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畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計 The Design of The Grain Candy Packer 第 頁 1 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 摘要： 顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計是典型的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計，它不僅包括機(jī)構(gòu)的尺寸、強(qiáng)度設(shè)計，還包 括了傳動機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計。本設(shè)計主要是針對圓臺柱狀巧克力糖的鋁箔紙包裝。設(shè)計主要內(nèi)容有三 方面：設(shè)計方案設(shè)計、機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計與傳動系統(tǒng)鏈設(shè)計。 機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計是本設(shè)計功能能否執(zhí)行的靈魂，它也是本設(shè)計的設(shè)計重點(diǎn)之一。它 要實(shí)現(xiàn)巧克力糖的輸入、折邊、抄底邊、等等功能，直到最后由輸送帶輸出。整個系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn) 中，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)的是夾糖、折邊、轉(zhuǎn)送等重要功能，因此對機(jī)械手的形狀、夾緊力及轉(zhuǎn)位角度 也提出了不同的設(shè)計要求，設(shè)計機(jī)械手時，也始終回繞著這幾點(diǎn)進(jìn)行。 傳動系統(tǒng)設(shè)計，作為一個動作執(zhí)行系統(tǒng)，動力是必不可少的，當(dāng)然對動力的傳遞系統(tǒng)也就顯得 尤其重要了。系統(tǒng)功能中要實(shí)現(xiàn)機(jī)械手轉(zhuǎn)位、送糖盤轉(zhuǎn)位、供紙、剪紙、抄紙、接糖、頂糖及撥 糖等功能，它們都需要不同大小的動力，這就需要傳動系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。如在機(jī)械手的轉(zhuǎn)位功能中， 為實(shí)現(xiàn)間歇的轉(zhuǎn)位功能就得通過傳動鏈中的槽輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，該機(jī)構(gòu)要保證機(jī)械手在轉(zhuǎn)到位后， 有一定的停留時間，從而為頂糖、接糖及撥糖功能的實(shí)現(xiàn)提供必要的機(jī)械動作執(zhí)行時間。設(shè)計好 的包裝機(jī)機(jī)構(gòu)正常的生產(chǎn)率為 120r/min，且其生產(chǎn)率可在 70130r/min. 關(guān)鍵詞：包裝機(jī)，巧克力糖包裝，機(jī)械手。 第 頁 2 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 Abstract: The grain candy packer design is a typical machine system design. It not only included the organizations size, strength.etc. the design. And it still included the design of the transmission system. This design primarily aims at the circle pillar chocolates aluminum foil packing. The design only contents contain three sides: Design project design, machine hand and I/O sugar mechanism design and the transmission system design. It is Soul whether the function of the machine hand and I/O sugar mechanisms design can carry out in this design. It is also one of the design points of this design. It wants to realize the importation, fold of the chocolates the sides, etc. the function. Until it finally be output by belt conveyer. In whole system function realizes, the machine hand realizes many important function, for example: clip the sugar, fold of the chocolates the sides, transfer.etc. Therefore to the shape of the machine hand, clip the tight dint and turn the angle also bring upped the different design request. When designed the machine hand, it is also proceeding with the center of these points. System, motive is necessary. Certainly it is particularly important of the power transmission system. In the system function, it must realize moving the machine hand, moving the sugar dish, providing the paper, cutting paper, curling, connecting the sugar, crest the sugar and dialing the sugar etc. All these functions need the different power. It can be controlled with the transmission system. Such as the function of turning machine hand, for realizing a function of intermittent turning it needs the sheave of the transmission to regulate. After the machine turned the assurance position, the mechanism wants to have certainly stop over time, it can take enough time to crest sugar, connect the sugar and dial sugar. The transmission system still guaranteed the normal rate of production of packer to 120 r/ min .At the same time it can be controlled the rate of production at 70 130 r/ min. Key words: Packer, chocolates packing, machine hand. 第 頁 3 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 目錄 前言 .7 第一章 糖果包裝機(jī)方案設(shè)計 .8 1.1 設(shè)計任務(wù)抽象化 . 8 1.1.1 建立黑箱 . 8 1.1.2 功能分解 . 9 1.2 確定工藝原理 . 9 1.3 確定技術(shù)過程 . 10 1.4 引進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)，確定邊界 . 10 1.5 確定功能結(jié)構(gòu) .11 1.5.1 總功能 . 11 1.5.2 功能分解 . 11 1.6 方案確定 . 12 1.6.1 尋找技術(shù)物理效應(yīng)和功能載體，功能元求解目錄表. 12 1.6.2 巧克力糖包裝系統(tǒng)解 . 12 1.6.3 巧克力糖包裝裝置的評價表 . 14 1.6.4 確定最佳方案 . 14 第二章 傳動系統(tǒng)設(shè)計 .15 2.1 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 . 15 2.2 選用電機(jī) . 15 2.3 帶輪設(shè)計 . 16 第 頁 4 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 2.3.1 帶輪優(yōu)缺點(diǎn) . 16 2.3.2 選用帶輪要求 . 16 2.3.3 帶輪設(shè)計要求 . 17 2.3.4 帶輪設(shè)計過程 . 17 2.4 鏈輪設(shè)計 . 21 2.4.1 鏈傳動優(yōu)缺點(diǎn) . 21 2.4.2 鏈傳動的設(shè)計過程 . 21 2.5 齒輪的設(shè)計 . 25 2.5.1 齒輪材料 . 25 2.5.2 分配軸上螺旋齒輪的尺寸計算 . 25 2.5.3 機(jī)械手及送糖軸上的螺旋齒輪的尺寸計算 . 26 第三章 機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計 .27 3.1 夾持裝置設(shè)計 . 27 3.1.1 設(shè)計要求 . 27 3.1.2 基本結(jié)構(gòu)如圖 . 27 3.1.3 夾緊力P 夾 計算 . 27 3.1.4 彈簧力P 彈簧 計算 . 28 3.1.5 開閉角的計算 . 29 3.2 凸輪設(shè)計 . 29 3.2.1 選擇凸輪類型 . 29 3.2.2 凸輪材料選擇 . 30 3.2.3 凸輪尺寸計算 . 30 3.2.4 凸輪強(qiáng)度計算 . 31 3.3 棘輪設(shè)計 . 32 3.3.1 棘輪材料選擇 . 32 3.3.2 棘輪形狀確定 . 32 3.4 六槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計 . 33 3.4.1 槽輪分類及材料選擇 . 33 3.4.2 槽輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸計算 . 33 第四章 其它機(jī)構(gòu)原理 .36 第 頁 5 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 4.1 頂糖、接糖機(jī)構(gòu)示意圖 . 36 4.2 抄紙和撥糖機(jī)構(gòu)示意圖 . 37 第五章 巧克力糖包裝機(jī)工作循環(huán)圖 .38 5.1 機(jī)械手工位段 . 38 5.2 機(jī)械手工位段 . 39 致 謝 .40 參考文獻(xiàn) .41 英文翻譯 . 錯誤！未定義書簽。 第 頁 6 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 前言 時間轉(zhuǎn)瞬即逝，轉(zhuǎn)眼之間四年的大學(xué)生涯就要結(jié)束了，回首四年的學(xué)習(xí)生活，我感到自己的 收獲無比豐富。四年來，我不僅認(rèn)真學(xué)習(xí)了各門基礎(chǔ)課，而且更加系統(tǒng)地掌握了多門專業(yè)技術(shù)課， 在每次的課程設(shè)計中，我都認(rèn)真對待，努力鉆研。這樣，通過四年的鍛煉不斷地提高了我的設(shè)計、 繪圖、識圖能力?？梢哉f，大學(xué)里的理論基礎(chǔ)，不但使我學(xué)會了分析問題、解決問題的能力，而 且更強(qiáng)化了我的知識結(jié)構(gòu)。尤其幸運(yùn)的是，我不只一次地深入工廠實(shí)習(xí)，把學(xué)到的知識應(yīng)用于實(shí) 習(xí)現(xiàn)場的具體工作中，提高了自己的動手能力，為我今后步入工作崗位打下了更好的實(shí)踐基礎(chǔ)。 本次設(shè)計的目的培養(yǎng)學(xué)生初步掌握獨(dú)立從事專業(yè)技術(shù)工作的能力，提高學(xué)生從事工藝和工藝 裝備設(shè)計的水平，使學(xué)生初步掌握從事本專業(yè)科學(xué)研究工作的能力。通過畢業(yè)設(shè)計不但培養(yǎng)了我 們運(yùn)用各種工具書的方法和技巧，同時也培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問題、解決問題的能力。通過翻閱 查找各種工具書，擴(kuò)大了視眼，豐富了自己的知識范圍。 本次設(shè)計我們是有充分準(zhǔn)備的。我們不僅準(zhǔn)備了四年的時間來掌握各門專業(yè)課學(xué)習(xí)，而且我 們多次深入工廠實(shí)習(xí)，更主要的是設(shè)計期間不斷地從網(wǎng)上、圖書館收集大量的資料，尋找各種解 決問題的方法。所以說本設(shè)計我們是有充分準(zhǔn)備的，它是與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。它也將成為我們走 上工作崗位的一次重要演習(xí)，為我們今后的工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。 巧克力糖包裝機(jī)設(shè)計是一個典型的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計。 提高食品工業(yè)的機(jī)械化和自動化程度，是實(shí)現(xiàn)食品工業(yè)現(xiàn)代化的重要一環(huán)。用現(xiàn)代化設(shè)備裝 備我國食品工廠，已成為一項(xiàng)迫切的重要任務(wù)。為了有利于食品工廠生產(chǎn)率的儲存、流通和消費(fèi)， 必須根據(jù)需要對成品進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌b。 實(shí)現(xiàn)包裝作業(yè)機(jī)械化的好處：節(jié)約勞動力，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約原材料和降低成本， 降低勞動強(qiáng)度和改善環(huán)境衛(wèi)生，保證操作的安全，減少車間的面積等。包裝作業(yè)機(jī)械化、自動化 目前正向著高速化、通用性、可靠性、費(fèi)用低、流水線自動化控制、采用新的包裝材料等六個方 向發(fā)展。 第 頁 7 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 第一章 糖果包裝機(jī)方案設(shè)計 1.1 設(shè)計任務(wù)抽象化 設(shè)計要求：把已加工成型的圓臺狀巧克力糖用鋁箔紙包裹起來，并逐個輸出，巧克力糖的形狀尺 寸大小如圖。且保證其加工速度為 120 塊 /min,可調(diào)范圍 70 130 塊 /min。能量 220V 交流電。 1.1.1 建立黑箱 操作指令 未包裝圓臺形巧克力糖 220 V 振動 噪聲 顯示 已包裝好的巧克力糖 環(huán)境 黑 箱 （糖果包裝機(jī)） 圖 1-1 糖果包裝機(jī)黑箱圖 第 頁 8 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 1.1.2 功能分解 輸入 鋁箔紙 送糖盤 機(jī)械手 輸出 剪 紙 抄 紙 接 糖 頂 糖 轉(zhuǎn) 位 撥 糖 圖 1-2 糖果包裝機(jī)的功能分解 1.2 確定工藝原理 確定依據(jù)：成本、質(zhì)量、效率三者綜合比較。 3.速度可調(diào)范圍70-130塊/min 2.包裝速度120塊/min 4.小批生產(chǎn)，中小型廠加工 1.實(shí)現(xiàn)圓臺形巧克力糖包裝 成本 7.操作方便 6.結(jié)構(gòu)簡單 加工 功 能 5.成本不高 附加要求 附加要求 附加要求 基本要求 必要要求 必要要求 基本要求 使用 表 1-1 成本、質(zhì)量、效率關(guān)系表 第 頁 9 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 1.3 確定技術(shù)過程 信號 未包裝圓臺形巧克力糖 220 V 控制 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 驅(qū)動機(jī)構(gòu) 支 承 機(jī) 構(gòu) 包裝好的巧克力糖 環(huán)境系統(tǒng) 人 圖 1-3 技術(shù)過程簡圖 1.4 引進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)，確定邊界 未包裝圓臺形 巧克力糖 包裝好的 巧克力糖 支 承 機(jī) 構(gòu) 環(huán)境系統(tǒng) 人 驅(qū) 動 機(jī) 構(gòu) 220 V 送糖盤分糖 接糖 1工位夾緊 啟動、停止控制 頂糖 剪紙 供紙 抄紙 機(jī)械系統(tǒng) 撥糖 信號 圖 1-4 引進(jìn)技術(shù)后的具體過程圖 第 頁 10 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 1.5 確定功能結(jié)構(gòu) 技術(shù)系統(tǒng)總功能，及進(jìn)行功能分解 1.5.1 總功能 未包裝的圓臺形巧克力糖 黑箱 包裝好的巧克力糖成品 1.5.2 功能分解 剪 紙 供 紙 接 糖 抄 紙 重 力 液 氣 壓 機(jī) 械 力 重 力 機(jī) 械 力 液 氣 壓 機(jī) 械 力 液 氣 壓 機(jī) 械 力 液 氣 壓 鋁 箔 紙 送 糖 盤 撥 糖 2 工 位 張開 轉(zhuǎn) 位 1 工 位 閉合 頂 糖 液 氣 壓 機(jī) 械 力 機(jī) 械 力 液 氣 壓 機(jī) 械 力 液 氣 壓 液 氣 壓 機(jī) 械 力 機(jī) 械 手 輸入 輸 出 圖 1-5 包裝機(jī)功能的細(xì)化 第 頁 11 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 1.6 方案確定 1.6.1尋找技術(shù)物理效應(yīng)和功能載體，功能元求解目錄表 a 目標(biāo)特征 目標(biāo)標(biāo)記 局 部 解 重力 機(jī) 械 力 氣液力 功 能 元 剪 紙 供 紙 分 糖 輸 入 抄 紙 B C D E 1234 5 重力 重力 氣液力 氣液力 機(jī)械力 機(jī)械力 滾輪式 棘輪式三輪式 功 能 元 機(jī)械力 J 轉(zhuǎn) 位 I 夾 持 機(jī)械力 凸輪式 目標(biāo)標(biāo)記 H 撥 糖 G 頂 糖 凸輪式 凸輪式 目標(biāo)特征 F 接 糖 1 電機(jī) 氣液力 氣液力 4 氣液力 氣液力 局 部 解 2 3 5 表 1-2 具體功能的求解目錄表 1.6.2巧克力糖包裝系統(tǒng)解 G B A DC F E I J I 輸 出H 圖 1-6 方案 1 第 頁 12 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 A B CD HI E J IF G 輸 出 方 案 2 ： 圖 1-7 方案 2 A B CD HI E J IF G 輸 出 方 案 3 ： 圖 1-8 方案 3 第 頁 13 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 1.6.3巧克力糖包裝裝置的評價表 方案 評 價標(biāo)準(zhǔn) 速度高 誤差 成本低 便于加工 結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 總計 1 23 - + + - - - - + + + + + + + + + + + 1+ 8+ 1- 1.6.4確定最佳方案 因此第二方案為最佳。 第 頁 14 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 第二章 傳動系統(tǒng)設(shè)計 2.1 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 I槽 =1/3 I鏈 =1/2.6 I帶 =1/4.41/8 I1=1/6 I2=1/2 I3=1/2 圖 2-1 傳動系統(tǒng)圖 2.2 選用電機(jī) 因?yàn)樵O(shè)計中涉及的都是低速輕載荷工作條件 所以粗取 由機(jī)械設(shè)計學(xué) P97 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 n=1440r/min，額定功率 p=0.4kw 校核電機(jī)功率： 系統(tǒng)中主要的功率消耗點(diǎn)為機(jī)械手的凸輪轉(zhuǎn)動點(diǎn)， P機(jī)械手軸 =FV 其中 F 為凸輪上所受的力：F= 1.247N（由設(shè)計計算得） V 為凸輪接觸點(diǎn)的線速度： 第 頁 15 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 V=2*r*n/60 其中轉(zhuǎn)速 n=60r/min 接觸點(diǎn)半徑r=0.095m 則V=0.5966m/s 所以P 機(jī)械手軸 =0.744W 電機(jī)要求功率P 需 =P機(jī)械手軸 /（ 帶 * 鏈 * 槽輪 * 螺旋齒輪 ） 查機(jī)械工程手冊第 31 篇 傳動系統(tǒng) 31-12 的表 31.2-5 機(jī)械傳動的特點(diǎn)和性能： 帶 為 0.900.94 取 帶 為 0.92 鏈 為 0.950.97 取 鏈 為 0.96 槽輪 為 0.880.98 取 槽輪 為 0.90 螺旋齒輪 為 0.960.99 取 螺旋齒輪 為 0.97 所以P 需 =0.96WP額 由于查不到功率為 0.4Kw，轉(zhuǎn)速為 1440r/min 電機(jī) 查產(chǎn)品樣本電機(jī)（1 ） P133 ： 選的電機(jī)功率為 0.4Kw，轉(zhuǎn)速為 1400r/min 其型號為 AZ3-7114P 2.3 帶輪設(shè)計 2.3.1帶輪優(yōu)缺點(diǎn) （1 ）、優(yōu)點(diǎn)： a、 傳動帶富有彈性，可以緩和沖擊和振動，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無噪音； b、 當(dāng)機(jī)器過載時，帶子會在帶輪上產(chǎn)生打滑，可防止其它零件損傷； c、 制造、安裝精度較低，成本低，維護(hù)方便； d、 適用于中心距較大時的傳動。 （2 ）、缺點(diǎn)： a、因帶和帶輪間有相對滑動（彈性滑動），所以不能嚴(yán)格保證一定的傳動比（一般為理 論轉(zhuǎn)速的 9899%）； b、有一定的摩擦損失，通常傳動效率為 9097%； c、由于傳動帶需要張緊，因此軸和軸承受力較大。 2.3.2 選用帶輪要求 帶輪基本圖形如圖： 第 頁 16 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 第 頁 17 圖 2-2 帶輪機(jī)構(gòu) （1 ）、傳動的用途和工作情況選定： 所選帶輪可實(shí)現(xiàn)傳動比為 1/4.41/8 的無級傳動； （2 ）、傳動的功率 ： N=0.4KW （3 ）、大小輪的轉(zhuǎn)速n 大 、n 小 分別為： n大 = 312 r/min ， n小 =1400 r/min （4 ）、輪廓的尺寸要求：（由設(shè)計得） 2.3.3 帶輪設(shè)計要求 （1 ）、帶輪的類型、長度、根數(shù) 為選用 V 帶；根數(shù)（由設(shè)計得） （2 ）、帶輪的尺寸、材料、結(jié)構(gòu)； （3 ）、中心距 A； （4 ）、作用于軸上的力 R； 2.3.4 帶輪設(shè)計過程 （1）確定計算功率N j 帶傳動傳遞的名義功率 N 可由工作部分計算，如工作部分計算困難也可簡 以電機(jī)的額定功率代替，但設(shè)計計算時應(yīng)考慮機(jī)器工作載荷的性質(zhì)和連續(xù)工作時間長短的影響， 其計算功率N j 的計算公式如下： N j =N*K g 其中 N 為機(jī)器的名義功率（千瓦）； 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 N=0.4 千瓦； K g 為工作情況系數(shù)： （由專用機(jī)床設(shè)計與制造P195 表 2.130 ） 因?yàn)樵搨鲃拥妮d荷平穩(wěn)，每天工作時間大于 16 小時 所以取K g =1.3 所以N j =0.52 千瓦 （2 ）選定三角帶型別 三角帶型別決定了帶的截面，型別過大，雖然減少了膠帶的根數(shù)，但帶高 h 大，帶高與帶輪 直徑的比值（h ： D）也就大，因而會增大傳動時的彎曲應(yīng)力，降低膠帶壽命和效率。型別過大還 使直徑 D、中心距 A 加大。而型別太小，彎曲應(yīng)力雖小，但能傳遞的功率也小，使根數(shù)過多，容 易因制造誤差而造成膠帶松緊不一。所以正確選定膠帶型別十分重要。 由專用機(jī)床設(shè)計與制造P195 圖 2.1 115： 計算功率N j 和小輪轉(zhuǎn)速分別為 0.52 千瓦、1400r/min 。 所以選用 O 型帶。 （3 ）選擇大小帶輪的直徑D 1 、D 2 為獲得盡可能小的h ： D值，減小彎曲應(yīng)力，在選定型別后，應(yīng)盡可能采用較大的小輪直徑 D 1 ，但直徑大，會使傳動尺寸增大，所以D 1 不宜過大。 取D 1 =300mm 為實(shí)現(xiàn)傳動比 1/4.41/8 所以D 2 =37.5mm68.18mm 則取D 2 =35mm70mm 也就是小錐輪的最小直徑為 35mm 其最大直徑為 70mm。 （4 ）計算膠帶的速度 V V=*D 1*n1/（60*1000）（米/ 秒） （ 2.3.4-1） 其中D 1=300mm 正常工作時大輪轉(zhuǎn)速n 1為分配軸轉(zhuǎn)速除以I 鏈 分配軸轉(zhuǎn)速為 120r/min ，I 鏈 2.67 即n 1=320.4 r/min 所以 V=5.03（米/ 秒） 由上式知輪徑定了，帶速隨之也定了，又由N=P*V/102 ，傳遞同樣功率，帶速 V越小，傳遞 的圓周力就越大，需要膠帶的根數(shù)越多。帶速太高會因膠帶離心力太大而降低帶和帶輪間的正壓 力，從而降低摩擦力，降低工作能力，同時會因 L 過大，而降低疲勞強(qiáng)度。所以在結(jié)構(gòu)尺寸允 許的條件下，最適當(dāng)?shù)乃俣仁?1020 米/ 秒。若O 、A 、B 、C 型V 大于 25 米/ 秒，輪徑應(yīng)重選。 因?yàn)?V=5.03 米/ 秒25 米/ 秒 （5 ）、計算中心距 A，帶長 L a. 粗選中心距A 0 ： 中心距過大，雖然結(jié)構(gòu)緊湊，但帶長亦小，應(yīng)力變化加快，使使用壽命降低，并使包角 2 減 小，摩擦力降低，傳動能力減??；中心距過大，除有相反的利弊外，還易因速度較高引起膠帶顫 動。因此三角膠帶初選中心距A 0 ，一般根據(jù)結(jié)構(gòu)和傳動位置需要。 因此粗選中心距A 0 應(yīng)滿足如下的范圍： 查專用機(jī)床設(shè)計與制造P196 0.7（D 1 +D 2 ）A 0 2（D 1 +D 2 ） （2.3.4-2 ） 其中：（當(dāng)分配軸為 120r/min 時） D 1 = 300mm 第 頁 18 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 D 2 =66.75mm 所以 256.725mm A 0 733.5mm 取A 0 =300mm b.由A 0 確定膠帶節(jié)線周長L P0 ： 查專用機(jī)床設(shè)計與制造P196 L P0 =2A 0 +*（D 1 +D 2 ）/2+（D 1 -D 2 ）/（4*A 0 ） （2.3.4-3 ） 所以 L P0 = 1220 mm 查專用機(jī)床設(shè)計與制造P193 表 2.1 29 得： 圓整到相似標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線的周長L P 和標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)周長L i 因?yàn)槟z帶型別為O 型，L P0 = 1220 mm L P =1275mm L P0 =1250mm c.修整中心距 A： AA 0 +（L P -L P0 ）/2=312.5mm （6 ）、計算小輪包角 2 三角膠帶傳遞最大摩擦力是小輪包角范圍內(nèi)摩擦力的總和。如包角太大，摩擦力不足，則帶 容易打滑。小輪包角可按下式計算： 查專用機(jī)床設(shè)計與制造P197 2 180-（D 1 -D 2 ）*60/A=133.35 （2.3.4-4 ） 因?yàn)?2 120 所以符合包角要求。 （7）確定膠帶根數(shù) Z 工作中常將幾根三角膠帶成組使用，各型三角膠帶斷面積一定，這樣，在一定條件下單根 三角膠帶所能傳遞的功率也是一定的。此外，為保證帶子在工作中既不出現(xiàn)打滑所能傳遞的功率。 這樣，膠帶根數(shù) Z 可由下式求得： 查專用機(jī)床設(shè)計與制造P197 ZN j /（N 0 +N）*K a *K L *K （根） （ 2.3.4-5） 其中： N j 為傳遞的計算功率： N j =0.52 千瓦 N 0 為當(dāng)包角a 1 =a 2 =180（i=1） 、傳動平穩(wěn)情況下的單根三角膠帶所能 傳遞的功率（千瓦），其值 見專用機(jī)床設(shè)計與制造P198 表2.1-32 因?yàn)閹蜑镺型， D 1 為 66.75mm，帶速V為 5.03m/s 所以取N 0 =0.42 N 為考慮實(shí)際傳動比 i1 時，由于帶在大輪上彎曲較小而提高的傳遞功率，其值為： N=K *n1-1/K i）（千瓦） 其中：K 為彎曲影響系數(shù)， 見專用機(jī)床設(shè)計與制造P200 表2.1-34： 因?yàn)閹蜑?O 型 所以K =0.29*10 3 n 為小輪的轉(zhuǎn)速： 所以n=1400r/min 第 頁 19 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 K i為傳動比系數(shù)： 見專用機(jī)床設(shè)計與制造P200 表2.1-35： 因?yàn)閭鲃颖?i=4.4-82.95， 所以取K i=1.14 則N=0.05128 KL為長度系數(shù)： 見專用機(jī)床設(shè)計與制造P199 表2.1-33： 因?yàn)長 i =1250mm 所以取K L=1.11 K a 為包角系數(shù)： 見專用機(jī)床設(shè)計與制造P200 表 2.1-36 因?yàn)榘?2 =133.35 所以取K a =0.89 K 為強(qiáng)力層材料系數(shù)，膠帶材料聚酯、錦綸等合成纖維線繩結(jié)構(gòu)的三角帶； 所以取K=1.33 所以膠帶根數(shù) Z 0.7658 最后取Z =1 （ 8）確定皮帶預(yù)緊力T 0 適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力是保證帶傳動正常工作的重要因素。預(yù)緊力不足，摩擦力就小，不能傳遞所需 要的功率；預(yù)緊力過大，會使用膠帶壽命降低，軸和軸承的壓力增大，膠帶容易松弛。較適宜的 預(yù)緊力應(yīng)按下式算出： 查專用機(jī)床設(shè)計與制造P197 T 0 =9.8*51N j *（2.5-K a ）/（V*Z*K a ）+q*V 2 /g (N) （2.3.4-6 ） 其中： q 為V 帶每米的重量（牛/米） ： 查專用機(jī)床設(shè)計與制造P193 表 2.1 28 得： q=0.588（牛/米） N j 為計算功率： 由前面計算的N j =0.52 千瓦 K a 為包角系數(shù)： 查專用機(jī)床設(shè)計與制造P200 表 2.1 36 得： K a =0.89 V 為帶速： 因?yàn)檎９ぷ鲿r，n 分配軸 =120r/min，又因?yàn)閕 鏈 =2.67 所以n 大輪 =320.4r/min 所以v=n 大輪 *D 1=5.03米/秒 Z為帶數(shù)： 由前面給定 Z=1 所以T 0 =95 牛 （9）求軸上的壓力 R 查專用機(jī)床設(shè)計與制造P201 R=2T 0 *Z*sin（ 2 /2）牛 （ 2.3.4-7） 其中： 第 頁 20 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 預(yù)緊力T 0 =95 牛 根數(shù)Z=1 包角 2 =133.35 所以軸上壓力 R=174.47牛 2.4 鏈輪設(shè)計 2.4.1鏈傳動優(yōu)缺點(diǎn) （1 ）、優(yōu)點(diǎn)： e、 與摩擦傳動的帶傳動相比，它無彈性滑動和打滑現(xiàn)象； f、 能夠保持準(zhǔn)確的平均傳動比； g、 傳動效率高； h、 又因鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用在軸上的徑向壓力較小； i、 其結(jié)構(gòu)較緊湊； j、 制造與安裝精度要求較低，成本低廉。 （2 ）、缺點(diǎn)： a、它只能用于回轉(zhuǎn)的傳動； b、運(yùn)轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比； c、磨損后會跳齒； d、工作時噪音大； e、不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應(yīng)用。 2.4.2鏈傳動的設(shè)計過程 （1 ）鏈傳動的失效形式： a. 鏈的疲勞破壞； b. 鏈條鉸鏈的磨損； c. 鏈條鉸鏈的膠合； d. 鏈條靜力拉斷。 （2 ）選擇鏈輪齒數(shù)Z 1 、Z 2 及傳動比i 鏈 及其它尺寸 當(dāng)該糖果包裝機(jī)正常工作時，即其分配軸的轉(zhuǎn)速為 120r/min，大鏈輪的轉(zhuǎn)速與其相同也為 120r/min。因?yàn)閮奢嗛g的傳動比i 鏈 要求為 1/2.67 則小輪的轉(zhuǎn)速n 1 =320.4r/min 取小輪的直徑D 1 =75mm 又因?yàn)閮奢嗛g的傳動比i 鏈 要求為 1/2.67，所以大輪的直徑D 2 為 200mm 則小輪的轉(zhuǎn)速v 1 =D 1 *n 1 /（60*1000）=1.255m/s 又有機(jī)械設(shè)計 （第七版）P177 表9-8 得： Z 1 17 取Z 1 =19 第 頁 21 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 則Z 2 =51。 （3）確定計算功率P ca P ca =K A *P 其中K A 為工作情況系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計 （第七版）P178 表 9-9 得： K A =1.0 P 為傳遞的功率： P= P電機(jī) * 帶 查機(jī)械課程設(shè)計P 16 表 2-4 得： 帶 =0.96 所以 P=0.4*0.96=0.384 千瓦 所以P ca =0.384 千瓦 （4 ）、確定鏈節(jié)距 p 鏈輪基本尺寸如圖： 圖 2-3 鏈輪機(jī)構(gòu) 鏈的節(jié)距 p 的大小，反映了鏈條和鏈輪齒各部分尺寸的大小。在一定條件下，鏈的節(jié)距越大， 承載能力越高，但傳動的多邊形效應(yīng)也要增大，于是振動、沖擊、噪聲也越嚴(yán)重。所以設(shè)計時， 為使傳動緊湊，壽命長，應(yīng)盡量選取較小節(jié)距的單排鏈。速度高、功率大時，則選用小節(jié)距的多 排鏈。從經(jīng)濟(jì)上考慮，中心距小、傳動比小時，選小節(jié)距多排鏈；中心距大、傳動比小時，選用 大節(jié)距單排鏈。 因此必須對P 0 進(jìn)行修正： 由機(jī)械設(shè)計 （第七版）P175 P 0 =P ca /（K Z *K L *K P ） （2.4.2-1 ） 第 頁 22 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 其中： K Z 為小鏈輪齒數(shù)系數(shù)： 由機(jī)械設(shè)計（第七版）P178表 9-10 得： K Z =（Z 1 /19） 1.08 =1 K L 為鏈長系數(shù)： 由機(jī)械設(shè)計（第七版）P178表 9-10 得： 取鏈數(shù)L P =116 節(jié) K L =（L P /100） 0.5 =1.08 K P 為多排鏈系數(shù)： 由機(jī)械設(shè)計（第七版）P179表 9-11 得： K P =1 所以P 0 =0.415 千瓦 （5 ）鏈傳動的中心距a 和鏈節(jié)數(shù)L P 一般中心距a 0 =（3050） p 粗取 a 0 =40p L P = 2a 0 /p+（ Z 1 +Z 2 ）/2+ （Z 2 -Z 1 ）/ （ 2*） 2 *p/a 0 所以L P =2*40+70/2+26/40=115.6 圓整得：L P =116- 所以a=p*L P -（Z 1 +Z 2 ）/2+squrt （L P -Z 2 /2-Z 1 /2） 2 -2*（Z 2 / -Z 1 /） 2 /4 其中： 取節(jié)距 p 為 9.525 則中心距 a =382.68mm (6)、小鏈輪轂孔最大直徑d kmax 由機(jī)械設(shè)計 （第七版）P168 表 9-4 得： d kmax =29mm 取d k =26mm （7 ）、鏈傳動作用在軸上的力（壓軸力）F P 鏈傳動的壓軸力 F（單位 N）可近似取為： F P K F *F e （ 2.4.2-2） 其中： F e 為鏈傳遞的有效圓周力，單位為N ： F e =1000P/V=60*1000*1000*P/（ *D*n 1 ）=305.35N K F 為壓軸力系數(shù)： 因?yàn)槭谴怪眰鲃?，所以取K F =1.05 所以 F P =320.62N （8 ）、滾子鏈傳動的額定功率計算： 在此采用的是滾子鏈傳動。 其額定功率圖有： 第 頁 23 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 第 頁 24 曲線1 曲線2 曲線3 小鏈輪轉(zhuǎn)速n1（r/min） 額定功率P0（KW） 圖 2-4 鏈輪轉(zhuǎn)速功率圖 a、 由鏈板疲勞強(qiáng)度限定的額定功率P 0 （曲線）： 由機(jī)械設(shè)計 （第七版）P175 P 0 =0.003Z 1 1.08 *n 1 0.9 *（p/25.4） 3-.0028p （2.4.2-3 ） 其中： Z 1 為小鏈輪齒數(shù)：Z 1 =19 n 1 為小鏈輪轉(zhuǎn)速：320.4r/min p 為節(jié)距：p=9.525 則P 0 =1.664 千瓦 P 所以符合條件。 b、 由滾子、套筒的沖擊疲勞強(qiáng)度限定的額定功率P 0 （曲線） 由機(jī)械設(shè)計 （第七版）P175 P 0 =950Z 1 1.5 *p 0.8 /n 1 1.5 =104.8 千瓦P （ 2.4.2-4） 所以符合條件。 c、 由銷軸與套筒的膠合限定的滾子鏈工作能力（曲線） 由機(jī)械設(shè)計 （第七版）P175 （n max /1000） 1.59Lg（ P/25.4） +1.873 =82.5/（7.95 ） p/25.4 *（1.0278） Z1 *（1.323） F/4450 （2.4.2-2） 則n max =13177.6r/min 所以符合條件。 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 2.5 齒輪的設(shè)計 2.5.1 齒輪材料 由齒輪的失效形式可知，設(shè)計齒輪傳動時，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合及 抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷能力。因此齒輪材料性能的基本要求為：齒面硬， 齒芯要韌。 所以齒輪材料選用：40Cr 調(diào)質(zhì)鋼。 2.5.2 分配軸上螺旋齒輪的尺寸計算 軸空間布置如圖： 供紙鏈輪 鏈輪 槽輪 送糖螺旋齒輪 輸送帶鏈輪機(jī)械手螺旋齒輪 凸輪組螺旋齒輪頂糖桿凸輪 槽輪 =1:3 螺旋齒輪 =1:2 螺旋齒輪 =1:2 螺旋齒輪 =1:6 2-5 手柄軸面方向軸空間布置圖 圖中該齒輪嚙合的傳動比i 1 =1/6 由機(jī)械設(shè)計手冊中冊 第二版 P305 表 8-89： 取小螺旋齒輪的齒數(shù)Z 1 =18，又取其模數(shù) m=2.0 所以小螺旋齒輪的分度圓直徑d 1 =m*Z 1 =36mm 又因?yàn)閭鲃颖萯 1 =1/6， 所以大螺旋齒輪的分度圓直徑d 2 =216mm 又由機(jī)械設(shè)計手冊中冊 第二版 P314 表 8-93： 因?yàn)閮奢S的交錯角=90 ，又取 1 = 2 =45 則有中心距a 1 =（d 1 +d 2 ）/2=126mm 第 頁 25 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 2.5.3 機(jī)械手及送糖軸上的螺旋齒輪的尺寸計算 圖中：這兩對齒輪的形狀相同；其傳動比 i 也相同都為 1/2 1 2 圖 2-6 螺旋齒輪 由機(jī)械設(shè)計手冊中冊 第二版 P305 表 8-89： 取小螺旋齒輪的齒數(shù)Z 1 =18，又取其模數(shù) m=2.0 所以小螺旋齒輪的分度圓直徑d 1 =m*Z 1 =36mm 又因?yàn)閭鲃颖萯 1 =1/2, 所以大螺旋齒輪的分度圓直徑d 2 =72mm 又由機(jī)械設(shè)計手冊中冊 第二版 P314 表 8-93 因?yàn)閮奢S的交錯角=90 ，又取 1 = 2 =45 則有中心距a 1 =（d 1 +d 2 ）/2=54mm 第 頁 26 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 第三章 機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計 3.1 夾持裝置設(shè)計 3.1.1 設(shè)計要求 要求： 1、 要有足夠的夾緊力P 夾 。在確定手指的夾緊力時，除考慮工作的重量外，還應(yīng)考慮工件 在傳送過程中生產(chǎn)的慣性力和振動等影響，以保證夾持牢靠。 2、 要有一定的開閉角。手指的開閉角應(yīng)能適應(yīng)工件尺寸變化范圍及手部的運(yùn)動路線。 3、 保證工件正確定位。為手指和工件保持準(zhǔn)確的相對位置，必須根據(jù)工件形狀而選擇相 應(yīng)的手指形狀來定位。 4、 結(jié)構(gòu)要緊湊。使之重量輕，動作靈活。 3.1.2 基本結(jié)構(gòu)如圖 圖3-1 夾持裝置 3.1.3 夾緊力P 夾 計算 機(jī)械手工作時，為保證手指能夠可靠的把工件夾牢所必需的夾緊力P 夾 可按下式計算： 由專用機(jī)床設(shè)計與制造P465 得： P夾 9.8*K 1*K2*K3*G （N） （3.1.3-1） 第 頁 27 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 K1：安全系數(shù)（通常取 1.52）K 1=1.8 K2：工作情況系數(shù) ： K 2=1+a/g 最大加速度a=8.18m/s 2 (由凸輪計算中得) 所以K 2=1+8.18/9.8=1+0.835=1.835 K3：工作方位系數(shù)：K 3=1/2f 其中摩擦系數(shù) f=0.30.4 取f=0.3 G：巧克力糖質(zhì)量：G=0.098（N） 所以P 夾 9.8*1.8*1.835*0.01/（2*0.3）=0.53949（N） 取P 夾 =0.588（N） 3.1.4 彈簧力P 彈簧 計算 彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷作用下產(chǎn)生較大的彈性變形。彈簧在各類機(jī)械中應(yīng)用十 分廣泛，主要用于： a、控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，如制動器、離合器中的控制彈簧，內(nèi)燃機(jī)汽缸的閥門彈簧等； b、減振和緩沖，如汽車、火車車廂下的減振彈簧，以及各種緩沖器用的彈簧等； c、儲存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧等； d、測量力的大小，如測力器和彈簧稱中的彈簧等； 1、 選擇圓柱螺旋拉伸彈簧： 彈簧按照所承受的載荷不同可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭曲彈簧、和彎曲彈簧等 四種。在這里選用的是拉伸彈簧。 如圖，圓柱螺旋拉伸彈簧空載時，各圈應(yīng)相互并攏。另外，為了節(jié)省軸向工作空間， 并保證彈簧在空載時各圈相互壓緊，常在卷繞的過程中，同時使彈簧絲繞其本身的軸線 產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。這樣制造的彈簧，各圈即具有一定的壓緊力，彈簧絲中也產(chǎn)生了一定的預(yù)緊 力，故也稱為有預(yù)緊力的拉伸彈簧。 圖3-2 夾持裝置 2、 材料：低錳彈簧鋼（65Mn） 常用的彈簧鋼材料主要有下列幾種： 第 頁 28 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 碳素彈簧鋼 （65、 70鋼） 、低錳彈簧鋼 （65Mn） 、硅錳彈簧鋼 （60SiMnA） 、 鉻釩鋼 （50CrVA） 。 在此選用的是低錳彈簧鋼（65Mn） ，它與碳素彈簧鋼相比，優(yōu)點(diǎn)是淬透性較好和強(qiáng)度較高； 缺點(diǎn)是淬火后容易產(chǎn)生裂紋及熱脆性。但由于它價格便宜，所以一般機(jī)械上常用于制造尺寸不大 的彈簧，例如離合器彈簧等。 因?yàn)樗鼉r格便宜，淬透性好，強(qiáng)度較高。 3、計算彈簧系數(shù)K F: 由機(jī)械設(shè)計手冊 中冊 第二版 P1002 KF=（4*C-1） （4*C-4）+0.615/C (3.1.4-1) 其中旋轉(zhuǎn)比 C=d/D=(510) 取C=8 所以K F=1.1071+0.0769=1.184 選彈簧絲直徑 d=0.6mm D=C*d=8*0.6mm=4.8mm 3、 計算在彈簧伸長量 X=20/3 mm(由計算的)時,彈簧的拉伸力變化量F： 由機(jī)械設(shè)計手冊 中冊 第二版 P1002 表9-15 F=9.8*d 3 */(8*K*D) (3.1.4-2) 其中=（412） 由 機(jī)械設(shè)計手冊 中冊 第二版 P1004 表9-17 取=7 所以F=9.8*3.14*0.6 3 *7/(8*1.184*4.8)=1.0231（N） 所以 P彈簧 =F+ F 預(yù) =2.4931（N） 3.1.5 開閉角的計算 由圖得： tg=(r 1-r2)/L3=(80-70)/40=0.25 所以：=14 夾具頭敞開的大小 L： L= tg*（L 1+L2+15）=0.25*（20+30+15）mm=16.25 mm 3.2 凸輪設(shè)計 凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)專用機(jī)床自動化和半自動化中應(yīng)用較廣泛的一種機(jī)構(gòu)。它常用來傳動工作部 件的進(jìn)給運(yùn)動、調(diào)動運(yùn)動和控制其它一些輔助機(jī)構(gòu)。其特點(diǎn)是工作可靠、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，多 是適用于行程小、運(yùn)動規(guī)律復(fù)雜、轉(zhuǎn)速在 500 轉(zhuǎn)/ 分以下的運(yùn)動循環(huán)。 3.2.1 選擇凸輪類型 常用的凸輪有：盤狀、柱狀、板狀。 在此選擇盤狀：（如圖）它是具有沿徑向變化輪廓曲線的盤狀零件。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，體 積小。但其半徑差不宜過大，一般不超過 100120 毫米。 第 頁 29 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 在此處半徑差取 10 毫米。 圖 3-3 凸輪 3.2.2 凸輪材料選擇 凸輪和從動件的材料，應(yīng)保證其工作表面有一定的耐磨性，并能承受較大的動載荷。所以一 般較重要的凸輪材料多用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼制造。如 45 號鋼、50 號鋼、20Cr 鋼或 40Cr 鋼等。 在此取 20Cr 鋼 20Cr 鋼經(jīng)表面滲碳后淬硬并回火 ，其硬度 HRC=6062 3.2.3凸輪尺寸計算 如圖 取r 1=95mm, r2 =85mm 在選擇凸輪和從動桿時應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： a、 滿足生產(chǎn)工藝要求； b、 盡量提高機(jī)器的生產(chǎn)效率； c、 減少沖擊振動，改善機(jī)器的工作性能； d、 凸輪輪廓曲線易于制造。 由r 1 到r 2過渡為勻變速過渡 其行程圖、速度圖及加速度圖分別如下： 第 頁 30 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 第 頁 31 V a s2 10 0.286 8.18 -8.18 0 0 0 圖 3-4 凸輪上的位移、速度及加速度圖 3.2.4 凸輪強(qiáng)度計算 由機(jī)械設(shè)計手冊 中冊 第二版 P136 =Z E*SqurtF/(b*) HKgf/ mm 2 （3.2.4-1） 其中 b： 接觸寬度 b=8mm F ： 法向作用力（N） 如圖 P 夾 *（L 1 +L2） =F 預(yù) *L1 （3.2.4-2） L2 L3 P夾 F預(yù) P彈簧 F 圖 3-5 機(jī)械手受力分析 因?yàn)?P夾 =0.588（N） ，L 1 =20mm,L2=30mm 所以F 預(yù) =0.15 L3 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 又如圖（F 預(yù) +F）* L 1 = F* L3 其中 L 3=40mm 所以 F=1.247（N） ： = 1* 2/（ 1+ 2） 其中 滾子半徑 1=8mm 凸輪接觸點(diǎn)曲率半徑 2=95mm 所以=7.38mm ZE： 系數(shù)（鋼對鋼） Z E=60.6 查機(jī)械設(shè)計手冊 中冊 第二版P136 H ：許用接觸應(yīng)力 H=27.44-29.4N/mm 2 查機(jī)械設(shè)計手冊 中冊 第二版P136 取 H=28.42N/mm 2 所以= 27.44N/mm 2 在此 H 符合要求。 3.3 棘輪設(shè)計 3.3.1棘輪材料選擇 一般的棘輪機(jī)構(gòu)是由棘輪和棘爪機(jī)構(gòu)兩部分組成，用來實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動或防止逆轉(zhuǎn)的制逆裝置。 棘輪機(jī)構(gòu)有外嚙合、內(nèi)嚙合兩種，一般棘爪是主動件，棘輪是從動件。但在本設(shè)計中所用的棘輪 不是作為如上的用途，它只是用來實(shí)現(xiàn)對巧克力糖的傳輸，所承受的周向力極小，同時幾乎不受 任何機(jī)械磨損的作用，因此對該棘輪的材料強(qiáng)度要求不高。但它工作時一直與巧克力糖接觸，所 以對該棘輪的材料性能提出了新的要求，那就是要求它具有相當(dāng)好的耐腐蝕性。 材料：要求耐腐蝕，對其強(qiáng)度沒要求 選 40Cr 3.3.2棘輪形狀確定 基本形狀如圖： 第 頁 32 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 圖3-6 棘輪 其中 d=24mm ，d 1 =60mm ，D 1 =300mm。 3.4 六槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計 3.4.1 槽輪分類及材料選擇 1. 分類 槽輪機(jī)構(gòu)（又稱馬爾他機(jī)構(gòu)）能把主動軸的勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為從動軸的周期性間歇運(yùn)動。 常用于各種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中。棘輪機(jī)構(gòu)的基本型式分為外接、內(nèi)接和球面槽輪叫三類。外接槽輪機(jī)構(gòu) 的主、從動件轉(zhuǎn)向相反，槽輪的停歇時間轉(zhuǎn)位時間長。內(nèi)接槽輪機(jī)構(gòu)則相反。球面槽輪的轉(zhuǎn)位時 間等于停歇時間。在此采用的是外接槽輪。 按槽的方位不同，槽輪機(jī)構(gòu)可分為：1 徑向槽輪：它沖擊小，制造簡單，最為常用，槽輪的 動停時間比取決于槽數(shù) Z， 2 非徑向槽輪：在槽數(shù)不變的條件下，可以用不同的中心距與曲半徑 的組合來獲得不同的動停時間比，但沖擊較大。 2. 材料 槽輪工作部分的材料采用 40Cr 鋼，經(jīng)表面淬火硬度達(dá) HRC4550；曲柄材料可用軸承綱， 經(jīng)表面淬火硬度達(dá) HRC5963（也可采用 20Cr 鋼，經(jīng)表面滲碳淬火硬度達(dá) HRC5662）。槽輪機(jī) 構(gòu)一般不作強(qiáng)度校核。 3.4.2 槽輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸計算 基本形狀如圖： 第 頁 33 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 第 頁 34 圖 3-7 槽輪機(jī)構(gòu) 取 槽數(shù)Z=6 ， 圓銷數(shù)=2 ，兩圓銷夾角=180 ， 2 2=/3 中心距 L=60mm，圓銷半徑r=5mm 查專用機(jī)床設(shè)計與制造 P318 2 1=- 2 2=2/3 （3.4.2-1） 因?yàn)?2 1 所以所取條件可行 當(dāng)槽輪停留時：轉(zhuǎn)角 2 0=2-2 1=/3 查專用機(jī)床設(shè)計與制造 P318 運(yùn)動系數(shù)=t 1/t2=2 1 / 2 0=2 （3.4.2-2） R1=L*sin（ 2）= 30mm R2=L*cos（ 2）=52mm 查專用機(jī)床設(shè)計與制造 P319 槽輪槽深 hR 2-L -（R 2-r） （3.4.2-3） 所以 h27mm， 取h=30mm 因槽底與槽輪軸孔之間有間隙 ： 查專用機(jī)床設(shè)計與制造 P319 所以d/2+hR 2 （3.4.2-4） 則d44mm, 取d=30mm 槽輪外徑不碰到曲柄軸： 查專用機(jī)床設(shè)計與制造 P320 所以d 1 /2+R 2 L （3.4.2.5） 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 則d 1 16mm 取 d 1 =15mm 第 頁 35 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 第四章 其它機(jī)構(gòu)原理 4.1 頂糖、接糖機(jī)構(gòu)示意圖 示意如圖： 圖 4-1 頂糖、接糖機(jī)構(gòu) 第 頁 36 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 4.2 抄紙和撥糖機(jī)構(gòu)示意圖 圖 4-2 抄紙和撥糖機(jī)構(gòu) 抄紙機(jī)構(gòu)相關(guān)尺寸的計算： 抄紙板的厚度：因?yàn)樗吞寝D(zhuǎn)盤與機(jī)械手的間距為 6mm，而抄紙板必須可以中間插入，所以 其厚度不免受到一定的約束，取它的厚度為 4.5 mm。 抄紙凸輪的要求：要保證在抄紙完畢后，抄紙板不對頂糖機(jī)構(gòu)和接糖機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。所以凸 輪要有足夠的偏心距，這對凸輪的尺寸提出了要求，取它兩極端位置離軸心的距離分別為 45mm， 20mm，其偏心距為 25mm，也就使得抄紙板的行程為 25mm。 第 頁 37 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 第五章 巧克力糖包裝機(jī)工作循環(huán)圖 5.1 機(jī)械手工位段 循環(huán)圖的說明：首先我們選定分配軸的轉(zhuǎn)向方位為參考對象，其正常工作轉(zhuǎn)速為 120r/min。 機(jī)械手轉(zhuǎn)位 送糖盤轉(zhuǎn)位 供紙機(jī)構(gòu) 剪紙機(jī)構(gòu) 抄紙機(jī)構(gòu) 接糖機(jī)構(gòu) 頂糖機(jī)構(gòu) 撥糖機(jī)構(gòu) 1工位 機(jī)械手開合 2工位 六槽槽 輪機(jī)構(gòu) 平面凸輪 偏心輪 固定平 面凸輪 六槽槽 輪機(jī)構(gòu) 平面凸輪 圓柱凸輪 槽凸輪 170 280 240 60 開 合 開 合 圖 5-1 巧克力糖包裝機(jī)工作循環(huán)圖 其次來研究機(jī)械手、送糖盤轉(zhuǎn)位、供紙機(jī)構(gòu)、剪紙機(jī)構(gòu)、抄紙機(jī)構(gòu)、接糖機(jī)構(gòu)、頂糖機(jī)構(gòu)及 工位機(jī)械手閉合情況的關(guān)系： 1、 當(dāng)分配軸轉(zhuǎn)位 120。此時機(jī)械手、送糖盤轉(zhuǎn)位 60，在次期間供紙機(jī)構(gòu)不斷供紙，直至分 配軸轉(zhuǎn)位 120時停止供紙。它們直至下一循環(huán)又開始運(yùn)動。在分配軸轉(zhuǎn)位 110左右接糖機(jī) 構(gòu)開始啟動，它不斷地向下運(yùn)動。 2、 在分配軸轉(zhuǎn)位 127時，剪紙機(jī)構(gòu)開始啟動，凸輪帶動連桿使剪紙刀頭快速地向下切。緊接 著頂糖機(jī)構(gòu)開始啟動，它慢慢地向上運(yùn)動。 3、 到分配軸轉(zhuǎn)位 160時，接糖機(jī)構(gòu)運(yùn)動到其行程的最下端，也就是送糖盤的上表面，而此時 頂糖機(jī)構(gòu)也行徑到送糖盤的下表面，所以此時的接糖機(jī)構(gòu)與頂糖機(jī)構(gòu)間距剛好為一粒巧克力 糖的高度為 12mm，隨后它們就保持這樣的間距作同步平移運(yùn)動。 4、 到分配軸轉(zhuǎn)位 170剪紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動極端位置，以實(shí)現(xiàn)剪紙功能，隨后快速退回。到分配軸轉(zhuǎn) 位 197時，退至原位，直至下一循環(huán)分配軸轉(zhuǎn)位 127時再開始啟動。 5、 在分配軸轉(zhuǎn)位 220左右，工位機(jī)械手開始閉合，直到分配軸轉(zhuǎn)位 240時完全閉合，期間 實(shí)現(xiàn)的是巧克力糖包裝的折邊功能。 6、 到分配軸轉(zhuǎn)位 280時，頂糖機(jī)構(gòu)也運(yùn)動到了機(jī)械的上表面，它與頂糖機(jī)構(gòu)的間距始終是巧 克力糖的高度為 12mm。隨后頂糖機(jī)構(gòu)往回退（向下） ，而接糖機(jī)構(gòu)還是往上退，此時的巧克 力糖已被機(jī)械手工位機(jī)械手的閉合夾得死死的，不會掉下來。 7、 到分配軸轉(zhuǎn)位 300時，抄紙機(jī)構(gòu)開始啟動，它將實(shí)現(xiàn)對巧克力糖底邊鋁箔紙的包裝。 8、 到分配軸轉(zhuǎn)位 310時，頂糖機(jī)構(gòu)退至起始位置保持靜止，直至下一循環(huán)分配軸轉(zhuǎn)位 130左 第 頁 38 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 右又開始啟動。 9、 到分配軸轉(zhuǎn)位 350時抄紙功能實(shí)現(xiàn)完畢，直到下一循環(huán)分配軸轉(zhuǎn)位 10時重新開始啟動。 而此時接糖機(jī)構(gòu)也退回到了起始位置，保持不動，直到下一循環(huán)的 110左右又開始。 5.2 機(jī)械手工位段 最后來研究分配軸轉(zhuǎn)位與機(jī)械手轉(zhuǎn)位、撥糖機(jī)構(gòu)及工位機(jī)械手開合的關(guān)系： 1、 當(dāng)循環(huán)一開始，機(jī)械手剛開始旋轉(zhuǎn)時，撥糖機(jī)構(gòu)恰好離開機(jī)械手，慢慢退回，到分配軸轉(zhuǎn)位 60的時候，撥糖機(jī)構(gòu)回至原位，緊接著不作任何停頓又慢慢地向下呀，到分配軸轉(zhuǎn)位 120 時，撥糖機(jī)構(gòu)又運(yùn)動到了機(jī)械手的上方，而此時的機(jī)械手已轉(zhuǎn)到位，靜以待命。 2、 到分配軸轉(zhuǎn)位 140左右工位機(jī)械手開始張開，直到 170左右完全張開，而此時的撥糖機(jī) 構(gòu)已慢慢地壓入機(jī)械手，將糖慢慢地向下擠。 3、 到分配軸轉(zhuǎn)位 240時，撥糖裝置到達(dá)行程的最下端，即在機(jī)械手裝置的下表面左右，隨后 慢慢退回。 第 頁 39 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 致 謝 第 頁 40 畢業(yè)設(shè)計 顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計 參考文獻(xiàn) 1黃靖遠(yuǎn)，龔劍霞，賈延林. 機(jī)械設(shè)計學(xué). 機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)用化設(shè)計. 機(jī)械工業(yè)出版社.2000(10) 9497 2濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計. 高等教育出版社. 2001(10) 3陳秀寧，施高義. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計. 浙江大學(xué)出版社. 1995 4哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱市教育局. 專用機(jī)床設(shè)計與制造. 黑龍江人民出版社.1979 5機(jī)械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組. 機(jī)械設(shè)計手冊（中冊） . 機(jī)械設(shè)計計算. 第二版