其它有關(guān)課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)知識，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際以及分析和解決工程實際問題的能力，并使大學四年所學的知識得到進一步鞏固、深化和擴展。
本設(shè)計是在指導老師的悉心指導下完成的。在本設(shè)計的過程中，老師給了我很大的幫助，使我受益非淺。尤其是設(shè)計完成的最后階段，他多次審閱我的設(shè)計并提出寶貴的修改意見，使我的設(shè)計不斷完善。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，勤奮的敬業(yè)精神，以及他的博學與熱忱，令我敬佩。在此，我首先要向他表示我最忠心的感謝！
當然，設(shè)計中也難免出現(xiàn)一些錯誤、疏漏和不盡如人意的地方。在此，我衷心的懇請各位老師和同學給予批評、指正，我會虛心接受所有的意見和建議，不斷總結(jié)，使自己在今后的學習和工作中日臻完善。
感謝我的同學們，在設(shè)計的過程中，是你們幫助了我，給了我不少的意見和建議，在和同學討論的過程中學到了很多有用的知識。
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