0引言

家用小型柑橘包裝機設計思路如下：用於包裝的材料事先安裝在傳動裝置上；切斷裝置包括 上刀具和托刀具兩部分，托刀具固定，上刀具做垂 直往複運動,通過向下運動的衝擊力將保鮮膜切 斷;切斷裝置中間留有直徑50cm的圓孔，柑橘從 上方下落帶動切斷的保鮮膜降落到托盤裝置上； 夾緊裝置位於切斷裝置和托盤裝置中間，由步進 電機帶動偏心輪轉動，先後使兩組移動杆、移動板 交叉運動，將保鮮膜夾緊；最後托盤轉過一定角 度,柑橘滾落至包裝箱內完成包裝過程6-4。

1結構組成

圖1為該包裝機實物圖，以下通過三維建模 形式介紹各部分結構和工作原理。

圖1柑橘包裝機實物

1.1傳動裝置

傳動裝置由主動軸、傳動軸、軸承座、步進電 機和聯軸器等組成（見圖2）。主動軸和傳動軸均 使用軸徑為25 mm的光軸。軸承座內徑為25 mm， 材質為鋅合金，具有一定調心功能。主動軸長 530mm，與電機配合處，經車床加工出軸徑 22mm， 長30mm的圓柱，並加工5 x5mm的鍵槽。 傳動軸長500mm，未經過其他加工。主動軸與傳 動軸X軸方向間距500mm，Z軸向間距300mm， 軸承座水平內間距450mm。傳動裝置在安裝時 要充分減少軸的平行度誤差。

圖2傳動裝置示意

1 -主動軸2 -傳動軸3 -軸承座

1.2切斷裝置

切斷裝置由托刀具、上刀具、滑塊、電機、電機 座、連杆、曲柄，及聯軸器等組成（見圖3）。

圖3切斷裝置

1-托刀具2 -上刀具3 -滑塊4 -電機

5 -電機座6 -連杆7 -曲柄

托刀具為漏鬥狀結構，通過螺栓固定在機架 上，水平端麵對刀具起到支撐作用。保鮮膜被刀 具切斷後，水果經過托刀具，在重力作用下，帶動 保鮮膜下落,漏鬥狀結構可以使保鮮膜在下落過 程維持周圍豎起的狀態，便於對其夾緊。上刀具 由圓支架和軸徑30mm的光軸焊接而成，圓支架 底端固定切割保鮮膜的刀具，光軸與內徑30mm 的固定滑塊配合。滑塊、連杆、曲柄組成曲柄滑塊 機構。步進電機通過聯軸器與曲柄相接，提供原 始機械動力。當電機得到脈衝指令時，帶動曲柄 旋轉，與曲柄相連的連杆發生一定角度的擺動，並 拖動光軸在滑塊中往複運動，進而帶動刀具往複 運動。

1.3夾緊裝置

夾緊裝置由偏心輪、移動杆、移動板、擋板，及 彈簧等組成，安裝在切斷裝置的正下方。其整體 裝配圖見圖4。偏心輪通過平鍵將偏心輪軸孔直 接與電機相連。為了平衡軸孔兩側的重力，在遠 離旋轉中心一側切割出一個橢圓孔。移動杆一端 與移動板通過圓柱銷連接，另一端固定在機架上。 擋板固定在機架上，作用是確定移動板的運動終 止位置，並使之轉過一定擺角。

圖4夾緊裝置

1 -電機2 -移動杆3 -偏心輪

4-擋板5 -移動板

圖5為移動杆和移動板的運動示意圖，以 — 側為例說明。

圖5偏心輪驅動移動杆、移動板運動示意圖

電機得電以逆時針方向轉動，帶動偏心輪轉 動，偏心輪推動移動杆向右側擺動,移動板隨著移 動杆移動。移動板逐漸靠近擋板，並與之接觸，並 在擋板的限位作用下發生轉動，最終與擋板麵接 觸，起到夾緊的作用。偏心輪繼續轉動，移動杆在 彈簧力的作用下複位，移動板在擋板的限位作用 下複位，與此同時，另一側的移動板和移動杆運動，並在移動到極限位置時將保鮮膜夾緊。偏心 輪轉動一周，兩側移動板先後與擋板接觸並夾緊， 並且在彈簧作用下先後複位。

1.4托盤裝置

托盤裝置安裝在夾緊裝置的正下方，由電機、 電機座、托盤圓柱和托盤組成（見圖6）。電機通 過平鍵與托盤圓柱連接，托盤圓柱和托盤以焊接 方式連接。柑橘隨保鮮膜下落至托盤，靜止等待 夾緊裝置運動，柑橘完成夾緊工序後，托盤在電機 帶動下轉過60°，水果滾落，完成包裝的全過程， 隨後電機反轉60°，托盤複位，完成整個周期的運 動過程。

1.5機架結構

機架結構的基本材料是規格為Z30 x 30 x 3 的等邊角鋼，通過焊接完成各部分的連接，具體設 計見圖7。圖中1所指的四根橫梁用來安裝傳送 裝置的4根軸；2所指的方形支架用來固定托刀 具;3所指角鐵用來安裝滑塊;4所指角鐵用來安 裝刀具電機;5所指結構用來安裝夾緊裝置;6所 指結構用來安裝托盤裝置；其餘支架起到連接 作用。

圖7機架結構

1 -橫梁2 -方形支架3 -角鐵4 -角鐵

5-夾緊裝置安裝支架6-托盤裝置安裝支架

2工作原理

該裝置的整體工作流程如圖8所示。

圖8工作流程圖

通電後，傳動裝置電機啟動，帶動保鮮膜移動 0.6m距離後停止；隨後刀具電機轉動一周，刀具 將保鮮膜切斷;水果從刀具上方落下，帶動保鮮膜 經過托刀具降落到托盤上；隨後夾緊電機工作，轉 動一周將保鮮膜夾緊並使夾緊裝置複位；最後托 盤電機工作，傾轉60°角，水果依靠重力滾落完成 整個運動周期。

3設計特點

3. 1巧用重力

該設計兩次巧妙利用重力作用。其一，依靠 柑橘的自重拖動保鮮膜下落到托盤等待夾緊包 裝;其二，托盤轉過60°，包裝完畢的柑橘依靠重 力作用滾落至包裝箱。此外，根據保鮮膜的自身 粘性，夾緊裝置施加擠壓力即可完成夾緊工作。 再次，夾緊裝置的偏心輪、雙向推杆設計，在偏心 輪轉過一周後，實現保鮮膜由麵到線、由線到點的 順次夾緊動作^05-6。

3.2成本低、小型化，適合個體果農使用

市場上的包裝機價格昂貴，雖然功能多，但體 積龐大，不適合家庭使用。該款包裝機整體成本 控製在5000元以內，價格相對低廉，此款包裝機 長約650mm，寬約500mm，高約900mm，體積小於 1m³，節省空間，便於移動。

表7結果顯示，幹燥、烘烤效果的影響關係大 小排序為C >A>D>B,最佳幹燥、烘烤工藝為 90°C幹燥6h，再115°C烘烤20min，碧根果清香、 酥脆並帶有淡淡的苦養風味。以上述最優組合進 行驗證研究，並對結果進行評分，分別為88,90, 89,91,90分，平均值89.6分，b為1. 14，表明結 果穩定可靠。

4 結束語

如上所述，設計並研發了一款小型柑橘包裝 機，結構簡單，小巧輕便，操作方便，價格較低，適 合小規模農戶使用。浙江地區廣泛種植橘樹，該 包裝機的市場需求很大，具有較廣的推廣空間。

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