课程设计说明书
课 程 名 称 产品开发课程设计
课 程 代 码
题 目 颗粒包装机偏心链轮机构开发设计
学院(直属系) 机械工程动化
年级专业班
学 生 姓 名
学 号
指 导 教 师
开 题 时 间 2013 年 2 月 25 日
完 成 时 间 2013 年 3 月 15 日
目 录
摘 1
1 颗粒动包装机行性证 3 `
11颗粒包装机开发目意义 3
12目前国外颗粒包装机发展概况 4
13颗粒包装机市场需求分析 5
14颗粒包装机关键技术 5
15颗粒包装机市场前景分析 6
16颗粒包装机济效益进行分析 6
17预期社会济效益分析 6
2产品原理设计 7
21颗粒动包装机总功 7
22颗粒动包装机功分解 7
23颗粒动包装机功求解 8
24功原理分析构思出系统总功原理图 9
25原理方案评价 9
26 工艺分析 9
27确定产品技术参数 10
28整机工作循环图绘制 10
29整机控制原理图 11
3偏心轮机构运动学动力学计算 12
31链传动特点应 12
32 链传动运动特性 14
33链传动动载荷 14
34 链传动受力分析 16
35滚子链传动设计计算 17
36链轮设计计算 18
4次务产品开发设计 21
设计总结 22
致谢 23
参考文献 24
摘
针机电体化产品样机通市场调研查找相关资料进行产品开发行性证完成行性报告分析构思出产品系统总功功分解进行功分解画出功结构图进行功原理分析构思出系统总功原理图进行原理方案评价确定产品技术参数整机工作循环图绘制
课程设计机械产品开发程方法步骤完整历学掌握调查收集信息资料获取具体方法学掌握行性证应该包括容掌握系统设计思想方法产品进行功原理设计程掌握机械工艺动作分析分解功原理分析功分解
中国着悠久包装历史中国现代化包装工业起步较迟缓解放前城市啤酒厂汽水厂罐头厂卷烟厂培植包装机械直五十年代末期开始引进仿制形成规模生产力动颗粒包装机实现粘性颗粒包装机采材料复合材料包装材料纸玻璃纸涤纶膜铝箔等基纸引商标喷涂均匀复卷外圆整允许高低两边松紧致现象
十余年国际包装界十分重视提高包装机械整包装系统通力功集成力市场开拓日新月异样化商品提供时灵活应变生产手段时基合理简化包装优势包装工艺方法实际需断探索明显加快身技术革新步伐尤现代动机床步发展相呼应逐步明确想建立样化通化功集成化包装机械新体系首先必须着重解决组合化机电体化问题疑重发展方 学锻炼方面知识非常必
关键词： 颗粒包装机 产品开发 系统设计 功设计
前 言
产品开发课程设计学生第次较全面结合机械设计专业产品开发初步训练重实践性教学环节产品开发课程设计目进步加深学生学理培养学生应学知识进行产品开发力学生机械产品开发程方法完整概念提高学生进行创新性思维分析运算绘图表达运计算机技术方面力学生次较完整产品开发基训练
半世纪着生产流通日益社会化现代化产品包装正崭新面貌崛起受普遍重视
现代包装普遍含义：批量产品选某种保护性装饰性包装材料包装容器助适技术手段实施包装作业达规定数量质量时设法改善外部结构降低包装成流通直消费整程中容易储存搬运防止产品破坏变质污染环境便识应回收废料吸引力广开销路断促进扩生产
1颗粒动包装机行性证
11颗粒包装机开发目意义
着济发展生活水日益提高产品包装求越越高颗粒包装机轻工业生产中必少动机械种颗粒产品包装国年包装工业发展迅速某种程度受机械工业发展相滞影响包装机械发展较缓慢进行颗粒包装机设计研究具定意义通次毕业设计学生包装机械总体解颗粒包装机工作程进行具体分析研究量做创新时培养学生学学知识理解收集查阅文献资料力发现分析解决问题力
批量产品选某种保护性装饰性包装材料包装容器助适技术手段实施包装作业达规定数量质量时设法改善外部结构降低包装成流通直消费整程中容易储存搬运防止产品破坏变质污染环境便识应回收废料吸引力广开销路断促进扩生产
中国着悠久包装历史中国现代化包装工业起步较迟缓解放前城市啤酒厂汽水厂罐头厂卷烟厂培植包装机械直五十年代末期开始引进仿制形成规模生产力动颗粒包装机实现粘性颗粒包装机采材料复合材料包装材料纸玻璃纸涤纶膜铝箔等基纸引商标喷涂均匀复卷外圆整允许高低两边松紧致现象
12目前国外颗粒包装机发展概况
十余年国际包装界十分重视提高包装机械整包装系统通力功集成力市场开拓日新月异样化商品提供时灵活应变生产手段时基合理简化包装优势包装工艺方法实际需断探索明显加快身技术革新步伐尤现代动机床步发展相呼应逐步明确想建立样化通化功集成化包装机械新体系首先必须着重解决组合化机电体化问题疑重发展方
中国真空包装机形成行业仅20年基础相薄弱技术科研力量足发展相滞某种程度拖食品包装工业腿预测2010年国行业总产值达1300亿元(现价)市场需求达2000亿元够快赶抓住巨市场迫切需解决问题
国真空包装机起步世纪70年代末年产值七八千万元产品品种仅100种5年食品真空包装机行业年11～12均增长速度发展高期国民济增长速度销售总额1994年150亿元增加2000年300亿元产品品种1994年270种发展2000年3700种
产品水新台阶开始出现规模化成套化动化趋势传动复杂技术含量高设备开始出现说国机械生产已满足国基需求开始东南亚第三世界国家出口国2000年进出口总额2737亿美元中出口额129亿美元1999年提高222出口机械品种中食品(乳品糕点肉类水果)加工机烤箱封装贴标签机纸塑铝复合罐生产设备等机械出口较食品机械制糖酿酒饮料真空包装机等设备已开始成套出口
中国包装机械起步较晚起世纪70年代北京市商业机械研究研究日包装机械完成制造中国第台包装机20年发展中国包装机械已成机械工业中十行业中国包装工业快速发展提供力保障包装机械填补国空白已基满足国市场需求部分产品出口目前中国包装机械出口额足总产值5进口额总产值抵相发达国家相甚远
行业快速发展时存系列问题现阶段中国包装机械行业水够高包装机械市场日趋垄断化瓦楞纸箱包装机械型包装机定规模优势外包装机械成体系规模特市场需求量成套包装生产线液体灌装生产线饮料包装容器成套设备菌包装生产线等世界包装机械市场中均家包装机械企业集团垄断面国外品牌强劲击国企业应该采取积极策
现阶段情况全球包装机械需求年53速度增长美国拥包装设备生产商次日生产商包括德国意利中国未包装设备生产增长快发展中国家区发达国家刺激国需求中获利发展中国家寻找合适生产厂家特食品加工厂进行投资提供包装机械设备中国加入世贸组织取长足进步中国包装机械水提升非常快世界先进水差距逐渐缩着中国日益开放中国包装机械进步开国际市场
13颗粒包装机市场需求分析
想规定时间创造出利益确保食品包装生产线运行良生产程中会出现错误样量避免错误出现障影响会企业获利益动化水制造工业中断提高应范围正拓展包装机械行业中动化操作正改变着包装程动作方式包装容器材料加工方法实现动控制包装系统够极提高生产效率产品质量显著消包装工序印刷贴标等造成误差效减轻职工劳动强度降低源资源消耗
具革命意义动化改变着包装机械行业制造方法产品传输方式设计安装动控制包装系统提高包装机械行业产品质量生产效率方面消加工误差减轻劳动强度方面表现出十分明显作尤食品饮料药品电子等行业言关重动装置系统工程方面技术正进步深化更广泛应
着生活水断提高种方便食品需求增步拉动国食品包装业快速发展
14颗粒包装机关键技术
141充填机精确数量包装品装入种容器包装机种类：
（1）容积式充填机包括量杯式插式柱塞式料位式螺杆式定时式充填机
（2）称重式充填机包括间歇称重式连续称重式称重—离心等分式等充填机
（3）计数式充填机包括单件计数式件计数式充填机
142封口机：封口机充填包装物容器进行封口机械种类：
（1）封口材料封口机包括热压式冷压式熔焊式插合式折叠式等封口机
（2）封口材料封口机包括旋合式滚纹式卷边式压合式等封口机
（3）辅助封口材料封口机包括胶带式粘结式钉合式结扎式缝合式等封口机
143裹包机：裹包机柔性包装材料全部部分包装物裹包起包装机种类：
（1）全裹式裹包机包括扭结式覆盖式贴体式接缝式等裹机
（2）半裹式裹包机包括折叠式收缩式拉伸式缠绕式等裹机
15颗粒包装机市场前景分析
现阶段情况全球包装机械需求年53速度增长美国拥包装设备生产商次日生产商包括德国意利中国未包装设备生产增长快发展中国家区发达国家刺激国需求中获利发展中国家寻找合适生产厂家特食品加工厂进行投资提供包装机械设备中国加入世贸组织取长足进步中国包装机械水提升非常快世界先进水差距逐渐缩着中国日益开放中国包装机械进步开国际市场
16颗粒包装机济效益进行分析
着济发展生活水日益提高产品包装求越越高国年包装工业发展迅速某种程度受机械工业发展相滞影响包装机械发展较缓慢进行颗粒包装机设计研究具巨济价值
17预期社会济效益分析
着商品济发展产品包装产品生产程中作愈愈重许企业中包装工序占劳动力劳动强度糖果饮料化妆品洗涤剂等产品包装包装工数劳动强度生产工高十倍甚百倍外手工包装工劳动强度劳动环境等影响会造成身职业病产品卫生等系列问题许卫生标准求高产品包装手直接接触包装物品必须采包装机包装
机械包装代手工包装实现包装机械化动化着深刻意义社会帮助巨济效益肯定幅提高
2产品原理设计
21颗粒动包装机总功
颗粒动包装机
操作指令S
~220V E
物料包装纸 M
S’ 显示
M’ 包装成品
噪声发热
图21黑箱图
22颗粒动包装机功分解
颗粒动包装机
计量数
包裹
堆放输送
量杯计量
成品计数
图22功分解示意图
23颗粒动包装机功求解
堆放输送
量杯计量
装袋
电动机
传动机构
包裹
横封
送纸
放纸
切断
成品
成品
颗粒
~220V
包装纸
指令
计数
包装速度
电控器
机控器
显示器
显示
噪声
发热
图23功结构图
24功原理分析构思出系统总功原理图
（1）探索功元解列出形态学矩阵：
功元＼功元解
1
2
3
4
A输送
蜗杆传动
锥齿传动
圆柱齿轮传动
双曲柄机构
B计量方式
量杯计量
螺杆式
调容量式
气流式
C计数
机械
光学
电感应
电子扫描
D横封切断
链传动
齿轮传动
带传动
蜗杆传动
E放纸送纸
身摩擦力
输送带
F换
蜗杆传动
齿轮传动
回转导杆
图24形态学矩阵
25原理方案评价
取6种分功解法组合传动装置种方案组合方案数
N4*4*4*4*2*31536
方案评选
考虑颗粒包装机工作环境需结构紧凑等方面素两种方案作参考
方案1：A1B3C3D1E1F2
方案2：A1B3C3D2E1F1
出方案1适横封方案2适封
26 工艺分析
（1）确定机器类型
A）工位：生产批量较选工位动包装机
B）根动机械设计理找动作步点采连续型运动形式
（2）确定工艺路线
C）包装机工艺路线：直线型阶梯型圆弧型组合型等中直线型分立式卧式两种机采立式直线型工艺求路线
D）包装材料供送：包装材料供送利封棍摩擦完成样机器结构简单紧凑容易实现动化时提高生产率包装材料供送封口次完成
E）供料机构：供料机构计量方式采容积法计量散体供送装置题运动方式分旋转式摆动式直线复式振动式等种传动方式分机械式液压式气动式电磁式等种机运动方式采旋转式传动采机械式
F）传送：传送系统采齿轮运动达生产求外减速电机带动蜗轮蜗杆减速机构
G）横封封机构：机封器采连续型棍式封器热封机构做等速相回转棍筒袋筒兼施压牵引加热封边作热封期间热量滚筒电热丝通电供常热式辐射加热热融型塑料进入两滚筒热合接触面相互粘合形成密合封横封采种联系横封器结构热封需压力助两侧压缩弹簧加适调节热封时热封头连续运动着袋筒必须步线速度否封口部位发生起皱拉长甚段裂等良现
H）剪切机构：剪切机构采棍刀式切断装置实际切割程具双重作刃口塑料薄膜挤压滚切撕裂求滚速度达预料袋降速度
27确定产品技术参数
表21 技术参数图
型号
KD30
计量方法
容积法
（调量杯）
产品袋尺寸（参考）
袋长：50110mm
袋宽：3080mm
包装速度
50100袋分钟
耗电功率
14KW
电机
220V
370W
JY7134单相
1440转分
伺服电机
110V
8W
55SL5A2单相
1500转分
加热器
110V
250W41
控制系统耗电
约40W
28整机工作循环图绘制
根初步拟定运动规律动作配合绘制工作循环图机械传动执行构件运动时间关系转换分配轴转角关系
研究选取直角坐标式运动循环图取水轴测表示运动循环周期执行机构周期运动状况分表示出图中直线表示运动执行机构水直线表示静止连续匀速转动振动
图示颗粒制袋充填封口包装机分配轴连续转动运动周期分配轴旋转圈时间表示运动周期11s袋长120mm时执行机构运动规律工作程序执行机构运动时间转换成分配轴应旋转角度
计量装置称重斗料需颗粒分配轴转60度（02s）进行称重需分配轴旋转90度开料斗进行充填料需分配轴旋转90度（03s）关料斗需分配轴旋转90度计量装置完料应分配轴旋转180度包装封口装置已进行封合
横封装置封装置运动步起进程需分配轴旋转70度封口时间分配轴旋转130度回程时间70度横封装置进行封口分配轴旋转160度160度290度时进行封合工作时290度时完成切断工作
拉袋装置横封装置完成切断进行拉袋动作时需分配轴旋转84度（袋长140mm）290度374度
包装材料供料时工作时间需分配轴旋转84度拉袋装置工作前动作时工作时间206度290度
图25整机工作循环图
29整机控制原理图
图26整机控制原理图
3偏心轮机构运动学动力学计算
31链传动特点应
链传动属具中间挠性件啮合传动兼齿轮传动带传动特点齿轮传动相连传动制造安装精度求较低链轮齿受力情况较承载力较定缓减震性中心距结构轻便摩擦型带传动相链传动均传动准确传动效率稍高链条轴拉力较样条件结构尺寸更紧凑外链条磨损伸长较缓慢张紧调节工作量较恶劣环境条件工作链传动定缺点：保证瞬时传动恒定工作时噪声磨损易发生跳齿适受空间限制求中心距急速反传动场合
链传动应范围广通常中心距较轴均传动求准确传动环境恶劣开式传动低速重载传动润滑良高速传动等成功采链传动
途链条分：传动链输送链起重链链条生产应中传动短节距精密滚子链占位通常滚子链传动功率100kw链速15ms现代先进链传动技术已优质滚子链传动功率达5000kw速度达35ms高速齿形链速度达40ms链传动效率般传动值约094~096循环压力供油润滑高精度传动值约098表 出常传动链类型结构特点应供参考
表22结构特点图
种类
结构特点
应
传动短节距精密滚子链
外链节链节铰接成销轴外链板套筒內链板静配合销轴套筒动配合滚子空套套筒转动减少啮合时摩擦磨损缓击
动力传动
双节距滚子链
链板节距滚子链两倍外尺寸滚子链相链条重量减轻
中载荷中低速中心距较传动装置输送装置
传动短节距精密套筒链
滚子外结构尺寸滚子链重量轻成低提高节距精度
提高承受力利原滚子空间加销轴套筒尺寸增承压面积
常传动中低速传动起重装置（配重铲车起升装置）等
弯板滚子传动链
外链节分磨损链节节距较均匀弯板链条弹性增加抗击性销轴套筒链板间间隙较链轮面性求较低销轴拆装容易便维修调整松边垂量
低速极低速载荷尘土开式传动两轮易面处挖掘机等工程机械行走机构石油机械等
齿形传动链
齿形链片列铰接成链片齿形部分链轮啮合轭啮合非轭啮合两种传动稳准确振动噪声强度高工作重量较重装拆较困难
高速运动精度求较高传动机床传动发动机正时传动石油机械重操机构等
成型链
链节锻铸铁钢制造装拆方便
农业机械链速3ms传动
32 链传动运动特性
链刚性链节通销轴铰接成链绕链轮时链节相应轮齿啮合段链条曲折成正边形部分该正边形边长等链条节距p边数等链轮齿数z链轮转圈链条走zp长链均速度v
式中： ——分动链轮齿数
——分动链轮转速rmin
链传动均传动
33链传动动载荷
链传动工作程中链速动链转速变化耳朵会引起变化惯性力相应动载荷
链速变化引起惯性力
式中：m——紧边链条质量kg
——链条变速运动加速度
果视动链轮匀速转动
时
动链轮角速度引起惯性力
式中：J——动系统转化动链轮轴转动惯量
——动链轮角速度rads
链轮转速越高节距越齿数越少惯性力越相应动载荷越时链条垂直方作变速运动会产生定动载荷
外链节链轮啮合瞬间相速度引起击振动链节链轮轮齿接触瞬间链节运动速度链轮轮齿运动速度方差产生击附加动载荷显然节距越链轮转速越高击越严重
34 链传动受力分析
链传动安装时应链条受定张紧力张紧力通链条保持适垂度产生悬垂拉力获链传动张紧目松边致松免出现链条正常啮合跳齿脱链链传动啮合传动带传动相链传动需张紧力
链传动工作时存紧边拉力松边拉力果计传动中动载荷紧边拉力松边拉力分
式中：——效圆周力N
——离心力引起拉力N
——悬垂力N
效圆周力
式中：P——传递功率KW
v——链速ms
离心力引起拉力
式中q链条单位长度质量kgm
垂悬拉力
35滚子链传动设计计算
（1）选择链轮齿数确定传动i
颗粒动包装机工作速度包装容量调节简化结构里采偏心链轮结构满足条件链轮中心变里取传动i1便设计计算
般链轮齿数17~114间传动1两链轮齿数样里先暂时取齿数25
（2）计算量单排链计算功率
根链传动工作情况动链轮齿数链条排数链传动传递功率修正量单排链计算功率
式中：——工况系数查国标知类属稳运转取值10
——动链轮齿数系数查表096
——排链系数双排链时取175 三排链时取25 处取单排链取10
P——传递功率处1KW
里国家标准均摘GBT 18150—2000
综述096kw
(3) 确定链条型号节距p
链条型号根量单排链计算功率动链轮转速查表（GBT 1243—1997）知滚子链ISO链号10A节距p15875mm
根包装速度确定50~100rmin
（4）计算链节数中心距
初选中心距（30~50）p式计算链节数
避免渡链节应计算出链节数圆整偶数86
出机构中链传动中心距
（5）计算链速v确定润滑方式
均链速
根链速v 查表润滑方式滴油润滑考虑链条工作载荷较采定期工润滑方式
（6）计算链传动作轴压轴力
压轴力似取
式中： ——效圆周力N
——压轴力系数水传动115垂直传动105
N
36链轮设计计算
(1) 链轮齿形
滚子链链轮啮合属非轭啮合链轮齿形设计较灵活国标GBT 1243—1997中没规定具体链轮齿形仅仅规定齿槽形状极限参数见表 实际齿槽形状取决加工轮齿刀具加工方法应位齿槽形状间
先齿槽形状计算
齿侧圆弧半径
滚子定位圆弧半径
滚子定位角
（2）链轮基参数尺寸
链轮基参数配链条节距p套筒外径d1排距pt齿数z链轮尺寸计算见：
分度圆直径d
（取整126）
齿顶圆直径
取134
齿根圆直径
齿高
确定轴凸缘直径
（3）链轮结构
直径链轮制成整体式中等尺寸链轮制成孔板式直径链轮常齿圈螺栓连接成焊接轮毂次设计中考虑链轮中心求改变选孔板式
（4）链轮材料
链轮轮齿具足够耐磨性强度链轮轮齿啮合次数链轮受击较链轮采较材料制造里采相必考虑
链轮常材料应范围见表
表23 链轮常材料齿面硬度
材料
热处理
热处理硬度
应范围
1520
渗碳淬火回火
50~60HBS
Z≤25击载荷动链轮
35
正火
160~200HBS
正常工作条件齿数较（z>25）链轮
4050ZG310~570
淬火回火
40~50HBS
剧烈振动击链轮
15Cr20Cr
渗碳淬火回火
50~60HBS
动载荷传递较功率重链轮（z<25）
35SiMn40Cr35CrMo
淬火回火
40~50HBS
优质链条重链轮
Q235Q275
焊接退火
140HBS
中等速度传递中等功率较链轮
普通灰铸铁
淬火回火
260~280HBS
Z2>25动链轮
夹布胶木
—
—
功率6kw速度较高求传动稳噪声链轮
里选40#材料
4次务产品开发设计
41链传动布置
链传动布置时链轮必须位铅垂面两链轮面中心线水倾斜量处铅垂位置般紧边松边免松边垂量阻碍链轮利运转
42链传动张紧
链传动张紧目避免链条松边垂度时产生啮合良链条振动现象时增加链条链轮啮合包角中心线水线夹角60°时通常设张紧装置
张紧方法中心距调时通调节中心距控制张紧程度中心距调时设置张紧轮链条磨损变长中掉 二链节恢复原张紧程度张紧轮链轮滚轮张紧轮直径应链轮直径相张紧轮动张紧定期张紧前者弹簧吊重等动张紧装置者螺旋偏心等调整装置外压板托板张紧
次设计中动链轮中心变必须采张紧轮调节张紧轮尺寸形状等参数整体影响采结构简单滚轮采弹簧动调节张紧程度
43链传动润滑
链传动润滑十分重高速重载链传动更重良润滑缓击减轻磨损延长链条寿命前面已确定滚子链润滑方式采工定期润滑时油壶者油刷定期链条松边外链板间隙中注油供油量班注油次采滴油润滑时装简单外壳油杯滴油（太麻烦次设计中淘汰方法）
润滑油采牌号324668全损耗系统油
44链传动防护
防止工作员意中碰链传动装置中运动部件受伤害应该防护罩封闭里颗粒包装机整体外壳较相似取代
设计总结
通次较全面设计综合运学科知识较全面运学基础知识专业知识通次毕业设计全新感受书时方恨少事非知难前总认学知识已够真正运时候发现九牛毛甚知道入手算类似情况敲响警钟：断学程中会知道足处
刚开始做设计时心里非常焦急觉压力然指导老师学帮助鼓励重新信动力意识遇什情况分析原干着急先列出情况沉着应必然化险夷
总次毕业设计够圆满完成够认识受益非浅分析问题解决问题力提高发现足处成验财富设计期间学许书学东西原图基工扎实说意次锻炼验互相协作精神相互交流吸取验教训收获然设计结束步入工作岗位开始仅学生涯学实限更高求作动力断取新成绩
致 谢
三周设计工作陈守强老师辛勤指导终完成颗粒包装偏心轮机械装置设计首先陈老师表示衷心感谢设计程中始终陈老师悉心教导认真指点理知识动手操作力提高身时刻体现着作科研工作者特严谨求实教学风范勇探索工作态度求思变断创新治学理念知疲倦敬业精神精益求精治学求端正学态度受益匪浅里陈老师说声陈老师辛苦谢谢
参考文献
[1]徐灏 编机械设计手册北京：机械工业出版社1991
[2]西北工业学机械原理机械零件教研室 编濮良贵编机械零件1982年修订北京：高等教育出版社1982
[3]吴宗泽 编机械零件北京：中央广播电视学出版社1986
[4]吴鸿业 等编蜗杆传动设计北京：机械工业出版社1986
[5]吴宗泽 编机械结构设计北京：机械工业出版社1988
[6]辛行 编现代机械设备设计手册北京：机械工业出版社1996
[7]锡轻工业学院天津轻工业学院 编食品工厂机械设备北京：轻工业出版社1982
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课程设计说明书
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题 目 颗粒包装机偏心链轮机构开发设计
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指 导 教 师
开 题 时 间 2013 年 2 月 25 日
完 成 时 间 2013 年 3 月 15 日
目 录
摘 1
1 颗粒动包装机行性证 3 `
11颗粒包装机开发目意义 3
12目前国外颗粒包装机发展概况 4
13颗粒包装机市场需求分析 5
14颗粒包装机关键技术 5
15颗粒包装机市场前景分析 6
16颗粒包装机济效益进行分析 6
17预期社会济效益分析 6
2产品原理设计 7
21颗粒动包装机总功 7
22颗粒动包装机功分解 7
23颗粒动包装机功求解 8
24功原理分析构思出系统总功原理图 9
25原理方案评价 9
26 工艺分析 9
27确定产品技术参数 10
28整机工作循环图绘制 10
29整机控制原理图 11
3偏心轮机构运动学动力学计算 12
31链传动特点应 12
32 链传动运动特性 14
33链传动动载荷 14
34 链传动受力分析 16
35滚子链传动设计计算 17
36链轮设计计算 18
4次务产品开发设计 21
设计总结 22
致谢 23
参考文献 24
摘
针机电体化产品样机通市场调研查找相关资料进行产品开发行性证完成行性报告分析构思出产品系统总功功分解进行功分解画出功结构图进行功原理分析构思出系统总功原理图进行原理方案评价确定产品技术参数整机工作循环图绘制
课程设计机械产品开发程方法步骤完整历学掌握调查收集信息资料获取具体方法学掌握行性证应该包括容掌握系统设计思想方法产品进行功原理设计程掌握机械工艺动作分析分解功原理分析功分解
中国着悠久包装历史中国现代化包装工业起步较迟缓解放前城市啤酒厂汽水厂罐头厂卷烟厂培植包装机械直五十年代末期开始引进仿制形成规模生产力动颗粒包装机实现粘性颗粒包装机采材料复合材料包装材料纸玻璃纸涤纶膜铝箔等基纸引商标喷涂均匀复卷外圆整允许高低两边松紧致现象
十余年国际包装界十分重视提高包装机械整包装系统通力功集成力市场开拓日新月异样化商品提供时灵活应变生产手段时基合理简化包装优势包装工艺方法实际需断探索明显加快身技术革新步伐尤现代动机床步发展相呼应逐步明确想建立样化通化功集成化包装机械新体系首先必须着重解决组合化机电体化问题疑重发展方 学锻炼方面知识非常必
关键词： 颗粒包装机 产品开发 系统设计 功设计
前 言
产品开发课程设计学生第次较全面结合机械设计专业产品开发初步训练重实践性教学环节产品开发课程设计目进步加深学生学理培养学生应学知识进行产品开发力学生机械产品开发程方法完整概念提高学生进行创新性思维分析运算绘图表达运计算机技术方面力学生次较完整产品开发基训练
半世纪着生产流通日益社会化现代化产品包装正崭新面貌崛起受普遍重视
现代包装普遍含义：批量产品选某种保护性装饰性包装材料包装容器助适技术手段实施包装作业达规定数量质量时设法改善外部结构降低包装成流通直消费整程中容易储存搬运防止产品破坏变质污染环境便识应回收废料吸引力广开销路断促进扩生产
1颗粒动包装机行性证
11颗粒包装机开发目意义
着济发展生活水日益提高产品包装求越越高颗粒包装机轻工业生产中必少动机械种颗粒产品包装国年包装工业发展迅速某种程度受机械工业发展相滞影响包装机械发展较缓慢进行颗粒包装机设计研究具定意义通次毕业设计学生包装机械总体解颗粒包装机工作程进行具体分析研究量做创新时培养学生学学知识理解收集查阅文献资料力发现分析解决问题力
批量产品选某种保护性装饰性包装材料包装容器助适技术手段实施包装作业达规定数量质量时设法改善外部结构降低包装成流通直消费整程中容易储存搬运防止产品破坏变质污染环境便识应回收废料吸引力广开销路断促进扩生产
中国着悠久包装历史中国现代化包装工业起步较迟缓解放前城市啤酒厂汽水厂罐头厂卷烟厂培植包装机械直五十年代末期开始引进仿制形成规模生产力动颗粒包装机实现粘性颗粒包装机采材料复合材料包装材料纸玻璃纸涤纶膜铝箔等基纸引商标喷涂均匀复卷外圆整允许高低两边松紧致现象
12目前国外颗粒包装机发展概况
十余年国际包装界十分重视提高包装机械整包装系统通力功集成力市场开拓日新月异样化商品提供时灵活应变生产手段时基合理简化包装优势包装工艺方法实际需断探索明显加快身技术革新步伐尤现代动机床步发展相呼应逐步明确想建立样化通化功集成化包装机械新体系首先必须着重解决组合化机电体化问题疑重发展方
中国真空包装机形成行业仅20年基础相薄弱技术科研力量足发展相滞某种程度拖食品包装工业腿预测2010年国行业总产值达1300亿元(现价)市场需求达2000亿元够快赶抓住巨市场迫切需解决问题
国真空包装机起步世纪70年代末年产值七八千万元产品品种仅100种5年食品真空包装机行业年11～12均增长速度发展高期国民济增长速度销售总额1994年150亿元增加2000年300亿元产品品种1994年270种发展2000年3700种
产品水新台阶开始出现规模化成套化动化趋势传动复杂技术含量高设备开始出现说国机械生产已满足国基需求开始东南亚第三世界国家出口国2000年进出口总额2737亿美元中出口额129亿美元1999年提高222出口机械品种中食品(乳品糕点肉类水果)加工机烤箱封装贴标签机纸塑铝复合罐生产设备等机械出口较食品机械制糖酿酒饮料真空包装机等设备已开始成套出口
中国包装机械起步较晚起世纪70年代北京市商业机械研究研究日包装机械完成制造中国第台包装机20年发展中国包装机械已成机械工业中十行业中国包装工业快速发展提供力保障包装机械填补国空白已基满足国市场需求部分产品出口目前中国包装机械出口额足总产值5进口额总产值抵相发达国家相甚远
行业快速发展时存系列问题现阶段中国包装机械行业水够高包装机械市场日趋垄断化瓦楞纸箱包装机械型包装机定规模优势外包装机械成体系规模特市场需求量成套包装生产线液体灌装生产线饮料包装容器成套设备菌包装生产线等世界包装机械市场中均家包装机械企业集团垄断面国外品牌强劲击国企业应该采取积极策
现阶段情况全球包装机械需求年53速度增长美国拥包装设备生产商次日生产商包括德国意利中国未包装设备生产增长快发展中国家区发达国家刺激国需求中获利发展中国家寻找合适生产厂家特食品加工厂进行投资提供包装机械设备中国加入世贸组织取长足进步中国包装机械水提升非常快世界先进水差距逐渐缩着中国日益开放中国包装机械进步开国际市场
13颗粒包装机市场需求分析
想规定时间创造出利益确保食品包装生产线运行良生产程中会出现错误样量避免错误出现障影响会企业获利益动化水制造工业中断提高应范围正拓展包装机械行业中动化操作正改变着包装程动作方式包装容器材料加工方法实现动控制包装系统够极提高生产效率产品质量显著消包装工序印刷贴标等造成误差效减轻职工劳动强度降低源资源消耗
具革命意义动化改变着包装机械行业制造方法产品传输方式设计安装动控制包装系统提高包装机械行业产品质量生产效率方面消加工误差减轻劳动强度方面表现出十分明显作尤食品饮料药品电子等行业言关重动装置系统工程方面技术正进步深化更广泛应
着生活水断提高种方便食品需求增步拉动国食品包装业快速发展
14颗粒包装机关键技术
141充填机精确数量包装品装入种容器包装机种类：
（1）容积式充填机包括量杯式插式柱塞式料位式螺杆式定时式充填机
（2）称重式充填机包括间歇称重式连续称重式称重—离心等分式等充填机
（3）计数式充填机包括单件计数式件计数式充填机
142封口机：封口机充填包装物容器进行封口机械种类：
（1）封口材料封口机包括热压式冷压式熔焊式插合式折叠式等封口机
（2）封口材料封口机包括旋合式滚纹式卷边式压合式等封口机
（3）辅助封口材料封口机包括胶带式粘结式钉合式结扎式缝合式等封口机
143裹包机：裹包机柔性包装材料全部部分包装物裹包起包装机种类：
（1）全裹式裹包机包括扭结式覆盖式贴体式接缝式等裹机
（2）半裹式裹包机包括折叠式收缩式拉伸式缠绕式等裹机
15颗粒包装机市场前景分析
现阶段情况全球包装机械需求年53速度增长美国拥包装设备生产商次日生产商包括德国意利中国未包装设备生产增长快发展中国家区发达国家刺激国需求中获利发展中国家寻找合适生产厂家特食品加工厂进行投资提供包装机械设备中国加入世贸组织取长足进步中国包装机械水提升非常快世界先进水差距逐渐缩着中国日益开放中国包装机械进步开国际市场
16颗粒包装机济效益进行分析
着济发展生活水日益提高产品包装求越越高国年包装工业发展迅速某种程度受机械工业发展相滞影响包装机械发展较缓慢进行颗粒包装机设计研究具巨济价值
17预期社会济效益分析
着商品济发展产品包装产品生产程中作愈愈重许企业中包装工序占劳动力劳动强度糖果饮料化妆品洗涤剂等产品包装包装工数劳动强度生产工高十倍甚百倍外手工包装工劳动强度劳动环境等影响会造成身职业病产品卫生等系列问题许卫生标准求高产品包装手直接接触包装物品必须采包装机包装
机械包装代手工包装实现包装机械化动化着深刻意义社会帮助巨济效益肯定幅提高
2产品原理设计
21颗粒动包装机总功
颗粒动包装机
操作指令S
~220V E
物料包装纸 M
S’ 显示
M’ 包装成品
噪声发热
图21黑箱图
22颗粒动包装机功分解
颗粒动包装机
计量数
包裹
堆放输送
量杯计量
成品计数
图22功分解示意图
23颗粒动包装机功求解
堆放输送
量杯计量
装袋
电动机
传动机构
包裹
横封
送纸
放纸
切断
成品
成品
颗粒
~220V
包装纸
指令
计数
包装速度
电控器
机控器
显示器
显示
噪声
发热
图23功结构图
24功原理分析构思出系统总功原理图
（1）探索功元解列出形态学矩阵：
功元＼功元解
1
2
3
4
A输送
蜗杆传动
锥齿传动
圆柱齿轮传动
双曲柄机构
B计量方式
量杯计量
螺杆式
调容量式
气流式
C计数
机械
光学
电感应
电子扫描
D横封切断
链传动
齿轮传动
带传动
蜗杆传动
E放纸送纸
身摩擦力
输送带
F换
蜗杆传动
齿轮传动
回转导杆
图24形态学矩阵
25原理方案评价
取6种分功解法组合传动装置种方案组合方案数
N4*4*4*4*2*31536
方案评选
考虑颗粒包装机工作环境需结构紧凑等方面素两种方案作参考
方案1：A1B3C3D1E1F2
方案2：A1B3C3D2E1F1
出方案1适横封方案2适封
26 工艺分析
（1）确定机器类型
A）工位：生产批量较选工位动包装机
B）根动机械设计理找动作步点采连续型运动形式
（2）确定工艺路线
C）包装机工艺路线：直线型阶梯型圆弧型组合型等中直线型分立式卧式两种机采立式直线型工艺求路线
D）包装材料供送：包装材料供送利封棍摩擦完成样机器结构简单紧凑容易实现动化时提高生产率包装材料供送封口次完成
E）供料机构：供料机构计量方式采容积法计量散体供送装置题运动方式分旋转式摆动式直线复式振动式等种传动方式分机械式液压式气动式电磁式等种机运动方式采旋转式传动采机械式
F）传送：传送系统采齿轮运动达生产求外减速电机带动蜗轮蜗杆减速机构
G）横封封机构：机封器采连续型棍式封器热封机构做等速相回转棍筒袋筒兼施压牵引加热封边作热封期间热量滚筒电热丝通电供常热式辐射加热热融型塑料进入两滚筒热合接触面相互粘合形成密合封横封采种联系横封器结构热封需压力助两侧压缩弹簧加适调节热封时热封头连续运动着袋筒必须步线速度否封口部位发生起皱拉长甚段裂等良现
H）剪切机构：剪切机构采棍刀式切断装置实际切割程具双重作刃口塑料薄膜挤压滚切撕裂求滚速度达预料袋降速度
27确定产品技术参数
表21 技术参数图
型号
KD30
计量方法
容积法
（调量杯）
产品袋尺寸（参考）
袋长：50110mm
袋宽：3080mm
包装速度
50100袋分钟
耗电功率
14KW
电机
220V
370W
JY7134单相
1440转分
伺服电机
110V
8W
55SL5A2单相
1500转分
加热器
110V
250W41
控制系统耗电
约40W
28整机工作循环图绘制
根初步拟定运动规律动作配合绘制工作循环图机械传动执行构件运动时间关系转换分配轴转角关系
研究选取直角坐标式运动循环图取水轴测表示运动循环周期执行机构周期运动状况分表示出图中直线表示运动执行机构水直线表示静止连续匀速转动振动
图示颗粒制袋充填封口包装机分配轴连续转动运动周期分配轴旋转圈时间表示运动周期11s袋长120mm时执行机构运动规律工作程序执行机构运动时间转换成分配轴应旋转角度
计量装置称重斗料需颗粒分配轴转60度（02s）进行称重需分配轴旋转90度开料斗进行充填料需分配轴旋转90度（03s）关料斗需分配轴旋转90度计量装置完料应分配轴旋转180度包装封口装置已进行封合
横封装置封装置运动步起进程需分配轴旋转70度封口时间分配轴旋转130度回程时间70度横封装置进行封口分配轴旋转160度160度290度时进行封合工作时290度时完成切断工作
拉袋装置横封装置完成切断进行拉袋动作时需分配轴旋转84度（袋长140mm）290度374度
包装材料供料时工作时间需分配轴旋转84度拉袋装置工作前动作时工作时间206度290度
图25整机工作循环图
29整机控制原理图
图26整机控制原理图
3偏心轮机构运动学动力学计算
31链传动特点应
链传动属具中间挠性件啮合传动兼齿轮传动带传动特点齿轮传动相连传动制造安装精度求较低链轮齿受力情况较承载力较定缓减震性中心距结构轻便摩擦型带传动相链传动均传动准确传动效率稍高链条轴拉力较样条件结构尺寸更紧凑外链条磨损伸长较缓慢张紧调节工作量较恶劣环境条件工作链传动定缺点：保证瞬时传动恒定工作时噪声磨损易发生跳齿适受空间限制求中心距急速反传动场合
链传动应范围广通常中心距较轴均传动求准确传动环境恶劣开式传动低速重载传动润滑良高速传动等成功采链传动
途链条分：传动链输送链起重链链条生产应中传动短节距精密滚子链占位通常滚子链传动功率100kw链速15ms现代先进链传动技术已优质滚子链传动功率达5000kw速度达35ms高速齿形链速度达40ms链传动效率般传动值约094~096循环压力供油润滑高精度传动值约098表 出常传动链类型结构特点应供参考
表22结构特点图
种类
结构特点
应
传动短节距精密滚子链
外链节链节铰接成销轴外链板套筒內链板静配合销轴套筒动配合滚子空套套筒转动减少啮合时摩擦磨损缓击
动力传动
双节距滚子链
链板节距滚子链两倍外尺寸滚子链相链条重量减轻
中载荷中低速中心距较传动装置输送装置
传动短节距精密套筒链
滚子外结构尺寸滚子链重量轻成低提高节距精度
提高承受力利原滚子空间加销轴套筒尺寸增承压面积
常传动中低速传动起重装置（配重铲车起升装置）等
弯板滚子传动链
外链节分磨损链节节距较均匀弯板链条弹性增加抗击性销轴套筒链板间间隙较链轮面性求较低销轴拆装容易便维修调整松边垂量
低速极低速载荷尘土开式传动两轮易面处挖掘机等工程机械行走机构石油机械等
齿形传动链
齿形链片列铰接成链片齿形部分链轮啮合轭啮合非轭啮合两种传动稳准确振动噪声强度高工作重量较重装拆较困难
高速运动精度求较高传动机床传动发动机正时传动石油机械重操机构等
成型链
链节锻铸铁钢制造装拆方便
农业机械链速3ms传动
32 链传动运动特性
链刚性链节通销轴铰接成链绕链轮时链节相应轮齿啮合段链条曲折成正边形部分该正边形边长等链条节距p边数等链轮齿数z链轮转圈链条走zp长链均速度v
式中： ——分动链轮齿数
——分动链轮转速rmin
链传动均传动
33链传动动载荷
链传动工作程中链速动链转速变化耳朵会引起变化惯性力相应动载荷
链速变化引起惯性力
式中：m——紧边链条质量kg
——链条变速运动加速度
果视动链轮匀速转动
时
动链轮角速度引起惯性力
式中：J——动系统转化动链轮轴转动惯量
——动链轮角速度rads
链轮转速越高节距越齿数越少惯性力越相应动载荷越时链条垂直方作变速运动会产生定动载荷
外链节链轮啮合瞬间相速度引起击振动链节链轮轮齿接触瞬间链节运动速度链轮轮齿运动速度方差产生击附加动载荷显然节距越链轮转速越高击越严重
34 链传动受力分析
链传动安装时应链条受定张紧力张紧力通链条保持适垂度产生悬垂拉力获链传动张紧目松边致松免出现链条正常啮合跳齿脱链链传动啮合传动带传动相链传动需张紧力
链传动工作时存紧边拉力松边拉力果计传动中动载荷紧边拉力松边拉力分
式中：——效圆周力N
——离心力引起拉力N
——悬垂力N
效圆周力
式中：P——传递功率KW
v——链速ms
离心力引起拉力
式中q链条单位长度质量kgm
垂悬拉力
35滚子链传动设计计算
（1）选择链轮齿数确定传动i
颗粒动包装机工作速度包装容量调节简化结构里采偏心链轮结构满足条件链轮中心变里取传动i1便设计计算
般链轮齿数17~114间传动1两链轮齿数样里先暂时取齿数25
（2）计算量单排链计算功率
根链传动工作情况动链轮齿数链条排数链传动传递功率修正量单排链计算功率
式中：——工况系数查国标知类属稳运转取值10
——动链轮齿数系数查表096
——排链系数双排链时取175 三排链时取25 处取单排链取10
P——传递功率处1KW
里国家标准均摘GBT 18150—2000
综述096kw
(3) 确定链条型号节距p
链条型号根量单排链计算功率动链轮转速查表（GBT 1243—1997）知滚子链ISO链号10A节距p15875mm
根包装速度确定50~100rmin
（4）计算链节数中心距
初选中心距（30~50）p式计算链节数
避免渡链节应计算出链节数圆整偶数86
出机构中链传动中心距
（5）计算链速v确定润滑方式
均链速
根链速v 查表润滑方式滴油润滑考虑链条工作载荷较采定期工润滑方式
（6）计算链传动作轴压轴力
压轴力似取
式中： ——效圆周力N
——压轴力系数水传动115垂直传动105
N
36链轮设计计算
(1) 链轮齿形
滚子链链轮啮合属非轭啮合链轮齿形设计较灵活国标GBT 1243—1997中没规定具体链轮齿形仅仅规定齿槽形状极限参数见表 实际齿槽形状取决加工轮齿刀具加工方法应位齿槽形状间
先齿槽形状计算
齿侧圆弧半径
滚子定位圆弧半径
滚子定位角
（2）链轮基参数尺寸
链轮基参数配链条节距p套筒外径d1排距pt齿数z链轮尺寸计算见：
分度圆直径d
（取整126）
齿顶圆直径
取134
齿根圆直径
齿高
确定轴凸缘直径
（3）链轮结构
直径链轮制成整体式中等尺寸链轮制成孔板式直径链轮常齿圈螺栓连接成焊接轮毂次设计中考虑链轮中心求改变选孔板式
（4）链轮材料
链轮轮齿具足够耐磨性强度链轮轮齿啮合次数链轮受击较链轮采较材料制造里采相必考虑
链轮常材料应范围见表
表23 链轮常材料齿面硬度
材料
热处理
热处理硬度
应范围
1520
渗碳淬火回火
50~60HBS
Z≤25击载荷动链轮
35
正火
160~200HBS
正常工作条件齿数较（z>25）链轮
4050ZG310~570
淬火回火
40~50HBS
剧烈振动击链轮
15Cr20Cr
渗碳淬火回火
50~60HBS
动载荷传递较功率重链轮（z<25）
35SiMn40Cr35CrMo
淬火回火
40~50HBS
优质链条重链轮
Q235Q275
焊接退火
140HBS
中等速度传递中等功率较链轮
普通灰铸铁
淬火回火
260~280HBS
Z2>25动链轮
夹布胶木
—
—
功率6kw速度较高求传动稳噪声链轮
里选40#材料
4次务产品开发设计
41链传动布置
链传动布置时链轮必须位铅垂面两链轮面中心线水倾斜量处铅垂位置般紧边松边免松边垂量阻碍链轮利运转
42链传动张紧
链传动张紧目避免链条松边垂度时产生啮合良链条振动现象时增加链条链轮啮合包角中心线水线夹角60°时通常设张紧装置
张紧方法中心距调时通调节中心距控制张紧程度中心距调时设置张紧轮链条磨损变长中掉 二链节恢复原张紧程度张紧轮链轮滚轮张紧轮直径应链轮直径相张紧轮动张紧定期张紧前者弹簧吊重等动张紧装置者螺旋偏心等调整装置外压板托板张紧
次设计中动链轮中心变必须采张紧轮调节张紧轮尺寸形状等参数整体影响采结构简单滚轮采弹簧动调节张紧程度
43链传动润滑
链传动润滑十分重高速重载链传动更重良润滑缓击减轻磨损延长链条寿命前面已确定滚子链润滑方式采工定期润滑时油壶者油刷定期链条松边外链板间隙中注油供油量班注油次采滴油润滑时装简单外壳油杯滴油（太麻烦次设计中淘汰方法）
润滑油采牌号324668全损耗系统油
44链传动防护
防止工作员意中碰链传动装置中运动部件受伤害应该防护罩封闭里颗粒包装机整体外壳较相似取代
设计总结
通次较全面设计综合运学科知识较全面运学基础知识专业知识通次毕业设计全新感受书时方恨少事非知难前总认学知识已够真正运时候发现九牛毛甚知道入手算类似情况敲响警钟：断学程中会知道足处
刚开始做设计时心里非常焦急觉压力然指导老师学帮助鼓励重新信动力意识遇什情况分析原干着急先列出情况沉着应必然化险夷
总次毕业设计够圆满完成够认识受益非浅分析问题解决问题力提高发现足处成验财富设计期间学许书学东西原图基工扎实说意次锻炼验互相协作精神相互交流吸取验教训收获然设计结束步入工作岗位开始仅学生涯学实限更高求作动力断取新成绩
致 谢
三周设计工作陈守强老师辛勤指导终完成颗粒包装偏心轮机械装置设计首先陈老师表示衷心感谢设计程中始终陈老师悉心教导认真指点理知识动手操作力提高身时刻体现着作科研工作者特严谨求实教学风范勇探索工作态度求思变断创新治学理念知疲倦敬业精神精益求精治学求端正学态度受益匪浅里陈老师说声陈老师辛苦谢谢
参考文献
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