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編號
無錫太湖學院
畢業(yè)設計（論文）
題目： 偏心鏈輪不等速機構設計
信機 系 機械工程及自動化 專業(yè)
學 號： 0923103
學生姓名： 鄭 莉
指導教師： 唐正寧（職稱：副教授）
（職稱： ）
2013年5月25日
無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文）
誠 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 偏心鏈輪不等速機構設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級： 機械93
學 號： 0923103
作者姓名：
2013 年 5 月 25 日
無錫太湖學院
信 機 系 機械工程及自動化 專業(yè)
畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書
一、題目及專題：
1、題目 偏心鏈輪不等速機構設計
2、專題
二、課題來源及選題依據(jù)
隨著科技和經濟的快速發(fā)展，社會對自動化設備的需求越來越大，此機構用于塑料制袋包裝機上，利用偏心輪可以使塑料薄膜送進速度與熱封輥圓周速度相等，保證熱封輥快速張開，以免熱封輥被包裝物相碰。這一研究對工業(yè)有很大幫助。
在機械加工過程中，偏心鏈輪機構的鏈輪松緊是一大難題，通過優(yōu)化張緊輪的轉動中心位置，偏心量和初始角位移，使鏈條在工作中始終處于緊張狀態(tài)，才能提高生產效率，因此著重于這個問題，利用微分原理對該機構進行運動學分析，列出了主從鏈輪位移關系的求解方程，并以此為基礎，進行了傳動系統(tǒng)的運動學分析和緊張輪的輪心坐標，初始相位移和偏心量的優(yōu)化計算，其目的是在周期中使鏈條波動最小，從而達到工業(yè)要求。
三、本設計（論文或其他）應達到的要求：
① 閱讀外文資料，并翻譯與所學專業(yè)或課題相關的外文文獻5000字
I
左右，語句通順、流暢、準確；
② 根據(jù)加工產品上具體結構和加工要求，擬定分析設備設計方案；
③ 運用三維軟件進行三維造型設計、三維裝配；
④ 繪制設備總裝圖和關鍵零部件二維工程圖；
⑤ 編寫設計說明書，符合本科論文的格式要求，語言簡潔、流暢、層次分明；
四、接受任務學生：
機械93 班 姓名 鄭 莉
五、開始及完成日期：
自2012年11月12日 至2013年5月25日
六、設計（論文）指導（或顧問）：
指導教師 簽名
簽名
簽名
教研室主任
〔學科組組長研究所所長〕 簽名
系主任 簽名
2012年11月12日
V
摘 要
本研究主要包括偏心鏈輪的結構改進設計，并設計出試驗裝置，進行設計工藝參數(shù)的試驗研究。在整機設計中，通過對偏心鏈輪總體方案的分析，編制了工作循環(huán)圖，確定主要裝置（偏心鏈輪，從動輪，張緊輪，調節(jié)機構）之間的相互配合關系；完成了偏心鏈輪的結構改進設計和理論分析及其主要參數(shù)的確定；對橫封裝置進行了改進設計，提出適應包裝袋長度可連續(xù)變化的翻領成型器，擴大了偏心鏈輪的使用范圍，并進行了理論研究，本文的研究對其它偏心鏈輪機械的設計和開發(fā)有著積極的指導意義。
利用設計的試驗裝置，確定了偏心鏈輪傳動的特性，即勻速度傳入主動輪偏心鏈輪中，由于偏心鏈輪各處的中心距不等，呈現(xiàn)增大減小的規(guī)律運動，所以滾子鏈的瞬時速度也不一樣，其運動類似于正弦運動，傳到從動輪上的速度也就是正弦運動，此運動方式適用于包裝機，包裝機在包裝物品時，就需要快慢不一的速度。本研究結果對包裝材料的生產廠家、偏心鏈輪械生產廠家、機械用戶以及科研人員具有十分重要的意義。
關鍵詞：偏心鏈輪；橫封裝置；包裝
Abstract
This study included the modified structure design of the eccentric sprocket, the finite element analysis and solid modeler. Besides, designed tester and tested sealing quality.
In the entire machine design, established working cycle and conformed work in relations of main fixtures(feeding ,forming, retractor, sealing, driving)through analysis of eccentric sprocket overall plan; completed the modified structure design of the forming filling sealing eccentric sprocket and conformed the main parameters. In this paper, designed the horizontal sealing fixtures and advanced new forming fixture which can adjust the packaging length and extended the useable range of the eccentric sprocket and studied. At the same time, offered a method of parallel measure feeding and founded vibration feeding fixtures of oscillatory differential equation. This study can direct the design and exploitation of other bag eccentric sprocket actively.
Using the tester carries on the package sealing test, the tensile test and the endure stress test that the tests were based on the national standards, experimented data and the results indicate sealing intensity conforms to the national standard. Through data analysis obtained the permits packing sealing temperature range and the relations of the sealing intensity of the horizontal fixtures and the vertical sealing fixtures ,time and temperature and the best packing material sealing condition.
Key words: eccentric sprocket；horizontal sealing；packing machine
目錄
摘 要 III
Abstract IV
目錄 V
1 緒論 1
1.1 本課題的研究內容和意義 1
1.2 國內外的發(fā)展概況 1
1.3 本課題應達到的要求 1
2 總體方案設計 3
2.1 偏心鏈輪機構的組成 3
2.2 偏心鏈輪運動規(guī)律的分析 5
2.2.1 偏心鏈輪機構工作原理 5
2.3 偏心鏈輪各基本參數(shù)的確定 9
2.3.1 主動鏈輪的偏心距的計算 9
2.3.2 鏈輪的節(jié)圓半徑 11
2.3.3 主從動鏈輪傳動軸的中心距 12
2.4 軸承的選擇 12
2.4.1 軸的設計校核 12
2.4.2 軸承的潤滑及密封 15
3 熱封裝置設計 18
3.1 熱封材料及封口方法 18
3.2 縱封滾輪的設計及計算 18
3.3 橫封裝置設計 19
3.4 封合調整 22
4 包裝機的設計 24
4.1 包裝機工作原理及功能 24
4.1.1 功能要求 24
4.1.2 主要構成及工作原理 24
4.1.3 執(zhí)行機構的動作配合 25
5 鏈輪的設計 26
5.1 鏈輪設計與機械加工 26
5.1.1 常見鏈輪的形狀與結構 26
5.1.2 鏈輪材料的選擇 26
5.1.3 鏈輪的基本參數(shù) 26
5.1.4 鏈輪齒形的幾何形狀與設計原則 26
5.1.5 鏈輪設計與加工 27
5.1.6 刀具設計 28
6 結論與展望 30
致 謝 31
參考文獻 32
偏心鏈輪不等速機構設計
1 緒論
1.1 本課題的研究內容和意義
隨著社會的發(fā)展、生活水平的提高，尤其是加入WTO后，人民對熱封裝置提出了更高的要求。與人民生活和工農業(yè)生產密切相關的粉粒狀物料，如生活日用品、營養(yǎng)食品、藥品，種子、化肥、農藥、化工原料等工農業(yè)生產用品，都需要穩(wěn)定的熱封裝置。
偏心鏈輪是現(xiàn)代工業(yè)的基本設備，是商品生產中必不可少的關鍵性技術設備。隨著人類社會的進步，國民經濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，人們越來越重視鏈輪的質量、品種類型，鏈輪機械在工業(yè)領域中起著重要的作用。鏈輪機械是使產品實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證。它能夠大幅度地提高生產效率；降低勞動強度，改善勞動條件；保護環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產品成本；有利于熱封機械的發(fā)展，提高產品效率，增強市場銷售的競爭力。
偏心鏈輪保證包裝機熱封的質量高、生產效率高、品種多、生產環(huán)境好、生產成本低、環(huán)境污染小，因而獲得較強的市場競爭能力，帶來巨大的社會效益和經濟效益。偏心鏈輪被堪稱為擁有漫長發(fā)展歷史和富有強大生命力的主導機型?，F(xiàn)已被各國視為前景較好的熱封機械。據(jù)調查，現(xiàn)有偏心鏈輪機構存在以下問題：
(1)速度不穩(wěn)定；
(2)薄膜送進速度難以與熱封輥圓周速度相等；
(3)鏈輪傳送消耗大；
(4)包裝機的橫封機構運動形式的不合理，將導致封口質量問題。
包裝容器的封口，是包裝工藝中不可缺少的工序。封口的好壞將直接影響生產效率。因此，包裝質量在很大程度上取決于封口質量，所以鏈輪機構的研究改進對提高封口質量有著重要的意義，本研究在整機研究的基礎上，針對橫封封口形式影響封口質量這個問題進行深入的研究。同時，通過一系列試驗，研究總結出較為完整的工藝參數(shù)，對實際生產具有十分重要的現(xiàn)實意義。
1.2 國內外的發(fā)展概況
從廣義而言，現(xiàn)代機械的含義和領域很廣，包括各種自動化和半自動化傳動機械、包裝機械、橫封機械等。這些相互密切聯(lián)系的機械設備組成了現(xiàn)代化的傳動機械體系。
隨著科技和經濟的快速發(fā)展，社會對自動化設備的需求越來越大，此機構用于塑料制袋包裝機上，利用偏心鏈輪可以使塑料薄膜送進速度與熱封輥圓周速度相等，保證熱封輥快速張開，以免熱封輥被包裝物相碰。這一研究對工業(yè)有很大幫助。
1.3 本課題應達到的要求
設計偏心鏈輪不等速機構，運用于塑料制袋包裝機上，其原理方案的功能實現(xiàn)，總體方案的設計，結構形式，結構參數(shù)，工作參數(shù)的設計。要求：
（1）熱封時，塑料薄膜送進速度必須與熱封輥圓周速度相等。由于產品規(guī)格不同，袋長不同，要求送料速度變化，這時熱封輥速度必須隨之產生相應的變化，因此，要求回轉一周時獲得快慢變化的周期變速運動，以使熱封時熱封輥與薄膜送進達到相等的速度。從而可以使包裝物順利傳送。
（2）熱封后，最好能保證熱封輥快速張開，以免熱封輥與被包裝物相碰。
33
偏心鏈輪不等速機構設計
2 總體方案設計
2.1 偏心鏈輪機構的組成
如圖2.1所示是偏心鏈輪不等速回轉機構，它由主動鏈輪2和從動鏈輪4和一只張緊鏈輪5組成，其中主從動鏈輪齒數(shù)相等，套筒滾子鏈3套在其上。主動鏈輪2由分配軸帶動作勻速回轉，滾花手輪1可調整偏心距。從動鏈輪4繞定軸做不等速回轉運動，并經中間傳動裝置帶動橫封器的熱封頭（圖2.1中未示）實現(xiàn)不等速回轉。
1-滾花手輪 2-主動鏈輪 3-套筒滾子鏈
4-從動鏈輪 5-張緊鏈輪
圖2.1 偏心鏈輪不等速機構
如圖2.2所示為偏心鏈輪組成的重要環(huán)節(jié)，為調節(jié)機構，該運動主要是靠這個環(huán)節(jié)運作的。它是由偏心調整架，主動軸，調整螺桿，偏心鏈輪，刻度盤裝配起來的。
圖2.2 調節(jié)機構
基本要求
（1）必須按照設計要求和有關標準進行裝配。
（2）裝配條件必須干凈。相關裝配條件必須符合有關規(guī)定。
（3）在裝配之前所有零件必須要檢驗合格。
（4）零件在裝配前不得有毛刺、氧化皮、銹蝕、切屑、灰塵、沙礫和油污等。
（5）裝配過程中零件不得損壞，劃傷，腐蝕。
（6）裝配前應對零、部件的主要配合尺寸，特別是過盈配合尺寸及相關精度進行復查。
（7）裝配過程中零件不允許磕、碰、劃傷和銹蝕。
（8）螺釘、螺栓和螺母緊固時，嚴禁打擊或使用不合適的旋具和扳手。緊固后螺釘槽、螺母和螺釘、螺栓頭部不得損壞。
2.2 偏心鏈輪運動規(guī)律的分析
2.2.1 偏心鏈輪機構工作原理簡圖見圖2.3：
圖2.3 偏心鏈輪機構工作原理簡圖
設分別為主從動鏈輪的轉動中心,中心距,節(jié)圓半徑;主動鏈輪的偏心距,角速度為。若某瞬時的角位移為,相應的從動鏈輪的角位移為,主動輪節(jié)圓上任一點轉到與鏈條相切時,則點瞬時線速度為,其值(為該瞬時點的回轉半徑),設它與鏈條同向的分速度為,另與的夾角為,則其值:
(2.1)
由三角形余弦定理可得：
(2.2)
令∠,因為是直角，故
(2.3)
又得
令由三角形中應用余弦定理和正弦定理分別得：
(2.4)
所以
經整理得到：
(2.5)
由圖2.3可見,同一根鏈條在張緊時兩點的線速度應該相等,即。若與從動鏈輪的節(jié)圓相切,并令該輪的瞬時角速度為, 則:
故得: (2.6)
上式表明,當主動偏心輪以等角速回轉時,則從動鏈輪作變角速度轉動。偏心鏈輪輸出運動的特性曲線見圖2.4,實質上它反映了的變化規(guī)律。
欲確定該曲線的極值點，需對上式求極值。令,可求出從動鏈輪具有最大和最小角速度值時主動鏈輪所對應的相位角，其值分別為：
(2.7)
(2.8)
再將，值分別代入（2.6），則：
(2.9)
(2.10)
圖2.4 偏心鏈輪機構輸出運動特性曲線
根據(jù)不同袋長需要,輸出滿足工藝要求的角速度帶動橫封器,是設計偏心鏈輪機構時必須考慮的可調問題,欲得到所需的角速度,在實際應用中有兩個不同的途徑:直接調節(jié)選用熱合瞬時角;調解主動鏈輪上的偏心距。第一種方法找準夾角十分麻煩,而且不怎么精確，一般采用甚少。調節(jié)主動鏈輪的偏心距同樣可以滿足熱封的需要,它是利用特性曲線的兩個極值點作為專門的熱封點,改變偏心距可使輸出的極大角速度在之間;同樣也可使輸出的極小角速度在之間。速度極限角分別有向稍微靠攏的變化,袋裝機在規(guī)定的袋長范圍內,其中偏小規(guī)格利用的極點進行熱合,偏大規(guī)格利用這一極點輸出角速度進行熱合如圖2.5。
圖2.5 偏心距變化對輸出運動特性曲線的影響
將設置好的袋長的長度刻在標尺上,只要調節(jié)偏心距到預定的袋長刻度上并用鎖緊螺母固定,就能立即使用。這種機構就叫可調式偏心鏈輪,見圖2.6。
圖2.6 可調式偏心鏈輪結構簡圖
調整時首先將鎖緊螺母松開,然后轉動調整螺桿,使偏心鏈輪所需調整的刻度值對準傳動軸中心,調節(jié)好之后將其鎖緊即可。
偏心鏈輪偏心位置相對橫封輥的位置調整見圖2.7。
圖2.7 偏心鏈輪與橫封輥相對位置示意圖
偏心鏈輪與鏈輪1的齒數(shù)相同,前后橫封輥齒輪的齒數(shù)相同,后橫封輥齒輪齒數(shù)是齒輪1齒數(shù)的2倍。這樣,偏心鏈輪沿傳動軸轉一圈,鏈輪1與齒輪1也相應轉一圈,而前后橫封輥齒輪只轉半圈。這就是說,偏心鏈輪沿傳動軸轉一圈,橫封輥轉半圈,封一袋。經主機點動運轉,當前橫封輥上的點與后橫封輥上的點重合時,調節(jié)偏心軸的位置,使偏心鏈輪的偏心方向與鏈條緊邊運動軌跡方向垂直,并使偏心軸處于鏈條緊邊的一側,然后將齒輪1與后橫封輥齒輪相嚙合即可。
2.3 偏心鏈輪各基本參數(shù)的確定
2.3.1 主動鏈輪的偏心距的計算
由前分析可知,主動鏈輪的輸出角速度的兩個極限值:
, (2.11)
兩式左端、為從動輪與主動輪的角速度之比,用字母表示,改寫成:
(2.12)
由此看出，當為定值時，則 必隨的值大小而發(fā)生相應的變化，且呈簡單的線性函數(shù)關系.這樣，借助中間傳動環(huán)節(jié)，便能找出偏心距與袋長的對應關系。
圖2.8所示為立式袋裝機連續(xù)橫封器采用的一種中間傳動機構。傳動齒輪的齒數(shù)關系為，，.其中，是單軸橫封切刀（或熱封頭）的個數(shù)，通常取1-4.如果要求該不等速機構輸出的封合角速度為，相應的橫封輥封合角速度為則:
圖2.8 橫封器的中間傳動機構
如前所述,制袋工藝要求熱封件在熱合瞬間與包裝料袋運動線速度相同,則有:
式中:—橫封件的回轉半徑,故得:
(2.13)
在設計時可在規(guī)定袋長范圍內取中間袋長或稱平均袋長的熱封計算值,可使、,由式(2.13)可知:
設偏心鏈輪的轉速為,由于,則:
(2.14)
代入(2.13),可得:
也可以寫成： (2.15)
與式(2.12)聯(lián)立,求得不同袋長所對應的主動鏈的偏心距:
(2.16)
2.3.2 鏈輪的節(jié)圓半徑
圖2.9 偏心距調節(jié)裝置
鏈輪的節(jié)圓半徑與選用的鏈條節(jié)距及鏈輪齒數(shù)有關。當一定，若值過大。則必將隨之增大，不僅結構不緊湊，還會影響主動偏心鏈輪的動力狀態(tài)。反之，若值過小，則亦必將隨之減小，以致會加劇鏈傳動的不均勻性，況且對安排偏心調節(jié)元件還會帶來一定困難。
如圖2.9所示為偏心距調節(jié)裝置，表示了當包裝袋為最小長度時調節(jié)位置的變動情況。由于分配軸已位于偏心刻度的極點，故,考慮到結構布局的可能性，應取
式中 --分配軸在裝配偏心鏈輪處的直徑；
--與調節(jié)結構尺寸有關（一般為 ）
再考慮制袋的工藝要求，根據(jù)上式及
應取
故得
即 (2.17)
實用中鏈輪的節(jié)圓半徑還要受鏈條節(jié)距以及鏈輪齒數(shù)的約束。由鏈傳動基本原理得知：
(2.18)
聯(lián)立式（2.17）（2.18），可解出值，并加大圓整至基數(shù)值。
由此可見，只要知道袋長的各種規(guī)格，并滿足安裝偏心鏈輪的有關結構尺寸（如等），就可通過式（2.17）（2.18）求算鏈輪的節(jié)圓半徑。
2.3.3 主從動鏈輪傳動軸的中心距
中心距可按以下兩種方法來確定。
(1）從結構上考慮
為保證兩輪可靠地工作，則該機構的最小中心距
式中 --鏈輪的頂圓半徑，；
--兩轉動鏈輪的最小安全距離，可取。
(2）從運動特性考慮
由式（2.11）可以看出，從動鏈輪輸出的最大，最小角速度均與兩輪傳動軸的中心距無關，而變速范圍僅與鏈輪的節(jié)圓大小及偏心量有關。
當為定值時，它會影響最大最小速度的輸出發(fā)生時刻。在上圖2.3所示的兩條曲線（）清楚的表明了這一點。若值由小增大，則值分別趨近于及,但總是，這有利于改善輸出運動的平穩(wěn)性?？傊?，在不使結構布局顯得龐大的前提下，一般推薦，盡量取較大值為宜。
2.4 軸承的選擇
選擇滾動軸承的類型，一般從載荷的大小、方向和性質入手。在外廓尺寸相同的條件下，滾子軸承比球軸承承載能力大，適合用于載荷較大或有沖擊的場合。當承受純徑向載荷時，通常選用徑向接觸軸承或深溝球軸承；當承受純軸向載荷時，通常選用推力軸承；當承受較大徑向載荷和一定軸向載荷時，可選用角接觸球軸承。
根據(jù)軸的應用場合可知，軸主要受到徑向力。查詢常用滾動軸承的性能和特點，選擇深溝球軸承。深溝球軸承軸承的性能特點：主要承受徑向負荷，當量摩擦系數(shù)最高。應用場合：適用于剛性較大軸，常用于小功率電機、減速機、運輸機等。
根據(jù)要求查參文獻 [3], 在這里選用602深溝球軸承。
2.4.1 軸的設計校核
按彎矩合力校核軸的強度
(1) 繪出軸的受力簡圖
計算直齒輪的圓周力和徑向力
mm，mm，mm
得
圓周力
N
徑向力
N
軸向力
(2) 水平面支撐力
N
水平面彎矩
Nmm
(3) 垂直面
力矩平衡式
N
N
垂直面彎矩
Nmm
Nmm
在B處的突變值
Nmm
集中力偶為
可見彎矩突變值等于集中力偶的大?。ㄆ湮⑿〉牟顒e是由于計算過程中的舍入誤差造成的）說明垂直面的計算結果是正確的。
(4）計算B處左右兩側的合成彎矩
Nmm
Nmm
可見B處在右側的合成彎矩較大，合成彎矩見圖
(5）計算危險截面的當量彎矩
由彎矩圖可見B處是危險截面（其上的內力最大），計算該處的當量彎矩（對一般軸可視其扭矩為脈動循環(huán)性質，取扭矩校正系數(shù)a=0.6）
Nmm
(6) 計算B處的需要軸徑
已選定軸的材料為45鋼，調質處理，查文獻[4]表15-1查得MPa
它小于該處實際直徑25mm故軸的彎矩組合強度足夠。
2.4.2 軸承的潤滑及密封
軸承在運動過程中，軸承內外圈以及滾動體之間必然產生相對運動，這樣運動體之間就要產生摩擦，消耗一部分動力，引起內外圈和滾動體之間發(fā)熱、磨損。為了減少摩擦阻力，減緩軸承的磨損速度并控制軸承的溫升，提高軸承的使用壽命，在使用軸承的機構設計中必須考慮軸承的潤滑問題，而為了使軸承保持潤滑，還必須考慮軸承的密封。
潤滑的作用
減少摩擦、磨損 ，在摩擦面之間加入潤滑劑，在相對運動體之間形成液體或半液體摩擦，降低相對運動體之間的摩擦系數(shù)，從而減少摩擦力。由于在相對運動體之間形成油膜隔離，避免兩摩擦面之間相互接觸導致磨損。
降低溫升
由于摩擦系數(shù)降低，減少了兩摩擦面的摩擦，相應減少軸承的發(fā)熱；同時潤滑油流過潤滑面時，可以帶走一部分熱量。
防止銹蝕和清洗作用 潤滑油能夠形成油膜，保護零件表面免受銹蝕，同時滾動體帶動潤滑油流過零件表面時可以把摩擦面之間的贓物帶走，起到清洗作用。
密封 潤滑劑可以形成密封的作用，并與密封裝置在一起，阻止外界的灰塵等雜物進入軸承，保護軸承不受外物的入侵。
潤滑劑的選用原則
為了獲得良好的潤滑效果，潤滑劑必須具備：較低的摩擦系數(shù)，良好的吸附能力以及滲入能力，以便能夠很好地滲入到摩擦副的微小間隙內，牢固吸附在摩擦面上，形成具有一定強度的抗壓油膜。
滾動軸承的潤滑
滾動軸承可以用潤滑脂或潤滑油來潤滑。試驗說明，在速度較低時，用潤滑脂比用潤滑油溫升低；速度較高時，用潤滑油較好?？梢愿鶕?jù)速度的大小來選擇潤滑的方式。
(1) 脂潤滑
脂潤滑可用于值較低，又不需要冷卻的場合。脂潤滑的結構比較簡單，不存在漏油問題。使用潤滑脂進行潤滑，潤滑脂的的分量要適合，不能過多溢出來。否則將引起軸承發(fā)熱并把脂熔化流出，潤滑效果將適得其反。
(2) 油潤滑
油潤滑適用一切轉速，既可以起潤滑作用，又能起沖洗降溫作用。潤滑油的粘度，是隨油溫的升高而降低的。轉速越高，粘度應降低；負荷越重，粘度應越高。如果軸系機械結構中使用普通軸承，而且軸系運行速度不是很高，潤滑一般采用油浴方式；對于精度較高的設備，要求使用精密軸承，建議使用滴油或循環(huán)方式供油潤滑，因為采用這兩種潤滑方式，可以對潤滑油進行更好的過濾，減少贓物進入軸承，同時這兩種潤滑方式可以使?jié)櫥统浞稚?，可以更好使軸承降溫。
(3) 密封結構
機械系統(tǒng)中的密封結構，對于油潤滑的軸承結構來說，為的是防止?jié)櫥屯饴┖突覊m屑末切削液等進入；對于脂潤滑的軸承結構來說，由于脂不會外泄，主要是防止上述外物。脂潤滑的機械結構對防止外物進入的要求高些。因此對于密封結構的設計主要是考慮防漏和外物的侵入。
潤滑油的防漏主要靠疏導，同時也要設計合理的結構。由于角接觸軸承有泵油作用，而軸承一般是背靠背安裝，所以主軸箱和端蓋之間要有回油通道，以便潤滑和防漏。如圖所示的甩油環(huán)密封結構，在工作時就能起到防漏和疏導作用。潤滑油經軸承后，向右經螺母2外流。螺母的外園有鋸齒形環(huán)槽。主軸旋轉時將油泵向壓蓋1內的空腔，然后經回油孔流回主軸箱。鋸齒的方向應逆著油流的方向。環(huán)形槽應有2-3條。回油孔直徑應盡量大一些。
(4) 一種新型的密封結構
新型機械式密封對于油潤滑或脂潤滑，為了有效防止外物侵入，主軸組件中甩油環(huán)密封結構，其基本原理是：主軸上螺紋、螺紋同方向，螺紋、同方向，但方向與相反。當主軸旋轉時，、把油甩向軸承，與此同時由于、旋轉方向與相反，把外面的贓物擋在外面，防止異物的侵入。設計這種密封結構必須注意幾個問題：最好把螺紋設計成鋸齒形，其外徑可以做成平型結構，根據(jù)主軸旋轉方向確定鋸齒形螺紋的朝向；注意螺紋壓蓋的孔與螺紋的配合間隙的選定，一般選取主軸直徑的千分之二到千分之三之間，在工藝允許的情況下盡量取小值；主軸的旋轉方向固定。
3 熱封裝置設計
3.1 熱封材料及封口方法
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(tài)，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[6]。
連續(xù)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(xiàn)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。
3.2 縱封滾輪的設計及計算
在連續(xù)式自動制袋裝填包裝機中，由于薄膜連續(xù)輸送，因此其縱縫封接是連續(xù)進行的。為此采用一對滾輪式電阻加熱的熱融封接器來實現(xiàn)連續(xù)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（3.1）所示是縱封牽引滾輪的結構。
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(jié)套筒 9－彈簧
10－調心球軸承 11－齒輪 12－軸 13－軸承座 14－不完全齒輪
圖3.1 縱封裝置
如圖3.1，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?jié)L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一個調心軸承，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(jié)套筒8時，彈簧9壓縮，使壓力增大，放松調節(jié)套筒則壓力減小。圓螺母7用來鎖緊調節(jié)套筒。
兩縱封滾輪的圓筒內均裝有加熱器，發(fā)熱元件一般用電阻發(fā)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(xù)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(xiàn)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(tài)，并作連續(xù)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。
3.3 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(xù)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3.2，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(huán)部分的圓周面保持緊密接觸。兩輥壓合力可以調節(jié)，當旋緊調節(jié)套筒5時，彈簧8壓縮，使壓力增大,放松調節(jié)套筒則壓力減小。圓螺母4用來鎖緊調節(jié)套筒。動力有雙聯(lián)鏈輪10輸入，經中間雙聯(lián)齒輪13帶動橫封雙聯(lián)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(xiàn)封切。
橫封輥的發(fā)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(huán)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(jié)，測溫頭可裝配在滑動軸承座3或軸瓦套16上。
1，2－橫封輥 3－滑動軸承座 4－橫封輥 5－齒輪 6－鍵
7－二聯(lián)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
圖3.2 橫封裝置
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3.3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。
1，4－輥體 2－刀板 3－切刀 5－電熱管
圖3.3 整體加工式橫封輥結構
橫封輥的縫合面同樣加工有花紋，樣式與縱封輥一致。至于完成分切動作的刀具，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。
3.4 封合調整
對于連續(xù)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(xù)地進行。因此，包裝薄膜通過縱封牽引后被連續(xù)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(tài)，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一致，即橫封線速度應等于縱封牽引速度，只有如此，才能保證封切質量。否則，當時，會導致薄膜拉伸撕裂；而當時，會導致薄膜出現(xiàn)皺折。
假設縱封牽引速度保證在一個封切周期內送進一個袋長，而橫封輥以勻速旋轉，并且一周封切兩次，于是有
(3-1)
式中為橫封滾輪最大回轉半徑。由此可見，要生產不同規(guī)格的袋長，橫封輥必須要有不同的半徑與之對應，這樣的設計是非常不合算也不合理的。
為此，在設計中，應使橫封輥不變，采用一個不等速機構，使橫封輥在周期內作不等速回轉，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(xiàn)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(jù)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，而且結構簡單緊湊，制造方便。
4 包裝機的設計
4.1 包裝機工作原理及功能
4.1.1 功能要求
(1) 功能要求
能夠自動完成成型、計量、充填、封合及分切等工序，并解決現(xiàn)有幾種包裝機所存在的封口質量的問題，可以達到生產要求。包裝機械是指完成全部或部分包裝過程的機械。包裝過程包括充填、裹包、封口、捆扎機等主要包裝工序，以及與其相關的前后工序，如開箱、洗瓶、堆垛和拆卸等。
4.1.2 主要構成及工作原理
(1) 主要構成
粉粒制袋-充填-封口包裝機由動力系統(tǒng)（電機1）、傳動系統(tǒng)（分配軸7、傳袋軸）、執(zhí)行系統(tǒng)（橫封裝置2、傳袋裝置3、縱封裝置5、成型裝置6、傳送裝置8、計量裝置10、細供料裝置11、粗供料裝置12）和控制系統(tǒng)組成。
(2) 工作原理
工作時，由供料裝置11、12將物料（粉粒、顆粒等）送入粉粒制袋-充填-封口包裝機的料倉后，計量裝置10將完成定量的物料送入制袋成型裝置6，同時包裝材料經薄膜傳送裝置8引入成型器卷繞成筒狀，縱封裝置5完成縱向封口，橫封裝置2完成包裝袋的頂封和下一個袋的底面封口，成為兩道焊縫。由于下料通道被包裝袋裹住，縱封封合后就可直接向袋內填充物料，隨之由拉袋裝置3移動一個工位完成頂封封口，并用切刀切斷完成包裝工序，見圖4.1。
1-電機；2-橫封裝置；3-傳袋裝置；4-除靜電裝置；5-縱封裝置
6-成型裝置；7-分配軸；8-傳送裝置；9-薄膜；10-計量裝置；
11-細供料裝置；12-粗供料裝置；
圖4.1粉粒制袋-充填-封口包裝機結構圖
4.1.3 執(zhí)行機構的動作配合
本機執(zhí)行機構主要為包裝材料傳送裝置8，傳袋裝置3，計量裝置10，封口裝置2、5，見圖4.1。
包裝材料傳送裝置：間歇運動，卷筒包裝材料，通過輸送輥、壓紙輥和牽引輥勻速輸送一個包裝袋的長度后，停止運動，此時充填、封口。傳袋裝置：間歇運動，當包裝材料傳送裝置輸送一個袋長后，由滾輪傳送包裝材料下移一個袋距，然后停止運動。
計量裝置：連續(xù)運動，送料后，粗計量與細計量同步工作，在包裝材料完成封口時，物料充填完全。
封口裝置：間歇運動，包裝材料與物料輸送時，在開狀態(tài)停止，完成一個袋的輸送后，封口裝置勻速運動完成封口，在封口期間有停留時間，包裝袋切斷后，勻速運動回到原位。各執(zhí)行構件間動作應該相互協(xié)調，運動時間盡量重疊，便于縮短運動周期，提高生產率。
5 鏈輪的設計
5.1 鏈輪設計與機械加工
鏈輪是鏈傳動中的重要零件，鏈輪齒形、節(jié)距等與鏈條相關尺寸加工是否正確，將直接關系到鏈條的使用壽命。因此，必須給于足夠的重視。
5.1.1 常見鏈輪的形狀與結構
通常，鏈輪是由齒圈、輪毅和輪幅三部分組成。常見鏈輪形狀有:
(1) 單片式單雙排鏈輪。
(2) 單凸緣式單雙排鏈輪。
(3) 雙凸緣式單雙排鏈輪。
鏈輪的結構大致有:
(1) 整體結構。一般應用在標準鏈條P=38.1以下的單、雙排，單、雙凸緣鏈輪的加工。
(2) 焊接結構。主要應用在中、大規(guī)格單、雙凸緣鏈輪的加工。加工時，凸緣部分采用棒料車成凸形。齒圈部分可采用板材切割后加工外徑與軸孔，孔一端車出焊接坡口套入凸緣部分進行焊接。焊接時要兩端焊，采用低氫焊條如T506焊條等。
(3) 鑄造鏈輪。主要應用在大型鏈輪的加工，加工時只加工齒圈、凸緣兩端面、外徑和內徑及鍵槽，然后再加工齒形。環(huán)鏈輪都是鑄造的。鑄造鏈輪的材料一般有兩種，鑄鐵和鑄鋼如HTl5O、HT2O0和ZG310-570(ZG45)。
(4) 鍛造鏈輪。主要應用在受力較大的中、大規(guī)格鏈輪的生產上。鍛造時，不管是單凸緣式或雙凸緣式，一般都鍛成凸形，軸孔留出足夠的加工余量，材料利用率較低，成本高。
5.1.2 鏈輪材料的選擇
對于不需要熱處理的片式鏈輪，可采用Q235、Q345(16Mn)、或10、20鋼制造。一般硬度在HBl40以下，適于中速、中等功率、較大的鏈輪加工。要求熱處理的鏈輪一般選用 45鋼、45鋼鍛造、45鑄鋼或4OCr鋼加工，適用于受力較大重要場合與高強度鏈條配套的主、從動鏈輪的加工。鑄鐵鏈輪主要應用在精度要求不高或外形復雜的鏈輪，如環(huán)鏈輪等。
5.1.3 鏈輪的基本參數(shù)
l、Z-齒數(shù)，2、P-鏈條節(jié)距， 3、d-滾子直徑， 4、d分一分度圓直徑，5、d頂一頂圓直徑， 6、d根一齒根圓直徑， 7、一節(jié)距角 8、Q一壓力角，R一齒溝圓弧半徑。前三個參數(shù)為用戶提供的重要數(shù)據(jù)，后序參數(shù)為鏈輪設計參數(shù)可參照有關標準計算。
5.1.4 鏈輪齒形的幾何形狀與設計原則
(1) 鏈輪齒形的幾何形狀:常見鏈輪的幾何形狀有三圓弧一直線形、兩圓弧一直線形、兩圓弧凸齒形、一圓弧一直線形、齒槽中心有偏移的直線齒形和直線齒形。
(2) 設計原則:鏈輪齒形設計主要應滿足三方面要求：即嚙合要求、使用要求、工藝性與精度要求。
1) 保證鏈條能順利的嚙入與嚙出，不會有干涉現(xiàn)象。
2) 具有足夠的容納鏈條節(jié)距伸長的能力。
3) 具有合理的作用角。
4) 齒廓曲線與鏈傳動工況相適應。
5) 有利于嚙入和防止因鏈條跳動而掉鏈。
6）加工工藝性好。
目前我國所執(zhí)行的鏈輪標準為GBl244-85齒形。
5.1.5 鏈輪設計與加工
(1) 鏈輪設計:對于節(jié)距12.7-38.1標準鏈條的鏈輪各廠家己采用
標準滾刀在滾齒機上生產。加工時，用戶只需提供鏈輪齒數(shù)、節(jié)距和滾子直徑即可生產。鏈輪設計按GBl244-85設計。非標準鏈輪在用戶提供必要數(shù)據(jù)的基礎上，要做如下計算:分度圓直徑:， -節(jié)距，-齒數(shù)系數(shù)可查表。
齒溝圓弧半徑:，=滾子直徑。壓力角 ; 。一般選用。齒面圓弧半徑；。一般選用。齒面圓弧半徑的位置在 分一圓周上。齒溝分離量 ：機加，；非加，。一般選用機加齒溝分離量。節(jié)距角。齒厚：單排為內節(jié)內寬的0.95，雙排為內節(jié)內寬的0.93。
齒頂圓可根據(jù)作圖來決定，也可在分度圓的基礎上加0.85-0.95倍的滾子直徑。以上數(shù)據(jù)是鏈輪設計的重要參數(shù)。
當然。特殊鏈條的鏈輪設計與此有區(qū)別，需按有關手冊的鏈輪公式計算。
(2) 鏈輪齒形加工鏈輪加工最主要的是齒形加工。前面己經講過，標準鏈條的鏈輪大部分在滾齒機上用滾刀加工。而大規(guī)格與非標鏈輪的加工方法由于受設備和刀具、數(shù)量的限制各公司的加工方法有所不同。目前，應用最廣泛的仍然是成形法銑切鏈輪與范成法滾切鏈輪兩種。滾子鏈鏈輪銑刀的齒形是按鏈輪齒槽形狀設計的。為了節(jié)省刀具，通常按鏈輪齒數(shù)分組設計刀具，每一組按計算齒數(shù)設計齒形，計算齒數(shù)可按下式計算:
式中:--同組中最小齒數(shù)，--同組中最大齒數(shù)。
1) 成型刀加工齒形方法:用成型圓盤銑刀或用指狀成型銑刀，在配有分度頭的臥式或立式銑床上加工齒槽是目前常用的加工方法。適合于大節(jié)距鏈輪批量加工。
2) 鞍形銑刀加工齒形方法:用鞍形銑刀在配有分度頭的臥式銑床上同時在相鄰兩個齒槽上銑出對稱的兩個齒是目前齒形鏈輪常用的加工萬法。適于中、小批量生產。
3) 滾切加工齒形方法:在滾齒機上用滾刀加工出齒槽，適合于標準鏈輪節(jié)距P=38.1以下的鏈輪加工。生產效率高。精度好。
4) 插齒加工齒形方法:在插齒機上用圓盤插齒刀或梳齒刀加工出鏈輪齒槽。適合于單件小批量生產。
5) 較大型的鏈輪也可采取劃線、鉆孔在刨加工或插加工齒形又是一種加工方法，很顯然，此種方法較為落后，但大型鏈輪受加工設備和數(shù)量限制也可采用這種方法。
6) 最近，有的單位采用仿形機切割齒形的方法解決了大型鏈輪加工的