香皂包裝機(jī)的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　熱收縮包裝作業(yè)首先將產(chǎn)品用收縮薄膜裹包起來, 使用封切包裝機(jī)熱封必要的口與縫, 即完成所謂的預(yù)包裝作業(yè);然后將預(yù)包裝的產(chǎn)品通過熱收縮設(shè)備加熱, 使薄膜收縮包緊產(chǎn)品，</p><p>　　即完成所謂的熱收縮作業(yè)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的香皂包裝機(jī)就是根據(jù)熱收縮膜進(jìn)行包裝，

2、采用流水線式作業(yè)，本文主要對香皂包裝機(jī)進(jìn)行機(jī)械和控制部分設(shè)計(jì)，根據(jù)所擬定的設(shè)計(jì)方案，香皂包裝機(jī)包括香皂輸送裝置、薄膜供料機(jī)構(gòu)、封切裝置、熱封機(jī)構(gòu)，通過對各部分進(jìn)行設(shè)計(jì)完成了電機(jī)的選型、傳動(dòng)帶的計(jì)算、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算以及封切氣缸的選型與計(jì)算，利用CAD二維軟件完成了香皂包裝機(jī)的整體裝配與零件圖的設(shè)計(jì)，利用三菱PLC完成了整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最終完成了整個(gè)香皂包裝機(jī)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：熱收縮；香皂包

3、裝；輸送裝置；封切裝置</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　一、選題背景及其意義</p><p>　　香皂是日常生活中必不可少的洗滌護(hù)理用品。由于香皂有一定的吸水性，而且進(jìn)入香皂的水分分布不勻以及香皂各部分接觸空氣的程度不同，會(huì)導(dǎo)致水分揮發(fā)的程度也不同，進(jìn)而使香皂出現(xiàn)裂痕。如果長期存放，香皂原料中含有的不飽和脂

4、肪酸會(huì)被氧、光、微生物等氧化，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)酸敗現(xiàn)象，香皂中水分也會(huì)散失，影響使用效果。為了使香皂保存的時(shí)間更長，一般都對香皂進(jìn)行包裝。目前采用的包裝形式有軟紙、硬紙、塑料包裝等。故本課題擬設(shè)計(jì)一全自動(dòng)香皂包裝機(jī)，既延長香皂的保存期和使用效果、又方便、衛(wèi)生，具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢　</p><p>　　2011年包裝行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值為9296.39

5、億元，以包裝行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值在占全國包裝業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值10%計(jì)算，2011年包裝行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值估計(jì)達(dá)到900億元，企業(yè)數(shù)量達(dá)到2000家。我國包裝行業(yè)能生產(chǎn)六大類三十余個(gè)品種的包裝材料，已基本能滿足國內(nèi)制藥業(yè)的需求，年銷售額已占全行業(yè)銷售額的15%左右。</p><p>　　在包裝行業(yè)，大型企業(yè)、國有企業(yè)較少，民營企業(yè)多而散，行業(yè)整體規(guī)模偏小，同時(shí)面臨眾多外資品牌的市場侵入，如德國肖特集團(tuán)挾其雄厚技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力大舉進(jìn)

6、入中國市場。十二五期間，我國包裝行業(yè)需要整合，通過企業(yè)聯(lián)合、收購、兼并等多種手段，形成一些大型企業(yè)、聯(lián)合企業(yè)，從而推動(dòng)行業(yè)向前健康發(fā)展。</p><p>　　中國包裝行業(yè)發(fā)展迅速，包裝產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值從2003年2500億元，發(fā)展到2010年約12000億元，年復(fù)合增長率為21%。由于全球包裝行業(yè)向亞洲轉(zhuǎn)移，特別是向中國轉(zhuǎn)移，預(yù)計(jì)未來三到五年中國包裝總產(chǎn)值增長將加速，年增長率大于21%，將繼續(xù)保持僅僅次于美國的世界第二

7、大包裝產(chǎn)品生產(chǎn)國，甚至有望超越美國。</p><p>　　國外對包裝行業(yè)也是相當(dāng)重視，因?yàn)槠渲邪撕芏嘧詣?dòng)化技術(shù)，也好似科技的前沿。</p><p>　　目前， 國際包裝機(jī)械市場競爭激烈， 包裝機(jī)械發(fā)展的總體趨勢是趨于“三高”———高速、高效、高質(zhì)量。發(fā)展重點(diǎn)趨向于能耗低、自重輕、結(jié)構(gòu)緊湊、占地空間小、效率高、外觀造型適應(yīng)環(huán)境和操作人員心理需求、環(huán)保需求等。國外包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢體現(xiàn)了現(xiàn)

8、代化先進(jìn)包裝機(jī)械的高新技術(shù)， 特別是科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的歐美及日本等國家生產(chǎn)的包裝機(jī)械及設(shè)備， 其技術(shù)伴隨著科技和商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 已處于國際領(lǐng)先地位。近些年來， 發(fā)達(dá)國家一方面為滿足現(xiàn)代商品包裝多樣化的需求， 發(fā)展多品種、小批量的通用包裝技術(shù)及設(shè)備， 同時(shí)又緊跟高技術(shù)發(fā)展步伐， 不斷應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)， 發(fā)展和開發(fā)應(yīng)用高新技術(shù)的現(xiàn)代化</p><p>　　專用型包裝機(jī)械。所應(yīng)用的新技術(shù)有： 航天工業(yè)技術(shù)（熱管類）、微電子

9、技術(shù)、磁性技術(shù)、信息處理技術(shù)、傳感技術(shù)（光電及化學(xué)）、激光技術(shù)、生物技術(shù)及新的加工工藝、新的機(jī)械部件結(jié)構(gòu)（如錐型同步齒形帶傳動(dòng)等）、新的光纖材料等，使多種包裝機(jī)械趨于智能化。新的合金材料、高分子材料、復(fù)合材料、無機(jī)非金屬材料等新材料也得到了推廣應(yīng)用， 食品包裝機(jī)械的集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化將成為未來發(fā)展的主流。</p><p>　　1 美國包裝機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　美國成

10、型、充填、封口三種機(jī)械設(shè)備的技術(shù)更新很快。美國包裝機(jī)械工業(yè)主要用戶大致可分為食品工業(yè)及非食品工業(yè)。食品工業(yè)包括蔬菜水果、肉類、乳制品、面包、糕點(diǎn)等； 非食品工業(yè)則包括飲料、醫(yī)藥品、化學(xué)品、香煙等。至20世紀(jì)80 年代前半期， 食品與非食品大致各占一半比例， 而最近幾年非食品工業(yè)的使用比例則有提高之勢， 特別是在飲料、電氣制品、化學(xué)品、電腦市場的成長最為顯著。在食品包裝方面， 也可見微波、無菌包裝等的新技術(shù)。</p><

11、;p>　　美國包裝工業(yè)已經(jīng)逐步建立并形成包括包裝材料、包裝工藝和包裝機(jī)械完整而獨(dú)立的工業(yè)體系， 其自動(dòng)化操作程序已應(yīng)用于更多的先進(jìn)包裝系統(tǒng)中， 代表了先進(jìn)包裝系統(tǒng)的走向。美國的包裝機(jī)械將新技術(shù)和包裝自動(dòng)化操作程序廣泛應(yīng)用。美國各企業(yè)都在致力于從包裝材料、設(shè)備、銷售等方面尋求對全球市場具有特色的有利包裝， 正進(jìn)入一個(gè)機(jī)電一體化、激光掃描、無線電射頻發(fā)射、納米技術(shù)和系統(tǒng)簡化的包裝新世界。美國將在今后把微電子、電腦、工業(yè)機(jī)器人、智能型、

12、圖象傳感器技術(shù)和新材料等新技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用在包裝機(jī)械中， 使包裝機(jī)械日趨向自動(dòng)化、高效率化、節(jié)能化方向發(fā)展。</p><p>　　2 德國包裝機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　德國的包裝機(jī)械在全球占有十分重要的地位， 約占世界總產(chǎn)值的五分之一， 德國包裝機(jī)械業(yè)出口額占世界總額約三成。德國包裝機(jī)械在計(jì)量、制造、技術(shù)性能方面均屬世界一流。其發(fā)展趨勢為： 一是大力提高工藝流程自動(dòng)化程度； 二

13、</p><p>　　是適應(yīng)變化設(shè)計(jì)柔性靈活性設(shè)備； 三是普遍使用計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)。德國生產(chǎn)的啤酒、飲料包裝成套設(shè)備生產(chǎn)速度快、自動(dòng)化程度高、可靠性好。主要體現(xiàn)在： 工藝流程的自動(dòng)化、生產(chǎn)效率高， 滿足了交貨期短和降低工藝流程成本的要求， 設(shè)備具有更高的柔性和靈活性。主要體現(xiàn)在生產(chǎn)的靈活性、構(gòu)造的靈活性和供貨的靈活性，以適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的需要。利用計(jì)算機(jī)和仿真技術(shù)提供成套設(shè)備， 故障率低， 可以進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷服務(wù)

14、， 對環(huán)境污染少， 主要包括噪音、粉塵和廢棄物的污染。</p><p>　　德國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)依據(jù)市場調(diào)研及市場分析， 努力為客戶尤其是大企業(yè)服務(wù)， 以用戶需求為前提提供成套設(shè)備， 為生產(chǎn)企業(yè)提供結(jié)構(gòu)性及經(jīng)濟(jì)性完整的系統(tǒng)方案， 并用計(jì)算機(jī)防真技術(shù)演示操作給用戶， 征得用戶意見后進(jìn)行修改。在為用戶提供生產(chǎn)自動(dòng)線或生產(chǎn)流水設(shè)備時(shí)， 尤其注重成套設(shè)備的完整性， 無論是高技術(shù)、高附加值設(shè)備， 還是較簡單的設(shè)備， 都按配套性

15、要求提供。德國包裝機(jī)械廠家也將提供成套設(shè)備作為自己的努力目標(biāo)， 力求所有設(shè)備均能在一個(gè)廠家內(nèi)裝置完成。</p><p>　　隨著新產(chǎn)品開發(fā)速度的不斷加快， 德國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)普遍采用了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)， 將各種機(jī)器元素以數(shù)據(jù)庫方式存入計(jì)算機(jī)， 把圖樣數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī)， 形成三維模型仿照真實(shí)工作情況進(jìn)行操作， 能反應(yīng)出達(dá)到的生產(chǎn)率是多少， 廢品有多少， 生產(chǎn)線各環(huán)節(jié)是否能匹配生產(chǎn)， 客戶可根據(jù)顯示屏顯示曲線一目了然，

16、 并可根據(jù)客戶的意見修改模型， 直到使客戶或設(shè)計(jì)者滿意。</p><p>　　日本自20 世紀(jì)60 年代以來， 對包裝機(jī)械的需求猛增， 生產(chǎn)得到迅速發(fā)展， 目前已占據(jù)世界包裝機(jī)械工業(yè)的領(lǐng)先地位， 包裝機(jī)械銷售額位居全球第二， 僅次于美國。日本將包裝機(jī)械分為三類， 即小包裝及內(nèi)包裝、外包裝和打包機(jī)械、配套機(jī)器（如供料器等）。日本的食品包裝機(jī)械， 雖然以中小單機(jī)為主， 但設(shè)備體積小、精度高、易于安裝、操作方便、自動(dòng)化

17、程度也較高。</p><p>　　日本包裝機(jī)械主要是抓住兩個(gè)核心技術(shù)， 一是計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)入包裝機(jī)械領(lǐng)域， 二是研制出了伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的包裝機(jī)械。成功地開發(fā)出世界首臺微電腦程控臥式成形裝填封口機(jī)， 并實(shí)現(xiàn)實(shí)用化， 以此為契機(jī)在短短時(shí)間之內(nèi)各種包裝機(jī)開始裝載微電腦。之后，又陸續(xù)研制成功世界上首臺裝載有熱管的熱封機(jī)機(jī)器， 并投入實(shí)用， 向眾多包裝機(jī)械廠家提供該設(shè)備， 實(shí)現(xiàn)了熱封機(jī)設(shè)備的</p><p&

18、gt;　　低能源化和質(zhì)量、性能的提高。日本研制出的伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)包裝機(jī)械， 使包裝機(jī)械行業(yè)實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械裝置為主向電腦程控為主的技術(shù)升級， 機(jī)械性能的柔軟性、系統(tǒng)化程度迅速提高， 使日本的包裝機(jī)械以其獨(dú)特性贏得了世界市場廣闊的銷售空間。食品包裝是日本包裝機(jī)械的最大應(yīng)用領(lǐng)域，食品包裝機(jī)械產(chǎn)值一直占其包裝機(jī)械總產(chǎn)值的一半以上。日本的包裝機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)目前有400多家， 中小型企業(yè)居多。日本雖然是世界最大的包裝機(jī)械生產(chǎn)國家之一， 但與歐洲的德國和意

19、大利等包裝機(jī)械大國相比， 日本包裝機(jī)械出口額及其占產(chǎn)值的比例都不大。</p><p><b>　　1.3研究內(nèi)容</b></p><p>　　本課題是對香皂進(jìn)行熱收縮膜包裝設(shè)計(jì)，通過對香皂包裝機(jī)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，完成的主要內(nèi)容如下：</p><p>　　熟悉香皂包裝機(jī)的工作原理，對各種包裝原理進(jìn)行熟悉并掌握。</p><p>

20、;　　擬定香皂包裝機(jī)的包裝方案，比較各自的優(yōu)缺點(diǎn)，確定包裝機(jī)的最佳方案。</p><p>　　對傳送裝置、供膜裝置、熱切裝置以及熱收縮裝置進(jìn)行計(jì)算，包括對電機(jī)的選型計(jì)算、帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、封切氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算、供料收料驅(qū)動(dòng)輥的設(shè)計(jì)。</p><p>　　對傳動(dòng)軸、軸承進(jìn)行校核，完成香皂包裝機(jī)的整體裝配設(shè)計(jì)。</p><p>　　利用三菱PLC對整個(gè)包裝過

21、程進(jìn)行控制，完成梯形圖和電氣原理圖。</p><p>　　完成設(shè)計(jì)說明書的編寫。</p><p>　　第二章 香皂包裝方案的確定</p><p>　　2.1香皂包裝工作流程</p><p>　　香皂包裝工藝過程可概括如下圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1香皂包裝機(jī)的工作流程</p><p&

22、gt;　　（1）將香皂放置在傳送帶上進(jìn)行傳送，傳送帶可以提高輸送效率。 </p><p>　?。?）利用熱收縮膜在一定溫度下進(jìn)行收縮的原理，在將香皂包裝后進(jìn)行加 熱使薄膜收縮在一起貼在香皂上。</p><p><b>　　2. 2研究思路</b></p><p>　　根據(jù)對上述動(dòng)作過程的分析，可以將自動(dòng)香皂全自動(dòng)包裝機(jī)分為如下幾部分

23、裝置：動(dòng)力裝置；輸送裝置；供膜裝置；封切裝置，熱收縮裝置。</p><p>　　隨著科技的進(jìn)步和plc控制的廣泛應(yīng)用，在設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)的時(shí)候同時(shí)應(yīng)用到plc控制已經(jīng)是現(xiàn)代化的機(jī)械系統(tǒng)中不可或缺的一項(xiàng)內(nèi)容，各裝置應(yīng)用如下：</p><p>　　1、動(dòng)力裝置：選擇電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置，傳動(dòng)穩(wěn)定，并且電動(dòng)機(jī)功率穩(wěn)定，易于控制，配套減速器等；</p><p>　　2、輸送裝置：

24、由皮帶輪構(gòu)成。電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器和帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，香皂在傳送帶上源源不斷地輸送；</p><p>　　3、熱壓閘裝置（薄膜密封）：用plc控制，在香皂帶著薄膜碰到預(yù)設(shè)的傳感器的時(shí)候，裝置動(dòng)作，熱封切刀將香皂上的薄膜切斷。</p><p>　　4、供膜裝置：薄膜供給系統(tǒng)是包裝設(shè)備的主要機(jī)構(gòu)之一，主要由機(jī)架總成，膜卷安裝機(jī)構(gòu)，膜卷狀態(tài)檢測機(jī)構(gòu)，儲存機(jī)構(gòu)等組成。機(jī)架總成根據(jù)包裝設(shè)備具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在

25、總成上合理布局安裝所有的部件；膜卷安裝機(jī)構(gòu)用來安裝包裝材料。</p><p>　　5、熱收縮裝置：同樣用plc控制，在設(shè)定的位置放傳感器，當(dāng)帶著塑封好了的香皂經(jīng)過時(shí)，觸發(fā)動(dòng)作，吹出熱風(fēng)，使得薄膜受熱收縮，貼在香皂上，熱收縮就完成了。熱收縮裝置參考2.1所示：</p><p>　　圖2.1熱收縮裝置示意圖</p><p>　　輸送帶 2-風(fēng)簾 3-加熱室 4-發(fā)

26、熱元件 5-循環(huán)風(fēng)機(jī)6-出風(fēng)口 7-導(dǎo)軌 8-冷風(fēng)機(jī)</p><p>　　2. 3設(shè)計(jì)方案的擬定 </p><p>　　初步擬定的香皂包裝機(jī)的設(shè)計(jì)方案如圖2.2所示，</p><p>　　1-傳送帶 2-V帶 3-小斜坡 4-紅外線傳感器 5-熱切封刀 6-薄膜7-控制器 8-熱烘道 9-電動(dòng)機(jī) 10-輥?zhàn)?11-薄膜回收裝置 12-電動(dòng)機(jī)&

27、lt;/p><p>　　圖2-2 香皂包裝機(jī)的設(shè)計(jì)方案</p><p>　　如圖2-2所示為香皂包裝機(jī)的設(shè)計(jì)方案，人工將香皂放置到傳動(dòng)帶上進(jìn)行輸送，傳送帶通過電機(jī)帶動(dòng)帶輪進(jìn)行傳送，薄膜通過供料輥通過驅(qū)動(dòng)輪牽引，與回收輪構(gòu)成了一個(gè)閉合的回路，香皂進(jìn)過斜置的滑道進(jìn)入包裝區(qū)，在供料輥和回收輥之間薄膜形成了一個(gè)L型，香皂依靠輥?zhàn)虞斔偷膭?dòng)力進(jìn)入薄膜內(nèi)，相當(dāng)于香皂的上下面被薄膜覆蓋，然后上方的封切氣缸推動(dòng)

28、推板，推板上裝有三把切刀，將包裝后的香皂三面的薄膜切斷，由于是輥?zhàn)又纹Ф移Ь哂幸欢ǖ捻g性，而且剪切力很小，因此皮帶不會(huì)被切斷，切斷后然后進(jìn)入熱封去，通過高溫將薄膜收縮，實(shí)現(xiàn)了包裝的過程。 </p><p>　　第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1 輸送裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　通過上節(jié)的設(shè)計(jì)方案，可以得知香皂的輸送是通過帶輪傳動(dòng)，

29、下面對香皂的輸送裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　3.1.1 電機(jī)的選擇與計(jì)算</p><p>　　由于香皂重量較輕，本設(shè)計(jì)的傳送帶通過帶輪與傳送帶通過滾動(dòng)摩擦來實(shí)現(xiàn)傳送，這種傳送帶經(jīng)過測試，使用壽命為5年以上，因此電機(jī)需要克服帶輪與傳送帶之間的摩擦。已知每塊香皂的重量為0.2KG，傳送帶的速度設(shè)計(jì)為v=1m/s。，假設(shè)傳送帶上的香皂數(shù)量為30個(gè)。傳送帶與輥?zhàn)拥哪Σ料禂?shù)為0.3，下面

30、對電機(jī)進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　　電機(jī)的功率計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)所設(shè)計(jì)帶輪的直徑D=125mm，可以求出帶輪的轉(zhuǎn)速</p><p>　　初步選定三相異步電動(dòng)機(jī)Y801-4，額定轉(zhuǎn)速，滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min，額定功率為0.55KW，為封閉式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，其型號及參數(shù)如表3.1。</p>

31、<p>　　表3.1電機(jī)的基本參數(shù) </p><p><b>　　減速器的選擇</b></p><p>　　已知上面求出帶輪的轉(zhuǎn)速n=152r/min, 可以算得總傳動(dòng)比常用的減速機(jī)有擺線針輪行星減速機(jī)、齒輪減速機(jī)、三角皮帶減速機(jī)以及圓柱蝸桿減速機(jī)，一般根據(jù)功率、轉(zhuǎn)速來選擇減速機(jī)。選用時(shí)優(yōu)先考慮傳動(dòng)效率高的齒輪減速機(jī)和擺線針輪行星減速機(jī)，四種減速機(jī)基本參數(shù)

32、如下表3-2所示</p><p>　　表3.2四種減速機(jī)基本參數(shù)</p><p>　　根據(jù)結(jié)構(gòu)布置形式，需要選擇輸入軸與輸出軸垂直的減速器，常見的有蝸輪蝸桿減速器和行星齒輪減速器，由于選擇的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速1500r/min， 而本設(shè)計(jì)的輸出轉(zhuǎn)速為152r/min。比較二種減速器可知，行星齒輪減速機(jī)一般應(yīng)用與輸入軸與輸出軸平行的場合（來自《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》吳宗澤編寫），針對本設(shè)計(jì)選用行星

33、減速機(jī)，本設(shè)計(jì)選擇減速比為10的行星減速電機(jī)。</p><p>　　3.1.2同步輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　(1)三角帶別名V帶，有簾布芯結(jié)構(gòu)和繩芯結(jié)構(gòu)兩種，分別由包布，頂膠，抗拉體和底膠四部分組成。 簾布芯結(jié)構(gòu)的三角帶制造方便，抗拉強(qiáng)度高，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛繩芯結(jié)構(gòu)的三角帶韌性好，適用于轉(zhuǎn)速較高的場合。1，結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝精度要求不高，使用維護(hù)方便，適用于兩軸中心局較大的場合。

34、</p><p>　　2，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低，有緩沖吸振作用 。</p><p>　　3，過載時(shí)，傳動(dòng)帶會(huì)在帶輪上打滑，可以防止薄弱零件的損壞，起安全保護(hù)作用。但V帶輪的外廓尺寸大，傳動(dòng)效率低，不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。</p><p>　　(2)同步帶是以鋼絲繩或玻璃纖維為強(qiáng)力層，外覆以聚氨酯或氯丁橡膠的環(huán)形帶，帶的內(nèi)周制成齒狀，使其與齒形帶輪嚙合。</

35、p><p><b>　　同步帶特點(diǎn)： </b></p><p>　　1、傳動(dòng)準(zhǔn)確，工作時(shí)無滑動(dòng)，具有恒定的傳動(dòng)比； </p><p>　　2、傳動(dòng)平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低；</p><p>　　3、傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.98，節(jié)能效果明顯；</p><p>　　4、維護(hù)保養(yǎng)方

36、便，不需潤滑，維護(hù)費(fèi)用低；</p><p>　　5、速比范圍大，一般可達(dá)10，線速度可達(dá)50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達(dá)幾瓦到幾百千瓦； </p><p>　　6、可用于長距離傳動(dòng)，中心距可達(dá)10m以上。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)的裝置所需的功率和轉(zhuǎn)速均較低，因此選用同步帶為本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)。下面對設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的同步帶輪進(jìn)行計(jì)算。</p&

37、gt;<p><b>　　1）額定功率的計(jì)算</b></p><p><b>　　2）小帶輪轉(zhuǎn)速計(jì)算</b></p><p><b>　　已知小帶輪的轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　3）選定同步帶帶型和節(jié)距</p><p>　　由同步帶選型圖3.2可以看出，由于

38、在這次設(shè)計(jì)中功率轉(zhuǎn)速都比較小，所以帶的型號可以任意選取，現(xiàn)在選取H型帶，節(jié)距</p><p>　　表3.3工作情況系數(shù)看</p><p>　　圖3.2 同步帶選型圖</p><p>　　4）、選取主動(dòng)輪齒數(shù)</p><p>　　查表3.3知道小帶輪最小齒數(shù)為14，現(xiàn)在選取小帶輪齒數(shù)為31。</p><p>　　5）

39、小帶輪節(jié)圓直徑確定</p><p><b>　　=</b></p><p>　　表3.4 小帶輪最小齒數(shù)表</p><p>　　6）大帶輪相關(guān)數(shù)據(jù)確定</p><p>　　由于系統(tǒng)傳動(dòng)比為1，所以大帶輪齒數(shù)，節(jié)距</p><p><b>　　7）帶速v的確定</b></

40、p><p><b>　　8）初定周間間距</b></p><p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p><b>　　得</b></p><p>　　現(xiàn)在選取軸間間距為320mm。</p><p>　　9）同步帶帶長及其齒數(shù)確定</p>

41、<p><b>　　=()</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=1032.5mm</b></p><p>　　10）帶輪嚙合齒數(shù)計(jì)算</p><p>　　有在本次設(shè)計(jì)中傳動(dòng)比為1，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即=15。<

42、;/p><p>　　11）基本額定功率的計(jì)算</p><p>　　查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表3.4可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。</p><p>　　所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為</p><p><b>　　==2.1KW</b></p><p>　　表3.5 基

43、準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量</p><p>　　12）計(jì)算作用在軸上力</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=2100N</b></p><p>　　3.1.3輸送帶的選擇</p><p>　　輕型輸送帶主要包括PVC輸送帶、橡

44、塑制品輸送帶、PU輸送帶。</p><p>　　PVC輸送帶：厚度1.0,1.5,2.0,1.8,2.5,3.0,3.5，4.0,5.0,6.0,9.0,皮帶顏色:白色輸送帶,深藍(lán)綠色輸送帶,黑色輸送帶,綠色輸送帶,表面為光滑PVC膠面,底面為導(dǎo)電纖維的原織物;接頭形式為鋸齒形或階梯斜接或金屬扣接頭廣泛應(yīng)用于食品,藥品,電子,煙草,印刷,包裝,紡織等生產(chǎn)流水線皮帶。</p><p>　　橡

45、塑制品輸送帶：厚度0.5-1.5,1.0-1.5,1.5-2.0,2.0-3.01.0-2.0該產(chǎn)品具有橡膠塑料的綜合優(yōu)點(diǎn),性能卓越,應(yīng)用范圍廣泛,常規(guī)產(chǎn)品為一光一毛,特例為雙面光,雙面毛應(yīng)用于食品,電子,煙草,印刷包裝,紡織,印染,化工,郵政,機(jī)場,制茶,輪胎,冶金等中載負(fù)荷傳送:冶金,建材木材,郵政,化工等重載物料傳送;作為工藝加工皮帶,廣泛應(yīng)用于各行業(yè),各領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線上,除白色食品衛(wèi)生級外其余均進(jìn)行防靜電處理。</p&g

46、t;<p>　　PU輸送帶：厚度0.8,1.4,2.5白色,綠色,應(yīng)用行業(yè):食品行業(yè),巧克力涂裝,餅業(yè)的輸送帶線。</p><p>　　根據(jù)所輸送的產(chǎn)品為香皂，香皂的重量較輕可以選用1mmPU輸送帶，輸送帶下面增加底板進(jìn)行支撐。</p><p>　　3.2 封切裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1氣缸的選型與計(jì)算 </p><

47、p>　　封切裝置是利用氣缸推動(dòng)推板，在推板上固定三把切刀，通過切刀與輸送帶之間的剪切作用將薄膜切斷，下面對封切氣缸進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　估算要驅(qū)動(dòng)的負(fù)載大小為100N，考慮到氣缸未加載時(shí)實(shí)際所能輸出的力，受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之間的摩擦力的影響。在研究氣缸的性能和確定氣缸的缸徑時(shí)，常用到負(fù)載率：</p><p>　　由《液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)》可得下表3.

48、5：</p><p>　　表3.5 氣缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與負(fù)載率</p><p>　　運(yùn)動(dòng)的速度v=200mm/s，因此取=0.5，所以實(shí)際的氣缸缸負(fù)載的大小為：</p><p><b>　　氣缸內(nèi)徑的確定：</b></p><p>　　表3.6為氣缸內(nèi)徑的確定公式。</p><p>　　表3.6 氣缸

49、內(nèi)徑計(jì)算公式</p><p><b>　　計(jì)算D=30mm</b></p><p>　　式中：F為氣缸的輸出拉力；</p><p>　　P 為氣缸的工作壓力。</p><p>　　按照GB/T2348-1993標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，取D=32 mm</p><p>　?。?）活塞桿直徑的確定，由d=0.3

50、D 估取活塞桿的直徑 d=10 mm。表3.6為活塞桿直徑系列表。</p><p>　　表3-9 活塞桿直徑系列 （mm）</p><p>　?。?）缸筒長度的確定：</p><p>　　缸筒的長度S=L+B+30，L為活塞的行程，B為活塞厚度：</p><p>　　B=(0.6-1.0)D=32mm

51、 </p><p>　　由于氣缸的行程L=400mm ，所以有：</p><p>　　S=L+B+30=462mm </p><p>　　導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長度A:</p><p>　　滑動(dòng)面的長度A，在D<80mm時(shí)，可取A=(0.6-1.0)D；在D>80mm時(shí)， 可取

52、A=(0.6-1.0)d。</p><p><b>　　所以A=25mm。</b></p><p><b>　　最小導(dǎo)向的長度H：</b></p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)氣缸最大的行程為L，缸筒的直徑為D，最小導(dǎo)向的長度為：H</p><p>　　代入數(shù)據(jù) 即最小導(dǎo)向長度H為40 mm</p

53、><p><b>　　活塞桿的長度：</b></p><p>　　l=L+B+A+80=400+32+25+80=537mm </p><p>　　（4）氣缸筒的壁厚的確定</p><p>　　由《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊》可查得氣缸筒的壁厚能根據(jù)薄避筒計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)

54、算：</p><p>　　式中：缸筒的壁厚（m），缸筒的內(nèi)徑（m），缸筒承受的最大工作壓力（MPa），缸筒材料許用應(yīng)力（MPa）。</p><p>　　實(shí)際缸筒壁厚的取值：對于一般用途氣缸約取計(jì)算值的7倍；重型氣缸約取計(jì)算值的20倍，再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺碼。</p><p>　　參考《液壓與氣壓傳動(dòng)》缸筒壁厚強(qiáng)度計(jì)算及校核，我們的缸體的材料選擇45鋼，n為安全系數(shù) 一

55、般取 n=5； 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度(Pa)</p><p>　　P—缸筒承受的最大工作壓力。（當(dāng)工作壓力時(shí)，P=1.5p；當(dāng)工作壓力時(shí)，P=1.25p。</p><p>　　由此可知工作壓力大于0.6 小于16 ，</p><p>　　P=1.5p=1.5×0.6=0.9=0.3mm</p><p>　　參照下表3-10，選取氣缸

56、筒的壁厚圓整取7 mm。</p><p>　　表3-10 氣缸筒的壁厚 （mm）</p><p>　?。?）氣缸進(jìn)排氣口直徑的選擇</p><p>　　v—空氣流經(jīng)進(jìn)排氣口的速度，</p><p>　　取v = 12 m/s因此代入數(shù)據(jù)得：</p><p>　　= 14.014 mm。</p><

57、p><b>　　排氣口直徑的選擇</b></p><p>　　由表3-11所示。選取排氣口的直徑為10mm</p><p>　　Q——工作壓力下輸入氣缸的空氣流量</p><p>　　V——空氣流經(jīng)進(jìn)排氣口的速度</p><p>　　表3-11 氣缸進(jìn)排氣口直徑 （mm）</p><p>&

58、lt;b>　　（7）活塞桿的校核</b></p><p>　　由于所選活塞桿的長度L為10d，所以不但要校核強(qiáng)度校核，還要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。綜合考慮活塞桿的材料選擇45鋼。</p><p>　　參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本》 ，由《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊》式中 </p><p>　　— 活塞桿承受的最大軸向壓力（N）；</p><

59、;p><b>　　=1633N；</b></p><p>　　— 縱向彎曲極限力（N）；</p><p>　　— 穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取1.54。綜合考慮選取2；</p><p>　　K—活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，對于實(shí)心桿K=d/4；</p><p>　　代入數(shù)據(jù) K =25/4=6.25mm；</p>

60、<p>　　E— 材料彈性模量，鋼材；</p><p>　　J— 活塞桿橫截面慣性矩（）；</p><p>　　d— 活塞桿的直徑（m）；</p><p>　　L— 氣缸的安裝長度為活塞桿的長度為537mm；</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得</b></p><p>　　因?yàn)?=

61、 1.34所以活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件；</p><p><b>　　強(qiáng)度校核：</b></p><p>　　由公式 為安全系數(shù)，一般取 n=5；缸筒材料的抗拉強(qiáng)度代入數(shù)據(jù)得 </p><p>　　因此=1.34所以活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件；</p><p>　　45鋼的抗拉強(qiáng)度為，則，所以強(qiáng)度滿足要求。</p&g

62、t;<p>　　綜上所述：活塞桿的穩(wěn)定性和強(qiáng)度滿足要求。</p><p>　　圖3-8 亞德客單桿氣缸</p><p>　　氣缸的選型參照（ISO6432標(biāo)準(zhǔn)），結(jié)合以上計(jì)算選用缸徑為32mm，行程為400mm的亞德客標(biāo)準(zhǔn)氣缸，代號為SC32X400。</p><p>　　3.2.2切刀的設(shè)計(jì) </p><p>　　切刀是切斷薄

63、膜的關(guān)鍵部分，本設(shè)計(jì)的切刀有主切削刃和副切削刃，主切削刃的角度為45°，切口處的厚度為3mm，切刀通過螺絲安裝在氣缸推板上，利用氣缸的推力作用以及輸送帶上底板的支撐作用實(shí)現(xiàn)剪切，切刀的材質(zhì)選用45鋼，一共設(shè)計(jì)成三把切刀，將香皂切斷，香皂的兩側(cè)各有一把切刀，后面有一把切刀。如圖3.9所示為切刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖3.9 切刀的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3熱收縮裝

64、置的設(shè)計(jì) </p><p>　　熱收縮裝置包括輸送裝置以及加熱裝置，加熱裝置利用發(fā)熱元件如電阻絲可以實(shí)現(xiàn)熱收縮，輸送裝置利用鏈傳動(dòng)拖動(dòng)輥?zhàn)舆M(jìn)行輸送，下面重點(diǎn)對輸送裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.3.1電機(jī)的選型與計(jì)算</p><p><b>　　計(jì)算功率：</b></p><p>　　假定鏈條的移動(dòng)速度1m/s，

65、一個(gè)香皂的重量0.2kg, 由參考文獻(xiàn)[2]知電動(dòng)機(jī)輸出功率：</p><p>　　式中：——工作機(jī)所需功率；</p><p>　　——帶傳動(dòng)與工作機(jī)之間的傳動(dòng)總效率。</p><p><b>　　其中：驅(qū)動(dòng)力 ；</b></p><p><b>　　工作速度 = 。</b></p>

66、<p><b>　　代入數(shù)據(jù)得： </b></p><p><b>　　鏈驅(qū)動(dòng)的牽引功率P</b></p><p>　　初步設(shè)定小鏈輪的轉(zhuǎn)速為250r/min，根據(jù)單排滾子鏈額定功率曲線如表3-1所示選擇單排鏈額定功率P=1.2KW，相比較肥皂的輸送功率，肥皂的輸送功率可以忽略不計(jì)。</p><p>　　選擇

67、臥式調(diào)速電機(jī)PL32-1500W-40-1000，電機(jī)功率P=1.5KW，額定轉(zhuǎn)速為1000r/min。傳動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要指鏈傳動(dòng)，通過鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)訉?shí)現(xiàn)香皂的傳動(dòng)。</p><p><b>　　3.3.2鏈傳動(dòng)</b></p><p>　　1、選擇鏈輪齒數(shù)　本次設(shè)計(jì)的鏈傳動(dòng)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪大小相等，這樣能保證鏈條的水平移動(dòng)　，因此鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為1.由表選鏈

68、輪齒數(shù)z1=23。</p><p><b>　?。?）確定計(jì)算功率</b></p><p>　　查表3.12可知工況系數(shù)=1.0</p><p>　　表3.12鏈傳動(dòng)工況系數(shù)表（）</p><p>　　查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可獲齒數(shù)系數(shù)得，單排鏈。則計(jì)算功率為：</p><p>　　=1.0×1

69、.5=1.5Kw。</p><p>　?。?）選擇鏈條型號和節(jié)距</p><p>　　根據(jù)和n1=250r/min查手冊得：可選10A型滾子鏈，鏈條節(jié)距P=15.875mm。</p><p>　?。?）計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距</p><p>　　初選中心距為=(30~50)= (30~50)×15.875mm=476.7~794mm?？?/p>

70、慮到加熱裝置的整體尺寸，取=700mm，相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為：</p><p><b>　　取鏈長節(jié)數(shù)112。</b></p><p>　　查表可獲得中心距計(jì)算系數(shù)，則鏈傳動(dòng)的最大中心距為：</p><p>　?。?）計(jì)算鏈速v，確定潤滑方式。</p><p>　　由v=1.52m/s和鏈號10A，查手冊可知，可采用滴油潤滑

71、的方式。</p><p><b>　?。?）計(jì)算壓軸力</b></p><p><b>　　3.4軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　傳動(dòng)軸在傳遞過程中功率較大，可以采用45#，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得A0=115（A0的范圍在110~118之間）帶入下式得，</p><p>　　d：軸徑最小處的直徑

72、</p><p>　　P：軸傳遞的額定功率P=0.2KW</p><p>　　n：軸的轉(zhuǎn)速n=125r/min</p><p>　　A：按[τ]定的系數(shù)</p><p>　　根據(jù)前面外框軸的最大功率和最大轉(zhuǎn)速計(jì)算得</p><p>　　考慮到鏈輪以及它們之間的鍵連接，取,顯而易見，最小軸段為安裝和固定軸承座的部分，選用

73、的軸承座位UCP204，內(nèi)徑為20mm。</p><p>　　擬定軸的結(jié)構(gòu)方案如圖：</p><p>　　圖3.10 軸的方案</p><p>　　(2)各軸段直徑與長度的確定</p><p>　　1-2軸段，此段主要安裝軸承座和電機(jī)軸，根據(jù)所選軸承座對的直徑為20mm，取，1-2段左邊連接電機(jī)軸右邊連接軸承座，因此此軸段的長度即軸承座的寬度

74、加上聯(lián)軸器的長度，取1-2軸段長度。</p><p>　　2-3軸段，此軸段主要安裝鏈輪，根據(jù)鏈輪的寬度以及定位套筒的長度，根據(jù)鏈輪的直徑取 ，根據(jù)鏈輪的寬度以及安裝需要，取2-3軸段長度 。</p><p>　　3-4軸段，此軸段為軸肩，主要對兩邊的鏈輪進(jìn)行定位，防止軸向竄動(dòng)，進(jìn)行定位，取該軸段直徑，軸段長度。</p><p>　　4-5軸段，此軸段主要安裝鏈輪，

75、根據(jù)鏈輪的寬度以及定位套筒的長度，根據(jù)鏈輪的直徑取 ，根據(jù)鏈輪的寬度以及安裝需要，取4-5軸段長度 。</p><p>　　5-6軸段，此段主要安裝軸承座和電機(jī)軸，根據(jù)所選軸承座對的直徑為20mm，取，1-2段左邊連接電機(jī)軸右邊連接軸承座，因此此軸段的長度即軸承座的寬度加上聯(lián)軸器的長度，取1-2軸段長度。</p><p>　　(4)軸上倒角與圓角</p><p>&

76、lt;b>　　設(shè)計(jì)軸端倒角C2。</b></p><p><b>　?。?）軸的受力分析</b></p><p>　　在對軸的承受力進(jìn)行分析的時(shí)候，需要通過計(jì)算簡圖來實(shí)現(xiàn)，計(jì)算簡圖可以通過結(jié)構(gòu)圖來獲得，進(jìn)而得出軸支點(diǎn)所在，軸承UCP204的支點(diǎn)在中間位置，通過這一特性可以計(jì)算出支撐跨距的數(shù)值為188mm,已知鏈輪的壓軸力和圓周力</p>

77、<p>　　計(jì)算軸齒輪上的圓周力：</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　徑向力：</b></p><p>　　根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出相應(yīng)的受力圖</p><p>　　圖3.11 應(yīng)力分布圖</p><p><b>　　7、判

78、斷危險(xiǎn)截面</b></p><p><b>　　可以算出</b></p><p><b>　　在H型面上根據(jù)公式</b></p><p><b>　　可以算出</b></p><p><b>　　T=</b></p><p&

79、gt;　　從軸的受力圖可以看出第一齒輪中心截面是比較危險(xiǎn)的?，F(xiàn)將該截面處的MH、MV及M的值歸納于下表：</p><p><b>　　表3.13 </b></p><p>　　8、軸的彎扭合成強(qiáng)度校核</p><p>　　在對軸進(jìn)行校核時(shí)只需要對承受量對大的截面截面進(jìn)行校核，改截面為危險(xiǎn)截面，通過校驗(yàn)該截面的強(qiáng)度是否合格便可判斷整體設(shè)備的危險(xiǎn)

80、性，通過上述表中可以對抗彎截面系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，以此得出扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，在對抗彎截面系數(shù)取值為0.6時(shí)，軸的計(jì)算應(yīng)力為：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　在前面的設(shè)計(jì)中使用的45號調(diào)制鋼材質(zhì)，由表查可得許用彎曲應(yīng)力。因此，故設(shè)備安全。</p><p>　　10、選擇材料及熱處理方式</p><p>　

81、　選取軸的材料為45鋼，熱處理為調(diào)質(zhì)處理。</p><p><b>　　3.5選取軸承</b></p><p>　　在對軸承進(jìn)行選取時(shí)要對徑向力進(jìn)行考慮，要保證軸向不會(huì)收到過量負(fù)荷的壓力。在摩擦系數(shù)較小的時(shí)候，可以減小軸向力，進(jìn)而保證設(shè)備運(yùn)行的安全。本設(shè)計(jì)UCP204型號的軸承，外形和尺寸如圖3.12所示：</p><p>　　圖3.12 外球

82、面軸承座尺寸 </p><p>　　1.已知軸承載荷徑向力</p><p><b>　　額定壽命 ，</b></p><p>　　外球面球軸承：UCF204</p><p>　　此種軸承的外圈外表面做成球面，與軸承座的內(nèi)球面相配合，增加了軸承的調(diào)心性能。適合于各個(gè)軸的撓度較大的場合。</p><p&g

83、t;　　此類軸承可連同軸承座一起供應(yīng)，軸承座有立式座、方形座、菱形座、凸形座、沖壓菱形座，等。</p><p>　　此類軸承兩面帶密封圈，密封效果很好，在制造中已裝入適當(dāng)?shù)臐櫥瑒?，所以在安裝時(shí)不用清洗。工作中在允許潤滑期內(nèi)不用再加潤滑劑。</p><p>　　UCP204型為帶頂絲的外球面球軸承。</p><p><b>　　校核軸承壽命</b>