小剂量(1～5g)高速包装机性能分析及关键部件优化设计

摘要

论文以小剂量高速包装机的关键部件为研究对象，研究设计了一种基于凸轮—连杆—支架摆臂的横封系统。论文首先对对系统各部分进行设计并建立对应三维模型，然后对模型进行运动仿真，结合仿真结果对机构进行了部分优化。从结果来看该横封系统能够较好的保证横封效果。
　　论文首先介绍了国内外包装机的技术差距，分析指出影响包装机速度的关键因素，再基于研究包装机自身的特点，指出影响所研究包装机速度的关键部件是横封部分。
　　论文对立式包装机的工作原理和工艺流程进行了介绍，介绍了包装机的几种横封机构的特点。通过对各横封装置的分析比较，确定小剂量高速包装机需要设计另外的横封系统。
　　论文对立式包装机的横封系统的设计过程进行了详细的表述，横封系统采用凸轮和连杆相配合，通过控制两组相似机构运动的相对速度变化，实现横封完整的周期运动。论文首先明确横封系统一个周期的运动轨迹，然后递推求出连杆的运动轨迹，最后递推求解出凸轮的廓线，从而完成整个横封系统的各部分运动过程的构建。
　　论文随后对设计的横封系统进行了三维建模，利用ADAMS仿真软件对横封系统进行了运动学仿真分析，得到运行状态的轨迹曲线，通过分析结果判断方案的优劣。通过对模型机构部分结构的优化，确定较优的结构，并对构件受力情况作了一定的动力学分析，验证了横封机构设计的合理性。
　　本文最后对横封系统所涉及控制程序的主要部分进行了编写，为完整程序的编写提供了较好的设计思路。
　　本文对包装机横封机构的方案研究及控制系统方面的研究设计具有一定的参考和借鉴价值，为包装机的发展起到一定的推动作用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外包装机械发展现状

1．3 枕形包装机工艺介绍及关键技术分析

1．4 枕形包装机横封研究现状

1．5 论文的主要研究内容及结构

2 常见包装机横封机构性能分析

2．1．1 包装机械简介

2．1．2 包装材料的热封合

2．2 常见横封器的结构功能特点

2．2．1 旋转式横封器性能分析

2．2．2 往复式横封器性能分析

2．3 旋转往复式横封器性能分析

2．4 本章小结

3 横封系统热封装置运动分析与设计

3．1 横封方案设计

3．1．1 横封机构工作原理设计

3．1．2 横封热封机构

3．1．3 横封切断机构

3．2 基本参数的确定

3．3 热封装置运动模型的建立

3．3．1 固定热封器的摆臂张开角度计算

3．3．2 横封运动规律设计

3．4 横封运动规律优化设计

3．4．1 三次样条曲线拟合方法简介

3．4．2 导杆运动规律的三次样条插值拟合

3．5 本章小节

4 横封系统凸轮连杆机构分析与设计

4．1 机械系统运动学模型定义

4．2 连杆机构运动学分析

4．3 连杆机构运动计算

4．3．1 升降杆极限运动范围求解

4．3．2 升降杆初始位置确定

4．3．3 升降杆与摆杆运动规律求解

4．4 凸轮机构样式的确定

4．5 凸轮基本参数和廓线设计

4．5．1 两凸轮共同运动相关参数匹配设计

4．5．2 凸轮廓线的设计

4．6 本章小结

5 横封系统的ADAMS仿真分析

5．1 仿真软件介绍

5．2 ADAMS仿真设置

5．2．1 导入模型并修改构件特性

5．2．2 添加约束和驱动

5．3 ADAMS运动仿真及结果分析

5．4 设计方案的分析与优化

5．5 关键部件力学分析

5．6 本章小结

6 横封系统控制程序的编写

6．1 可编程控制器的选用

6．1．1 可编程控制器的概述

6．1．2 可编程控制器的选型与介绍

6．1．3 PLC编程软件简介

6．1．4 PLC通讯

6．2．1 包装机工作时序图设计

6．2．2 输入输出点分配

6．3．1 高速计数功能介绍

6．3．2 高速计数功能实现

6．4 本章小结

7 结论

8 展望

参考文献

10 攻读学位期间发表论文情况

致谢