槽母線塑料膜包裝機設計

1、中文題目：槽母線塑料膜包裝機設計外文題目：bus slot design of plastic film packaging machine45摘要目前，現(xiàn)代工業(yè)生產，如食品、醫(yī)藥、日用品、化工產品、電子產品等生產中，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。包裝是工業(yè)生產中相當重要的環(huán)節(jié)。包裝機械是使產品包裝實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證，因此包裝機械在現(xiàn)代工業(yè)生產中起著重要的作用。本文對國內外包裝機械的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行了綜合闡述，對包裝機械進行了分類和研究；對槽母線塑料膜包裝機的總體結構進行了簡單的設計，其中包括包裝機的執(zhí)行機構和傳動機構的設計，展現(xiàn)了包裝機裹包物體的一個過程。

2、它可以大幅度地提高生產效率，降低勞動強度，改善勞動條件，并且能防止產品的散失，及保護了環(huán)境，又節(jié)約原材料；有利于被包裝產品的衛(wèi)生，提高包裝質量，增強市場競爭力。通過此設計，實現(xiàn)了包裝機對產品的裹包功能，達到了自動靈活、安全、節(jié)能的目的。關鍵詞：包裝；包裝機械；槽母線塑料膜包裝機；執(zhí)行；傳動；裹包abstractat present, the modern industrial production, such as food, medicine, daily necessities, chemical products, electronic products, such as product

3、ion, including the three basic segments, namely, raw materials processing, intermediate processing and product packaging. packaging is very important to industrial production levels. packaging machinery is to make product packaging mechanization and automation of the basic guarantee, so packaging ma

4、chinery in the modern industrial production plays an important role.in this paper, the status of packaging machinery at home and abroad-class integrated development trends of the packaging machinery are classified and research; on bus slot machine plastic film packaging for the overall structure of

5、a simple design, including the implementation of the packaging machine and drive design, packaging machine demonstrated a process wrapping objects. it can greatly improve productivity and reduce labor intensity and improve working conditions and to prevent product loss, and the protection of the env

6、ironment and conservation of raw materials; packaged products in favor of the public health, improve the packaging quality, and enhance market competitiveness.with this design, the realization of the packaging machine of products wrapping function, to an automatic flexible, secure, energy-saving pur

7、poses.key words: packaging; packaging machinery; bus slot plastic film packaging machine; implementation; drive；wrapping前言隨著市場經濟的發(fā)展，包裝工業(yè)在國民經濟中所占比重和作用也越來越大。我國成功加入wto后，全球經濟貿易一體化進程的發(fā)展促使商品流通領域的競爭更加激烈，人們在追求商品內在質量的同時，對商品包裝的要求也越來越高。進入到20世紀80年代后，我國的包裝機械的生產和設計取得了巨大的發(fā)展，大量填補國內空白的包裝機械問世，品種規(guī)格不斷增加，同時出現(xiàn)了很多包裝機械生產企業(yè)

8、，許多研究機構著手研究包裝機械，高等院校也紛紛設立包裝工程專業(yè)，從而形成了一個獨立的包裝機械行業(yè)。進入21世紀，包裝機械除繼續(xù)增加新品種外，在產品的技術水平、內在質量和性能等方面都有了很大進步，這一切都與包裝機械的設計有著密切的聯(lián)系。與同類塑料膜包裝機相比，本樣機的包裝速度快，包裝高，采用新的傳動方式提高了傳動效率進而增加了能源的利用率，降低了產品的成本?；旧蠈崿F(xiàn)了自動化，操作簡單、方便。在本次設計中，經過認真的分析和計算，從而得出比較科學、合理的數(shù)據(jù)。原則上講，對包裝要求高的物品，包裝機機構的要求只能略高于物品要求的精度，即減小包裝及機構的精度。這雖然會使易損件使用期限縮短，更換頻繁，但仍

9、比提高包裝機部件的制造精度經濟、合理。本文首先闡述了槽母線塑料膜包裝機的基本工作原理，為包裝機設計提供理論指導;其次，初步選擇了包裝機的技術參數(shù)，使得后續(xù)的包裝機的各機構設計有據(jù)可依;然后著重論述了軌道、執(zhí)行機構的設計過程，并依據(jù)整體設計構架著重進行了驅動電機的選擇。1 緒論1.1包裝機械的概念、組成及特點1.1.1包裝機械的概念國家標準對包裝機械所下定義是：完成全部或部分包裝過程的機器，包裝過程包括成型、充填、裹包等主要包裝工序，以及清洗干燥、殺菌、貼標、捆扎、集裝、拆卸等前后包裝工序，轉送、選別等其他輔助工序。1.1.2包裝機械的組成包裝機械屬于自動化范疇，它的種類繁多，結構復雜，新型包裝

10、機械不斷涌現(xiàn)，很難將它們的組成分類。但通過對大量包裝機的工作原理和結構性能的分析，可找出其組成的共同點。包裝機有動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)等組成。為了便于掌握和研究包裝機械的工作原理與結構性能，通常又將包裝機械分成下列組成部分。（1）包裝材料的整理與供送系統(tǒng) 該系統(tǒng)是將包裝材料（包括剛性、半剛性、剛性包裝材料和包裝容器及輔助物）進行定長切斷或整理排列，并逐個輸送到預定工位的系統(tǒng)。（2）被包裝物品的計量與供送系統(tǒng) 該系統(tǒng)是將被包裝物品進行計量、整理、排列，并輸送到預定工位的系統(tǒng)。有的還可以完成被包裝物品的定型、分割。（3）主傳送系統(tǒng) 該系統(tǒng)是將包裝材料和被包裝物品由一個包裝工位順序傳送到下一個

11、包裝工位的系統(tǒng)。單工位包裝機沒有傳送系統(tǒng)。（4）包裝執(zhí)行機構 包裝執(zhí)行機構是直接完成包裝操作的機構，即完成裹包、灌裝、封口、貼標、捆扎等操作的機構。（5）成品輸出機構 成品輸出機構是把包裝好的產品從包裝機上卸下、定向排列并輸出的機構。有的包裝機械的成品輸出是由主傳送機構完成的或是靠包裝產品的自重卸下的。（6）動力機與傳動系統(tǒng) 動力機是機械工作的原動力，在現(xiàn)代工業(yè)生產中通常為電動機，傳動系統(tǒng)是指將動力機的動力與運動傳給執(zhí)行機構和控制系統(tǒng)，使其實現(xiàn)預定動作的裝置。通常由傳動零件，如帶輪、齒輪、鏈輪、凸輪、蝸輪、蝸桿等組成，或者由機、電、液、氣等多種形式的傳動組成。（7）控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)由各種手動

12、、自動裝置組成。在包裝機中從動力的輸出、傳動機構的運轉、包裝執(zhí)行機構的動作及相互配合以及包裝產品的輸出，都是由控制系統(tǒng)指令操縱的。它包括包裝過程、包裝質量、故障與安全的控制?，F(xiàn)代包裝機械的控制方法除機械形式外，還有電氣控制、氣動控制、光電控制、電子控制和射流控制，可根據(jù)包裝機械的自動化水平和生產要求選擇。（8）機身 機身用于安裝、固定、支承包裝機所有的零部件，滿足其相互運動和相互位置的要求。因此，機身必須具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。1.1.3 包裝機械的特點包裝機械既具有一般自動機的共性，也具有其自身的特性。包裝機械的主要特點如下。 大多數(shù)包裝機結構復雜，運動速度快，動作精度高。為滿足性能要

13、求，對零部件的剛度和表面質量等都有較高的要求。 用于食品和藥品的包裝機要便于清洗，與食品和藥品接觸的部位要用不銹鋼或經化學處理的無毒材料制成。 進行包裝時的作用力一般都比較小，所以包裝機的電動機功率較小。 包裝機一般都采用無級變速裝置，以便靈活調整包裝速度、調節(jié)包裝機的生產能力。因為影響包裝質量的因素很多，諸如包裝機的工作狀態(tài)（機構的運動狀態(tài)，工作環(huán)境的溫度、濕度等）、包裝材料和包裝物的質量等。所以，為便于機器的調整，滿足質量和生產能力的需要，往往把包裝機設計成無極可調的。即采用無級變速裝置。 包裝機械是特殊類型的專業(yè)機械，種類繁多，生產數(shù)量有限。為便于制造和維修，減少設備投資，在各種包裝機的

14、設計中應注意標準化、通用性及多功能性。1.2包裝機械的作用現(xiàn)代工業(yè)生產，如食品、醫(yī)藥、日用品、化工產品、電子產品等生產中，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。包裝是工業(yè)生產中相當重要的環(huán)節(jié)。包裝機械是使產品包裝實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證，因此包裝機械在現(xiàn)代工業(yè)生產中起著相當重要的作用。（1）大幅度地提高生產效率 如啤酒灌裝機的生產率可高達36000瓶/h，這是手工灌裝無法比擬的。又如蛋形巧克力的包裝，用手工包裝每人每班可包裝20kg，而用機械包裝，每人每班可包裝250kg以上。（2）降低勞動強度，改善勞動條件 如手工包裝糖果，一個工人8h要重復動作80000多次；再如人工袋

15、裝化肥，粉塵飛揚污染環(huán)境等。如果廣泛的采用包裝機械代替手工包裝，不但能將包裝工人從繁重的體力勞動中解放出來，而且還大大地改善了工人的勞動條件。（3）保護環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產品成本 手工包裝液體產品時，易造成產品外濺；包裝粉狀產品時，往往造成粉塵飛揚，既污染了環(huán)境，又浪費了原材料。采用機械包裝能防止產品的散失，既保護了原材料，又節(jié)約了原材料。（4）有利于被包裝產品的衛(wèi)生，提高產品包裝質量，增強市場銷售的競爭力 有些產品的衛(wèi)生要求很嚴格，如藥品、食品等，采用機械包裝，避免了人手和藥品、食品的直接接觸，減少了對產品的污染。同時由于機械包裝速度快，食品、藥品在空氣中停留時間短，從而減少了污染的機會

16、，有利于食品和藥品的衛(wèi)生。另外，由于包裝機械的計量精度高，產品包裝的外形美觀、整齊、統(tǒng)一、封口嚴密，從而提高了產品包裝的質量，提高了產品銷售的競爭力，可獲得較高的經濟效益。（5）延長產品的保質期，方便產品的流通 采用真空、換氣、無菌等包裝機，可使食品和飲料等的流通范圍更加廣泛，延長食品的保質期。（6）可減少包裝場地面積，節(jié)約基建投資 當產品采用手工包裝時，由于包裝工人多，工序不緊湊，所以包裝作業(yè)占地面積大，基建投資多，而采用機械包裝，產品和包裝材料的供給是比較集中的，各包裝工序安排比較緊湊，因而減少了包裝的占地面積，可以節(jié)約基建投資。1.3 包裝機械的分類2003年，我國國家標準局在1986年

17、標準的基礎上，修訂了包裝機械分類標準，新標準（gb/t 19357-2003）以包裝機械產品主要功能的不同作為劃分類別的原則，對包裝機械產品進行分類。各類產品定義詳見gb/t 4122.1和gb/t 4122.2。大體上可分為充填機，灌裝機械，封口機械，裹包機械，多功能包裝機械，貼標機械，清洗機械，干燥機械，殺菌機械，捆扎機械，集裝機械，輔助包裝設備，包裝材料制造機械，包裝容器制造機械和無菌包裝機械等。1.4 國內外包裝機械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢在世界范圍內，包裝工業(yè)的發(fā)展歷史比較短些，科學技術發(fā)達的歐美各國大體上是在20世紀初起步的，及至50年代步伐才大為加快。從20世紀初到第二次世界大戰(zhàn)結束前，在

18、醫(yī)藥、食品、卷煙、火柴、日用化工等工業(yè)部門實現(xiàn)了包裝作業(yè)的機械化；50年代，包裝機廣泛采用以普通電開關和電子管為主要元件的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了初級自動化；60年代，包裝機中采用機電光液氣綜合技術明顯增多，機種進一步擴大，在此基礎上實現(xiàn)了專用的自動包裝線；70年代，將微電子技術引入自動包裝機和包裝線，實現(xiàn)了由電子計算機控制的包裝生產過程；從80至90年代初開始，在某些包裝領域里將微機、機器人更多地應用于供送、檢測、管理等方面，準備向柔性自動包裝線和“無人化”自動包裝車間過渡。由于社會上各方面的積極推動和有力配合，逐步地建立起包裝材料、包裝印刷、包裝機械等生產部門和與之相適應的科研、設計、情報、教育、

19、學術、管理等組織機構，進而形成了獨立完整的包裝工業(yè)體系，且在整個國家國民經濟中占據(jù)著重要地位。1968年，世界包裝聯(lián)盟（wpo）宣告成立，各國的包裝行業(yè)與學術團體更加發(fā)展壯大。根據(jù)近幾年的統(tǒng)計資料得知，這些國家包裝工業(yè)的總產值大約占國民經濟總產值的2%左右；其中包裝機械所占比重雖然不算很大，但發(fā)展迅猛，平均每年幾乎以10%左右的速率增長。現(xiàn)在投產使用的包裝機已超過千余種（約半數(shù)屬于食品包裝機械），同時包裝聯(lián)合機及自動線的配套設備已與單機等量齊觀了。根據(jù)世界新技術革命的發(fā)展趨勢，預料包裝材料以及與此緊密相關的包裝工藝和包裝機械將會取得一系列新的突破，并且?guī)痈嗟漠a業(yè)部門進入包裝行列。這種形式反

20、過來又會影響科研、教育事業(yè)，要求未來有大批包裝專家。因此，一般認為，一個國家包裝工業(yè)的總水平基本能反映該國工業(yè)與科學技術現(xiàn)代化的進程。然而由于各國的歷史條件、社會制度、經濟基礎及科技水平有所差異，以致各自的發(fā)展狀況也出現(xiàn)了一定的不平衡。美國的包裝工業(yè)發(fā)展較早，門類齊全，基礎扎實，水平很高。僅就包裝機械制造業(yè)而論，實力相當雄厚，其品種與總產值均居世界首位。由于國內已實現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)代化，自選市場蓬勃興起，客觀上要求包裝機械沿著自動化方向發(fā)展，并將電子計算機及其他有關新技術廣泛應用于生產過程。美國有許多工業(yè)企業(yè)和軍事部門附設包裝研究機構，充分利用實驗分析手段積極從事新產品、新技術的開發(fā)與應用。美國包裝

21、機械制造協(xié)會主要負責組織全國包裝業(yè)務與技術的交流服務工作。美國已有不少大學設置了包裝工程的科系或課程，把包裝教育當作公認的、正規(guī)的學術領域來建立。日本的包裝工業(yè)大體上是從第二次世界大戰(zhàn)結束以后才開始發(fā)展起來的。因善于引進、模仿、創(chuàng)新、經營，僅用十余年時間就奠定了初步基礎。如今，日本已建立起獨立的包裝工業(yè)體系，其包裝工業(yè)總產值約為美國的一半而躍居世界的第二位。日本擁有一批規(guī)模不大的包裝機械制造廠，側重于開發(fā)中小型、半自動的包裝機及配套設備，其技術水平好多已進入國際的先進行列。由政府資助的日本包裝技術協(xié)會主要搞技術情報交流。另外設有日本包裝機械工業(yè)協(xié)會，它乃是本行業(yè)的全部業(yè)務活動中心。聯(lián)邦德國的包

22、裝機械工業(yè)非常發(fā)達，現(xiàn)擁有幾家堪稱世界最大規(guī)模的包裝機械制造廠，其包裝機械工業(yè)總產值僅次于美國，但每年的出口總額卻比其他國家遙遙領先。還值得強調的是，它同意意大利、英國、法國、瑞典、瑞士等國一樣，能夠結合本國的具體條件實行按機種的專業(yè)化生產，以利于充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢研制高效能的新型包裝機來加強競爭實力。例如，聯(lián)邦德國的藥品、酒類、日化用品包裝機，意大利的糖果、茶葉、膠囊包裝機，英國的卷煙、餅干包裝機，法國的乳制品包裝機，瑞士的巧克力包裝機，瑞典的火柴、飲料包裝機及紙箱、紙漿模塑制品成套設備等，都有久享盛譽的先進產品供應國內外市場。除此之外，荷蘭、丹麥、前蘇聯(lián)、前民主德國、羅馬尼亞和加拿大等國，

23、在發(fā)展自己的包裝工業(yè)方面，也都獲得了長足的進步，開始引起國際包裝界的關注。中國有著悠久的包裝歷史。我國古代勞動人民對包裝的發(fā)展曾做出許多杰出的貢獻。特別是防腐包裝、防震包裝和禮品包裝更帶有民族的傳統(tǒng)特色，一直延續(xù)至今?？墒侵袊默F(xiàn)代包裝工業(yè)起步比較遲緩，解放前只有幾個大城市的少數(shù)啤酒廠、汽水廠、罐頭廠、卷煙廠才配備一些包裝機械。到了20世紀50年代末期，開始引進仿造，形成小規(guī)模的生產能力。進入20世紀70年代，主要由于對外貿易的促進，帶動了整個包裝行業(yè)向自成體系的方向發(fā)展。1980年12月，中國包裝技術協(xié)會成立。不久，中國包裝總公司也相繼誕生。此后，在國內陸續(xù)地舉辦了全國性和國際性的包裝展覽會

24、、學術研討會，還出版了我國有史以來第一步中國包裝年鑒及其他包裝技術書刊。這一切都標志著中國正在開創(chuàng)一個嶄新的包裝歷史時期。近十多年內，中央曾采取一系列有力措施，有計劃地改造從前遺留下來的陳舊設備，同時采取引進與研制相結合的辦法，逐步提高我國包裝機械的生產水平。令人鼓舞的是，通過全行業(yè)大聯(lián)合，也已取得顯著成績。至今，全國已涌現(xiàn)出一大批包裝機械制造企業(yè)和科研、設計、情報單位。新開發(fā)的一些機種有的開始面向出口。然而從全局看，我國的包裝工業(yè)同國際的先進水平相比依然存在著明顯的差距，尚且是國民經濟中較為薄弱的一個環(huán)節(jié)。為盡快改變這種面貌，最近我國已制定并頒布了19862000年的全國包裝工業(yè)發(fā)展綱要。其

25、中提到：包裝工業(yè)各行各業(yè)的技術、裝備及管理水平要有較大的提高。1990年，重點包裝企業(yè)已達到國際20世紀80年代初期先進水平。到2000年，重點包裝企業(yè)要達到國際90年代中期先進水平或國際同期水平。2包裝機的總體設計2.1包裝機設計的基本要求對設計包裝機的基本要求，有以下幾個方面。2.1.1包裝機的功能與應用范圍包裝機的功能，是指其所能完成的包裝工序的種類；而應用范圍則是指其包裝不同物品的能力，包括所能包裝的物品的類型與所能采用的包裝材料的種類。一般說來，減少功能和縮小應用范圍，可以簡化機器結構、降低創(chuàng)造成本、提高生產率、易于實現(xiàn)自動化。反之，增加功能和擴大應用范圍，則可以一機多用、相對縮小占

26、地面積、有利于擴大機器制造批量，但結構復雜、成本高。2.1.2 包裝質量與生產率1.包裝質量影響包裝質量的因素很多，它既與被包裝物品、包裝材料的性能及所用的包裝技術方法有關，也與包裝機的質量及其使用條件和操作者的技術熟練程度有關。就包裝機而言，主要考慮以下兩個方面。（1）包裝成品的質量 其一是包裝工序完成后的質量，如裹包的緊密程度、計量精度、封口的牢度和密封性等；其二是包裝過程對包裝質量的影響，如被包裝物品和包裝材料由于受到摩擦、振動、包裝工藝力以及環(huán)境污染等機械和化學作用，對包裝內在和外觀質量的影響。在任何情況下對質量的影響都不應超過允許程度。（2）被包裝物品和包裝材料的損耗 在機械包裝過程

27、中，由于片狀、塊狀物品的變形損壞，粉狀、顆粒狀物料的飛揚散落，液體物料的滴漏溢出，包裝材料的撕裂破損，以及缺少自動控制引起多余供料、包裝不良等原因所造成的各種損耗，通?？偸请y以完全避免的，所以應從包裝工藝設計、機構選型、結構設計、自動控制及制造精度等方面綜合采取有效措施，以降低這些損耗，提高包裝正品率。2.生產率常用的計件生產率，即單位時間內所產生的包裝件的件數(shù)，又稱為理論生產率。在實際生產中，開機前后的準備和結束工作時間，添加包裝材料及發(fā)生故障是所造成的生產停歇產率。所以，有的工廠為管理方便，常用一個工作班次內所能包裝的產品的質量或數(shù)量來表示包裝機的生產率。生產率越高，對機器的制造精度、零件

28、材料的選用、潤滑條件、自動控制等要求越高，同時對包裝材料的要求也越嚴格。應根據(jù)生產規(guī)模、技術可能及經濟合理性來確定生產率的高低。提高生產率的主要措施有縮短輔助操作時間、分散包裝工序、增加執(zhí)行機構頭數(shù)、合理擬定執(zhí)行機構運動規(guī)律和提高制造精度等。2.1.3 自動化和自動控制現(xiàn)代科學技術的發(fā)展為包裝機械的自動化和自動控制提供了先進的技術手段，同時也對它提出了更高更新的要求。在確定所設計的包裝機的自動化程度和自動控制方案時，應根據(jù)具體情況區(qū)別對待。既要盡量采用先進技術，趕超國際先進水平，又要結合我國國情，講究經濟效益，便于推廣應用。2.1.4 制造與維修在滿足使用要求的前提下，應盡可能使制造與維修方便

29、，可采取以下兩方面的措施。提高包裝機的系列化、零部件的通用化和標準化程度 提高“三化”程度是我國的一項重要的技術政策，也是包裝機械的一個發(fā)展方向。改善結構工藝性 機械的結構工藝性由零件的結構復雜程度、加工表面數(shù)量、精度要求、對制。例如可以用必須達到的要求、最低要求、希望達到的要求等方式予以確定。2.2.2 方案設計階段方案設計階段，主要做可行性分析與進行初步設計兩方面的工作。1.可行性分析2.初步設計將設計方案具體化，著重抓包裝機各組成要素的綜合、總體布局、編制工作循環(huán)圖和擬定主要技術參數(shù)等。機器的功能分析，就是要對設計任務書提出的機器功能中必須達到的要求、最低要求及希望達到的要求進行綜合分析

30、，即這些功能能否實現(xiàn)，多項功能間有無矛盾，相互間能否替代等。最后確定出功能參數(shù)，作為進一步設計的依據(jù)。在這一步驟中，要恰當處理需要與可能、理想與現(xiàn)實、發(fā)展目標與當前目標等之間可能產生的矛盾問題。確定了功能參數(shù)后，即可提出可能的解決辦法，亦即提出可能采用的方案。尋求方案時，可按原動部分、傳動部分及執(zhí)行部分分別進行討論。較為常用的辦法是先從執(zhí)行部分開始討論。討論機器的執(zhí)行部分時，首先是關于工作原理的選擇問題。例如，設計制造螺釘?shù)臋C器時，其工作原理既可采用在圓柱形毛坯上用車刀車削螺紋的辦法，也可采用在圓柱形毛坯上用滾絲模滾壓螺紋的方法，這就提出了兩種不同的工作原理。工作原理不同，所設計出的機器就會從

31、根本上不同。特別應當強調的是，必須不斷地研究和發(fā)展新的工作原理，這是設計技術發(fā)展的重要途徑。根據(jù)不同的工作原理，可以擬定多種不同的執(zhí)行機構的具體方案。對于幾個可行的方案，要從技術方面和經濟及環(huán)保等方面進行綜合評價。通過方案評價，最后進行決策，確定一個據(jù)以進行下步技術設計的原理圖或機構運動簡圖。在方案設計階段，要正確地處理好借鑒與創(chuàng)新的關系。同類機器成功的先例應當借鑒。原先薄弱環(huán)節(jié)及不符合現(xiàn)有任務要求的部分應當加以改進或者根本改變。既要積極創(chuàng)新，反對保守和照搬原有設計，也要反對一味求新而把合理的原有經驗棄之不用這兩種錯誤傾向。2.2.3 技術設計階段技術設計內容包括各組成部分的運動設計、結構設計

32、、零件強度與剛度校核、動力計算、繪制設計圖樣和編寫技術文件等。技術設計階段的目標是產生總裝配草圖及部件裝配草圖。通過草圖設計確定出各部件及其零件的外形及基本尺寸，包括各部件之間的連接、零部件的外形及基本尺寸。最后繪制零件的工作圖、部件裝配圖和總裝圖。為了確定主要零件的基本尺寸，必須做以下工作。（1）機器的運動學設計 根據(jù)確定的結構方案，確定原動機的參數(shù)（功率、轉速、線速度等），然后作運動學計算，從而確定各運動構件的運動參數(shù)（轉速、速度、加速度等）。（2）機器的動力學計算 組合各部分的結構及運動參數(shù)，計算各主要零件所受載荷的大小及特性。此時所求出的載荷，由于零件尚未設計出來，因而只是作用于零件上

33、的公稱載荷。（3）零件的工作能力設計 已知主要零件所受的公稱載荷的大小和特性，即可作零部件的初步設計。設計所依據(jù)的工作能力準則須參照零部件的一般失效情況、工作特性、環(huán)境條件等合理的擬定，一般有強度、剛度、震動穩(wěn)定性、壽命等準則。通過計算或類比，便可決定零部件的基本尺寸。（4）部件裝配草圖及總裝配草圖的設計 根據(jù)已定出的主要零部件的基本尺寸，設計出部件裝配草圖及總裝配草圖。草圖上需對所有零件的外形及尺寸進行結構化設計。在此步驟中，需要很好地協(xié)調各零件的結構及尺寸。全面的考慮所設計的零部件的結構工藝性，使全部零件有最合理的構成。（5）主要零件的校核 有一些零件在由于具體的結構未定，難以進行詳細的工

34、作能力計算，所以只能作初步計算及設計。在繪出部件裝配草圖及總裝配草圖以后，所有零件的結構及尺寸均為已知，相互鄰接的零件之間的關系也為已知。只有在這時，才可以較為精確的定出作用在零件上的載荷，決定影響零件工作能力的各個細節(jié)因素，只有在此條件下，才有可能并且必須對一些重要的或者外形及受力情況復雜的零件進行精確的校核計算。根據(jù)校核的結果，反復修改零件的結構及尺寸，直到滿意為止。草圖設計完以后，即可根據(jù)草圖已確定的零件的基本尺寸設計零件的工作圖。此時，仍有大量的零件結構細節(jié)要加以推敲和確定。設計工作圖時，要充分考慮到零件的加工和裝配工藝性、零件在加工過程中和加工完成后的檢驗要求和實施方法等。按最后定型

35、的零件工作圖上的結構尺寸，重新繪制部件裝配圖及總裝配圖。2.2.4 技術文件編制階段技術文件的種類較多，常用的有機器的設計計算說明書、使用說明書、標準件明細表等。編制設計計算說明書時，應包括方案選擇及技術設計的全部結論性的內容。2.2.5 審核鑒定對所擬定的方案、技術計算、設計圖樣等進行詳細審核，并對試制的樣機進行鑒定。特別要注意審查整個設計方案是否合理，各個具體設計環(huán)節(jié)是否正確，設計是否完善，還須做哪些改進。每個設計階段既有其明確的目的和中心內容，相互間又有密切的聯(lián)系，設計中需要經過多次反復修改、校核，才能逐步完善。應當注意，定型設計、改進設計與創(chuàng)新設計在每個設計階段的重點與難度不完全一樣。

36、因此在設計時，可根據(jù)實際需要再劃分為若干個設計步驟，以使整個工作周密而又有秩序地進行，保證設計質量和進度。2.3 包裝機設計的總體布局包裝機的有關零部件在整機中相對空間位置的合理配置，叫做總體布局?？傮w布局的步驟是布置執(zhí)行機構、傳動系統(tǒng)和操作件，確定支承形式和繪制總體布局圖。各步驟之間互相牽連，須將它們作為一個整體交叉進行，往往要經過多次反復才能完成。2.3.1 布置執(zhí)行機構即布置被包裝物品的計量與供送系統(tǒng)、包裝材料整理與供送系統(tǒng)、主傳送系統(tǒng)、包裝執(zhí)行機構和成品輸出機構。首先，根據(jù)包裝工藝路線圖將各個執(zhí)行構件布置在預定的工作位置。然后，布置執(zhí)行機構的原動件，對于氣液壓傳動，主要是安排氣缸和油缸

37、的位置；對于機械傳動，則是安排凸輪、齒輪、曲柄等原動件（即機構輸入端）的位置。對此須注意兩點： 為使執(zhí)行機構簡單緊湊，應盡量減少機構的構件數(shù)和運動副數(shù)，并盡量縮小其幾何尺寸和所占空間位置，原動件應盡可能接近執(zhí)行構件； 為簡化傳動系統(tǒng)，便于調試與維修和減少傳動件磨損對傳動精度的影響，要求原動件盡可能集中地布置在一根或少數(shù)幾根上鈾上。實際上，執(zhí)行構件往往是比較分散的，以致它們的原動件較難集中。這時，可將相近的幾個執(zhí)行構件集中布置成為一個大部件。這樣，一臺包裝機就相當于由若干個大部件所構成。2.3.2 布置傳動系統(tǒng)布置機械傳動系統(tǒng)，包括安排動力機、變速與調速裝置、傳動裝置、操縱與控制裝置以及輔助裝置

38、等的位置。布置氣液壓傳動系統(tǒng)，包括安排動力機、液壓馬達、油條、空氣壓縮機、油氣管道以及氣液壓控制箱等裝置。布置傳動系統(tǒng)時須注意的問題如下。 選用的方案，應力求結構簡單、傳動鏈短、傳動精度和效率都較高，且容易配備。 充分利用機體和支承架的內部空間，將動力機和傳動件盡量布置在內部或側面，以利于縮小機器的外形。 在布置傳動件時應使各執(zhí)行機構動作協(xié)調。例如，在遠距離傳遞旋轉運動時常采用鏈傳動，但須注意到鏈節(jié)的磨損可能會使從動鏈輪與主動輪產生相位錯移，如圖2-1（a）中張緊鏈輪布置在松邊，結果會使從動鏈輪的相位滯后；（b）中張緊鏈輪布置在緊邊，它會使從動鏈輪的相位超前；（c）中在鏈的松、緊邊都有張緊鏈輪

39、，若同時調節(jié)它們的位置，則可消除因鏈的磨損對相位同步所產生的影響，但構造較為復雜。圖2-1 鏈傳動張緊輪布局figure 2-1 tension wheel chain drive layout 為便于調試，機械傳動系統(tǒng)的手動調整裝置，最好安置在操作者能觀察到有關執(zhí)行機構工作情況的位置。2.3.3 布置操作件為便于操作，應保證操作者與操作件之間有合適的相對位置，為此需注意如下問題。 常用操作件盡量布置在操作者的近旁，當機器的外形較大而須在幾個位置操縱時，可采用聯(lián)動等措施。操作件距離地面的高度以600-1100mm為宜，操縱力大的操作件，要設置在適當偏低的位置處。操縱件的轉動方向應與被驅動部件的

40、運動方向保持一致，而且一般規(guī)定調速手輪順時針轉動為增速并附設指示牌，以避免誤動作。被包裝物品和輔助包裝器材的料倉高度，以及卷筒包裝材料的支架位置都要適當安排，質量大時可將其設置在機器側面以降低高度；質量小時可設置在機器上方以減少占地面積；要兼顧整機外形美觀并盡量設置在操作者能顧及到的范圍之內。 包裝機工作臺面的高度一般在700-900mm的范圍內選取。但對大而重的物品的包裝，上述高度應適當降低一些。 操作者應經常注意包裝操作最集中和最易發(fā)生故障的部位。在決定物品走向時，一般是使其自左向右運動或是順時針轉動，當包裝生產線有特殊要求時也可例外。 溫度、壓力、轉速、計數(shù)等指示儀表，以及信號燈、報警器

41、、安全閥、排液閥和有關標牌等，都應布置在操作者容易觀察、安全可靠、便于維護的位置。2.3.4 選擇支承形式包裝機的支承件有底座、箱體、立柱、橫梁等。支承件的作用是使各有關零部件正確定位并保持其相對工作位置。對支承件的要求是： 足夠的剛度，支承件在承受最大載荷時的變形不超過允許值； 足夠的抗振性，使機器能穩(wěn)定可靠的工作； 質量適中，力求節(jié)省材料，容易搬運； 便于零部件的裝配調試、操作保養(yǎng)和機器的吊運安裝； 外形美觀，給人以調和、勻稱、穩(wěn)定、安全的感覺。包裝機一般靠自重安放在地基上。有時為了移動方便，在底座上裝有34個滾輪，并附有可調式支腳。2.3.5 繪制總體布局圖總體布局圖要求表示出包裝機各部

42、件的相對位置關系和所占空間大小。在總體布局圖上，應將總體布局的結果表示清楚，并標注出機器的主要外廓尺寸和各部件間的聯(lián)系尺寸。圖2-2為塑料膜包裝機的總體布局簡圖。圖2-2 塑料膜包裝機的總體圖figure 2-2 plastic film packaging machines overall plan2.4 包裝機主要參數(shù)的確定包裝機的主要技術參數(shù)，大體上包括以下幾個方面。1. 結構參數(shù)結構參數(shù)反映包裝機的結構特征和包裝物件的尺寸范圍。如包裝機列數(shù)，包裝工位數(shù)，執(zhí)行機構頭數(shù)，主傳送機構的回轉直徑或直線移距，工作臺面的寬度與高度，物件的輸入高度，成品的輸出高度等。工作臺長度a=1095mm，工作

43、臺高度h=850mm2. 運動參數(shù)運動參數(shù)反映包裝機的生產能力和執(zhí)行機構的工作速度，如主軸轉速、物件供送速度、計量與充填速度等。主軸轉速n=1500r/min,供送速度v=16.956m/s.3. 動力參數(shù)動力參數(shù)反映執(zhí)行機構的工作載荷和包裝機正常運轉的能量消耗，如成型、封口等執(zhí)行機構的工作在載荷，動力機的額定功率、額定扭矩和調速范圍，氣液壓傳動的工作壓力和流量以及為完成清洗、殺菌、熱封等工序所需的水、汽、電和其他能源耗量等。電機功率n=3kw，轉速4. 工藝參數(shù)工藝參數(shù)反映完成包裝工序所用的工藝方法及特性，如完成包裝工序的有關溫度、時間、壓力、拉力、速度、真空度、計量精度等參數(shù)。輸送鏈拉力f

44、=146.51n.傳動件的結構及尺寸等參數(shù)在很大程度上是根據(jù)動力參數(shù)設計計算的。所以，若動力參數(shù)選擇過大，就會使動力機、傳動件的結構尺寸相應增大；若過小又會使它們經常處于超負荷狀態(tài)而難以維持正常工作甚至損壞。確定包裝機功率的方法有如下幾種。（1）類比法 通過調查研究、統(tǒng)計和分析比較同類型包裝機所需功率的狀況，從而確定包裝機功率。（2）實測法 選擇同類型包裝機或試制樣機測其動力機的輸入功率，再依它的效率和轉速計算輸出功率和扭矩?？紤]到被測與所設計的包裝機有某些差異，應將實測結果加以適當修正，作為確定包裝機功率的依據(jù)。（3）計算法 動力機的輸出功率也可用下式粗略球算： i=1，2，3，m式中 nm

45、個執(zhí)行機構中的第i個機構所需的驅動功率，一般按其最大負載（包括工作載荷和摩擦阻抗）計算； 動力機與第d個執(zhí)行機構之間的傳動總效率； k負載特性影響系數(shù)，取。當執(zhí)行機構的負載比較穩(wěn)定時，如旋轉型灌裝機，可取1；至于間歇運動的包裝機等，因執(zhí)行機構負載變化范圍比較寬，并且它們的峰值一般不會在同一時刻出現(xiàn)，故取值可大一些。在總體方案設計階段，有關的動力參數(shù)主要根據(jù)前兩種方法粗略計算，待到零部件設計完成后尚需做進一步的校核。采用計算法確定動力參數(shù)目前還不普遍，這主要是由于包裝機的工作載荷大都難以精確計算，加之對執(zhí)行機構的傳動效率和慣性力的計算相當麻煩，以致把計算法僅作為確定動力參數(shù)的一種輔助手段。3 包

46、裝機的傳動系統(tǒng)設計3.1 包裝機械傳動系統(tǒng)概述3.1.1 傳動系統(tǒng)的特點（1）運動形式復雜 為了滿足工作的需要，除具有一般的正、反轉旋轉運動、直線往復運動外，還需要變速運動、間歇運動、差速運動、合成運動、特殊軌跡的平面、空間運動等。（2）傳動分支多 由于終端執(zhí)行件多，傳動系統(tǒng)的分支也多。無內聯(lián)系要求或與相對速度無關，或是需要經常調整去相對關系的，可以有獨立的傳動運動。（3）無極調整多 為了達到最佳相配關系，包裝機械上常用無極調速傳動設計。（4）變速機構多 一些工作構件需要作變速運動。（5）運動配合要嚴格 為了在眾多運動中能協(xié)調配合，對各運動的先后順序、位置關系要求都很嚴格，不允許有誤動作現(xiàn)象發(fā)

47、生。（6）安裝保護環(huán)節(jié)多 由于多數(shù)包裝機械的負荷不大而運動速度高，為減少運動中的沖擊，零件的強度安全系數(shù)不宜選擇過大。工作中的意外阻力會引起它們的破壞（或是對包裝制品、包裝物料、包裝材料的損壞），凡是能引起上述損壞的地方，原則上都要設置安全保護環(huán)節(jié)。3.1.2 傳動系統(tǒng)形式和組成1.傳動系統(tǒng)形式包裝機械的適用對象很廣，用途多樣，運動的要求也不同，在傳動系統(tǒng)中，有機械、氣動、液壓和電氣等傳動。（1）機械傳動 它具有傳動可靠、能保持固定傳動比、運行穩(wěn)定等優(yōu)點，可以得到多種運動形式，但結構復雜，加工量大。各種包裝機械中廣泛應用機械傳動設計。（2）氣壓傳動 在一些食品包裝機械或其他包裝機械中，由于運動

48、距離長，在機械傳動不易實現(xiàn)的地方，常采用氣壓傳動設計。它不污染環(huán)境，動作迅速，但是噪聲很大，需配置消音器。（3）液壓傳動 它具有出力大、便于自動控制、行程可長可短等優(yōu)點，但易于污染環(huán)境，傳動效率低。不宜在食品、藥品等禁止污染的內包裝機上使用。（4）電氣傳動 電動機作為驅動動力，其中調速電動機和可逆電動機在包裝機上使用較多；電磁鐵也常用于輸入功率小、行程小和動作頻率不高（小于3000次/h）的傳動裝置中。2.傳動系統(tǒng)的組成 機械系統(tǒng)通常有原動機、傳動裝置和工作機三大基本組成部分。傳動裝置的作用是將原動機的運動和動力轉變?yōu)楣ぷ鳈C所需要的運動和動力并傳遞之。傳動裝置是機械的主要組成部分在很大程度上決

49、定著整臺機械的工作性能和成本，因此不斷提高傳動裝置的設計和制造水平具有極其重大的意義。 任何機械設備都是由許多機械零部件組成的。機械零件是機械制造過程中不可分拆的最小單元，而機械部件則是機械制造過程中為完成某一目的而由若干協(xié)同工作的零件組合在一起的組合體，如聯(lián)軸器、滾動軸承等。凡是在各類機械中都用得到的零部件稱為通用零部件，例如，螺栓、齒輪、軸、滾動軸承、聯(lián)軸器、減速器等。而只在特定類型的機械中才能用到的零部件稱為專用零部件，例如渦輪機上的葉片、往復式活塞內燃機的曲軸、飛機的起落架、機床的變速箱等。 機械設備中，有些零件是作為一獨立的單元體而運動，而有些零件則剛性的連接在一起，共同組成了一個獨

50、立的運動單元體而運動。機械中的每一獨立的運動單元體稱為構件。因此，從運動的觀點看，任何機械都是由構件組成的。一個具有確定相對運動的構件組合稱為機構，任何機器中必包含一個或一個以上的機構。各種機械中普遍使用的機構稱為常用機構，如連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、輪系和間歇運動機構等。3.1.3 包裝機傳動系統(tǒng)的擬定原則包裝機械設計中，為使傳動成本低、零件少、精度高，除了工藝正確可行、工作執(zhí)行件設計先進外，傳動系統(tǒng)設計的好壞也將起到重要作用。通常制定傳動方案時應遵從以下原則。 盡量縮短傳動鏈。 盡量簡化傳動鏈。 合理分配傳動比。 盡可能采用高效傳動副。3.2 包裝機的傳動設計1.擬定傳動方案包裝機械的

51、傳動系統(tǒng)，主要是將運動按要求分配和傳遞到各工作執(zhí)行件上，依據(jù)工作執(zhí)行件的數(shù)目和它們對傳動的要求制定傳動方案。2.畫傳動設計方框圖傳動設計方框圖是以方框圖來對傳動進行計算的一種方法，它直觀、明確，易于設計計算新的傳動系統(tǒng)，也便于評定舊的傳動系統(tǒng)，提出新的傳動方案。這種方法適合于終端執(zhí)行件多、傳動復雜、要求嚴格的包裝機的傳動設計計算。包裝機械的傳動設計主要是保證終端執(zhí)行件安包裝工藝所規(guī)定的要求進行正確的運轉，保證它們得到規(guī)定的、相互配合準確的運動。所以，它們傳動系統(tǒng)設計的依據(jù)就是這些包裝工藝所規(guī)定的各種運動形式和參數(shù)，這也是傳動計算圖的依據(jù)，它們通常包括： 各包裝終端執(zhí)行件的數(shù)目、各自的工藝和運動

52、形式要求； 各關聯(lián)運動之間的傳動比及傳動性質（勻速、變速）； 各運動要求的參數(shù)（旋向、轉速、線速度等）； 各運動件的的自動循環(huán)周期表； 選用電動機的轉速范圍。以上工藝及參數(shù)是經過工藝設計和工藝試測后，以設計任務書的形式固定下來的。由于包裝機的工況影響因素多，設備間的匹配嚴格，其傳動系統(tǒng)中不僅常用無極調速器，且常用調速電動機。本設計就選用調速電動機。各終端執(zhí)行件雖然可能在不同轉速下運轉，但在傳動計算方框圖中所定的參數(shù)是在理想條件下的較高數(shù)值。為盡量發(fā)揮調速電動機能力，它的轉速應設定在較高轉速值，通常為 作為超速運轉可余留部分。3.傳動設計步驟 按工序流程簡圖中各工序位置繪出終端執(zhí)行件，并注明有關

53、參數(shù)及旋向。 先將各終端執(zhí)行件需要保持固定傳動比的傳動副用細實線連起來，并注明傳動比。 確定中間傳動副的傳動比和傳動件的旋向。傳動比的分配盡可能做到“前高后低，降速要慢”，使較多的零件在較高轉速下運行，不要有過大、過小的傳動比，使機構既緊湊、尺寸小，而又無較大振動和噪聲。 確定齒數(shù)、模數(shù)。按傳動關系去修正傳動比、終端執(zhí)行件的幾何參數(shù)，以保證終端執(zhí)行件的運動參數(shù)差值滿足一定精度要求。 確定電動機等動力參數(shù)，并校核電動機至終端執(zhí)行件之間的各傳動順序、旋向及參數(shù)等。4.利用方框圖對傳動系統(tǒng)的評定 整個傳動過程中無過大的降速、升速段（升速應控制的更?。?； 傳動件盡可能少； 在一條傳動鏈上不要同時有升速

54、和降速； 盡可能多的選用標準零部件。5.傳動系統(tǒng)簡圖按傳動計算方框圖的結果，結合包裝機的具體結構和布局以及傳動簡圖的規(guī)定畫法，就可畫出傳動系統(tǒng)簡圖，上面應注明齒數(shù)、直徑、功率、轉速等參數(shù)。3.3 傳動系統(tǒng)的變速方式3.3.1 固定傳動比變速方式這里指機械傳動固定而采用改變電動機速度來進行變速，電動機變速通常有以下三種情況。（1）多速電動機變速 這種調速方式簡單，但電動機的單位功率體積大，特別是速度等級差異大，包裝機械上使用較少。（2）直流電動機調速 配置測速發(fā)電機后，直流調速電動機可以按設定轉速正常運轉，并有較硬的機械特性曲線。它同時具有體積小、單位功率質量小、啟動平穩(wěn)、調速范圍大、便于自控等

55、優(yōu)點，在包裝機械上得到廣泛的使用。（3）交流調速電動機調速 單位功率質量大，體積大，調速時有明顯的過渡過程，調速范圍通常是高、低速之比為10左右，包裝機械產品多數(shù)使用這種電動機。3.3.2 機械變速方式機械變速是通過改變機械傳動比來實現(xiàn)有級或無級傳動，它具有運行可靠、易檢修、單位功率體積小、質量輕的優(yōu)點，并具有規(guī)格及形式多的優(yōu)點，因而得到廣泛的使用。簡易變速方式通常包括以下幾種。（1）減速器 主要用于降低電動機轉速，得到較大的扭矩，以滿足工況要求。它們又分齒輪減速器和蝸輪減速器兩種，前者傳動效率高，降速比不大，無自鎖性，體積較大。后者正好相反，運行中磨損發(fā)熱大，需要散熱和良好潤滑。（2）交換齒

56、輪，空塔輪 在一些只需要交換個別傳動比，但不需要連續(xù)和經常變化的地方，為簡化機構，有時采用交換輪或空塔輪，但是調整時間長且不方便。為滿足包裝和更為廣泛的傳動要求，在機械變速方式上，更多采用的是其他變速裝置，主要有以下幾種。1. v帶無級調速裝置該無級變速的主要特點是：輸入軸和輸出軸各裝一個整體式三角帶論，其中心距保持不變，而裝在中間短軸上的一對三角帶論，通過伺服電動機、減速器及其他傳動元件能使它的支承滑塊沿螺桿斜置方向產生左右移動。同時此組合帶輪的活動錐盤受兩側三角帶的拉力作用能夠沿軸向產生前后移動，從而達到防止三角帶橫向走偏和自動調整傳動比的目的。這種無級變速器結構簡單，工作可靠，兼有吸振性

57、能，制造維修也很方便，輸出軸的變速比一般為25，但外形尺寸較大。2.諧波齒輪減速器其傳動原理是：發(fā)生器旋轉時，柔輪先對剛輪進行嚙合運動，由于柔輪、剛輪之間存在少齒差特點，可通過柔輪實現(xiàn)大減速比的運動輸出。3.鋼球無級變速器這種變速器體積小，效率高，轉速穩(wěn)定，操作簡便。4.鋼錐無級變速器這種變速器結構簡單，變速范圍廣，其變速比可高達12，調速輕便，可實現(xiàn)恒功率傳動。由于受力情況好，效率高，其值可達80%90%，常用于各種切削機床。3.4 潤滑系統(tǒng)包裝機械的運動復雜，有序的相對運動副很多，除了比較集中的傳動箱、減速器、差速器、無級變速器外，它們都比較分散，不便于集中潤滑。在告訴包裝機上，動作頻率可以達10002000次/min，相對速度可達每分鐘數(shù)百米，需要采用良好的潤