塑料袋打包机的结构设计

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　　42页 14000字数+开题报告+设计说明书+外文翻译+摘要目录+12张CAD图纸【详情如下】

　　[摘要] 自动捆扎机主要用于最后物件的捆扎 ,是包装行业中不可缺少的自动机械之一. 介绍了自动捆扎机工作原理及其设计过程 ,并对其传动过程进行了分析和研究 ,重点是对本机进行传动路线的设计和研究.课题的主要研究目的是学会运用相关的专业知识进行机械设计、工艺分析及机械制图等等，并且通过研究课题的整个设计过程进一步掌握相关的专业知识。[关键词] 捆扎机 ;传动系统;电磁离合器

　　1 引言 ……………………………………………………………………………11.1 课题背景……………………………………………………………………11.2 国内外发展现状 ……………………………………………………………21.2.1 包装带捆扎机国外发展状况 ……………………………………………21.2.2 包装带捆扎机国内发展现状 ……………………………………………31.3 本课题所做的主要工作……………………………………………………42 整体方案设计 …………………………………………………………………52.1 设计思路……………………………………………………………………52.2 方案选择 ……………………………………………………………………62.2.1 机械系统设计 ……………………………………………………………62.2.2 控制系统设计……………………………………………………………72.3 本章小结………………………………………………………………………83 机械系统设计 …………………………………………………………………93.1 整体设计……………………………………………………………………93.2 传动方案设计………………………………………………………………93.2.1 选择电动机………………………………………………………………93.2.2电动机的选择 ………………………………………………………… 103.2.3传动方案的确定 ……………………………………………………… 113.2.4各级传动比的确定 ………………………………………………………124电机到主输送带装置的传动设计……………………………………………134.1带的设计……………………………………………………………………134.2蜗轮蜗杆传动减速箱的计算………………………………………………154.2.1选择蜗杆的传动类型……………………………………………………154.2.2选择材料………………………………………………………………… 154.2.3按齿面接触疲劳强度进行设计…………………………………………154.2.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸……………………………………174.2.5校核齿根弯曲疲劳强度 ………………………………………………174.3第三级传动………………………………………………………………194.4.1主传动链的设计计算…………………………………………………214.4.2 计算主传送带的牵引力F………………………………………………234.4.3验算主链条输送装置的功率……………………………………………245主要机构的设计……………………………………………………………275.1花盘轮的设计……………………………………………………………275.2槽轮机构的设计…………………………………………………………275.3直齿圆柱齿轮的几何计算…………………………………………………305.4主传动轴的设计 …………………………………………………………325.4.1选择主传动轴的材料…………………………………………………32

　　5.4.2主传动轴的结构简图……………………………………………………32求输入轴上的功率 …………………………………………………33求作用在齿轮上的力………………………………………………33初步确定轴的最小直径……………………………………………33校核轴的强度………………………………………………………346总结 …………………………………………………………………………36致谢语 ………………………………………………………………………… 37参考文献 ………………………………………………………………………38

　　打包机又称捆包机或捆扎机，作为包装设备中的一个主要分支，是将一个或多个包装物用捆扎带紧束一起的机器，使包装件便于运输、保管和装卸，属于外包装设备。打包机的功用是使塑料袋能紧贴于被捆扎包件表面，保证包件在运输、贮存中不因捆扎不牢而散落，同时还应捆扎整齐美观。在捆扎材料中，目前以钢带和塑料袋的应用最为广泛。由于塑料袋比钢带、纸带具有较低的使用成本和不锈蚀、不污染、强度适中手感柔软、制造方便、外观美观等优点，使之在许多领域逐步替代原来的钢带，纸带，塑料袋打包机成为包装机械中少有的技术成熟、简单可靠、品种齐全、覆盖面广的主要设备。为此，根据我国包装行业的实际需求和发展趋势，设计一款塑料袋打包机是非常必要的。捆扎机是用捆扎带捆扎包装件，完成捆扎作业的机器。由机架、刀体结构、凸轮轴、电热头摆杆、电热头等组成的捆扎机捆扎装置，通过卸下弹性横销，再卸下在刀滚轮架上的固定螺钉，而后调整调整螺钉就可控制刀的长度，使刀的长度具有可调性和自动调节性能。本实用新型具有外形尺寸小，设计合理，结构紧凑，工作可靠，捆扎牢固，工作效率高，维 护方便等特点。它特别适用信封、书刊、钞票、商品等的捆扎。捆扎是为了防止物品的散落和丢失，便于运输和保管。捆扎机应用范围极广，几乎应用于所有行业的 产品包装中。 纸箱捆扎机又称纸箱打包机，用于生产完毕的纸箱产品在运输到纸箱用户之前，便于运输存放而或十个或二十个堆叠打包的设备。

　　捆扎机械作为包装设备中的一个主要分支,是将一个或多个包装物用捆扎带(绳) 紧束一起的机器 , 使包装件便于运输、保管和装卸 ,属于外包装设备。捆扎机械的发展 ,在一定程度上借助于捆扎材料的开发应用。在捆扎材料中先后出现的有草绳、绵麻绳、纸绳、金属丝、塑料绳、塑料带、钢带、聚胺酯带等。但由于其本身的强度和延伸率不同和对机械捆扎的适应程度各异 ,以及考虑制作成本，目前以钢带和塑料带的应用最为广泛。特别是自上世纪五十年代以来 ,随着石油化工的崛起，开始用塑料作为捆扎材料 , 为塑料带 (绳) 捆扎机械的开发成功奠定了基础。由于塑料带比钢带、纸带具有较低的使用成本和不锈蚀、不污染、强度适中手感柔软、制造方便、外观美观等优点 ,使之在许多领域逐步替代原来的钢带 , 纸带 ,塑料带捆扎机成为包装机械中少有的技术成熟、简单可靠、品种齐全、覆盖面广的主要设备。目前，我国很多企业的包装水平跟不上生产设备的更新速度，包装质量不高。虽然国内少数企业凭借自身的雄厚经济实力，从国外引进了部分全自动打捆设备，但其高昂的价格增加了生产成本，绝大多数企业仍在使用半自动或人工打包设备，这样既使生产效率降低，也浪费了大量劳动力，为此，根据我国包装行业的实际需求和发展趋势，研发高质量，高可靠性的全自动打捆机以替代进口，以非常必要，而且形势紧迫。

　　国外捆扎机械的应用 ,起始可追溯到本世纪初期 ,如美国的 SIGNODE公司、德国的 CYKLOP公司等就涉足捆扎行业 ,以生产钢带捆扎设备为主 ,但其规模和生产技术水平都还较低。直到上世纪的五十年,塑料材料的问世 , 使以塑料带作为捆扎材料成为现实 ,极大地促进了塑料带捆扎机的发展 。较早的如日本的下岛株式会社、株式会社 ,日鲁工业株式会社等。至2001年 ，日本的塑料带捆扎机总产量达 94万台 , 约占包装机械总量的 19. 5%,总产值达 300亿日元。每年约有30%的出口 ,几乎占领了全部东南亚市场。由于他们能成功地引进和消化吸收别国的经验 ,不断改进发展。结构较为简单 , 可靠性高 ,在国际市场上有很大的竞争能力。其中最大的生产厂家为下岛株式会社 ,于 1969年开始正式生产自动捆扎机 ,主要从事产品开发 , 产品质量控制和推销工作 ,其零部件加工和装配均通过扩散的办法。在国内设有17家分公司和 270个代销点 , 并在 35个国家和地区设有代理点。产品品种达 200多个 , 正常生产品种为 29种。美国的 SIGNODE公司则是一家以钢带捆扎机为主 , 塑料带、聚酯带捆扎工具为辅的跨国公司 , 属于美国 ITW上市公司。在美国和其他六个国家设有分公司该公司自 1913年就开始从事捆扎机械的生产 , 为 100多个国家的工业产品包装提供服务 , 并为各国用户提供 24小时内的配件供应服务 ,他们不仅具有巨大的生产能力 ,而且还有一支精益求精的研制和开发队伍 ,通过对捆扎机械各功能部件的反复试验和多方案对比 ,生产出的捆扎机械具有很好的可靠性和最佳的经济寿命 ,虽然价格昂贵 , 但仍然是国际市场上的强手。

　　我国包装机械工业是在改革开放以后发展起来的。由于起步较晚，大部分设备都是通过引进设备消化吸收研制出来的。行业从无到有，从小到大，逐步发展起来 。随着我国食品工业、包装工业和农业的迅速发展，我国的包装食品机械行业取得了世人瞩目的进步。产品品种的数量不断增加，使包装和食品机械行业成为直接为提高人民生活质量服务，为包装业和食品工业服务、农业和农副产品深加工业服务的新兴行业。成为我国机械工业十大支柱产业之一。基本上能生产出满足人民生活需求的各种各样、各种档次的产品，并正在不断努力、提高、缩小与国外先进水平、先进技术、先进设备的差距。与国外捆扎机械生产技术水平相比，中国捆包机产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决 定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。自动捆扎机的工作过程主要由送带、收紧、切烫、粘结四个环节组成，因此送带机构、夹压机构、封口机构设计的合理与否，将直接影响到捆扎质量和效率。当捆扎物人工搁置在规定的位置后，手动将捆扎带塞入焊接处并触动微开关，第一顶紧杆将带端压紧，同时机械装置和执行机构保证反时针方向收带，达到一定的捆紧力后焊接，稍后切刀上顶切带，最后机械送带，完成一个捆件的捆扎过程 。在设计过程中需解决以下难点：（1）、如何实现捆扎速度的可调，以适应不同的捆扎要求。（2）、依靠摩擦轮退带收紧过程中，如何判断包装带捆扎纸箱的捆紧力已达到要求而自动停止退带收紧。（3）、凸轮总成的精确设计，受凸轮控制的剪切、夹压机构的合理协调运行是完成捆扎的关键。（4）、如何避免以往捆扎机械中都伴有烟尘、气味的情况，保护操作者的身心健康及环境保护。

　　本文研制的包装带打捆机，以纸箱、塑料包裹为捆扎对象对象，研发的主要内容包括:送、退带捆紧机构的研究、剪切、机构的设计、气动执行系统的设计、捆扎形式的选择，捆扎材料的选用等。包装带捆扎机的工作过程包括六个主要步骤:送带、顶紧、退带拉紧、再顶紧、切带、加热、顶紧粘结、复位。整个包装带捆扎机的研究也主要围绕这几个重要的动作来展开。

　　本论文是在我的导师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，郑老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在设计、审图和结稿修改过程中学院老师也给与我很大的帮助，在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。经过工作，我的毕业设计圆满画上了句号。通过学习、研究捆扎机装置和单片机控制系统的相关资料，学到了很多知识。而且在图纸的绘制过程中进一步熟悉了三维绘图软件的应用。这段历程不仅仅是单纯的设计过程，更重要的是一个独立工作能力的锻炼过程。从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学朋友给了我无形的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！在本文结束之际，大学生生活也即将宣布结束，在大学生活里，大学的老师们给予了我无私的教导，有了他们的帮助，使我少走了很多的弯路，受益匪浅，在此一并向大学期间所有关心、支持、帮助我的老师和同学表示衷心的感谢！在即将毕业之际，祝他们一路顺风、事业有成。

　　he is or to It in so on on of to be or is a in in so on If is to on to on in a do of as is on a to to is is to in a On be on if a to A to is to is to to to A of is an A of in it to a is at is a if to is to In to to of if in in of is to up of in in to s is to is an to to in is be to on In to to on on is is In to on to (1) is (2) (3) of is (4) is (5) is to be to to in on to on of to in to or to in to to in of or in in of is a a to to be In be to so on s to of In to or to s so on to on to In is by in to in to to to of is (a) (b) (c) In of is If is to or In of to to to be to If a in in of In to a up in of or on to so of in to in in be as as to if to to or is in is of is in is it to is on in by to to I n is to to on be to In to to to in in on to to in to to to to be of in to to is on to to on of by is in to in of In (a) or (b) to to to to be to In to (c) as is in (d) is (e) is by to is to of to be to on of to to 机械设计理论 机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它涉及工程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。 进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者机械设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工 作上要有创造性，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。 如前所诉，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要这种产品。 应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个 好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。 一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就使用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为 所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于许多人墨守成规，这样做并不是一件容易的事。一位机械设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其 与未经过验证的新观念结合起来。 新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求采用全新的方法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。 在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种约束。即使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即绘制图纸之前被改正掉。只有这样，才不致于堵塞创新的思路。通常，要提出几套设计方案，然后加以比较。很有可能在最后选定的 方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。 心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。 另一个重要问题，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。这一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。为了进行有效的交流 ，需要解决下列问题： （ 1） 所设计的这个产品是否真正为人们所需要？ （ 2） 此 产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力？ （ 3） 生产这种产品是否经济？ （ 4） 产品的维修是否方便？ （ 5） 产品有无销路？是否可以盈利？ 只有时间能对上述问题给出正确答案。但是， 产品的设计、制造和销售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图，与制造部门一起对最终设计方案进行磋商。 通常 ，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生产变得容易。但是，工程上的更改必须要经过设计人员批准，以保证不会损伤产品的功能。有时，在产 品的装配时或者装箱外运前的试验中才发现设计中的某种缺陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态过程。总是存在着更好的方法来完成设计工作，设计人员应该不断努力，寻找这些更好的方法。 近些年来，工程材料的选择已经显得重要。此外，选择过程应该是一个对材料的连续不断的重新评价过程。新材料不断出现，而一些原有的材料的能够获得的数量可能会减少。环境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面经常会对材料选择附加新的限制条件。为了减轻重量或者节约能源，可能会要求使用不同的材料。来自国内和国际竞争、对产品维修保养方便性要求的提高 和顾客的反馈等方面的压力，都会促使人们对材料进行重新评价。由于材料选用不当造成的产品责任诉讼，已经产生了深刻的影响。此外，材料与材料加工之间的相互依赖关系已经被人们认识得更清楚。因此，为了能在合理的成本和确保质量的前提下获得满意的结果，设计工程师的制造工程师都必须认真仔细地选择、确定和使用材料。 制造任何产品的第一步工作都是设计。设计通常可以分为几个明确的阶段：（ a）初步设计；（ b）功能设计；（ c）生产设计。在初步设计阶段，设计者着重考虑产品应该具有的功能。通常要设想和考虑几个方案，然后决定这种思想是否可行 ；如果可行，则应该对其中一个或几个方案作进一步的改进。在此阶段，关于材料选择唯一要考虑的问题是：是否有性能符合要求的材料可供选择；如果没有的话，是否有较大的把握在成本和时间都允许的限度内研制出一种新材料。 在功能设计和工程设计阶段，要做出一个切实可行的设计。在这个阶段要绘制出相当完整的图纸，选择并确定各种零件的材料。通常要制造出样机或者实物模型，并对其进行试验，评价产品的功能、可靠性、外观和维修保养性等。虽然这种试验可能会表明，在产品进入到生产阶段之前，应该更换某些材料，但是，绝对不能将这一点作为不认真选择 材料的借口。应该结合产品的功能，认真仔细地考虑产品的外观、成本和可靠性。一个很有成就的公司在制造所有的样机时，所选用的材料应该和其生产中使用的材料相同，并尽可能使用同样的制造技术。这样对公司是很有好处的。功能完备的样机如果不能根据预期的销售量经济地制造出来，或者是样机与正式生产的装置在质量和可靠性方面有很大不同，则这种样机就没有多大的价值。设计工程师最好能在这一阶段完全完成材料的分析、选择和确定工作，而不是将其留到生产设计阶段去做。因为，在生产设计阶段材料的更换是由其他人进行的，这些人对产品的所有功能的了解 不如设计工程师。 在生产设计阶段中，与材料有关的主要问题是应该把材料完全确定下来，使它们与现有的设备相适应，能够利用现有设备经济地进行加工，而且材料的数量能够比较容易保证供应。 在制造过程中，不可避免地会出现对使用中的材料做一些更改的情况。经验表明，可采用某些便宜材料作为替代品。然而，在大多数情况下，在进行生产以后改换材料要比在开始生产前改换材料所花费的代价要高。在设计阶段做好材料选择工作，可以避免多数这样的情况。在生产制造开始后出现了可供使用的新材料是更换材料的最常见的原因。当然，这些新材料可能降低成本 、改进产品的性能。但是，必须对新材料进行认真的评价，以确保其所有性能都满足要求。应当记住，新材料的性能和可靠性很少像现有材料那样为人们所了解。大部分的产品失效和产品责任事故案件是由于在选用新材料作为替代材料之前，没有真正了解它们的长期使用性能而引起的。 产品的责任诉讼迫使设计人员和公司在选择材料时，采用最好的程序。在材料过程中，五个最常见的问题为：（ a）不了解或者不会使用关于材料应用方面的最新最好的信息资料； (b)未能预见和考虑擦黑年品可能的合理用途（如有可能，设计人员还应进一步预测和考虑由于产品使用方法不 当造成的后果。在近年来的许多产品责任诉讼案件中，由于错误地使用产品而受到伤害的原告控告生产厂家，并且赢得判决）； (c)所使用的材料的数据不全或是有些数据不确定，尤其是当其长期性能数据是如此的时候； (d)质量控制方法不适当和未经验证； (e)由一些完全不称职的人员选择材料。 通过对上述五个问题的分析，可以得出这些问题是没有充分理由存在的结论。对这些问题的研究分析可以为避免这些问题的出现指明方向。尽管采用最好的材料选择方法也不能避免发生产品责任诉讼，设计人员和工业界按照适当的程序进行材料选择，可以大大减少诉讼的数 量。 从以上的讨论可以看出，选择材料的人们应该对材料的性质，特点和加工方法有一个全面而基本的了解。 1 集美大学诚毅学院 毕业设计（论文）开题报告 机械工程 系 机械工程及自动化 专业 2012 年 2 月 18 日 设计（论文）题目 塑料袋打包机的结构设计 学生姓名 修世财 学号 2008934059 指导教师 郑 新 建 一、选题目的和意义： 塑料袋打包机是用于包装产品，使产品增长其保质期，增加产品美观度的一种机械。本包装机是针对固型物的包装而设计的，适合于包装各类固态有规则的物体，如食品类的饼干、面包、月饼、糖果等，以及日用品、工业零件等，对于散状物或 个体分离的物体，则须将被包物先置于盒内，或将之绑束成一体，使之形成一个整体后，才可在本机上包装，至于其它非固态的被包物亦须准此要领。 随着我国经济的日益发展壮大，包装工业也以年均 18%的速度快速发展，但与发达国家相比，无论在产品品种、技术水平和产品质量方面都有很大差距。在我国包装工业快速发展的进程中，大量技术含量高的成套设备仍依靠进口。我国包装机械对国外高端技术的过度依赖，已成为严重制约我国包装工业持续、稳定发展的隐忧。鉴于以上原因，且包装行业又属于配套行业，涉及国民经济的许多领域，特别是食品行业与饮料行业 ，更是有赖于包装行业的技术进步、配套服务，因此，我们不能再忽视包装机械落后状况对我国包装行业整体发展的负面影响。 本课题将根据包装机的功能要求和工艺分析，确定运动原理图，机械系统示意图，初定塑料袋打包机的结构形式。重点包括塑料袋打包机包装纸供送机构设计，部件结构合理性分析和设计计算。主要零件的结构分析、材料选择、公差配合选择及技术要求说明。 2 二、 主要研究内容： 基本内容： 料袋打包机 。 基本特性。 可行性。 意义。 类型及工作 原理。 关键问题： 作方便，工作可靠。 基本内容： 3 三、 实验设计： 本次设计运用大学所学到的 电动机，蜗轮蜗杆进行分析，确定该机械 的设计方法。通过对 绘图软件的熟悉，结合一些 打包机 方面的课外书籍和课程设计的经验，在老师的知道和帮助下完成对 塑料袋打包机 的设计。 需要解决的问题： （ 1）整体方案设计 （ 2） 绘图软件的运用 （ 3）电动机的确定和选择 （ 4）送退带机构各零部件的设计 （ 5） 主要零部件的设计计算 （ 6） 绘制装配图的基本规范 （ 7）捆扎机架的设计 四、完成设计（论文）的条件、方法及措施： 通过查阅资料及相关书籍并结合毕业设计的内容、目的及要求，弄明白塑料袋打包机的组成及其工作原理，同时在老师的的指导下拟定总体实现方案，并重点完成对塑料袋打包机的包装纸供送部分设计和主要零部件的设计计算等。 毕业设计计划进度： （ 1） 1 月 06 日 13 日 查阅相关的中英文 机械 设计资料；翻译布置的外文资料。 （ 2） 2 月 14 日 10 日 毕业设计实习，完成 1 千 5 百字以上的毕业设计开题报告和实习报告。 （ 3） 3 月 11 日 20 日 零件的 二维图，确定结构 类型、 尺寸和 总体结构。 （ 4） 3 月 21 日 25 日 审核 改设计 总体结构方案。 4 （ 5） 3 月 26 日 05 日 结构设计， 包括 设计电动机 的确定、 传动齿轮的设计、 传动轴的设计、设计 成形零件尺寸的计算、整套 设计以及绘制结构图纸，包括装配图和零件图，选择结构 零件材料型号。 （ 6） 5 月 06 日 10 日 结构 装配图和零件图的审核及修改。 （ 7） 5 月 11 日 22 日 编写和打印设计论文、图纸、上交论文。按照学校和教研室的要求。 （ 8） 5月 23日 8日 修改图纸和论文，准备有关答辩图纸和 五、指导教师的意见及建议： 签名： 年 月 日 注： 则不得开题； 文）评分的依据。 塑料袋打包机的结构设计 摘要 自动捆扎机主要用于最后物件的捆扎 ,是包装行业中不可缺少的自动机械之一 . 介绍了自动捆扎机工作原理及其设计过程 ,并对其传动过程进行了分析和研究 ,重点是对本机进行传动路线的设计和研究 艺分析及机械制图等等，并且通过研究课题的整个设计过程进一步掌握相关的专业知识。 关键词 捆扎机 ;传动系统 ;电磁离合器 of of to of of of of of is to to to do do of to 录 1 引言 1 题背景 1 内外发展现状 2 装带捆扎机国外发展状况 2 包装带捆扎机国内发展现状 3 课题所做的主要工作 4 2 整体方案设计 5 计思路 5 案选择 6 械系统设计 6 制系统设计 7 章小结 8 3 机械系统设计 9 体设计 9 动方案设计 9 择电动机 9 动机的选择 10 动方案的确定 11 级传动比的确定 12 4 电机到主输送带装置的传动设计 13 的设计 13 轮蜗杆传动减速箱的计算 15 择蜗杆的传动类型 15 择材料 15 齿面接触疲劳强度进行设计 15 杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 17 核齿根弯曲疲劳强度 17 三级传动 19 传动链的设计计算 21 算主传送带的牵引力 F 23 算主链条输送装置的功率 24 5 主要机构的设计 27 盘轮的设计 27 轮机构的设计 27 齿圆柱齿轮的几何计 算 30 传动轴的设计 32 择主传动轴的材料 32 传动轴的结构简图 32 输入轴上的功率 33 作用在齿轮上的力 33 步确定轴的最小直径 33 核轴的强度 34 6 总结 36 致谢语 37 参考文献 38 打包机 摘要 打包机是一种农业机械 ,它用于压缩已 切割和倾斜的作物 （如草、稻草或青贮饲料）成易于处理、运输和储存的小包。 常用 的打包机有 几个不同类型 ,分别生产不同类型的包 柱形的 ,大小各不相同 ,用麻绳、网或金属丝缠绕起来。工业打包机还可以用在材料回收设备上 ,主要用于包装需要运输的金属、塑料或纸。 关键词 打包机 捡拾 处理方法 一、圆形打包机 在工业化国家最常用的 打包机 是这种又大又圆的打包机。 它生产圆柱状的“圆 ” 或 “ 筒状 ” 的包。草在打包机内被捲起，使用橡胶带、固定滚筒 ,或 两者的组合。当包达到规定尺寸时 ,用网或麻绳裹住它 ,以保持其固有的形状。打包机的后面打开 ,包被排出。包在这个阶段完成 ,但也可以用塑料薄膜包裹 ,当在室外储存时能保持干草的干燥或者将潮湿的草变成青贮饲料。可变仓打包机通常生产直径为 48至 72 英寸（ 120 180 厘米）、宽达 60 英寸（ 150 厘米）的包。无论 在任何地区，这些包可以重达 1100 至 2200 磅（ 500 斤），包的重量取决于大小，材料，和水分含量。 最初，圆形打包机的构思由 大约 1910 年提出 ,第一台圆形打包机才生产出来 ,一直到 1947 年 进了旋转打包机之后。 由于它的干草包脱水干燥和重量轻的特点从而得以推向市场，到 1960 年生产结束时， 0000 台 接下来的一个重大创新是在 1972 年，当时 司开始出售其型号为 605的第一台现代圆形打包机。以前 ,圆的干草包仅仅是干草缚在一起的肿块 ,但计使用皮带将干草紧密结合起来形成一个圆柱体 ,正如今天所看到的样子。 二、大型矩形打包机 另一种常用类型的打包机生产大型的矩形包 ,每个包缠绕半打左右的麻绳 ,然后再打结。这样 的包非常紧凑，重量又普遍比圆形的包大几分。在加拿大的草原，它们被称为草原猛禽。 三、小型矩形打包机 这种打包机现今是不常见的 ,但在许多国家却是相当流行 ,如新西兰和澳大利亚 ,除了大型包的生产，还生产小型矩形 (通常被称为 “ 正方形的 ”) 包。每个包大约是 15 英寸 x 18 英寸 x 40 英寸 (40 x 45 x 100 厘米 )。这种包是用二股、三股、或有时四股麻绳捆绑。这种包非常的轻，一人就能举起 ,大小约 45 至 60 英寸( )。 为了形成捆包，料堆中需要打包的原料 (经常干草或稻草 )被打包机捡拾器的齿举 起。然后这些原料被拖进或钻进一个长达打包机一个边长的 打捆室 内。 活塞和刀在打捆室的前端来回地移动。刀恰好在活塞的前面，它可以当场切断从捡拾器进入打捆室内的原料。活塞将这些原料向后推移，压缩成捆包。一个测量装置测量被压缩的原料的数量，并在适当的长度，触发捆绑麻绳并且将其打结的机械装置（打结器）来捆绑包装并将其打结。当下一个捆包加工成型时，这个打结完的捆包就从打捆室的后面排出到地上或推送到一个用钩固定在打包机后部的特殊的货车上。只要有原料需要打包，并且有麻绳来捆绑包装，这一过程就会一直连续进行。 这种形状的捆包不 太适用于大规模商业性农业，因为处理许多小捆的成本比较高。然而在一些小规模，低机械化的农业和养马业享有一些名气。除了使用简单的机械设备及容易处理外，这些小包也可用来绝缘和当作草捆建筑中的建筑材料。正方形捆包一般也会比圆捆包要好，因为他们可以更密集地堆放在一起。 便利也是农民决定继续使用正方形包的一个主要因素，因为它们使得饲养和在狭窄的地方（马厩，仓库等）堆放容易得多。 这些旧式打包机，现如今在农场还有许多可以找得到，特别是在干旱地区，在那里，捆包可以长期在室外储存。 小型方捆自动打包机成型于 1940 年。它首先 是由 g 生产制造的，并采用了小型汽油发动机提供运行动力。它是基于 1937 年一个具有自动拾取功能的麻绳打结打包机发明创造出来的。 线 年以前，捆包是用两股包装线材人工包裹的。甚至在更早以前，打包机是一个固定的打包设备，由动力输出装置（ 传送带驱动。干草被加进打包机处并人工用手塞进去。自 1940 年之后，这种打包机最大的改变是通过动力输出装置 (拖拉机驱动，而不是通过内置式内燃机。 在目前的生产中，人们可以选择使用麻绳打结器或者是金属丝缠绕打结器的小型方捆 打包机。 四、捡拾和处理方法 在 20 世纪 40 年代，大多数农民将会使用一辆 20 马力甚至更小马力的小型拖拉机在田地里捆干草，并且当打包机从田地里走过时，捆绑包将会掉落在地上。另一组工人驱使马拉着平板货车从旁边走过来。他们用尖锐的金属钩来钩起捆绑包，并把它们扔到平板货车上，同时另外一个助手好这些捆绑包，以便运输到谷仓。 后来，一个节约时间的发明是直接将平板拖车接在打包机之后，这样草捆包就可以顺着舷梯推送给马车上的助手。等待在马车上的助手用钩子钩住草捆包，从舷梯上移开，并在马车上摞好，同时等待下一个生产好的草捆包 。 最后，随着拖拉机马力的增大，抛掷打包机就成为了可能。抛掷打包机消除了需要有人站到马车上来捡起草捆包。第一个投掷机械使用了两个快速移动的粗糙传送带来抓取草捆包，并把它们以一个角度向上抛起落到马车上。马车是由平板车改造成的前端开口的三角架，以此来充当捕捉抛出的草捆包的网。 随着拖拉机马力的进一步增大，抛掷打包机的下一代更新产品是液压投掷打包机。这种打包机在包打结器的后面采用了一个平板。当打好的草捆包从打包机的后面出来时，它们依次被推送到平板上。当草捆包完全移动到平板上时，在一个大型液压缸的推动下，平板就会突 然自动弹起，将草捆包抛掷到马车上，就像弹射器一样。 这种平板投掷方法与传动带投掷方法相比，大大减少了施加在草捆包上的压力。在抓取并投掷草捆包时，传送带投掷运输机的粗糙的传送带给予草捆包的捆带绳结很大摩擦力，并且有时在投掷运输机上或者是草捆包降落到马车上时，会导致草捆包的破损。 纽荷兰发明了一种新的机器命名为堆垛机。小型方包从打包机中出来后，捆绳朝外，堆垛机将开到草捆包处，将他们捡拾起并放在相当于三个草捆包宽的桌子上（现在草捆包的捆绳朝上）。当三个草捆包放到桌上时，桌子就会被举起，并后退，造成三个草捆包再次捆 绳朝向一侧；这种情况再接着发生三次，直到有 16 个草捆包放在主桌上。之后，主桌就会像小桌子一样抬起，使草捆包正对一个垂直的桌子。这种机器可以装 160 个草捆包（ 10 层），通常靠近中心的部位会有交叉层叠，以免再有重量加到草垛顶上时，草垛会摇晃，不稳定，甚至坍塌。之后满载的堆垛机会被运送到谷仓，堆垛机的整个后部会倾斜向上，直到垂直。当堆垛机离开谷仓时，从机器延伸出的两个推动助手会扶着草垛的底部，把草垛从堆垛机上移出。 在英国，如果小型方包仍在使用，那么当它们从打包机出来后，它们通常是被收集到跟在打包机后的一个草捆包 雪橇上。这种雪橇有 4 个通道，由自动机械天平，挂钩和弹簧控制，每一个通道划分容纳八个草捆包。当雪橇装满后，挂钩会自动弹起，后面的门就会打开，把这八个草捆包整齐的放在地上。之后这些草捆包也许会人工一个个拾起，或者人们用拖拉机上的草捆包抓取工具，将这八个草捆包一起拾起。这种草捆包抓取工具是一种特殊的安置在拖拉机前端的装货机，含有许多液压驱动的向下弯曲的长钉。之后，这些草捆包要么堆垛在拖车上运走，要么在田地里堆砌成 8 层或 10 层高的立方体草垛。然后这个立方体草垛由更大的机器运走。这种机器连接在拖拉机后，可以夹住草垛侧 面，将其整体托起运走。 处理大型和小型圆形草捆包的一个简单的方法可以在文章 干草递送）中看到。相对于拖拉机而言，这是一种仅仅自己动手的改进。两个挂钩被焊接到拖拉机前端装载机的顶端，还有一个 14 英尺（ ）的日志链，它可以使用户呆在拖拉机上来抓取草捆包，运输，堆砌以及再把草捆包放在外面喂养动物。形成一条龙作业。这个简单的操作系统的优点是它不必使用昂贵的设备，也不用在拖拉机上来回交换应用这些工具。这使得小农户避免了额外器械的花销，不用仅仅因为这样一个功能而另买一台拖拉机。通过 一些小练习，人们就可以和专业的液压捆包抓取机一样，快速的拾取草捆包。由糖山农场（ 沃尔特 杰弗里斯 （ 进的这种方法同样只需要较少的维修养护，并且比包矛和钳子更安全。 参考文献： , J, C. in a J. 1997, 119(2): 354, J, B. a J. 2001, 123:662 A, . I: J. 2002, 124: 778 J, C, . of J, 2007,31(6): 505 G , C. of J, of : 2009, 9544089 S, J A, . L. 1999. A is a of to a as or to of a of or of or in or he of in is It is up or a of a or is it to of is at be in by a to or 8 2 120 80 in up 0 150 in ,100 ,200 500 ,000 910, 947, of AC 0,000 by of 960. 972, 05 - of to a as is of in a or so of In of is in is in to of is 5 in x 18 in x 40 40 x 45 x 100 or of to 5 0 1.1 .5 m). To to be (is or in is by in s is or a of of A in of of at it it A of is at it it As is is of of or a to of as as is to be to it of is in of in it in to be in a be is a in to up as in of to be on in be on of 940. It by g it a to It is on a 1937 a 937 a by to in by to of 940 is by of by a In be or n 940s in a 0 or be as of a by a to it up an to A to be up a to a on it on to be as to on up to at an up in a a 3at to as a s As of a As of at a by a up a on to of as to in or in a or a by up to it it up it on a on up to to 6 on be up a 60 be to or if is to of be to a of it is be of it is of if to be as of in a by in a is a is a at to on be up by or be up by a on a a of be on a or in a or be by a to a of it , J, C. in a J. 1997, 119(2): 354, J, B. a J. 2001, 123:662 A, . I: J. 2002, 124: 778 J, C, . of J, 2007,31(6): 505 G , C. of J, of : 2009, 9544089 S, J A, . L. 1999. 塑料袋打包机的结构设计 1 塑料袋打包机的结构设计 摘要 自动捆扎机主要用于最后物件的捆扎 ,是包装行业中不可缺少的自动机械之一 . 介绍了自动捆扎机工作原理及其设计过程 ,并对其传动过程进行了分析和研究 ,重点是对本机进行传动路线的设计和研究 艺分析及机械制图等等，并且通过研究课题的整个设计过程进一步掌握相关的专业知识。 关键词 捆扎机 ;传动系统 ;电磁离合器 塑料袋打包机的结构设计 2 of of to of of of of of is to to to do do of to 料袋打包机的结构设计 3 目录 1 引言 1 题背景 1 内外发展现状 2 装带捆扎机国外发展状况 2 包装带捆扎机国内发展现状 3 课题所做的主要工作 4 2 整体方案设计 5 计思路 5 案选择 6 械系统设计 6 制系统设计 7 章小结 8 3 机械系统设计 9 体设计 9 动方案设计 9 择电动机 9 10 11 12 4电机到主输送带装置的传动设计 13 13 15 15 15 15 17 17 19 21 算主传送带的牵引力 F 23 24 5主要机构的设计 27 27 27 30 32 32 塑料袋打包机的结构设计 4 32 33 33 33 34 6总结 36 致谢语 37 参考文献 38 塑料袋打包机的结构设计 5 1 引言 打包机又称捆包机或捆扎机，作为包装设备中的一个主要分支，是将一个或多个包装物用捆扎带紧束一起的机器，使包装件便于运输、保管和装卸，属于 外包装设备。打包机的功用是使塑料袋能紧贴于被捆扎包件表面，保证包件在运输、贮存中不因捆扎不牢而散落，同时还应捆扎整齐美观。在捆扎材料中，目前以钢带和塑料袋的应用最为广泛。由于塑料袋比钢带、纸带具有较低的使用成本和不锈蚀、不污染、强度适中手感柔软、制造方便、外观美观等优点，使之在许多领域逐步替代原来的钢带，纸带，塑料袋打包机成为包装机械中少有的技术成熟、简单可靠、品种齐全、覆盖面广的主要设备。为此，根据我国包装行业的实际需求和发展趋势，设计一款塑料袋打包机是非常必要的。 捆扎机是用捆扎带捆扎包装件，完成捆扎作 业的机器。由机架、刀体结构、凸轮轴、电热头摆杆、电热头等组成的捆扎机捆扎装置，通过卸下弹性横销，再卸下在刀滚轮架上的固定螺钉，而后调整调整螺钉就可控制刀的长度，使刀的长度具有可调性和自动调节性能。本实用新型具有外形尺寸小，设计合理，结构紧凑，工作可靠，捆扎牢固，工作效率高，维 护方便等特点。它特别适用信封、书刊、钞票、商品等的捆扎。捆扎是为了防止物品的散落和丢失，便于运输和保管。捆扎机应用范围极广，几乎应用于所有行业的 产品包装中。 纸箱捆扎机又称纸箱打包机，用于生产完毕的纸箱产品在运输到纸箱用户之前，便于 运输存放而或十个或二十个堆叠打包的设备。 题背景 捆扎机械作为包装设备中的一个主要分支 ,是将一个或多个包装物用捆扎带 (绳 ) 紧束一起的机器 , 使包装件便于运输、保管和装卸 ,属于外包装设备。捆扎机械的发展 ,在一定程度上借助于捆扎材料的开发应用。在捆扎材料中先后出现的有草绳、绵麻绳、纸绳、金属丝、塑料绳、塑料带、钢带、聚胺酯带等。但由于其本身的强度和延伸率不同和对机械捆扎的适应程度各异 ,以及考虑制作成本，目前以钢带和塑料带塑料袋打包机的结构设计 6 的应用最为广泛。特别是自上世纪五十年代以来 ,随着石油化工的崛起，开始 用塑料作为捆扎材料 , 为塑料带 (绳 ) 捆扎机械的开发成功奠定了基础。由于塑料带比钢带、纸带具有较低的使用成本和不锈蚀、不污染、强度适中手感柔软、制造方便、外观美观等优点 ,使之在许多领域逐步替代原来的钢带 , 纸带 ,塑料带捆扎机成为包装机械中少有的技术成熟、简单可靠、品种齐全、覆盖面广的主要设备。 目前，我国很多企业的包装水平跟不上生产设备的更新速度，包装质量不高。虽然国内少数企业凭借自身的雄厚经济实力，从国外引进了部分全自动打捆设备，但其高昂的价格增加了生产成本，绝大多数企业仍在使用半自动或 人工打包设备，这样既使生产效率降低，也浪费了大量劳动力，为此，根据我国包装行业的实际需求和发展趋势，研发高质量，高可靠性的全自动打捆机以替代进口，以非常必要，而且形势紧迫。 内外发展现状 装带捆扎机国外发展状况 国外捆扎机械的应用 ,起始可追溯到本世纪初期 ,如美国的 司、德国的 ,以生产钢带捆扎设备为主 ,但其规模和生产技术水平都还较低。直到上世纪的五十年 ,塑料材料的问世 , 使以塑料带作为捆扎材料成为现实 ,极大地促进了塑料带捆 扎机的发展 。较早的如日本的下岛株式会社、株式会社 ,日鲁工业株式会社等。至 2001年 ，日本的塑料带捆扎机总产量达 94万台 , 约占包装机械总量的 19. 5%,总产值达 300亿日元。每年约有 30%的出口 ,几乎占领了全部东南亚市场。由于他们能成功地引进和消化吸收别国的经验 ,不断改进发展。结构较为简单 , 可靠性高 ,在国际市场上有很大的竞争能力。其中最大的生产厂家为下岛株式会社 ,于 1969 年开始正式生产自动捆扎机 ,主要从事产品开发 , 产品质量控制和推销工作 ,其零部件加工和装配均通过扩散的 办法。在国内设有 17家分公司和 270个代销点 , 并在 35个国家和地区设有代理点。产品品种达 200 多个 , 正常生产品种为 29种。美国的 , 塑料带、聚酯带捆塑料袋打包机的结构设计 7 扎工具为辅的跨国公司 , 属于美国 美国和其他六个国家设有分公司该公司自 1913年就开始从事捆扎机械的生产 , 为 100多个国家的工业产品包装提供服务 , 并为各国用户提供 24 小时内的配件供应服务 ,他们不仅具有巨大的生产能力 ,而且还有一支精益求精的研制和开发队伍 ,通过对捆 扎机械各功能部件的反复试验和多方案对比 ,生产出的捆扎机械具有很好的可靠性和最佳的经济寿命 ,虽然价格昂贵 , 但仍然是国际市场上的强手。 装带捆扎机国内发展现状 我国包装机械工业是在改革开放以后发展起来的。由于起步较晚，大部分设备都是通过引进设备消化吸收研制出来的。行业从无到有，从小到大，逐步发展起来 。随着我国食品工业、包装工业和农业的迅速发展，我国的包装食品机械行业取得了世人瞩目的进步。产品品种的数量不断增加，使包装和食品机械行业成为直接为提高人民生活质量服务，为包装业和食品工业服务、 农业和农副产品深加工业服务的新兴行业。成为我国机械工业十大支柱产业之一。基本上能生产出满足人民生活需求的各种各样、各种档次的产品，并正在不断努力、提高、缩小与国外先进水平、先进技术、先进设备的差距。 与国外捆扎机械生产技术水平相比， 中国捆包机产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决 定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。 自动捆扎机的工作过程主要由送带、收紧、切烫、粘结四个环节组成，因此送带机构、夹压机构、封口机构设计的合理与否，将直接影响到捆扎质量和效率。当捆扎物人工搁置在规定的位置后，手动将捆扎带塞入焊接处并触动微开关，第一顶紧杆将带端压紧，同时机械装置和执行机构保证反时针方向收带，达到一定的捆紧力后焊接，稍后切刀上顶切带，最后机械送带，完成一个捆件的捆扎过程 。在设计过程中需解决以下难点： （ 1）、如何实现捆扎速度的可调，以适应不同的捆扎要求。 塑料袋打包机的结构设计 8 （ 2）、依靠摩擦轮退带收紧过程中，如何判断包装带捆扎纸箱的捆紧力已达到要求而自动停止退带收紧。 （ 3）、凸轮总成的精确设计，受凸轮控制的剪切、夹压机构的合理协调运行是完成捆扎的关键。 （ 4）、如何避免以往捆扎机械中都伴有烟尘、气味的情况，保护操作者的身心健康及环境保护。 课题所做的主要工作 本文研制的包装带打捆机，以纸箱、塑料包裹为捆扎对象对象，研发的主要内容包括 :送、退带捆紧机构的研究、剪切、机构的设计、气动执行系统的设计、捆扎形式的选择，捆扎材料的选用等。 包装带捆扎机的工作过程包括六个主要步骤 :送带、顶紧、退带拉紧、再顶紧、切带、加热、顶紧粘结、复位。整个包装带 捆扎机的研究也主要围绕这几个重要的动作来展开。 塑料袋打包机的结构设计 9 2 整体方案设计 计思路 本文着重对包装带捆扎机的机械部分进行设计，将包装带捆扎机的机械部分设计成三部分，其中送退带机构主要实现包装带的送带与退带，以及通过退带将捆扎物捆紧待加热，粘贴。夹压剪切机构主要实现包装带的顶紧固定，并在包装带通过热熔搭接器加热融化后实现对带的夹压，以便使带迅速粘结。在送退带机构电机反转进行退带时，为避免退回的带在机箱内缠绕齿轮及其它部件，本文将设计一个储带箱放在机箱内，存放多余的包装带，既增加了捆 扎安全性，又使下次捆扎有足够的缓冲时间。根据行业包装机械的参数要求 , 为保证包装带捆扎机能够高效正常运转，特对本捆扎机的设计提出如下要求： （ 1）适合常规物体打包，打包速度不大于 道。 （ 2）台面高度不超过 800 （ 3）捆扎形式为平行 1 （ 4）送带停止时，带盘刹车可靠。 （ 5）每道捆扎时间应不大于 15s。 （ 6）捆紧力应可调，对采用宽度小于 13. 5 包带的捆扎机，单道最大捆紧力应不小于 200 N;用宽度不小于 13. 5 道最大捆紧力应不小于 250 N。 （ 7）烫头温升时间 合上总开关后，烫头从室温升到 300 ，时间应不超过 5 （ 8）烫头表面温度在 200围内应可调。 （ 9）接头外观无过熔现象，上、下层对齐，中心偏移量应不大于 1. 5 头末端未烫部分长大于 2 （ 10）外观质量 亮，不应有锈点、凹陷等缺陷 ; b. 表面涂漆或喷塑牢固、光滑、色泽均匀 碰等有损美观的缺陷。 塑料袋打包机的结构设计 10 （ 11）最大捆扎体积为 400 400 1200 案设计 整个系统分为：机械系统 和控制系统。 机械系统分为：送带、退带张紧机构，捆扎封接机构。 控制系统分为：步进电机控制系统，气动控制系统。 械系统设计 机械系统分为：送带、退带张紧机构，捆扎封接机构。捆扎机原理图如图 一、送带、退带张紧机构 送带、退带张紧机构主要完成捆扎带送入和退出，由电机、摩擦轮、齿轮、同步带轮、小轨道等部件组成。送退带机构原理示意图如图 机器进入工作准备状态时，捆扎带通过摩擦轮正转，依靠摩擦力使捆扎带从储带箱中拉出送入轨道；当带碰到触动开关后，压紧机构的第一压头将带端压 紧，同时电机带动摩擦轮开始反转，将多余的带从轨道中拉出退入储带箱中，已达到使纸箱捆紧的目的。 图 退带机构原理示意图 二、捆扎封接机构 捆扎封接机构原理示意图如图 扎带在进行捆扎时，其带头和带尾都需要用夹压机构进行夹紧，以便完成热熔搭接工作。夹压机构共有三个压头，由安装塑料袋打包机的结构设计 11 在同一轴上的三个凸轮分别控制，其中的第一压头夹压带头，第二压头夹压带尾，两层带中间先由隔离器隔开，然后再由隔离器引导熨头进入两层带子中间，以待热熔搭接。 捆扎带收紧捆绕在包装件上后，为了使它在流通过程中不松散，就必须将 捆扎带的两端构成牢固的连接，才能保证捆扎的可靠与安全。捆扎带在封接压头，即第三压头的作用下，由电热板对其加热使带表面熔融，然后经过加压冷却而得到熔接连接。 图 扎封接机构原理示意图 制系统设计 研制包装带捆扎机的一个重要任务就是要实现打捆过程的半自动化或尽可能自动化。气动控制方式与电气、液压控制方式一样，是实现生产过程自动化的常用的方式之一。随着电气控制技术在气动元件中不断的进步和发展，一系列高性能的气动元件的出现，如快速响应的电磁阀，位置感应气缸等，使得气动元件更加易于进行远距 离的操作控制。因此，气动系统在很多自动化设备中正得到越来越广泛的应用。 在打捆过程中，包装带压板以及热熔搭接器的驱动由气缸来实现，相对于电机控制而言，气缸在实现来回伸缩控制方而有其独特的特点和优势 ;具有动作实现简单，可大大减少辅助机构的设计 (相对于电机控制而言 )。气缸的运动过程由电磁阀进行控制，简单易行。另外，实现捆扎速度可调通过凸轮轴上的步进电机来实现，机电配合的整个工作过程如下 : 塑料袋打包机的结构设计 12 （ 1）接通电源 ,单片机开始工作 ,烫头开始加热升温 ,温度的自动调节通过单片机自动控制 . （ 2）按下“送带”按钮 ,电机正转 ,实现 送带 ,送带 2 （ 3）手动将带拉出，将包装带缠绕捆扎物一周，当带碰到行程开关后，步进电机运转，第一顶杆将捆扎带顶紧。 （ 4） 2现退带，对包装件进行捆紧， 2时第三顶杆将带另一端顶紧。 （ 5）第二顶杆上升将包装带切断并迅速下移，热熔搭接器开始对包装带加热，第二顶杆再次上升，将两片包装带夹紧粘贴。 （ 6）气缸收缩，将压带侧板抽出，捆扎完成。 章小结 本章主要根据打捆机的工作流程提出了包装带捆扎机的总体设计方案，主要内容包括 : （ 1）给出了包装带捆扎机的技术参数 和要求 ; （ 2）提出了打捆机的系统总体设计方案，包括机械系统、控制系统、采用的捆扎方式和材料等。 塑料袋打包机的结构设计 13 3 机械系统设计 体设计 包装带捆扎机的结构：目前使用的台式自动捆扎机，其构造包括机架、丙烯带圈筒、储带箱、带子的进给和张紧机构、带子的接合机构、拱形导轨、传动机构和自动控制装置等部分组成。 捆扎机工作流程：包装带捆扎机采用聚丙烯塑料带作为捆扎材料，打捆完成后用热熔搭接法将捆扎带加热粘贴。当捆扎物人工搁置在规定的位置后，手动将捆扎带塞入焊接处并触动微动开关，机械装置和执行机构保 证反时针方向收带，达到一定的捆紧力后焊接，稍后切刀上顶切带，最后机械送带，完成一个捆件的捆扎过程 。在捆扎过程中，由送退带机构完成送带、收带、拉紧等动作；在夹压、熨烫机构作用下完成包装带粘结锁紧，防止包装带的打滑松动。本捆扎机以气动系统作为打捆系统加热装置的主要执行件，以可编程序控制器米乐M6 米乐平台作为控制单元实现打捆过程的半自动化。 动方案设计 择电动机 合理选择电动机类型，对工作机械有效的工作，以及机组运行的可靠性、安全、节能及降低设备造价都有重要意义。 电动机类型的选择要从负载的要求出发， 考虑工作条件，负载性质、生产工艺、供电情况等，尽量满足下述各方面的要求： 1 机械特性 由电动机类型决定的电动机的机械特性与工作机械机械特性配合要适当，机组稳定工作；电动机的起动转矩、最大转矩、牵入转矩等性能均能满足工作机械的要求。 2 转速 塑料袋打包机的结构设计 14 电动机的转速满足工作机械要求，其最高转速、转速变化率、稳速、调速、变速等性能均能适应工作机械运行要求。 3 运行经济性 从降低整个电动机驱动系统的能耗及电动机的综合成本来考虑选择电动机类型，针对使用情况选择不同效率水平的电动机类型；对一些使用时间很短、年使用时数也不高 的机械，电动机效率低些也不会使总能耗产生较大的变化，所以并不注重电动机的效率：但另一类年利用小时较高的机械，如空调设备、循环泵、冰箱压缩机等，就需要选用效率高的电动机以降低总能耗。 动机的选择 本机器的动力选用交流 380V。塑料包装机械中常用的点机转速多为 1400分转 /分，由于整个载荷比较小，所以综合考虑最终选用 压为 380V，功率为 180W，额定转速为 1400r/据电机转速及效率要求确定各级传动比。其中转送带为主要工作部件，其效率直接影响整机工作效 率。电动机的外形图及尺寸见表 机座号 安装尺寸 D(E F(G M N(P R S T 80 19 +0 6 65 130 +00 0 12 +料袋打包机的结构设计 15 表 电动机外形尺寸 动方案的确定 包转机工作时，先将塑料袋经输送带 8 送入，再经花盘轮 9旋转转到送料装置10，然后通过槽轮 6 进行间歇运动使之停下，进行灌料。然后再通过花盘轮转出，由输送带送出。 外形尺寸不大于 A E L 175 120 110 300 塑料袋打包机的结构设计 16 图 料包装机系统传动原理图 级传动比的确定 按图 动机经带轮、减速器、链轮减速。减速器选用传动比为 ： 50的蜗轮减速机，电机与减速箱采用皮带传动，其传动比为 ： 4， 链轮减速的传动比为： 1，即 411 ： 减电机 i 电机与减速器的传动比 2 1 50减 ： 蜗轮减速箱传动比 3 1 2 1 2 0 2 0i 减 ： ： ： 减速箱与主轴间传动比 所以主轴转速及传动带上的瓶的线 1000 =s=s 每分钟 30瓶，那么瓶子间的距离为： L 料袋打包机的结构设计 17 4 电机到主输送带装置的传动设计 一级传动 带的设计 1）确定带的计算功率 由表 8查得带的工作情况系数 ，故 w =198w ( 2） 选取窄 根据 1n 由图 8。 3） 确定带轮基 准直径 由表 8表 8 63 根据式（ 8 2121 ，从动轮基准直径 2 21634 =252 (根据表 8 50d 2 。 按式 111 6 0 1 0 0 01160 1000= 63 140060 1000 =m/s (212 6 0 1 0 0 0 =s 所以带的速度合适。 4） 确定窄 根据 1 2 0 1 2) 2 ( )d d d dd d a d d ，初步确定中心距 0a 400 根据下式计算所需的基准长度 塑料袋打包机的结构设计 18 2210 2 102 ( )24 d d a d d a = 002 2 ）（）（ = ( 由表 81400 则按式（ 8算实际的中心距 a 0 2 2 = (圆整取 a=442） 验算主动轮上的包角 1 由式（ 8 00211 1 8 0 5 7 . 5 00 3252180 00 (主动轮上的包角合适。 6）计算窄 由 00 K K (又 1n 1400 r/ 1 63i 4,查表 8 0P 查表 8包角系数 K 表 8K 0 . 1 80 . 2 4 0 . 0 3 0 . 9 5 0 . 9 9Z =取 Z=1根。 7） 计算预紧力 0F 由20 2 . 55 0 0 1q vv z K (塑料袋打包机的结构设计 19 查表 8q=m，故 200 . 1 8 2 . 55 0 0 1 0 . 0 6 4 . 6 1 84 . 6 1 8 1 0 . 9 5F N=） 计算作用在轴上的压轴力 102 s i n 2 F = 01 6 2 . 12 1 3 3 . 0 7 8 s i n 2 = (轮蜗杆传动减速箱的计算 蜗杆所在轴： 1n =700 r/1p 1 180 172.8 w，传动比 50i ， 传动不反向，工作载荷稳定，设计寿命 12000 h。 择蜗杆的传动类型 根据 10085 1988 的推荐，采用渐开线蜗杆（ 择材料 考虑到本设计中蜗杆传动的传递功率不大，速度较低，所以蜗杆用 45钢。因希望效率高些赖磨性好，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为 45 55轮用铸锡磷青铜属模铸造。为里节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁 齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭齿蜗轮蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计 ,再较核齿根弯曲疲劳强度。由式（ 11 12），传动中心距 塑料袋打包机的结构设计 20 23 2 T (1）确定作用在蜗轮上的转矩 2T 按 1Z 1，取效率 6 22 29 . 5 5 1 0 PT n 36 1 7 2 . 8 1 0 0 . 89 . 5 5 1 0700 15=94300N (2）确定载荷系数 K 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数 K =1；选使用系 数于转速不高，冲击不大，可取重载荷系数 K K1 = (3）确定弹性影响系数 因选用的铸锡磷青铜 160 12 4）确定接触系数 Z 先假使蜗杆分度圆直径 1d 和传动中心距 图 11= 5）确定许用接触应力 H 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 属模锻造，蜗杆螺旋齿面硬度 45从表 11 H =268应力环次数为 260 hN =7006 0 1 1 2 0 050 = 14506 0 1 1 2 0 020 = (寿命系数 78 7101 . 0 0 8 1 0 =1 则 H H N =1 268=268 料袋打包机的结构设计 21 6）计算中心距 23 1 6 0 2 . 91 . 2 1 9 4 3 0 0 268a =中心距为 a=80 i=50，故可模数 m=杆分度圆直径 1d =30时 1d /a=图 11Z =为 ，上述计算结果可用。 杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 1）蜗杆 轴向齿距 m =径系数 q=12；齿顶直径 1 1 2=35 齿根圆直径 112 d m =24 分度圆导程角 1a rc ta = 0 4 4549 ；蜗杆轴向齿厚 = 2）蜗轮 蜗轮齿数 2Z =51；变位系数 122 2 = ； 验算传动比 21511zi z=51，这时传动比误差为 51 5050 =这是 许的。 蜗轮分度圆直径 22d =1 =127.5 轮喉圆直径 2 2 22d h = 32.5 轮齿根圆直径 2 2 22d h = =121.5 轮咽喉母圆半径 2212a d = 180 校核齿根弯曲疲劳强度 塑料袋打包机的结构设计 22 22121 . 5 3 Yd d m (当量齿数 22 3co sV zz r= (根据 2 ， 2图中可查的齿形系数 2 螺旋角系数 01 140Y =40 = (许用弯曲应力 F F F g 从表 11 F =56 寿命系数 69 7101 . 0 0 8 1 0 = 5 6 0 3F =50实际弯曲强度 F =1 . 5 3 1 . 2 1 9 4 3 0 03 0 1 2 7 . 5 2 . 5 =曲强度满足条件。 度等级公差和表面粗糙度的确定 由蜗轮蜗杆传动的情况，选用 8级精度，侧隙种类为 f。则 1） 蜗杆轴向齿距极限偏差 ，蜗杆 轴向齿距累计公差 蜗杆齿行公差 1 2） 蜗轮齿距累积公差 轮齿圆径向跳动公差 轮齿形公差 2轮齿距极限偏差 动效率的计算 塑料袋打包机的结构设计 23 滑行速度 1 1 1c o s c o d nV =30 3 0 7 0 0 1 06 0 c o s 4 4 5 4 9 =1.1 m/s (故采用下置蜗杆。 此时查得 02 31V ，总效率 1 2 3t a 9 6t a n =(轮蜗杆最小轴径的确定 1）蜗杆 选择轴的材料为 45钢，由于蜗杆小，所以做成齿轮轴。 此时 T =40 由公式 633 9 . 5 5 1 00 . 2( 6 6 3333 9 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 1 7 2 . 8 1 00 . 2 0 . 2 4 0 7 0 0 = 112 2）蜗轮 同样选轴的材料为 45钢，轴传递的功率 1P 1 带 蜗 杆轴 承 =1 8 0 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 5 2=89 W 由公式（ 1）得 633 9 . 5 5 1 0 8 9 1 00 . 2 4 0 1 4d =轴最小直径为 225 三级传动 链传动的设计计算 塑料袋打包机的结构设计 24 由设计条件可知传动比 i=1，输入的功率为 1P =89 W，转速 n=14 r/载荷平稳。则可进行如下设计 1）选择链轮齿数 12,定链轮转速为 3 m/s ，由表 9 8选取小链轮齿数 1z =20；从动轮齿数2z =20。 2）计算功率 由表 9 91查 得工作情况米乐M6 米乐平台系数 1，故 9 W 确定链条链节数 初定中心距 0a =30p,则链节数 为 0 221210222pa zz =80 节 (1 3）确定链条的节距 p 由图 9 131按小链轮转速估计，链工作在功率曲线顶点的左侧时，可能出现链板疲劳破坏。由表 9 = 100 =取单排链，由表 9 11查得多 排链系数 得所需传递的功率为 0891 . 0 5 0 . 9 4 1 . 0 K =90 W 根据小链轮转速 1n =14 r/ 1P =89 W，可选链号为 08时也证实原估计链的工作在额定功率曲 线顶点左侧是正确的。此时查得链节距 p= 4）确定链长 L 及中心距 a 8 0 1 2 . 7 01 0 0 0 1 0 0 0 =m 塑料袋打包机的结构设计 25 221 2 1 2 2 184 2 2 2z z z z L (= 1 2 . 7 0 2 8 0 2 04 =445 心距减小量 a=(a=( 445 际中心距 a = a =445-( a =444 ）验算链速 116 0 1 0 0 0n z =1 4 2 0 1 2 6 0 1 0 0 0 =m/s 6）验算小链轮毂孔 由表查得链轮毂孔最大许用直径 34 于蜗轮轴径 2=25 合适。 7）作用在轴上的压轴力 F 有效圆周力 0 . 0 8 91 0 0 0 1 0 0 0 0 . 0 6e =1483 N (按水平布置取压轴力系数 ，故 1 1 4 8 3=1705 N 传送带的设计计算 传动链的设计计算 由前述可知，选取 08P=12.7 选择链轮 的齿数 77,料袋打包机的结构设计 26 选取链轮的齿数 77=36。 计算功率 工作情况系数 入功率 21 0 . 6 8 9 0 . 9 6 链 = 其中 为输入主轴的功率分配给主传动链的分配比 故 2 1 1 = 3）确定链条链节数 初定中心距 0a =100p，则链节数为 0 7 72 2 1 0 0 3 6 3 622pa z z =236 节 为了能均匀的分配三角挡板，故选取 240 节。 4）确定链长 L 及中心距 a 2 4 0 1 2 . 71 0 0 0 1 0 0 0 =m 221 2 1 2 2 184 2 2 2z z z z L =1295.4 心距减小量 a=(a=( 445 际中心距 a a=1290.2 a 1292 ） 验算链速 76 0 1 0 0 0nz =14 36 000 =m/s 选取轮毂孔 塑料袋打包机的结构设计 27 由表可查的轮毂许用最大直径 以及参考第二 传动链的轮毂许用最大直径拟选择此段轴径 35 7） 作用在轴上的压轴力 F 又主传动带的输入功率 2p 有效圆周力 0 . 0 5 11 0 0 0 1 0 0 0 0 . 1 0 6 7e 主 =480 N 按水平布置取压轴力系数 ，故 1 4 8 0=552 N 算主传送带的牵引力 F 假设回程链条有支托的水平式输送装置，则 1 . 1 5 2 3g W L f L f (6 式中 F 输送链条的牵引力， N； L 物品输送的水平长度， m； 每米长度上的输送链质量， W 输送机每米长度上的输送物品质量， 物体与滑台表面间摩擦系数； 链条与导轨间摩擦系数； 3 为链条数。 在本设计中瓶子由链条本身传送，所以选 =于 08q=kg/m，则 开始确定瓶间距时 H=10P=127 又在设计时我选用娃哈哈矿泉水作为参考物品，所以 取 W=4 kg/m，式中 = a 785 塑料袋打包机的结构设计 28 在设计中送料机构给一个瓶子灌料时，输送带上有 10个待灌瓶子。这样它们所需要的链长为 L =10 10 =1270 0， z 3，一般取 z=4(2)销数 K 讨论： 齿轮 2材料及热处理 45号钢 (3)、齿轮精度 齿轮 1第组精度 7级 齿轮 2第组精度 7级 (4)、齿轮基本参数 模数 (法面模数 ) M=4 齿轮 1齿数 0 齿轮 1齿宽 齿轮 2齿数 4 齿轮 2齿宽 标准中心距 实际中心距 A=齿轮 1分度圆直径 齿轮 2分度圆直径 齿顶高系数 料袋打包机的结构设计 36 顶隙系数 c*=力角 *=20(度 ) 传动轴的设计 择主传动轴的材料 由于轴工作时产生的应力多是循环变应力，所以轴的损坏常为疲劳破坏。而轴的设计是塑料包装机设计中的重要的组成部分，因此我校核主传动动轴，应保证其有足够高的强度和韧性。对应力集中敏感性小和良好的工艺性，还须满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性要求。轴的一般材料主要是碳素钢和合金钢。碳素钢强度虽然较合金钢低，但价廉，对应力集中的敏感性低，故在本次设计主传动轴时采用碳素钢比较合适。 常用的碳素钢有 30、 40、 45、和 45钢，其中以 45钢最为常用。同时主传动动轴一般是用碳钢或合金钢制成，且本设计中的主传动动轴是低速中载传动，所以综合上述考虑，我选择 45 钢作为主动轴的材料，为保证其力学性能，应进行调质热处理。其主要的力学性能参数见文献 1表 15中毛胚直径小于 1005号钢调质处理后的主要参数有：硬度： 217 255；抗拉强度： 640B M ；屈服强度极限：355s M ；弯曲疲劳极限： 1 275M ；剪切疲劳极限： 1 155M ；许用弯曲应力： 1 6 0 M 。 传动轴的结构简图 图 动轴的结构 塑料袋打包机的结构设计 37 输入轴上的功率 1P 、转速 转矩 若取每级齿轮传动的功率（包括轴承效率在内） = 01 = 1 =180 1 =000 235749N 作用在齿轮上的力 因已知大齿轮的分度圆直径为 m 1Z =4 60=240 2402357492 =n=340680=a =Ft 4068 0 =步确定轴的最小直径 先按式（ 15步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45钢，调质处理。根据表 15 3 =112，其中 T 为许用扭转切应力，于是得 11112 3 料袋打包机的结构设计 38 输入轴的最小直径显然是安装锥齿轮处轴的直径。为了使轴直径与前面所设计的带轮相配合，这里需要确定其 了满足强度要求，这里取 d=20 核轴的强度 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图 图 从轴的结构图和弯矩和扭矩中可以看出截面 将计算出的截面H 、 表 面 载荷 水平面 H 垂直面 V 塑料袋打包机的结构设计 39 支反力F 2070N 122N， 1032N 弯矩 M m， m 总弯矩 2 = m 扭矩 T 23625 N 弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（既危险截面 D）的强度。根据 2式（ 15上表中的数值，并取 =的计算应力 1 22 = 31 2 5

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