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塑料袋打包機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1引言
打包機(jī)又稱捆包機(jī)或捆扎機(jī)，作為包裝設(shè)備中的一個(gè)主要分支，是將一個(gè)或多個(gè)包裝物用捆扎帶緊束一起的機(jī)器，使包裝件便于運(yùn)輸、保管和裝卸，屬于外包裝設(shè)備。打包機(jī)的功用是使塑料袋能緊貼于被捆扎包件表面，保證包件在運(yùn)輸、貯存中不因捆扎不牢而散落，同時(shí)還應(yīng)捆扎整齊美觀。在捆扎材料中，目前以鋼帶和塑料袋的應(yīng)用最為廣泛。由于塑料袋比鋼帶、紙帶具有較低的使用成本和不銹蝕、不污染、強(qiáng)度適中手感柔軟、制造方便、外觀美觀等優(yōu)點(diǎn)，使之在許多領(lǐng)域逐步替代原來的鋼帶，紙帶，塑料袋打包機(jī)成為包裝機(jī)械中少有的技術(shù)成熟、簡(jiǎn)單可靠、品種齊全、覆蓋面廣的主要設(shè)備。為此，根據(jù)我國(guó)包裝行業(yè)的實(shí)際需求和發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)一款塑料袋打包機(jī)是非常必要的。
捆扎機(jī)是用捆扎帶捆扎包裝件，完成捆扎作業(yè)的機(jī)器。由機(jī)架、刀體結(jié)構(gòu)、凸輪軸、電熱頭擺桿、電熱頭等組成的捆扎機(jī)捆扎裝置，通過卸下彈性橫銷，再卸下在刀滾輪架上的固定螺釘，而后調(diào)整調(diào)整螺釘就可控制刀的長(zhǎng)度，使刀的長(zhǎng)度具有可調(diào)性和自動(dòng)調(diào)節(jié)性能。本實(shí)用新型具有外形尺寸小，設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，捆扎牢固，工作效率高，維 護(hù)方便等特點(diǎn)。它特別適用信封、書刊、鈔票、商品等的捆扎。捆扎是為了防止物品的散落和丟失，便于運(yùn)輸和保管。捆扎機(jī)應(yīng)用范圍極廣，幾乎應(yīng)用于所有行業(yè)的 產(chǎn)品包裝中。 紙箱捆扎機(jī)又稱紙箱打包機(jī)，用于生產(chǎn)完畢的紙箱產(chǎn)品在運(yùn)輸?shù)郊埾溆脩糁?，便于運(yùn)輸存放而或十個(gè)或二十個(gè)堆疊打包的設(shè)備。
1.1課題背景
捆扎機(jī)械作為包裝設(shè)備中的一個(gè)主要分支,是將一個(gè)或多個(gè)包裝物用捆扎帶(繩) 緊束一起的機(jī)器 , 使包裝件便于運(yùn)輸、保管和裝卸 ,屬于外包裝設(shè)備。捆扎機(jī)械的發(fā)展 ,在一定程度上借助于捆扎材料的開發(fā)應(yīng)用。在捆扎材料中先后出現(xiàn)的有草繩、綿麻繩、紙繩、金屬絲、塑料繩、塑料帶、鋼帶、聚胺酯帶等。但由于其本身的強(qiáng)度和延伸率不同和對(duì)機(jī)械捆扎的適應(yīng)程度各異 ,以及考慮制作成本，目前以鋼帶和塑料帶的應(yīng)用最為廣泛。特別是自上世紀(jì)五十年代以來 ,隨著石油化工的崛起，開始用塑料作為捆扎材料 , 為塑料帶 (繩) 捆扎機(jī)械的開發(fā)成功奠定了基礎(chǔ)。由于塑料帶比鋼帶、紙帶具有較低的使用成本和不銹蝕、不污染、強(qiáng)度適中手感柔軟、制造方便、外觀美觀等優(yōu)點(diǎn) ,使之在許多領(lǐng)域逐步替代原來的鋼帶 , 紙帶 ,塑料帶捆扎機(jī)成為包裝機(jī)械中少有的技術(shù)成熟、簡(jiǎn)單可靠、品種齊全、覆蓋面廣的主要設(shè)備。
目前，我國(guó)很多企業(yè)的包裝水平跟不上生產(chǎn)設(shè)備的更新速度，包裝質(zhì)量不高。雖然國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)憑借自身的雄厚經(jīng)濟(jì)實(shí)力，從國(guó)外引進(jìn)了部分全自動(dòng)打捆設(shè)備，但其高昂的價(jià)格增加了生產(chǎn)成本，絕大多數(shù)企業(yè)仍在使用半自動(dòng)或人工打包設(shè)備，這樣既使生產(chǎn)效率降低，也浪費(fèi)了大量勞動(dòng)力，為此，根據(jù)我國(guó)包裝行業(yè)的實(shí)際需求和發(fā)展趨勢(shì)，研發(fā)高質(zhì)量，高可靠性的全自動(dòng)打捆機(jī)以替代進(jìn)口，以非常必要，而且形勢(shì)緊迫。
1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1包裝帶捆扎機(jī)國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r
國(guó)外捆扎機(jī)械的應(yīng)用 ,起始可追溯到本世紀(jì)初期 ,如美國(guó)的 SIGNODE公司、德國(guó)的 CYKLOP公司等就涉足捆扎行業(yè) ,以生產(chǎn)鋼帶捆扎設(shè)備為主 ,但其規(guī)模和生產(chǎn)技術(shù)水平都還較低。直到上世紀(jì)的五十年,塑料材料的問世 , 使以塑料帶作為捆扎材料成為現(xiàn)實(shí) ,極大地促進(jìn)了塑料帶捆扎機(jī)的發(fā)展 。較早的如日本的下島株式會(huì)社、株式會(huì)社 ,日魯工業(yè)株式會(huì)社等。至2001年 ，日本的塑料帶捆扎機(jī)總產(chǎn)量達(dá) 94萬臺(tái) , 約占包裝機(jī)械總量的 19. 5%,總產(chǎn)值達(dá) 300億日元。每年約有30%的出口 ,幾乎占領(lǐng)了全部東南亞市場(chǎng)。由于他們能成功地引進(jìn)和消化吸收別國(guó)的經(jīng)驗(yàn) ,不斷改進(jìn)發(fā)展。結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單 , 可靠性高 ,在國(guó)際市場(chǎng)上有很大的競(jìng)爭(zhēng)能力。其中最大的生產(chǎn)廠家為下島株式會(huì)社 ,于 1969年開始正式生產(chǎn)自動(dòng)捆扎機(jī) ,主要從事產(chǎn)品開發(fā) , 產(chǎn)品質(zhì)量控制和推銷工作 ,其零部件加工和裝配均通過擴(kuò)散的辦法。在國(guó)內(nèi)設(shè)有17家分公司和 270個(gè)代銷點(diǎn) , 并在 35個(gè)國(guó)家和地區(qū)設(shè)有代理點(diǎn)。產(chǎn)品品種達(dá) 200多個(gè) , 正常生產(chǎn)品種為 29種。美國(guó)的 SIGNODE公司則是一家以鋼帶捆扎機(jī)為主 , 塑料帶、聚酯帶捆扎工具為輔的跨國(guó)公司 , 屬于美國(guó) ITW上市公司。在美國(guó)和其他六個(gè)國(guó)家設(shè)有分公司該公司自 1913年就開始從事捆扎機(jī)械的生產(chǎn) , 為 100多個(gè)國(guó)家的工業(yè)產(chǎn)品包裝提供服務(wù) , 并為各國(guó)用戶提供 24小時(shí)內(nèi)的配件供應(yīng)服務(wù) ,他們不僅具有巨大的生產(chǎn)能力 ,而且還有一支精益求精的研制和開發(fā)隊(duì)伍 ,通過對(duì)捆扎機(jī)械各功能部件的反復(fù)試驗(yàn)和多方案對(duì)比 ,生產(chǎn)出的捆扎機(jī)械具有很好的可靠性和最佳的經(jīng)濟(jì)壽命 ,雖然價(jià)格昂貴 , 但仍然是國(guó)際市場(chǎng)上的強(qiáng)手。
1.2.2包裝帶捆扎機(jī)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)包裝機(jī)械工業(yè)是在改革開放以后發(fā)展起來的。由于起步較晚，大部分設(shè)備都是通過引進(jìn)設(shè)備消化吸收研制出來的。行業(yè)從無到有，從小到大，逐步發(fā)展起來 。隨著我國(guó)食品工業(yè)、包裝工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)的包裝食品機(jī)械行業(yè)取得了世人矚目的進(jìn)步。產(chǎn)品品種的數(shù)量不斷增加，使包裝和食品機(jī)械行業(yè)成為直接為提高人民生活質(zhì)量服務(wù)，為包裝業(yè)和食品工業(yè)服務(wù)、農(nóng)業(yè)和農(nóng)副產(chǎn)品深加工業(yè)服務(wù)的新興行業(yè)。成為我國(guó)機(jī)械工業(yè)十大支柱產(chǎn)業(yè)之一?；旧夏苌a(chǎn)出滿足人民生活需求的各種各樣、各種檔次的產(chǎn)品，并正在不斷努力、提高、縮小與國(guó)外先進(jìn)水平、先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備的差距。
與國(guó)外捆扎機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)水平相比，中國(guó)捆包機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家；生產(chǎn)要素決 定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。
自動(dòng)捆扎機(jī)的工作過程主要由送帶、收緊、切燙、粘結(jié)四個(gè)環(huán)節(jié)組成，因此送帶機(jī)構(gòu)、夾壓機(jī)構(gòu)、封口機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否，將直接影響到捆扎質(zhì)量和效率。當(dāng)捆扎物人工擱置在規(guī)定的位置后，手動(dòng)將捆扎帶塞入焊接處并觸動(dòng)微開關(guān)，第一頂緊桿將帶端壓緊，同時(shí)機(jī)械裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)保證反時(shí)針方向收帶，達(dá)到一定的捆緊力后焊接，稍后切刀上頂切帶，最后機(jī)械送帶，完成一個(gè)捆件的捆扎過程 。在設(shè)計(jì)過程中需解決以下難點(diǎn)：
（1）、如何實(shí)現(xiàn)捆扎速度的可調(diào)，以適應(yīng)不同的捆扎要求。
（2）、依靠摩擦輪退帶收緊過程中，如何判斷包裝帶捆扎紙箱的捆緊力已達(dá)到要求而自動(dòng)停止退帶收緊。
（3）、凸輪總成的精確設(shè)計(jì)，受凸輪控制的剪切、夾壓機(jī)構(gòu)的合理協(xié)調(diào)運(yùn)行是完成捆扎的關(guān)鍵。
（4）、如何避免以往捆扎機(jī)械中都伴有煙塵、氣味的情況，保護(hù)操作者的身心健康及環(huán)境保護(hù)。
1.3本課題所做的主要工作
本文研制的包裝帶打捆機(jī)，以紙箱、塑料包裹為捆扎對(duì)象對(duì)象，研發(fā)的主要內(nèi)容包括:送、退帶捆緊機(jī)構(gòu)的研究、剪切、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、氣動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、捆扎形式的選擇，捆扎材料的選用等。
包裝帶捆扎機(jī)的工作過程包括六個(gè)主要步驟:送帶、頂緊、退帶拉緊、再頂緊、切帶、加熱、頂緊粘結(jié)、復(fù)位。整個(gè)包裝帶捆扎機(jī)的研究也主要圍繞這幾個(gè)重要的動(dòng)作來展開。
2整體方案設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)思路
本文著重對(duì)包裝帶捆扎機(jī)的機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，將包裝帶捆扎機(jī)的機(jī)械部分設(shè)計(jì)成三部分，其中送退帶機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)包裝帶的送帶與退帶，以及通過退帶將捆扎物捆緊待加熱，粘貼。夾壓剪切機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)包裝帶的頂緊固定，并在包裝帶通過熱熔搭接器加熱融化后實(shí)現(xiàn)對(duì)帶的夾壓，以便使帶迅速粘結(jié)。在送退帶機(jī)構(gòu)電機(jī)反轉(zhuǎn)進(jìn)行退帶時(shí)，為避免退回的帶在機(jī)箱內(nèi)纏繞齒輪及其它部件，本文將設(shè)計(jì)一個(gè)儲(chǔ)帶箱放在機(jī)箱內(nèi)，存放多余的包裝帶，既增加了捆扎安全性，又使下次捆扎有足夠的緩沖時(shí)間。根據(jù)行業(yè)包裝機(jī)械的參數(shù)要求,
為保證包裝帶捆扎機(jī)能夠高效正常運(yùn)轉(zhuǎn)，特對(duì)本捆扎機(jī)的設(shè)計(jì)提出如下要求：
（1）適合常規(guī)物體打包，打包速度不大于2.5秒/道。
（2）臺(tái)面高度不超過800MM。
（3）捆扎形式為平行1-多道。
（4）送帶停止時(shí)，帶盤剎車可靠。
（5）每道捆扎時(shí)間應(yīng)不大于15s。
（6）捆緊力應(yīng)可調(diào)，對(duì)采用寬度小于 13. 5 mm打包帶的捆扎機(jī)，單道最大捆緊力應(yīng)不小于 200 N;用寬度不小于 13. 5 mm打包帶的捆扎機(jī)，單道最大捆緊力應(yīng)不小于 250 N。
（7）燙頭溫升時(shí)間 合上總開關(guān)后，燙頭從室溫升到 300℃ ，時(shí)間應(yīng)不超過 5 min。
（8）燙頭表面溫度在 200-370℃范圍內(nèi)應(yīng)可調(diào)。
（9）接頭外觀無過熔現(xiàn)象，上、下層對(duì)齊，中心偏移量應(yīng)不大于 1. 5 mm，接頭末端未燙部分長(zhǎng)大于2mm。
（10）外觀質(zhì)量
a.工作臺(tái)面平整、光亮，不應(yīng)有銹點(diǎn)、凹陷等缺陷;
b. 表面涂漆或噴塑牢固、光滑、色澤均勻.不應(yīng)有劃痕、磕碰等有損美觀的缺陷。
（11）最大捆扎體積為400 mm×400 mm×1200 mm
2.2方案設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)分為：機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
機(jī)械系統(tǒng)分為：送帶、退帶張緊機(jī)構(gòu)，捆扎封接機(jī)構(gòu)。
控制系統(tǒng)分為：步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，氣動(dòng)控制系統(tǒng)。
2.2.1機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)
機(jī)械系統(tǒng)分為：送帶、退帶張緊機(jī)構(gòu)，捆扎封接機(jī)構(gòu)。捆扎機(jī)原理圖如圖2.1所示
一、送帶、退帶張緊機(jī)構(gòu)
送帶、退帶張緊機(jī)構(gòu)主要完成捆扎帶送入和退出，由電機(jī)、摩擦輪、齒輪、同步帶輪、小軌道等部件組成。送退帶機(jī)構(gòu)原理示意圖如圖2.2所示，在機(jī)器進(jìn)入工作準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí)，捆扎帶通過摩擦輪正轉(zhuǎn)，依靠摩擦力使捆扎帶從儲(chǔ)帶箱中拉出送入軌道；當(dāng)帶碰到觸動(dòng)開關(guān)后，壓緊機(jī)構(gòu)的第一壓頭將帶端壓緊，同時(shí)電機(jī)帶動(dòng)摩擦輪開始反轉(zhuǎn)，將多余的帶從軌道中拉出退入儲(chǔ)帶箱中，已達(dá)到使紙箱捆緊的目的。
圖2.2 送退帶機(jī)構(gòu)原理示意圖
二、捆扎封接機(jī)構(gòu)
捆扎封接機(jī)構(gòu)原理示意圖如圖2.3所示。捆扎帶在進(jìn)行捆扎時(shí)，其帶頭和帶尾都需要用夾壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊，以便完成熱熔搭接工作。夾壓機(jī)構(gòu)共有三個(gè)壓頭，由安裝在同一軸上的三個(gè)凸輪分別控制，其中的第一壓頭夾壓帶頭，第二壓頭夾壓帶尾，兩層帶中間先由隔離器隔開，然后再由隔離器引導(dǎo)熨頭進(jìn)入兩層帶子中間，以待熱熔搭接。
捆扎帶收緊捆繞在包裝件上后，為了使它在流通過程中不松散，就必須將捆扎帶的兩端構(gòu)成牢固的連接，才能保證捆扎的可靠與安全。捆扎帶在封接壓頭，即第三壓頭的作用下，由電熱板對(duì)其加熱使帶表面熔融，然后經(jīng)過加壓冷卻而得到熔接連接。
圖2.3 捆扎封接機(jī)構(gòu)原理示意圖
2.2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
研制包裝帶捆扎機(jī)的一個(gè)重要任務(wù)就是要實(shí)現(xiàn)打捆過程的半自動(dòng)化或盡可能自動(dòng)化。氣動(dòng)控制方式與電氣、液壓控制方式一樣，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的常用的方式之一。隨著電氣控制技術(shù)在氣動(dòng)元件中不斷的進(jìn)步和發(fā)展，一系列高性能的氣動(dòng)元件的出現(xiàn)，如快速響應(yīng)的電磁閥，位置感應(yīng)氣缸等，使得氣動(dòng)元件更加易于進(jìn)行遠(yuǎn)距離的操作控制。因此，氣動(dòng)系統(tǒng)在很多自動(dòng)化設(shè)備中正得到越來越廣泛的應(yīng)用。
在打捆過程中，包裝帶壓板以及熱熔搭接器的驅(qū)動(dòng)由氣缸來實(shí)現(xiàn)，相對(duì)于電機(jī)控制而言，氣缸在實(shí)現(xiàn)來回伸縮控制方而有其獨(dú)特的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì);具有動(dòng)作實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可大大減少輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(相對(duì)于電機(jī)控制而言)。氣缸的運(yùn)動(dòng)過程由電磁閥進(jìn)行控制，簡(jiǎn)單易行。另外，實(shí)現(xiàn)捆扎速度可調(diào)通過凸輪軸上的步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，機(jī)電配合的整個(gè)工作過程如下:
（1）接通電源,單片機(jī)開始工作,燙頭開始加熱升溫,溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)通過單片機(jī)自動(dòng)控制.
（2）按下“送帶”按鈕,電機(jī)正轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)送帶,送帶2s后電機(jī)停轉(zhuǎn)。
（3）手動(dòng)將帶拉出，將包裝帶纏繞捆扎物一周，當(dāng)帶碰到行程開關(guān)后，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，第一頂桿將捆扎帶頂緊。
（4）2s后電機(jī)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)退帶，對(duì)包裝件進(jìn)行捆緊，2s后停轉(zhuǎn)，此時(shí)第三頂桿將帶另一端頂緊。
（5）第二頂桿上升將包裝帶切斷并迅速下移，熱熔搭接器開始對(duì)包裝帶加熱，第二頂桿再次上升，將兩片包裝帶夾緊粘貼。
（6）氣缸收縮，將壓帶側(cè)板抽出，捆扎完成。
2.3 本章小結(jié)
本章主要根據(jù)打捆機(jī)的工作流程提出了包裝帶捆扎機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，主要內(nèi)容包括:
（1）給出了包裝帶捆扎機(jī)的技術(shù)參數(shù)和要求;
（2）提出了打捆機(jī)的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，包括機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、采用的捆扎方式和材料等。
3機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1整體設(shè)計(jì)
包裝帶捆扎機(jī)的結(jié)構(gòu)：目前使用的臺(tái)式自動(dòng)捆扎機(jī)，其構(gòu)造包括機(jī)架、丙烯帶圈筒、儲(chǔ)帶箱、帶子的進(jìn)給和張緊機(jī)構(gòu)、帶子的接合機(jī)構(gòu)、拱形導(dǎo)軌、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制裝置等部分組成。
捆扎機(jī)工作流程：包裝帶捆扎機(jī)采用聚丙烯塑料帶作為捆扎材料，打捆完成后用熱熔搭接法將捆扎帶加熱粘貼。當(dāng)捆扎物人工擱置在規(guī)定的位置后，手動(dòng)將捆扎帶塞入焊接處并觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，機(jī)械裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)保證反時(shí)針方向收帶，達(dá)到一定的捆緊力后焊接，稍后切刀上頂切帶，最后機(jī)械送帶，完成一個(gè)捆件的捆扎過程 。在捆扎過程中，由送退帶機(jī)構(gòu)完成送帶、收帶、拉緊等動(dòng)作；在夾壓、熨燙機(jī)構(gòu)作用下完成包裝帶粘結(jié)鎖緊，防止包裝帶的打滑松動(dòng)。本捆扎機(jī)以氣動(dòng)系統(tǒng)作為打捆系統(tǒng)加熱裝置的主要執(zhí)行件，以可編程序控制器作為控制單元實(shí)現(xiàn)打捆過程的半自動(dòng)化。
3.2傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
3.2.1選擇電動(dòng)機(jī)
合理選擇電動(dòng)機(jī)類型，對(duì)工作機(jī)械有效的工作，以及機(jī)組運(yùn)行的可靠性、安全、節(jié)能及降低設(shè)備造價(jià)都有重要意義。
電動(dòng)機(jī)類型的選擇要從負(fù)載的要求出發(fā)，考慮工作條件，負(fù)載性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、供電情況等，盡量滿足下述各方面的要求：
1．機(jī)械特性
由電動(dòng)機(jī)類型決定的電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)械機(jī)械特性配合要適當(dāng)，機(jī)組穩(wěn)定工作；電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、牽入轉(zhuǎn)矩等性能均能滿足工作機(jī)械的要求。
2．轉(zhuǎn)速
電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足工作機(jī)械要求，其最高轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化率、穩(wěn)速、調(diào)速、變速等性能均能適應(yīng)工作機(jī)械運(yùn)行要求。
3．運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性
從降低整個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能耗及電動(dòng)機(jī)的綜合成本來考慮選擇電動(dòng)機(jī)類型，針對(duì)使用情況選擇不同效率水平的電動(dòng)機(jī)類型；對(duì)一些使用時(shí)間很短、年使用時(shí)數(shù)也不高的機(jī)械，電動(dòng)機(jī)效率低些也不會(huì)使總能耗產(chǎn)生較大的變化，所以并不注重電動(dòng)機(jī)的效率：但另一類年利用小時(shí)較高的機(jī)械，如空調(diào)設(shè)備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機(jī)等，就需要選用效率高的電動(dòng)機(jī)以降低總能耗。
3.2.2電動(dòng)機(jī)的選擇
本機(jī)器的動(dòng)力選用交流380V。塑料包裝機(jī)械中常用的點(diǎn)機(jī)轉(zhuǎn)速多為1400分轉(zhuǎn)/分，由于整個(gè)載荷比較小，所以綜合考慮最終選用Y112M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓為380V，功率為180W，額定轉(zhuǎn)速為1400r/min，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速及效率要求確定各級(jí)傳動(dòng)比。其中轉(zhuǎn)送帶為主要工作部件，其效率直接影響整機(jī)工作效率。電動(dòng)機(jī)的外形圖及尺寸見表2.1和圖2.1。
機(jī)座號(hào)
安裝尺寸
40
165
200
0
80
19
+0.009
-0.004
40
6
-0.03
15.5
-0.1
165
130
+0.014
-0.011
200
0
12
+0.43
3.5
外形尺寸不大于
A
AD
AE
L
175
120
110
300
表2.1Y112M-4型電動(dòng)機(jī)外形尺寸
3.2.3傳動(dòng)方案的確定
包轉(zhuǎn)機(jī)工作時(shí)，先將塑料袋經(jīng)輸送帶8送入，再經(jīng)花盤輪9旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到送料裝置10，然后通過槽輪6進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)使之停下，進(jìn)行灌料。然后再通過花盤輪轉(zhuǎn)出，由輸送帶送出。
1.電機(jī) 2.帶輪 3.減速箱 4.減速箱鏈輪 5.齒輪6.槽輪機(jī)構(gòu)7.圓錐齒輪 8.傳送帶 9.花盤輪 10.轉(zhuǎn)鼓計(jì)數(shù)裝置
圖2.1塑料包裝機(jī)系統(tǒng)傳動(dòng)原理圖
3.2.4各級(jí)傳動(dòng)比的確定
按圖2.1，電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶輪、減速器、鏈輪減速。減速器選用傳動(dòng)比為i2=1：50的蝸輪減速機(jī)，電機(jī)與減速箱采用皮帶傳動(dòng)，其傳動(dòng)比為i1=1：4，鏈輪減速的傳動(dòng)比為i3=1：1，即
————電機(jī)與減速器的傳動(dòng)比
————蝸輪減速箱傳動(dòng)比
————減速箱與主軸間傳動(dòng)比
所以主軸轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)帶上的瓶的線速度為
（r/min）
/=/=0.03663m/s=36.63mm/s
每分鐘30瓶，那么瓶子間的距離為：mm
4電機(jī)到主輸送帶裝置的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
4.1第一級(jí)傳動(dòng)——帶的設(shè)計(jì)
1）確定帶的計(jì)算功率
由表8-6[1]查得帶的工作情況系數(shù)，故
w =198w (3.1)
2） 選取窄V帶帶型
根據(jù) 、由圖8-9確定選用SPZ型。
3） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由表8-3和表8-7取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑63mm。
根據(jù)式（8-15），，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑。
=252 mm (3.2)
根據(jù)表8-7，取。
按式==4.618 m/s (3.3)
=4.618m/s
所以帶的速度合適。
4） 確定窄V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距
根據(jù)0.7（，初步確定中心距400 mm。
根據(jù)下式計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
=
=1316.9mm (3.4)
由表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=1400mm。
則按式（8-21）計(jì)算實(shí)際的中心距a
=442.4mm (3.5)
圓整取a=442mm
5） 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角
由式（8-6）得
(3.6)
主動(dòng)輪上的包角合適。
6）計(jì)算窄V帶的根數(shù)Z
由 (3.7)
又1400 r/min 、63mm、4,查表8-5a和表8-6b得
0.24 kw
△P0=0.03 kw
查表8-8得 包角系數(shù)0.93，查表8-2得長(zhǎng)度系數(shù)0.99，則
=0.7
則取Z=1根。
7） 計(jì)算預(yù)緊力
由 (3.8)
查表8-4得q=0.06kg/m，故
N=33.08N
8） 計(jì)算作用在軸上的壓軸力
==65.35 N (3.9)
4.2蝸輪蝸桿傳動(dòng)減速箱的計(jì)算
蝸桿所在軸Ⅰ：=700 r/min, 172.8 w，傳動(dòng)比，
傳動(dòng)不反向，工作載荷穩(wěn)定，設(shè)計(jì)壽命12000 h。
4.2.1選擇蝸桿的傳動(dòng)類型
根據(jù)GB/T10085—1988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）。
4.2.2選擇材料
考慮到本設(shè)計(jì)中蝸桿傳動(dòng)的傳遞功率不大，速度較低，所以蝸桿用45鋼。因希望效率高些賴磨性好，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45—55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為里節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。
4.2.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
根據(jù)閉齒蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì),再較核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由式（11—12），傳動(dòng)中心距
(3.10)
1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩
按1，取效率0.8，則
=94300 (3.11)
2）確定載荷系數(shù)K
因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)=1；選使用系數(shù)=1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取重載荷系數(shù)=1.05；則
=1.21 (3.12)
3）確定彈性影響系數(shù)
因選用的鑄錫磷青銅ZCuSn10P蝸輪和鋼蝸桿相配，故=160 。
4）確定接觸系數(shù)
先假使蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距a的比值=0.35，從圖11-18中可查得=2.9。
5）確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSu10P,金屬模鍛造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，可從表11-7中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268MPa。則應(yīng)力環(huán)次數(shù)為
===1.008 (3.13)
壽命系數(shù) =1
則 =1268=268 MPa
6）計(jì)算中心距 =69.93mm
取中心距為a=80mm，因i=50，故可模數(shù)m=2.5，蝸桿分度圓直徑=30mm。這時(shí)/a=0.375。從圖11-18中可查得接觸系數(shù)=2.8。因?yàn)?，上述?jì)算結(jié)果可用。
4.2.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
1）蝸桿
軸向齒距==7.854；直徑系數(shù)q=12；齒頂直徑==35 mm，
齒根圓直徑=24mm；
分度圓導(dǎo)程角=；蝸桿軸向齒厚=6.283 mm。
2）蝸輪
蝸輪齒數(shù)=51；變位系數(shù)=；
驗(yàn)算傳動(dòng)比=51，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為=2.0﹪，這是
許的。
蝸輪分度圓直徑 ==127.5 mm
蝸輪喉圓直徑 =127.5+22.5=132.5 mm
蝸輪齒根圓直徑 =127.5-=121.5 mm
蝸輪咽喉母圓半徑 = mm
4.2.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
(3.14)
當(dāng)量齒數(shù) =51.52 (3.15)
根據(jù)，=51.52，從圖中可查的齒形系數(shù)=2.75。
螺旋角系數(shù) ==0.966 (3.16)
許用彎曲應(yīng)力
從表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力=56MPa。
壽命系數(shù) =0.893
=50MPa
而實(shí)際彎曲強(qiáng)度 = =48.5MPa
彎曲強(qiáng)度滿足條件。
4.2.6精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定
由蝸輪蝸桿傳動(dòng)的情況，選用8級(jí)精度，側(cè)隙種類為f。則
1） 蝸桿軸向齒距極限偏差，蝸桿軸向齒距累計(jì)公差 mm ，蝸桿齒行公差=0.022 mm 。
2） 蝸輪齒距累積公差=0.160 mm，蝸輪齒圓徑向跳動(dòng)公差=0.050mm，蝸輪齒形公差=0.014 mm，蝸輪齒距極限偏差=0.020 mm。
4.2.7傳動(dòng)效率的計(jì)算
滑行速度==1.1 m/s (3.17)
故采用下置蝸桿。
此時(shí)查得，總效率=0.52 (3.18)
4.2.8蝸輪蝸桿最小軸徑的確定
1）蝸桿
選擇軸的材料為45鋼，由于蝸桿小，所以做成齒輪軸Ⅰ。
此時(shí)=40MPa，則
由公式 (3.19)
=6.65 mm
取=12 mm。
2）蝸輪
同樣選軸的材料為45鋼，軸Ⅱ傳遞的功率
==89 W
由公式（1）得
=19.65 mm
取軸Ⅱ最小直徑為=25 mm。
4.3第三級(jí)傳動(dòng)——鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
由設(shè)計(jì)條件可知傳動(dòng)比i=1，輸入的功率為=89 W，轉(zhuǎn)速n=14 r/min ，載荷平穩(wěn)。則可進(jìn)行如下設(shè)計(jì)
1）選擇鏈輪齒數(shù)
假定鏈輪轉(zhuǎn)速為0.6—3 m/s ，由表9—8選取小鏈輪齒數(shù)=20；從動(dòng)輪齒數(shù)=20。
2）計(jì)算功率
由表9—9[1]查得工作情況系數(shù)=1，故
==89 W
確定鏈條鏈節(jié)數(shù)
初定中心距=30p,則鏈節(jié)數(shù)為
=80 節(jié) (3.20)[1]
3）確定鏈條的節(jié)距p
由圖9—13[1]按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線頂點(diǎn)的左側(cè)時(shí)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表9—10查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)=1.05；=0.94；選取單排鏈，由表9—11查得多排鏈系數(shù)=1.0，故得所需傳遞的功率為
=90 W
根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速=14 r/min，及=89 W，可選鏈號(hào)為08A單排鏈。同時(shí)也證實(shí)原估計(jì)鏈的工作在額定功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)是正確的。此時(shí)查得鏈節(jié)距p=12.70mm。
4）確定鏈長(zhǎng)L及中心距a
=1.012 m
(3.21)
==445 mm
中心距減小量 △a=(0.002～0.004)a=(0.002～0.004)×445 mm
=0.89～1.78 mm
實(shí)際中心距 =a- △a =445-(0.89～1.78)=444.11～443.22 mm
取 =444 mm
5）驗(yàn)算鏈速
==0.06 m/s
6）驗(yàn)算小鏈輪轂孔
由表查得鏈輪轂孔最大許用直徑=34 mm，大于蝸輪軸徑
=25 mm,故合適。
7）作用在軸上的壓軸力
有效圓周力 =1483 N (3.23)
按水平布置取壓軸力系數(shù)，故
=1705 N
4.4主傳送帶的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.4.1主傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算
由前述可知，選取08A型滾子鏈。P=12.7 mm。
選擇鏈輪的齒數(shù)
選取鏈輪的齒數(shù)=36。
計(jì)算功率
工作情況系數(shù)=1.0，輸入功率=51.2 W
其中 ——為輸入主軸的功率分配給主傳動(dòng)鏈的分配比
故 ==51.2 W
3）確定鏈條鏈節(jié)數(shù)
初定中心距=100p，則鏈節(jié)數(shù)為
=236 節(jié)
為了能均勻的分配三角擋板，故選取=240 節(jié)。
4）確定鏈長(zhǎng)L及中心距a
=3.05 m
=1295.4 mm
中心距減小量
△a=(0.002～0.004)a=(0.002～0.004)×445 mm
=2.60～5.20 mm
實(shí)際中心距
a-△a=1295.4-（2.60～5.20）=1292.8～1290.2 mm
取 1292 mm
5） 驗(yàn)算鏈速
==0.1067 m/s
選取輪轂孔
由表可查的輪轂許用最大直徑，以及參考第二傳動(dòng)鏈的輪轂許用最大直徑，擬選擇此段軸徑=35 mm。
7） 作用在軸上的壓軸力
又主傳動(dòng)帶的輸入功率=
有效圓周力 =480 N
按水平布置取壓軸力系數(shù)，故
=552 N
4.4.2計(jì)算主傳送帶的牽引力F
假設(shè)回程鏈條有支托的水平式輸送裝置，則
(3.24)[6]
式中 F——輸送鏈條的牽引力，N；
L——物品輸送的水平長(zhǎng)度，m；
——每米長(zhǎng)度上的輸送鏈質(zhì)量，kg；
W——輸送機(jī)每米長(zhǎng)度上的輸送物品質(zhì)量，kg；
——物體與滑臺(tái)表面間摩擦系數(shù)；
——鏈條與導(dǎo)軌間摩擦系數(shù)；
3 ——為鏈條數(shù)。
在本設(shè)計(jì)中瓶子由鏈條本身傳送，所以選=0.40；由于08A滾子鏈單排每米質(zhì)量q=0.60 kg/m，則0.60 kg；在開始確定瓶間距時(shí)H=10P=127mm, 又在設(shè)計(jì)時(shí)我選用娃哈哈礦泉水作為參考物品，所以 取W=4 kg/m，式中L由上可知L= 785 mm 。
在設(shè)計(jì)中送料機(jī)構(gòu)給一個(gè)瓶子灌料時(shí)，輸送帶上有10個(gè)待灌瓶子。這樣它們所需要的鏈長(zhǎng)為==1270 mm，（<1290 mm）故符合設(shè)計(jì)條件。
所以
=
=59.43
4.4.3驗(yàn)算主鏈條輸送裝置的功率
由于精確計(jì)算鏈條運(yùn)輸物品時(shí)所遇的阻力相當(dāng)?shù)睦щy，故均采用經(jīng)驗(yàn)方法來計(jì)算?？捎孟率焦浪爿斔玩溳喌墓β省?
(3.25)[6]
式中 ——主傳動(dòng)帶的功率，W；
F ——鏈條牽引力，N；
V ——牽引鏈條的速度，m/s；
K ——系數(shù)，有潤(rùn)滑的鏈條取K=1.15，無潤(rùn)滑的鏈條取K=1.20。
==7.2 W
式（2）中的輸入功率
其中 ——為輸入主軸的功率分配給主傳動(dòng)鏈的分配比
根據(jù)設(shè)計(jì)需要我取0.6；鏈條的傳動(dòng)效率0.96。
此時(shí)實(shí)際能輸入的功率為 =51.2 W，所以滿足設(shè)計(jì)條件。
由設(shè)計(jì)條件可知傳動(dòng)比i=1，輸入的功率為=89 W，轉(zhuǎn)速n=7 r/min ，載荷平穩(wěn)。則可進(jìn)行如下設(shè)計(jì)
1）選擇鏈輪齒數(shù)
假定鏈輪轉(zhuǎn)速為0.6—3 m/s ，由表9—8選取小鏈輪齒數(shù)=20；從動(dòng)輪齒數(shù)=20。
2）計(jì)算功率
由表9—9[1]查得工作情況系數(shù)=1，故
==89 W
確定鏈條鏈節(jié)數(shù)
初定中心距=30p,則鏈節(jié)數(shù)為
=80 節(jié) (3.20)[1]
3）確定鏈條的節(jié)距p
由圖9—13[1]按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線頂點(diǎn)的左側(cè)時(shí)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表9—10查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)=1.05；=0.94；選取單排鏈，由表9—11查得多排鏈系數(shù)=1.0，故得所需傳遞的功率為
=90 W
根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速=7 r/min，及=89 W，可選鏈號(hào)為08A單排鏈。同時(shí)也證實(shí)原估計(jì)鏈的工作在額定功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)是正確的。此時(shí)查得鏈節(jié)距p=12.70mm。
4）確定鏈長(zhǎng)L及中心距a
=1.012 m
(3.21)
==445 mm
中心距減小量 △a=(0.002～0.004)a=(0.002～0.004)×445 mm
=0.89～1.78 mm
實(shí)際中心距 =a- △a =445-(0.89～1.78)=444.11～443.22 mm
取 =444 mm
5）驗(yàn)算鏈速
==0.06 m/s
6）驗(yàn)算小鏈輪轂孔
由表查得鏈輪轂孔最大許用直徑=34 mm，大于蝸輪軸徑
=25 mm,故合適。
7）作用在軸上的壓軸力
有效圓周力 =1483 N (3.23)
按水平布置取壓軸力系數(shù)，故
=1705 N
5主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
5.1花盤輪的設(shè)計(jì)
圖5.3花盤輪的結(jié)構(gòu)
花盤輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)通常由經(jīng)驗(yàn)方法確定，齒槽半徑R略大輸送容器主體部位的半徑，因?yàn)槠孔拥陌霃綖?5mm，取齒槽半徑R=26mm工作齒槽外徑部位需進(jìn)行修緣，使容器能順利地進(jìn)入或脫離齒槽。上下齒輪片間距離H以確保容器在輸送中具有良好的平穩(wěn)性為前提，根據(jù)容器結(jié)構(gòu)確定?；ㄝ啽P的輪齒片通常用高強(qiáng)度鑄鐵或中碳鋼制造，軸套可用普通鑄鐵或工程塑料制造。
5.2槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1.撥輪A.圓柱銷2. 槽輪
圖5.4槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1.幾何要求:圓銷線速度方向與輪槽方向一致
2.設(shè)計(jì)要點(diǎn):圓柱銷與鎖住弧配合
3.基本參數(shù)選擇
(1)槽數(shù)z
幾何關(guān)系：
運(yùn)動(dòng)關(guān)系(運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)τ)：
討論：τ>0，z≥3，一般取z=4-8
(2)銷數(shù)K
討論：τ<1，
常用K=1
4. 幾何尺寸計(jì)算
表5.1 幾何尺寸計(jì)算
在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2與銷輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1之比，稱為運(yùn)動(dòng)系數(shù)，用τ表示。
對(duì)于外槽輪機(jī)構(gòu),為了避免或減輕槽輪在開始轉(zhuǎn)動(dòng)和停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的碰撞或沖擊，圓銷在開始進(jìn)入徑向槽或從徑向槽脫出的瞬時(shí)，圓銷中心的線速度方向均沿著徑向槽的中心線方向，以便槽輪在啟動(dòng)和停止時(shí)的瞬時(shí)角速度為零。
?????????210 + 220 =π
?????????210 =π- 220 =π- (2π/z)
式中z為槽輪的槽數(shù)。
??? 主動(dòng)件以等角速度ω1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)一次所需的時(shí)間為 t2 = 210/ω1 。
??? 當(dāng)主動(dòng)撥盤對(duì)稱均布有k個(gè)圓銷時(shí)，則主動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)過2π/k 角度便完成槽輪的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，其所需的時(shí)間為t1 = 2π / [kω1]。?????????
???此外，由于槽輪機(jī)構(gòu)是作間歇運(yùn)動(dòng)的，故必須有間歇時(shí)間，所以運(yùn)動(dòng)系數(shù)τ總是小于1，因此 k 與 Z 的關(guān)系應(yīng)為 k<2z/(z-2)，常取 z = 4 ～ 8。
5．槽輪機(jī)構(gòu)的角速度和角加速度
槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析完全一樣。下圖分別列出了槽數(shù)為4、6、8的外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)角速度ω2/ω1 和角加速度α2/ω12 的變化情況。從圖中可以看出，槽數(shù)愈少，則角速度、角加速度的變化愈大，由此產(chǎn)生的沖擊和磨損也就愈大。
由以上公式可以算出槽輪機(jī)構(gòu)的具體尺寸：
中心距：a=150mm
撥輪的軸徑：d1=34mm
槽輪的軸徑：d2=30mm
鎖止符半徑：Rx=83mm
圓銷回轉(zhuǎn)半徑：R1=75mm
槽底高：b=29mm
槽深：h=76
鎖止符張開角：γ=270度
5.3直齒圓柱齒輪的幾何計(jì)算
漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
(1)、設(shè)計(jì)參數(shù)
傳遞功率 P=0.18(kW)
齒輪1轉(zhuǎn)速 n1=7(r/min)
齒輪2轉(zhuǎn)速 n2=30(r/min)
傳動(dòng)比 i=7:30
工作機(jī)載荷特性：均勻平穩(wěn)
預(yù)定壽命 H=36000(小時(shí))
(2)、布置與結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)形式：開式
齒輪1布置形式 ：對(duì)稱布置
齒輪2布置形式：對(duì)稱布置
齒輪1材料及熱處理45號(hào)鋼<表面淬火>
齒輪2材料及熱處理45號(hào)鋼<表面淬火>
(3)、齒輪精度
齒輪1第Ⅰ組精度7級(jí)
齒輪2第Ⅰ組精度 7級(jí)
(4)、齒輪基本參數(shù)
模數(shù)(法面模數(shù)) M=4
齒輪1齒數(shù) Z1=60
齒輪1齒寬 B1=40.00(mm)
齒輪2齒數(shù) Z2=14
齒輪2齒寬 B2=40.00(mm)
標(biāo)準(zhǔn)中心距 A0=148.00000(mm)
實(shí)際中心距 A=150.00000(mm)
齒輪1分度圓直徑 d1=240.00000(mm)
齒輪2分度圓直徑 d2=56.00000(mm)
齒頂高系數(shù) ha*=1.00
頂隙系數(shù) c*=0.25
壓力角 α*=20(度)
5.4主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)
5.4.1選擇主傳動(dòng)軸的材料
由于軸工作時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力多是循環(huán)變應(yīng)力，所以軸的損壞常為疲勞破壞。而軸的設(shè)計(jì)是塑料包裝機(jī)設(shè)計(jì)中的重要的組成部分，因此我校核主傳動(dòng)動(dòng)軸，應(yīng)保證其有足夠高的強(qiáng)度和韌性。對(duì)應(yīng)力集中敏感性小和良好的工藝性，還須滿足剛度、耐磨性、耐腐蝕性要求。軸的一般材料主要是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼強(qiáng)度雖然較合金鋼低，但價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，故在本次設(shè)計(jì)主傳動(dòng)軸時(shí)采用碳素鋼比較合適。
常用的碳素鋼有30、40、45、和45鋼，其中以45鋼最為常用。同時(shí)主傳動(dòng)動(dòng)軸一般是用碳鋼或合金鋼制成，且本設(shè)計(jì)中的主傳動(dòng)動(dòng)軸是低速中載傳動(dòng)，所以綜合上述考慮，我選擇45鋼作為主動(dòng)軸的材料，為保證其力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。其主要的力學(xué)性能參數(shù)見文獻(xiàn)[1]表15--1，其中毛胚直徑小于100mm的45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理后的主要參數(shù)有：硬度：217～255；抗拉強(qiáng)度：；屈服強(qiáng)度極限：；彎曲疲勞極限：；剪切疲勞極限：；許用彎曲應(yīng)力：。
5.4.2主傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
圖4.5 主動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)
5.4.3.1求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
若取每級(jí)齒輪傳動(dòng)的功率（包括軸承效率在內(nèi)）η=0.97，則
===180×0.96=172.8W
=9550000=9550000×=235749Nmm
5.4.3.2求作用在齒輪上的力
因已知大齒輪的分度圓直徑為
=m=4×60=240mm
而 ===3802.40N
==3802.40×=397.37N
=tanβ=3802.40×tan=154.06N
5.4.3.3初步確定軸的最小直徑
先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取==112，其中為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，于是得
==112×=15.63mm
輸入軸的最小直徑顯然是安裝錐齒輪處軸的直徑。為了使軸直徑與前面所設(shè)計(jì)的帶輪相配合，這里需要確定其d并周整，為了滿足強(qiáng)度要求，這里取d=20mm。
5.4.3.4校核軸的強(qiáng)度
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
圖4.6軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
從軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩和扭矩中可以看出截面D是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面D處的、及M的值列于下表
表4.2 截面D的負(fù)荷
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
=-1376N，=2070N
=122N，=1032N
彎矩M
=117.196Nm，=345.29 Nm
總彎矩
==363.42 Nm
扭矩T
=23625 Nmm
按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（既危險(xiǎn)截面D）的強(qiáng)度。根據(jù)[2]式（15-5）及上表中的數(shù)值，并取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力
===5.225MPa
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得=60MPa。因此＜，故安全。
6總結(jié)
本文設(shè)計(jì)中，能很好的滿足對(duì)塑料袋的捆扎要求，運(yùn)行穩(wěn)定。塑料袋打包機(jī)的研制成功，極大的提高了我國(guó)塑料袋包裝的自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化水平，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。本論文是對(duì)塑料袋研發(fā)工作的總結(jié)，所作的主要工作包括:
(1) 國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)于塑料袋打包機(jī)的需求以及應(yīng)用前景的分析，了解和掌握國(guó)內(nèi)與國(guó)際上關(guān)于塑料袋打包機(jī)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì);
(2) 研究確定塑料袋打包機(jī)的工作流程和系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案；
(3) 關(guān)鍵機(jī)械部件—送退帶機(jī)構(gòu)的研究分析。闡述了送退帶機(jī)構(gòu)的工作流程，捆扎形式的選擇;
(4) 以可編程控制器為核心的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，控制電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。
(5) 氣動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以氣缸伸縮來帶動(dòng)包裝帶壓板運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)包裝帶的壓緊;
塑料袋打包機(jī)是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并具有廣泛的應(yīng)用前景。通過研制塑料袋打包機(jī)，我學(xué)習(xí)了許多現(xiàn)代化高科技設(shè)備的研究開發(fā)過程，在鍛煉自己科研能力的同時(shí)，鍛煉和提高我的實(shí)際動(dòng)手能力及項(xiàng)目科研管理能力，可以深入到我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化裝備的第一線，了解我國(guó)目前國(guó)有大中型工業(yè)企業(yè)的設(shè)備現(xiàn)狀，深深的感受到我國(guó)的工業(yè)技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平還有很大差距，要不斷縮小這種技術(shù)水平差距正需要我們當(dāng)代科研技術(shù)工作者的不懈努力。
研制的塑料袋打包機(jī)雖然已經(jīng)能較好的完成對(duì)塑料袋打包的功能，但其在整體性能、自動(dòng)化程度以及功能的完善性方面跟國(guó)外先進(jìn)的全自動(dòng)打包機(jī)相比還有一定的差距。在塑料袋打包機(jī)方面，我們需要努力的方向是:縮短打包周期以及打包機(jī)的工作穩(wěn)定及可靠性。
致謝
本論文是在我的導(dǎo)師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，鄭老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在設(shè)計(jì)、審圖和結(jié)稿修改過程中學(xué)院老師也給與我很大的幫助，在此謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。
經(jīng)過工作，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)圓滿畫上了句號(hào)。通過學(xué)習(xí)、研究捆扎機(jī)裝置和單片機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)資料，學(xué)到了很多知識(shí)。而且在圖紙的繪制過程中進(jìn)一步熟悉了三維繪圖軟件的應(yīng)用。這段歷程不僅僅是單純的設(shè)計(jì)過程，更重要的是一個(gè)獨(dú)立工作能力的鍛煉過程。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)朋友給了我無形的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！
在本文結(jié)束之際，大學(xué)生生活也即將宣布結(jié)束，在大學(xué)生活里，大學(xué)的老師們給予了我無私的教導(dǎo)，有了他們的幫助，使我少走了很多的彎路，受益匪淺，在此一并向大學(xué)期間所有關(guān)心、支持、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝！在即將畢業(yè)之際，祝他們一路順風(fēng)、事業(yè)有成。
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