第1章緒論1.1課題研究的目的和意義隨著世界經濟的飛速發展和貨物流通的日益頻繁，每天要有大量的貨物要運往世界各地，這就必然產生大量貨物對包裝的需求，由此也產生了對各種包裝機械需求，其中專門針對棧板貨物包裝的包裝機械也應運而生。這種包裝機主要采用LLDPE（線性低密度聚乙烯）伸縮膜作為包裝材料，這種材料符合國際環保衛生標準，方便快捷,適用于托盤運輸包裝，被世界各行業公認為最好、最有效、最廉價的包裝方式。LLDPE伸縮膜具有質輕，強韌抗刺破性優，無論是產品的集體打包或貨物機板打包，均能防潮，防塵及減少人工提高效率達到保護產品及降低成本的目的。采用轉盤型可以實現貨物的連續包裝，且適用于較大較重的貨物。1.2包裝機的歷史背景據統計，全球的包裝機械需求正以每年5.3%的速度增長，2005年的需求額已達290億美元。如此大的包裝機械市場為世界范圍內的包裝機械生產商們提供了廣闊的發展空間。包裝機械是隨著新包裝材料的出現和包裝技術的不斷革新而發展的。從我國四大發明中造紙技術的誕生為紙包裝的產生提供條件開始，到1911年德國生產出全自動成形充填封口機，再到20世紀下半葉包裝新材料、集裝箱等的發明產生，每一種包裝材料和技術的創新都促進和推動了包裝機械的進一步完善和發展。中國包裝機械起步較晚，起于上個世紀70年代，北京市機械研究所研究了日本的包裝機械后，完成制造了中國第一臺包裝機，經過20多年的發展，中國包裝機械已成為機械工業中十大行業之一，為中國包裝工業快速發展提供了有力的保障，有些包裝機械填補了國內空白，已能基本滿足國內市場的需求，部分產品還有出口。但在目前,中國包裝機械出口額還不足總產值的5%，進口額卻與總產值大抵相當，與發達國家相去甚在行業快速發展的同時也存在一系列的問題，現階段中國包裝水平還不夠高。包裝機械市場日趨壟斷化，除了瓦楞紙箱包裝機械和一些小型包裝機有一定規模和優勢外，其它包裝機械幾乎不成體系和規模，特別是市場上需求量大的一些成套包裝生產線，如液體灌裝生產線、飲料包裝容器成套設備、無菌包裝生產線等，在世界包裝機械市場中均被幾家大包裝機械企業集團所壟斷，面對國外品牌強勁沖擊國內企業應該米取積極對策。從產品結構看，我國包裝機械品種約有1300多種，配套數量少，缺少高精度和大型化產品，不能滿足市場需求。產品質量差距表現在產品性能低，穩定性和可靠性差，外觀造型不美觀，表面處理粗糙，許多元器件質量差，壽命短、可靠性低，影響了整體產品的質量；機械性能落后，大多精度低、速度慢、平穩性差；控制水平低、自動性差、故障率高。從企業狀況看，國內包裝機械行業缺少龍頭企業，生產規模大、產品檔次高的企業不多；從產品開發看，我國還基本停留在測試仿制階段，自行開發能力弱，缺少科研生產中試基地，科研經費僅占銷售額的1%,而國外高達8%?10%。1.3轉盤型包裝機的應用轉盤型包裝機是量大面廣的通用機械產品，該機采用LLDPE（線性低密度聚乙烯）伸縮膜作為包裝材料對棧板進行包裝，能自動完成制袋、充填、封口、切斷等全部包裝過程，經過包裝的商品可以防潮、防霉、防污染、防氧化，延長儲存期。它適用于各種塑料復合薄膜袋或鋁箔復合薄膜袋，如聚酯/聚乙烯、尼龍/聚乙烯、聚丙烯/聚乙烯、聚酯/鋁箔/聚乙烯、尼龍/鋁箔/聚乙烯等復合材料，廣泛應用于輕工、食品、藥物、化工等各行各業，目前在我國內銷及出口產品包裝中運用非常廣泛。該種機器有各種規格的產品，有大袋、重袋包裝機，有中型包裝機，也有小袋包裝機，計量方式有電子秤式、容積式，包裝物料的不同可以分為液體、顆粒、粉末等類型的包裝機。從上世紀八十年代開始，通過采用國際標準和吸收國外先進技術特點，該種包裝機在標準水平、設計制造技術和產品質量方面都有了較大的提高。一些企業的產品質量達到或接近國外同類機器的先進水平。但隨著時代發展該類機械生產廠家不斷增多，而且多為中、小型企業，鄉鎮、私營企業也占不小比例，有些企業缺乏技術，缺乏自我發展能力，質量管理水平較低，對包裝機械生產工藝把握不嚴。一些企業為了在價格方面占有優勢，往往采取惡性競爭手段，為降低成本，采用惡劣材料、偷工減料、減化生產工藝，致使一些包裝機質量低劣。目前，此種機器在國內的生產量較大，在各類包裝機械產品中產量名列前茅，并且小型機的產量在該種包裝機中所占份額尤其大，國外這種小型機產量不大，由于中國產品價格便宜，目前大量出口世界各地，東南亞等地的需求量比較突出。業內人士認為，未來包裝業將配合產業自動化趨勢，在技術發展上正朝著機械功能多元化；結構設計標準化、模組化；控制智能化；結構高精度化等幾個方向發展。我們如何在包裝業發展的大趨勢下，把民族的醫藥包裝機械行業做大做強，在國際同行業中發揮積極的作用，為推動我國醫藥包裝行業的發展做出貢獻，是每個業內企業和技術人員都需要思考的問題1.4世界包裝工業發展趨勢多樣化隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，商品的包裝愈顯重要。當今包裝工業的發展異常迅猛，有關資料表明，全球包裝材料與容器消費市場規模,2000年達到約6000億美元。美國的包裝材料與容器消費金額超過了2212億美元，領先于其他國家。德國包裝消費市場規模僅次于美國、日本，是西歐規模最大和全球第三大包裝消費國。當今包裝工業發展最重要的一個方面是包裝市場的國際化、包裝業發展的全球化。目前，世界包裝工業的發展趨勢正朝著多樣化、多功能、高效率、利環保的方向發展。包裝生產趨向多樣化現今包裝界為適合消費者需求的變化，生產趨向多樣化。以食品工業為例，由于當今美國人對食品的消費需求已向多規格、多樣化、特色化方向變化，因此食品加工業已將費用投向開發具有更加靈活和機動能力的包裝線上。以往開發一種新的包裝產品通常需要2至3年，現只需半年就能讓新產品上市。這充分說明，美國包裝界開發新品種、新產品的速度快、時間短。同時，美國包裝界致力于為消費者提供更方便的包裝。據美國人口調查局預測，到2025年，美國人口將進入高齡化，美國包裝界充分考慮到老年消費者對于包裝品潛在的需求，開始研制適應未來老齡化社會特點的產品包裝，如帶有拉鏈式的封蓋、便于開啟的金屬頂蓋、雙指拉環等。包裝趨向多功能為確保消費者的安全，包裝趨向為多種產品所利用，最顯著的是防盜開封口包裝。美國制藥業最先采用了防盜開封口包裝，近年藥品的多樣化，更加使防盜開封口包裝有增無減。現在，這種確保產品品質的安全包裝，已經應用于食品加工業。商品包裝被看做是有利于促銷的媒介，這已成為包裝界的共識。據市場調查表明，由于有七成的消費者是就近購物，因此零售包裝成為影響促銷的重要因素。消費者比較喜歡有金屬箔的包裝，賞心悅目的圖案包裝，可以提高包裝產品自身價值的商品標簽以及產品的形態、規格、式樣、重量多樣化的包裝設計。包裝趨向大量使用多功能的信息標貼系統為迎合美國政府和消費者的需求，美國包裝界趨向大量使用信息標貼系統。由于政府要求包裝產品標有營養成分使用說明、條碼，從而促使標貼系統朝向具有多功能信息方向發展。包裝設計朝著符合國際標準的趨勢為了參與全球市場的競爭，美國各企業都致力于從包裝材料、設備、銷售等方面尋求對全球市場具有特色的產品包裝。包裝制造商們正致力于制定一項政策，使之符合設計師們所強調的國際標準的發展趨勢。包裝設備的開發向多用途、高效率方向發展種種信息表明，包裝機械廠商越來越注重開發快速、成本較低的包裝設備，未來的發展趨勢是設備更小型、更靈活機動的機器，更趨向多用途、高效率。74%的廠商認為這種趨勢對節約時間和降低成本有利，因為包裝界所追求的是組合化、簡潔化、可移動的包裝設備。在包裝機械自動化方面，自動化操作程序已應用于更多的先進包裝系統中。如PLG設備數據收集系統的作用，代表了先進包裝的走向及自動檢驗系統的應用等。為確保高水準的生產力，高效率的自動化系統是必不可少的。為了使包裝材料和包裝系統總成本得到降低，包裝工業使用較輕的材料來減少裝運成本，采用特殊設計的組件、系統來縮短生產時間，同時與供應商朝著以最少的用料提供多種包裝作業的目標努力。包裝界正著眼于如何減少操作工序中的包裝廢棄物、所需的人工、如何從流通系統降低庫存與搬運成本等等。包裝廢棄物的再生利用與經濟可持續發展戰略同步據統計，世界年包裝總額近5512億美元，根據美國農業部測算，每消費1美元的食品包含8%的包裝。包裝有功也有過，有的包裝廢棄物嚴重地污染著人們的生存環境。在一些發達國家，包裝廢棄物已占生活垃圾體積的60%左右。為了消除包裝廢棄物給人們帶來的危害，保護環境,包裝回收再生利用業在國外應運而生，并且飛速發展。為促進包裝回收再利用業的發展，各國政府一是制定法律法規，強化對包裝的回收再利用；二是加強環保教育，增強全民的環保意識；三是加大投入，使廢棄物的再生利用與經濟可持續發展戰略同步。歐美日等發達國家均頒布法令，要求產品制造商、進口商與零售商，必須負起包裝回收再利用與再制造的責任。隨著環保治理的進一步加大，包裝回收利用工業也將獲得進一步發展。1.5包裝機械發展新趨向隨著國家經濟的發展和人們生活方式的變化，國際國內包裝機械市場競爭日趨激烈，產品營銷成敗除了必須注重產品本身的質量外，包裝質量也是關鍵因素之一。世界包裝工業正在實行強強聯合，是包裝材料、包裝產品有了新發展。中國加入WTO之后，為我國民族包裝業帶來了機遇，同時也增加了壓力。我們必須審時度勢，趕上國際包裝業發展趨勢。機械功能多元化工商業產品已趨向精致化和多元化，包裝機種也開始向多元化、彈性化和具有多種切換功能的方向發展，以適應市場的需求。結構設計標準化、模組化充分利用原有機型模組化設計，可在短時間內轉換新機型。控制智能化控制器是機械的大腦，也就是下達動作命令的主要設備。目前包裝機械廠家普遍采用PLC控制。結構運動高精度化結構設計及結構運動控制等事關包裝機械的性能，可通過馬達、編碼器及數字控制（NC）、動力負載控制（PCC）等高精密控制器來完成，并適度的進行產品延伸，朝高科技產業的方向來研發包裝設備。1.5.1包膜機簡介包膜機又稱包裝機，它是利用拉伸膜被拉伸后產生的張力，拉伸膜拉得愈長，回彈力愈強，緊緊把貨物裹住，達到棧板打包的最佳效果。廣州市中興新包裝材料有限公司的預拉伸式轉盤型棧板-伸縮膜包裝機SM-1517和SM-2517，能實現緩慢起動、停止、膠膜拉力控制和多功能包裝方式等功能，并具有自保開關裝置、局部加緊包裝裝置、膠膜自動斷裂裝置。伸縮膜包裝機YP-8150和YP-8156，還具有光電開關檢測裝置。臺灣北峰精機工業有限公司的無段預延伸棧板包膜機PLUS-800，轉盤具有緩沖啟動及緩沖定位停止功能，膠膜座升降速度可無段調整，在包裝作業中可設定中間加強捆包圈數功能。在包裝作業中，如膠膜用完或斷膜時，該機器將會即刻停止運轉，并且蜂鳴警告。該機型采用PLC可編程序控制器，操作電壓為24V，該機型結構精密，能將任何廠牌拉伸膜拉長至極限，并測出破斷點，再將破斷點明白顯示在刻度盤上，讓操作者依各廠不同的延伸率做最有利的調整，以達到又緊又省的包裝目的。1.5.2包裝膜材料簡介PVC熱縮膜此產品為筒狀膜，它的收縮比率為：橫向：40%—45%，縱向：20%—25%。折徑從22MM至710MM，厚度（單層）：從0.02MM—0.05MM。適用于食品、日用品、藥品、紡織品、文具、書刊、玩具、音像制品等外包裝。POF-C3多層共擠環保熱縮包裝膜其主要特點為：A.環保無毒。由于采用無毒環保材料，其產品符合美國FDA與USDA標準，廢料處理沒有二次污染，是當今世界塑料包裝膜換代產品。B.收縮自如，低溫柔軟。熱收縮率可達60%，對各類異型產品具有恰倒好處，完美無暇的能力，在低溫攝氏零下40度仍能保持柔軟。C.高度透明，晶瑩光澤。清晰透明度高，光澤度好，且彈力大。D.密封包裝，防塵阻溫。因三層復合產生的獨特隔氧層，不透氣，不透溫。輕薄堅韌，集體包裝，適用廣泛。機械強度好，撕裂強度大，可做任何商品多體或成套包裝，適用于食品，冷凍品，日用品，藥品，紡織品，文具，書刊，玩具，音像帶，盤等包裝。PE拉伸膜PE拉伸膜（又稱纏繞膜）具有較高的拉伸強度、抗撕裂強度，并具有良好的自粘性，因此能使物體裹成一個整體，防止運輸時散落倒塌。該膜具有優良的透明性。包裹物體美觀大方，并能使物體防水、防塵、防損壞。該膜廣泛用于貨物托盤包裝，如電子、建材、化工、金屬制品、汽車配件、電線電纜、日用品、食品等行業的捆裹包裝。裝。表1-1給出了PE拉伸膜常用規格薄膜寬度薄膜厚度薄膜長度芯內徑500mm薄膜寬度薄膜厚度薄膜長度芯內徑500mm、450mm、250mm15um-100um100m-200m76.2mm、50.8mm、38mm、20、mm小規格可分切可按要求訂做20um厚約120/kg薄膜寬度外包裝1外包裝1卷/箱、4卷/箱、6按要求或中性包裝卷/箱4?LLDPE（線性低密度聚乙烯）拉伸膜工業用線性低密度聚乙烯膜質輕（比重0.92）、強韌、抗刺破性優，符合國際環保衛生標準，方便快捷，就地包裝，無論是產品的集體打包或貨物機板打包，均能防潮、防塵及減少人工、提高效率，達到保護產品及降低成本的目的。適用于托盤運輸包裝，門窗，輕工產品，建材，造紙印刷，煙草牧草，袋裝箱等包裝，尤其用于貨物機板打包運輸作業，充分發揮膠膜的強韌及自粘性，配合纏繞時層層張力的緊束作用，達到機板打包的最佳效果。表1.2給出了LLDPE預拉伸倍率及用途。表1.2LLDPE預拉伸倍率及用途打包類型預拉伸倍率用途預拉伸（雙面粘）150%-300%機械機板打包用機械打包（內面粘）200%-400%機械機板打包用機械打包（外面粘）150%-400%機械機板打包用手包袋機板打包用利用LLDPE延伸膜來包裝棧板貨物，已被世界各行各業公認為最有效率也最廉價的包裝方式。自1970年以來，棧板集體包裝用的薄膜由EVA至PVC再發展至LLDPE，其研究之焦點不外乎（1）加強薄膜的回彈力（2）提高薄膜的有效使用長度（3）降低薄膜厚度（4）減少工業垃圾數量（5）避免造成二次公害。由是之故，延伸膜的物理特性是愈做愈好，其延伸率從當初1公尺可延伸為1.5公尺（150%）發展到現今1公尺已可延伸至6公尺（600%）方始破斷。因為LLDPE延伸膜的優點在于延伸愈長，回彈力愈強，又因它的特性與橡皮筋類似，雖經拉伸而變細變薄，但其回彈力卻反而愈強，而在破斷點之前的80%位置最為強勁。表1-3是

LLDPE延伸膜的物理特性。表1.3LLDPE延伸膜的物理特性回彈300MM回彈600MM回彈900MM回彈1200MM1.6本文主要研究內容本文主要內容是研究包膜機，包膜機又稱包裝機，它是利用拉伸膜被拉伸后產生的張力，拉伸膜拉得愈長，回彈力愈強，緊緊把貨物裹住，達到棧板打包的最佳效果。棧板式包膜機以其快捷、簡便的包膜方式，愈來愈被廣泛的應用在包裝行業領域。第2章設計計算2.1方案論證隨著世界經濟的飛速發展和貨物流通的日益頻繁，每天要有大量的貨物要運往世界各地，這就必然產生大量貨物對包裝的需求，由此也產生了對各種包裝機械需求，其中專門針對棧板貨物包裝的包裝機械也應運而生。本次設計就是預拉伸式轉盤型棧板一伸縮膜包裝機。它所采用的包裝材料是LLDPE（線性低密度聚乙烯）伸縮膜，這種材料符合國際環保衛生標準，方便快捷，就地包裝，適用與托盤運輸包裝，門窗，輕工產品，建材,造紙印刷，煙草牧草，袋裝箱等包裝。，以被世界各行業公認為最好的最有效的也最廉價的包裝方式。LLDPE伸縮膜具有質輕，強韌抗刺破性優，無論是產品的集體打包或貨物機板打包，均能防潮，防塵及減少人工提高效率達到保護產品及降低成本的目的。采用轉盤型可以實現貨物的連續包裝，且適用于較大較重的貨物。采用膠膜拉力控制，可以自動檢測膠膜的張力并調整大小以適合包裝需要。棧板貨物的包裝順序采用螺旋交叉纏繞，具有縱向和橫向之束縛力量是長途運輸最加的包裹方式，如圖：圖2.1棧板包裝方式本設計采用轉盤與包膜同步結構，即轉盤帶動貨物轉動的同時包膜做垂直上升，下降或者靜止運動。轉盤由一電動機通過鏈傳動帶動其旋轉，其速度可調。包膜機也是通過另一電動機帶動，是將包膜機的滑輪吻合在滑道上，再通過鏈帶動其運動。包膜過程是在轉盤旋轉時產生的力帶動膠膜進行纏繞，在纏繞的同時通過電磁張緊裝置控制膠膜的伸縮率使之達到最佳包裝效果。在本設計中之所以都采用鏈傳動是因為它有以下優點：結構簡單，簡化設計，成本低；經久耐用，由于運行速度平穩所以磨損小，減輕了維護強度，降低了維護費用;傳動精度高，是實現自動運行的保障。2.2設計參數1總體參數總長：2220mm總寬：1500mm總高：2500mm最大包裝高度：2300mm最大包裝重量：2000kg操控電壓:24v2工作參數轉盤轉數：10n/min伸縮膜提升速度：0?5m/min最大供膜速度：50m/min工作電源：380v3各部件參數（1） 提升柱提升鏈輪中心距2400mm傳動比1=45（2） 供膜機張力裝置預緊力400N（3） 底盤距地高度85mm傳動比1=71鏈輪中心距1450mm（4） 筒狀膜寬：500mm長：500mm厚：0.015?0.020mm內徑：60mm2.3電動機及減數器的選擇2.3.1提升電動機及減速器的選擇1電動機的選擇（1）選型

所選電動機主要用于供膜機的提升，工作平穩，有一定的調速功能，經濟性好。綜合以上因素選用Y系列全封閉三相異步電機，電壓380V。（2）選電機容量電動機所需工作功率為P二P/耳所選電動機主要用于供膜機的提升，工作平穩，有一定的調速功能，經濟性好。綜合以上因素選用Y系列全封閉三相異步電機，電壓380V。（2）選電機容量電動機所需工作功率為P二P/耳PkwWW d工作機所需工作功率為p二（f+0.mv2）/100kwW _(2.1)(2.2)pd—電動機所需工作功率dP—工作機所需工作功率Wn—總效率3）負載N圖2.2負載受力圖Fn=400Nf=F*5二400*0.1二40NM=F=1040*0.04=42rM=F=1040*0.04=42rN.MF—總提升力；mg—重力;傳動裝置的總效率為f—摩擦力；fn—正壓力耳=耳+耳+耳n1n1減速器傳動效率,鏈傳動效率，n3其它傳動效率滬0.75*0.96*0.95=0.705所需電機功率為p=p加=（1040*0.5+12.5）/700=0.76kwdw因載荷平穩，電動機額定功率Pd略大于Pd即可，查手冊，選Y系電動機，型號

d d為Y90S-6，N=910n/min,P=1.1kwed2減速器的選擇（1） 選型由于輸入軸與輸出軸垂直，故選CW型圓弧圓柱蝸桿減速器。（2） 確定傳動比I=n/n=910/21=452n1=輸入軸轉速n/minn2=輸出軸轉速n/min確定減速器規格根據工作轉矩為40N.M,選中心距為63mm的CW-63-50型圓弧圓柱蝸桿減速器。1電動機的選擇2.3.2轉盤電動機及減速器選擇選型所選用電動機用于帶動轉盤作低速轉動，運動平穩，沖擊小，負載轉矩小，消耗功率少。綜合經濟和性能因素選擇Y系列全封閉三相異步電動機，電壓380V選電機容量電動機所需工作功率為P二p/耳kw (2.3)dW工作機所需工作功率為P二MW/100(kw (2.4)Wpd—電動機所需工作功率dP—工作機所需工作功率Wn—總效率F二(mg/2)/8=20000/2N8=1250f=F*5二12500.65N2.51M=f*r8=62.5O.*7=N.MP二MW/100(kwW傳動裝置的總效率為□二耳+耳+耳1 2 3確定各部分效率為：擺線減速器n1=0.8,鏈傳動的效率n2=0.96軸承的傳動效率為n3=o。99所需電機功率為P=MV/10l0鳥 3t50 /￡1010仕60）0.5d 1因載荷平穩，包裝機額定功率Ped略大于Pd即可。根據Y系列電動機技術手冊選電動機的額定功率為0.75kwN=1500n/min.2減速器的選擇（1） 選型根據機器結構，傳動比，初步選擇擺線針減速器。（2） 主要參數從動機：低速旋轉工作時間：每日20小時低速軸轉速：N=20n/min低速軸實際所需轉矩：M=700n.m（3） 選型由上述參數選擇XLD-8115型減速器，輸入功0.75kw傳動比為71。2.4提升機的鏈傳動設計計算2.4.1鏈傳動設計1主要參數電動機功P=1.1kw,轉速n=910r/min，傳動比I=12鏈傳動計算（1） 選擇鏈輪齒數召，z2以知鏈的速度為V=5m/min,由于速度低所以選小鏈輪齒數為17,節距P=12.7mm（2） 計算功率PcaP=K*P-1*1.1=1kw KA=1caA A（3） 確定鏈條節數Lp初定中心距為a0=9P,鏈節數為L-2a/P+（Z+Z）/2-18+17-35P 0 1 2（4） 確定鏈條的中心距P由于鏈條的傳遞功率低，轉速低，所以選08A單排,節距為P=12.7（5） 確定鏈長L及中心距aL-LP100- 3*512.7/-000mpA-P/4（L-（Z+Z）/）*2-114.3mP 1 2中心距減少量Da=（0.0^2 0.004）a=mmd=114.001mm2.4.2鏈輪設計計算小鏈輪尺寸計算：齒數為17,節距P=12.7mm分度圓直徑dd=p/sin(180/z)=12.7/sin(180/17)=76.71r2m齒頂圓直徑dad=p(0.54+cot(180/17)=12.7(0.54+cot(180/17)a=82.5116mm分度圓弦齒高hah=0.27*p=0.27*12.7=3.429mma齒根圓直徑dfd=d-d=76.12-7.95=68.762mmf1齒側凸緣直徑dgd<pcot(18Z)/)-h.04 -0.7i6i=62.34g 2齒寬b.bf=0.93b=7.3mm11倒角寬bab=(0.10.15)p=1.5mma齒勾角aa=(120-90/)(140-90/Z)=1202.5電磁離合器的選擇1計算負載轉距N圖2.4負載轉矩f—負載；r—力臂；N—負載轉矩2選擇電磁離合器

取T=50N.Md由于本結構需要，選擇結構簡單，外型尺寸小，離合動作快的牙簽式電磁離合器。型號為DLY5系列牙簽式有滑環電磁離合器，額定功率為50N.M2.6彈簧設計計算1彈簧的工作載荷計算受力分析按靜摩擦轉距選擇T>kT=1.5*22.5=32.5N.Md maxTd—離合器額定轉距dk—安全系數T一運轉時的最大載荷轉距maxF1F1圖2.5彈簧載荷以上力的大小，方向均按比例F二F二400NTOC\o"1-5"\h\z4F=150N，F=375NX 2YF=180N,F=370N4X 4YF=F/5,F=35F/361X 1 1Y_ 1F二F二F/邁X Y 3FX：X+F二F+FX 2X 4XFyF+F=F+FY: 1Y 3Y 2Y 4Y解得F1=360N2選材料并確定其許用應力因彈簧在一般條件下工作，可以按第二類來考慮。現選用 65Mn，并出步選定D=12mm,d=1.5mm,暫選8B=1750MPa,可以算得[t]=0.46b=700MPa。3根據強度條件計算彈簧鋼絲直徑 '現選取旋繞比C=8，則由FK二(4c-l)/(4c-4)+0.615/c得K=1.18根據 d'>1.6^F2KC/[T]=1.6^360*1.25*8/700=1.825mm改取d=2mm查得[t]不變，取D=12mmc=12/2=6。4根據剛度條件，計算彈簧圈數n彈簧剛度k二AF/A九二360/§0N/mm取G=82000Mpa，則彈簧圈數n為n=(Gd4)/8D3K二24.56圈取n=252.7薄膜導輥設計薄膜導輥是很重要的零件，它直接關系到薄膜的拉伸程度。在本設計中薄膜導輥的材料選用膠木，即可以增大阻尼又可以防止薄膜損壞。薄膜導輥外型，如圖2.6：圖2.6薄膜導輥2.8滑輪及導軌設計1.導軌采用5mm的鋼板的端面作為導軌，表面進行熱處理加工和打磨。2?滑輪采用軸承嵌入式。將滑輪在徑向分成兩部分，將軸承鑲入其中一部分內，再用螺釘把另一部分與之固定，再將滑輪體套在滑輪軸上，使滑輪與軸相對運動。

滑輪外型如圖2.7：圖2.7滑輪2.9本章小結本章主要是對棧板式包膜機的整體結構方案進行論證，給出包膜機的主要設計參數，并對電動機和減速器、離合器等主要零部件的進行選擇，對提升機的鏈傳動設計計算和彈簧的設計計算，本章同時對薄膜導輥、滑輪和導軌進行了設計第3章張力器設計3.1張力器簡介3.1.1機械式張力器摩擦式張力器圖3.1摩擦式張力器1—纖維；2—制動輪；3—剎車帶；4—螺母；5—彈簧；6—纖維卷盤；7,8—導棍圖3.1為在紗團軸上施加張力的裝置。紗團和制動輪位于同一回轉軸上，同步回轉。制阻力矩是由制動輪與剎車帶間的摩擦產生的，其大小由連接在剎車帶上的彈簧的拉伸變形所決定的。在開卷過程中，紗線經過導輥被拉出，其對紗團的驅動力矩與阻力矩(摩擦力矩)相平衡。故可通過改變彈簧變形的辦法達到控制張力的目的。力平衡式張力器它是由剎車輪產生摩擦阻力矩的張力器。基本構造如圖3.3所示。紗團6與制動輪5位于同一根轉軸上。剎車帶3—端固定在張力殼體上，另端固定在平衡桿2上。平衡桿一端為角支，因而可自由擺動。紗團的紗線通過位于平衡桿擺動端上的傳感輥1拉出。剎車帶的預緊力是由一端固定在平衡桿上另一端固定在殼體上的彈簧4的變形產生的。圖3.2力平衡圖 圖3.3單彈簧力平衡式張力器1—傳感器；2—平衡桿；3—拉桿；4—拉簧；5—制動輪；6—紗團雙彈簧力平衡式張力器圖3.4所示的張力器，也是由剎車輪產生摩擦制阻扭矩的張力自動補償張力器。與其圖3.2的張力器主要不同點為雙彈簧力平衡式，彈簧6的特性參數主要取決與張力靜差率。彈簧3的特性參數則主要取決于張力值的大小。兩個彈簧的特性匹配是影響性能的主要參數。⑷“CTC”張力器該張力器是具有機械反饋的力平衡式張力器自動補償張力器。基本構造如圖3—5所示。制阻力矩是由剎車帶7與制動輪6的摩擦產生的。剎車帶一端連接剎車簧8，另一端固定在可自由轉動的曲柄輪10上。剎車帶的預緊力是由剎車彈簧的拉伸變形產生的，而其中心是鉸支點，固平衡桿與反饋輪可繞此鉸支點自由擺動。扭簧4一端固定在殼體上，另端固定在反饋輪上，從而使平衡桿的擺動與剎車彈簧的變形建立了聯系。為了防止紗線張力突然增高過大而使剎車彈簧過載損壞，裝置有過載保護彈簧5,過載彈簧的一端固定在殼體上，另端通過杠桿9與剎車彈簧相連。紗團與制動輪位于同一軸上，并同步回轉。紗線通過平衡桿兩端的傳感輥拉出。平衡桿在扭簧4,傳力繩11及紗線所產生的轉動力矩平衡時，便可處于相對穩定狀態。隨開卷過程的進行，紗團卷徑不斷減小；故使紗線張力增大，從而就破壞了平衡桿的力矩平衡，而使平衡桿與反饋輪發生轉動(逆時針方向)，張力繩將變松，曲柄

輪上的轉柄10也將向順時針方向轉動，因而紗車彈簧的拉伸變形將減小，亦即使剎車帶產生摩擦矩的預緊力減小，故可控制紗線張力在一定范圍內變化。圖3.4雙彈簧力平衡式張力器圖3.4雙彈簧力平衡式張力器圖3.5CTC張力器1—1—傳感器；2—擺桿；3—拉簧4—剎車帶；5—制動輪；6—拉簧7—紗團1—傳感器；2—平衡桿；3—反饋桿4—扭簧；5—過載簧；6—制動輪7—剎車帶；8—剎車簧；9—杠桿10—轉柄；11—傳力繩；12—緩沖輪;13—紗團3.1.2電器張力器(1)磁粉離合器用磁粉作為介質來傳遞動力的磁粉離合器，具有良好的轉矩控制性，近年來它在各部門中的應用范圍日益擴大。在張力自動控制或半自動控制系統中，是較為理想的動力執行元件。(2)力矩電機利用力矩電機的軟特性可將其應用在張力控制過程中，控制線團張力和線速度的穩定。3.2張力器的選擇本設計選用電器式張力器中的電磁離合器張力器，結構圖如圖3.6。包膜的工作過程：把膠膜卷套在卷軸上，膠膜經惰輥使其背面不帶膠的部分與惰輥接觸，接著通過副阻尼輥和主阻尼輥并依次繞在副、主阻尼輥上。再經過導輥，最后纏繞在貨物上。膠膜的打卷、包裝的動力是由貨物在轉盤上旋轉提供的，可以說是膠膜在貨物轉動帶動下自動纏繞在貨物上的。圖3.6電磁張力器工作圖1—膠膜卷；2—膠膜；3—惰輥；4—副阻尼輥；5—主阻尼車昆；6—彈7—導車昆；8—電磁離和器張力器的工作原理：由于要使伸縮膜拉長，所以必須保證膠膜兩端有一定的拉力，膠膜的一端粘在貨物上，另一端則由阻尼輥擠著。由電磁離合器向阻尼輥提供反向的轉矩，由于阻尼輥與膠膜之間產生了摩擦阻力在一定程度上阻止膠膜向貨物上纏繞，并使膠膜拉伸。這時導輥彈簧被拉開，使膠膜張力、彈簧拉力、二力桿力保持平衡，而使膠膜受到的拉力保持一定，即膠膜的伸縮比就保持一定。這樣當電磁離合器力矩改變的同時，阻尼力矩也隨之改變，導致膠膜的張力隨之改變，最終就實現了膜的伸縮比的改變。從而實現根據不同廠家的膠膜產品的不同伸縮率和不同貨物，進行膠膜伸縮比的調整，達到最佳的包裝效果，即最省料、最耐用。3.3本章小結本章主要介紹包膜機中主要裝置張力器，張力器種類常分為摩擦式張力器、力平衡式張力器、雙彈簧力平衡式張力器、CTC張力器。張力器的工作原理就是保證膠膜兩端有一定的拉力，膠膜的一端粘在貨物上，另一端則由阻尼輥擠著。第4章其它零部件的設計計算4.1軸承的選擇在本設計中，為了減小結構尺寸，減少機器重量，簡化設計，所選用的軸承均為帶密封圈的深溝球軸承(GB/T276-94)所選用型號如下：滑輪軸承：6004-2LS阻尼輥軸承：61906-2LS阻尼輥軸用軸承：61907-2LS61906-2LS導輥軸承：61804-2LS惰輥軸承：61903-2LS4.2光電開關的選擇在貨物包裝過程中，為了實現對不同高度的貨物均能自動纏繞直至貨物頂部為止，不需另行個別設定而設有測高光電開關。在本設計中選用E3S-C型光電開關。此開關采用集成電路，內置放大器，適用與直流電壓10-30V的控制電路中，作無接觸的操縱、控制、檢測、限位、信號輸出元件用，它具有檢測距離遠，檢出物體范圍廣，具有壽命長，公耗低，響應速度快，有防止相互干擾機能。E3S-C型光電開關按檢測分：對射型，回歸型，擴散反饋型。本設計中選用擴散反射型，包括透明體在內，可檢測出各種物體，其型號為E3S-CD11(MIJ).其工作原理如圖4.1：圖4.1E3S-CD11工作原理圖4.3本章小結本章主要介紹包膜機中的軸承的選擇以及光電開關的選擇，為了減小結構尺寸，減少機器重量，簡化設計，所選用的軸承均為帶密封圈的深溝球軸承，在本設計中選用E3S-C型光電開關。在設計中完成了對包膜機總體結構設計，包括底座、轉盤，控制箱，升降架的結構設計，鏈傳動結構設計，箱體的結構設計，各部分傳動軸的設計，軸承座的設計，鏈輪座的設計等，并進行了設計計算（部件的尺寸確定，運動情況分析，受力分析等）,以及驅動用電動機的選擇，減速器的選擇，軸承的選擇等。1?本次設計的是包膜機結構，相對于普通的包裝機，棧板式包膜機包膜機以其快捷、簡便的包膜方式，愈來愈被廣泛的應用在包裝行業領域。2?采用包膜機給貨物進包膜，操作簡單，反應靈敏，能實現過機構工作環境適應性好，不會污染環境。同時成本低廉。3?通過CAD軟件對包膜機的結構進行設計，大大提高了繪圖速度，節省了大量時間和避免了不必要的重復勞動，同時做到了圖紙的統一規范。4?包膜機以其獨有的中作性能和優點，在包裝領域越來越凸顯優勢，因此設計一種結構簡單和功能全面的包膜機是十分必要的。在設計過程中，學到了很多有用的知識，如：包裝機械，機械設計制造，AUTOCAD應用軟件等方面的知識。同時也使自己在離校之前得到了一次很好的實踐鍛煉，為今后的實際工作打下了良好的基礎，但由于本人的知識和經驗有限仍有許多不足之處，仍需向各位老師和其他同學學習。參考文獻⑴成大先?機械設計手冊[M].北京:化學工業出版社，2001.8[2]高德?包裝機械設計[M].北京:化學工業出版社，2005.6⑶汪再文?世界包裝機械發展趨勢[J].中國包裝行業，2005（10）孫智慧，