【文章內容簡介】 (29) 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 9 式 (24) ~ (29)中： P—— 作用力 (包括重力 )， N； E—— 支撐件材料彈性模量， Pa； J—— 支撐件的截面慣性矩， m4。 （ 2）扭轉變形 用橫截面的相對轉角 ? 來表示變形的程度 MLGJ?? (210) 式 (210) 中： M—— 作用扭矩， Nm； L—— 長度， m； G—— 彈性剪切模量， Pa。 （ 3）截面形狀與抗彎抗扭間的關系 圓形截面有較高的抗扭剛度，但抗彎強度較差，故宜用于受扭為主的機架。工字形截面的抗彎強度大，但是抗扭很低故宜用于承受純彎的機架。 方形截面抗彎，抗扭分別低于工字形和圓形截面，有一定的綜合性能。 無論圓形、方形或矩形，空心截面的剛度總比實心截面的剛度大，因此支撐件應該做成中空形式。 另外，截面面積不變，加大外形輪廓尺寸，減小壁厚，亦即使材料遠離中性軸的位置，可提高截面的抗彎，抗扭剛度。從結構上來看，由于空心矩形內腔容易安設其他零件，故許多機架的截面常采用方形或矩形截面。 槽形截面鋼和工字形截面比較，抗彎強度相差不大，抗扭強度又高于工字形截面。 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 10 3 包裝紙輸送機構設計 設計的自動顆粒包裝機的 輸送機構 沒有專門的動力機構，原 因有以下幾點： (1)包裝紙是軟的，如果輸送不好會使包裝紙堆積或者拉斷； (2)輸送包裝紙不需要很大的動力； (3)液體包裝機構中的縱封可以在封裝包裝袋的同時將包裝紙向下拉，這樣就可以使輸送機構中的包裝紙按需求送紙，不會出現堆積或者是拉斷的可能。 包裝紙輸送機構設計 本設計中，輸送機構參考 BZ350 糖果包裝機卷筒紙連續(xù)供紙裝置，如圖 31： 圖 31 糖果包裝紙輸送機構 1軸 2銅套 3套筒 5夾紙盤 6調節(jié)滑輪 7皮帶 8螺釘 9拉簧 10調節(jié)螺桿 11滾動軸承 12拉簧 13緊定螺釘 14油杯 本設計與圖 31 的不同點是，只需要一個供紙輥、三個導向輥。卷帶在被牽引供送時，容易產生拉伸變形或者在接觸的輥面上打滑，當紙張力變化或紙卷轉動慣量的變化引起供紙速度不穩(wěn)定時，通過拉簧 1皮帶 7 阻止紙速和張力的突變，保持穩(wěn)定供紙。當商標紙和內襯紙的位置不對中時，通過調節(jié)螺桿 10 進行調整。 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 11 本設計的顆粒包裝機屬于中小袋型包裝機，卷材寬度和直徑小于 400mm，重量較輕，卷材布置在包裝機的上方，更換材料卷方 便，便于包裝機的總體布局，并采用懸臂支撐式，節(jié)省材料。傳送機構還包括三個傳動輥，包裝紙通過供紙輥，接著在傳動桿 傳動桿 3 上的繞節(jié)可使包裝紙繃緊，這樣可使包裝紙穩(wěn)定的輸送下來，不會產生輸送過量現象。具體的繞節(jié)方式如圖 33 所示。三根傳動桿外面有可滾動的套筒，可減少包裝紙與軸表面的摩擦。 最終設計的紙袋傳輸機構如下： 圖 32 包裝紙輸送機構 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 12 圖 33 包裝紙輸送機構示意圖 機體強度設計 （ 1）靜剛度 機器中任何一構件均可視為彈性體，在受載后都要產生一定的變形。 水平抗彎剛度 ( / )xx xPK N mm?? (31) 垂直抗彎剛度 ( / )yy yPK N mm?? (32) 抗扭剛度 ( / )MK N m m? ?? ? ? (33) 式 (31) ~(33)中： Py—— 水平、垂直作用力； M—— 扭矩， Nmm； θ—— 扭轉角，（176。）； 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 13 Δx ， Δy—— 水平方向和垂直方向的位移。 包裝紙輸送機構 是一個立方體 其變形主要分為幾部分：立柱自身的變形、連接頭部分凸緣的局部變形和與支架發(fā)生的接觸變形。 彎矩變形 用位移 y 和 θ表示變形的程度 2 ()3A Pa L ay EJ?? (34) 22()6D Pax L ay EJL??? (35) (2 3 )6A Pa L aEJ? ?? (36) 3B PLaEJ? ? (37) 3C PLaEJ? ?? (38) 22(3 )6D Pa x LEJL? ?? (39) 式 (34) ~ (39)中： P—— 作用力 (包括重力 )， N； E—— 支撐件材料彈性模量， Pa； J— — 支撐件的截面慣性矩， m4。 （ 2）扭轉變形 用橫截面的相對轉角 ? 來表示變形的程度 MLGJ?? (310) 式 (310)中： M—— 作用扭矩， Nm； L—— 長度， m； G—— 彈性剪切模量， Pa。 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 14 4 袋成型機構設計 袋型容器有很多種類，本設計采用三邊封口式。要完成成型填充封口全過程，成型器的選擇是一個關鍵部分。它的選擇與原材料規(guī)格 、袋型、機器布局等有直接關系。 袋成型機構的選擇 表 41 列舉了常用的幾種類型的成型器以及其特點： 表 41 常用成型器及其特點 由表 41 可知，他們的共同點是利用成型器外表面形狀的變化而將平張薄膜逐漸變成對折狀態(tài)的過程。其中，象鼻成型器它的安裝角α比三角形及 U 形成型器都要小得多，制袋成型阻力比較小。而制同樣的一個袋 .成型器結構尺寸要大得多。因此，考慮到整體布局以及空間大小，我們最終采用象鼻成型器。 成型器類型 成型特點 應用范圍 適應性 折疊成型時受力狀況 是否滿足 課程要求 備注 三角板成型器 可將平張薄膜折疊成型 多種機型上應用，尤其當制袋規(guī)格較大變化時 良好 差 是 U 形板成型器 可將平張薄膜折疊成型 應用比較廣 較好 比三角板成型器好 是 象鼻成型器 可將平張薄膜折疊成型 只能適應一種帶寬 較好 彎折平緩，成型阻力小 是 設計制造比翻領式簡單 翻領成型器 可將平張薄膜折疊成型 只能適應一種帶寬 較差 成型阻力較大，容易造成拉伸等塑性變形 是 設計、制造和調試比其他成型器復雜 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 15 象鼻成型機構的設計計算 象鼻成型器可看作是在 U 型成型器的設計基礎上 ,結構方面作了一些修改而形成 的 ,象鼻成型器設計時建議按 ?? 12~5?? 選用三角形板的安裝角 ,并計算三角形頂角 ?2 值 ,根據所制作空袋袋寬 a 計算三角形板的高 b 。按 U 形成型器的設計方法找準圓弧槽裝接位置 L,并取用圓弧部分半徑 aR )~(? 。 設薄膜的寬度為 2a=90mm，對折后的空袋高度為 a=45mm(立式機為空袋寬度 )，三角形板與水平面間的傾斜角即安裝角為 ? ，三角板的頂角為 ?2 ，薄膜在三角形板上翻折的這一區(qū)段長為 b，若不計三角形板的厚度，假定薄膜在對折后兩膜間貼得很緊 ,則： 圖 41 象鼻成型器結構 在直角三角形 DEC 中， aDE? , bDC? ,所以有 ?sin?ba (41) 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 16 即 ?sin?ba (42) 在直角三角形 ADC 或 BDC 中： aDBAD ?? , bDC? ,所以有 ?sin?ba (43) 對既定的三角形成型器和一定的空袋尺寸 , ba 是一個定值 ,所以有如下 關系： ?? tg?sin (44) 即： )(sin?? arctg? (45) 決定三角形成型器的尺寸除頂角外 ,還有三角形板的高 h ,它和制袋的最大尺寸有關 : hah ??? ?sinmax (46) 式 (46)中： maxa — 能制作最大空袋的高（立式機為帶寬） 若滿足上述成型器展開平面寬度處處為 a2 ,則圓弧槽中心線裝接位置應有 : RL 21 ?? (47) 但這時圓弧槽與三角形板的邊線并不相切 ,也就難以裝接 ,見圖 43 所示。實際使用中 ,圓弧槽裝接即考慮展開 面的寬度與 a2 基本相符 ,又考慮與三角形板能順利裝接 ,故只好采用圓弧過渡來解決 ,取 2 2R L R??? (48) 式 (48)中： R— U 型槽圓弧部分的半徑 , 可根 據 工 藝 上 需要 來 取 值 , 亦可 按aR )~(? 推薦取用； a — 空袋高度 (立式為寬度 )。 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 17 圖 42 象鼻成型器結構 圖 43 象鼻成型器結構 象鼻成型器的形成還需加裝薄膜護邊 ,以利控制包裝材料跑偏 ,常取護邊寬mmmHK 20~10?? 。見圖 43 所示。實際使用中又截去三角形板的 GHK 部分 ,減少成型器尺寸 ,在原三角形板的底邊 G 處設置一薄膜導輥 ,讓包裝材料經這一導輥后直接拉上成型器的 MM? 截面處。 最終設計的象鼻成型器如圖 44 所示： 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 18 圖 44 象鼻成型器設計圖 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 19 5 傳動系統(tǒng)方案設計 要實現包裝的全過程，主要是實現包裝的牽引走膜，下料及封切。也就是說從 塑料卷筒到最終成品要經過以下過程： 圖 51 連續(xù)式自動制袋袋填包裝機傳動系統(tǒng) 1主電機 2皮帶 3蝸輪蝸桿減速器 4偏心輪機構 5橫封器 6縱封器 7離合器 8上料機構 9不完全齒輪 10行星齒輪差動器 11伺服電機 12無級變速器 動力由減速器輸出后，通過帶傳動帶動主軸 ? 運轉，再通過主軸分配，形成三路傳動，分別驅動定量供料器 縱封滾輪 6 以及橫封輥 5。三路傳動如下： （ 1） 主軸Ⅰ通過齒輪 Z20 帶動二聯體齒輪的齒輪 Z52 和 Z20， 再經過二聯體 齒輪 Z52 和 Z36傳到齒輪 Z36驅動軸 Ⅵ ，使定量供料器 8 回轉。 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 20 （ 2） 主軸Ⅰ通過錐齒輪 Z30 帶動無級變速器的軸Ⅱ變速器的輸出軸 Ⅲ。 經過差動傳動裝置，綜合伺服電機 11 輸出的補償速度，再經過一對不完全齒輪 Z60，帶動軸Ⅴ旋轉，從而驅動縱封滾輪 6 相對回轉。 （ 3）主軸Ⅰ通過錐齒輪 Z36 帶動軸 Ⅲ的 偏心鏈輪機構 4 輸出一個不等速運動，帶動齒輪 Z18，經齒輪 Z22和一對 Z30驅動橫封輥相對回轉。通過調節(jié)偏心鏈輪的偏心值可以實現熱封速度的調整。 作用在縱封滾輪上的牽引力應該與滾輪受到塑料薄膜給它的力相等，才能使塑料 薄膜勻速下滑。 總體傳動比分配 定量供料裝置轉動一圈，可以填 6 袋，而機器的包裝速度是 36~60 袋 /min，所以定量供料裝置最多要每分鐘轉 10 轉，所以定量供料裝置中心軸的轉速為6~10r/min。定量供料裝置的轉盤有 6 個定量孔，所以橫封器嚙合次數應該達到36~60 次 /min。初定袋長 80~140mm,而且再根據產量計算縱封器的轉速α，如下： α max：