偏心链轮不等速机构设计.docx

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偏心链轮不等速机构设计

摘要

本研究主要包括偏心链轮的结构改进设计，并设计出试验装置，进行设计工艺参数的试验研究。

在整机设计中，通过对偏心链轮总体方案的分析，编制了工作循环图，确定主要装置（偏心链轮，从动轮，张紧轮，调节机构）之间的相互配合关系；完成了偏心链轮的结构改进设计和理论分析及其主要参数的确定；对横封装置进行了改进设计，提出适应包装袋长度可连续变化的翻领成型器，扩大了偏心链轮的使用范围，并进行了理论研究，本文的研究对其它偏心链轮机械的设计和开发有着积极的指导意义。

利用设计的试验装置，确定了偏心链轮传动的特性，即匀速度传入主动轮偏心链轮中，由于偏心链轮各处的中心距不等，呈现增大减小的规律运动，所以滚子链的瞬时速度也不一样，其运动类似于正弦运动，传到从动轮上的速度也就是正弦运动，此运动方式适用于包装机，包装机在包装物品时，就需要快慢不一的速度。

本研究结果对包装材料的生产厂家、偏心链轮械生产厂家、机械用户以及科研人员具有十分重要的意义。

关键词：

偏心链轮；横封装置；包装

Abstract

Thisstudyincludedthemodifiedstructuredesignoftheeccentricsprocket,thefiniteelementanalysisandsolidmodeler.Besides,designedtesterandtestedsealingquality.

Intheentiremachinedesign,establishedworkingcycleandconformedworkinrelationsofmainfixtures（feeding,forming,retractor,sealing,driving）throughanalysisofeccentricsprocketoverallplan;completedthemodifiedstructuredesignoftheformingfillingsealingeccentricsprocketandconformedthemainparameters.Inthispaper,designedthehorizontalsealingfixturesandadvancednewformingfixturewhichcanadjustthepackaginglengthandextendedtheuseablerangeoftheeccentricsprocketandstudied.Atthesametime,offeredamethodofparallelmeasurefeedingandfoundedvibrationfeedingfixturesofoscillatorydifferentialequation.Thisstudycandirectthedesignandexploitationofotherbageccentricsprocketactively.

Usingthetestercarriesonthepackagesealingtest,thetensiletestandtheendurestresstestthatthetestswerebasedonthenationalstandards,experimenteddataandtheresultsindicatesealingintensityconformstothenationalstandard.Throughdataanalysisobtainedthepermitspackingsealingtemperaturerangeandtherelationsofthesealingintensityofthehorizontalfixturesandtheverticalsealingfixtures,timeandtemperatureandthebestpackingmaterialsealingcondition.

Keywords:

eccentricsprocket；horizontalsealing；packingmachine

1绪论

1.1本课题的研究内容和意义

随着社会的发展、生活水平的提高，尤其是加入WTO后，人民对热封装置提出了更高的要求。

与人民生活和工农业生产密切相关的粉粒状物料，如生活日用品、营养食品、药品，种子、化肥、农药、化工原料等工农业生产用品，都需要稳定的热封装置。

偏心链轮是现代工业的基本设备，是商品生产中必不可少的关键性技术设备。

随着人类社会的进步，国民经济的发展，人民生活水平的提高，人们越来越重视链轮的质量、品种类型，链轮机械在工业领域中起着重要的作用。

链轮机械是使产品实现机械化、自动化的根本保证。

它能够大幅度地提高生产效率；降低劳动强度，改善劳动条件；保护环境，节约原材料，降低产品成本；有利于热封机械的发展，提高产品效率，增强市场销售的竞争力。

偏心链轮保证包装机热封的质量高、生产效率高、品种多、生产环境好、生产成本低、环境污染小，因而获得较强的市场竞争能力，带来巨大的社会效益和经济效益。

偏心链轮被堪称为拥有漫长发展历史和富有强大生命力的主导机型。

现已被各国视为前景较好的热封机械。

据调查，现有偏心链轮机构存在以下问题：

（1）速度不稳定；

（2）薄膜送进速度难以与热封辊圆周速度相等；

（3）链轮传送消耗大；

（4）包装机的横封机构运动形式的不合理，将导致封口质量问题。

包装容器的封口，是包装工艺中不可缺少的工序。

封口的好坏将直接影响生产效率。

因此，包装质量在很大程度上取决于封口质量，所以链轮机构的研究改进对提高封口质量有着重要的意义，本研究在整机研究的基础上，针对横封封口形式影响封口质量这个问题进行深入的研究。

同时，通过一系列试验，研究总结出较为完整的工艺参数，对实际生产具有十分重要的现实意义。

1.2国内外的发展概况

从广义而言，现代机械的含义和领域很广，包括各种自动化和半自动化传动机械、包装机械、横封机械等。

这些相互密切联系的机械设备组成了现代化的传动机械体系。

随着科技和经济的快速发展，社会对自动化设备的需求越来越大，此机构用于塑料制袋包装机上，利用偏心链轮可以使塑料薄膜送进速度与热封辊圆周速度相等，保证热封辊快速张开，以免热封辊被包装物相碰。

这一研究对工业有很大帮助。

1.3本课题应达到的要求

设计偏心链轮不等速机构，运用于塑料制袋包装机上，其原理方案的功能实现，总体方案的设计，结构形式，结构参数，工作参数的设计。

要求：

（1）热封时，塑料薄膜送进速度必须与热封辊圆周速度相等。

由于产品规格不同，袋长不同，要求送料速度变化，这时热封辊速度必须随之产生相应的变化，因此，要求回转一周时获得快慢变化的周期变速运动，以使热封时热封辊与薄膜送进达到相等的速度。

从而可以使包装物顺利传送。

（2）热封后，最好能保证热封辊快速张开，以免热封辊与被包装物相碰。

2总体方案设计

2.1偏心链轮机构的组成

如图2.1所示是偏心链轮不等速回转机构，它由主动链轮2和从动链轮4和一只张紧链轮5组成，其中主从动链轮齿数相等，套筒滚子链3套在其上。

主动链轮2由分配轴带动作匀速回转，滚花手轮1可调整偏心距。

从动链轮4绕定轴做不等速回转运动，并经中间传动装置带动横封器的热封头（图2.1中未示）实现不等速回转。

1-滚花手轮2-主动链轮3-套筒滚子链

4-从动链轮5-张紧链轮

图2.1偏心链轮不等速机构

如图2.2所示为偏心链轮组成的重要环节，为调节机构，该运动主要是靠这个环节运作的。

它是由偏心调整架，主动轴，调整螺杆，偏心链轮，刻度盘装配起来的。

图2.2调节机构

基本要求

（1）必须按照设计要求和有关标准进行装配。

（2）装配条件必须干净。

相关装配条件必须符合有关规定。

（3）在装配之前所有零件必须要检验合格。

（4）零件在装配前不得有毛刺、氧化皮、锈蚀、切屑、灰尘、沙砾和油污等。

（5）装配过程中零件不得损坏，划伤，腐蚀。

（6）装配前应对零、部件的主要配合尺寸，特别是过盈配合尺寸及相关精度进行复查。

（7）装配过程中零件不允许磕、碰、划伤和锈蚀。

（8）螺钉、螺栓和螺母紧固时，严禁打击或使用不合适的旋具和扳手。

紧固后螺钉槽、螺母和螺钉、螺栓头部不得损坏。

2.2偏心链轮运动规律的分析

2.2.1偏心链轮机构工作原理简图见图2.3：

图2.3偏心链轮机构工作原理简图

设

分别为主从动链轮的转动中心,中心距

节圆半径

;主动链轮的偏心距

角速度为

。

若某瞬时的角位移为

相应的从动链轮的角位移为

主动轮节圆上任一点

转到与链条

相切时,则

点瞬时线速度为

其值

（

为该瞬时

点的回转半径）,设它与链条同向的分速度为

另

与

的夹角为

则其值:

（2.1）

由三角形余弦定理可得：

（2.2）

令∠

因为

是直角，故

（2.3）

又得

令

由三角形

中应用余弦定理和正弦定理分别得：

（2.4）

所以

经整理得到：

（2.5）

由图2.3可见,同一根链条在张紧时

两点的线速度应该相等,即

。

若

与从动链轮的节圆相切,并令该轮的瞬时角速度为

则:

故得:

（2.6）

上式表明,当主动偏心轮以

等角速回转时,则从动链轮作变角速度转动。

偏心链轮输出运动的特性曲线见图2.4,实质上它反映了

的变化规律。

欲确定该曲线的极值点，需对上式求极值。

令

可求出从动链轮具有最大和最小角速度值时主动链轮所对应的相位角，其值分别为：

（2.7）

（2.8）

再将

，

值分别代入（2.6），则：

（2.9）

（2.10）

图2.4偏心链轮机构输出运动特性曲线

根据不同袋长需要,输出满足工艺要求的角速度带动横封器,是设计偏心链轮机构时必须考虑的可调问题,欲得到所需的角速度,在实际应用中有两个不同的途径:

直接调节选用热合瞬时角;调解主动链轮上的偏心距。

第一种方法找准

夹角十分麻烦,而且不怎么精确，一般采用甚少。

调节主动链轮的偏心距同样可以满足热封的需要,它是利用特性曲线的两个极值点作为专门的热封点,改变偏心距可使输出的极大角速度在

之间;同样也可使输出的极小角速度在

之间。

速度极限角

分别有向

稍微靠拢的变化,袋装机在规定的袋长范围内,其中偏小规格利用

的极点进行热合,偏大规格利用

这一极点输出角速度进行热合如图2.5。

图2.5偏心距变化对输出运动特性曲线的影响

将设置好的袋长的长度刻在标尺上,只要调节偏心距到预定的袋长刻度上并用锁紧螺母固定,就能立即使用。

这种机构就叫可调式偏心链轮,见图2.6。

图2.6可调式偏心链轮结构简图

调整时首先将锁紧螺母松开,然后转动调整螺杆,使偏心链轮所需调整的刻度值对准传动轴中心,调节好之后将其锁紧即可。

偏心链轮偏心位置相对横封辊的位置调整见图2.7。

图2.7偏心链轮与横封辊相对位置示意图

偏心链轮与链轮1的齿数相同,前后横封辊齿轮的齿数相同,后横封辊