立式袋包装机总体设计(设计说明书)

立式袋包装机总体设计作者姓名：指导教师：单位名称：专业名称：TheoveralldesignofaverticalbagpackagingmachineBySupervisor：毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：立式袋包装机总体设计设计(论文)的基本内容：立式袋包装机总体方案设计及主要参数计算总体装配图设计主要零部件零件图设计编写设计说明书外文科技文献翻译毕业设计（论文）专题部分：题目：设计或论文专题的基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期第周指导教师签指字：年月日立式袋包装机总体设计摘要本文主要介绍了立式袋包装机的设计过程，对设备的基本原理、结构设计、参数设计以及各个子系统的主要功能都作了详细介绍。

立式包装机适用于日化、医药、食品、农药等各个行业的连续灌装。整机采用不锈钢制造，清洁卫生，完全符合食品生产的GMP要求。其包装速度快，可调速，可自动完成制袋、计量、充填、封合、分切、计数。这种方法适用于粉状、颗粒、块状、流体及胶体状物料的包装，特别以小食品、颗粒冲剂和速溶食品的包装应用最为广泛。其包装材料可为塑料单膜、复合薄膜等。立式包装机主要由计量装置、传动系统、横封装置、纵封装置，切断装置、成型器，光电监测系统等几部分构成。本次设计主要完成机器总体、制袋成型器、横封装置，纵封装置、传动系统等主要零部件的设计，对主要结构的基本参数做了设计计算，完成了基本方案的确定。在此基础上，运用三维绘图软件SolidWorks进行三维建模和结构优化，使用CAXA绘制二维工程图。

立式包装机的特点是设计紧凑合理，外形简洁美观，调节便利，装置准确，整体灵敏度高，速度稳定，工作电压稳定，抗干扰能力强。关键词：立式包装机，传动系统，横封装置，纵封装置TheoveralldesignofaverticalbagpackagingmachineAbstract

Thispaperintroducesverticalbagpackagingmachineprocess,thebasicprinciplesofequipment,structuraldesign,parameterdesignandthemainfunctionsofthevarioussubsystemsaredescribedindetail.

Verticalpackagingmachineissuitableforcosmetic,pharmaceutical,food,pesticideandotherindustriescontinuousfilling.Themachinemadebystainlesssteelisclean,fullcompliancewithGMPrequirementsoffoodproduction.Itspackagingspeedcanbeadjusted.Theverticalpackagingmachinecanautomaticallycompletepacking,measuring,filling,sealing,cuttingandcounting.Thismethodissuitableforthepackagingofpowder,granule,block,fluidandgel-likematerials,particularlyinsmallfoodgranules,andinstantfoodproductsmostwidelyused.Thepackagingmaterialcanbeplasticsingle-membrane,compositefilm,etc.Verticalpackagingmachineismainlycomposedofmeasurementdevices,transmission,transversesealingdevice,verticalsealingdevice,cuttingdevices,former,andoptoelectronicmonitoringsystemforseveralparts.Thisdesignwascompletedforthewholemachine,former,transversesealingdevice,verticalsealingdevice,transmissionandothermajorcomponentsofthedesign.Thebasicparameterscalculationsofthemainstructuraldesignandthebasicprogramwascompleted.Moreover,the3DmodelingandstructureoptimizingarefulfilledbySolidWork,andthe2DengineeringdrawingisdesignedbyCAXA.VerticalPackagingMachineischaracterizedbycompactandreasonabledesign,simpleandbeautifulappearance,convenientadjustment,accurateinstallation,theoverallhighsensitivity,speedstability,voltagestability,anti-interferenceability.Keywords

:VerticalPackagingMachine,TransmissionSystem,TransverseSealingDevice,VerticalSealingDevice目录毕业设计（论文）任务书 表3.1[6]所示。表3.1执行机构基本运动形式和可选机构类型序号机构运动形式可选的机构形式1匀速转动机构摩擦轮传动、齿轮、轮系、平行四边形机构、转动导轨机构2非匀速转动机构非圆齿轮机构、双曲柄四杆机构、转动导杆机构3往复移动或摆动曲柄摇杆机构、双摇杆机构、曲柄滑块机构、齿轮齿条机构4间歇运动机构间歇转动机构（棘轮、槽轮、凸轮、不完全齿轮、连杆机构等）；间歇摆动机构（摆动从动件凸轮机构）；间歇移动机构（凸轮机构、行星轮机构）5给定运动机构各种铰接四杆机构执行机构运动变换的选型在确定执行构件的运动形式和某些运动参数（如行程）后，接着要考虑用何种机构来实现所需要的设计动作，即机构的选型及其综合问题。一般上，机构的选型多选用已经成熟的机构类型，这样做是为了减少设计工作量，便于设计加工零件，与此同时还可以根据设计需要进行一系列相关的创新。机构的选型时应该考虑的要求和主要条件有以下几项：(1)运动规律包装工艺要求执行机构按照某种规律运动，有时还要求运动规律在规定范围内做有级或者无级的调节。运动规律及其调节范围是机构选型的主要内容。(2)运动精度运动精度要求对机构选型有重要影响。例如，对运动速度和时间都有很高要求的部分，就不宜采用液压传动，反之若用近似直线运动来替代直线运动，或者用近似停留替代停留，可以扩大机构的选型范围。(3)承载能力与工作速度各种机构的承载能力和能达到的最大工作速度是不同的，因而必须个布局速度的高低、载荷的大小及其特征选用合适的机构。执行机构基本运动形式与可选机构的关系见表3.1，执行机构的运动变换形式与可选机构形式的关系见表3.2。立式袋包装机部件分析如图2.5所示的总体结构中，立式袋包装机的执行系统包括：薄膜供送装置、袋成型装置、纵封装置、横封及切断装置、物料供给装置。本次设计中主要从袋成型装置、纵封装置、横封及切断装置三个方面进行详细分析介绍。表3.2执行机构运动变换形式与可选机构形式关系序号基本功能结构示例1变换运动形式转动与转动双曲柄机构、带传动机构、齿轮机构、不完全齿轮机构、槽轮机构、链传动机构等转动与摆动曲柄摇杆机构、摆动导杆机构、摆动从动件凸轮机构、棘轮机构等转动与移动曲柄滑块机构、直动从动件凸轮机构、螺旋机构、卷筒钢丝绳机构、齿轮齿条机构等摆动与摆动双摇杆机构摆动与移动正弦机构移动与移动双滑块机构、移动凸轮机构2变换运动速度齿轮机构、摩擦轮机构3变换运动方向齿轮机构4运动合成和分解差动机构、双自由度机构5运动状态断续离合器、凸轮机构6达到待定的位置或轨迹平面连杆机构、连杆凸轮机构、行星轮系于连杆组合机构等7实现待定的功能（超越、微调、过载保护、锁紧、定位、放大等）超越：棘轮机构、定向摩擦机构、超越离合器保护：摩擦轮机构、摩擦带传动、超越离合器微调：螺旋机构、差动螺旋机构制袋成型器的设计袋立式成型－充填－封口包装机的三角袋有四个侧面，外形象粽子，

常用于包装小份量的咖啡，牛奶，袋乳品，蜂蜜，糖浆，果汁或者其他类

似的产品。因这种袋开口后还须保持原形而依然挺立，所以应该采用金属

或其他较厚的材料制成。

翻领式成型器由外表为领状而内表面为圆形的内外工作曲面组合而成，平张薄膜沿着翻领外表面翻折并沿着管子内壁下

降。当其强制通过该成型器后，其纵缝就互相搭接或者对接而形成筒状，

成型时运动阻力较大，容易造成拉伸等塑性变形，故对单层塑料薄膜的适

应性较差，而适用于金属膜或者其他较厚的材料。这种成型器广泛的应用

于立式充填封口机上，该设计中的袋宽尺寸通过更换成型器来实现。

薄膜在通过该成型器的时候应该力求不产生纵向与横向拉伸变形，

使成袋

的外形平整美观，符合制袋要求。因此，在设计翻领式成型器的时候，不

但要考虑形状和尺寸，更主要的在于确定其领口交接曲线，该设计中选用

圆形加料管翻领式成型器。

图2

圆形料管翻领式成型器的几何图形及参数关系图

如上图2，

圆形料管翻领式成型器的几何图形及参数关系图，

为推导方便，

取直角坐标xyz，设料管的中心线为

Oz

轴，它同xOy平面的相贯线是以

r为半径的一个圆。平张薄膜经过导辊引至成型器未折弯以前要求与

ABC

共面，则构成等腰三角形，且与xOy平面的夹角为α，显然D

是

AB直线

的中点，∠ACD=∠BCD=β

,则

ACS

与

BCS

对xoz呈对称曲面，SCS

即为翻领式成型器的交接曲线。S

是该曲线的最低点，位于

x

轴上，c

为最

高点，在xOy平面上的投影点是N，也位于

x轴上。

若将

AC

任意延长至

T

点，依次作

TT'//Oy

，TE'

//

Oz

，CE

//

Ox，由此

得知∠

CET'，

∠CTT'均为直角，且△CT'T

与△

ABC共面，

△CET'与xOz共

面。在领口交接线上任取一点P，连PT，令PT

=f

，

CT'=e

，P点在xOy

平面上的投影为Q点，令NQ

=u

，∠

NOQ

=

f

Ð==

。为求PQ

与u的函数

关系，又令CNh

=

，PQz

=

，并写出P点的坐标：

cos

xr

f

=

，

sin

yr

f

=

，

()

zu

y

=

，同理可以写出

T

点的坐标：

cos

t

xre

a

=-

，

t

yetgb

=-

，

sin

t

zeh

a

=+

，进而求得：

2222

()()()

ttt

fxxyyzz

=-+-+-

代入以上各坐标值则得：

2222

(coscos)(sin)[sin()]

freretgrehu

afbfay

=--+--++-

通过解析作图法求解，得到交接曲线上任意点P的轨迹方程：

(

)

2

1

(sin)(cos)(1cos)

2

(11)

(1sin)

etgurreru

uh

e

ba

a

-F+--F+

Y=--

+

22

1

2

2

;(12)

(1sin)2cos

br

e

hbtgr

aba

-

=-

+--

设计中如果能首先确定袋子的净宽

b，料管半径

r，翻领三角平面的后倾

角a

及其半顶角b

，领口交接曲线的最大高度

h，则可以求得e值。再利

用公式（1－1）计算出与每一段弧长

u

对应的在交接曲线上各点高度

Y

()

u

，便不难连成交接曲线（scs为成型器的领口交接曲线）正确设计和制造成型器的关键点为：(1)尽量减少薄膜通过成型器所受的阻力，使薄膜不产生纵向或横向的拉伸变形以及皱折等；(2)确保薄膜自然贴合、无拉伸、无腾空地通过成型器，自然卷合，正确成型；(3)结构简单可靠，制造方便，调试容易；图3.1制袋成型器示意图对于所需设计的立式连续制袋装填包装机，结合各种成型器原理性质特点，象鼻成型器在是最适合应用于该机械上的成型器。象鼻成型器是在三角板成型器的基础上增加圆弧槽并作适当修正，再加以圆弧过渡。所以首先进行三角板成型器的分析。三角板成型器是一种简单的成型器，如图3.2所示。成型器呈倾斜状安装，安装角度为。薄膜经成型器后对折，宽度为a，2a为薄膜宽。设2为三角板成型角，h为三角板腰高。假设三角板厚度计．且薄膜对折后紧贴，则可推导如下：在△DEC中，，则在△ADC中，。故（3-1）即（3-2）图3.2三角板成型器参数计算图由图可见，薄膜受水平力P牵引时，会紧贴成型器沿DC方向移动。在端点C处速度为，因此P和间形成一个压力角等于。当增大，即压力角增大，成型阻力也增大，薄膜易拉伸变形；反之，阻力减小，薄膜对折顺畅，但令三角板长度增加。一般取=20º~30º，因此可知30º。在设计时，一般先确定，然后再求出。当确定后．可求出三角板腰高如下：(3-3)式中为最大袋宽；为三角板增长量，—般取30~50mm。三角板的厚度与其尺寸及材料团素有关，通常在10~20mm间选择。三角板成型器的特点是适应性好，—个成型器可适应多个袋宽规格，其设计制造方便，但调试较复杂。象鼻成型器的特点是在三角板成型器的基础上，增加圆弧槽并作适当修正，再加以圆弧过渡。其外形如图3.1。相对应的三角板的安装角可取=5º~12º。圆弧槽半径取R=(0.1~0.3)。根据前文设定的参数，得mm因此，取取=7º，R=(0.1~0.3)=14mm根据参数，和R中象鼻成型器的系列规格参数可求出值、h值和n值，如图3.3所示。图3-3象鼻成型器参数计算及其截面示意图6.9º由图3.3，（3-4）得（3-5）令圆弧底部距C点距离为n，则mm象鼻成型器的两边都带有护边，目的是防止成型器曲面过长而导致薄膜贴合不良面跑偏，影响翻折制袋。折边的宽度可取m＝35~20mm。图3.3中，在D处，三角板离上顶面距离为m。实际生产中，往往将GD段截断，在G处设置导辊将薄膜直接引入D处。图3.4象鼻成型器及展开图象鼻成型器的制造一般采用不锈钢薄板，要求外表面光滑乎整。其三角部分和圆弧槽部分可用整块板料卷曲而成，因为它们的展开宽度是相等的。图3.4所示是象鼻成型器结构及展开图，沿虚线卷折即可制得成型器，图中参数可通过计算加以选择。在表3.3中，列出了多种象鼻成型器的设计参数，这是实际应用中所设计的成型器。根据计算出的参数选择以最大带宽b=70mm。所以，取参数70mm，173mm，141mm，108mm，116mm，53mm，69mm，108mm，129mm，45.5mm，7.1º。在设计象鼻成型器时，除折边部分外，其宽度应与薄膜宽度大致相等。理想状态是：制造完工的成型器，其表面宽度比薄膜宽度大0.5-1mm。这样可确保薄膜自然贴合成型器而不起皱。表3.3系列规格象鼻成型器设计参数b/mme/mmf/mmg/mmh/mmi/mmj/mmk/mmm/mm(n)/mm(d)/(º)5013310168763349688928.34.45514311178863854789932.65.160153121889643598810936.95.8651631319810648649811941.26.470173141108116536910812945.57.175183151118126587411813949.87.880193161128136637912814954.18.4热封方式的选择塑料袋的加热封口方法，大体上分为接触式和非接触式两大类。接触式应用最广，其封合的实质就是利用塑料薄膜本身所具有的热熔性和热塑性，使其封口部位受热、受压而相互粘合在一起。目前，这类热封方式虽己发展为很多种，但影响封口质量的因素大致是相同的，即加热温度、封合压力(也有不加压)和作用时间。合理确定这些参数与许多具体条件有关。而且要靠实践摸索。[10]以下介绍几种几种热封方式。接触式热封方法图3.5热板加压封合图3-6热棍加压封合1-热板2-封缝3-薄膜4-耐热橡胶垫5-工作台1，5-辊筒2,4-薄膜3-封缝=1\*GB3①热板加压封合如图3.5所示，当热板1被加热到预定的温度后，将要封合的塑料薄膜3紧压在工作台5上的耐热橡胶垫4和热板1之间，使其封合。这是热封装置中原理与构造最为简单的一种，封合速度较快，可恒温控制。适用于封合聚乙烯等复合薄膜，而对受热易收缩、易分解的，如各种热收缩薄膜、聚氯乙烯等，不宜使用。=2\*GB3②热棍加压封合如图3.6所示，将一对或其中一个相向等速回转的辊筒1加热，使连续通过其间的薄膜2受压封合。=3\*GB3③预热压纹封合如图3.7所示，薄膜先经一对热板1加热（电加热或热空气加热），再经一对相向回转的加热滚轮2进行压纹封合，此法结构简单，连续工作，能适应热变形很大的薄膜。图3.7预热压纹封合1-热板2-加热滚轮3-封缝4-薄膜（2）非接触式热封方式=1\*GB3①热板熔焊封合如图3.8所示、将加热板6靠近薄膜l、3的一端，使封口熔磁呈细杆状。由于这种封缝强度较大，适用于热收缩性薄膜，但不适用于热分解性簿膜。=2\*GB3②超声波熔焊封合如图3.9所示，将超声波发生器发出的超声波传到薄膜4、5的封口位置，使其从里向外发热而熔融粘合，因中心温度高，故对易热变形薄膜的连续封合较为理想，但设备投资费用较大。综合以上几种应用最为广泛的加热封合方式的可行性、性价比及结构简易程度选择热棍加压封合作为该立式袋包装机的封合方式。前文提到成品袋为三边封口的边锋方形袋，所以需要纵封滚轮和横封辊对其纵边及上下横边进行热封。图3.8热板熔焊封合图3.9超声波熔焊封合1,3-薄膜2-封缝4,5-冷却板1-工作台2-超声波发生器3-封缝4,5薄膜塑料薄膜及其复合材料是自动制袋包装机中最常用的包装材料，特别是多层复合薄膜，因其气密性良好以及高强度而广泛应用于食品包装中。塑料薄膜的封口采用热融封合的方法，具体操作是：对塑料薄膜的两个接触面加热，使其处于熔融的热塑化状态，再给封接部位施压，使薄膜两个封接面融合密封牢固。影响封口质量的因素主要是加热温度、封合压力和作用时间。在自动制袋装填包装机中，广泛应用电阻加热的热融封合方法，因其具有结构简单，调控方便的特点。面且，用于食品包装的薄膜主要是聚乙烯及其复合材料居多，也就是说主要以聚乙烯为热封合材料，因此用电阻加热封合法是完全能满足要求的。连续式自动制袋装填包装机中有两个封合装置：纵封装置和横封装置，分别实现包装袋的纵缝封接和横向封合切断。它们均采用电阻加热封合方法，以下分别介绍洋述各个结构。纵封滚轮的设计（1）纵封滚轮结构设计在连续式自动制袋装填包装机中，由于薄膜连续输送，因此其纵缝封接是连续进行的。为此采用一对滚轮式电阻加热的热融封接器来实现连续纵封。在此，热融封接滚轮不仅完成包装薄膜制袋的纵向热封，问时还起到对包装薄膜的牵引输送作用。也就是说，牵引和纵封是同时进行的，牵引滚轮同时也是纵封滚轮。如图3-10所示是纵封牵引滚轮的结构。图3.10纵封滚轮结构1-安装板2-加热器安装座3，4-纵封封轮5-加热器6-可调轴承座7-弹簧8-调节螺杆9-安装板210,13-齿轮11,12-纵封滚轮轴如图3.10所示，纵封装置主要由一对滚轮3和4组成，滚轮的外圆周表面紧密压合，压合力来自弹簧7的作用。纵封滚轮3和4分别安装在纵封滚轮轴11和12的左端，由螺母固定，使纵封滚轮可随袖转动。轴12的两端轴承固定安装；而轴11的左边轴承座6可滑动，轴承座14可在安装板1的滑槽内作滑动微调。由于受弹簧力的作用．可调轴承座6受压内移，使滚轮3和4紧密压合。两个纵封滚轮的圆筒内均装有加热器5．加热器出发热元件和支座组成。发热元件一般采用电阻发热线圈，绕装在支座上，再通过支座安装在轴承座或安装板上。当纵封滚轮随轴旋转时，加热器固定不动，持续的对滚轮的圆筒壁均匀加热。加热温度通过测温器测量，并由温控表控制其变化范围。纵封滚轮的动力来自齿轮10，由传动机构带动齿轮10旋转，并通过相互啮合的齿轮13同时驱动袖11和12，使纵封滚轮实现相对旋转。在纵封滚轮的封合圆柱面上都加工有均匀细密的网纹，以增加封口的牢固度，使热封缝美观而且质量保证。另外，由于纵封滚轮在工作中长时间处于加热状态，并作连续相对滚压运转，因此需要有较好的综合力学性能。在实际生产中可采用合金结构钢加工，如40cr等钢材制造。纵封滚轮参数设计图3.11纵封滚轮参数计算如图3.11，根据设计前拟定的参数，包装速度n=30—60袋/min；制袋长度l=60—80mm；制袋宽度m=50—70mm；取成品袋封合边的宽度为，所以mm。纵封滚轮线速度初取mm，rad/s，r/minrad/s，r/min滚体用40Cr制造。横封辊的设计（1）横封辊机构设计横封装置用于复合薄膜包装袋的横向热融封合，在热封的同时起到分切包装袋的作用。当然，有些包装机设有独立的分切装置，但采用横封同时分切的方式是连续式自动制袋装填包装机的共同趋势。因为横封切合二为—不但简化了传动机构，而且对有色标薄膜带的分切更准确，封切质量更高，生产效率更高。图3.12是横封装置的结构，图中一对横封辊5和12都具有两个封合面，对称布置，相对旋转一周则可封切两次，完成两袋包装。图3.12横封辊结构图1-加热管2-电刷环3-安装板14-轴瓦套5-横封辊16-安装板27,8,9-齿轮10-弹簧11-调节螺杆12-横封辊213-滑动轴承座横封辊1的两端装有滑套轴承，通过轴瓦套4固定在安装板3和6上；横封辊2两端的滑套轴承装配在滑动轴承座13上，左右两个滑动轴承座可以在安装板3和6的滑槽内移动。受弹簧力的作用，横封辊2向横封辊1压合，两辊的左右圆环部分的圆周面保持紧密接触。动力由齿轮8输入，经齿轮7和9传递到横封辊1、2上，由相互啮合的齿轮驱动两个横封辊做相对回转，实现封切。横封辊的发热源来自电热管1，电热管从横封辊的轴端穿人，其穿人长度应比横封辊的封切面稍长，以确保封切面受热均匀。由于在运行过程中电热管随横封辊一起旋转，因此需要在横封辊轴端装配电刷环2，通过电刷导人电源。横封辊的温度，通过测温头测定，再由温控表调节，测温头可装配在滑动轴承座或轴瓦套上。横封辊的结构有两种形式，分别是整体加工式和装配式。选择整体加工式为此次设计的横封辊结构。整体加工式的横封辊是将回转轴和热封板加工成一体，如图3.13所示。图3.13整体加工式横封辊切刀布置1-固定螺钉2-横封辊13-切刀4-刀板5-电热管6-横封辊2图3.14横封辊参数计算图（2）横封辊参数设计如图3.14所示，横封辊旋转半周，进行一次封切，自图中虚线位置，两辊相触，开始进行封合，此时封合的是上袋的上边封口；两辊均处于水平位置时，这一瞬间进行切断，然后继续进行封合，此时上一包装袋已分离，封合的是下一包装袋的下边封口。运动到对称位置时，封合动作结束，等待下一次封合。横封辊受弹簧力的作用，相互挤压，有一定中心偏移，偏移量为。取横封辊半径为R，厚度为h。宽度为a。制袋长度为=6080mm，取上下封合边的的宽度为，为7mm。横封辊弧长mm所以mm（3-6）（3-7）综合各执行机构间传动关系（见第四章），联立式3-2、3-3初取mm，所以mmmmmm是包装薄膜自上而下所产生的垂直度误差，因包装袋的尺寸不需严格遵守精度要求，对包装袋的尺寸印象很小，可以忽略不计。[11]横封辊的封合面同样加工有花纹，样式与纵封辊一致。至于完成分切动作的刀具。加工及材料有一定要求。一般情况下，带刃口的刀具可用T8A材料加工，刀口热处理HRC55-60；而平面刀板可用45号钢加工，不处理。（3）横封辊封合调整对于连续式自动制袋装填包装饥，纵封滚轮以—定值的速度运转，使纵封连续地进行。因此，包装薄膜通过纵封牵引后被连续送进横封装置。由以上分析可知，横封辊在回转一周的过程中，并非如纵封一样每时每刻保持压合热封状态，它只有在封合面对接的时候才进行热封分切。在横封辊对接的瞬间，运行的包装薄膜被压合，此时，必须保证横封辊封合面的线速度与薄膜送进速度一致，即横封线速度应等于纵封牵引线速度，只有如此．才能保证封切质量。否则，当>时，会导致薄膜拉伸撕裂；而当<时，会导致薄膜出现皱折。假设纵封牵引速度保证在一个封切周期T内送进一个袋长，而横封速以匀速旋转，并且一周封切两次，于是有（3-8）式中R为横封辊最大回转半径。由此可见，要生产不同规格的袋长l，横封辊必须有不同的半径与之对应，这样的设计时非常不合算也不合理的。为此，在设计中，应使横封辊R不变。采用一个不等速机构，使横封辊在周期T内作不等速回转，以适应不同袋长的生产．从而使机器的通用性更好。借助于不等速机构，在热封切瞬时，使横封辊对滚的线速度与薄膜送进速度达到一致。在完成封切后又迅速退离，让包装物科顺利通过，以免干涉。因此，可保证封切质量和包装工作的顺利进行。要实现横封不等速回转运动，所采用的机构有多种，如偏心链轮机构、转动导杆机构、双曲柄机构、变速链轮机构、椭圆齿轮机构等。在实际生产制造中，根据运动特征，考虑其结构特点及制造工艺等，主要采用偏心链轮机构、转动导杆机构和双曲柄机构三种形式。这些不等速机构的运动特性均符合横封工作要求．调整方便，能适应不同的包装工作速度和不同袋长。而且结构简单紧凑，制造方便。又因为转动导杆机构运动空间较大，此处，选择偏心链轮为封合调整机构。偏心链轮机构是一种不等速机构，它被广泛应用在立式袋包装机连续横封辊的传动链中。通过调节偏心链轮不等速机构，可使连续式袋装机的横封器能满足如下一些工艺要求：热封时，横封辊热封头与连续运动着的袋筒必须具有同步的线速度,否则,封口部位就可能发生起皱或拉长甚至断裂等不良现象,当袋长规格有变化时,尤其应该注意这一点.[12]偏心链轮机构工作原理如图3.15[13]，设、分别为主从动链轮的回转中心，中心距=L,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ψ，主动轮节圆上任一点A转到与链条AB相切时，则A点瞬时线速度为，其值(AO为该瞬时A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：（3-9）得：（3-10）由图3.15可见，同一根链条在张紧时A、B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ω，,则：（3-11）故得：（3-12）图3.15偏心链轮工作原理图3.16偏心链轮输出运动特性曲线上式表明,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3.16实质上它反映了的变化规律。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。调节主动链轮的偏心距可达到改变输出角速度满足热封的需要，它是利用特性曲线的两个极值点作为专门的热封点，偏心距的改变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。与此同时，速度极限角、分别有向、靠拢的微小变化，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。如将经换算后袋长值刻在相应的偏心距的标尺上,只要调节偏心距到预定的袋长刻度上并加以固定，就能立即使用。这种方法调整方便，得到广泛应用。这种机构就叫可调式偏心链轮，见图3.17。调整时首先松开调整螺杆上的锁紧螺母,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。由于偏心链轮不等速回转机构输出角速度的大小与偏心距e、链轮半径R、两轮轴中心距L各参数有关，因此设计偏心链轮不等速机构时,e、R、g也是必须计算确定的重要参数。图3.17偏心链轮结构图1-链轮2-偏心调整架3-滑块4-调节螺杆由前分析可知,主动链轮的输出角速度的两个极限值:，两式左端、为从动轮与主动轮的角速度之比，用字母表示。所以，如前所述,制袋工艺要求热封件在热合瞬间与包装料袋运动线速度相同,则有:式中:—横封件的回转半径,故得:在设计时可在规定袋长范围内取中间袋长或称平均袋长的热封计算值,可使,，可知:设偏心链轮的转速为（r/min）,由于则:，，。求得不同袋长所对应的主动链的偏心距：（3-13）本次设计中，=50~70mm,mm，代入上式，求的偏心距如下表3.3。表3.3不同袋长所对应的偏心距制袋长度/mm506070偏心距-4.504.5为了合理设计机械结构，在偏心链轮上采取偏心值的调整方法。这样当时，不等速机构的输出角速度刚好能满足不同袋长规格中薄膜袋的中间长度的调整要求。偏心链轮随着转角的变化，其输出的角速度在发生有规律的变化。如果在调整偏心距时，主从两链轮处于任意啮合位置，显然不能满足工艺要求。正确的方法应在横封辊处于封切位置，即偏心链轮处于极限角处时进行调整。在装配和调整不等速机构时．可遵循以下方法：=1\*GB3①首先把偏心链轮调节在处，即链轮中心和主轴中心重合。转动偏心链轮，使其偏心线(即调节螺杆轴线)垂直于两链轮轴的中心连线，同时使最小袋长值的一边靠近链条主动边。=2\*GB3②确保横封辊正处于热合状态，即封切刀相互接合状态。=3\*GB3③配上链条，完成安装。=4\*GB3④按要求调节偏心值到需要的袋长值，如此即可启动机器工作。偏心链轮不等速机构的优点在于结构简单，精度要求较低，使用调整方便。但其调速范围因为取决于锭轮偏心值，因此受到结构的限制。而且此结构不适于高速运动和可逆传动，速度越高，链条跳动越厉害。对于该立式袋包装机来说，精度不需要太高，且速度不大，可应用偏心链轮进行封合调整。立式袋包装机传动系统设计传动系统设计示意图图4.1立式袋包装机传动系统示意图1-主电机2-减速器3-轴承4-偏心链轮传动5-偏心链轮6-横封辊7-纵封滚轮8-离合器9-定量供料器10-量杯11-蜗轮蜗杆传动12-伺服电机如上图4.1所示，是最终确定的立式袋包装机传动系统示意图。主电机1经减速器2减速后，采用链传动将动力传递到主轴I上，此后将分成三路将动力往下传递（1）通过偏心链轮不等速机构传递到齿轮,、啮合进一步减速，再通过、传递到横封辊轴上，、啮合改变中心距，是横封辊相对旋转进行横封切断。（2）通过锥齿轮将动力传递到固定在竖直轴IV上的锥齿轮上，从而达到驱动定量供料器工作的目的，定量供料器不属于本次设计的范围之内。（3）通过一组换挡齿轮，驱动Ⅱ轴转动，三对相互啮合的齿轮同中心距，有不同的传动比，适用于不同的袋长。Ⅱ轴通过链传动驱动Ⅲ轴转动。Ⅲ轴上装有行星轮系统，行星轮外圈为蜗轮，通过蜗轮蜗杆传动外接伺服系统进行微调。经过差动传动装置，综合伺服电机12输出的补偿速度，再经过齿轮、传递到纵封滚轮上，齿轮、啮合，使纵封滚轮相对旋转。齿轮还起到换向的作用。动力系统选择主电机、减速器选择在正文3.3.3中，确定了纵封滚轮最大的回转速度为r/min。对于横封辊，若以最小袋长mm包装时，暂不考虑偏心链轮的偏心调整作用。则mm/srad/sr/min所以电机经减速器减速后转速必须维持在两位数。初取转速为1000r/min、经二级圆柱齿轮减速器减速，输出转速为50r/min左右。根据市场已有类似产品，采用类比法，选择额定功率为1.5kW的电机。欲符合上述条件，选择三相异步电动机Y100L-6，同步转速为1000r/min，满载时转速为940r/min，额定功率为1.5kW，有6级变速功能，可用于改变包装速度。三相异步电动机结构简单，制造使用维护方便，运行可靠，重量轻，成本低，具有较高的效率和接近恒速的负载特性。选择ZLY112二级圆柱齿轮减速器为减速机构，传动比。电机满载时，经电机减速，输出转速r/min。减速器输出链传动计算该设计中所有的链传动传动比都为，仅作传动。按《机械设计》[14]的公式进行计算。（1）传动比=0（2）选择链轮齿数估计链速m/s，取（3）确定链号和链节距链号和节距，可根据所传递的功率及小链轮转速，由滚子链许用功曲线图[14]中选定，根据工况系数=1.0，小链轮齿数系数0.9，多排链系数1.0。减速器传至链轮的功率kW所以kW选择链号为12A-GB1243.1-83的链条，链节距mm（4）确定中心距根据实际需要，取中心距mm（5）确定链节数、链长m（6）确定链轮参数（两链轮相同）因传动比=0，所以大小链轮基本参数一致。分度圆直径mm齿顶圆直径mmmm取mm齿根圆直径mm，取mm分度圆弦齿高mmmm实际分度圆弦齿高mm。如图4.2，齿宽mm取齿宽mm倒角宽，取mm倒角半径，取mm齿侧凸缘圆角半径mm图4.2链轮齿廓使用45钢制造链轮，齿面淬火处理，HRC40~图4.2链轮齿廓（7）链轮校核不计离心拉力和悬垂拉力，则链传动的压轴力可近似用下式计算NN链速m/s的低速链传动，其主要失效形式是链条的静拉断，故因按静拉强度条件进行计算。12A链条的许用最低破断载荷N，所以安全系数为4~8，，所以该链传动的设计符合要求。主轴I相关设计主轴I相关传动比分配主轴I上的动力来源为链传动传递。主电机输出经联轴器、减速器两次闭式齿轮传动、再经链传动至主轴I。主轴I两端有一对滚动轴承。所以，主轴I传递到下级的功率为（kW）转速为r/min。分别由链传动、锥齿轮传动、一组换挡齿轮传动向下级输出动力。链传动、锥齿轮传动的传动比均为1，换挡齿轮传动比计算如下：以最大包装速度袋/min进行包装，对应主电机满载转速940r/min,不同的袋长需要一对相啮合的齿轮。纵封滚轮与袋长相对应的旋转速度如下表4.1。表4.1袋长——纵封滚轮旋转速度袋长/mm607080旋转速度n/（r/min）19.1122.2925.48设定Ⅱ轴与纵封滚轮间传动比为，主要靠换挡齿轮改变传动比，轴Ⅲ上伺服系统进行微调，所以Ⅰ、Ⅱ轴之间齿轮的传动比不需特别精确。对应的Ⅰ、Ⅱ之间传动比，，。换挡齿轮设计因为Ⅰ、Ⅱ轴中心距不变，对于相互啮合的齿轮、、，有，综合上文传动比，取，，，，，。均采用直齿圆柱齿轮传动。小齿轮组选用40Cr钢，调质处理，齿面硬度241~286HBS。大齿轮组材料选用45钢，调质处理，齿面硬度217~255HBS。中心距mm，模数。通过一组滑移齿轮减速后，传动比的误差值采用伺服系统进行微调。主轴Ⅰ设计轴Ⅰ的布置如图4.3所示，1、6段用于一对滚动轴承的布置，2段用于偏心链轮的装配，3段用于锥齿轮的装配，4为轴上加工的三个齿轮，5用于链轮的装配。轴Ⅰ上涉及动力的分流，下级的执行机构的动力均全部或部分来自于轴Ⅰ驱动，在本设计中，轴Ⅰ是关键轴，且直径不能太大，否则不宜装配直径不大的链轮和加工轴上齿轮，采用40Cr为该轴加工材料，调质处理，硬度241~286HBS。图4.3轴Ⅰ布置图轴为实心，轴的直径为（mm）（4-1）式中，——由轴的材料及承载情况确定的系数，查表得。所以(mm)取mm图4.3中，mm，mm，mm，mm。轴Ⅱ至纵封滚轮的传动设计Ⅱ、Ⅲ轴间链传动设计同减速器输出轴计算，相关计算过程略。（1）传动比=0（2）选择链轮齿数，取（3）确定链号和链节距轴Ⅰ往下级传递的功率为1.3kW，分三路往下传递，传至Ⅲ轴的功率为kW选择链号为10A-GB1243.1-83的链条，链节距mm。（4）确定中心距根据实际需要，取中心距mm（5）确定链节数、链长m（6）确定链轮参数（两链轮相同）分度圆直径mm，齿顶圆直径mm，齿根圆直径mm，分度圆弦齿高mm。如图4.2，齿宽mm，倒角宽mm，倒角半径mm，齿侧凸缘圆角半径mm。使用45钢制造链轮，齿面淬火处理，HRC40~45。伺服微调系统设计如图4.4所示，轴Ⅲ上装配有行星轮，轮2的外圈加工蜗轮，中心轮3与轴Ⅲ间用键图4.4行星轮微调系统连接，轮2与4内装有滚动轴承，可相对轴转动，外接伺服电机与蜗杆连接，蜗杆蜗轮配合。轮1分别与轮2和3啮合，轮2与轮3不等速转动，让轮1得到需要的速度，带动轮4，轮4与齿轮啮合，向下级传动。取齿轮、、，蜗轮，模数，则若不考虑蜗轮蜗杆传动的微调作用，，然后取、、，轴Ⅲ至纵封滚轮的传动比，取蜗杆，靠伺服电机驱动，完成微调作用。在二维图设计中，没有考虑伺服系统的作用，为保证Ⅲ轴至纵封滚轮的传动比仍为1，取、、，直接用键与轴连接，轴Ⅲ直接驱动齿轮，往下级传递。轴Ⅱ至纵封滚轮间各齿轮参数经计算，确定轴Ⅱ至纵封滚轮间各齿轮参数如表4.2所示。表4.2轴Ⅱ至纵封滚轮间各齿轮参数代号456910111213141516齿数54576025501004020403030模数（mm）2分度圆直径（mm）108114120501002008040806060齿顶圆直径（mm）112118124541042048444846464齿根圆直径（mm）10310911545951957535755555齿轮精度8级轴Ⅰ至横封辊传动设计偏心链轮传动同减速器输出链传动，计算过程略，计算所得参数为：齿数，选择链号为10A-GB1243.1-83的链条，链节距mm。中心距mm，因张紧轮布置偏离链轮中心线，取链节数，链长m。链轮参数为（两链轮相同）：分度圆直径mm，齿顶圆直径mm，齿根圆直径mm，分度圆弦齿高mm，齿宽mm，倒角宽mm，倒角半径mm，齿侧凸缘圆角半径mm。链轮使用45钢制造，齿面淬火处理，HRC40~45。轴Ⅰ至横封辊传动齿轮设计见4.2.1，轴Ⅰ与横封辊间的传动比为，因链传动的传动比为1，其仅作传动，没有减速的作用，所以，如图4-1，取，，、的中心距与、的中心距必须相等，取，。且横封辊半径为mm，为使两辊等速相对旋转，取，模数均为2。轴Ⅰ与横封辊间的各齿轮参数如表4.3所示。表4.3轴Ⅰ与横封辊间的各齿轮参数代号212223242526齿数214734342727模数（mm）2分度圆直径（mm）429468685454齿顶圆直径（mm）489872725858齿根圆直径（mm）378963634949精度等级8级经济技术综合分析食品包装机产品综合性能的优劣很大程度上取决于设计过程。产品设计就是为产品提供一个技术上完善，经济上合理，并符合美学要求的一种解决方案。因此对包装机的评定即是设计过程的评定，就该立式袋包装机而言，从以下几个方面进行讨论。包装机经济分析立式袋包装机的各包装工位处于同一个竖直面上，包装薄膜经导辊、成型器、纵封滚轮、横封辊，形成成品袋。这种立式包装机结构简单，在实际生产中操作简单、维护方便，因而生产时设备的维护费用较低。本包装机设计时，多采用标准件和简单的零件，选用通用的电机与减速器。加工时在满足设计要求时，尽量选用较低的公差范围，这降低了设备的制造成本。本设计采用了角钢支撑钢板作为机架，很大程度上节省了材料，更加适用于经济、简便的食品包装行业。包装机技术分析立式袋包装机工作时，包装材料沿着流水线顺次完成包装各步骤，最终成为成品袋。制袋成型器采用的是现在立式包装机中应用最为广泛的象鼻成型器；横封辊上横封和切断作为一个加工工序处理，更大程度上简化了包装步骤；传动过程中，采用的偏心链轮结构、滑移齿轮结构、行星轮结构、伺服系统等都具有一定的技术含量。环境分析产品设计的过程中，所设计的产品对环境的影响是否严重是设计时的关键问题，若在包装机工作过程中，产生了大量的油污、噪声等影响，那么该设计就是不合理的。机器在运转过程中，应注意机器声音是否协调，要迅速分清事故前的一场运转声音。因各部件的运转速度慢，采用的油脂润滑，且包装机加油2mm的外壳，不会造成油脂的外漏。包装机载荷平稳，运转时不会造成很大的噪声，对环境的影响基本上可以忽略不计。因此基于以上几点考虑，经经济技术综合分析，该包装机在实际加工生产中具有一定的可行性，可以适用于本设计所拟定的方便面调料包的包装生产。结论本次设计在很短的时间内完成了从方案构思、方案论证、实体建模最后到平面图输出等相关工步。食品包装机属于轻工机械，是代表一个国家工业水平的重要标志。在现代化的工业生产中包装机的效率直接影响到产品的生产成本，因此随着计算机CAD技术的发展，涌现出许多现代化的设计方法。本次立式袋包装机的设计经过了：方案原理的提出、方案的论证、具体机构的仿真、实体建模、绘图输出等步骤。本次设计的立式袋包装机基本实现了所需要的基本功能，即实现包装袋的成型，采用纵封滚轮进行纵封，横封辊进行横封切断，然后形成成品袋。此过程中，由电机输出动力，经减速器，链传动及一系列相关传动机构实现纵封滚轮、横封辊的运动，以及定量供料器的定量供给。由于设计开始时，拟定的包装速度，成品袋的制袋宽度、制袋长度可调，具有相应的分档。包装速度可直接由电机输出的速度调节，选择的电机为6级的可变速电机，完全符合调节包装速度的功能；制袋宽度可直接由包装薄膜的宽度决定，且横封辊及制袋成型器都具有相应的工作能力，能加工所需的最大宽度；制袋长度改变时，横封辊的包装速度由连接横封棍的偏心链轮调节，纵封滚轮的速度由一组换挡齿轮进行调节，且期间装有伺服调节系统可以对滑移齿轮造成的传动比误差进行修正。在包装机械的设计过程中，对产品进行校核计算是很重要的，这包括强度、刚度、震动稳定性等，由于时间及知识水平的限制，这里不能详尽计算了。总之，这次设计无论从完成量和质量上算，应该是比较成功的，后续的工作需要必前期工作更细致的执行才能真正设计完成真正能加工产品的食品包装机。

参考文献1．食品与包装机械教研室．食品包装机械设计上下册[M]．：黑龙江商学院，2008，1-3．2．黄站立，马利平．我国食品包装机械现状及对策[J]，现代制造技术与装备，2009，(2)：28-29．3．屈能胜．我国食品包装机械发展综述[J]，轻工机械，2005，23(2)：1-3．4．薛晶．国内外制袋充填包装机的状况分析[J]，中国包装工业，2008，(2)：47．5．高愿军熊卫东．食品包装[M]．：化学工业出版社，2005，63-69．6．宋旭圆．香皂包装机总体结构设计及部分机构设计分析[D]，：东北大学，2009．7．孙智慧．包装机械概论[M]，：印刷工业出版社，2007，14-15．8．刘筱霞．包装机械[M]．：化学工业出版社，2006，15．9．张聪．自动化食品包装机[M]，：广州科技出版社，2003，138-180．10．许林成．包装机械原理与设计[M]，：上海科学技术出版社，1988：390-395.11．LiangYanfei，LiangDanyu．InvestigationonEquilibriumofEndSealerofWrappingMachine[J]，PackagingEngineering，2000，21（2）：28-30．12．高智，刘雄心，陈红等．巧用可调式偏心链轮[J]，包装与食品机械2001,19（5）：32-33．13．XiaoRong，YangLiuchang．AnalysisandDesignofEccentricSprocketMechanismforParticlesAutomaticPackagingMachine[J]，PackagingEngineering，2008，29（7）：51-53．14．孙志礼，冷兴聚，魏延刚等．机械设计[M]．：东北大学出版社，2000，115-130．致谢伴随着毕业设计的结稿，我的大学学习宣告结束，但人生的学习还在继续。大学学习是我人生学习中重要的阶段，经过四年的学习我们的知识储备达到了处理一系列问题的能力，毕业设计给我提供了一个机会。经过三个月的毕业设计，我对所学的知识有了一个综合的应用，并掌握了一系列相关软件的应用，这些都使我受益匪浅。在这个收获的季节首先感谢我的母校—东北大学，东大独特的学风深深影响着我的人生观价值观，是我宝贵的财富。感谢四年来教导过我的老师们。特别感谢指导老师何雪浤老师给我提供一个展示自我才能的平台，并且在毕业设计过程中给我很多重要的建议，使我顺利解决了遇到的难题。感谢陪伴我度过四年美好大学生活的室友，他们陪伴我度过了美好的四年时光，我们共同营造了一个和谐的学习环境，四年里我们共同进步，在这次毕业设计过程中他们给了我很大的帮助。祝愿我的室友们在即将开始的新生活中工作顺利、事业有成。最后要感谢我的家人，他们永远是我最值得信任的心灵的寄托。我的父母用他们的汗水保证了我能顺利完成大学学业，在这里我祝愿我的家人身体健康。我将用我的实际努力来回报所有关心我事业的人。倪又成2010年6月10日于东北大学附录AM.SukD.GillisEffectofmechanicaldesignofthesuspensionondynamicloadingprocessReceived:2July2003/Accepted:24February2004/Publishedonline:3August2005©Springer-Verlag2005AbstractIndesigningaload/unloadsystemutilizedinharddiskdrives,necessarycareneedstobetakentoensurethatthesliderdoesnotdamagethedisksurfaceduringloadingandunloadingprocesses.However,asmalldeviationinthedesignpointofthepreloadbetweentheload-domeandflexurecanleadtoundesirableloadingprocessesresultinginanadversenumberofslider/diskcontacts.Inthisstudy,weshowthatifthepreloadbetweentheload-domeandflexureistoolow,theslidercanoscillatecausingthecornersoftheslidertocontactthediskmultipletimeseventhoughthesliderisafewmicronsawayfromthedisk.Inaddition,theslidercanbesuckeddowntowardsthediskresultinginacompleteseparationoftheload-domefromtheflexureassemblyleadingtouncontrolledloadingconditions.Thisseparationoccurswhilethesuspensionisstillontheramp,andthusnopreloadisexertedonthesliderimmediatelyfollowingtheseparation.Consequently,thesliderfliesataflyingheighthigherthanthedesignpointuntilthegapbetweentheload-domeandflexurecloses.Hence,thesuspensionmustbecarefullydesignedtosuppressslideroscillationandtoensurethattheloaddomedoesnotseparateduringtheloadingprocess.1IntroductionOneoftherequirementsindesigningaload/unloadsystemutilizedinharddiskdrivesisensuringthatthesliderdoesnotdamagethedisksurfaceduringloadingandunloadingprocesses.Sinceitisdifficulttoavoidslider/diskcontactsinentirety,however,thesystemisdesignedtominimizethenumberofslider/diskcontacteventsandtolessentheconsequenceswhencontactsdooccur.Thelikelihoodofslider/diskcontactsdependsontheloadingspeed,diskspeed,staticattitudeoftheslider,air-bearingroughness,slidergeometry,etc.Forexample,sliderswithalargeradiusofcurvatureatitscornerscaneliminatediskdamagebyreducingthecontactstressbetweentheslideranddisksurface(SukandGillis1998).Manyrecentstudieshaveconsideredtheeffectofsuspension,limiter,andair-bearingdesignsontherobustnessoftheloadingandunloadingprocesses(BogyandZeng2000;Huaetal.2001;LiuandZhu2001;ZengandBogy2000).However,mostofthesestudieshaveprimarilyfocusedontheunloadingprocesssincethispartofthesequenceusuallyrevealsinterestingdynamicprocessesduetotheeffectsofnegativepressureairbearingdesigns.Thenegativepressureregionoftheairbearingresiststheunloadingactionresultinginstorageofpotentialenergyintheflexureandsuspensionassembly.Whenthesliderisfinallypulledawayfromthediskandthepotentialenergyisreleased,theslidercanoscillateviolently(Fig.1).Ontheotherhand,forareasonablywell-designedsystem,theloadingprocessdoesnotexhibitsuchabehavior.Hence,mosthaveprimarilyinvestigatedtheunloadingprocessgivingonlyacursoryattentiontothemorecriticalloadingprocess.Mostdesignersofload/unloadsystemswillfindthattheloadingprocesscanbemoretroublesomecomparedtotheunloadingprocess.Besidespotentiallycausingdamagetothedisk,otherproblemscanbeencounteredduringtheloadingprocess.Forexample,insomeinstances,theslidermayneverloadtothedesignedflyingheight,butrather,loadatflyingheightsontheorderof1µm(Suketal.2004).Inthispaper,weshowhowasmalldeviationinthemechanicaldesignoftheflexure/suspensionassemblycanincreasetheprobabilityofslider/diskcontactsthatcanleadtoasignificantnumberofdiskcontactsinonesingleloadcycle.Specifically,weshowthatasuspensionsystemwithlowpreloadbetweentheflexureandloaddomecanleadtoloadingoftheslideratanuncontrolledstaticattitudeandvelocity.Theproblemsassociatedwiththisparticularaspectofdesigncanbeeasilyidentifiedbymeasuringthefull-bodycapacitanceduringtheloadingprocess.2DescriptionofexperimentThesliderloadingdynamicswasinvestigatedusingalaser-Dopplervibrometer(LDV),62kHzframeratehigh-speedcamera,andfull-bodycapacitance.Theexperimentalsetupconsistsofastandardload/unloadtester.Thecapacitancemetermeasuresthefull-bodycapacitancebetweentheslideranddiskwhilethesliderisloadingontothedisk,similartotheoneusedin(Suketal.2004).Thesliderwasloadedontoandunloadedfromthediskusingamovingrampwhilekeepingtheslider/suspensionassemblyfixedovertheODregionofthedisk.TheverticalmotionofthetrailingedgeofthesliderwasmeasuredusinganLDV.Alltestswerecarriedoutusingan84mmglassdiskandanegativepressurebobsledtypesliderwiththediskrotatingat10krpm.Thepitch-staticattitude(PSA)oftheslidersusedintheexperimentwasbetween1and2º.Toshowtheeffectoflackofpreloadbetweentheflexureandload-dome,wechosetwosuspensionassembliesthatareessentiallyidenticalwiththeexceptionofthepreload.Sincethedifferenceinthemagnitudeofthepreloadisdifficulttomeasure,onlytheexistenceofsubstantialdifferenceisverified.Todothis,wemounttheheadsuspensionassemblywithnormalpreload(NPHSA)ontotheramp.Asmallweight,thatissufficienttocauseload-domeseparationfromtheflexure,isthenattachedtotheflexure.TheamountofseparationismeasuredwithaproperlypositionedCCDcamera.Similarmeasurementismadeforaheadsuspensionassemblywithlowpreload(LP-HSA).Figures2and3showopticalimagesoftheload-domeandflexuretakenunderthesameconditionsforbothNP-HSAandLPHSA,respectively.Agreaterload-domeseparationfromtheflexureisobservedforLP-HSAthantheNP-HSA,confirmingthatLP-HSAhaslowerpreloadthanNPHSA.3ResultsanddiscussionFigure4showsatypicalloadingresponseofthesliderforNP-HSAmeasuredwithanLDV.Theinitialsloperepresentsthedesignedloadingspeedofabout15mm/s.Thesliderloadsontothediskandthenfollowstherunoutofthediskasexpected.ThebottomplotinFig.3isthecorrespondingfull-bodycapacitancemeasurement,whichshowsasinglejumpinthecapacitanceatthemomentthesliderloadsontothedisk.AsimilarmeasurementforLP-HSAisshowninFig.5.Inthiscase,theslideroscillatesbeforeloadingontothediskunlikethecasewithahigherpreloadbetweentheload-domeandflexure.Furthermore,theslider’sverticalloadingvelocitysuddenlyincreaseswhenthesliderisabout50lmawayfromthedisk.Associatedwiththissuddenincreaseinthevelocity,thecapacitancemeasurementrevealsmultiplesharptransitions.Followingthetransitions,thecapacitancedoesnotreachthemaximumvalueforanother1msorso.Theseobservationsindicateaproblem,butitisdifficulttoascertaintheprecisedynamicsduetothelowmeasurementbandwidth.Higherresolutionmeasurementrevealsthattheslidercontactsthediskmultipletimes(Fig.6)—notethatthise