产品开发课程设计.doc

产品开发课程设计说明书

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) : 机械工程与自动化
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
I

课 程 设 计 说 明 书

目 录
摘要 - 1 -
1. 颗粒自动包装机可行性论证 - 3 -`
1.1颗粒包装机开发的目的，意义 - 3 -
1.2目前国内外颗粒包装机的发展概况 - 4 -
1.3颗粒包装机市场需求的分析 - 5 -
1.4颗粒包装机的关键技术 - 5 -
1.5颗粒包装机的市场前景分析 - 6 -
1.6颗粒包装机的经济效益进行分析 - 6 -
1.7预期社会、经济效益分析 - 6 -
2.产品原理设计 - 7 -
2.1.颗粒自动包装机的总功能 - 7 -
2.2颗粒自动包装机的功能分解 - 7 -
2.3颗粒自动包装机功能求解 - 8 -
2.4功能原理分析、构思出系统总的功能原理图 - 9 -
2.5原理方案的评价 - 9 -
2.6 工艺分析 - 9 -
2.7确定产品的技术参数 - 10 -
2.8整机工作循环图绘制 - 10 -
2.9整机控制原理图 - 11 -
3.偏心轮机构的运动学与动力学计算 - 12 -
3.1链传动的特点与应用 - 12 -
3.2 链传动的运动特性 - 14 -
3.3链传动的动载荷 - 14 -
3.4 链传动的受力分析 - 16 -
3.5滚子链传动的设计计算 - 17 -
3.6链轮的设计计算 - 18 -
4.本次任务产品开发设计 - 21 -
设计总结 - 22 -
致谢 - 23 -
参考文献 - 24 -

摘 要
针对机电一体化产品为样机。通过市场调研、查找相关资料，进行产品开发的可行性论证。完成可行性报告。分析、构思出产品系统总功能和功能分解，并进行功能分解画出功能结构图，进行功能原理分析、构思出系统总的功能原理图，进行原理方案评价，确定产品的技术参数；整机工作循环图绘制。
本课程设计在于让我们对机械产品开发的过程和方法步骤有一个完整的经历，学习掌握调查收集信息，资料获取的具体方法，学习掌握可行性论证应该包括的内容，掌握用系统设计的思想和方法对产品进行功能原理设计的过程，掌握机械工艺动作分析、分解，功能原理分析和功能分解。
中国有着悠久的包装历史。可是中国的现代化包装工业起步比较迟缓，解放前只有几个大城市的啤酒厂、汽水厂、罐头厂、卷烟厂才培植一些包装机械。直到五十年代末期，开始引进仿制，形成小规模的生产能力。自动颗粒包装机实现了对一些无粘性颗粒的包装，本机采用的材料为复合材料，包装材料以纸玻璃纸涤纶膜铝箔等为基纸引为商标，并喷涂要均匀，复卷后外圆平整，不允许有高低不平或两边松紧不一致的现象。
近十余年来，国际包装界十分重视提高包装机械及整个包装系统的通用能力和多功能集成能力，为市场开拓日新月异的多样化商品提供及时灵活应变的生产手段。同时基于合理简化包装和优势包装工艺方法的实际需要，不断探索，明显地加快了自身技术革新的步伐。尤其是与现代自动机床同步发展相呼应，逐步明确。要想建立多样化、通用化、多功能集成化的包装机械新体系，首先必须着重解决组合化和机电一体化的大问题，无疑这是今后的重要发展方向。 学习锻炼这方面的知识是非常必要的
关键词： 颗粒包装机 产品开发 系统设计 功能设计

前 言
产品开发课程设计是学生第一次较全面的结合机械设计专业的产品开发初步训练，是一个重要的实践性教学环节。产品开发课程设计的目的在于；进一步加深学生所学的理论，培养学生应用所学过的知识进行产品开发的能力，使学生对机械产品开发的过程和方法有一个完整的概念，提高学生进行创新性思维、分析、运算、绘图、表达、以及运用计算机技术方面的能力，使学生得到一次较完整的产品开发的基本训练。
近半个多世纪以来，随着生产与流通日益社会化、现代化，产品包装正以崭新的面貌崛起，受到人们的普遍重视。
现代包装的普遍含义是：对不同批量的产品，选用某种有保护性、装饰性的包装材料或包装容器，并借助适当的技术手段实施包装作业，以达到规定的数量和质量，同时设法改善外部结构，降低包装成本，从而在流通直至消费的整个过程中使之容易储存搬运，防止产品破坏变质，不污染环境，便于识别应用和回收废料，有吸引力，广开销路，不断促进扩大再生产。

1.颗粒自动包装机可行性论证
1.1颗粒包装机开发的目的，意义
随着经济的发展，人们生活水平的日益提高，对产品的包装要求也越来越高。颗粒包装机是轻工业生产中必不可少的自动机械之一，其主要用于各种颗粒产品的包装。我国近些年来包装工业发展迅速，但又在某种程度上受到机械工业发展相对滞后的影响。包装机械发展也较为缓慢，因此进行颗粒包装机的设计研究具有一定的意义。通过本次毕业设计，使学生对包装机械有一总体了解，对颗粒包装机的工作过程进行具体的分析、研究，尽量做到有所创新。同时培养学生对大学所学知识的理解，收集、查阅文献资料的能力，发现、分析、解决问题的能力。
对不同批量的产品，选用某种有保护性、装饰性的包装材料或包装容器，并借助适当的技术手段实施包装作业，以达到规定的数量和质量，同时设法改善外部结构，降低包装成本，从而在流通直至消费的整个过程中使之容易储存搬运，防止产品破坏变质，不污染环境，便于识别应用和回收废料，有吸引力，广开销路，不断促进扩大再生产。
中国有着悠久的包装历史。可是中国的现代化包装工业起步比较迟缓，解放前只有几个大城市的啤酒厂、汽水厂、罐头厂、卷烟厂才培植一些包装机械。直到五十年代末期，开始引进仿制，形成小规模的生产能力。自动颗粒包装机实现了对一些无粘性颗粒的包装，本机采用的材料为复合材料，包装材料以纸玻璃纸涤纶膜铝箔等为基纸引为商标，并喷涂要均匀，复卷后外圆平整，不允许有高低不平或两边松紧不一致的现象。
1.2目前国内外颗粒包装机的发展概况
近十余年来，国际包装界十分重视提高包装机械及整个包装系统的通用能力和多功能集成能力，为市场开拓日新月异的多样化商品提供及时灵活应变的生产手段。同时基于合理简化包装和优势包装工艺方法的实际需要，不断探索，明显地加快了自身技术革新的步伐。尤其是与现代自动机床同步发展相呼应，逐步明确。要想建立多样化、通用化、多功能集成化的包装机械新体系，首先必须着重解决组合化和机电一体化的大问题，无疑这是今后的重要发展方向。
中国真空包装机形成行业仅20年，基础相对薄弱，技术及科研力量不足，其发展相对滞后，在某种程度上拖了食品和包装工业的后腿。预测到2010年，国内行业总产值可达到1300亿元(现价)，而市场需求可能达到2000亿元。如何能够尽快的赶上并且抓住这个巨大的市场是我们迫切需要解决的问题。
我国真空包装机起步于上个世纪70年代末，年产值只有七八千万元，产品品种仅有100多种。近5年来食品和真空包装机行业每年以11%～12%的平均增长速度发展，高于同期国民经济增长速度，销售总额由1994年的150亿元增加到2000年的300亿元，产品品种由1994年的270种发展到2000年的3700种。
产品水平上了新台阶，开始出现规模化、成套化、自动化的趋势，传动复杂、技术含量高的设备开始出现。可以说我国的机械生产已满足了国内的基本需求，并开始向东南亚及第三世界国家出口，如我国2000年的进出口总额为27.37亿美元，其中出口额为12.9亿美元，比1999年提高了22.2%。在出口的机械品种中以食品(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多，食品机械如制糖、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，起于上个世纪70年代，北京市商业机械研究所在研究了日本的包装机械后，完成制造了中国第一台包装机，经过20多年的发展，中国包装机械已成为机械工业中十大行业之一，为中国包装工业快速发展提供了有力的保障，有些包装机械填补了国内空白，已能基本满足国内市场的需求，部分产品还有出口。但在目前，中国包装机械出口额还不足总产值的5%，进口额却与总产值大抵相当，与发达国家相去甚远。
在行业快速发展的同时也存在一系列的问题，现阶段中国包装机械行业水平还不够高。包装机械市场日趋垄断化，除了瓦楞纸箱包装机械和一些小型包装机有一定规模和优势外，其它包装机械几乎不成体系和规模，特别是市场上需求量大的一些成套包装生产线，如液体灌装生产线、饮料包装容器成套设备、无菌包装生产线等，在世界包装机械市场中均被几家大包装机械企业集团所垄断，面对国外品牌强劲冲击国内企业应该采取积极对策。
从现阶段情况看，全球的包装机械需求以每年5.3%的速度增长。美国拥有最大的包装设备生产商，其次是日本，其他主要生产商还包括德国、意大利和中国。但未来包装设备生产增长最快的是在发展中的国家和地区。发达国家将从刺激国内需求中获利，并在发展中国家寻找当地合适的生产厂家，特别是在食品加工厂进行投资，提供包装机械设备。而中国自加入世贸组织以来取得了长足的进步，中国的包装机械水平提升非常快，与世界的先进水平差距逐渐缩小。随着中国的日益开放，中国的包装机械也将进一步打开国际市场。
1.3颗粒包装机市场需求的分析
要想在规定的时间内，为自己创造出最大的利益，就要确保自己的食品包装生产线运行良好，在生产过程中不会出现错误，这样在尽量避免错误出现和故障的影响，才会为企业获得最大的利益。自动化水平在制造工业中不断提高，应用范围正在拓展。包装机械行业中自动化操作正在改变着包装过程的动作方式和包装容器及材料的加工方法。实现自动控制的包装系统能够极大地提高生产效率和产品质量，显著消除包装工序及印刷贴标等造成的误差，有效减轻职工的劳动强度并降低能源和资源的消耗。
具有革命意义的自动化改变着包装机械行业的制造方法及其产品的传输方式。设计、安装的自动控制包装系统，无论从提高包装机械行业的产品质量和生产效率方面，还是从消除加工误差和减轻劳动强度方面，都表现出十分明显的作用。尤其是对食品、饮料、药品、电子等行业而言，都是至关重要的。自动装置和系统工程方面的技术正在进一步深化，并得到更广泛的应用。
随着人们生活水平不断提高，对各种方便食品的需求也随之大增，这近一步拉动了我国食品包装业的快速发展。
1.4颗粒包装机的关键技术
1.4.1充填机是将精确数量的包装品装入到各种容器内的包装机。其主要种类有：
（1）容积式充填机。包括量杯式、插管式、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、多件计数式充填机。
1.4.2封口机：封口机是将充填有包装物的容器进行封口的机械，其主要种类有：
（1）无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）有封口材料封口机。包括旋合式、滚纹式、卷边式、压合式等封口机。
（3）有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。
1.4.3裹包机：裹包机是用柔性的包装材料，全部或部分地将包装物裹包起来的包装机。其主要种类有：
（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
1.5颗粒包装机的市场前景分析
从现阶段情况看，全球的包装机械需求以每年5.3%的速度增长。美国拥有最大的包装设备生产商，其次是日本，其他主要生产商还包括德国、意大利和中国。但未来包装设备生产增长最快的是在发展中的国家和地区。发达国家将从刺激国内需求中获利，并在发展中国家寻找当地合适的生产厂家，特别是在食品加工厂进行投资，提供包装机械设备。而中国自加入世贸组织以来取得了长足的进步，中国的包装机械水平提升非常快，与世界的先进水平差距逐渐缩小。随着中国的日益开放，中国的包装机械也将进一步打开国际市场。
1.6颗粒包装机的经济效益进行分析
随着经济的发展，人们生活水平的日益提高，对产品的包装要求也越来越高。我国近些年来包装工业发展迅速，但又在某种程度上受到机械工业发展相对滞后的影响，包装机械发展也较为缓慢，因此进行颗粒包装机的设计研究具有巨大的经济价值。
1.7预期社会、经济效益分析
随着商品经济的发展，产品的包装在产品生产过程中的作用愈来愈重要了。在许多企业中，包装工序所占用的劳动力和劳动强度都是最大的。如糖果、饮料、化妆品、洗涤剂等产品的包装，其包装工人在人数和劳动强度都要比生产工人高十倍甚至百倍以上。另外，手工包装的工人由于劳动强度、劳动环境等的影响，会造成自身职业病及产品卫生等一系列问题。对许多卫生标准要求高的产品包装，人手是不能直接接触被包装物品的，必须采用包装机包装。
因此，用机械包装代替手工包装，实现包装机械化和自动化有着深刻的意义。对社会的帮助是巨大的，还有经济效益肯定也将大幅提高。
2.产品原理设计
2.1.颗粒自动包装机的总功能

颗粒自动包装机
操作指令S
~220V E
物料、包装纸 M
S’ 显示
M’ 包装好的成品
噪声、发热

图2-1黑箱图
2.2颗粒自动包装机的功能分解
颗粒自动包装机
计量/数
包裹
堆放、输送
量杯计量
成品计数

图2-2功能分解示意图
2.3颗粒自动包装机功能求解
堆放、输送
量杯计量
装袋
电动机
传动机构
包裹
横、纵封
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2-3功能结构图
2.4功能原理分析、构思出系统总的功能原理图
（1）探索功能元解并列出形态学矩阵如下：
功能元\功能元解
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
可调容量式
气流式
C计数
机械
光学
电感应
电子扫描
D横、纵封、切断
链传动
齿轮传动
带传动
蜗杆传动
E放纸、送纸
自身摩擦力
输送带

F换向
蜗杆传动
齿轮传动
回转导杆

图2-4形态学矩阵
2.5原理方案的评价
取6种分功能的各一解法组合得到传动装置的一种方案，可组合的最多方案数
N=4*4*4*4*2*3=1536
方案评选
考虑到，颗粒包装机的工作环境，且需结构紧凑等方面的因素，有两种方案可作为参考
方案1：A1B3C3D1E1F2
方案2：A1B3C3D2E1F1
最后得出，方案1适用于横封，方案2适用于纵封
2.6 工艺分析
（1）确定机器类型
A）工位：由于生产批量较大，故选用多工位自动包装机。
B）根据自动机械设计理论，找到多个动作的同步点，采用连续型运动形式。
（2）确定工艺路线
C）包装机的工艺路线：主要有直线型、阶梯型、圆弧型、组合型等，其中直线型又分为立式和卧式两种，本机采用立式直线型工艺要求路线。
D）包装材料供送：包装材料的供送利用纵封棍的摩擦来完成，这样使机器的结构简单紧凑容易实现自动化。同时提高了生产率，使包装材料供送与封口一次完成。
E）供料机构：供料机构的计量方式采用容积法计量，散体供送装置，依其主题运动的方式分为旋转式、摆动式、直线往复式和振动式等多种；依其传动方式分为机械式、液压式、气动式和电磁式等多种。本机运动方式采用旋转式，其传动采用机械式。
F）主传送：主传送系统主要采用齿轮运动，使其达到生产要求，此外还有由减速电机带动的蜗轮蜗杆减速机构。
G）横封、纵封机构：本机的纵封器采用连续型棍式纵封器，它的热封机构是做等速相向回转的一对棍筒，它对袋筒兼有施压、牵引及加热封边的作用。在热封期间，热量有滚筒内的电热丝通电后供给常热式辐射加热，使热融型塑料进入两滚筒的热合接触面，相互粘合而形成密合的纵封。其横封采用一种联系横封器结构。热封所需的压力可借助两侧的压缩弹簧加以适当调节。热封时，热封头与连续运动着的袋筒必须既有同步的线速度，否则，封口部位可能发生起皱或拉长，甚至段裂等不良现
H）剪切机构：本剪切机构采用棍刀式。切断装置。实际上切割过程具有双重作用，即刃口对塑料薄膜挤压、滚切和撕裂，因此要求滚到速度达预料袋下降速度。
2.7确定产品的技术参数
表2-1 技术参数图
型号
KD-30

计量方法
容积法
（可调量杯）

产品袋尺寸（参考）
袋长：50-110mm
袋宽：30-80mm

包装速度
50-100袋/分钟

耗电功率
1.4KW

主电机
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

2.8整机工作循环图绘制
根据初步拟定运动规律及动作配合，绘制了工作循环图。对于机械传动，将执行构件运动同时间关系转换为同分配轴转角关系。
本研究选取直角坐标式运动的循环图，取水平轴测表示一个运动的循环周期，各个执行机构在周期内运动状况分别为表示出来的。在图中直线表示运动执行机构，水平直线则表示静止，连续匀速转动和振动。
如图所示，有颗粒制袋---充填---封口包装机分配轴是连续转动的，所以运动周期是分配轴旋转一圈时间。表示了一个运动周期为1.1s内，袋长120mm时，各个执行机构运动规律及工作程序。各个执行机构运动时间转换成分配轴的所对应旋转角度的。
计量装置，称重斗下料需颗粒分配轴转60度（0.2s），进行称重需要分配轴旋转90度；打开料斗在进行充填下料需要分配轴旋转90度（0.3s），关上料斗需要分配轴旋转90度。在计量装置的完料后，对应分配轴旋转180度，要包装封口装置也已进行封合。
横封装置及纵封装置运动是同步，起进程需要分配轴旋转70度，封口时间分配轴旋转130度，回程时间为70度，横封装置进行封口分配轴旋转160度，在160度---290度时，进行封合工作时，在290度时完成了切断工作。
拉袋装置，在横封装置在完成切断后，进行拉袋动作时，需要分配轴旋转84度（袋长140mm），为290度-374度。
包装材料供料时，工作时间需要分配轴旋转84度，在拉袋装置工作之前动作时，工作时间206度-290度。

图2-5整机工作循环图
2.9整机控制原理图
图2-6整机控制原理图
3.偏心轮机构的运动学与动力学计算
3.1链传动的特点与应用
链传动是属于具有中间挠性件的啮合传动，它兼有齿轮传动和带传动的一些特点。与齿轮传动相比，连传动的制造与安装精度要求较低；链轮齿受力情况较好，承载能力较大；有一定的缓冲和减震性能；中心距可大而结构轻便。与摩擦型带传动相比，链传动的平均传动比准确；传动效率稍高；链条对轴的拉力较小；同样使用条件下，结构尺寸更为紧凑；此外，链条的磨损伸长比较缓慢，张紧调节工作量较小，并且能在恶劣的环境条件下工作。但是链传动还是有一定的缺点：不能保证瞬时传动比恒定；工作时有噪声；磨损后易发生跳齿；；不适用于受空间限制要求中心距小以及急速反向传动的场合。
链传动的应用范围很广。通常，中心距较大、多轴、平均传动比要求准确的传动，环境恶劣的开式传动、低速重载传动，润滑良好的高速传动等都可成功的采用链传动。
按用途不同，链条可分为：传动链、输送链和起重链。在链条的生产与应用中，传动用短节距精密滚子链占有最主要的地位。通常，滚子链的传动功率在100kw以下，链速在15m/s以下。现代先进的链传动技术已能使优质滚子链的传动功率达5000kw，速度可达35m/s；高速齿形链的速度则可达40m/s。链传动的效率，对于一般传动，其值约为0.94~0.96;对于用循环压力供油润滑的高精度传动，其值约为0.98。表 给出常用传动链的类型、结构特点和应用，可供参考

表2-2结构特点图
种类
结构和特点
应用
传动用短节距精密滚子链
由外链节和内链节铰接而成。销轴和外链板、套筒和內链板为静配合；销轴和套筒为动配合；滚子空套在套筒上可以自由转动，以减少啮合时的摩擦和磨损，并可以缓和冲击。
动力传动
双节距滚子链
除链板节距为滚子链的两倍外，其他尺寸与滚子链相同，链条重量减轻
中小载荷、中低速和中心距较大的传动装置，亦可用于输送装置
传动用短节距精密套筒链
除无滚子外，结构和尺寸同滚子链。重量轻、成本低，并可提高节距精度
为提高承受能力，可利用原滚子的空间加大销轴和套筒尺寸，增大承压面积
不经常传动，中低速传动或起重装置（如配重、铲车起升装置）等
弯板滚子传动链
无内外链节之分，磨损后链节节距仍较均匀。弯板使链条的弹性增加，抗冲击性能好。销轴、套筒和链板之间的间隙较大，对链轮共面性要求较低。销轴拆装容易，便于维修和调整松边下垂量。
低速或极低速、载荷大、有尘土的开式传动和两轮不易共面处，如挖掘机等工程机械的行走机构、石油机械等。
齿形传动链
由多个齿形链片并列铰接而成。链片的齿形部分和链轮啮合，有共轭啮合和非共轭啮合两种。传动平稳准确，振动、噪声小，强度高，工作可靠；但重量较重，装拆较困难。
高速或运动精度要求较高的传动，如机床主传动、发动机正时传动、石油机械以及重要的操纵机构等。
成型链
链节由可锻铸铁或钢制造，装拆方便
用于农业机械和链速在3m/s以下的传动。
3.2 链传动的运动特性
因为链是由刚性链节通过销轴铰接而成的，当；链绕在链轮上时，其链节与相应的轮齿啮合后，这一段链条将曲折成正多边形的一部分。该正多边形的边长等于链条的节距p，边数等于链轮齿数z，链轮每转过一圈，链条走过zp长，所以链的平均速度v为

式中： ——分别为主、从动链轮的齿数
——分别为主、从动链轮的转速，r/min
链传动的平均传动比为

3.3链传动的动载荷
链传动在工作过程中，链速和从动链的转速都是变化耳朵，因而会引起变化的惯性力及相应的动载荷。
链速变化引起的惯性力为

式中：m——紧边链条的质量，kg；
——链条变速运动的加速度，。
如果视主动链轮匀速转动，则

当时

从动链轮因角速度引起的惯性力为

式中：J——从动系统转化到从动链轮轴上的转动惯量，
——从动链轮的角速度，rad/s 。
链轮的转速越高，节距越大，齿数越少，则惯性力就越大，相应的动载荷也就越大。同时，链条沿垂直方向也在作变速运动，也会产生一定的动载荷。
此外，链节和链轮啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和振动。当链节和链轮轮齿接触瞬间，因链节的运动速度和链轮轮齿的运动速度在大小和方向上的差别，从而产生冲击和附加的动载荷。显然，节距越大，链轮的转速越高，则冲击越严重。
3.4 链传动的受力分析
链传动在安装时，应使链条受到一定的张紧力。张紧力使通过使链条保持适当的垂度所产生的悬垂拉力来获得的。链传动张紧的目的主要是使松边不致过松，以免出现链条的不正常啮合、跳齿或脱链。因为链传动为啮合传动，所以与带传动相比，链传动所需的张紧力要小得多。
链传动在工作时，存在紧边拉力和松边拉力。如果不计传动中的动载荷，则紧边拉力和松边拉力分别为

式中：——有效圆周力，N；
——离心力引起的拉力，N；
——悬垂力，N 。
有效圆周力为

式中：P——传递的功率，KW；
v——链速，m/s 。
离心力引起的拉力为

式中，q为链条单位长度的质量，kg/m
垂悬拉力为

3.5滚子链传动的设计计算
（1）选择链轮齿数、和确定传动比i
为了使颗粒自动包装机的工作速度和包装容量可以调节，并且为了简化结构，在这里我们采用偏心链轮结构来满足这一条件，由于链轮的中心是可变的，所以，在这里，我们取传动比i为1，便于设计计算。
一般链轮齿数在17~114之间，且传动比为1，所以两链轮的齿数是一样的，，在这里，我们先暂时取齿数==25。
（2）计算当量的单排链的计算功率
根据链传动的工作情况、主动链轮齿数和链条排数，将链传动所传递的功率修正为当量的单排链的计算功率

式中：——工况系数，查国标知，此类属于平稳运转，取值为1.0 。
——主动链轮齿数系数，查表得0.96 。
——多排链系数，双排链时取1.75 ，三排链时取2.5 ，在此处取的是单排链，所以取1.0 。
P——传递的功率，此处为1KW。
这里的国家标准均摘自GB/T 18150—2000
综上所述，=0.96kw
(3) 确定链条型号和节距p
链条型号根据当量的单排链的计算功率和主动链轮的转速查表（GB/T 1243—1997）知，滚子链ISO链号为10A，节距p=15.875mm。
根据包装速度确定=50~100r/min 。
（4）计算链节数和中心距
初选中心距=（30~50）p，按下式计算链节数
为了避免使用过渡链节，应将计算出的链节数圆整为偶数，所以，我们86 。
从而，我们得出，此机构中链传动的最大中心距为

（5）计算链速v，确定润滑方式
平均链速为

根据链速v ，查表得润滑方式为滴油润滑，但是，考虑到链条的工作载荷较小，也可采用定期人工润滑的方式。
（6）计算链传动作用在轴上的压轴力
压轴力可近似取为

式中： ——有效圆周力，N；
——压轴力系数，对于水平传动=1.15；对于垂直传动=1.05
所以 N
3.6链轮的设计计算
(1) 链轮齿形
滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合，其链轮齿形的设计比较灵活。在国标GB/T 1243—1997中没有规定具体的链轮齿形，仅仅规定了最小和最大齿槽形状及其极限参数，见表 。实际齿槽形状取决于加工轮齿的刀具和加工方法，并应使其位于最下和最大齿槽形状之间
我们先最小齿槽形状来计算
齿侧圆弧半径

滚子定位圆弧半径

滚子定位角

（2）链轮的基本参数和主要尺寸
链轮的基本参数是配用链条的节距p，套筒的最大外径d1，排距pt和齿数z。链轮的主要尺寸计算见下：
分度圆直径d
（取整126）
齿顶圆直径

取=134
齿根圆直径

齿高

确定的最大轴凸缘直径

（3）链轮的结构
小直径的链轮可制成整体式；中等尺寸的链轮可制成孔板式；大直径的链轮，常可将齿圈用螺栓连接成或焊接在轮毂上。在此次设计中，考虑到链轮中心要求可改变，我们选用孔板式。
（4）链轮的材料
链轮轮齿要具有足够的耐磨性和强度。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮多，所受的冲击也较大，故小链轮用采用较好的材料制造。但是这里我们采用相同的大小，所以不必考虑这些。
链轮常用的材料和应用范围见表
表2-3 链轮常用的材料及齿面硬度
材料
热处理
热处理后的硬度
应用范围
15，20
渗碳、淬火、回火
50~60HBS
Z≤25,有冲击载荷的主、从动链轮
35
正火
160~200HBS
在正常工作条件下，齿数较多（z>25）的链轮
40、50、ZG310~570
淬火、回火
40~50HBS
无剧烈振动及冲击的链轮
15Cr、20Cr
渗碳、淬火、回火
50~60HBS
有动载荷及传递较大功率的重要链轮（z<25）
35SiMn、40Cr、35CrMo
淬火、回火
40~50HBS
用优质链条的重要链轮
Q235、Q275
焊接后退火
140HBS
中等速度、传递中等功率的较大链轮
普通灰铸铁
淬火、回火
260~280HBS
Z2>25的从动链轮
夹布胶木
—
—
功率小于6kw、速度较高、要求传动平稳和噪声小的链轮
在这里我们选用40#材料。
4.本次任务产品开发设计
4.1链传动的布置
链传动布置时，链轮必须位于铅垂面内，两链轮共面。中心线可以水平，也可以倾斜，但尽量不要处于铅垂位置。一般紧边在上，松边在下，以免在上的松边下垂量过大而阻碍链轮的顺利运转。
4.2链传动的张紧
链传动张紧的目的，主要是为了避免在链条的松边垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象，同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。当中心线与水平线的夹角大于60°时，通常设有张紧装置。
张紧的方法很多。当中心距可调时，可通过调节中心距来控制张紧程度；当中心距不可调时，可设置张紧轮，或在链条磨损变长后从中去掉一、 二个链节，以恢复原来的张紧程度。张紧轮可以是链轮也可以是滚轮。张紧轮的直径应与小链轮的直径相近。张紧轮有自动张紧和定期张紧，前者多用弹簧、吊重等自动张紧装置、后者可用螺旋、偏心等调整装置，另外还可以用压板和托板张紧。
在此次的设计中，由于主动链轮的中心可变，所以我们必须采用张紧轮来调节，而张紧轮的尺寸形状等参数对整体影响不大，所以我们采用结构简单的滚轮，采用弹簧来自动调节张紧程度。
4.3链传动的润滑
链传动的润滑十分重要，对高速、重载的链传动更为重要，良好的润滑可缓和冲击，减轻磨损，延长链条使用寿命。在前面我们已经确定了滚子链的润滑方式，当采用人工定期润滑时，用油壶或者油刷定期在链条松边内、外链板间隙中注油，供油量为每班注油一次；当采用滴油润滑时，装有简单外壳，用油杯滴油（太过麻烦，故在此次设计中淘汰此方法）。
润滑油采用牌号为32、46、68的全损耗系统用油。
4.4链传动的防护
为了防止工作人员无意中碰到链传动装置中的运动部件而受到伤害，应该用防护罩将其封闭。在这里与颗粒包装机整体外壳比较相似，故可用其取代。

设计总结
通过这次较全面的设计，综合运用了各学科的知识，较全面的运用了所学的基础知识及专业知识，通过这次毕业设计，让我有一个全新的感受。“书到用时方恨少，事非经过不知难”，以前总认为学到的知识已经够了，可真正到运用的时候却发现那只是九牛一毛，有些甚至不知道从何入手。不过这也算是为我以后在类似情况下，敲响了警钟：人只有在不断的学习过程中才会知道自己的不足之处。
刚开始做设计时，我心里是非常焦急的，觉得压力很大。然而，在指导老师和同学的帮助与鼓励下，我重新有了自信和动力。我意识到今后不论遇到什么情况都要分析原因，不能干着急.先列出可能的情况后，沉着应对，必然能“化险为夷”。
总之，这次毕业设计能够圆满的完成，使我能够认识自我，受益非浅，分析问题、解决问题的能力有了很大的提高，并且发现了自己的不足之处，这些都将成为不可多得的经验与财富。在设计期间学到许多在书本上学不到的东西，而且对于原本看图基本工就不扎实的我来说，无意是一次锻炼；别人的经验、互相协作的精神，我们相互交流，吸取别人的经验和教训，使我有很大的收获。虽然设计结束了，但这也是我步入工作岗位的一个开始。仅大学生涯所学实在有限。我们只有对自己有了更高的要求，才能作为动力不断取得新的成绩。

致 谢
经过三周的设计工作，在陈守强老师的辛勤的指导下，我终于完成了颗粒包装偏心轮的机械装置设计。在此，首先要对陈老师表示衷心的感谢。在设计过程中，我始终得到陈老师的悉心教导和认真指点，使得我的理论知识和动手操作能力都有了提高。在他身上，时刻体现着作为科研工作者所特有的严谨求实的教学风范，勇于探索的工作态度和求同思变、不断创新的治学理念。他不知疲倦的敬业精神和精益求精的治学要求，端正了我的学习态度，使我受益匪浅。在这里我对陈老师说声，陈老师你辛苦了，谢谢！

【参考文献】
[1]徐灏 主编，《机械设计手册》，北京：机械工业出版社，1991
[2]西北工业大学机械原理及机械零件教研室 编，濮良贵主编，《机械零件》，1982年修订本，北京：高等教育出版社，1982
[3]吴宗泽 主编，《机械零件》，北京：中央广播电视大学出版社，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 主编，《机械结构设计》，北京：机械工业出版社，1988
[6]辛一行 主编，《现代机械设备设计手册》，北京：机械工业出版社，1996
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