页数：52页文件大小：1.13 MB来源： 包装机械设计ppt课件
本课件讲包装机的传动系统。由于包装执行机构动作复杂而动力机输出形式有限，传动系统承担运动转换与分配的任务。课件依次讲传动系统的组成与要求、按运动形式的分类、传动系统图的绘制与分析计算，最后给出传动方案拟定与设计准则。
第八章 传动系统：本章包括以下内容。
第八章传动系统对于包装执行机构的动作来讲，是复杂且多种多样的，而作为动力机输出的运动却是有限的转动、摆动和移动等几种形式。
这样，在动力源与执行件之间，就要设置一个能使两者联系起来，并传递所需的动力和保证各执行件之间的正确运动联系的工作系统，该系统即为传动系统。
由此可见，传动系统的功能，就是改变原动机运动的速度和形式。
其结构形式决定着包装机的传动方案、总体布局并对包装机的使用性能、结构、制造成本有着很大的影响。
第一节传动系统的组成与要求一、传动系统的组成包装机自动化程度较高，属于自动机的一种。
由于它的执行件较多，而且各种执行件之间又必须协调配合才能完成包装工作，故包装机的传动系统比较复杂，通常有机械式、液压式、电气式等几种形式。
高、中速自动包装机多采用机械式传动系统；
大型低速包装机以气动式传动系统应用较为广泛；
液压式系统，因其价格稍高，且易漏油污染产品，若运动平稳性要求不是很高，液压系统优越性发挥不充分，所以应用的场合不广泛；
电气式传动系统常与机械式并用，实现前级的大范围调速。
随着包装产业的迅猛发展，现代包装机及包装线的组成设备已越来越多地
采用以机为主、兼有电、光、液、气的综合传动系统。
传统的传动系统通常包括以下几个组成部分。
通常采用齿轮、皮带、链、蜗轮副、联轴节等传动机构，借此按预定的要求把动力源输出的动力和运动传递给有关执行机构。
包装机中常用的是有级变速装置和无级变速装置。
因此,包装机中常设置运动转换装置如连杆机构、凸轮机构、槽轮机构、齿轮齿条、丝杠螺母等装置,以保证执行机构所需要的运动规律。
借以通过不同的方式方法来改变传动系统的状态和参数。
设计时一般操纵装置的方案与传动系统同时加以考虑。
现代包装机及包装生产线的组成设备已越来越多地采用以机为主兼有电、液、气的综合传动系统。
第二节传动系统的分类一、按传递运动形式分类若将复杂的运动分解为最基本的形式，则有：1.连续回转运动主要有带传动、链传动、摩擦轮传动、谐波传动、圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、螺旋齿轮传动、摆线针轮传动、蜗杆传动、磁力传动、液压传动、万向联轴节等。
它们往往被用于改变运动速度、回转方向，或者传动轴的布局及方位。
其中最常见的，是将动力机的等速回转变换为执行机构的往复直线运动。
正如前述，无论是较小或较大动停比的间歇传动(包括瞬停)，在包装机的供送与主传送系统中都有广泛的应用。
多用于功率小，传动元件少、配置要求紧凑的设备。
由这些传动元件分别传至各自联接的执行机构，它有利于灵活安排传动路线、提高传动效率和缩小传动元件结构尺寸，因而，特别适用于有较多执行机构的包装机。
该传动适用于低速、重载、大功率设备。
因动力源分散，化大为小，改善了传动机构，提高了传动效率。
此外，采用若干个相同或不同的动力装置还能使执行机构有效地完成所需的复合运动及速度变化节拍。
第三节传动系统分析及计算一、传动系统图为了便于分析包装机的运动和传动情况，以便设计包装机，通常应用包装机的传动系统图，包装机的传动系统图是表示包装机全部运动传动关系的的示意图。
包装机的传动系统图应尽量画在一个能反映包装机外形和各主要部件相互位置的投影面上。
在图中，各传动元
件是按照传动顺序，以展开图的形式画出来的，由于包装机很复杂，要吧一个立体的传动结构展开并绘制在一个平面图中，有时不得不把其中某一根轴绘成用折断线连接的两部分，或弯曲成夹角的折线，有时对于展开后失去联系的传动副，要用大括号后虚线连接起来以表示他们的传动联系。
传动系统图只能表示传动关系，并不代表各元件的实际尺寸和空间位置。
在图中通常还须注明齿轮及蜗轮的齿数、模数、带轮直径、丝杠的导程和头数。
电动机的转速和功率、传动轴的编号等。
传动轴的编号通常从动力（如电机等）开始，按传动顺序，依次用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等表示。
下面就以典型的卧式枕型制袋—充填—封口机为例，说明传动系统图的分析与计算方法。
图8.2就是这台卧式枕型包装机的传动系统图。
根据被包装物的形状、大小，包装材料的质地厚薄及生产能力的不同要求，这种通用包装机采用可控硅控制的直流调速电机(M0)做主动力源，功率为0.75千瓦，通过定比传动机构，使本机的生产能力控制为25～175包/分，设有光电控制装置可进行商标定位，为校正定位误差另设有三台25瓦伺服电机（M1、M2、M3），另设一台0.1千瓦的输出电机（M4）。
全机传动部分是由齿轮、滚子链和摩擦带等主要传动元件组成。
补偿及调整运动通过锥齿轮差动器输入，使包装机执行机构能够连续协调地工作。
传动系统图所示的全部传动关系可用如下的传动结构式表示：主电机M0经皮带轮带动轴Ⅰ，经可分离锥齿轮无级变速器使轴Ⅲ转动。
在轴Ⅲ上装有差速器C1，C1的输出齿轮Z1与轴VI上的齿轮Z2啮合,再经链轮带动轴Ⅴ旋转。
轴Ⅴ经链轮，截锥元级变速器和链轮传动供纸辊；
轴Ⅴ经锥齿轮带动拉纸辊；
轴Ⅴ又经链轮传动ⅩⅢ,经轴ⅩⅢ上的链轮Z12传动链轮Z13使毛刷旋转；
又经轴ⅩⅢ上的截锥式无级变速器,链轮,锥齿轮驱动纵封辊旋转。
工作中商标定位出现误差由伺服电机M1经齿轮,通过差速器C1进行补偿，包装袋尺寸长短的调整,是由伺服电机M2,经链轮、锥齿
轮带动丝杠ⅩⅩⅢ旋转，从而改变分离轮无级变速器的传动比值来达到的。
轴I上的齿轮Z19，与齿轮Z20啮合带动轴Ⅻ,经链轮使传动轴Ⅻ旋转，安装在轴Ⅻ上的差速器C2的输出端上的链轮Z23，通过链条带动链轮Z24,调整偏心不等速运动机构的偏心量，由链轮Z25、Z26带动轴ⅩⅤ，从而使物料输送传动带工作、物料位置调整可通过手轮1，锥齿轮，蜗轮副，差速器C2来完成。
又轴Ⅺ上的链轮Z21通过链条带动链轮Z28,ⅩⅥ轴旋转，通过差速器C3，链轮、带动轴ⅩⅦ，经轴ⅩⅦ上的差速器C4驱动位置调整凸轮，每次调整后开机前先按下位置调整按钮，使伺服电机M3旋转，经齿轮将运动输入给差速器C4，使凸轮转至起始位置,以通过开关实现计数,并与电眼配合进行补偿工作。
通过差速器C3输出端链轮Z29，带动链轮Z37。
又可将运动传至轴ⅩⅪ,经链轮偏心不等速机构，链轮，差速器C5将运动传至轴ⅩⅫ，由链轮直接驭动横封器，调整包装机横封器的位置可由手轮3，通过蜗轮副差速器C5来实现；
也可由手轮2通过锥齿轮蜗轮副及差速器C3实现。
输出电机M4通过皮带轮传动输出传送带，轴ⅩⅩⅧ上的链轮Z64带动链轮Z65旋转，从而驱使输出毛刷旋转。
离合器L1、L2可切断供物、拉纸及横封之间的联系,以便于单独进行调整，二、传动系统分析与计算1.执行件各级转速(工作速度)的计算为设计、计算方便，采用传动比与一般自动机械的传动比的概念相同,即
（8-1）式中:i—传动比n主动、n被动—分别为主动轴、被动轴转速z主动、z被动—分别为主动、被动齿轮(链轮)齿数d主动、d被动一分别为主动、被动带轮(摩擦轮)直径通用包装机一般都适应于一定的包装工艺范围,即生产率在一定的范围内变化,并允许尺寸规格及包装对象有所变化。
这就要求通用包装机的执行件具有不同的工作速度当这种工作速度是分级变化时，一般是通过分级变速机构来实现的，各级工作速度的值等于动力源的转速与该级工作速度下所有参加传动的传动件的传动比值的乘积，即执行件转速n=n电·l1·l2·l3(8-2)
若执行件不是回转运动，而是直线运动或其它运动规律时,还要乘以运动关系转换的数值。
如图8.3为一单流传动的包装机传动系统图。
动力输出的能量要流经每一个传动元件,则总的传动效率为：(8-3)可见传动元件越多传动效率越低。
因此该传动方式多用于功率小,传动件少的设备。
显然：（8-4）η0—分流传动部分的总效率（8-5）可见分流传动有利于灵活安排传动路线,提高传动效率,缩小传动元件的结构尺寸，适用于有较多执行件的包装机。
如图8.2所示卧式枕形包装机传动系统就属于分流传动。
图8.5汇流传动框图总效率（8-6）
这种能流路线的特点是：对于低速、重载、大功率设备可将动力源“化整为零”,以便配备中小型动力机；
可简化传动机构,提高传动效率；
采用两个或多个相同或不同类型的动力机,使执行机构有效地完成所要的复合运动形式及速度变化节拍。
然而有时为了保证各动力机的均载和同步，最好在传动系统中设有浮动或者柔性的构件.图8.6所示包装容器成型机的传动系统就属于汇流传动。
该设备具有两种动力装置。
液压缸可使螺杆产生不同速度的直线往复运动,同时电动机使螺杆产生等速的回转运动。
图8.7 混流传动框图
=(4-7)式中：0＜α＜1
图8.8所示糖果包装机传动系统就是典型的混流传动。
主电机经宽三角带槽轮无级变速器51、斜齿轮4、5传动到主轴,主轴上的蜗杆凸轮34使滚子33做间歇转动,从而使分粒盘39旋转,将糖块整理好送到特定位置。
主轴上的链轮6,经链条48，链轮7。
齿轮10、11,使擦纸轮12转动擦纸,剪纸凸轮27使剪刀28剪纸，将纸送到分粒盘39顶糖部分的上面,主轴上的链轮37,使链36，偏心轮41，35转动,使上、下送糖杆运动，将糖块和纸向上送给爪钳47，链轮7经链条49，链轮14，使拨盘15转动,从而使马氏盘剥16、抓迁怒47旋转60度，将糖和纸送到扭结中心。
齿轮17使齿轮19、20、21同期传动，机械手持46、26由杠杆25、24，凸轮22、23送进完成扭结工作。
抄纸
凸轮9使抄纸板13抄纸.打糖杆18排除糖块。
油泵40由链轮38、链条50、链轮37带动润滑全机。
分电机29经齿轮30、31使毛刷32传动整理糖块.手动轮经44、45也可使全机运动。
综合对各种能流传动路线所做的分析和计算，可以看出,传动系统的效率不仅与传动元件的结构形式、工作表面状态、摩擦阻力类型、润滑条件、工作状态等因素有关。
同时与各传动元件的组合及传动路线的布局也有很大关系。
因此,合理的安排能流路线把动力传递和辅助运动适当分开。
尽量缩短传动路线,减少运动副和消极约束，传动系统中尽量避免大的封闭循环,这对提高传动效率,减少能量损失是有效的。
第四节传动系统方案的设计准则拟定包装机的传动系统必须考虑多方面因素,而且首先应当满足包装工艺和总体结构的要求，同时要合理选择动力机、传动与控制装置的类型及其组合方式，再根据传动系统图和传动路线图简明地表示出所要设计的技术方案。
一般来说，为实现同一的工艺要求就有可能设想出若干个不同的传动方案。
所以，一定要根据实际情况进行广泛的调查研究，并参照现有的类似机器加以对比分析，才有可能选出一个比较理想的方案作为整机设计的依据。
图8.9所示为金属卷带间歇供送装置的两种传动方案示意图。
图8.9 金属卷带间歇供送装置的传动示意图1一偏心轮2一连杆(下端为球面副) 3、4—摆杆套环5一星轮6、7—牵引棍8一制动器9,ll一带轮10一同步齿形带12一蜗形凸轮13一滚子轮
图8.10 卷带牵引辊运动状况的对比分析图8.10反映了卷带与冲头的运动相位关系以及牵引辊角加速度的变化情况。
经实测得知，采用传动方案(a)，定位精度约为土0.2mm；
而采用传动方案(b)，一般为土0.05mm，并且运行平稳，噪声轻微，生产率高。
其主要原因，在于两者所选的传动类型不同,以致运动--动力特性和实际工作效果也有所区别。
下面扼要地加以分析：（1)原动轴输出运动的比较
在方案(a)中，由等速回转的偏心轮1带动连杆2(下端为球面副)作往复的空间运动而使摆杆3产生摆动，由于惯性较大将限制其运行速度的提高。
而在方案(b)中，则采用高强度的同步齿形带10和带轮9、11；
这种挠性啮合传动，传动比准确，惯性小，能缓和冲击，传动效率高，适合于高速工作。
因伴有柔性冲击，加之在起动时套环与滚子会打滑，停止时又会引起星轮产生一定的惯性超越现象，结果必然影响牵引辊的定位精度。
为克服这一缺点，有的附加
了制动器8。
而在方案(b)中，代之以蜗形凸轮机构12，它啮合性能好，传动精度高,而且凸轮曲线接近于正弦加速度的变化规律，故能很好地改善牵引辊的工作性能。
此外，为了有效地供送金属卷带，要求牵引辊6、7之间能保持足够的压力，并可灵活调整。
通常，将从动辊放在主动辊的上方，以便配备弹簧压紧装置，同时增强保险作用。
由此可见，为了更好地设计包装机的传动控制系统，要善于根据科学理论和积累的实际经验加以概括和总结，因地制宜地运用，并在此基础上进一步求得丰富和发展。
为此，提出若干注意事项供设计参考。
应该考虑所选的动力机，其驱动力矩、运动形式、输出速度以及调速、反转、制动等一系列因素，对确定传动与
控制装置所产生的影响。
下面扼要地介绍一下包装机几种常用动力机的主要工作性能及适用范围。
然而却只能在负载转矩小于该电机机械特性曲线上的最小转矩时起动，并且还只能在该曲线上的稳定区段实现正常的运转，但输出速度会随着负载转矩的增大几乎呈线性递减。
至于起动能力和过载能力则一般为2左右。
该机已被厂—泛应用于负载比较平稳、不需调速、长期工作的包装机。
具有高起动力矩、能反转、吸振性能好，在适当的负载力矩变化范围内改变电磁滑差离合器的激磁电流可实现稳定的无级调速等优点。
不过，滑差率大时，传递动力的效率偏低。
所以，对要求大幅度
无级变速且使运行速度稳定的包装机传动系统，比较适用。
若将三相交流异步电动机配备变频装置同样可以实现无级调速，不仅变速范围宽，效率也高，有的包装机已开始采用。
主要用于塑料、造纸、印刷等部门包装材料加工机械中的卷绕机构，以完成牵引力与速度都应保持稳定的恒功率驱动过程。
它运行稳定、响应迅速、有良好的可控性。
近年来在包装机的传动控制系统中获得了有效的使用。
当电机起动以后，若将控制电压突然取消，仅保留激磁电压单相供电，则会产生制动转矩迫使转子迅速停止。
其制动所需时间，比两相电压同时取消单靠摩擦作用要快得多。
为此，在开机期间定子的激磁绕组必须始终接通电源。
它的运转方向是随控制信号极性的变化而变化，而转动与否以及速度的快慢，则取决于控制信号的有无及其强弱的变化状况。
选择电动机时要注意：它的极数愈多，同步转速愈低，则体形愈大，造价愈高；
因此，电动机转速应同整个传动系统的输出速度及中间速比的分配相协调，力求简单、紧凑、实用、可靠和经济。
事实上，包装机广泛采用三相交流异步电动机，其同步转速多为1500r／min，就是这个道理。
从执行机构工作特性、能流分配和传动效率来看，有时选用一台动力机驱动几个传动链并不一定合算，反而会使传动系统复杂化。
在这种情况下，可考虑采取若干台动力机(同类型或不同类型)联合驱动的方案。
图8.11所示为塑料包装容器注射成型机的螺杆传动装置。
有两种动力源——电动机1和油缸6。
当预塑时，根据原料的塑化条件借齿轮变速箱2的有级变速确定所需的转速，并使螺杆5产生单向回转和勾速后退(后退速度取决于活塞的背压)的复合运动；
而当注射时，使其产生由慢到快再到慢的变速直线移动。
实践表明，这种传动装置既满足了成型加工工艺的要求，又提高了传动效率；
另外，拆除和清理螺杆也都比较方便。
图8.11 塑料包装容器注射成型机螺杆传动装置l—电动机2一齿轮变速箱3一公共齿轮4一交换齿轮一螺杆6一油缸7一预塑计量行程开关
如果要求周期性的频繁起动或者负载的起动转矩会超过动力机的承载能力时,则在动力机与传动机构之间最好增设离合器，也可在变速装置内安排“空档”以便进行空载起动。
有的场合往往还要配备过载保护装置如安全联轴节、安全弹簧、安全销等。
但是，如果传动装置本身己具备了这种性能，就无需另设了。
值得注意的是，象摩擦传动带之类，虽然过载时会打滑而起一定的保护作用，可是却不宜在易燃易爆的环境里采用，也不允许作分度传动链。
对那些转动惯量大而速度又高的设备，欲达到较高的定位精度，则必须采取相应的制动措施。
例如，旋转型灌装机，大都用三相交流异步电动机或交流滑差电动机来驱动,对此设置速度继电器进行反接制动已取得明显的成效。
除此以外，使用摩擦式电磁制动器也日趋增多。
还有的包装机经常处于正反向工作状态，特别是重载、长行程的，首先要充分利用动力机(包括液气压传动装置)的反向运动功能，而实有困难和不便，只好在传动系统中增设专用的反向机构。
若发现某一级的传动比过大，可考虑采用多级传动，力求减小传动元件的尺寸和重量。
对于传动效率的高低，也应做具体分析。
例如，单级蜗杆的传动效率往往就不如具有同样传动比的多级圆柱齿轮传动。
则，同时不让相邻的两级传动比差得过于悬殊。
这样，可使靠近动力机的传动轴的转速高些，较高速级数多些，而转矩小些，以利于缩小整个传动系统的结构尺寸和空间位置。
由图8.11和图8.12所示的塑料包装容器注射成型机螺杆传动装置及其转速图可见，它具有一只公共齿轮、五根轴、四种变速，变速级数的分配式为4＝2×2×l×l，大致符合上述原则。
附带说明，在Ⅲ、Ⅳ两轴还配有三对交换齿轮和棘轮反向图8.12 预塑—注射螺杆传动装置转速图
制动元件(图中未示)，以便扩大变速范围。
尽管如此，为减小结构尺寸、提高传动效率起见，通常也总把它们安排在靠近动力机输出轴的部位。
同理，对挠性摩擦传动也多作类似处理，并使其更好地发挥吸振和过载保护的作用。
至于系统中分配轴的根数及其配置方式，则在很大程度上取决于有关执行机构
的工作要求、相互联系和总体布局，而且同传动路线、传动比分配也有一定关系(参阅本章所示各包装机传动系统图)。
考虑到设备的试车、调整、维修和操作等实际需要，有时在分配轴上要安装盘车手轮以及卸载用的离合机构(参见图8.13中的单向超越离合器)。
在此，仅举两个实例加以对比说明。
图8.13所示为小型负压灌装机主体部分的传动系
图8.13 小型负压灌装机传动系统图1一盘车手轮2一单向超越离合器3一托瓶转盘4—分件供送螺杆5-星形拨轮6一板链统。
灌装阀头数一般为20只左右，灌装真空度低于66660Pa
(相当于500 mmHg)，瓶口压紧力每只约为150N。
因此，托瓶转盘的受力不大，结构也可做得轻巧一些，在主轴下端配置一对锥齿轮进行传动。
为使各执行机构保持确定的运动联系，宜适当增加分配轴和传动链的数目。
这样，总体布局比较灵活，分流传动比重大，有利于均衡各传动件的承载状况，缩小结构尺寸，便于制造维修，以适应中小型厂的加工能力。
图8.14所示为大型等压灌装--封口机主体部分的传动系统。
灌装阀头数一般为40-60只，灌装压力常取20-50N，瓶口压紧力每只约为300N。
由于托瓶转盘受力较大，结构庞大笨重，故多采用大型的滚动轴承和齿轮作为该主轴的支承传动件，以利于简化整个传动系统,使总体布局更加紧凑实用，并保证平稳运行，延长使用寿命。
不过，象
这样的支承传动件不仅难以制备，加工成本也很高。
图8.14 大型等压灌装---封口机传动系统图1—封口枫蜗轮蜗杆传动副2一灌装机齿轮传动副3一分件供送螺杆4—导扳5—屋形拨轮6—板链
可是由传动件的运动惯性及动不平衡等因素所引起的振动、噪声，不论对设备本身或操作环境都会带来许多不良影响。
因此，必须合理设计它们的外形尺寸、质量分布及运动形式，还要提高材料的刚度、强度、制造装配精度及耐磨性能，并附加各种补偿调整措施，使得设备长期稳定可靠的运转。
当前，无论是包装机的传动装置或者是执行机构，使用高强度轻质合金材料逐渐增多，而且正不断扩大传动元件的通用化程度。
如果执行机构的某些动作并不参与正常生产过程，且无确定的运动规律，利用率又不甚高时，那么最好还是人工操纵。
如果执行机构的某些动作带有一定的规律性和重复性，而且用手工操作劳动量大、响应慢、易产生误动作，又不安全，在这种情况下，应该适当地运用机、电、光、液、气等综合技术进行自动控制。
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