1、毕业设计说明书设计题目：基于PLC的牛奶自动包装机械结构和控制系统的设计学生姓名：学号：专业：机械电子工程班级：所属学院：工学院指导教师：2022年05月20日摘要摘要牛奶罐装装置的研究主要包括生产效率、罐装容量调剂等功能方案设计，机械结构设计以及钢架结构的刚度及强度设计计算，传动部分零部件计算选型设计。最后将对牛奶罐装装置进行CAD工程图纸的绘制。牛奶罐装装置可以调节生产效率和罐装容量，牛奶罐装装置用于包装牛奶的装置，用以提高包装效率，减轻劳动强度，减少污染、提高包装质量的设备。调研国内外现有的包装机设备，在原有的基础上进行改型设计。以便适应生产使用要求。由于牛奶罐装装置的广泛应用，虽然同是
2、生产牛奶罐装装置，但是各生产厂家的产品也各有不同的专注方向。本文对国内外牛奶罐装装置的研究水平进行了综合评述，并且做出对比；提出了一套牛奶罐装装置的设计方案；将模块化设计理念引入方案中，提出了牛奶罐装装置向易拆卸易组装的发展方向，并具体对每个模块进行了设计。关键词：牛奶罐装装置；效率；包装AbstractAbstractTheresearchofmilkcanningdevicemainlyincludesthefunctionalschemedesignofproductionefficiency,canningcapacityadjustment,mechanicalstructuiede
3、sign,stiffnessandstrengthdesignandcakulationofsteelframestructure,calculationandselectiondesignoftransmissionparts.Finally,theCADengineeringdrawingofmilkcanningdevicewillbedrawn.Themilkcanningdevicecanadjusttheproductionefficiencyandcanningcapacity.Themilkcanningdeviceisadeviceforpackagingmilk,which
4、isusedtoimprovethepackagingefficiency,reducelaborintensity,reducepollutionandimprovethepackagingquality.Investigatetheexistingpackagingmachineequipmentathomeandabroad,andcarryoutmodificationdesignontheoriginalbasis.Soastomeettherequirementsofproductionanduse.Duetothewideapplicationofmilkcanningdevic
5、es,althoughthesamemilkcanningdevicesareproduced,theproductsofvariousmanufacturersalsohavedifferentfocusdirections.Inthispaper,theresearchlevelofmilkcanningdevicesathomeandabroadisreviewedandcompared;Adesignschemeofmilkcanningdeviceisputforward;Themodulardesignconceptisintroducedintothescheme,andthed
6、evelopmentdirectionofmilkcanningdevicetobeeasytodisassembleandassembleisputforward,andeachmoduleisdesignedindetailKeywordsMilkcanningdevice;EflBciency;Packaging目录目录摘要IAbstractII第1章绪论-1-1.1 牛奶罐装装置概述-1-1.2 国内外牛奶罐装装置发展的概况-1-1.2.1 国内牛奶罐装装置发展的概况-1-1.2.2 国外牛奶罐装装置发展概况-3-1.3 本章小结-3-第2章牛奶包装机整机结构的设计-4-2.1 设计要
7、求-4-2.2 牛奶包装的选择-4-2.3 总体方案和工作原理-5-2.4 本章小结-6-第3章灌装机机械结构的设计-7-3.1 系统组成-7-3.2 灌装机传动方案确认-7-3.2.1 气压传动结构-7-3.2.2 吸送料定量装置方案选择-7-3.3 灌装机机械部分设计计算-8-3.3.1 吸送料气缸的设计-8-3.3.2 吸送料装置气缸的尺寸设计与校核-9-3.3.3 活塞杆的计算-13-3.3.4 导向轴设计计算-15-3.3.5 传动键的选择-16-3.3.6 联轴器的设计-18-3.4 本章小结-18-第4章封口机机械结构的设计-19-4.1 研究思路-19-4.2 各装置方案确定-
8、19-4.2.1 驱动装置方案-19-4.2.2 封口装置-19-4.2.3 封口膜退绕卷取装置-19-4.2.4 切膜装置-20-4.3 电机的选择-20-1.1.4 电机的选取-20-1.1.5 传动比-21-4.4 工作能力计算-22-4.4.1 键的设计和校核-22-4.4.2 轴的设计和校核-22-4.5 本章小结-24-第5章送瓶机机械结构的设计-25-5.1 送瓶输送带电机功率的计算及选择-25-5.1.1 驱动力矩的计算-25-5.1.2 电动机的功率-25-5.1.3 电动机的选择-26-5.2 输送传动轴的设计计算及连轴器的选择-26-5.3 输送主传动轴强度校核-27-5
9、.3.1 输送主传动轴受力分析-27-5.3.2 按弯扭合成应力校核轴的强度-29-5.3.3 轴的安全系数校核-30-5.4 链传动设计计算-32-5.5 滚动轴承的选择及计算-33-5.6 本章小结-35-第6章旋盖机机械结构的设计-36-6.1 旋盖机构的工作原理以及组成-36-6.2 旋盖机的驱动方案设计-36-6.3 旋盖机动力机构设计的计算与校核-37-6.3.1 电动机的类型选择跟计算-37-6.3.2 齿轮的设计以及计算-38-6.3.3 旋盖轴的校验核对-48-V目录6.3.4 轴承的校验进行核对-48-6.4 本章小结-50-第7章控制系统设计-51-7.1 包装机控制要求
10、-51-7.2 工艺过程-51-7.3 电路控制设计-51-7.3.1 主电路-51-732控制电路-52-7.3.3 可编程控制器主机电路-52-7.4 控制装置选择-52-7.5 运行过程-53-7.6 本章小结-57-结论-58-参考文献-59-谢辞-60-#第1章绪论第1章绪论1.1 牛奶罐装装置概述自动牛奶罐装装置的特点有以下几个：1、机械总体的构造复杂，运转的速率很快，而且运转的精密度很高。为了使其达到所要求的性能，所以对零件本身材质的强度以及体表质量要求都很高。2、对于直接接触食物的牛奶罐装机，必须要洗涤方便，而且要选择不锈钢的或者是经过特殊处理的无毒的材质。3、在牛奶罐装过程上
11、，力一般很小。4、机械上面一般都会装有多级变速器，主要用来调节生产速度以及调整生产能力。5、特殊专业的机械和设备，一般所存的数量都较有限。1.2 国内外牛奶罐装装置发展的概况1.2.1 国内牛奶罐装装置发展的概况中国包装机械起步较晚，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效的保障，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。中国包装机械行业的产品从产品结构看，中国包装机械品种只有1300多种，配套数量少，缺少高精度和大
12、型化产产品，不能满足市场需求：产品质量差距表现在产品性能低，稳定性和可靠性差、外观造型不美观、表面处理粗糙，许多元器件质量差，寿命短、可靠性低，影响了整体产品的质量；从企业状况看，国内包装机械行业缺少龙头企业，生产规模大、产品档次高的企业不多；从产品开发看，中国还基本停留在测试仿制阶段，自行开发能力弱，缺少科研生产中试基地，科研经费仅占销售额的1%,而国外高达8-10%8。中国包装机械的技术水平相较于先进国家的整体技术水平落后20年，在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中处于劣势。目前，在包装行业不断发展的前提下，可以看到包装机械行业中矛盾重重，企业无法应对形势的变化，行业发展思
13、想观念与形势发展不相适应；技术创新能力弱，工艺技术进展缓慢，新产品开发还没有从根本上摆脱仿研跟踪的局面，竞争力不强，经济增长、效益提升仍然主要靠规模拉动。此外，还存在一些包装机械企业管理粗放，精细化管理尚未实现；市场意识、竞争意识、忧患意识不强，服务市场、服务客户的意识以及发展的紧迫感、责任感不强，一些包装机械企业对人的认识和使用与市场经济规律之间不相适应等现象。面对不利因素，最紧迫的是改变包装机械行业中各企业的发展方式，企业要站在新的起点上去审视和解决好以上的矛盾和问题，转变发展理念，强化自主创新，增强市场意识，大力推进国内包装机械行业发展。要改变包装机械行业现状，促进包装机械的发展，行业在
14、大步前进的同时要注意包装机械的发展趋势。我国包装机械企业规模偏小，技术装备不很完善，管理水平比较低，自我发展和技术设计开发能力较弱，产品品种单一。产品的技术含量、附加值较低：新产品开发周期长，不能及时响应市场的需求，及时提供市场、用户所急需的产品。企业主要精力都花费在量的扩张上，对质的提升、科技进步的投入严重不足，产品在低水平上重复，许多企业生产相同的产品，从而使许多产品销不出去。低价竞争已威胁到企业生存的地步；另外，产品安全防护措施较差，安全意识不强，这些都造成国内产品与国外市场竞争能力偏低。散体物料包装机的改进设计目前我国包装机械产品普遍存在质量不稳定、性能单一、成本高、技术含量低的状况5
15、。随着我国进入世贸组织(WTO),国际先进的技术、设备和管理经验的进入势必会对我国刚刚发展起来的包装机械工业造成巨大冲击，企业面临着前所未有的严峻考验。展起着重要的作用。包装机械产品量面广，我们的行业仍欣欣向荣，堪称“朝阳工业”10。根据我国国情，包装机械工业发展的趋势是：a.引进、消化、吸收国外先进技术，建立一批包装机械骨干企业，包括个别中外合资企业。这是缩短我国包装机械技术水平与世界先进水平差距的有效途径可满足大型包装生产线以及高精度、高自动化程度的单机或机组生产的需要，进而可加快包装机械国产化的速度。b.大多数企业要重点发展中、小型包装机械。我国大多数企业技术水平不高，生产能力较低，生产
16、以单机为主的中、小型包装机械比较适宜，但要在此基础上不断提高制造精度、自动化程度和配套能力。c.在包装机械生产中，大量引入高新技术，如微电子技术、信息处理技术、传感技术、激光技术，新的机械结构(如锥形同步齿轮带传动)、新的光纤材料以及运用可靠性、优化设计方法和计算机辅助设计，研制组合式、模块式等先进结构，使包装机械产品设计先进、使用可靠，使其性能指标、工艺水平、“三化”（多功能化、高速化、自动化）水平高，向机电结合、主辅机结合、成套联线方向发展。d.以满足重点商品的包装为出发点，发展包装机械新品种。目前，我国重点发展食品、医药、化工、日用品以及易碎、易腐烂变质等商品的包装技术和包装机械。1.2
17、.2 国外牛奶罐装装置发展概况据调查，全球的包装机械需求预计将以每年5.3%的速度增长，今年将达到290亿美元。美国是世界上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2005年，包装设备生产增长最快的是在发展中国家和地区，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进行投资，提供包装机械设备。法国包装机械市场自1998年以来便以4%5%的比率稳定增长，目前是欧洲第三大包装机械市场。法国包装机械工业主要由中小型高度专业化的公司组成。法国市场目前具有一个特征，即对灵活、通用和自动化的机械的需求量越来越大。法国的进口产品大部分来自欧盟，来自美
18、国和日本的产品也占较大的比例。法国包装机械主要向欧盟国家出口，同时美国是法国包装机械主要的非欧盟市场之一。俄罗斯包装机械的市场容量为每年50亿美元至70亿美元，其中俄罗斯的制造商只有20%,并且这些制造商主要生产半自动化的设备，目前还没有能力去满足俄罗斯包装行业的整体需求。德国、意大利和瑞典是主要的设备进口国。20022004年包装机械市场销售中最有潜力的领域是食品工业、饮料工业、制药业和个人护理业。最有潜力的包装设备要求具有高质量、包装材料普逼适用性和中等价格等特点。美国包装工业起步于20世纪初期，并快速形成完整而独立的工业体系，工业总产值占国民经济总产值3%o美国当前前景看好的包装机械是：
19、水平枕式微机控制、配有伺服电机和薄膜张力好的电力控制装置的包装机械。今后，微电子、电脑、工业机器人、智能型、图像传感技术和新材料等在包装机械中将会得到越来越广泛的应用，使包装机械趋向自动化、高效率化、节能化方向发展。1.3 本章小结本章主要分析了牛奶自动包装国内外现状，概述了包装机的特点，指出了现有包装机的优缺点，对本课题的来源以及本文主要内容进行了介绍。第2章牛奶包装机整机结构的设计2.1 设计要求牛奶包装机设计要求a.包装精度高b.包装机整机均采用plc控制c.包装机各机器平稳运行2.2 牛奶包装的选择本次对牛奶包装机的设计当中涉及到使用罐装还是袋装的问题，因此下面是对罐装和袋装的优缺点比
20、较选择。罐装的优点如下1 .袋装牛奶的杀菌条件和罐装牛奶的杀菌条件不同。罐装牛奶一般采用超高温瞬时灭菌，袋装牛奶一般采用巴氏杀菌效果，高温瞬时灭菌比巴氏灭菌效果要好，所以保质期要长，不会添加防腐剂。这也是我们选择罐装的一个原因。2 .罐装牛奶具有刚性，能耐酸碱，还能耐150的高温。有利于罐装高温消毒后的牛奶。3 .塑料奶瓶包装材料的最大的特点就质量轻，机械性能好，对于不少需要长途运输的货物来说，能起到减轻运输重量、便于运输等作用。质量轻。可降低运输成本，破损率低。这是袋装所不能比拟的。4 .塑料材料有着非常适宜的阻隔性和渗透性。5 .塑料包装材料的卫生性良好，对于那些纯的聚合物树脂来说，塑料包
21、装几乎可以说是没有毒性的，当我们要进行食品包装时，可以放心地对其进行应用。这也是我们选择罐装牛奶的另外一个原因。6 .塑料袋塑料袋包装生产成本不高，材质以PP/PA/PET为主。但如果回收成本就远大于此，透光性比较好，可以很清楚的看到食物本身的样貌，这样就会使得食品更加美观。罐装的缺点如下L旧瓶表面容易磨损，污染程度大，不易清洗和消毒。7 .携带不便袋装牛奶的的优点1 .省空间，袋装牛奶比罐装的储存数量大。-3-华北理工大学轻工学院2 .袋装成本便宜，随着不断的发展，其低廉的成本广受欢迎。3 .携带方便，随身携带，在想喝时饮用。袋装牛奶的缺点如下1 .袋装牛奶采用的一般是巴氏灭菌，灭菌没有高温
22、灭菌彻底2 .袋装牛奶大都需要低温避光，2-6度冷藏储存，最短的保质期在3天到10天不等。3 .牛奶中含有的光照敏感物，在光线激发下产生活性氧，会与蛋白质、维生素产生不好的成分。袋装牛奶避免不了阳光照射，在这方面，罐装奶做的包装，却很到位了。这也是我们不选择袋装包装的原因。牛奶的包装必须要有阻隔性，阻氧、阻光、防潮、保香、防异味的功能。这就要求包装一方面要保证外部的细菌、尘埃、气体、光、水份等不能进入包装袋中；另一方面要稳定性好，不吸收异味，成分不能分解，迁移，影响牛奶的性质；还有是保证牛奶中所含水份、油脂、芳香成分等不向外渗透。所以我们选择罐装包装方法2.3总体方案和工作原理设计方案本牛奶罐
23、装整机系统由运输机，灌装机，封口机，旋盖机四部分组成。整体控制采用PLC控制，设计内容包括结构分析、运动分析和、受力分析和校核计算。1 .灌装机：传动部分设计、吸送料装置的选择2 .封口机：驱动装置的选择，封口装置和封膜装置的设计3 .旋盖机：驱动装置的选择，旋盖机机构的设计牛奶包装的工艺流程图如图2.1所示：图2.1牛奶包装工艺流程图工作原理1 .灌装机：应用虹吸原理使液料经虹吸管被吸入容器，直至液位相等，再送进空瓶中去。2 .封口机：封口机是利用电磁感应的原理，将瓶口上的膜瞬间产生高热，然后熔合在瓶口上，使其达到封口的功能。3 .旋盖机：是利用摩擦力旋盖原理来设计的，依靠气缸压盖和旋转头旋
24、盖两动作协调完成旋盖工作。通过传送带运输到各装置中去。2.4本章小结本章主要是对牛奶包装机的总体设计进行阐述，并对两种包装方法进行比较。从而选定设计方案。图2.2牛奶自动包装机总装图-# -第3章 灌装机机械结构的设计第3章灌装机机械结构的设计3.1 系统组成本牛奶灌装装置系统由机体，传动机构，动力源三部分组成。其中机体由底座及本体等部分组成；传动机构主要由传动轴及螺纹机构所组成；动力源采用电机驱动。3.2 灌装机传动方案确认3.2.1 气压传动结构气动是“气动技术”或“气压传动与控制”的简称。气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术.是实现各种生
25、产控制、自动控制的重要手段。在人类追求与自然界和平共处的时代，研究并大力发展气压传动，对于全球环境与资源保护有着相当特殊的意义。随着工业机械化和自动化的发展，气动技术越来越广泛地应用于各个领域。特别是成本低廉、结构简单的气动自动装置已得到了广泛的普及与应用，在工业企业自动化中具有非常重要的地位。气压传动的应用历史非常悠久。早在公元前，埃及人就开始利用风箱产生压缩空气用于助燃。后来，人们懂得用空气作为工作介质传递动力做功，如古代利用自然风力推动风车、带动水车提水灌溉、利用风能航海。从18世纪的产业革命开始，气压传动逐渐被应用于各类行业中，如矿山用的风钻、火车的刹车装置、汽车的自动开关门等。而气压
26、传动应用于一般工业中的自动化、省力化则是近些年的事情。如今，世界各国都把气压传动作为一种低成本的工业自动化手段应用于工业领域。国内外自20世纪60年代以来.随着工业机械化和自动化的发展，气动技术越来越广泛地应用于各个领域里。如今，气压传动元件的发展速度已超过了液压元件，气压传动已成为一个独立的专门技术领域。3.2.2 吸送料定餐装置方案选择现在大部分的牛奶罐装装置采用液压传动，液压传动具有以下缺点：(1)液压传动过程中往往是更多的能量损失，摩擦损失和泄漏损失:容易泄漏的液压传动，不仅污染劳动场所，限制了其使用范围，也可能会引起火灾事故，影响稳定性和准确性进行运动的一部分。(2)作业大大受到温度
27、变化的影响。随着石油的温度变化，流体粘度变化，使运动特征。(3)液压波动和流体混合气体和噪声。(4)为了减少泄漏的液压元件制造过程需要一个更高的能力，所以价格较高。和需要使用高能力的技能。鉴于这些缺点，此牛奶罐装装置将经过气压驱动驱使器，气压驱动技能拥有以下优点：(1)媒体获得和容易处理。气压驱动作业压力低，作业媒介是容易获得，然后排放到大气中，方便的治疗，通常不需要设置回收管和容器：媒介清洗，管道堵塞媒体恶化和补充质询不存在。(2)在较小的阻力损失和泄漏，压缩气体传输过程，压力损失小(通常只有一千分之一的石油)，促进气体供给的浓度和长途运输。外部泄露液压传动的不喜欢，致使明显较低的压力和严重
28、的污染。(3)敏捷采取行动，反应灵敏。气压驱动体系通常只需要0.02秒，0.3秒的压力和速度，创建必须的。气压驱动体系还能够过载保护，便于自动掌控。(4)能够储存能量。压缩气体能够储存在罐中，所以，发生突然断电，机械的过程中，不会突然被打断。(5)劳动环境的适应能力。易燃、易爆和更多的灰尘，磁、强辐射、振动等恶劣环境，比机械、电气、气压驱动和液压体系和掌控体系优越，并不是由于温度变化影响传输和掌控性能。(6)成本低。由于气压驱动体系的劳动压力低，所以减少了气体压驱动力组件、材质原料和零部件加工精度，制造容易，成本低。由于气压驱动传动体系的作用是迅速、敏感的反应，小阻力损失和泄漏，低成本牛奶罐装
29、装置采用气压驱动驱动方式。3.3 灌装机机械部分设计计算3.3.1 吸送料气缸的设计1、吸送料驱使力计算-9-本课题的气压驱动牛奶罐装装置(1)按照吸送料机构的传动示意图，吸送料装置吸送牛奶只需要克服牛奶本身的质量1000g所产生的阻力，由设计图机构可知，吸送料装置有横向卡勾，所以该机构类型的吸送料装置实际产生的摩擦力可忽略不计，所以，本设计摩擦力的计算忽略！(2)气缸只提供将两吸送料装置撑开的力，其驱使力为：P=2N=20N所以撑开吸送料装置时所需气缸的驱使力为20No3.3.2吸送料装置气缸的尺寸设计与校核(1)计算活塞杆上输出力和缸径这个话题是双作用油缸，采用单一双作用油缸的活塞杆是最普
30、遍使用的普通缸之一，由于它只在活塞杆的一边，所以压缩气体的作用在活塞的有效面积上。活塞杆上的活塞推力线居,活塞下行时产生拉力七oF=7tD2p4F2=(D2-d2)p-Fz式中Fi活塞杆的推力(N);F2活塞杆的拉力(N);D活塞直径(m);d活塞杆直径(m);P一气缸作业压力(Pa);Fz气缸作业总阻力(N);（式3-1）（式3-2）气缸的总电阻尼与多种因素有关,如移动部件惯性力、背压电阻，密封摩擦阻力等等。以上因素能够包括在公式的形式负载率、汽缸的静态推力居和静态拉力尸2等需求，包括在载荷率里:尸1=为,7尸2=32-/74（式3-3）（式3-4）第3章灌装机机械结构的设计由上节计算得知，
31、F2=P=20N.可求得气缸直径Do当推力作功时（式3-5）D=，4尸1/（“加）（式3-6）D=飞装”（式3-7）用公式计算的时侯，活塞杆d可按照气缸拉力预先估计，具体计算可见活塞的计算。估定活塞杆直径可按川）=Q，2O,3计算（必要时也可取D=OJ6、0.4）。若将加代入式,则可得（式 3-8）（式 3-9）0=（1.011.09）J与VwII4720=1.05xVx0.4xl05x0.8=3cm类型系数在气缸直径大小值，更多的时间很有价值的。上面的公式来计算气缸内径D应该作为标准的值。参考表3-1得D=32mm按照d/D=0,20,3可估算得d-0.25x32/7!/先=8加加（式3-1
32、0）表3-1缸筒内径系列（mm）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630注：无括号的数值为优先选用者表3-2活塞杆直径系列（mm）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400（2）活塞杆的计算1）按照强度条件计算活塞杆的长度L较小的时候（LWlOd）,只有按照活塞杆直径d强度计算的条件（式 3-11）心式中K气缸的推力（N）；与活塞杆材质原料的许用应力（Pa）Pp=*/S;%
33、材质原料的抗拉强度（Pa）；S安全系数，S21.4。按照纵向受弯极限力的计算，在轴向压力下，会产生轴向的折弯，当纵向力达到极限力尸k时，活塞杆会产生永久性的折弯变形，出现不稳定现象。气缸的极限强度和安装、活塞杆的直径和行程有关。（式 3-12）（式 3-13）（式 3-14）（式 3-15）当长细比拿三85/豆时当长细比L/KV85/豆时式中活塞杆计算长度（m）K活塞杆横截面回转半径，实心杆K6=至,（式3-16）空心杆K=，小+或/4；（式3-17）I一活塞杆横截面惯性矩，实心杆前（式3-18）空心杆/=兀（力一成）/64；（式3-19）儿空心活塞杆内径直径（m）；A活塞杆截面积实心杆”产?
34、巴（式3-20）空心杆A尸?（屋一点）；（式3-21）n系数，n=l材质原料弹性模量，对钢取E=2.IXlOPa；f材质原料强度实验值，对钢取f=49X10Pa；a系数，对钢取a=l/5000安装钱链，钱链分支,n=1,由于活塞杆长度=10厘米（5毫米）中风，活塞杆杆截面回转半径（固体）K=-=-=2xl03mVA4（式3-22）所以长细比皈=。=50856时（式3-28）F=mt2EI/L2当长细比L/K85寸（式3-29）F八1+力灭）（式3-30）式中L活塞杆计算长度（m）,见表3-3K活塞杆横截面回转半径，-17-（式3-31）空心杆K=/或+成/4；（式3-32）I活塞杆横截面惯性矩
35、,实心杆，=而空心杆，=兀（力一成）/64；（式3-33）（式3-34）空心活塞杆内径直径（m）；活塞杆截面积（式3-35）（式3-36）n系数，见表3-3材质原料弹性模量，对钢取E=2.lX10Pa材质原料强度实验值，对钢取=49X107Pa；i-系数，对钢取a=l/50002x10-3 加所以长细比安装方法是钱支一钱支,按照表3-3得知取n=l,由于活塞杆长度L=240cm（行程为150mm）,活塞杆杆横截面回转半径（实心杆）（St3-37）（式 3-38）1/=0-1-=5085/K2x10-3（2）缸筒壁厚的计算直接汽缸压力，需要有一定的厚度。由于通常气缸缸壁厚度和直径的比值打。（1/
36、10,所以通常能够按薄壁筒公式计算（式3-39）式中8一气缸筒的壁厚（m）；D气缸筒内径（缸径）（m）；A一一气缸试验压力，通常取A=L5力P气缸作业压力（Pa）；S缸筒材质原料许用应力（Pa）；a二G，S；内一材质原料抗拉强度（Pa）；S安全系数，通常取S=68。普遍使用缸筒材质原料有:铸铁HT150或HT200等，其。=30MPa；Q235A钢管、20钢管，其外=60MPa；铝合金ZL3,其可=3MPa；45钢，其S=100MPa。本气缸选用45号缸，其J=100MPa。u 0.050 x 0.6 xlO5O =72xl00xl05= 0.00015 =O.15/w?7（式 3-40）通常
37、用来计算汽缸壁厚很薄，但考虑到机械加工，安装在汽缸的两端需要如汽缸，往往会使一个适当的气缸壁厚增厚,并尽量选择标准内径和壁厚的钢和铝合金管。所以根据加工等原因通过表3-4选出3=5mm3.3.4导向轴设计计算气压驱动的定量罐装装置运动伸缩（或升降）时，为了防止搂着旋转轴,确保正确的手指方向，使活塞杆并不是影响较大的弯矩，提升刚度的定量罐装装置，定量罐装装置机构设计中，必须使用适当的指导。应该按照安装形式的定量罐装装置,等特定因素机构和抓取质量确认，同时应尽量减少移动部件的机构设计和布局，目前，该导向装置有一个单一的导向杆，一个双导向杆，两个导向杆等，在机械的使用双导向杆，增加的刚性和方向的定量
38、罐装装置。导向轴不承受扭矩而只承受弯矩。求作用在轴上的力受力如图3.1所示。F=FcF=F=-Fr=-x80.84=40.42N22（式3-41）求轴上的载荷首先，基于机构的轴线计算图。图表按照计算轴的弯矩图。FiCZ,乂L11_2F半圆形的合并是从半圆键槽轴两方面，挖深轴强度下降，固体一般很小的扭矩传递。楔按键一般外部轴端固定或大齿轮皮带轮。连接时卡入槽内，关键的顶面和底部和车轮和轴之间的摩擦压迫传达扭矩，这个时候，2底的接触面画一条直线;键的两侧是非工作方面，车轮和键槽侧面间的空隙。花键轴连接可靠，接力的大扭矩，主轴部件花键轴移动，诱导性，中性也不错，所以在机器中广泛应用。两尺寸选择键，选
39、择。根据关键类型的主要结构特点，使用条件和劳动条件，按照标准和强度选择适当大小的关键可能需要。对截面尺寸的主要维度键（通常显示的临界宽度B和债券）长度L和相同的键的截面尺寸和长度的选择标准轴直径D的关键枢纽不同长度L。也就是说，关键是长或短，轮毂的长度。这里是D,轴的直径，对指定的密钥的长度与标准长度的线。锥齿轮轴的头在选择平键,B型66L=10GB1095：790键联结强度计算键结节强度计算扭矩传递平键连接，各种配件连接的应力分析。对于普通材料的组合使用和选择大小根据普通平键联接接触标准，工作效率的主要失效形式是被粉碎。除非有严重过载，一般不会出现键切割。因此，它通常只在挤压应力强度校核计算
40、工作面。对导向平键和键连接的关节接触滑动接触，过度磨损失效的主要形式是工作。因此，通常根据条件强度计算的工作压力。平键传递扭矩的连接，连接所有的所有零件的强度分析。普通平键连接普通的材料组合和尺寸的选择标准，工作压力的主要失效形式方面，海国家。除非有严重超载不然不会出现关键切入。因此，对证据的压应力强度的计算是正常的.本指南的平面的主要失效形式是磨损和过度工作。因此，正常工作压力检查条件下的强度计算。根据要求，普通的平面粘结强度条件计算和验算公式：4TO=dhL（式3-47）因此有：4T4x55.75x1（）3on=148.67MPdhL25x6x10（式3-48）显然通1=250所以强度足够
41、。式中：T一一传递的转矩，单位为Nm；L一一关键工作长度，单位为毫米，圆头平键平平键1=1L=L,其中L是键的公称长度，单位为毫米；b为键的宽度，单位为mm。d轴的直径，单位为mm；h键的高度，单位为mm；上键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为MR，；3.3.6联轴器的设计联轴器主要采用安全联轴器，螺钉钉直径d可按剪切强度计算，即d_I8KT血Zp(式3-49)螺钉材料选用45钢。从文献5中查表5-2优质碳素结构钢(GB699-88)45调质g200mm%=637MPa区=353MPa瓦.=17%+=35%=0.39K/m硬度217255HBs螺钉的许用切应力为（式 3-50）（式
42、 3-51）团=（0.7-0.8）%=0.75x637=477.75Ma过载限制系数k值从文献查表14-4取k=1.6T=0.321Nmh 0.646机28x1.6x5783.14x12x1x477.75选用d=8mm满足剪切强度要求。3.4本章小结本章研究了牛奶罐装机构的结构的设计，通过对比液压驱动方式和气压驱动方式最终选择气压驱动方式，来减小阻力损失和泄露。对吸送料装置气缸的尺寸设计与校核，对各部件进行分析和计算。第4章封口机机械结构的设计第4章封口机机械结构的设计4.1 研究思路封口机包含传动装置、封口装置、封口膜退绕卷取装置以及切膜装置等，选择合适的电动机设计侧面传动部件，并计算所需的其他部件并校核是否满足工作要求。按工
