薯片包裝機的結構計算設計目錄TOC\o"1-3"\h\u6235第1章緒論 222311.1本課題的研究內容和意義 2173931.2國內外的發展概況 215431.3本課題應達到的要求 4231431.3.1指導思想 4275361.3.2研究內容和應解決的主要問題 412965第2章薯片包裝機總體方案設計 5157192.1薯片包裝機的組成 5199872.2薯片包裝機設計參數 5221202.3薯片包裝機的設計方案 6263112.4薯片包裝機總體設計 8287372.4.1執行機構 8163852.4.2傳動系統 8308252.4.3支撐形式選擇 9214182.4.4機體強度設計 9559第3章包裝紙輸送機構設計 1232523.1包裝紙的輸送機構設計 1226135第4章包裝袋成型機構設計 14321384.1袋成型機構的選擇 14248424.2象鼻成型機構的設計計算 1515092第5章下料稱重機構設計 19230835.1下料機構設計 1918135.2組成及工作原理 2027738第6章傳動系統方案設計 2254916.1電動機的選擇 23308786.2減速機設計 23143776.2.1減速機傳動比計算 23289446.2.2減速箱各軸轉速計算 2419686.2.3各軸功率計算 24184366.2.4各軸轉矩計算 24250566.2.5直齒圓柱齒輪設計與計算 253448第7章熱封機構設計 29169247.1縱封滾輪的設計及計算 29217877.2橫封裝置設計 31173547.3封合調整 3344577.4引導裝置 3727004第8章結論與展望 38134768.1結論 38221378.2不足之處與未來展望 38緒論本課題的研究內容和意義本課題是基于現在的休閑食品市場，薯片的需求量正在以一個相當大的增幅趨勢快速增長著。那么隨著薯片需求量的大量穩步增加，所以對薯片的生產需求就有了進一步的要求。而薯片的包裝系統又是薯片生產線上極為重要的一部分，一個生產效率高的薯片包裝系統能極大地提升薯片的產能。因此，對于先前國內自發研制的薯片包裝系統進行優化與提升就顯得尤為重要了。薯片包裝設備是目前市場上包裝機械中非常常用的一種機械設備，市面許多薯片食品的包裝都廣泛用到這一形式的食品包裝技術。對于現在這種經濟與科技都飛速發展的現代社會，充分利用好這種自動包裝機械設備進行包裝，從而提高裝袋速度，減少工人的參與度，既能大大提高生產效率也能減少雇傭工人的成本。國內外的發展概況國外：有調查數據顯示，在全球范圍內，對包裝類機械的需求將以每年5.3%的速度快速增長。在包裝機械生產制造領域，美國作為科技強國，無疑是當今世界上最大的包裝設備生產制造商，拍在美國后面的是日本，其他的主要生產商還有德國、意大利，中國也是其中的一員。但是近年來，調查數據顯示，包裝設備生產增長速度最快的是在發展中國家和地區，而線美國、日本這樣的發達國家會通過刺激國內需求，然后從中獲取高額利益，所以他們會在發展中國家尋找合適的生產廠家進行合作，提供他們先進的包裝機械設備。1、美國包裝機械的發展現狀美國的包裝機械工業在是在20世紀初期開始起步的，并在很短的時間內就形成了完整而獨立的工業體系，當時的包裝工業便在美國的國民經濟總產值占比上高達3%。隨著科技的進步，時代的飛速發展，美國當前看好的包裝機械前景是：水平枕式微機控制并配有伺服電機和薄膜張力好的電力控制裝置的包裝類機械。而且往后隨著現代化快速發展，智能社會的到來，微電子、電腦、工業機器人、智能型、圖像傳感技術以及新材料會在包裝機械得到越來越廣泛的應用。而包裝機械也會向自動化、高效率化、節能化快速發展。2、法國包裝機械的發展現狀法國包裝機械市場從1998年以來便以4%～5%的速率穩定增長，目前在歐洲包裝機械市場上占據第三位。法國包裝機械工業主要由中小型高度專業化的公司組成。法國市場目前具有一個特征，即對靈活、通用和自動化的機械的需求量越來越大。法國的進口產品大部分來自歐盟，來自美國和日本的產品也占較大的比例。法國包裝機械主要向歐盟國家出口，同時美國是法國包裝機械主要的非歐盟市場之一。國內：包裝機械已成為我國機械工業中十大行業之一，但由于起步晚，整體與發達國家比還有些差距。我國的包裝機械行業只有盡快以科技創新、貼近用戶、自主研發的經營來代替一味引進和仿造的傳統模式，才能使我國的包裝行業和市場健康發展。（1）中國與發達國家包裝機械行業的產品和技術差距與發達國家相比，我國包裝機械行業的產品和技術差距主要表現在以下幾個方面：1．從產品結構看，我國包裝機械品種只有1300多種，例如枕式包裝機、茶葉包裝機、顆粒包裝機等型號，其配套數量少，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。2．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；3．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%到10%。4．總的來說，我國包裝機械和國際先進的產品相比，在產品的開發、性能、質量、可靠性、服務等方面的競爭中都處于劣勢。（2）中國包裝機械的優勢所在中國食品和包裝機械技術適中、價廉物美，具有明顯的價格優勢。中國出口到歐洲的食品和包裝機械產品價格只有國際市場的1/3或1/4。我國自主生產的一款自動充填包裝機，可以在無真空室的情況下抽真空。而德國類似的設備，不僅需要在真空室內抽真空，速度也只有我國產品的70%，售價卻是我國產品價格的5倍。未來中國食品和包裝機械出口在繼續保持價格優勢的同時，應加大大型成套設備和高新技術產品的出口份額，努力搶占技術制高點?，F在，我國包裝機械行業已進入快速發展時期，未來低層次產品將逐漸被市場所淘汰，近年來我國機械行業通過轉變產品結構、產業集聚和專業化重組，企業競爭力和行業發展水平得到很大的提升，行業規模和工業總產值不斷放大。（3）中國包裝機械的發展前景近年來，包裝行業不斷發展，已經成為真正的商品。與此同時，人們對包裝行業的需求也不斷多元化，這對于包裝行業來說既是挑戰也是機遇。那么作為主要的生產力，包裝機械在其中發揮重要的作用。本課題應達到的要求指導思想通過分析零件的結構與性能，根據制作零件板材的厚度、長寬等尺寸，計算薯片包裝系統上主要部件的受力情況，并通過相關參數確定下料稱重包裝裝置的主要結構尺寸以及其構成，進而對其進行設機，設計出適合生產稱重包裝此產品的稱重包裝系統。通過了解其基本構成情況、性能參數要求以及各部件之間的配合連接情況，從電機選型到傳動部分設計、主要工作的執行機構、操作控制系統以及其他輔助機構設計。按照產線生產流程，并在設計過程中對整個稱重包裝系統的一些主要零部件的進行強度、剛度分析校核。研究內容和應解決的主要問題通過分析零件結構，設計適合此生產線相適宜的稱重包裝機，通過了解其基本組成、性能要求以及各零部件之間的配合連接關系，對薯片包裝機的主要構成結構進行設計。根據零件原材料的厚度、長寬等構成尺寸，計算稱重包裝系統中主要構件所受到的力，并通過相關參數確定這個系統的主要結構及相關構成尺寸從而進行設計。整個稱重包裝系統能夠正常運轉，并符合實際生產需求。

薯片包裝機總體方案設計薯片包裝機的組成自動薯片包裝機主要由以下6個部分組成1、包裝紙輸送機構：把圈在筒上的單層包裝紙通過設計的繃緊機構以平張薄膜的形式輸送到紙袋成型機構。2、包裝袋成型機構：把接收到的平張薄膜通過三角板和圓弧槽卷成圓筒狀，利于豎封和供料。3、熱頂型式封口機構：利用特殊處理過滾輪的回轉，對圓筒狀包裝紙進行枕式豎封，并在豎封同時急用摩擦牽引包裝紙，使之向下運動，保證包裝紙的持續成型；橫封機構是回轉機構，對已豎封的筒狀包裝紙進行周期性的封口。所以結合成型機構，就實現了：卷狀——平張——筒狀——豎封——橫封。4、送料機構：通常有導管連通容器和灌裝袋，并可以調節流速大小。5、切斷機構：在熱定型式封口機構持續運轉的同時，切斷機構通過凸輪回轉推動推桿，使切刀周期性的接觸，從而中斷橫封的橫封區。6、輸送機構：利用帶式輸送機持續傳遞已經包裝好的產品。薯片包裝機設計參數計量方式：稱重式計量計量精度：±1%包裝速度：36-60袋/min制袋尺寸：長100-200mm、寬60-120mm電源電壓：220伏/50赫茲

薯片包裝機的設計方案方案一：組成機構名稱包裝紙輸送機構紙袋成型機構熱定型式封口機構切斷機構機構形式由供紙輥、導向輥、拉紙輥及切紙刀組成象鼻成型器1對縱封輥，一對橫封輥凸輪機構，切刀功能實現過程把圈在筒上的單層包裝紙通過設計的繃緊機構以平張薄膜的形式輸送到象鼻成型器，象鼻成型器把接受到的平張薄膜通過三角板和圓弧槽卷成圓筒狀，利于豎封和灌料；縱封輥會回轉，把圓筒狀包裝紙進行枕式豎封，并在豎封同時利用摩擦牽引包裝紙，使之向下運動，保證包裝紙的持續成型；回轉的橫封輥，對已豎封的筒狀包裝紙進行周期性的封口，在熱定型封口機構持續運轉的同時，凸輪回轉推動推桿上連接的切刀，使兩塊切刀周期性的接觸，從而中斷橫封的封區，產品制成并利用帶式輸送機持續傳遞出。特點整體機構多利用齒輪、鏈輪，傳動特性良好，運動精確性高，工作效率高，可操作性強，安全性高。

方案二：組成機構名稱包裝紙輸送機構紙袋成型機構熱定型式封口機構切斷機構機構形式由一個固定在機架上的傳動桿套牢卷筒薄膜，令三根傳動桿作繃緊裝置三角形成型器L型封口器，橫封器切刀功能實現過程在此方案中采用間歇式運動，包裝袋成型的方式是紙從上方向下運送，運動是由下方的輥輪牽引的。包裝紙通過三角形成型器將其卷成圓筒狀后繼續向下運動。封口成L型，將紙筒的縱向開口和底面開口封合，封好后開始進行灌裝。灌裝好的紙袋繼續向下運動，下面橫封器使上開口封合，并由下面的切刀切斷特點整體機構多利用齒輪、鏈輪，傳動特性良好，可操作性強，安全性高，封口和切斷在一個運動中同時完成，操作簡單。通過對比兩種方案，輸送機構選擇方案一更加完備，功能更加完善；成型機構優先選用象鼻成型器更為高效，應用更廣泛；而封口機構成選擇成對出現相對會更好，切斷機構也優先選用方案一。在保證基本功能的前提下，方案一的互換性良好而制造成本相對較低，方案二相對來說對機構要求更高，所以最后我們采用了方案一。

薯片包裝機總體設計包裝機械的總體設計的步驟是：布置執行機構、傳動系統和操作件，確定支撐形式和繪制總體布局圖。本文主要針對結構設計進行分析，包括支撐形式、成型機構設計、其他結構類的零件設計。執行機構即布置被包裝物品的計量與供送系統、包裝材料整理與供送系統、主傳送系統、包裝執行機構和成品抽出機構。首先，根據包裝工藝路線圖，各個執行構件應布置在整體的上部，以便于觀察執行情況，并且薯片受到重力向下流，安裝在較高位置可以順流而下，提高效率。對此，必須注意以下兩點:1、為使執行機構簡單緊湊.應盡量減少機構的構件和運動副，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行構件。2、為簡化傳動系統、便于閱試與維修和減少傳動件對傳動梢度的影響，要求原動件盡可能集中布置，在一根或少數幾根軸上。實際上，執行構件往往是比較分散的.以致于它們的原動件較難集中。這時，可將相近的幾個執行機構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。傳動系統布置機械傳動系統包括安排動力機、變速與潤速裝置、傳動裝置、操縱與控制裝置以及抽出裝置的位置。布置氣液壓傳動系統。包括安排動力機、液壓馬達、油泵、空氣壓編機、油氣管道以及氣液壓控制箱等裝置。布置傳動系統時必須注意的問題有以下幾點:1、選用的方案應力求結構簡單、傳動鏈短、且容易配備;2、充分利用機體和支承架的內部空間，將動力機構和傳動件盡量布置在內部或者側面，以縮小機器外形;3、在布置傳動機構時應使各執行機構動作協調，例如在遠距離傳遞旋轉運動時常采用鏈傳動，但注意到鏈節的磨損可能會使從動鏈輪與主動鏈輪產生相位位移；4、為便于調試，機械傳動系統的手動調整裝置，最好安置在操作者能觀察到有關執行機構工作情況的位置。首先，傳動設計部件包括動力機、變速與調速裝置、傳動裝置、操縱與控制裝置應置于下方，便于查看并應對工作突發情況。綜合以上考慮，我們把大部分傳動系統零件設計在中部以及下部。支撐形式選擇包裝機的支撐件有底座、箱體、立柱、橫梁等。支撐件的作用是使有關零部件正確定位并保持其相對工作位置。對支撐件的要求如下：(1)足夠的剛度，支撐件在承受較大載荷時的變形不超過允許值;(2)足夠的抗振性，使機器能穩定可靠的工作;(3)質量適中，力求節約材料，容易搬運;(4)便于零部件的裝配調試、操作保養和機器的調運安裝;(5)外形美觀，給人以調和、勻稱、穩定、安全的感覺。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：Kx垂直抗彎剛度：Ky抗扭剛度：Kθ式（2-1）（2-2）（2-3）中：PxPyM——扭矩，（N?mm）θ——扭轉角，（°）ΔxΔy外殼就是一個立方體，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與支架發生的接觸變形。彎矩變形用位移y和θ表示變形的程度yAyDθAθBθCθD式（2-4）——（2-9）中P——作用力(包括重力)，NE——支撐件材料彈性模量，PaJ——支撐件的截面慣性矩，m4（2）扭轉變形用橫截面的相對轉角φ來表示變形的程度φ=ML式（2-10）中：M——作用扭矩，N?mL——長度，mG——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，故宜用于以抗扭為主的機架。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，但有一定的綜合性能。無論圓形、方形或知矩形，空心截面的剛度總是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，即使材料遠離中性軸的位置，也可提高截面的抗彎，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。槽形截面鋼與工字形截面鋼相比較而言，抗彎強度相差并不大，抗扭強度又高于工字形截面。

包裝紙輸送機構設計設計的自動薯片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）自動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。包裝紙的輸送機構設計本設計中，輸送機構參考如下包裝機卷筒紙連續供紙裝置：卷筒紙連續供紙裝置1-軸；2-銅套；3-套筒；4、5-夾紙盤；6-調節滑輪；7-皮帶；8-螺釘；9-拉簧；10-調節螺桿；11-滾動軸承；12-拉簧；13-緊定螺釘；14-油杯本設計與上圖的不同點是，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定時，通過拉簧12、皮帶7阻止紙速和張力的突變，保持穩定供紙。

本設計的薯片包裝機輸入中小袋型包裝機，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2、傳動桿3上的繞節可使包裝紙穩定的輸送下來，不會產生輸送過量現象。具體的繞節方式如下圖所示。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。包裝紙輸送機構

包裝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。要完成物料填充封口全過程，成型器的選擇是一個關鍵部分。它的選擇與原材料規格、袋型、機器布局等有直接關系。袋成型機構的選擇下表列舉了常用的幾種類型的成型器以及其特點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設計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，尤其當制袋規格較大變化時良好差是U型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由上表可知，它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。而制作同樣的一個袋子，三角形和U形的成型器結構尺寸要大得多。因此，考慮到整體布局，我們最終選用象鼻成型器。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，在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α=5°～12°選用三角形板的安裝角，并計算三角形頂角2β值，根據制作空袋袋寬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R=0.1~0.2設薄膜的寬度為2a=300mm，對折后的空袋高度為a=150mm（立式機為空袋寬度），三角形板與平面間的傾斜角即安裝角為α，三角板的頂角為2β，薄膜在三角形板上翻折的這一段長為b，若不計三角形板的厚度，假定薄膜在對折后兩薄膜間貼得很緊，則：象鼻成型器結構在直角三角形DEC中，DE=a，DC=b，所以有ab=sinα在直角三角形ADC或BDC中，AD=BD=a，DC=b，所以有：ab=sinβ對既定的三角形成型器和一定的空袋尺寸，a，b是一個定值，所以有如下關系：sinβ=tanβ即β=tan?1sinα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：?=amaxsinα+Δ?式（4-6）中，amax若滿足上述成型器展開平面寬度為2a，則圓弧槽中心線裝接位置應該：L1=π2R但這時圓弧槽與三角形板的邊線并不相切，也就難以裝接。實際使用中，圓弧槽裝接即考慮展開面的寬度與2a基本相符，又考慮與三角形板能順利裝接，所以采用圓弧過渡來解決，?。?R<L<π2R式（4-7）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R=(0.1-0.4)a推薦取用。a——空袋的高度（立式為寬度）圖4-2象鼻成型器結構圖4-3象鼻成型器結構象鼻成型器的形成還需加裝薄膜護邊，以方便控制包裝材料跑偏，常取護邊寬HK=m=10～20mm。見圖4-2所示。實際使用中又會截去三角形板的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M-M處。最終設計的象鼻成型器如圖4-4所示。圖4-4象鼻成型圖設計圖下料稱重機構設計下料稱重機構是隸屬于本薯片包機的一部分，是指讓物料從儲料斗到稱量斗并進行稱重的過程。下料機構設計有關于下料機構，常見的下料方式有以下幾種：螺旋式下料裝置螺旋式下料裝置是通過螺旋旋轉來運輸物料，通過交流電機驅動。這種下料裝置的下料速度是由電機速度、螺旋下料口徑和螺距三個因素決定的。裝置截面圖如下圖所示：圖3螺旋下料裝置截面圖這種螺旋式下料裝置是結合下料和計量為一體的，可以防止下料的過程中物料飛揚，這也是目前來說，稱重機械設備中用的較多的一種下料方式。這種下料裝置把下料過程分為粗下料和細下料兩個階段：粗下料，指的就是前級下料時，電機會高速運轉，這樣物料的下料流速就大，在很短的時間內會達到指定重量的90%～95%；而細下料指的就是，降低電機運轉速度，從而使得物料下料流速小，整個細下料過程占整個下料周期的1/3時間，使物料達到剩下的5%～10%的物料重量。這一類型的下料裝置適用于流動性差、配料速度要求較低、下料精度高的物料，比如蔗糖、面粉等。振動式下料裝置振動式下料裝置需要在料斗中把料槽位置設置得比料槽開口位置高一些，這樣，在下料的過程中，通過電磁力額驅動，使得料槽在與彈簧板相垂直的方向上作往復振動，振動軌跡在一條直線上。當振動加速度的垂直分量比重力加速度更大時，物料就會沿著一條拋物線的軌跡拋起，然后下落到料槽里，通過這樣反復拋起、下落，物料就會接連不斷地落入到料槽里。但是這種下料裝置由于頻率高、振幅小，所以導致物料被拋起的高度并不高，也就相當于向前輸送運動。這種振動式下料裝置比較適用于流動性好、粒度較大的物料，比如大米、玉米等。直落式料門下料裝置直落式料門下料裝置是通過控制電磁閥閥門來控制料盒的打開、關閉。當電磁閥閥門打開時，儲料斗中的物料會作自由落體運動下落到稱量料盒里。這種裝置的優點是：結構簡單、無污染，適用于流動性好并且不容易結塊的物料，例如薯片。下料裝置的最終設計通過對比以上三種下料裝置，再結合本次設計的課題是薯片生產線上的薯片包裝稱重系統，所以最后設計出了如下圖式的下料裝置：下料裝置圖組成及工作原理整個下料稱重機構主要由料倉、輸料管道、下料盒（帶有稱重傳感器）、下料斗構成工作原理：1、前面制作好的薯片通過輸送會進入到料倉里2、料倉下又連接十幾個輸料管道，輸料管道后面分別連著一個對應的下料盒。3、當下料斗下面連接的包裝系統做好包裝準備工作時，控制系統會從十幾個料盒中快速找出重量總和最接近包裝要求重量的幾個料盒。比如：包裝重量要求為50g，1號料盒10.8g，3號料盒9.3g，4號料盒10.7g，8號料盒9.2g，12號料盒10g，它們的總重量為50g。4、接著這幾個料盒的閥門就會接收到控制端發出的打開閥門命令，打開閥門，然后薯片就會匯總流入到包裝系統的料斗內。4、接著進行包裝、熱封處理

傳動系統方案設計要實現包裝的全過程，主要需要實現包裝的牽引走膜、下料和封切。也就是從塑料卷筒到最終成品要經過以下過程。圖5-1連續式自動制袋包裝機傳動系統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-無極變速器動力由減速器輸出后，通過帶傳動帶動主軸Ⅰ運轉，在通過主軸分配，形成三路傳動，分別驅動定量供料器8、縱封滾輪6以及橫封輥5。

電動機的選擇根據電動機的選擇原則，我所設計的薯片包裝系統的輸送機構的工作特點是負載平穩，且是無特殊要求的長期工作制機械，所以應選擇三項籠型異步電機，再結合薯片輸送機構的工作環境，本文應該選擇封閉式的電動機。結合以上原則，我最后選擇了封閉式的三項籠型異步電動機。接著在該型號電機中，我選擇Y系列中應用比較廣泛的全封閉自扇冷式三項籠型異步電動機。該電動機適用于運輸機、攪拌機等機械上，符合本次設計的要求。查找相關資料，得到部分上述型號電動機的參數，如下圖。圖6-1Y系列三相異步電動機的技術數據根據薯片輸送機構的工作要求，考慮到經濟性和實用性，本次設計選用的電動機型號為Y100L1-4作為運輸機構的驅動，其額定功率2.2KW，滿載轉速1430r/min。減速機設計由于電動機輸出的轉速相比于薯片的輸送系統要大上許多，為了使電動機輸出轉速減小，提高電動機輸出的轉矩，根據計算選擇合適的減速機來達到預期的效果。減速機傳動比計算根據傳送帶的作業效率，設計要求變速箱輸出速度為20-30r/min。根據所選的Y100L1-4型電動機，n1=1430r/min，從而取減速機傳動比

n=n總傳動比i=50，則一級直齒圓柱齒輪傳動比:i1=0.2i減速箱各軸轉速計算各軸轉速計算公式如下：n=nmi 式(6-2)中：n——輸出軸轉速；nmi——傳動比。由式（6-2）可得：動力輸入軸轉速：n輸入=中間傳動軸轉速：n中間=動力輸出軸轉速：n輸出各軸功率計算根據輸入功率和傳遞效率計算各軸功率，計算公式如下：P=Pdη式中：P——輸出軸功率；Pd——輸入軸功率；η——傳遞效率。在此，本設計取電動機輸出功率P0由式（6-3）可得：動力輸入軸功率：P輸入中間傳動軸功率：P中間動力輸出軸功率：P輸出各軸轉矩計算各軸轉矩計算公式如下：T=式中：T——軸的轉矩；P——軸的功率；N——軸的轉速。由式（6-4）可得：動力輸入軸轉矩：中間傳動軸轉矩：動力輸出軸轉矩：直齒圓柱齒輪設計與計算直齒圓柱齒輪的已知參數：小圓柱齒輪傳遞功率為P輸入=1.76kw，P中間=1.69kw，轉速n輸入=1430rmin，n中間=143rmin，傳動比選定材料、熱處理方式和精度等級，計算許用應力參考《機械設計》表7-1表6-1常用齒輪材料和熱處理硬度材料熱處理方法齒面硬度齒面平均硬度一級小齒輪45鋼調質217-255HBW240HBW一級大齒輪45鋼調質217-255HBW240HBW二級小齒輪45鋼調質217-255HBW240HBW二級大齒輪45鋼調質217-255HBW240HBW精度等級方面，薯片稱重包裝系統法的運輸機構使用的是通用減速器，參考《機械設計》表10-6，選擇7級精度。計算應力循環次數公式如下：N=60式中：N——齒輪轉速（r/min）；J——齒輪每轉一圈，同一齒面的嚙合次數；Lh由式（6-5）得：NNNN查《機械設計》圖7-6得齒面接觸疲勞極限：σ查《機械設計》圖7-7輪齒彎曲疲勞極限σFlim1查《機械設計》圖7-8得接觸疲勞壽命系數KHN1=0.95，KHN2=1.05，KHN3=1.05，KHN4=1.09；彎曲疲勞壽命系數KFN1[σ][σ][σ][σ][σ][σ][σ][σ]因[σ]H1<[σ]H2因[σ]H3<[σ]H4（2）按齒面接觸疲勞強度計算齒輪主要參數。查《機械設計》表7-7，初步取載荷系數K=1.5；查《機械設計》圖7-13得標準齒輪的彈性系數區域系數ZH=2.5；查《機械設計》表7-8得彈性系數Z小齒輪分度圓直徑：d1≥32K==30.64mm中心距：a1=（1+取a根據經驗公式m=0.007~0.02a，選取m則齒數：z1=2取z1=16齒寬：b1=φ按照同樣的方法對二級減速的一對齒輪進行計算，得到結果為：

dazz（3）精確計算載荷查《機械設計》表7-4得使用系數KA=1；查《機械設計》圖7-9,得動載系數Ft=2K參考《機械設計》表7-6，取齒尖載荷分配系數Kα查《機械設計》）表7-5，φd=1，減速器剛度較大得齒向載荷分布系數K=KAKFt=（4）校核輪齒彎曲疲勞承載能力由z1=16，z2所以，彎曲疲勞應力：σF1σ輪齒彎曲疲勞承載能力合格。同理，對二級減速的一對齒輪進行上述計算，所得結果證明齒輪彎曲疲勞承載能力合格。

熱封機構設計塑料薄膜及其復合材料是自動制袋包裝機中最常用的包裝材料，特別是多層復合薄膜，因為它的氣密性良好以及高強度而廣泛應用于食品包裝中。塑料薄膜的封口采用熱融封合的方法，具體操作是:對塑料薄膜的兩個接觸面加熱，使其處于熔融的熱塑化狀態，再給封接部位施壓，使薄膜兩個封接面融合密封牢固。影響封合質量的因素主要是加熱溫度、封合壓力和和作用時間。熱融封合的方法有多種形式，最常用的是電阻加熱法和脈沖加熱法，另外還有高頻電加熱封合、超聲波加熱封合、電磁加熱封合和紅外線加熱封合等。每種方法均適用于一定品種范圍的塑料材料。在自動制袋裝填包裝機中，廣泛應用電阻加熱的熱融封合方法，因其具有機構簡單，調控方便的特點。而且，用于食品包裝的薄膜主要是聚乙烯及其復合材料居多，也就是說主要以聚乙烯為熱封合材料，因此用電阻加熱封合法是完全能滿足要求的。連續制袋包裝機中有兩個封合裝置:縱封裝置和橫封裝置，分別實現包裝袋，的縱縫封接和橫向封合切斷。他們均采用電阻加熱的封合方法。縱封滾輪的設計及計算在連續式自動制袋裝填包裝機中，由于薄膜連續輸送，因此其縱縫封接是連續進行的。為此采用--對滾輪式電阻加熱的熱融封接器來實現連續縱封。在此，熱融封接滾輪不僅完成包裝薄膜制袋的縱向熱封，同時還起到對包裝薄膜的牽引輸送作用。也就是說，牽引和縱封是同時進行的，牽引滾輪同時也是縱封滾輪。如圖示是縱封牽引滾輪的結構：圖7-1縱封裝置1-縱封滾輪；2-加熱器；3-螺母；4-箱體；5-支架；6-支桿；7-鎖緊螺母；8-調節套筒；9-彈簧；10-調心軸承；11-齒輪；12-軸；13-軸承座；14-不完全齒輪如圖7-1所示，縱封裝置主要由一對滾輪1組成,滾輪的外圓周表面緊密壓合，壓合力來自彈簧，力的作用?？v封滾輪1分別安裝在軸12的左端，由螺母固定，使滾輪可隨軸轉動。軸12的兩端軸承固定安裝;而短軸的左邊軸承座10可滑動，其右邊的固定軸承座裝置個調心軸承，因此軸承座可在箱體4的滑槽內作滑動微調。由于受彈簧力的作用，可調軸承座10受壓內移，使兩個滾輪緊密壓合。兩.滾輪間的壓，力可以調整，當擰緊調節套筒8時，彈簧9壓縮，使壓力增大，放松調節套筒則壓力減小。圓螺母7用來鎖緊調節套筒。兩縱封滾輪的圓筒內均裝有加熱器，發熱元件一般用電阻發熱線圈，繞裝在支座上，再通過支座安裝在軸承座或安裝板上。當縱封滾輪隨軸旋轉時，加熱器固定不動，持續的對滾輪的圓筒壁均勻加熱。加熱溫度通過測溫器測量，并由溫控表控制其變化范圍。縱封滾輪的動力來自不完全齒輪14，由傳動機構帶動齒輪14旋轉,通過相互嚙合的齒輪同時驅動兩個軸，使縱封滾輪實現相對旋轉。在縱封滾輪的封合圓柱面上都加工有均勻細密的網紋，以增加封口的牢固度,使熱封縫美觀而且質量保證。另外，由于縱封滾輪在工作中長時間處于加熱狀態，并作連續相對滾壓運轉，因此需要有較好的綜合力學性能。在實際生產中可采用合金結構鋼加工，如40Cr等鋼材制造。橫封裝置設計橫封裝置用于復合薄膜包裝袋的橫向熱融封合，在熱封的同時起到分切包裝袋的作用。當然,有些包裝機設有獨立的分切裝置，但采用橫封同時分切的方式是連續式自動制袋裝填包裝機的共同趨勢。因為橫封切斷合二為一.不但簡化了傳動機構，而且對有色標薄膜帶的分切更準確，封切質量更高，生產效率更高。如圖6-2所示，橫封裝置的結構，圖中的一對橫封輥1和2都具有兩個封合面，對稱布置，相對旋轉一-周則可封切兩次，完成兩袋包裝。橫封輥1的兩端裝有滑套軸承17，通過軸瓦套16固定在支撐座19和安裝板15.上。橫封輥2兩端的滑套軸承裝配在滑動軸承座3.上，左右兩個滑動軸承座可以在支撐座19和安裝板15的滑槽內移動。受彈簧力的作用，橫封輥2相橫封輥1壓合，兩輥的左右圓環部分的圓周面保持緊密接觸。兩輥壓合力可以調節，當旋.緊調節套筒5時，彈簧8壓縮，使壓力增大，放松調節套筒則壓力減小。圓螺母4用來鎖緊調節套筒。動力有雙聯鏈輪10輸入，經中間雙聯齒輪13帶動橫封雙聯齒輪12，然后由相互嚙合的齒輪驅動兩個橫封輥作相對回轉，實現封切。橫封輥的發熱源來自電熱管20。電熱管從橫封輥的軸端穿入，其穿入長度應比橫封輥的封切面稍長，以確保封切面受熱均勻。由于在運行過程中電熱管隨橫封輥一起旋轉，因此需要在橫封輥軸端裝配電刷環18，通過電刷導入電源。橫封輥的溫度，通過測溫頭測定，再由溫控表調節，測溫頭可裝配在滑動軸承座3或軸瓦套16.上。圖7-2橫封裝置1、2-橫封輥；3-滑動軸承座；4-橫封輥；5-齒輪；6-鍵；7-二聯體齒輪；8-軸承；9-螺栓；10-調壓支桿；11-電熱管；12-隔熱套筒；13-觸電凸臺；14-絕緣套筒；15-導線橫封輥的結構有兩種形式，分別是整體加工式和裝配式。整體加工式的橫封輥是將回轉軸和熱封板加工成一體，如下圖所示，切刀3和刀板2分別裝嵌在兩輥的槽隙內，由螺釘固定。圖6-3整體加工式橫封輥結構1、4-輥體；2-刀板；3-切刀；5-電熱管刀具，加工及材料有一定要求。一般情況下，帶刃口的刀具可用T8A材料加工，刀口熱處理HRC55~60;而平面刀板可用45號鋼加工，不處理。整體加工式的橫封輥，一般結構尺寸較小，適合小袋的包裝機。而裝配式的橫封輥主要應用于較大包裝的機器。封合調整對于連續式自動制袋裝填包裝機，縱封滾輪以一定值的速度運轉，使縱封連續地進行。因此，包裝薄膜通過縱封牽引后被連續送進橫封裝置。由以上分析可知，橫封輥在回轉一周的過程中，并非如縱封一樣每時每刻保持壓合熱封狀態，它只有在封合面對接的時候才能進行熱封分切。在橫封輥對接的瞬間，運行的包裝薄膜被壓合，此時，必須保證橫封輥封合面的線速度與薄膜送進速度--致，即橫封線速度Vn應等于縱封牽引速度”z，只有如此，才能保證封切質量。否則，當Vh>Vz時，會導致薄膜拉伸撕裂;而當h<V'時，會導致薄膜出現皺折。假設縱封牽引速度Vz保證在-一個封切周期T內送進一一個袋長l，而橫封輥以VbVz=lT=式7-1中：R為橫封滾輪最大回轉半徑。由此可見，要生產不同規格的袋長l,橫封輥必須要有不同的半徑R與之對應，這樣的設計是非常不合算也不合理的。為此，在設計中，應使橫封輥R不變，采用一個不等速機構，使橫封輥在周期T內作不等速回轉，以適應不同袋長的生產，從而使機器的通用性更好。借助不等速機構，在熱封切瞬時，使橫封輥對滾的線速度與薄膜送進速度達到一致。在完成封切后又迅速退離，讓包裝物料順利通過，以免干涉。因此，可保證封切質量合包裝工作的順利進行。要實現橫封不等速回轉運動，所采用的機構有多種，如偏心鏈輪機構、轉動導桿機構、雙曲柄機構、變速鏈輪機構、橢圓齒輪機構等。在實際生產制造中，根據運動特征，考慮其結構特點及制造工藝等，主要采用偏心鏈輪機構、轉動導桿機構和雙曲柄機構三種形式。這些不等速機構的運動特性均符合橫封工作要求，調整方便，能適應不同的包裝工作速度和不同袋長，且結構簡單緊湊，制造方便。偏心鏈輪不等速機構當主動軸等速回轉時，將帶動偏心鏈輪等角速回轉。由于偏心的作用，使得通過鏈條帶動的從動鏈輪1的轉速發生周期性的變化。當偏心距增加或減小時，將可改變周期中轉速快慢之間的差值。從動鏈輪1通過齒輪傳動帶動橫封輥旋轉,由于其轉速周期性變化，因此，可以設計成:當橫封輥在熱封切時獲得與送膜相等的速度，在熱封切后則快速分離。機構中設置有張緊輪，通過彈簧保持鏈條的張緊。圖6-4偏心鏈輪傳動示意圖圖6-4是偏心鏈輪不等速機構的傳動示意圖。令主動鏈輪和從動鏈輪的節圓半徑為R，兩輪回轉的中心距為d，主動鏈輪的偏心距為e，β為主動鏈輪的轉角。主動鏈輪以等角速ω1勻速旋轉，則從動力鏈輪的角速度ωω2=ω1（1+對式6-2且極值可得：ω即

iω即i因此變速范圍RnR圖7-5偏心輪機構的輸出速度特性曲線圖6-5是偏心輪機構的輸出速度特性曲線，表明變速范圍決定與偏心距e和鏈輪節圓半徑R，而與中心距d無關。當R一定時，調整e即可獲得不同的變速范圍。若不斷調整e值，可得到圖示的曲線簇。由圖可見，調整偏心距e，當其值由大到小變化時，所反應的特性曲線越來越平坦，直到e=0變成勻角速ω1為止。隨著e值的變小，速度極限角β1和β2分別向π/2和3π/2趨近，直到e=0時，β只要橫封輥在β1由于e值的變化，使得在封切位置β1處的ω2發生變化，而薄膜運動的線速v為:v=式7-4中：v——薄膜運行線速度（mm/s）l——薄膜袋的袋長（mm/s）Q——包裝機生產率（包/min）而橫封輥封切的瞬時角速度ω＇ω式7-5中：r——橫封輥最