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畢業(yè)設計（論文）任務書
本科 09 級
機械工程 系（部）機械工程及其自動化專業(yè) 10 班
設計（論文）題目 茶葉自動包裝機振盤的設計
學生姓名 江俊興 學號學號 0901110014
起訖日期 2012、12、25——2013、05、31
設計地點 華僑大學廈門工學院
指導教師 林忠華 職稱 講師
2012 年 12月 25 日
1.畢業(yè)設計（論文）的目的：
隨著社會生活水平的日益提高，人們對飲茶的品位越來越高。泡裝茶在保鮮、
儲存、方便性等方面具有很多的優(yōu)越性。課題組對泡裝茶的自動包裝機進行研究，
其中茶葉自動包裝機的振盤對包裝速度的影響很大, 它直接影響著生產廠家的經
濟效益。因此本課題分析了茶葉自動包裝機振盤的結構類型，對能有效提高生產效
率的振盤的參數(shù)進行設計，并進行驗算、校核。繪制出已確定的茶葉自動包裝機
振盤的振動結構圖。為茶葉自動包裝機的設計生產更好提供參考。
2.畢業(yè)設計（論文）任務的內容和要求：
分析茶葉自動包裝機振盤的結構類型，選擇合適的振盤，分析其工作原理，振
盤的參數(shù)進行設計，并進行驗算、校核。并對整體的包裝機械振盤的振動裝置進行
設計，繪制出相應的結構圖 。
3.主要參考文獻：
（1）哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M].北京:高等教育出版社,2003.
（2）許灝.機械設計手冊[M]北京：化學工業(yè)出版社.2000.
（3）劉鴻文.材料力學（第三版）上、下冊[M]. 北京:高等教育出版社,1993.
（4）吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].北京：高等教育出版社.2003.
（5）涂植英,何均正.自動控制原理[M].重慶: 重慶大學出版社,1993.
（6）孫桓.機械原理（第七版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.
（7）其它相關期刊、論文等.
4.畢業(yè)設計（論文）進度計劃：
起訖日期
工作內容
12.25-3.15
收集資料，復習材料力學、理論力學等相關科目，學習分析茶葉自動包裝機的工作條件，確定系統(tǒng)的初步方案，翻譯譯文并打印，書寫開題報告。
3.16-4.18
進行方案論證，確定茶葉自動包裝機振盤的結構。對結構進行分析設計，建立力學模型。
4.19-5.22
對所設計的結構進行計算校核，繪制出振盤的結構圖和主要部件的零件圖。
5.23-5.31
完成畢業(yè)設計任務書的撰寫。準備答辯資料。
系（部）審核意見：
主任簽名
年 月 日
5. 指導教師工作日記：
日期
工作內容（指導和檢查記錄、學生表現(xiàn)評語、課題進度建議，等等）
指導教師簽字
華僑大學廈門工學院畢業(yè)設計(論文)開題報告
系（部）： 機械工程系 專業(yè)班級： 機械工程及自動化專業(yè)10班
姓名
江俊興
學號
0901110014
指導
教師
林忠華
職稱
學歷
講師
課題名稱
茶葉自動包裝機振盤的設計
畢業(yè)設計（論文）類型（劃√）
工程設計
應用研究
開發(fā)研究
基礎研究
其他
√
一、 本課題的研究目的和意義：
近半個多世紀以來,隨著生產與流通日益社會化、現(xiàn)代化,產品包裝正以嶄新的面貌崛起,受到人們普遍重視。現(xiàn)代包裝的基本含義是：對不同批量的產品,選用某種有保護性、裝飾性的包裝材料或包裝容器,并借助適當?shù)募夹g手段實施包裝作業(yè),以達到規(guī)定的數(shù)量和質量,同時設法改善外部結構,降低包裝成本,從而在流通直至消費的整個過程中使之容易儲存搬運,防止產品破損變質,不污染
環(huán)境,便于識別應用和回收廢料,有吸引力,廣開銷路,不斷促進擴大再生產。包裝的機械化和自動化，尤其是顯示具有高度靈活性（或稱柔性）的自動包裝機，體現(xiàn)了現(xiàn)代生產的發(fā)展方向，也獲得巨大的經濟效益。
大量事實表明,實現(xiàn)包裝的機械化和自動化,尤其是實現(xiàn)具有高度靈活性(或稱柔性)的自動包裝線,不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產的發(fā)展方向,同時也可以獲得巨大的經濟效益。
1)能增加花色品種,改善產品質量,加強市場競爭能力。
2)能改善勞動條件,避免污染危害環(huán)境
3)能節(jié)約原材料,減少浪費,降低成本
4)能提高生產效率,加速產品的不斷更新
振動給料盤作為茶葉自動包裝機振動給料系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分，它一般被安裝于儲料倉的卸料口。依據(jù)不同的安裝形式和結構特點，振動給料盤在某些振動系統(tǒng)中不僅起到了預裝物料的作用，還起到了作為系統(tǒng)本身振動元件的作用。依靠物料自身的重力作用和喂料工作機構的強制作用，將儲料倉中的物料卸出，并且在振動的作用下將其連續(xù)均勻的輸送到稱量或包裝袋之中。在振動包裝機械中為了使激振力盡量小，整個振動系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和高的工作效率，應使振動系統(tǒng)工作在共振或近共振的區(qū)域，以使振動元件有較大的振幅以及良好的耐用性。振盤工作在共振或近共振的情況下，振幅受振動質量的影響較大。振動輸送機振幅過大的波動，會嚴重影響物料的運動速度，甚至會引起物料槽堵塞。因此對振盤的分析也就顯得非常的重要了。
二、 文獻綜述（國內外研究情況及其發(fā)展）：
無論在國內或國外,包裝工作已涉及到各行各業(yè),面廣量大,對人民生活、國際貿易和國防建設都帶來深刻的影響,甚至在現(xiàn)代生活中出現(xiàn)了過去難以想象的新情況:未經包裝出售的商品變得越來越少了,而且包裝上的失敗往往會使很好的產品得不到成功的銷售。因而不妨這樣說,在將來,如果沒有現(xiàn)代化的包裝就沒有商品的生產和銷售;可是如果沒有先進的工業(yè)與科學技術的綜合發(fā)展,也不可能出現(xiàn)高水平的現(xiàn)代化包裝。
迄今,一些科學技術發(fā)達的國家,在食品、醫(yī)藥、輕工、化工、紡織、電子、儀表和兵器等工業(yè)部門,已經程度不同地形成了由原料處理、中間加工和產品包裝三大基本環(huán)節(jié)所組成的包裝連續(xù)化和自動化的生產過程,有的還將包裝材料加工、包裝容器成型及包裝成品儲存系統(tǒng)都聯(lián)系起來組成高效率的流水作業(yè)線。
隨著自動包裝機械的發(fā)展，現(xiàn)如今自動包裝機械的種類和功能越來越繁多。而在眾多類型的自動包裝機中，隨著社會生活水平的日益提高，人們對飲茶的品位越來越高，泡裝茶在保鮮、儲存、方便性等方面具有很多的優(yōu)越性。因此茶葉自動包裝機的發(fā)展得到了有力的促進很發(fā)展。本課題主要對泡裝茶的自動包裝機進行研究分析，而其中茶葉自動包裝機的振盤對包裝速度的影響很大, 它直接影響著生產廠家的經濟效益。
三、 本課題的主要研究內容（提綱）和成果形式：
1.了解自動包裝機的應用并對其工作原理進行分析，并對相應的各種常用的振盤類型進行對比，并確定所設計的自動包裝機的振盤結構。
2.對自動包裝機的振盤參數(shù)進行設計。
3.利用所得出的相關參數(shù)設計出合理的振動結構和振盤，并對整體的包裝機械振盤的振動裝置進行設計，繪制出相應的結構圖 。
四、 擬解決的關鍵問題：
本課題重點需解決的問題是對確定的振盤結構進行設計，利用所得出的相關參數(shù)設計出合理的振動結構和振盤,最后設計出完整的茶葉自動包裝機振盤的振動結構。
五、 研究思路、方法和步驟：
根據(jù)機械工業(yè)國家標準對茶葉自動包裝機振盤的整體振動結構進行設計。具體過程為：
（1） 自動包裝機相關內容學習分析，包括茶葉自動包裝機的振盤的分類、構造及工作原理，自動包裝機的應用，自動包裝機常用的振盤的類型。
（2） 自動包裝機振盤的結構計算，對自動包裝機的振盤參數(shù)進行設計。
（3）設計出完整的合理的振動結構和振盤，并對整體的包裝機械振盤的振動裝置進行設計，繪制出相應的結構圖 。
六、 本課題的進度安排：
2012.12.31~2013.1.15收集課題相關資料，并認真分析課題內容；
1.15~2.24復習材料力學，理論力學等相關科目；
2.25~3.15翻譯譯文并打印，書寫開題報告；
3.16~3.23學習分析自動包裝機的相關內容，初步確定方案；
3.23~3.31進行方案進一步分析論證；
4.1~4.23對自動包裝機的振盤進行結構計算；
4.24~5.10對振盤進行設計；
5.11~5.25對自動包裝機振動結構進行相應的整體設計；
完成自動包裝機振動結構設計的相關工程圖的繪制；
5.26~5.31完成畢業(yè)設計的任務書的撰寫，準備答辯；
七、 參考文獻：
[1]許林成,趙治華,王浩.包裝機械原理與設計[M].上海:上?？茖W技術出版社.1988.
[2]聞邦椿,劉樹英,何勍.振動機械的理論與動態(tài)設計方法[M].北京：機械工業(yè)出版社.2001.
[3]吳宗澤,羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].北京：高等教育出版社.2003.
[4]師漢民.機械振動系統(tǒng)-分析、測試、建模、對策[M].武漢：華中科技大學出版社.2004.
[5]P Cu.M Hashemian.A Y C.Nee.Adaptable Design [J] .CIRP.2004.53 (2):1-19.
[6]Meirovitch.L.Elements of Vibration Analysis. New York：McGraw-Hill.1986.
[7]張榮善.散料輸送與儲存[M].北京：化學工業(yè)出版社.1996.
[8]許灝.機械設計手冊[M] .北京：化學工業(yè)出版社.2000.
[9]劉鴻文.材料力學[M].北京：高等教育出版社.2004.
[10]哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M] .北京:高等教育出版社.2003.
八、 指導老師意見：
該生能夠按規(guī)定完成了畢業(yè)設計課題相關資料的檢索、收集及閱讀等準備工作。對畢業(yè)設計課題的目的意義有一定的理解，對設計對象、設計方法、設計的基本條件及設計依據(jù)的標準和規(guī)范有一定的認識；同時，對設計的主要內容和需要重點解決的問題有一定的分析研究；對設計所要達到的目的有初步認識。最后對課題計劃進度進行了較合理的安排，具有一定的可行性，同意該生對課題進行進一步的研究。
指導老師（簽名）：
年 月 日
九、 系（部）意見：
系（部）主任（簽名）：
年 月 日
注：本表可續(xù)頁
畢業(yè)設計說明書
題 目：茶葉自動包裝機振盤設計
學 院：
專 業(yè)：
學 號：
姓 名：
指導教師：
完成日期： 2013年5月 9日
摘 要
著生產和流通的日益社會化，現(xiàn)代化，尤其是半個世紀以產品包裝得到了飛速的發(fā)展，在市場商品交換的重要地位也越來越來突出，目前，已普遍引起人們的重視。
科技的發(fā)展在當代社會各個不同的領域都產生了深遠的影響。特別是機械化，自動化設備的普遍應用，更為這些領域增添了活力，包裝業(yè)也不例外?，F(xiàn)在大部分的包裝過程已有手工作業(yè)轉變?yōu)闄C械化作業(yè)。這不僅僅降低了人的勞動程度，而且也加快了生產速度，提高了生產率，同時也使包裝的形式在不斷的改進、革新，使廣大的消費者普遍能夠接受。這在客觀上促進了產品的營銷，提高了產品在市場上的競爭力，也可以為企業(yè)帶來高額的利潤。
本課題重點需解決的問題是對確定的振盤結構進行設計，利用所得出的相關參數(shù)設計出合理的振動結構和振盤,包括茶葉自動包裝機的振盤的分類、構造及工作原理，自動包裝機的應用，自動包裝機常用的振盤的類型。最后設計出完整的茶葉自動包裝機振盤的振動結構。
關鍵詞： 包裝機械；現(xiàn)代化 ；振盤
ABSTRCT
With sociality and modernization of manufacture and circulation, especially since half of century produce packing has developed at high speed. At the same time, it is important for produce industry to packing.Development of science and technology throw great impact on all industry in our sociality, especially devices that realize the mechanizing and automation have been widely used, so produce packing has also been poured into great vigor. Nowadays, almost much of produce packing to mechanical operation. This change not only lowers people’s intensity of labor, but also increases, produce speed, and raise productivity, at the same time, the style of produce packing has also been made better and innovated, that not only improves produce competitiveness at market but also achieve enormous economical benefit for factory.
This study focus on the need to solve the problem is to design a vibration plate to determine the structure of the designed structure, vibration and vibration disc reasonable using parameters derived from the classification, vibration plate, the structure and working principle of including tea automatic packing machine, automatic packaging machine application, type automatic packaging machine common vibration disc the. Finally designs the vibration of structure vibration plate automatic packaging complete tea.
KEY WORDS：Package Machine；Modernize Up；Vibration Disc
目 錄
摘 要 2
ABSTRCT 3
1 緒論 4
1.1 課題背景 5
1.2 包裝機概述 6
1.2.1包裝機械概述 7
1.2.2我國包裝機械的現(xiàn)狀與發(fā)展 8
1.2.3包裝機械的特點及發(fā)展方向 8
1.3 效益分析與環(huán)保分析 9
1.4 包裝設計的重要性 9
2 茶葉自動包裝機的振盤的構造及工作原理 11
2.1茶葉自動包裝機振盤的分類 11
2.2茶葉自動包裝機振盤的構造及工作原理 11
2.2.1斗式振動給料機的構造 11
2.2.2斗式振動料斗的工作原理 12
2.2.3槽式振動給料器的構造 12
2.2.4槽式振動料斗結構特點 13
2.2.5槽式振動料斗的工作原理 14
3 茶葉自動包裝機振盤的運動理論 16
3.1 振動給料器的振動方程 16
3.2 共振的利用及振幅穩(wěn)定性和頻率比的關系 18
3.3頻率比的選取及主振彈簧剛度的計算 20
3.4振動強度次數(shù)向角選取 21
4 包裝機振盤結構的設計 23
4.1 振盤材料及運動參數(shù) 23
4.2 設計的校核計算 23
4.2.1 振盤的靜態(tài)校核 26
4.2.2 振盤的加載校核 29
4.2.3 激振連桿的校核 31
結 論 32
致 謝 33
參考文獻 34
1 緒論
1.1 課題背景
包裝是一門新興學科,它是現(xiàn)代商品生產儲存、銷售和人類社會中不可缺少的重要組成部分。關于包裝的定義,起初過去只是認為能很好的保護內容品即可。然而隨著技術水平和生產力能力的提高，今天的包裝不僅僅是將內容品包好而已，同時它還是一種保存容器，一種輸送容器另外還可以促進產品的銷售。我國包裝定義如下：為保護產品，方便運輸，促進流通按一定的技術方法而采用的容器，材料及輔助物的總稱，也指為了達到上述的目的而采用容器材料及輔助物的過程中施加一定技術方法操作等的活動。隨著人們生活水平的提高，人們對包裝這個概念有了越來越深的認識，包裝的重要性有了越來越深的體現(xiàn)。無論在國內或國外，包裝工業(yè)涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對人民生活，國際貿易和國防建設都帶來深刻的影響。我國包裝工業(yè)起步較晚，雖然近幾年發(fā)展較快，但仍然落后于英美等發(fā)達國家，盡快發(fā)展我國的包裝工業(yè)需要全民族的努力。
目前，我國的茶葉包裝設計企業(yè)大部分規(guī)模偏小，“小而全”是其主要特征之一，同時存在著不顧行業(yè)發(fā)展要求，重復生產那些成本低、工藝水平比較落后、易于制造的機械產品，行業(yè)內目前大約有1/4的企業(yè)存在低水平重復生產現(xiàn)象。這是對資源的極大浪費，造成包裝機械市場的混亂，阻礙行業(yè)的發(fā)展。多數(shù)企業(yè)年產值在幾百萬元到1000萬元之間，低于100萬元的企業(yè)為數(shù)還不少。每年有近15%的企業(yè)轉產或倒閉，但又有15%的企業(yè)加入這個行業(yè)，極其不穩(wěn)定，現(xiàn)象阻礙了行業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定性。隨著科學技術的不斷發(fā)展，各種茶葉、水產加工品的出現(xiàn)，對茶葉包裝技術和設備都提出了新的要求。目前，茶葉包裝機械競爭日趨激烈，未來的茶葉包裝機械將配合產業(yè)自動化，促進包裝設備總體水平提高，發(fā)展多功能、高效率、低消耗的茶葉包裝設備。實現(xiàn)茶葉包裝機械機電一體化。
傳統(tǒng)的包裝機械多采用機械式控制，如凸輪分配軸式，后來又出現(xiàn)了光電控制、氣動控制等控制形式。但是，隨著茶葉加工工藝的日益提高，對包裝參數(shù)的要求不斷增多，原有的控制系統(tǒng)已難以滿足發(fā)展的需要，應采用新的技術改變茶葉包裝機械的面貌。當今的茶葉包裝機械是集機、電、氣、光、磁于一體的機械電子設備，在設計時，應著力于提高包裝機械的自動化程度，將包裝機械的研發(fā)與計算機結合，實現(xiàn)機電一體化控制。 機電一體化的實質就是從系統(tǒng)觀點出發(fā)，運用過程控制原理，將機械、電子與信息、檢測等有關技術進行有機組合，實現(xiàn)整體最佳化?？傮w講，它是將微機技術引入到包裝機械，應用機電一體化技術，開發(fā)智能化包裝技術，按產品自動包裝工藝要求組合成全自動包裝系統(tǒng)進行生產，生產過程的檢測與控制、故障的診斷與排除將實現(xiàn)全面自動化，實現(xiàn)高速、優(yōu)質、低耗和安全生產?？捎糜谒a加工茶葉的精確計量、高速充填和包裝過程自動控制等，將使包裝機械結構大為簡化，提高包裝產品質量。如最常見的塑料袋封口機，其封口質量與包裝材料、熱封溫度和運行速度等有關。如材料(材質、厚度)發(fā)生變化，那溫度和速度也要隨之改變，但變化多少卻難把握。如采用微機控制，將各種包裝材料的封口溫度和速度的最佳參數(shù)匹配輸入微機存儲器，再配上必要的傳感器，組成自動跟蹤系統(tǒng)，這樣，不管哪個工藝參數(shù)改變，都能保證最佳的封口質量。
采用新技術，建立自動化、多樣化、多功能集成化的包裝機械新體茶葉包裝機械其技術發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在高生產率、自動化、單機多功能、多功能組成生產線、采用新技術上。如:多工位制袋真空包裝機，其制袋、稱重、充填、抽真空、封口等多種功能可在一臺單機上完成；功能不同、效率相匹配的幾種機器可組合成為功能較齊全的生產線，如法國CRACECRYOYA和ISTM公司研制的鮮魚真空包裝生產線。采用相關新技術，在包裝方法上大量采用充氣包裝取代真空包裝，將充氣成分、包裝材料與充氣包裝機三方面的研究緊密結合起來；在控制技術上，更多地應用計算機技術和微電子技術；另外，隨著包裝從單一技術轉向與加工相結合研究取得進展，應將包裝技術領域延伸到加工領域，開發(fā)包裝、加工一體化的茶葉加工包裝設備。適應國際市場要求，開發(fā)設計綠色包裝機械。加入WTO后，國際包裝機械行業(yè)競爭日益激烈，國外的綠色貿易壁壘對茶葉包裝設計機械行業(yè)提出更高的要求，所以，必須改變傳統(tǒng)的包裝機械設計及開發(fā)模式，在設計階段考慮到使包裝機械在其全生命周期中(設計、加工制造、裝配、使用、維修直至廢棄后處理處置過程)對環(huán)境無影響或影響最小化、資源低耗、易于回收等“綠色特征”，以提升我國包裝機械的核心競爭力。印刷用油墨在內的關鍵原材料及其供應方目錄應進行備案，以便對批量生產的茶葉包裝容器類產品進行監(jiān)督控制，使消費者能夠買到保證安全、放心的產品。因為千千萬萬消費者每天要食用的茶葉、藥品，必須使用不僅能保護內容物不受病毒、病菌污染的軟塑包裝材料，還要求軟塑包裝材料本身符合安全衛(wèi)生的規(guī)定，避免包裝材料污染所包裝的茶葉、藥品，故保證茶葉包裝的衛(wèi)生安全性乃是當務之急。
1.2 包裝機概述
1.2.1包裝機械概述
包裝機械即完成部分包裝過程的一類機器，現(xiàn)代工業(yè)生產，如茶葉、輕工、醫(yī)藥、化工、電子和國防等生產中，主要包括三大基本環(huán)節(jié)，即原料處理、中間加工和產品包裝。包裝機械是產品包裝實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證，因此包裝機械在現(xiàn)在工業(yè)生產中起著重要的作用。近半個多世紀以米隨著生產與流通日益社會化、現(xiàn)代化產品包裝正以嶄新的面貌倔起，受到人們普遍重視?，F(xiàn)代包裝的基本含義是：對不同批量的產品，選用某種有保護性、裝飾性的包裝材料或包裝容器并借助適當?shù)募夹g手段實施包裝作業(yè)以達到規(guī)定的數(shù)量和質量,同時設法改善外部結構，降低包裝成本,從而在流通直至消費的整個過程中使之容易儲存搬運,防止產品破損變質,不污染環(huán)境,便于識別應用和回收廢料,有吸引力，廣開銷路，不斷促進擴大再生產.大量事實表明，實現(xiàn)包裝的機械化和自動化，尤其是實現(xiàn)具有高度靈活性(或稱柔性)的自動包裝線，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產的發(fā)展方向,同時也可獲得巨大的經濟效益. 例如:
1) 能增加花色品種，改善產品質量，加強市場競爭能力.
2) 能改善勞動條化避免污染危害環(huán)境。
3) 能節(jié)約原樹林減少浪毀，降低成本。
4) 能提高生產效率，加速產品的不斷更新。
由此可見實現(xiàn)包裝機械化和建立現(xiàn)代包裝工業(yè)，乃是關系到國家長遠規(guī)劃的一件大事,也是搞好社會主義四個現(xiàn)代化的一項重要內容
1.2.2我國包裝機械的現(xiàn)狀與發(fā)展
我國包裝工業(yè)起步較晚，雖然最近一些年發(fā)展很快，成就也很大，但與發(fā)達國家相比無論在產品品種，技術水平和產品質量方面都有很大差距。包裝機械產品的性能，外觀質量有一定的差距；一些高新技術在我國包裝機械行業(yè)才剛剛開始采用；另外我國包裝機械產品品種有很大的缺口。因此我們必須采用強有力的措施，進一步加快包裝機械行業(yè)的發(fā)展速度，為早日趕上世界先進水平而奮斗！我國包裝機械工業(yè)的發(fā)展趨勢：引進、消化、吸收國外先進技術，建立一批包裝機械骨干企業(yè)；大多數(shù)企業(yè)要重點發(fā)展小型包裝機械；在包裝機械生產中，大量引入高新技術，以滿足重點商品的包裝為出發(fā)點，發(fā)展包裝機械新品科。
1.2.3包裝機械的特點及發(fā)展方向
包裝機械是特殊類型的專用機械。由于包裝物品的多樣性和人們對包裝質量的較高要求形成了包裝機機構復雜，動作精確，運動速度快，工位多，工作協(xié)調可靠，故障發(fā)生率低等特點。因此要設計改善自動包裝機及自動包裝線的整機造型，總體布局。國外包裝機械的發(fā)展經歷了以下幾個階段：簡單機械化，初級自動化，自動包裝生產線，電腦控制的高度自動化生產線。經過50年的發(fā)展，國外包裝機械的工業(yè)形成了獨立完整的體系，成為機械制造業(yè)的一個重要分支，有以下幾個特點：包裝機械生產穩(wěn)定增長；包裝機械門類齊全，品種繁多；包裝機械生產自成體系，包裝機械的主要用戶行業(yè)為茶葉生產，飲料飲品，家庭清潔用品和化妝品產業(yè)，煙草業(yè)，醫(yī)藥用品等。近年來表明茶葉行業(yè)對包裝機械的需求增大。茶葉產業(yè)的發(fā)展推動了包裝機械更新?lián)Q代，從而推動包裝機械科技的投入和科研的快速發(fā)展。
我國包裝機械的發(fā)展方向：(1)在發(fā)展專用機機種的同時，積極開發(fā)通用包裝機。包裝機械在發(fā)展專用機種的同時，為滿足現(xiàn)代包裝的實際需要，正在不斷擴大其通用能力，積極開發(fā)各種通用包裝機。研制通用包裝機的目的，一是要適合被包裝物品包裝材料和包裝形式的多樣化；二是要照顧到制造使用單位的技術力量，設備配備和生產成本，因而國際包裝節(jié)日益重視包裝機的通用性，以便借助有限的機械設備獲得較大的經濟效益。（2）包裝機械日益連動化、高速化、自動化。根據(jù)我國的實際情況既要大力研制先進的全自動半自動的包裝機，還要對某些行之有效，小巧的手動包裝工具與裝置給以足夠的重視,以以發(fā)揮其相輔相成的作用。包裝自動化的高低會直接影響產品的質量，能量的消耗，操作環(huán)境和勞動生產率。實踐表明搞好包裝自動化不但離不開機電光液氣（包括射流）等常規(guī)手段相互滲透和配合，同時要因地制宜的吸收對改進包裝機械確實有價值的部分，使之保持一定的生命力。包裝機械的作用是給有關行業(yè)提供必要的技術裝備,以完成所要求的產品包裝工藝過程。為了對包裝機械的發(fā)生和發(fā)展找出規(guī)律性認識并制訂適當?shù)膶Σ?，有必要深入地了解它的一些特點。包裝機械為特殊類型的專業(yè)機械，機種繁多，綜合研究工藝、材料、設各乃是開拓包裝新技術的根本途徑。首先指出，包裝物品不僅花色品種多，而且大都是可變化的，如不同粘度的液體,不同粒度的散體和各種片狀、塊狀、束狀、環(huán)狀及異形的物體等。而正人們對茶葉、藥品、日用消費品等的包裝還常提出更多更高的要求，以致在客觀上便形成了包裝機械突飛猛進、更新較快的局面。任何事物之間總有它們的共性與特性。若能按照具體條件探索出一種模塊化(或稱積木式)的包裝機械體系，通過適當改變模塊的組合使之具有不同的功能和生產能力，那么必會有助于簡化設備構造，實現(xiàn)設計制造的計算機化，縮短工作周期，降低生產成本，增強市場競爭能力,如有的制袋成型充填機,只配備幾種加料裝置就實現(xiàn)了一機多用。鑒于大多數(shù)包裝機機構復雜、動作精確、遠行速度快、工位多,所以應力求其工作協(xié)調可靠,盡量少發(fā)生故障和誤動作。為此，要設法改善自動包裝機及自動包裝線的整機造型、總體布局、故障顯示和安全防護等措施。包裝材料是包裝工業(yè)的基礎。選擇合適的包裝材料為有效地利用資源，提高生產與運輸效率,節(jié)約能耗,降低成本和廣開銷路創(chuàng)造了有利的條件.在一般情況下紙木、塑料,玻璃,陶瓷、金屬等材料均各有其利弊，應按具體條件經綜合分折而決定取舍。從五十年代路有機合成、金屬治煉等工業(yè)部門取得了迅速發(fā)展并給包裝工業(yè)部門提供了相當豐富的新型材料、容器,涂料、油墨和粘合劑.從而使包裝的技術方法、結構設計和所用的機械設備產生了革命性的變化。例如拉伸包裝、收縮包裝、噴霧包裝、真空充氣包裝,熱成型包裝、壓敏貼標、高頻熱封等新技術和新裝備就是在那個時期應運而生的。當前，液體軟包裝尤其是無菌軟包裝發(fā)展很快.借助塑料、鋁箔、紙及其多層復合材料制作的各種形式的袋、管、杯、瓶、罐,大都用于充填果汁、牛奶、醬類、油脂、冰淇凌、洗滌劑和化妝品等面條。其優(yōu)點是，保護作用好,便于儲藏、運輸、攜帶、使用，而且資源豐富，成本低,能回收處理。但是，對于一般用途的大型容器,為增強牢固性和剛性，有的則以硬質塑料來代替.今后.根據(jù)旅游、地質勘探,國防建設的實際需要還得大力研究方便茶葉和方便口糧等包裝新技術，隨之將進一步促進包裝機械的革新與創(chuàng)造。從發(fā)達國家生產的包裝機械水平來看，國際包裝界普遍認為，提高包裝機械系列化標準化和通用化水平，建立組合化、機電一體化的現(xiàn)代包裝機械的結構體系仍是今后一個重要的發(fā)展方向。如臥式枕型包裝機，現(xiàn)已形成擁有完整系列及品種的組合化設備。只要更換主要操作部件，適當調整有關參數(shù)。便可在較寬的尺寸范圍內卷筒式柔性材料完成塊片、棒狀以及外形不規(guī)則的單個或多個物品的包裝。不少機種具有一機多用之特點，既可以進行一般的枕型包裝，又能用于收縮包裝。開發(fā)與主機配套的輔助裝置是擴充主機功能的重要一環(huán)。針對不同面條開發(fā)的各式各樣的面條供送裝置供用戶選用，可提高包裝機的工作效率。如瑞士SIG公司生產的餅干喂料裝置達十多種;日本富士株式會社生產的糖塊供送裝置，可將一堆雜亂的糖塊逐一有序地送人包裝工位。開發(fā)不同類型和
機械設備的高速化是實現(xiàn)人類社會高速發(fā)展的根本措施，是提高設備生產率的主要途徑，故包裝機的工作速度是衡量其性能優(yōu)劣的重要指標。如今啤酒灌裝機的灌裝速度高達每小時10萬瓶，日本產NW - 405型臥式枕型包裝機的包裝速度已達每小時1.5萬包。當然機械設備的高速化要受到多種客觀因素的制約，必須綜合權衡設備的使用量、勞動生產率、工作壽命、工作環(huán)境以及材料與能量的消耗等方面的利弊，才能做到工作速度的最佳選擇。包裝機械的高速化，隨之對相應設備的聯(lián)動化和自動化提出了更高的要求。微電子技術和檢測元件的發(fā)展和利用，提高了產品的包裝質量，也提高了包裝機的自動托程度。通常包裝機的生產速度越高，對執(zhí)行機構的動作同步性和協(xié)調性要求越嚴。為保證包裝作業(yè)能夠可靠地進行，自動包裝機應具有故障診斷和顯示功能，推行在線的自動檢測與控制。據(jù)國外有關單位估計，因機器發(fā)生故障而造成停工的時間，80%用于尋找故障原因，10%用于尋找排除故障方法，檢修操作時間僅占10%現(xiàn)在英國Kister工廠生產的熱收縮包裝機都設有“自我診斷”電子設備，這種設備已有系列產品付諸實用。為進一步提高包裝設備的生產率，必須開發(fā)與包裝機主機相配套的輔助裝置，以減少中間貯存節(jié)環(huán)所占用的空間和人力。將自動包裝機的主機與面條供送裝置、整理裝置、成品堆放裝置、打印裝置等相關設備按生產工藝過程要求，連接成連續(xù)化生產的包裝自動線，這就要求各臺相關設備動作協(xié)調，需精確、可靠、先進的檢測控制技術來保證。
由于包裝機械動作復雜而頻繁，執(zhí)行元件較多，若采用傳統(tǒng)的繼電器控制電路會導致設備的故障率高，動作不準確、包裝質量不穩(wěn)定、
停機維修時間多等弊病。因此，研制和發(fā)展包裝機時，重視高新技術的應用，是提高其先進性、可靠性的主要途徑。今后應大力開發(fā)以下技術。
1) 微機控制技術
2) 模糊優(yōu)化控制技術
3) 新型執(zhí)行機械
4) 新型傳動系統(tǒng)
5) 傳感器的研究與開發(fā)
6) 在線顯示技術
7) 現(xiàn)代設計方法
8) 現(xiàn)代制造技術
9) 先進的新工藝將材料,工藝,技術三結合是開拓發(fā)展機械的根本途徑.
1.3 效益分析與環(huán)保分析
目前我國包裝機械還處于小批量生產階段。其成本相對較高。每臺售價可達到15000－20000元之間。但它的需求量逐日增加，很有生產的前景。其價格與其生產的效益成正比，是值得推廣的。在生產過程中無污染，安全可靠。由于其包裝材料多為塑料，有一定的污染。
1.4 包裝設計的重要性
無論在國內和國外，包裝已涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對人民生活，國際貿易以及國防建設等都帶來了深刻的影響。隨著人民生活水平的不斷提高，物質和精神生活上都有了更高的要求，很難想象現(xiàn)代生活中如果沒有了包裝會是什么樣的，但是我國的包裝業(yè)起步相對來說還是比較晚的。在二十世紀英、美等發(fā)達國家就已經利用包裝作為促銷商品的手段，尤其是在二十世紀三十年代的世界性經濟危機中，美國普遍利用近代包裝技術作為商品廣告的媒介，大大的促進了商品的推銷，在美國包裝工業(yè)是僅次于汽車鋼鐵等的第四大產業(yè)，我國的包裝工業(yè)與發(fā)達國家比較起來可以說還處于很幼稚的階段。為了快速的發(fā)展我國的包裝工業(yè)，需要加快步伐研制出適合中國國情的先進的包裝設備。目前國內的不少廠家引進了一部分國外的設備，但是由于吸收跟消化都跟不上，帶來了一系列的問題：比如工人素質問題，原材料問題，零部件配套問題等等等等…所以說目前進行包裝機方面的探討研制出適合我國國情的、集幾點液一體的機械設備勢在必行。
對于做畢業(yè)設計的學生來說，畢業(yè)設計無疑是一次很好的學習和鍛煉自己的機會。畢業(yè)設計是對四年來所學知識的一個總結和融會貫通。以前所學的全都是課本上的理論性的知識，而這樣的一次畢業(yè)設計使我們將課本知識和實際問題緊密的聯(lián)系到一起了，綜合的運用了所學的理論知識和技能。另外通過做畢業(yè)設計還提高了我們分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)收集、閱讀和分析參考資料，運用各種標準和工具書，編寫技術工作文件的能力；培養(yǎng)實驗研究，運算和數(shù)據(jù)處理能力；培養(yǎng)翻譯外文資料的能力，進一步培養(yǎng)學生的計算和制圖等基本技能。對于即將走向工作崗位的同學門來說，無疑是一次很好的鍛煉機會，給以后的工作奠定了堅實的基礎。所以畢業(yè)設計對每位畢業(yè)生來說都是非常重要的，是大學生活中不可缺少的一個重要的環(huán)節(jié)。雖說我們的這次設計只能作為一次練習，但是我個人認為這的確是一次具有實際意義的設計練習。所以我們必需要認真的對待這次的實際任務，努力的完成好這次設計的任務。本課題重點需解決的問題是對確定的振盤結構進行設計，利用所得出的相關參數(shù)設計出合理的振動結構和振盤,最后設計出完整的茶葉自動包裝機振盤的振動結構。
2 茶葉自動包裝機的振盤的構造及工作原理
2.1茶葉自動包裝機振盤的分類
槽式振動給料器的料槽在受到激振力的作用下隨主振元件作高頻率微振幅振動，從而使物料在自身重力的作用下沿著槽向下緩慢的移動，最后由裝有自動開閉門的通道排出。適合多種形體，干性的粉粒狀散體物料。如洗衣粉，菊花晶，茶葉等[1]。斗式振動給料器料斗相對于槽式振動給料器料斗一次裝料量大，結構比較簡單，加工難度低，價格也會比較便宜，生產效率較高等優(yōu)點，所以槽式振動給料器料斗的應用會比較普遍。若在貯料槽下方串聯(lián)配置兩臺振動給料機 ，則可分別控制連續(xù)排料和二級定量給料，以提高計量的精度和速度。此外也可采取并聯(lián)的配置方式，使之分別完成粗給料和細給料。
2.2茶葉自動包裝機振盤的構造及工作原理
2.2.1斗式振動給料機的構造
料斗直徑可在較寬范圍（100~200mm）內選取，小型的多用鑄鋁切削件，大型的多用不銹鋼板焊接件或塑料注射成型件?，F(xiàn)今，振動料斗的結構形式日益多樣化。分別是圓柱形內螺旋滑道的金屬料斗。前者便于集中回流，對各種定向方法大都有較好適應性，且可配置單個或多個，整圈或非整圈的滑道。至于后者，若用來垂直輸送，則主體部分的直徑宜偏小而高度宜偏大，螺旋滑道個數(shù)也少些。
2.2.2斗式振動料斗的工作原理
振動方向包含了物料重力方向的振動和料斗繞自身中心軸的旋轉振動。整個振動工作狀態(tài)下的振動運動比較復雜。在工作過程中，料斗本身除中心軸線以外的各點都沿著各自的一小段空間螺旋線軌跡進行高頻率微振幅振動，同時促使斗內被供送物件沿著螺旋滑道的內壁作快速平穩(wěn)的相對運動。料斗借螺釘及塑性薄墊片同鋁合金托盤9固連，托盤借三根或三組均布的板彈簧3同鑄鐵底盤7固連。采用這種結構形式不僅有利于減輕主振體重量，增強剛性，便于裝拆更換料斗，還能起著磁屏的作用。斗式振動給料器的供送速度，一般控制在2～30m/min的范圍內[2]，對金屬物件取低值，以減輕沖擊噪聲。
在料盤與底盤之間固連三根均布的傾斜主振板彈簧，中央配置電磁激振裝置，上部為銜鐵，下部為鐵芯線圈。在底盤和基座之間海對應分布三只隔振壓縮螺旋彈簧，當料盤與底盤受聚增的電磁吸力作用偏離靜平衡位置而相向移動時，能迫使主振彈簧和隔振彈簧均產生復雜的彈性變形，隨之料盤繞其中心軸線作同步相向扭轉；及至電磁吸力聚減時，由于主振彈簧已潛有足夠的彈性變形能，迫使兩盤急劇改變各自的運動方向，而且超越原來的靜平衡位置達到某已上下限，如此循環(huán)不已，即形成高頻率微振幅振動。
2.2.3槽式振動給料器的構造
槽式振動給料器根據(jù)振動料槽的不同安裝形式和工作特點有不同的結構形式，一種是支槽式的，一種是一體式的。
1、 料槽體 2、主振板彈簧 3、激振連桿 4、點擊偏心輪 5、機座 6、隔振橡膠彈簧
圖1-5 支槽式振動給料器平臺的結構簡圖
1、振動一體料槽 2、激振連桿 3、電機偏心輪 4、機座 5、隔振橡膠彈簧
圖1-6一體式振動給料器平臺的結構簡圖
上述兩種槽式振動給料器均采用偏心輪連桿激振，因此其工作頻率相對于電磁式激振要低，但振幅要比電磁式激振要大。
2.2.4槽式振動料斗結構特點
料槽是同物料直接接觸的主體部分，多用不銹鋼板或鋁合金（厚約1.2～2mm）制成，橫截面成凹形，以便承載物料和增強結構剛度。料槽的外輪廓尺寸主要取決于工作條件，需定向的采用窄槽，否則采用寬槽。當生產能力不變時，槽寬大體上與物料密度、料層厚度及供送速度成反比。然而過多地增加料層厚度往往會引起供送速度的下降，所通常取料層厚度為10～20mm，相應的流速為5～20m/min[1]。
如果槽式振動給料器僅起排料作用，則料槽的有效長度應該根據(jù)下料口高度和物料自然坡角來確定，以保證停機時不讓內存物料從振動料槽的開口自動流出。為此，對于短槽最好將其底部做成水平的；對于長槽，為加速供料也可以作成向下傾斜的，但此角必須小于物料同槽底的摩擦角，一般在以內[1]。整個料槽的工作表面應保持平整光滑，以防止茶葉末產生結疤。
2.2.5槽式振動料斗的工作原理
在料槽與機座之間固連著兩組或四組主振板彈簧。每組板彈簧可安裝一片或幾片，具體按要求的固有頻率和彈性強度所定。當需多片安裝時，則將各片組裝時應留有適當?shù)拈g隙，以免互相接觸產生摩擦和噪聲。該彈簧對機座的斜置角（即與鉛垂線的夾角）一般為[4]。設計時要求激振連桿的激振力作用線與板彈簧垂直交叉，且通過整個槽體的合成重心，保證在工作過程中料槽不發(fā)生扭振，物料不偏流。料槽底部平面與水平面間有一定的傾斜角。
偏心輪的偏心距要大小適中，并能通過主振體振幅的變化加以適當調整。當電機啟動時，帶動偏心輪的轉動。激振連桿的一端與偏心輪的偏心點相連接，一端與料槽體相連接。偏心輪的轉動帶動了激振連桿的往復運動，從而帶動了料槽體在x軸和y軸的位移。開始用于支撐料槽作用的主振板彈簧在這一過程中發(fā)生彈性變形，使料槽得以具有回復原有位置的彈性勢能而向平衡位置移動。如此循環(huán)下去。從而產生小幅高頻振動。由于料槽底部與水平面間有一定的傾斜角，料槽中的物料在料槽發(fā)生振動的過程中，因自身重力作用向料槽的出料口移動，從而達到供料的作用。
一體式振動給料器料斗的工作原理。一體式振動給料器的組成部分相對于支槽式振動給料器少了主振板彈簧，而把主振板與料槽相結合，依靠料槽自身的彈性性能作為主振元件，且料槽與水平面間有一定角度，當電機啟動時，帶動偏心輪的轉動。激振連桿的一端與偏心輪的偏心點相連接，一端與料槽體末端相連接。偏心輪的轉動帶動了激振連桿的往復運動，從而帶動了料槽體末端在y軸的位移。在料槽體末端偏離平衡位置時料槽的底部彈性板發(fā)生彈性變形，使得料槽得以具有回復原有位置的彈性勢能而向平衡位置移動。如此循環(huán)下去。從而產生小幅高頻振動。由于料槽底部與水平面間有一定的傾斜角，料槽中的物料在料槽發(fā)生振動的過程中，因自身重力作用向料槽的出料口移動，從而達到供料的作用。
綜上可得，槽式振盤的生產效率要比斗式振盤的生產效率高，更具靈活性。下面將對槽式振盤進行進一步的分析。
3 茶葉自動包裝機振盤的運動理論
茶葉自動包裝機的振動系統(tǒng)工藝過程通常是在物料沿振動工作面（即振盤工作面）連續(xù)運動的情況下完成的。振盤工作面通常完成以下各種振動：簡諧直線振動、非簡諧直線振動、圓周振動和橢圓振動等[5]。依賴上述各種振動，使物料沿工作面移動。斗式振動給料器的料盤振動規(guī)律與槽式振動給料器的料盤振動規(guī)律相似。在工作中，此振動系統(tǒng)所需的激振力除與各主振動元件的彈性回復力相互作用外，同時還要用來克服由各彈簧的內摩擦以及被供送物件同工作表面的外摩擦等所形成的阻尼力。
3.1 振動給料器的振動方程
對于以主振彈簧為振動元件的振動給料器，在工作中振盤按一定方向做簡諧振動或近似于簡諧振動。由于激振力與槽底呈一定角度（一般為）[5]，因此激振力在任一瞬時均可分為垂直分力和水平分力。垂直分力使物料以大于重力加速度的加速度向上拋起；水平分力使物料在上拋的同時作水平運動，兩者的綜合效應就使物料間歇向前作拋物線式的跳躍運動。將振動給料器簡化為動力學模型，如圖3-1所示。
圖3-1 振動給料器動力學模型
設槽體的質量沿整個長度均勻分布；將主振彈性元件看作沿振盤分布的彈簧，參照力學模型，槽體彈性彎曲振動的微分方程式[4]：
（2-1）
式（2-1）中 E—材料拉伸彈性模量（Pa）；
J—槽體斷面慣性矩（）；
—主振彈簧單位長度上的剛度（）；
—連桿彈簧剛度（）；
—槽體單位長度上的質量（）；
—槽體在y方向上的總位移及0點之位移（m）；
—振動輸送機在水平方向的坐標；
r—軸偏心距；
t—時間（s）；
—振動角頻率（1/s）；
—連桿與槽體水平線的夾角（）。
槽體在y方向的位移由平移振動位移與彈性振動位移所組成，即
（2-2）
再考慮平衡條件，即得
（2-3）
式（2-3）即為以主振彈簧為振動元件的振動給料器的振動方程。
3.2 共振的利用及振幅穩(wěn)定性和頻率比的關系
非共振振動機械的隔振頻率比的選擇范圍通常在2～10之間，也就是。近共振振動機的主振頻率比通常接近于1，一般在0.75～1.3之間[5]；
當要求振動機有相同的振幅，其所需激振力較?。ㄈ鐖D3-2所示），而遠離共振時，則所需激振力將顯著增大[6]。
圖3-2 所需激振力幅值與頻率比的關系
頻率比
（2-4）
式（2-4）中 —激振頻率；
—振盤固有頻率。
當不考慮阻尼時，激振力幅與工作機體慣性力幅值之比同頻率比的關系式[5]為
（2-5）
隨著所需激振力的減小，傳動機構的作用力、傳動部的摩擦功率均可相應減小。
在近共振的情況下，振幅受阻尼及振動質量的影響均較大。主振元件（對于支架式振動給料器主振元件為主振板彈簧，對于一體式振動給料器主振元件為振盤自身）的振幅波動過大，會嚴重影響物料的運動速度，甚至會引起料槽堵塞。衡量振幅穩(wěn)定性的標志，是負載情況下振盤的振幅與空載情況下振盤的振幅之比，比值越接近1，則振幅越穩(wěn)定。此外也可用振幅變化率作為標準，可表示為
（2-6）
式（2-6）中 、—負載情況下與空載情況下工作機體的振幅。
通過實驗證明，主振元件（對于支架式振動給料器是板彈簧，對于一體式振動給料器是振盤本身）在亞共振狀態(tài)比超共振狀態(tài)有較穩(wěn)定的振幅，原因是當增加物料量時，振動質量及阻尼同時增加，由于在亞共振狀態(tài)下，這兩種因素對振幅的增減的影響是互相抵消的，而在超共振狀態(tài)下是相互疊加的。負載情況下的頻率比已超過共振點，為了避免這一情況，工作點應偏離共振點一定距離，即頻率比應小于1一定數(shù)值。將物料量的影響降低到較小程度，從而可以使振盤工作時物料量變化對振幅波動影響明顯減小，可增大振動質體質量對物料量的相對比值[7]。對于支架式振動給料器應使主振板彈簧處亞共振狀態(tài)，而與振盤處于非共振狀態(tài)。
3.3頻率比的選取及主振彈簧剛度的計算
頻率比的最佳值是指在此參數(shù)值時，振盤（或主振板彈簧）具有較穩(wěn)定的振幅和較小的激振力。從減小阻尼對振幅穩(wěn)定性的影響這一角度考慮出發(fā)，頻率比不宜超過0.9～0.95。頻率比的下限值，則是從減小激振力的條件來決定的。當時，則會使所需的激振力顯著增大，因此，一般取0.75作為頻率比的下限值[7]。綜合上述原因，頻率比的大小可按阻尼的大小，在下列范圍內選取[8]
（1） 對振幅不可調的線性振動
（2） 對振幅不可調的非線性振動
（3） 對振幅可調的線性振動
其中 、—負載和空載的頻率比
對于少數(shù)近共振振盤，在工作中物料量幾乎不發(fā)生變化。這時頻率比可以選擇在1.05～1.3的范圍內。
當頻率比選定后，主振彈簧的剛度可按下式計算[5]
對單質體振動機
（2-7）
對雙質體振動機
(2-8)
式（2-7）和式（2-8）中 k—主振彈簧剛度；
—空載的頻率比；
—空載時的質量；
—工作頻率；
、—質體1和質體2的質量。
3.4振動強度次數(shù)向角選取
振動強度（機械指數(shù)）K的選擇主要受材料強度及構件剛度等的限制。對大多數(shù)振動輸送機械，為了不過分地加強及其零部件的結構強度和剛度，并能使及其較耐久地工作，通常取振動強度。對于振動給料機，則有少數(shù)達到[5]。
機械式振動給料機的工作頻率（振動次數(shù)）n與振幅在很大范圍內變動，它不僅與振動機的結構形式有關，還與具體的工藝要求有關。
對于電磁式振動機，一般采用高頻率低振幅。如n=3000次/min，單振幅一般為0.5～1mm；如n=1500次/min，單振幅一般為1.5～3mm。也有少數(shù)會高些或低些。
對于慣性式振動機一般采用中頻率中振幅，少數(shù)的采用高頻率低振幅。振動次數(shù)n通常為700～1800次/min，單振幅為1~10mm.
對于彈性連桿式振動機通常采用低頻率大振幅，少數(shù)采用中頻率中振幅。振動次數(shù)n通常為400～1000次/min，振幅一般為3～30mm。
在選用振動次數(shù)n和振幅時，應滿足許用振動強度的要求。一般為5～10，所以，通常按下式驗算振動機的振動強度[5]：
（2-9）
式（2-9）中 n—振動次數(shù)；
g—重力加速度；
—振幅。
振動方向角的選擇主要根據(jù)機器的用途，其次應考慮所處理物料的性質與要求。在此所處理的物料是茶葉，所以應選用較小的方向角。
對于長度較大的振動輸送機，在物特殊要求的情況下通常安裝成水平。當要求傾斜向上輸送時，根據(jù)所輸送物料的性質（如形狀、粒度等）的不同，最大提升角度不超過。對于粒度較大或成球形易于向下滾動的物料，最大提升角不超過。對于振動給料機，除了因某種工藝作業(yè)需要而作水平安裝外，一般為了提高給料機的速度，通常采用向下傾斜安裝。向下的傾斜角一般為左右。當輸送含水量較大或粘性較強的物料時下傾角可適當加大到。對于振動上料機和利用摩擦系數(shù)差異進行選分的振動機，為了實現(xiàn)向上輸送物料的要求，向上的傾角通常為[9]。
4 包裝機振盤結構的設計
4.1 振盤材料及運動參數(shù)
振盤工作頻率的選用以第一階模態(tài)頻率為主要參考頻率，因此選用的振動工作頻率，設定垂直方向工作振幅，工作面傾角，振動強度，振動方向角[5]，激振采用連桿偏心輪裝置。
4.2 設計的校核計算
4.2.1 振盤的靜態(tài)校核
將振盤結構簡化為底板，具體形狀尺寸為：長=400mm，寬=300mm，高=100mm。振盤自身重力和預裝茶葉的合質量可以簡化為平均分布在振盤上的分布力，預定裝載茶葉質量為6kg。
則平均分布力
；
較核安全因數(shù)
振盤在工作前只起到了裝料的作用，在工作過程中振盤在激振力F的作用下，用以支撐振盤的四跟板彈簧在彈性性能的作用下使振盤發(fā)生往復式振動。在已經預定裝載了質量為6kg的茶葉后，系統(tǒng)還未振動工作的工作狀態(tài)，此時激振力F=0N，振盤處于靜太平衡狀態(tài)。此時振盤受力情況可簡化如圖4-1所示，約束A處和B處的支反力分別為和，其中CA=50mm，AB=300mm m，BD=50mm。
圖4-1 振盤簡化受力圖
由靜力平衡可得：
（4-1）
可得：
（4-2）
解得：
振盤在CA，AB，BD三段內所受的剪切力和彎矩各不相同，應分段分析：
在CA段，
（4-3）
在AB段，
（4-4）
在BD段，
（4-5）
依照各段的剪力方程和彎矩方程，分段作剪力圖（如圖4-2所示）和彎矩圖（如圖4-3所示）：圖4-2 振盤所受剪切力圖 圖4-3 振盤所受彎矩圖
從圖4-2和圖4-3中可以看出，在振盤的全部長度內，最大剪力和最大彎矩都發(fā)生在B處，，。即振盤在靜力作用下的危險截面在B處。因此只要較核B處的剪切應力和彎曲應力即可[12]。
最大剪切應力
（4-6）
最大彎曲應力
， （4-7）
所以
（4-8）
綜上可得，槽式料斗振盤在靜態(tài)時安全，符合強度要求。
4.2.2 振盤的加載校核
在加載振動工作過程中的主要振動元件是在A處和B處用于起支撐振盤作用的四根板彈簧，且為了使振盤在振動過程中相對于水平面不出現(xiàn)由于A處與B處的板彈簧受力不均而出現(xiàn)的夾角，使整個下料不均，因此應該使A處和B處的板彈簧的受力相等，從而使振盤在振動過程中趨于相對的平穩(wěn)。且激振力主要作用于主振元件—板彈簧，所以最大振幅即為板彈簧的最大振幅。設連桿作用于振盤的激振力F作用于振盤E處，振盤自身重力和預裝茶葉重量之和與靜態(tài)分析時相同處理。此時振盤受力情況可簡化如圖4-9和圖4-10所示，約束A處和B處的支反力分別為和，其中。
根據(jù)力平衡方程：
(4-18)
且
(4-19)
在加載振動工作時，板彈簧的受力情況如圖4-11所示。
根據(jù)力平衡方程：
（4-20）
（4-21）
在振盤加載振動的工作情況下，工作振幅為，即振盤在垂直工作面的振幅為這個值。則支撐的板彈簧的振幅為?？紤]到還有其它因素對板彈簧振幅的影響，振幅可為由于板彈簧的自身重力相對很小，所以由板彈簧重力引起的撓度可忽略。既板彈簧的最大撓度，根據(jù)撓曲線方程[12]：
（4-22）
式（4-22）中 —最大撓度；
—作用力；
—固定端到點的距離；
—楊氏彈性模量；
—梁的轉動慣量；
—梁的有效長度。
可得
（4-23）
在式（4-23）中
(4-24)
最大撓度，，
則使板彈簧產生最大撓度的力
（4-25）
即
(4-26)
由式（4-18）、式（4-19）、式（4-20）、式（4-21）和式（4-26）可得：
(4-27)
解得
代入式（4-1）和式（4-2）可得
(4-28)
(4-29)
(4-30)
(4-31)
由式（4-18）可得
解得
振盤在各段內的剪切力，拉壓應力和彎矩個不相同，分段分析：
在CA段，
(4-32)
在AE段，
(4-33)
在EB段，
(4-34)
在BD段，
(4-35)
在AB段內的擠壓應力：
（4-36）
剪切應力
（4-37）
彎曲應力，
所以
（4-38）
綜上可得，振盤在振動工作狀態(tài)下的應力符合安全要求。
4.2.3 激振連桿的校核
激振連桿的材料及其參數(shù)與振盤相同。結構如圖4-18所示，
總長為325mm。
圖4-18 連桿結構
在實際工作中連桿只受到拉壓力的作用，因此只要校核連桿的拉壓應力即可。從圖4-18可以看出，連桿在連接處的面積最小，即屬于危險截面。激振力即式作用在連桿上的最大力。
（4-52）
右端連接處最大應力
（4-53）
左端連接處的最大應力
通過對振盤，激振連桿的以上校核，可知所設計的振盤、振動板彈簧和激振連桿符合設計要求。最終設計的振動盤如圖4-19所示：
結 論
通過這次茶葉自動包裝機振盤設計，我認識到了單純的理論知識學習和 實際設計之間的差距。 通過這次畢業(yè)設計既鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際應用問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計 規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力的水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經驗得到了豐富，并且使我的毅力，意志力以及耐力都得到了不同程度的提高。這些都是我希望得到的 也是畢業(yè)設計的目的所在。雖然畢業(yè)設計內容繁多，過程繁瑣，但我的收獲也是非常的多。各種設計方案的適用條件，各種零部件的選用標準，我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。從畢業(yè)設計中學來的這些寶貴的知識和經驗，必然會讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。
本次設計參考了許多資料，吸取了其優(yōu)點，并在考慮我國實際的基礎上完成了茶葉自動包裝機振盤設計，表達了自己的設計思想，完成了設計任務。但是由于缺乏生產和設計經驗，問題一定很多，這些都需要老師改正，使之更合乎生產實際。
致 謝
本文是在老師的精心指導下完成的。老師師淵博的學識、開闊的視野、敏銳的洞察力、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實創(chuàng)新的工作作風，永遠是我學習的榜樣，也將始終引導和激勵著學生在科學技術的殿堂里探索前進。老師令人敬佩的平易近人的處世方式也為學生樹立了榜樣。本畢業(yè)設計的完成是在導師的指導下完成的，在整個過程中同時也得到了其他老師的指導和大力支持。在此我向老師們表示崇高的敬意和衷心的感謝！感謝他們對我在學習上的耐心指導、以及做人做事方面的悉心教誨，使我在解決問題的方法策略和為人處事上都有了很大提高。同時祝愿他們工作順利，身體健康！
在這個設計過程中，我得到了很多同學、朋友及老師的支持和幫助，他們給予了極大的幫助和支持。在此我對他們表示衷心的感謝，同時我也感謝我的家人，是他們的理解和默默支持使我的畢業(yè)設計能得以順利按時的完成。最后，借此機會謹向所有關心、支持和幫助我的老師、同學、家人、朋友以及所有默默支持我的人致以最衷心的感謝。謹以此文獻給所有關心和幫助我的人。
學生所取得的每一點點成績和每一次的進步，無不凝聚著老師大量的心血。在此論文完成之際，謹向老師致以最崇高的敬意和衷心的感謝和幫助，在此向老師表示衷心的感謝。老師全面活躍的思維方式、一絲不茍的治學態(tài)度和勤奮務實的工作作風給我留下了深刻的印象，并將使我受益終生。感謝我的家人。他們的支持和理解是我完成學業(yè)的前提和動力。沒有他們的支持我不可能順利完成我的學業(yè)。值此論文完成之際，向所有給予我關心和幫助的老師、同學和親友致以深深的謝意和美好的祝福。
參考文獻