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哈爾濱理工大學學士學位論文
水果套袋機的設計
摘 要
隨著社會的不斷發(fā)展和進步，消費者對于水果的需求量日益增加，并且中國還是水果種植和出產大國，水果貿易十分發(fā)達，目前的水果套袋包裝工業(yè)則遠遠達不到要求，每年都會有一筆不小的經濟損失是出自水果損傷方面的，而水果損傷的原因主要在于水果在運輸過程中會受到多種因素的影響而受到的破壞，大大的增加了供貨商的經濟損失。為了減少水果貿易的損失需要有一種能給水果表面進行套袋包裝的水果套袋設備。
本次主要對水果套袋機的總體布局和包裝工藝進行了分析，對水果套袋機的工作過程進行了規(guī)劃，并在此基礎上對水果套袋機的工作裝置和傳動裝置進行了詳細設計，然后對水果套袋機的電動機和主要零部件的性能參數(shù)進行計算和整理，最后對水果套袋機中的轉軸、運輸帶、支架以及間歇機構進行了設計。
水果套袋機不僅是在一定程度上解決了水果從采摘到最終流通到市場的過程中的水果受損問題，而且真正意義上實現(xiàn)了水果套袋包裝工業(yè)的自動化。盡管水果套袋機的市場前景十分光明，但中國的水果套袋機種類比較少，功能上也有所欠缺，缺乏高精度高性能的優(yōu)質產品。所以，還需要進行不斷的改進和創(chuàng)新，使得水果套袋機可以為中國水果套袋包裝工業(yè)創(chuàng)造更多的效益。
關鍵詞 水果套袋機；轉軸；間歇機構
Fruit bagging machine design
Abstract
Along with the continuous development and progress of society, consumer demand for fruit growing, and China or fruit growers and producers, fruit trade is highly developed, the fruit bag packaging industry is far not up to the requirements every year a sum of no small economic loss is from fruit injury, and fruit damage reason mainly lies in fruit in the transport process will be subject to the influence of many factors have been destroyed, greatly increase the supplier's economic losses. In order to reduce the loss of fruit trade, it is needed to have a fruit bagging device that can be carried out on the surface of the fruit.
The mainly on fruit bagging machine overall layout and packaging technology are analyzed, to planning of fruit bagging machine working process, and on the basis of fruit bagging machine work device and a driving device were detailed design, then the performance parameters of fruit bagging machine motor and main components of the calculation and arrangement, the fruit bagging machine shaft, transportation belt and a bracket and intermittent mechanism is designed.
Fruit bagging machine is not only to a certain extent, to a certain extent, to solve the problem of fruit damage from picking to the final flow to the market, but also to achieve the true sense of fruit bagging packaging industry automation. Although the fruit bagging machine market prospects are very bright, but China's fruit bagging machine types are relatively small, also has a lack of functionality, the lack of high precision and high performance quality products. Therefore, the need for continuous improvement and innovation, so that fruit bagging machine can be used to create more benefits for China's fruit bag packaging industry.
Key words Fruit bagging machine; shaft ; Intermittent mechanism
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目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 本設計研究的目的及意義 1
1.2 國內外同類研究及設計的現(xiàn)況 1
1.3 本設計的主要研究思路 2
1.4 本章小結 3
第2章 整體方案設計 4
2.1 總體工藝分析 4
2.2 總體布局分析 4
2.3 工作過程分析 5
2.4 本章小結 7
第3章 水果套袋機工作裝置的設計 8
3.1 封口裝置設計 8
3.2 退網裝置的設計 11
3.3 引導裝置設置 11
3.4 拉網裝置的設置 12
3.5 本章小結 13
第4章 水果套袋機傳動裝置的設計 14
4.1 電動機的選擇 14
4.2 傳動比分配 16
4.3 支架的設計 18
4.4 運輸帶的設計 19
4.5 轉軸的設計 23
4.6 間歇機構的設計 25
4.7 本章小結 26
結論 27
致謝 28
參考文獻 29
第1章 緒論
1.1 本設計研究的目的及意義
水果套袋是水果在市場中是不可或缺的一個方面，水果套袋的好處主要有三個：優(yōu)點一是可以起到保障水果品質，防止水果在途中造成不必要的損失，從而可以有效的降低破壞水果質量的程度；優(yōu)點二是可以使得水果的樣貌上看上去更加漂亮；優(yōu)點三是運送途徑多樣[1]。
水果從摘取到最后流通于市場的過程當中會因為各種原因導致水果的品質降低，這樣就會給供貨商和銷售商造成了不小的損失，究其原因不外乎水果運輸過程中受到的損害。為了使水果在摘取下來以后，避免在交通運輸和正常的存放中受到不同角度的碰撞，從而對水果造成更多的傷害，這就需要一種可以保護水果的產品出現(xiàn)，水果套袋機便應運而生。給水果進行一次套袋的包裝就可以起到顯著的效果，讓水果受到更少的損傷。
目前而言，我國進行水果套袋包裝還停留在人工手動操作的階段，這樣套袋的效率十分低下而且還耗費大量的勞動力，并且還提高了供應商的經濟投入[2]。所以，水果套袋機的設計是極其符合現(xiàn)狀的，而且水果套袋機的市場前景也是十分廣闊的。水果套袋機的優(yōu)點在于它是機器自動進行套袋包裝，大大減少了勞動力，降低了成本，也提高了水果在市場上的最終品質。水果套袋機設計中的機器操作簡單，容易上手，并且安全性能高沒有任何安全隱患。
水果套袋機一旦在市場流通起來便會引起新的潮流。據統(tǒng)計表明，中國沿海地區(qū)和內陸地區(qū)的水果貿易非常發(fā)達，使得許多農民將水果種植業(yè)大力發(fā)展起來。最近的幾年里，中國的水果市場非常發(fā)達，這也必將導致水果種植業(yè)的飛速發(fā)展。時下，中國內陸地區(qū)的水果種植和出產量都是世界第一的，各種水果的貿易數(shù)量早就突破了6000萬噸，大約占到了世界的15%的比重。在我國消費者對水果的需求量巨大，目前的水果套袋包裝工業(yè)則遠遠達不到要求。每年都會有一筆不小的經濟損失是出自水果損傷方面的，消費者夢想能有一種機器來處理目前的這個現(xiàn)狀。水果套袋機不僅能夠提高水果套袋包裝的效率，降低勞動力的投入，而且水果套袋機必將有光明的市場前景，并且水果套袋機還能滿足中國水果包裝工業(yè)的嚴格要求，可以為我國的水果套袋工業(yè)創(chuàng)造不可估量的效益[3]。
1.2 國內外同類研究及設計的現(xiàn)況
目前，中國的水果套袋機是最近幾年設計出來的，并且它的種類也比較少，功能上也有所欠缺，缺少高精度高性能的優(yōu)質產品，并且現(xiàn)在設計出的水果套袋機安全性上也有一定的缺陷，一些主要零件的質量太差，用不了多長時間就不能繼續(xù)使用，這也間接的決定了水果套袋機的性能。盡管水果套袋機的市場前景特別光明，而且我國也是水果生產和貿易大國；然而，我國水果套袋機根本程度上還停留在中國制造的階段，設計和創(chuàng)新的部分太差[4]。
現(xiàn)在而言，在發(fā)達國家中，水果套袋可以進行包裝的種類超過了600種，發(fā)達國家的水果套袋機在生產效率和安全性能上都比中國高出一大截。現(xiàn)在，韓國水果套袋機的更替和生產規(guī)模都是很先進的，在水果套袋工藝和生產線的加工方面都占有絕對優(yōu)勢；在歐洲國家當中，英國的水果套袋包裝工業(yè)就非常發(fā)達。在2008年的時候，英國的水果套袋水平就已經達到了世界領先水平的，其中水果套袋機的種類選擇上更是無人能及 [5]。
隨著社會的不斷發(fā)展和進步，水果套袋技術則面臨著更大更嚴厲的挑戰(zhàn)，在水果流通的過程中水果套袋機有著不可或缺的意義。目前，在競爭壓力面前，水果套袋機的自動化、安全性、智能型將成為這個新興行業(yè)的首選。在水果套袋包裝過程中，幾乎全部實現(xiàn)了自動化，而且其中是應用的高性能機械控制系統(tǒng)以及人工智能技術，提高了生產效率，節(jié)約了成本。在高級的水果套袋機當中，較大程度運行了可以實現(xiàn)多種水果套袋運動的高級控制云端科技。由人工智能技術進行對機器桿的操控，計算機智能系統(tǒng)會將運動信息反饋回來，這樣整理起來非常方便快捷，這樣就大大提高了水果的質量[6]。在可見的經濟市場下，水果套袋機的市場前景是一片光明。
目前而言，我國的水果套袋機使用的材料都是催化棚已銑膜進行操作的，這種材料的作用是可以很大程度上減少水分的散失，從而提高了水果的品質，但是卻無法完全讓水果不受到機械損傷的效果。而目前可以預防機械損傷的催動融狀包裝袋現(xiàn)在只能由人工自行套袋包裝，這方面還亟待解決，只有解決了這個問題，才能真正意義上實現(xiàn)了水果套袋機的自動化。
1.3 本設計的主要研究思路
1.研究設計一臺水果套袋機。該設備是一臺對水果進行包裝套袋的水果套袋機，安全可靠，方便快捷，準確智能，節(jié)越成本是水果套袋機的全部優(yōu)點。進行水果套袋機的布局分析以及工作主要零部件的設計，畫出總裝配圖和布局結構示意圖；論文的整合修正，設計思路明確，設計目的和設計的安全性、目的性、合理性。
2.本次畢業(yè)設計既要符合設計要求，又要符合實際需要，故需要對水果套袋機的機構組成、性能機制都作出精確的判斷，使得水果套袋機能降低勞動力投入，提高工作效率，有可靠的使用安全，提高水果的整體質量，使得水果套袋機的性能優(yōu)點和結構設計相輔相成。
3.該水果套袋機的設計參考了大量的參考文獻和設計要求，運用了大量的工作原理和智能技術，該設計需要進行大量的信息處理和信息統(tǒng)計，大量的數(shù)據計算，資料進行參考和有效信息的選取，創(chuàng)新改進等綜合能力的運用，這樣可以提高自身素質和處事能力。
4.對以前的原材料進行改造、創(chuàng)新，使用質量好使用壽命長的零件進行設計制造，并使整個設計方案能夠很好的完成相關要求
1.4 本章小結
本章主要介紹了水果套袋機設計的課題研究背景，設計研究的目的和意義，機械工業(yè)機器人的組成、分類和一些重要的技術性能參數(shù)以及本設計的總體內容。
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第2章 整體方案設計
2.1 總體工藝分析
水果套袋機實際上它的作用就是對水果進行套袋處理使水果減少損失變的美觀，水果套袋機使用的套袋材料一般為網袋。對水果套袋機的工藝進行分析的時候，應該先分析水果自身的性質，是否適合套袋包裝，網袋的質量是否符合要求，水果套袋機的性能有很多特點，對其中的一些性能可以進行簡單的分析和思考，在符合實際功能的基礎上進行改進，可以對水果套袋機的樣式和工作方式進行改進，對水果套袋機的大小長短進行思考，對水果套袋機的套袋特質進行全方位的定位等等。最終進行對設計思路和整體流程的分析和校對，方能令設計的水果套袋機達到預期效果。
水果套袋機套袋包裝的水果按實際要求應該是近似圓形的水果，并且能夠讓人一目了然容易看明白，考慮到實際中水果無法統(tǒng)一到大小一樣，尺寸和柔軟度有大有小，無論是對水果進行套袋包裝還是對水果進行特殊的處理都是需要提前將水果分類放開，最終才能對水果進行正常的套袋流程。
水果如何進行一系列的包裝操作流程確定之后，接著就是思考如何能完全且順利的將這一流程進行下去。所以，水果套袋機的各個機構設置，所應用的智能技術和數(shù)據信息都要達到設計要求，這樣才能確保設計思路的正確和方案的正確實施。
2.2 總體布局分析
水果套袋機的總體布局十分簡單，但采用的形式卻多種多樣。在選擇水果套袋機使用形式的過程中，應該考慮水果套袋機本身的優(yōu)缺點，以及工作人員操作的難易度等各個方面。
水果套袋機雖然采用的形式多種多樣，但對于本次設計來講，符合實際要求采用的形式應該是機械傳送形式。應用機械傳動形式的好處在于一一旦水果套袋機內部的各個零件固定之后，確定了正確位置，不僅能夠進行難度極高的套袋流程，還可以將此過程中所產生的數(shù)據信息完完整整的反饋回來，采用目前廣泛應用的高科技智能技術，不僅節(jié)約的成本，更提高了水果套袋機的工作效率。
以此類推，不難考慮到設計出來的水果套袋機在各個方面的優(yōu)異性，采取了機械傳動的形式，這樣的形式所帶來的優(yōu)點便是利于操作，可控性強。
水果套袋機的設計思路很明顯，但還是需要考慮到影響水果套袋機設計的多種因素，因素分為可控因素和不可控因素，也就是說要考慮到水果套袋機的自身優(yōu)缺點去調整水果套袋機的思路和布局。必須使得水果套袋包裝起來這個過程非常簡便快捷，安全性能好，出現(xiàn)故障后維修的工作要簡單輕松。通過分析水果套袋機的工藝性和自身特性，可以很精確的確定出來水果套袋機總體布局，這樣可以輕松完成水果從摘取到最終套袋包裝的一系列操作。如圖2-1所示。
圖2-1 水果套袋機總體布局示意圖
水果套袋機的的總體布局應該使得傳動系統(tǒng)比較簡單，總體布局的確定也使得水果套袋機的各種功能趨于自動化。水果套袋機進行機械的操作這個過程，運送非常方便，簡單明了，而且最后的維修保養(yǎng)也比較簡單，對于啟動桿的應用也應該考慮到使用人員的身高等因素。運送水果位置應確保其安全和穩(wěn)定性。
2.3 工作過程分析
水果套袋機中承接水果進入運輸帶的裝置就是過斗裝置，過斗是一個將運送水果到運輸帶的重要裝置。這里根據實際情況要考慮到水果經由過斗到運輸帶的過程需要工作人員去手動實施，所以這里的設計要人性化一點，不僅要保證水果倒入過斗的效率，也要保證人操作起來比較容易和舒服。
這里來分析一下工作過程，打開電動機之后，水果套袋機里面的二級減速器就會在牽引下進行工作，此時達到的轉速被二級減速器一經整合和減速使的此時的速度能夠達到的最高值符合水果套袋機運行的基本要求。隨著二級減速器的不斷運轉，能偶運送水果的具有凹形特質的運輸帶也開始緩慢的運動起來，因為此時的運輸帶是有傾斜角度的，為了克服力的作用，那么進行調節(jié)的速度也必須滿足水果套袋機的設計要求。這樣在整個機構開始運轉之后，工作人員可以將事先分好的用于套袋的水果輕輕地倒入到過斗里面，由于充分考慮到了水果大小的因素，所以過斗的尾端有一個比水果大一圈的近似圓形的口，這樣從過斗中滑落下來的水果就能夠從尾端缺口掉下去。那么從底端口掉落下來的水果會緩慢的平穩(wěn)的落到凹形槽上面，隨后具有凹形結構的運輸帶將水果運送到另一個運輸帶上去。這樣運輸水果過程基本完成，但在水果由過斗頂端下路到過斗底端口的過程中會出現(xiàn)水果成堆的情況，這樣水果在落到具有凹形結構的運輸帶上時就不能夠保證均一性，考慮到這種情況，這就需要采用一個材質上比較軟一點的裝置，把能夠堆積成堆的水果隔離開來，使水果無法在下落到底端口的地方聚集起來，從而使得掉落下來的水果在每一個凹形槽內只有一個水果。水果套袋機中的電動機和減速器都是可以固定和調節(jié)的，二者并不毛矛盾，將電動機和減速器固定在一個能夠調節(jié)角度和位置的平臺上，這樣電動機和二級減速器就可以隨意進行位置的調節(jié)。運輸帶的調節(jié)不依靠電動機和減速器的調節(jié)，卻和電動機減速器的位置有一定的聯(lián)系。圖2-2為過斗進行工作時的原理示意圖。
1-支架2-水果3-過斗4-滾筒5-槽帶6-包裝生產線7-電動機8-帶輪9-減速器10-支架
圖2-2 過斗工作原理示意圖
可以進行包裝的網袋經過運輸帶的帶動，由動力機構和引導機構及下進行全方位的整合作用，使得網袋最終能夠和運輸帶同步起來，進行平穩(wěn)勻速的工作，當工作人員將事先準備好的水果倒入過斗中，經過運輸帶的運送就將水果由運送到水平方向的運輸帶上，這里有兩個重要的封合裝置，那就是橫向熱封合裝置和縱向熱封合裝置。當水果進行到這兩個裝置的時候，就會進行整個工作流程中最重要的兩個步驟。當水果網袋從縱向熱封合裝置出來的時候，就完成了所有的套袋包裝程序。水果就會由運送帶運送輸?shù)綑C器外端進行最后的包裝工作，這樣水果就會進行最后的裝箱工作。如圖2-3所示。
1-電動機2-料斗3-水果4-運送帶5-退卷機構6-網袋7-引導輥8-拉網機構9-運送帶10-橫封機構11-縱封機構12-紙箱13-減速器14-電動機
圖2-3 工作原理示意圖
2.4 本章小結
本章主要對水果套袋機的工作原理和工作方式進行了具體的講解和分析使用戶能夠更加清楚的知道水果套袋機的工作方式和注意事項，從而使用起來更加容易，操作上也容易上手。
第3章 水果套袋機工作裝置的設計
3.1 封口裝置設計
水果套袋機中對水果進行封口的時候會采用一種特殊的封合技術，通俗的來講就是在高溫情況下對其進行壓力施加使水果網袋在封口處變得柔軟可塑，這樣做的意義在于可以是網袋的最終外觀變得美觀且穩(wěn)定，根據實際情況分析，這種特別的封合技術是符合和設計要求的技術[7]。
水果套袋的技術在社會上是必不可少的存在，水果套袋包裝技術在什么時候都是一個重要的技術。因為在水果進行套袋的時侯，難免會有意外情況的發(fā)生，需要在加壓封合的過程中都會因為冷卻過快或是其他因素而使得封口的地方被破壞，這種情況不可避免，但是也要將破壞程度降到最低。所以，充分考慮下應該選擇合適的處理方法、加壓的力度以及信息數(shù)據的整理。只有這樣，才會既節(jié)約了成本的投入，也提高了產品的使用率而且可以明顯的提高水果套袋機的整體性能[8]。
在水果套袋機的工作過程中，采用加壓方式在高溫情況下對水果進行封袋處理的方式是非要合理的，在外力的強壓下，網袋正反兩面都會變得緊密重合。影響封合質量的條件有很多，有施加壓力的時間長短、外部壓力大小、網袋內體積的變化等等?？紤]到影響封合質量因素，這里采用接入電流的加壓方式來使得在加壓過程中保證壓力的平穩(wěn)，來穩(wěn)定壓力變化的頻率。這里也對水果套袋機的工作原理和工作方式進行了具體的講解和分析使用戶能夠更加清楚的知道水果套袋機的工作方式和注意事項，從而使用起來更加容易，操作上也容易上手，因為水果套袋機結構簡單，容易操作和性能上優(yōu)越。因此，這里接入電流的加壓方法非常合適，也是符合本次設計要求的重要方法[3]。在水果套袋機中，封合裝置方向的不同也直接決定了網袋的封合方向。但是對其進行封合的方式是固定的，就是接入電流進行外力的加壓方法。
在水果套袋機當中，封合裝置在進行工作的時候是間斷不連續(xù)的進行的，且還起到了對發(fā)泡網的牽引輸送的作用是水果套袋機的工作原理和工作方式進行了具體的講解和分析使用戶能夠更加清楚的知道水果套袋機的工作方式和注意事項，從而使用起來更加容易，操作上也容易上手。所以，水果套袋機當中的引網裝置和封合裝置是非常穩(wěn)定的進行工作的，水果套袋機中對滾輪的要求是很嚴格的，必須是性能穩(wěn)定且符合設計要求的滾輪。如圖3-1所示，是橫向封合裝置的機構示圖。
1-調節(jié)螺母2-調節(jié)套筒3-彈簧4-加熱線圈5-電熱器鎖母6-橫封加熱器 7-可調軸承座8-固定軸承 座 9-橫封輥10-橫封輥11-齒輪12-齒輪13-齒輪14-測溫器15-螺母16-軸承17-箱18-齒輪
圖3-1 橫向封合裝置
如圖3-1所示，水果套袋機中的封合機構的是多種多樣的，大多數(shù)情況下一組封輥輪就能很好的完成全部封合操作。彈簧釋放的彈簧力所給的壓力也促進了兩個封輥輪外端的緊密聯(lián)系。由螺母將封輥輪固定在軸的一處，這樣封輥輪可以在軸承出自由移動。封輥輪的兩端必須緊密壓緊；而網袋的一端可以進行調整。調節(jié)滾筒固定之后在壓力的催動下，可以隨意調節(jié)兩個鎖母機構之間的作用力，但不能調節(jié)的差度太大。固定好的網袋受到壓力突然加大，那么下端的封輥輪則受到的壓力陡然下降。封輥輪是用來調節(jié)彈簧用的。
水果套袋機中的封合機構十分復雜，里面又添加了兩種高強度的電熱器材，電熱器的作用是用來準確的提供溫度并且能夠在需要加溫和降溫的環(huán)境下及時的進行調節(jié)，支架的選擇以及電動機的選擇標準。為于設計本機器的動力系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)打下基礎。溫度一旦升高測溫器就會提示，并且可以由測溫器來進行微小的調節(jié)。
水果套袋機里面的滾輪機構需要一定的動力支持，這種動力的來源主要是軸的轉動和齒輪的轉動，支架的選擇以及電動機的選擇標準。為于設計本機器的動力系統(tǒng)輥可以進行適度的調整。
在封合裝置的內部都有一個滾輪，在滾輪上都施加了一定數(shù)量的花紋,這樣做的目的就是加強滾輪對外的摩擦力，使得熱封的接口安全平滑又提高了效率。此外，對于水果套袋機調節(jié)封合裝置的性能問題，假設在高溫環(huán)境下滾輪的工作時間過長，那么滾輪的壓力就會變的不穩(wěn)定，更有可能會遭到破壞。在水果套袋機的工作過程中，采用的鋼類結構一遍都是合金鋼材，根據實際情況這里就采用40Cr等鋼材來進行處理[11]。溫度的控制也有要求，而且必須保證溫度的變化量不能太大。
2. 水果套袋機的封合裝置中基本上都采用的是切斷方式，支架的選擇以及電動機的選擇標準。為于設計本機器的動力系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)打下基礎，并且需要對網袋網的質量進行檢測，封切質量要求更高，生產效率也相應的提升。
1-電熱絲2-擋板3-電熱圓絲4-耐熱橡皮5-襯板6-壓塊7-彈簧8-橫封壓塊9-壓板10-搖臂11-搖臂12-氣缸13-連桿14-連桿15-推桿16-墊板17-銅塊18-壓板19-彈簧20-拉桿21-墊塊22-銅塊23-螺母 24螺母
圖3-2 縱向封合裝置
如圖3-2所示，上圖為水果套袋機中的封合裝置的總圖。水果套袋機的封合裝置為了能夠更好的進行縫合切割操作必須采取高溫下的通電加壓。網袋單面進行加熱會使得電熱絲變熱，這樣的操作往往會導致封合過程中出現(xiàn)崩裂的現(xiàn)象，為了預防此現(xiàn)象的發(fā)生，應該在另一面通電加壓。
因為敘述了拉網裝置和引導裝置的設置方面以及這樣設置的優(yōu)點，并且分析了網袋從退網裝置下來后是如何完成對果品進行套裝的。然后降溫一段時間后繼續(xù)保持溫度[12]。 使溫度不要變化的太明顯，這樣做的結果是可以通過加壓來達到改變溫度的目的。
3.2 退網裝置的設計
如圖3-3所示，這是水果套袋機的退卷機構的基本示圖，將網袋固定在引導輥筒的一側，另一側由心軸進行緊密連接。網袋的另一端則固定在方形平臺上面，可以進行適度的調整。退卷機構作為水果套袋機工作過程中必不可少的組成部分，有著十分重要的意義。當網袋都到外力作用的時候，退卷機構可以令網袋自由轉動穩(wěn)定工作。
1-螺母 2-支撐座 3-軸承 4-卷網 5-彈性擋圈 6-心軸 7-套筒 8-滑套 9-鍵 10-墊片p
圖3-3 退網裝置
3.3 引導裝置設置
引導機構中的引導輥是最重要的組成部分，網袋在運輸帶上的穩(wěn)定運行是要依靠引導輥的整合作用的，因此這樣引導輥的作用就顯得尤為重要。將引導輥固定在心軸一側，且可以自由轉動一定的值。一般滾筒的材料選擇上比較嚴格，只有這樣才能保證運輸帶和網袋的穩(wěn)定工作和性能，其引導機構組成部分如圖3-4所示。
1-螺母2-彈簧擋圈3-軸承4-心軸5-輥筒
圖3-4 引導機構
在水果套袋機當中，引導機構是重要的組成部分，相對平行之間的平行網袋的切割與包裝過程。引導機構的作用是進行網袋在運輸帶上的校偏調整網袋的平行位置，并且分析了網袋從退網裝置下來后是如何完成對水果進行套袋的。分析了拉網裝置和引導裝置的重要性。相反，對于那些轉速很高拉力很低的水果套袋機，我們應該根據要求進行設計以保證設計的水果套袋機的合理性。
3.4 拉網裝置的設置
拉網機構的作用就是為網袋平穩(wěn)輸送提供穩(wěn)定安全的原動力。網袋的切割與包裝過程以及網袋從退網裝置下來后是如何完成對水果套袋機的是機器操縱來完成下面的工作流程，拉網裝置的作用是最非常重要的，所以這里水果套袋機中的拉網裝置的選擇上應該進行選擇結構不復雜的機構。應該采用完全滾筒，提高運送帶的整體粗糙度。如圖3-5所示。
1-減速電機2-傳動帶3-軸4-套筒聯(lián)軸器5-緊定螺釘6-鍵7-螺釘8-墊片9-拉網滾筒10-軸承座11-軸承12-螺母13-連板軸14-固定滾筒版15-連接板16-連接板17-底座
圖3-5 拉網機構
3.5 本章小結
本章主要講解了網袋的切割與包裝過程，敘述了拉網裝置和引導裝置的設置方面以及這樣設置的優(yōu)點，并且分析了網袋從退網裝置下來后是如何完成對水果進行套裝的。
第4章 水果套袋機傳動裝置的設計
對于規(guī)劃水果套袋機的傳動裝置,應當保證裝置內的各個機構都能準確無誤的契合,并且應該保證各個機構的運動比較成熟。總體來講，開始規(guī)劃的方案最好是能使其結構比較合理、傳動裝置比較穩(wěn)定、運行速度比較穩(wěn)定，在結構上也都特別容易調控。
4.1 電動機的選擇
電動機類型的正確選取，對于水果套袋機能快捷的運作，以及機器能安全穩(wěn)定的持續(xù)工作，并且能夠節(jié)約時間和成本等方面都有很重要的意義。
對于電動機的選擇需要考慮很多方面，首先要考慮的就是電動機對于負載的需求，那么電動機工作的環(huán)境、運行的條件、性能高低、本身的特性等各個方面，最好能符合一些特定的要求：
1.轉動速度
水果套袋機中電動機的轉動速度應當符合水果套袋包裝最基本的對轉動速度快慢的要求，況且水果套袋機中的電動機整體的性能等方面都非常符合水果套袋包裝的最低要求。電動機的性能決定了整個水果套袋機的性能，電動機的費用也就變得越少[8]。電動機開始運轉之后的轉速值開始進行計算，計算的結果可能要綜合多個方面進行篩選[5]。
2.機械特性
根據電動機的類型，要盡量考慮到電動機運行過程中的持續(xù)工作能力和使用時間，電動機本身的基礎性能和轉速轉矩性能都要滿足水果套袋機工作的基本要求[8]。
3.運行經濟性
若出于對降低電動機運轉所產生的能源和成本的思考。選擇電動機類型，那就需要具體情況具體對待，選擇合適的電動機；而對于使用頻率和使用時間都比較少的機械，可以去嘗試選擇一些效率不是很高的電動機，那么關注的點也就不會處在電動機的耗能上面：反而另一種電動機，由于經常處于工作狀態(tài)而且使用次數(shù)上非常多的原因，可以選擇耗能方面比較低的電動機來進行工作從而減少資金成本[14]。
目前來看，電動機的使用上都會去選擇三相異步交流電動機，它的使用趨于大眾化的原因在于三相異步交流電動機的穩(wěn)定輸送。運送帶的速度與水果本身的質量、運送帶的強度、運送帶的寬度以及運送帶上的承受力都有千絲萬縷的關系。當運送帶向上方運送水果的過程中，受到外力影響和自身重力影響的情況下，應該降低運送帶的運送速度；在運送帶是平鋪進行運輸水果的過程中，應該適當加快運送帶的速度[8]。初步選取運送帶速度為1.68m/s，出于對水果套袋機的工作環(huán)境的考慮。
依據公式得出：
（4-1）
根據計算得出輸送帶的有效拉力為1980N，從而確定了滾筒直徑的長度為450mm，不僅如此，還要保證在水果套袋機工作過程中輸送帶的穩(wěn)定運行，勻速前進，在一般情況下進行不間斷的運作，對于環(huán)境條件要求比較苛刻。
(1)選取電動機的類型。
在計算得出的條件下，確定出來三相異步交流電動機的型號種類。
(2)選擇電動機的容量。
根據已知條件，經過計算得出的工作效率為
（4-2）
電動機的工作效率為 （4-3）
電動機工作時所需求的功率為
（4-4）
所以：
根據上述計算所得，確定了電動機額定功率為
(3)確定電動機的傳動比以及轉速。
根據電動機的轉速公式：
（4-5）
算出引導輥筒的轉速：
（4-6）
符合水果套袋機設計要求的電動機型號有兩種，將這兩種電動機的各項指標進行比較，見表4-1：
表4-1 Y133S-2與Y133S-5電動機技術數(shù)據
方案
排序
電動機
種類
額定功
率/kW
滿載轉速
/ (r/min)
電動機
質量/kg
傳動裝置
傳動比
1
Y133S-2
4.35
2908.0
62.0
43.49
2.80
4.58
3.68
2
Y133S-5
4.35
1396.0
64.0
21.87
2.20
3.42
2.56
從表4-1中數(shù)據得到結論，電動機技術數(shù)據都是準確無誤的，但是因為第一組電動機轉速過快，會產生誤差，所以，這里選用的是第二組進行認真計算。
4.2 傳動比分配
1. 總傳動比為
（4-7）
所以：
2. 分配傳動比
根據水果套袋機中所要求的傳動比范圍，選取V帶傳動的傳動比。
（4-8）
所以：
取： ，
分析統(tǒng)計傳動信息計算的結果
各軸的轉速：
各軸的功率：
根據公式： （4-9）
各軸扭矩：
最終的帶式運輸機的傳動裝置方案如圖4-1所示
1-V帶傳動2-電動機3-圓柱齒輪減速器4-聯(lián)軸器5-傳輸帶6-滾筒
圖4-1 帶式運輸機的傳動裝置
4.3 支架的設計
支架的結構選擇上角鋼是不二之選，角鋼從結構上可以分成不同的受力機構零件。同時角鋼也是機件與機件之間緊密連接的不可或缺的元件[8]。角鋼的使用在各種工程建筑當中。
角鋼從本身特質上來看，屬于斷面型材質的碳素結構鋼，他最突出的貢獻是連接了框架和金屬元件，保證了其穩(wěn)定性。角鋼有很多可在外壓下塑形、在高溫下可以焊接還具有一定的硬度等優(yōu)點。
根據本人論述的結果來看，根據設計的目的和意義，感知實際情況下的工作流程，故確定，機器的支架材料將把角鋼列為考慮的材料之內，又考慮到選取角鋼為支架主要材料后的穩(wěn)定性能的變化，所以對于角鋼型號的選擇上選取五號角鋼，角鋼材料的大小為：b×b×d=48×48×5。如圖4-2所示。
圖4-2 熱軋等邊角鋼截面
4.4 運輸帶的設計
在水果套袋機當中，保證水果正常運送的槽型帶是必不可少的一個環(huán)節(jié)，槽型帶材質的好壞決定了水果套袋機的工作過程能否達到預期目標。當運送水果的皮帶滿足各項指標，那么水果套袋機的工作過程就會穩(wěn)定精確；當運送水果的皮帶不滿足各項指標，那么將對水果套袋機的工作過程造成誤差。所以對于工作過程中皮帶能否持續(xù)滿足所要求的工作要求進行驗證和探究是一個不能忽視的過程[16]。
在本次設計里，槽型帶必須保證其工作狀態(tài)下能夠正常完成運輸工作。運輸帶分為運輸水果帶與運輸網帶兩種。工作人員會把水果從過斗中放下去，使得水果均勻如一的落到料斗底部。這就要根據實際情況考慮到槽型帶的凹槽長度和寬度是嚴格按照盛裝水果標準來的。這樣，水果在槽型帶上就能安穩(wěn)緩慢的向前運行。而讓水果以及運輸帶同時向前運輸?shù)倪^程則是由引導輥帶來完成。這就說明運輸帶上的摩擦力肯定很大。只有這樣，才能夠保證水果與網袋能夠如預期一樣進行正常運作。
機器的工作環(huán)境、工作性能、工作效率等都決定了運輸皮帶的種類。如果運輸皮帶的選擇類型很多時，可以根據運輸皮帶的材質、人工工作強度、市場需求以及總體成本。最終找出最優(yōu)選擇。
在水果套袋機工作過程中，槽型帶的使用壽命上應該符合實際工作狀態(tài)下的壽命要求，槽型帶在工作過程中在多種方向力的共同作用下也應當保持最佳的運送狀態(tài)。因此，在水果套袋機工作過程中，韌性上佳強度大的運送水果的皮帶是最佳考慮的。V型帶人稱三角帶，在工作過程中轉速高的話選用韌性比較好的繩芯結構的V型帶。如果轉速不高的情況下可選用強度大使用方便的簾布芯結構的V型帶。V型帶有很多長處：1. 一旦出現(xiàn)過載V型帶就會在帶輪上打滑，從而避免零件遭到破壞，這樣也保證了機器的使用壽命。2. V型帶的傳動很穩(wěn)定，V型帶聲音小，對于工作過程有減震的功能；3. V型帶制造方便精度低。V型帶還有一個便于維修保養(yǎng)的優(yōu)點[8]。
運輸皮帶從外觀結構上來區(qū)分的話，可以分為多導式皮帶和凹槽形皮帶。在運輸皮帶的選擇上其實是非常容易的，兩種皮帶的可用性和穩(wěn)定性都十分的高，在靈活性上兩種皮帶的性價比都比較合適。
進行綜合考慮，水果套袋機的運輸帶的選擇上應將V型帶作為首選目標。
1. 運輸皮帶帶速的數(shù)據參考和選取
在本次設計中，最重要的方面就是運輸水果皮帶的速度。運送水果速度能夠符合要求直接決定了水果套袋機工作過程中數(shù)據信息的準確度，所以對水果套裝機的的運送速度的比對和計算就是首要的目的。
在水果套袋機中要根據實際情況選擇合適的運送帶，主要應該考慮到以下的幾個重要方面：
(1) 皮帶速度高的運送帶適用于水果輸送量極大的時候。
(2) 皮帶速度高的運送帶按要求來講應該長一點。
(3) 水果如果比較大且容易滑動，皮帶速度小一點的運送帶最適合。
(4) 通常情況下，當運送帶運的水果多且小的話，則速度的范圍為0.68m/s-1.5m/s。
(5) 在工作人員倒水果進料斗的過程中，速度應該要小于1.5m/s。
(6) 當水果包裝完運送入箱的過程中，速度要超過1.5m/s[18]。
(7) 當在使用精密儀器檢測的情況下，速度一般采用最低值
(8) 在使用水果套袋機的過程中要進行適度的潤滑操作。
綜合進行考慮，可以確定出運送水果的槽型帶的運送速度為0.8m/s。
2. 運輸皮帶主要技術參數(shù)的分析與計算
(1) 確定計算功率Pca
由計算數(shù)據和參數(shù)統(tǒng)計分析，所需滾筒軸的計算功率Pca為3.756kW，其轉速n1為56.35r/min。滾筒軸的功率大小取決于它的轉動速度高低。
(2) 選取V帶的種類
根據（1）中的數(shù)據分析可以得出，由V帶的性能決定v帶的種類選取。
(3) 運輸皮帶的速度的取值以及帶輪基準直徑 dd的取值的分析和確定。
(4) 普通V帶的基準長度Ld的取值和傳動中心距a 0的取值的分析和確定。
得出： 0.7（dd1+dd2）≤a 0≤2（dd1+dd2） （4-10）
所以： 680mm≤a 0≤2200mm
水果套袋機的工作人員投放水果進入料斗的位置確定取決于工作人員的實際因素。按照實際情況考慮，人工投放水果的位置是在水果套袋機的頂端。人工進行水果投放的位置就是在水果套袋機工作過程中最容易出現(xiàn)故障的位置去預防和維護機器。水果套袋機送網機構固定的具體位置取決于工作人員工作時是站立還是坐著。在這一方面的設計必須考慮到實際情況進行人性化設計[19]。水果套袋機工作過程中的顯示設備,應該放著安全可靠的地方且利于工作人員隨時觀察。
由前面的計算可得，選用的電動機的最高高度為145mm。如果考慮到實際中工作人員的工作狀態(tài)，講解了電動機，傳送帶，支架的選擇以及電動機的選擇標準。為于設計本機器的動力系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)打下基礎。對于本機器至關重要的間歇機構也進行了詳細的分析。
根據傳送皮帶基準長度的公式：
（4-11）
根據數(shù)據分析得：
=5468.8mm
根據《V帶的基準長度系列和長度系數(shù)Kl表》取
Ld = 5632mm
(5) 計算實際中心距a
(6) 傳送帶槽寬的確定
本次設計的套袋主要是依照小型水果來考慮的。因為在水果市場上小型水果比較普遍。
(7) 帶輪材料及結構
C型鐵是現(xiàn)在帶輪采用的最主要的材料。C型鐵的材料型號也有很多種，一般情況下采用的C型鐵的材料型號為HT160。特定情況下也能采用材料型號為HT220的C型鐵[8]。
(8) 選擇傳送皮帶的張緊裝置
傳送帶中不可或缺的一環(huán)就是張緊裝置，它存在幾個基本作用:傳送帶要具有一定的張力才能預防打滑； 彌補傳送皮帶在工作過程中發(fā)生的弾變形變的改變量； 能夠提供給傳送皮帶必要時的動力。可以細微調節(jié)傳送帶的位置，對傳送帶運送安全和穩(wěn)定都發(fā)揮了不可或缺的作用。一邊情況下傳送皮帶張力比較弱的位置會固定張緊裝置，這樣不僅能夠達到降低張緊力的目的，還節(jié)約了一定的經濟成本。張緊裝置的固定地方應該符合實際運作中的位置，這樣便于張緊裝置的固定以及安排[8]。
張緊裝置一般情況下會有多種方案，螺旋式的張緊調節(jié)裝置是最優(yōu)選擇，如圖4-3所示。
1-螺桿??2-滾筒??3-機架??4-可移動式滾筒軸承座
圖4-3 螺旋拉緊裝置
引導滾筒支座的兩端由滑架的上表面承受著，而可以滑動的滑架可以在引導輥上做小范圍的移動[6]。調動滾筒頂端的螺旋裝置，可以使網袋做自由轉動，從而達到調節(jié)張力大小的目的。為了防止螺旋上方的螺母發(fā)生故障而設置了智能鎖定的裝置。這種自動裝置的特點在于裝置本身完整簡潔明了，操作簡單，那么它劣勢的一個方面就是在工作過程中由張力的影響會產生破壞的效果[8]。螺旋式的張緊調節(jié)裝置，如圖4-4所示。
1-滾筒??2-框架??3-重錘
圖4-4重錘式張緊調節(jié)裝置
引導輥固定在支座一端，網袋懸掛在支座的另一端，框架2沿著導軌能夠自由移動，并且由于滾軸自身很重，可以保證傳送帶受張力的影響下無視停滯的狀態(tài)[8]。拉近裝置的選擇上一般宜固定在驅動滾筒的附近，或是固定在傳送帶下端空閑的位置。缺點是滾筒的驅動性有待提高，而且在運送過程中還會卡住傳送帶既損失了水果也損壞了引導裝置[20]。
綜合性能性價比以及結構等方面的考慮螺旋式退網機構是最佳選擇。
4.5 轉軸的設計
1. 轉軸的整體分析
在本次設計當中，水果套袋機工作中轉軸的設計是絕對的核心部分。設計的轉軸是機器運行中所有重量的載體，而且對于機器中轉矩的傳動起了一個非常顯著的作用。因此，水果套袋機的工作狀態(tài)和結構裝置都是有轉軸的功能所決定的。因此轉軸數(shù)據如果不符合實際應用，例如轉軸質量太差、轉軸壽命太短、轉軸結構太過復雜燈因素，則極大程度會造成非常嚴重的后果以及相當嚴重的損失。因此，水果套袋機中轉軸的設計那是最重要的一個環(huán)節(jié)[21]。
轉軸在工作中經常發(fā)生疲勞破壞的原因就是由于產生的循環(huán)變應力的改變。因為轉軸的設計在水果套袋機中是非常重要的，所以一定要確保轉軸的材質是滿足本次設計的。本次設計的水果套袋機中轉軸的組成部分主要還是碳素鋼為主。經過對設計要求的考慮，這里確定碳素鋼為轉軸的材料組成。
碳素鋼的型號有很多種，如何選取正確的型號需要參考每種型號的性能比以及是否符合本設計的最終要求。45號的碳素鋼的主要作用就在于能夠產生對速度的大小調節(jié)以及對齒輪傳動效率的操控。所以，對于各種數(shù)據整理分時得，水果套袋機中的材料選擇上45號的碳素鋼是最優(yōu)選擇?？紤]到實際情況中45號鋼的使用能符合實際效果，應該在水果套袋機工作過程中對45號鋼進行特殊處理。
2. 轉軸主要技術參數(shù)的分析與計算
由前面的計算可知，轉軸上的功率P為3.658kW，轉速N為65.210 r/min 。因為根據前面的數(shù)據已經知到滾筒的分度圓直徑為d為400mm。而根據圓周力的計算公式
(4-12)
所以圓周力為
(4-13)
根據式(4-13)可以初步得出轉軸的最小直徑的數(shù)值。選取的轉軸的材料為經過熱處理的45號碳素鋼。根據軸常用幾種材料的T表，取A0=120。其中T為許用扭轉切應力。
所以：
根據主傳動軸實際的工作情況，確定主傳動軸的結構圖如4-5所示。
圖4-5 主動軸的結構
根據分析比對的主傳動軸、傳送帶、支架的選擇以及軸承的選擇標準。對于設計本機器的動力系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)所得到的各種數(shù)據進行篩選和校對。對于本機器至關重要的間歇機構也進行了詳細的分析。其各個參數(shù)見表4-3所示，其結構如圖4-6所示。
表4-3 深溝球軸承6201參數(shù)匯總
軸承代號
d
D
B
rs
da
Da
ras
Cr
C0r
6230
50.0
80.0
18.0
1.20
56.0
78.0
1．0
32.0
22.70
圖4-6 深溝球軸承
4.6 間歇機構的設計
1. 間歇機構的整體分析
本次設計中套袋機的動力來源主要是封合裝置里氣缸的封合作用，進行縱向縫合的停歇時間直接導致了送果機構也有大約04~0.9秒鐘的停歇時間。因此，間歇機構的的設計就應運而生了。
在水果套袋機當中，間歇機構是最很重要的一個機構，間歇機構的特點在于能夠提供給運輸皮帶一定的停歇時間，來保證在充足的時間里縱向封合裝置完成封合過程。總體來說，熱縫合的質量取決于間歇機構能否順利穩(wěn)定的完成預期的停頓時間。因此，使得本次設計中的封口包面光澤明亮，這里來對水果套袋機的間歇機構進行認真的分析研究就很有必要了。
常見的間歇機構有四種，這里主要介紹一下槽輪間歇機構和棘輪間歇機構。槽輪間歇機構存在角速度的變化且配合的需求很高；棘輪間歇機構保證了中心角度的整數(shù)倍卻阻礙了轉角的變化；其中有的機構結構復雜難以操控，在工作中進行操縱的改裝的難度系數(shù)很大[22]。
因為不完全齒輪機構基本結構復雜而不凌亂，操作起來比較簡單，穩(wěn)定性和安全性比較高。在進行設計的時侯，可以從動輪運動和靜止的時間差上進行微微的調節(jié)。在本次設計中最低要求就是運行的速度不能超過水果套袋機要求的最高速度，承受的重量不能太大。所以在本次設計中，間歇機構的機構選擇上就受到了很多限制。
2. 間歇機構的數(shù)據計算
(1) 本次設計中的水果套袋機的傳動裝置一般選用傳動性能比較好的不完全齒輪。
(2) 本設計中的水果套袋機根據實際情況可選擇的精度應該低點。
(3) 根據參考資料以及本次設計的水果套袋機的要求所選擇的大小不完全齒輪的材質是不同的，一般來說，選擇的不完全小齒輪應該比大齒輪的硬度差2個級別，這樣的選擇主要是為了滿足水果套袋機的基本要求，也是最大程度的減少了資金的投入。
(4) 經過參數(shù)的數(shù)據整理確定出大小不完全齒輪的齒數(shù)為z2=220=40。
根據公式：
（4-14）
這樣可得：
經過已知條件的分析整理，計算所得到的模數(shù)比實際預期的要小很多，對此我們應該考慮的是能否加大模數(shù)，使得支架的選擇以及軸承的選擇符合水果套袋機運行標準。對于設計本機器的動力系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)打下基礎。對于本機器至關重要的間歇機構也進行了詳細的分析，僅僅是與多根軸承的直徑（即直徑與模數(shù)的乘積）有一定的關聯(lián)[8]，因此可以選取彎曲強度所算得的模數(shù)3.8674，然后可以就近圓整為標準的模數(shù)值m=4（GB1357-87），按照接觸強度所算得的不完全齒輪的分度圓的直徑d1=72.2mm。
得到不完全小齒輪的完整齒數(shù)：
不完全大齒輪完整齒數(shù)：
z2=2×z1=36.1，取z2=36。
這樣得出的傳動比數(shù)據即合理又嚴謹，也符合了拉網裝置和引導裝置的動力要求以及這樣設置的優(yōu)點，并且實現(xiàn)了網袋從退網裝置下來后是如何完成對水果進行套裝的工作流程，減少了經濟損失[6]。
(5) 計算分度圓的直徑：
d1=z1×m=18×4=72mm
d2=z2×m=36×4=144mm
(6) 計算齒輪的中心距：
(7) 計算齒輪的寬度：
選取B2=72mm，B1=77mm。
選取不完全小齒輪齒數(shù)為4，不完全大齒輪齒數(shù)為28。
根據公式：
（4-15）
所以。不完全小齒輪轉一圈，間歇時間為t=0.74s；不完全大齒輪運動時間為t=0.254s。
4.7 本章小結
本章講解了電動機，傳送帶，支架的選擇以及電動機的選擇標準。為于設計本機器的動力系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)打下基礎。對于本機器至關重要的間歇機構也進行了詳細的分析。
結論
本次設計在設計的過程中對水果套袋機的設計簡單的進行了思考和總結，總結了水果套袋機這個設計的不足之處，在以后的設計當中進行相應的