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本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
論
文
題
目: 顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)
院: 機(jī)械工程學(xué)院
一、選題依據(jù)1.論文題目
顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)2.研究領(lǐng)域
綜合設(shè)計(jì)
3. 論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值理論意義:
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平的日益提高,對產(chǎn)品的包裝要求也越來越高。顆粒包裝機(jī)是輕工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的自動(dòng)機(jī)械之一, 其主要用于各種顆粒產(chǎn)品的包裝。我國近些年來包裝工業(yè)發(fā)展迅速, 但又在某種程度上受到機(jī)械工業(yè)發(fā)展相對滯后的影響,包裝機(jī)械發(fā)展也較為緩慢.提高食品工業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化程度,是實(shí)現(xiàn)食品工業(yè)現(xiàn)代化的重要環(huán)節(jié)。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(chǔ)存、流通和消費(fèi),必須根據(jù)需求對成品進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌b,因此進(jìn)行顆粒包裝機(jī)的設(shè)計(jì)研究具有一定的意義。
應(yīng)用價(jià)值:
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì),使學(xué)生對包裝機(jī)械有一總體了解,對顆粒包裝機(jī)的工作過程進(jìn)行具體的分析、研究,盡量做到有所創(chuàng)新。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生對大學(xué)所學(xué)知識的理解,收集、查閱文獻(xiàn)資料的能力,發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。
實(shí)現(xiàn)包裝作業(yè)機(jī)械化可以節(jié)約勞動(dòng)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(dòng)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(dòng)化目前正向著高速化、通用性、可靠性、費(fèi)用低、流水線自動(dòng)化控制、采用新的包裝材料等六個(gè)方向發(fā)展[1]。
4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢
4.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀:
我國包裝機(jī)械業(yè)概況與展望目前我國包裝機(jī)械企業(yè)規(guī)模偏小,技術(shù)裝備不很完善,管理水平比較低,自我發(fā)展和技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)能力較弱, 產(chǎn)品品種單一。產(chǎn)品的技術(shù)含量、附加值較低:新產(chǎn)品開發(fā)周期長, 不能及時(shí)響應(yīng)市場的需求,及時(shí)提供市場、用戶所急需的產(chǎn)品。企業(yè)主要精力都花費(fèi)在量的擴(kuò)張上,對質(zhì)的提升、科技進(jìn)步的投入嚴(yán)重不
足,產(chǎn)品在低水平上重復(fù),許多企業(yè)生產(chǎn)相同的產(chǎn)品,從而使許多產(chǎn)品銷不出去。低價(jià)競爭已威脅到企業(yè)生存的地步;另外,產(chǎn)品安全防護(hù)措施較差,安全意識不強(qiáng),這些都造成國內(nèi)產(chǎn)品與國外市場競爭能力偏低.目前我國包裝機(jī)械產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量不穩(wěn)定、性能單一、成本高、技術(shù)含量低的狀況[4]。隨著我國進(jìn)入世貿(mào)組織(WTO),國際先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備和管理經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)入勢必會(huì)對我國剛剛發(fā)展起來的包裝機(jī)械工業(yè)造成巨大沖擊,企業(yè)面臨著前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)[7]。
4.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀:
國外包裝機(jī)械業(yè)概況美國、日本、德國、意大利是世界上包裝機(jī)械四大強(qiáng)國。美國是世界上包裝機(jī)械發(fā)展歷史較長的國家,早已形成了獨(dú)立完整的包裝機(jī)械體系,其品種和產(chǎn)量均居世界之首。10 多年來, 美國始終保持著世界最大包裝機(jī)械生產(chǎn)和消費(fèi)大國的地位。其產(chǎn)品以高、大、精、尖產(chǎn)品居多,機(jī)械與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合,實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制。新型機(jī)械產(chǎn)品中以成型、填充、封口三種機(jī)械的增長最快,裹包機(jī)和薄膜包裝機(jī)占整個(gè)市場份額的 15%,紙盒封盒包裝機(jī)在市場占有率中居第二位。從 90 年代初以來,美國包裝機(jī)械業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢頭。散體物料包裝機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)日本與美國、德國相比,起步較晚。上世紀(jì) 60 年代以前,包裝機(jī)械廠家不足 60 家,只能包裝糖果、香煙等。60-70 年代,是日本包裝機(jī)械業(yè)起步階段,產(chǎn)值增長速度很快。70-80 年代,增長速度雖不如上一階段那么高,但年增長率仍達(dá) 13%。
80-90 年代是穩(wěn)定增長分階段,將微電子技術(shù)成功地應(yīng)用于包裝機(jī)械的
控制,以后又將光導(dǎo)纖維技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、模塊化技術(shù)應(yīng)用于包裝機(jī)械,達(dá)到安全性高、無人操作、高生產(chǎn)率的水平,大大提高了其國際市場競爭力。因此從上世紀(jì) 60 年代到 90 年代初,日本包裝機(jī)
械工業(yè)連續(xù) 30 多年高速增長,引進(jìn)--消化--發(fā)展的過程。德國、意大利、英國、瑞士和法國等,都是世界上很重要的包裝機(jī)械生產(chǎn)國家。德國的包裝機(jī)械在計(jì)量、制造、技術(shù)性能等方面居領(lǐng)先地位,特別是啤酒、飲料灌裝設(shè)備具有高速、成套、自動(dòng)化程度高、可靠性好等特點(diǎn),享譽(yù)全球。一些大公司生產(chǎn)的包裝機(jī)械集機(jī)-電-儀及微機(jī)控制于一體,采用光電感應(yīng),以光標(biāo)控制,并配有防靜電裝置。其大型自動(dòng)包裝機(jī)不僅包裝容積大,而且能集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等工序在一臺單機(jī)上完成。德國包裝機(jī)械業(yè)多年來始終處于穩(wěn)定增長狀態(tài),出口比例占 80%左右。德國是世界上最大的包裝機(jī)械出口國。意大利是僅次于德國的第二大包裝機(jī)械出口國。意大利的包裝機(jī)械多用于食品工業(yè),具有性能優(yōu)良、外觀考究、價(jià)格便宜的特點(diǎn),出口比例占 80%左右[5]。目前,世界各國對包裝機(jī)械的發(fā)展都十分重視,集機(jī)、
電、氣、光、生、磁為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。生產(chǎn)高效率化、資源高利用化、產(chǎn)品節(jié)能化、高新技術(shù)實(shí)用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國包裝機(jī)械發(fā)展的趨勢[8]。
4.3 發(fā)展趨勢:
盡管我國包裝機(jī)行業(yè)擁有巨大的發(fā)展空間,但是其發(fā)展?fàn)顩r卻不令人理想,有種裹足不前的現(xiàn)象,這也令人百思不得其解國內(nèi)包裝機(jī)企業(yè)由于缺乏高端科技,所以很多產(chǎn)品都是由國外引進(jìn)的,這樣做雖然大大加快了我國包裝工業(yè)的發(fā)展速度,縮小了我國包裝工業(yè)與發(fā)展國家的差距,但是過分依賴國外依賴國外的高端技術(shù)與技術(shù)裝備,很不利于我國包裝行業(yè)技術(shù)水平的整體提高,不利于發(fā)展自己的知識產(chǎn)權(quán),不利于培育自己的專業(yè)設(shè)計(jì)人員,所以我們應(yīng)該加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)投入,杜絕過分依賴國外高端技術(shù),加強(qiáng)自主創(chuàng)新力度。再者,我國包裝機(jī)行業(yè)內(nèi)缺乏專業(yè)的高技術(shù)人才,科研力度不夠,這樣不利于新產(chǎn)品的研發(fā),許多企業(yè)主要以銷售為主,缺乏科研機(jī)構(gòu),不能把技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,所以還應(yīng)該培養(yǎng)大批科研人員,成立專門的科研機(jī)構(gòu), 增強(qiáng)產(chǎn)品創(chuàng)新力。由此可見,包裝機(jī)行業(yè)的長久發(fā)展還是打破陳規(guī), 還離不開創(chuàng)新。目前我國包裝機(jī)械企業(yè)規(guī)模偏小,技術(shù)裝備不很完善, 管理水平比較低,自我發(fā)展和技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)能力較弱,產(chǎn)品品種單一。需要設(shè)計(jì)出獨(dú)立完整的包裝機(jī)體系,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)要求。
二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問題
(1) 顆粒狀糖果包裝機(jī)方案選擇
(2) 包裝及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(3) 機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
2. 擬開展研究的主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路)
通過查閱資料,首先介紹說明顆粒狀糖果包裝機(jī)的產(chǎn)生及背景, 以及國內(nèi)外顆粒狀糖果包裝機(jī)的現(xiàn)狀和以后的發(fā)展趨勢。確定包裝機(jī)的總體方案選擇,將設(shè)計(jì)分為方案設(shè)計(jì),傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)三部分,通過每一階段深入分析,層層把關(guān),努力設(shè)計(jì)出最優(yōu)方案。在設(shè)計(jì)過程中特別注重設(shè)計(jì)的方法,設(shè)計(jì)做到有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性。論文寫作大綱:
1. 緒論(本課題應(yīng)解決的主要問題及技術(shù)要求和國內(nèi)外顆粒狀糖果包裝機(jī)的發(fā)展概況)
2. 總體方案選擇
3. 顆粒狀糖果包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).電機(jī)選擇.帶輪設(shè)計(jì).鏈輪設(shè)計(jì).齒輪設(shè)計(jì))
4. 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(機(jī)械手設(shè)計(jì).進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì))
3. 本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果
(1) 顆粒狀糖果包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)方案(2)顆粒狀糖果包裝機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一套
(3)顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)圖紙一套.三維模型(4)完成畢業(yè)論文一份
(5)數(shù)據(jù)電子版光盤一份三、論文(設(shè)計(jì))工作安排
1. 擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù))
對顆粒狀糖果包裝機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)合理的機(jī)構(gòu)并進(jìn)行計(jì)算,最終完成顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)的研究工作。
2. 論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周:查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,了解設(shè)計(jì)內(nèi)容,初步方案設(shè)計(jì);
第 2 ~ 4 周:總體方案設(shè)計(jì),撰寫開題報(bào)告并完善開題報(bào)告;
第 5 ~ 6 周:顆粒狀糖果包裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算;
第 7 ~ 8 周:顆粒狀糖果包裝機(jī)各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算; 第 9 周:開始繪制相關(guān)CAD 圖紙;
第 10 周:中期檢查;
第 11~13 周:完善CAD 圖紙;
第 14 周:撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書;
第 15~16 周:完善畢業(yè)設(shè)計(jì)各項(xiàng)內(nèi)容,準(zhǔn)備答辯四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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附:文獻(xiàn)綜述或報(bào)告
文獻(xiàn)綜述
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平的日益提高,對產(chǎn)品的包裝要求也越來越高。顆粒包裝機(jī)是輕工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的自動(dòng)機(jī)械之一,其主要用于各種顆粒產(chǎn)品的包裝。我國近些年來包裝工業(yè)發(fā)展迅速,但又在某種程度上受到機(jī)械工業(yè)發(fā)展相對滯后的影響。包裝機(jī)械發(fā)展也較為緩慢,因此進(jìn)行顆粒包裝機(jī)的設(shè)計(jì)研究具有一定的意義。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì),使學(xué)生對包裝機(jī)械有一總體了解,對顆粒包裝機(jī)的工作過程進(jìn)行具體的分析、研究,盡量做到有所創(chuàng)新。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生對大學(xué)所學(xué)知識的理解,收集、查閱文獻(xiàn)資料的能力,發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。
包裝機(jī)械概述包裝機(jī)械是包裝工業(yè)的一大門類產(chǎn)品,在包裝工業(yè)中有著舉足輕重的地位和作用,它給行業(yè)提供必要的技術(shù)設(shè)備,以完成產(chǎn)品的包裝工藝過程。盡管包裝機(jī)械的產(chǎn)值在整個(gè)包裝工業(yè)中所占的比重不如包裝材料大,不屬于經(jīng)常性消耗品,但對包裝工業(yè)的現(xiàn)代化卻是不可缺少的支撐。沒有現(xiàn)代化的包裝機(jī)械,就沒有現(xiàn)代化的包裝工業(yè)。用于完成包裝過程的包裝機(jī)械可分為 11 類,它們是充填機(jī)械、灌裝機(jī)械、封口機(jī)械、裹包機(jī)械、多功能包裝機(jī)械、標(biāo)簽機(jī)械、清洗機(jī)械、干燥機(jī)械、殺菌機(jī)械、捆 扎機(jī)械和集裝機(jī)械、輔助包裝機(jī)械和設(shè)備等。包裝機(jī)械作為專業(yè)性機(jī)械,除了同于普通機(jī)械的一般要求外,還有外表美觀、傳動(dòng)裝置緊湊、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、精度高、生產(chǎn)效率高等要求,以很好地完成自身功能適應(yīng)市場需求。
我國包裝機(jī)械業(yè)概況與展望目前我國包裝機(jī)械企業(yè)規(guī)模偏小,技術(shù)裝備不很完善,管理水平比較低,自我發(fā)展和技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)能力較弱,產(chǎn)品
品種單一。產(chǎn)品的技術(shù)含量、附加值較低:新產(chǎn)品開發(fā)周期長,不能及時(shí)響應(yīng)市場的需求,及時(shí)提供市場、用戶所急需的產(chǎn)品。企業(yè)主要精力都花費(fèi)在量的擴(kuò)張上,對質(zhì)的提升、科技進(jìn)步的投入嚴(yán)重不足,產(chǎn)品在低水平上重復(fù),許多企業(yè)生產(chǎn)相同的產(chǎn)品,從而使許多產(chǎn)品銷不出去。低價(jià)競爭已威脅到企業(yè)生存的地步;另外,產(chǎn)品安全防護(hù)措施較差,安全意識不強(qiáng), 這些都造成國內(nèi)產(chǎn)品與國外市場競爭能力偏低。散體物料包裝機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)目前我國包裝機(jī)械產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量不穩(wěn)定、性能單一、成本高、技術(shù)含量低的狀況。隨著我國進(jìn)入世貿(mào)組織(WTO),國際先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備和管理經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)入勢必會(huì)對我國剛剛發(fā)展起來的包裝機(jī)械工業(yè)造成巨大沖擊,企業(yè)面臨著前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)。
國外包裝機(jī)械業(yè)概況美國、日本、德國、意大利是世界上包裝機(jī)械四大強(qiáng)國。美國是世界上包裝機(jī)械發(fā)展歷史較長的國家,早已形成了獨(dú)立完整的包裝機(jī)械體系,其品種和產(chǎn)量均居世界之首。10 多年來,美國始終保持著世界最大包裝機(jī)械生產(chǎn)和消費(fèi)大國的地位。其產(chǎn)品以高、大、精、尖產(chǎn)品居多,機(jī)械與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合,實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制。新型機(jī)械產(chǎn)品中以成型、填充、封口三種機(jī)械的增長最快,裹包機(jī)和薄膜包裝機(jī)占整個(gè)市場份額的 15%,紙盒封盒包裝機(jī)在市場占有率中居第二位。從上世 90 年代初以來,美國包裝機(jī)械業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢頭。散體物料包裝機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)日本與美國、德國相比,起步較晚。上世紀(jì) 60 年代以前, 包裝機(jī)械廠家不足 60 家,只能包裝糖果、香煙等。60-70 年代,是日本包裝機(jī)械業(yè)起步階段,產(chǎn)值增長速度很快。70-80 年代,增長速度雖不如上一階段那么高,但年增長率仍達(dá) 13%。80-90 年代是穩(wěn)定增長分階段, 將微電子技術(shù)成功地應(yīng)用于包裝機(jī)械的控制,以后又將光導(dǎo)纖維技術(shù)、工
業(yè)機(jī)器人技術(shù)、模塊化技術(shù)應(yīng)用于包裝機(jī)械,達(dá)到安全性高、無人操作、高生產(chǎn)率的水平,大大提高了其國際市場競爭力。因此從上世紀(jì) 60 年代
到 90 年代初,日本包裝機(jī)械工業(yè)連續(xù) 30 多年高速增長,引進(jìn)--消化-- 發(fā)展的過程。德國、意大利、英國、瑞士和法國等,都是世界上很重要的包裝機(jī)械生產(chǎn)國家。德國的包裝機(jī)械在計(jì)量、制造、技術(shù)性能等方面居領(lǐng)先地位,特別是啤酒、飲料灌裝設(shè)備具有高速、成套、自動(dòng)化程度高、可靠性好等特點(diǎn),享譽(yù)全球。一些大公司生產(chǎn)的包裝機(jī)械集機(jī)-電-儀及微機(jī)控制于一體,采用光電感應(yīng),以光標(biāo)控制,并配有防靜電裝置。其大型自動(dòng)包裝機(jī)不僅包裝容積大,而且能集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等工序在一臺單機(jī)上完成。德國包裝機(jī)械業(yè)多年來始終處于穩(wěn)定增長狀態(tài), 出口比例占 80%左右。德國是世界上最大的包裝機(jī)械出口國。意大利是僅次于德國的第二大包裝機(jī)械出口國。意大利的包裝機(jī)械多用于食品工業(yè), 具有性能優(yōu)良、外觀考究、價(jià)格便宜的特點(diǎn),出口比例占 80%左右。目前, 世界各國對包裝機(jī)械的發(fā)展都十分重視,集機(jī)、電、氣、光、生、磁為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。生產(chǎn)高效率化、資源高利用化、產(chǎn)品節(jié)能化、高新技術(shù)實(shí)用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國包裝機(jī)械發(fā)展的趨勢。
盡管我國包裝機(jī)行業(yè)擁有巨大的發(fā)展空間,但是其發(fā)展?fàn)顩r卻不令人理想,有種裹足不前的現(xiàn)象,這也令人百思不得其解國內(nèi)包裝機(jī)企業(yè)由于缺乏高端科技,所以很多產(chǎn)品都是由國外引進(jìn)的,這樣做雖然大大加快了我國包裝工業(yè)的發(fā)展速度,縮小了我國包裝工業(yè)與發(fā)展國家的差距,但是過分依賴國外依賴國外的高端技術(shù)與技術(shù)裝備,很不利于我國包裝行業(yè)技術(shù)水平的整體提高,不利于發(fā)展自己的知識產(chǎn)權(quán),不利于培育自己的專業(yè)設(shè)計(jì)人員,所以我們應(yīng)該加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)投入,杜絕過分依賴國外高端技術(shù),
加強(qiáng)自主創(chuàng)新力度。再者,我國包裝機(jī)行業(yè)內(nèi)缺乏專業(yè)的高技術(shù)人才,科研力度不夠,這樣不利于新產(chǎn)品的研發(fā),許多企業(yè)主要以銷售為主,缺乏科研機(jī)構(gòu),不能把技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,所以還應(yīng)該培養(yǎng)大批科研人員,成立專門的科研機(jī)構(gòu),增強(qiáng)產(chǎn)品創(chuàng)新力。由此可見,包裝機(jī)行業(yè)的長久發(fā)展還是打破陳規(guī),還離不開創(chuàng)新。
我國自動(dòng)包裝機(jī)地發(fā)展新趨勢: (1)生產(chǎn)效率化
機(jī)電一體化是提高包裝機(jī)械自動(dòng)化程度及運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性的重要保證。未來包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化趨勢,技術(shù)發(fā)展將朝著四個(gè)方向發(fā)展;一是機(jī)械功能多元化。工商業(yè)產(chǎn)品已趨向精致化及多元化,在大環(huán)境變化形勢,多元化、彈性化且具有多種切換功能的包裝機(jī)種方能適應(yīng)市場需求。二是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化。充分利用原有機(jī)型模組化設(shè)計(jì), 可在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機(jī)型。三是控制智能化。四是結(jié)構(gòu)高精度化。
(2) 資源的高利用化
資源的高利用化有三重含義:提高資源的綜合利用率;提高有效成分的提取率;減少其營養(yǎng)成分的損失。
(3) 產(chǎn)品節(jié)能化
節(jié)能的新技術(shù)、新產(chǎn)品已成為當(dāng)今國內(nèi)外包裝工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn),在包裝機(jī)械中,廣泛采用節(jié)能技術(shù)對降低生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。
(4) 高技術(shù)實(shí)用化
在包裝機(jī)械中采用微機(jī)技術(shù)、真空技術(shù)、無菌包裝、膜分離技術(shù)、超高壓等新技術(shù),可提高產(chǎn)品品質(zhì)。
(5) 大力加強(qiáng)科研、開發(fā)能力
加快科研成果向商業(yè)轉(zhuǎn)化的步伐,使科學(xué)技術(shù)真正成為解放生產(chǎn)力和推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的強(qiáng)大動(dòng)力。
通過研究國內(nèi)外包裝機(jī)械發(fā)展的現(xiàn)狀,和學(xué)習(xí)包裝機(jī)械的工作原理, 確定包裝機(jī)的基本結(jié)構(gòu),進(jìn)行簡單的分析,完成包裝機(jī)的設(shè)計(jì)工作。理解現(xiàn)有的巧克力糖果包裝機(jī)械的傳動(dòng)原理圖及其工作過程,針對存在的問題提出合理的設(shè)計(jì)方案:包裝工藝方案的擬定及分析,自動(dòng)機(jī)的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
巧克力糖包裝機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)典型的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。隨著新產(chǎn)品、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料的日益發(fā)展,實(shí)際生產(chǎn)對自動(dòng)包裝機(jī)的要求越來越高,所以其更新?lián)Q代也快,也就提出了對巧克力糖果自動(dòng)包裝機(jī)設(shè)計(jì)的要求。
提高食品工業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)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(chǔ)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(dòng)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(dòng)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(dòng)化目前正向著高速化、通用性、可靠性、費(fèi)用低、流水線自動(dòng)化控制、采用新的包裝材料等六個(gè)方向發(fā)展。粒狀巧克力糖生產(chǎn)批量很大,手工包裝遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)市場的要求,為止,提出粒狀巧克力糖自動(dòng)包裝機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)。
傳統(tǒng)的包裝機(jī)械多采用機(jī)械式控制,如凸輪分配軸式,后來又出現(xiàn)了光電控制、氣動(dòng)控制等控制形式。但是,隨著食品加工工藝的日益提高,
對包裝參數(shù)的要求不斷增多,原有的控制系統(tǒng)已難以滿足發(fā)展的需要,應(yīng)采用新的技術(shù)改變食品包裝機(jī)械的面貌。當(dāng)今的食品包裝機(jī)械是集機(jī)、電、氣、光、磁于一體的機(jī)械電子設(shè)備,在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)著力于提高包裝機(jī)械的自動(dòng)化程度,將包裝機(jī)械的研發(fā)與計(jì)算機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制。
指導(dǎo)教師評閱意見(對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評閱)
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顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)
附錄A:外文翻譯
齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)對齒損壞檢測靈敏度的影響
摘要
本文建立一個(gè)分析模型來模擬一對齒輪的齒輪嚙合接觸,沒有牙齒的損害。三種常見的齒輪齒故障模擬包括點(diǎn)蝕、磨損和根的裂縫。齒面寬度的影響檢測靈敏度為點(diǎn)蝕和裂紋的裂縫寬度對檢測靈敏度的影響。使用靜態(tài)性能的措施,比如傳輸誤差,結(jié)果表明基本齒輪設(shè)計(jì)參數(shù),徑節(jié)、壓力角等,可能對損傷檢測靈敏度有顯著影響。因此徑節(jié)將增強(qiáng)損傷檢測靈敏度下降的所有三種類型的損傷。壓力角的增加或牙齒數(shù)目將為點(diǎn)蝕損傷, 提高檢測靈敏度,但傾向于降低裂紋或磨損損傷的敏感性。
1 介紹
因?yàn)橐泽@人的速度增加旋翼飛機(jī)事故相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤,傳輸診斷繼續(xù)受到相當(dāng)多的關(guān)注文學(xué)。旋翼飛機(jī)事故最常見的失敗原因是傳動(dòng)系故障或變速箱之一。在美國海軍和海洋集團(tuán)旋翼飛機(jī)事故的調(diào)查,34%的疲勞事故是由于傳輸組件(2)。雖然許多研究支持這一事實(shí)衛(wèi)生和使用監(jiān)測系統(tǒng)嗡嗡作響!也可以防止災(zāi)難性故障和降低運(yùn)營成本與維護(hù),這些系統(tǒng)仍然容易受到假警示。這主要是因?yàn)樗麄円蕾嚀p傷指標(biāo),在敏感性損害不同的齒輪系統(tǒng)或網(wǎng)到另一個(gè)地方。此外,這種損傷檢測靈敏度也不同在不同載荷和環(huán)境條件。然而,這些損傷指標(biāo)在實(shí)踐中使用,因?yàn)槠渲械囊粋€(gè)問題是齒輪箱的詳細(xì)的力學(xué)模型傳輸通常是不可用的。因此,必須開發(fā)一個(gè) phenomenon-logical-based 模型通過收集原始振動(dòng)數(shù)據(jù)來推斷損傷。這種方法通常涉及幾個(gè)步驟可分為以下幾類:
——數(shù)據(jù)采樣和信號調(diào)節(jié)
——同步時(shí)間平均
——?jiǎng)h除普通網(wǎng)格組件
——計(jì)算平穩(wěn)或非平穩(wěn)故障指標(biāo)(FM0 FM4,NA4 NE)
因此,傳統(tǒng)的傳輸診斷方法的核心是殘余振動(dòng)信號的敏感性和相應(yīng)的故障度量破壞類型和程度,不考慮齒輪的設(shè)計(jì)。當(dāng)一個(gè)這些故障指標(biāo)適用于各種傳輸時(shí),有許多問題可以不予考慮。例如,某一故障的敏感性指標(biāo)是什么一種特殊的損害?齒輪設(shè)計(jì)如何影響這種損傷檢測靈敏度?為什么基本齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)提高損傷檢測靈敏度不影響齒輪系統(tǒng)性能?
本文試圖回答上述問題的一些確定齒之間的基本聯(lián)系設(shè)計(jì)和損傷檢測靈敏度。損傷檢測靈敏度的概念是出于齒輪設(shè)計(jì)的概念可能會(huì)影響性能的各種故障度量不同類型的損傷。因此,根據(jù)齒輪設(shè)計(jì),某些故障指標(biāo)可能對特定類型的損傷更加敏感。
已經(jīng)有大量研究涉及固定(3-5)的發(fā)展和應(yīng)用,數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定(6-8)損傷指標(biāo)診斷。然而,很少有工作在公開文獻(xiàn)報(bào)道,鏈接齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)與增強(qiáng)靈敏度潛在失效模式。過去的研究主要集中在定性的發(fā)展破壞指標(biāo)使用某種形式的振動(dòng)信號分析。然而, 有一些工作在公開文獻(xiàn)報(bào)道有關(guān)缺陷的振動(dòng)特征。例如,蘭德爾調(diào)查的影響不同類型的故障振動(dòng)信號(9-10)。齒接觸動(dòng)力學(xué)建模和分析當(dāng)?shù)氐难例X缺陷的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。這些缺陷包括損傷牙齒磨損的形式、點(diǎn)蝕和剝落。他們得出的結(jié)論是,響應(yīng)幾乎是平均深度和寬度的乘積成正比的缺陷除了故障覆蓋整個(gè)齒面齒輪的寬度。林鄺和牙齒磨損的影響研究一對齒輪的振動(dòng)信號(11)。拜里和 Klosner 結(jié)合實(shí)驗(yàn)/影響的調(diào)查,分析了齒輪齒的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)特性。他們的工作集中在確定裂紋之間的關(guān)系大小和輸出信號的動(dòng)態(tài)特性。(12)此外,一些研究已經(jīng)完成在齒輪設(shè)計(jì)過程包括預(yù)防失敗的標(biāo)準(zhǔn)。(13) 提出了緊湊的標(biāo)準(zhǔn)齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法集。他們開發(fā)了基于設(shè)計(jì)模型的設(shè)計(jì)規(guī)則,認(rèn)為
5
是定點(diǎn),點(diǎn)蝕,彎曲疲勞和漸開線干涉??_爾和約翰遜野蠻擴(kuò)張的模式,包括 AGMA(14) 幾何和動(dòng)態(tài)因素。Lewicki 調(diào)查的設(shè)計(jì)指導(dǎo)方針,以防止災(zāi)難性的邊緣斷裂失效模式在考慮齒彎曲疲勞(15)??傊?過去的研究已經(jīng)試圖探索牙損傷和振動(dòng)信號的變化之間的關(guān)系,以及如何考慮失敗的預(yù)防在齒輪設(shè)計(jì)。本文試圖探索基本齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)的影響為一對損壞齒輪靜態(tài)性能指標(biāo)。
2 問題公式化
調(diào)查設(shè)計(jì)參數(shù)和損傷檢測靈敏度的關(guān)系,我們必須首先開發(fā)一個(gè)模型的齒輪輪齒嚙合漸開線齒輪齒幾何圖形。其次,我們必須模擬損傷類型和程度評估他們的靜態(tài)影響齒輪傳動(dòng)誤差等性能參數(shù)。一種刺激類型齒輪副是摘要。接下來的兩個(gè)部分討論齒輪模型和損傷類型在這個(gè)研究調(diào)查。
2.1 開發(fā)的齒輪嚙合剛度模型。嚙合剛度是一個(gè)時(shí)變參數(shù),反映了齒輪嚙合條件隨著牙齒接觸的數(shù)量的不同,以及不同的線接觸嚙合齒輪的牙齒。齒的嚙合剛度是一個(gè)函數(shù)幾何、接觸點(diǎn)的位置,齒變位,齒輪齒形誤差、齒輪轂扭轉(zhuǎn)變形,最后牙齒上的本地錯(cuò)誤。時(shí)變嚙合剛度是一個(gè)齒輪振動(dòng)和噪聲的主要來源。更重要的是,這種時(shí)變嚙合剛度將導(dǎo)致不穩(wěn)定在一個(gè)齒輪系統(tǒng)在某些嚙合頻率(16)。因此,準(zhǔn)確規(guī)范的齒廓是網(wǎng)狀模型開發(fā)的關(guān)鍵。在這項(xiàng)工作中,我們修改一個(gè)分析方法由 Kasuba(17)。這種方法將齒廓?jiǎng)澐譃樵S多部分通過一個(gè)數(shù)字化的過程。迭代過程中使用的數(shù)字化檔案點(diǎn)建立接觸點(diǎn)上的齒輪齒用于估計(jì)變形對漸開線和 noninvolute 行動(dòng)。當(dāng)有本地錯(cuò)誤出現(xiàn)在牙齒,嚙合漸開線行動(dòng)將經(jīng)歷一個(gè)變化。為了捕捉這種效果,接觸弧分為許多部分。5 雙牙網(wǎng)期間電弧跟蹤確定齒對嚙合。一旦齒形的幾何建模、三步過程是用來確定嚙合剛度。首先,角點(diǎn)位置確定的初始接觸點(diǎn)脫離的理論嚙合線。兩個(gè)數(shù)字化牙概要文件放置在各自的初始接處的位置。兩對事先牙和兩對后牙跟蹤旋轉(zhuǎn)通過接觸區(qū)。通過追蹤這五個(gè)齒對,可以找到接觸點(diǎn)。齒變位計(jì)算基于接觸點(diǎn)由跟蹤運(yùn)動(dòng)的中間齒對嚙合。在第三步中,變形量添加到各自的數(shù)字化檔案,以模擬齒輪彈性。中間齒對再次跟蹤通過接觸弧,但在加載和轉(zhuǎn)移條件。新的接觸點(diǎn)和位置的 5 齒對現(xiàn)在在滿載下決定。
2.2 模型的齒損壞。使用這個(gè)模型,三種類型的本地牙齒損傷進(jìn)行了研究。它們包括點(diǎn)蝕、齒根裂紋和磨損。點(diǎn)蝕是一個(gè)疲勞效應(yīng),發(fā)生在存在比表面能承受更高的赫茲接觸應(yīng)力。它的特點(diǎn)是粒子的材料斷裂表面的一定數(shù)量后齒輪齒嚙合周期。一個(gè)齒根裂紋從小冒口牙齒的根通常導(dǎo)致的損失一大塊牙齒或邊緣。穿包括去除的金屬齒輪齒齒面, 通常微粒的存在造成的石油或缺乏足夠的潤滑。磨損牙齒表面拋光可以改變,中度磨損過度和磨料磨損。過度和磨料磨損將導(dǎo)致快速的損失漸開線齒廓的形狀會(huì)引起改變網(wǎng)格
(18-19)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特征。
附錄B:外文原文
55
壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,Q 197216396 或 11970985摘
要
壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,Q 197216396 或 11970985
機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的典型范例之一是顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì),其設(shè)計(jì)過程主要包括機(jī)構(gòu)的大小、強(qiáng)度大小的設(shè)計(jì)和傳動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要講述的是如何用鋁箔紙包裝顆粒狀糖果。設(shè)計(jì)有三部分:設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)機(jī)械手和進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)鏈。
本設(shè)計(jì)的功能是否可以順利執(zhí)行主要依靠的是機(jī)械手和進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),它主要實(shí)現(xiàn)的功能是顆粒狀糖果的輸入、折邊、抄底邊等,最后通過輸送帶輸出包裝好的顆粒狀糖果。在這個(gè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中,機(jī)械手需要實(shí)現(xiàn)夾糖、折邊和傳送等主要功能,所以對于機(jī)械手的外形、夾緊力、轉(zhuǎn)位的角度也提出了各自的設(shè)計(jì)條件。
動(dòng)力對于一個(gè)動(dòng)作運(yùn)行系統(tǒng)來說是極為重要的,因此,傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也變得相當(dāng)重要。要在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)送糖盤的轉(zhuǎn)位、機(jī)械手的轉(zhuǎn)位、供紙、裁紙、撥糖、頂糖等,需要傳動(dòng)系統(tǒng)控制大小不同的動(dòng)力。如在機(jī)械手轉(zhuǎn)位的功能中,用傳動(dòng)鏈中的槽輪機(jī)構(gòu)去完成間歇的轉(zhuǎn)位,給頂糖、接糖、撥糖這些功能的實(shí)施提供充足的運(yùn)行時(shí)間,槽輪機(jī)構(gòu)必須在機(jī)械手轉(zhuǎn)到位后停留一段時(shí)間。該設(shè)計(jì)的顆粒狀糖果包裝機(jī)正常運(yùn)行時(shí)平均的生產(chǎn)速度為180顆/分鐘。
關(guān)鍵詞:包裝機(jī);機(jī)械手;顆粒狀糖果
I
One of the typical examples of mechanical system design is the design of granular candy packaging machines, which include the design of the size of the organization, the design of the strength and the design of the transmission machinery system. The design is mainly about how to use aluminum foil packaging granular candy. The design is divided into three parts: design, design of the robot and the import and export of sugar, the design of transmission system chain.
Whether the function of the design can be carried out mainly depends on the design of the robot and the import and export of the sugar body. The main function of the design is the input of the granular candy, the edge of the corrugated, the bottom of the board, etc. Finally, The In this design system, the robot needs to achieve the main function of holding sugar, hemming and transmission, so for the shape of the robot, clamping force, indexing angle also put forward their own design conditions.
Power is very important for an action system, so the design of the drive system becomes quite important. To the system to achieve the transfer of sugar plate, the transfer of the robot, paper, paper, sugar, sugar and other functions, which requires the transmission system through the size of different power to adjust. For example, in the function of the robot to achieve the index, through the transmission chain in the wheel mechanism to achieve intermittent indexing function, in order to the top sugar, sugar, sugar, the implementation of these functions to provide adequate running time, After the robots turn in place, stay for a while. The design of the granular candy packaging machine in the normal operation of the average production speed of 180 / min.
Key Words: Packing Maching; Iron-hand; Granular Candy
目 錄
I
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 設(shè)計(jì)工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 1
1.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 1
1.3 本設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容 3
2 顆粒狀糖果包裝機(jī)方案設(shè)計(jì) 4
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化 4
2.2 確定工藝原理 4
2.3 顆粒狀糖包裝機(jī)的總體布局 6
3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8
3.1 顆粒狀糖果包裝機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖 8
3.2 選用電動(dòng)機(jī) 8
3.3 帶輪設(shè)計(jì) 9
3.4 鏈輪設(shè)計(jì) 12
3.5 齒輪的設(shè)計(jì) 13
3.6 標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪副 16 設(shè)計(jì)表 15
4 進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)和機(jī)械手的設(shè)計(jì) 16
4.1 夾持裝置設(shè)計(jì) 16
4.2 凸輪設(shè)計(jì) 19
4.3 棘輪設(shè)計(jì) 28
4.4 六槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
5 其他機(jī)構(gòu)原理 34
5.1 頂糖和接糖結(jié)構(gòu)簡易圖 34
5.2 抄紙和拔糖結(jié)構(gòu)簡易圖 34
6 顆粒狀糖果包裝機(jī)工作圖 35
6.1 機(jī)械手Ⅰ工位段 35
6.2 機(jī)械手Ⅱ工位段 39
7 顆粒狀糖果包裝機(jī)三維圖 40
8 環(huán)保分析 41
9 結(jié) 論 42
參考文獻(xiàn) 43
致 謝 44
附錄 A:外文翻譯 45
附錄 B:外文原文 47
顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1 設(shè)計(jì)工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
1.1.1 理論意義:
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平的日益提高,對產(chǎn)品的包裝要求也越來越高。顆粒包裝機(jī)是輕工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的自動(dòng)機(jī)械之一,其主要用于各種顆粒產(chǎn)品的包裝。我國近些年來包裝工業(yè)發(fā)展迅速,但又在某種程度上受到機(jī)械工業(yè)發(fā)展相對滯后的影響, 包裝機(jī)械發(fā)展也較為緩慢.提高食品工業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化程度,是實(shí)現(xiàn)食品工業(yè)現(xiàn)代化的重要環(huán)節(jié)。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(chǔ)存、流通和消費(fèi),必須根據(jù)需求對成品進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌b,因此進(jìn)行顆粒包裝機(jī)的設(shè)計(jì)研究具有一定的意義。
1.1.2 應(yīng)用價(jià)值:
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì),對包裝機(jī)械有一總體了解,對顆粒包裝機(jī)的工作過程進(jìn)行具體的分析、研究,盡量做到有所創(chuàng)新。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生對大學(xué)所學(xué)知識的理解,收集、查閱文獻(xiàn)資料的能力,發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。
實(shí)現(xiàn)包裝作業(yè)機(jī)械化可以節(jié)約勞動(dòng)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(dòng)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(dòng)化目前正向著高速化、通用性、可靠性、費(fèi)用低、流水線自動(dòng)化控制、采用新的包裝材料等六個(gè)方向發(fā)展[1]。
1.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢
1.2.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀:
我國包裝機(jī)械業(yè)概況與展望目前我國包裝機(jī)械企業(yè)規(guī)模偏小,技術(shù)裝備不很完善, 管理水平比較低,自我發(fā)展和技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)能力較弱,產(chǎn)品品種單一。產(chǎn)品的技術(shù)含量、附加值較低:新產(chǎn)品開發(fā)周期長,不能及時(shí)響應(yīng)市場的需求,及時(shí)提供市場、用戶所急需的產(chǎn)品。企業(yè)主要精力都花費(fèi)在量的擴(kuò)張上,對質(zhì)的提升、科技進(jìn)步的投入嚴(yán)重不足, 產(chǎn)品在低水平上重復(fù),許多企業(yè)生產(chǎn)相同的產(chǎn)品,從而使許多產(chǎn)品銷不出去。低價(jià)競爭已威脅到企業(yè)生存的地步;另外,產(chǎn)品安全防護(hù)措施較差,安全意識不強(qiáng),這些都造成國內(nèi)產(chǎn)品與國外市場競爭能力偏低.目前我國包裝機(jī)械產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量不穩(wěn)定、性能單一、成本高、技術(shù)含量低的狀況[4]。隨著我國進(jìn)入世貿(mào)組織(WTO),國際先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備和管理經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)入勢必會(huì)對我國剛剛發(fā)展起來的包裝機(jī)械工業(yè)造成巨大沖擊,企業(yè)面臨著前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)[7]。
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1.2.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀:
國外包裝機(jī)械業(yè)概況美國、日本、德國、意大利是世界上包裝機(jī)械四大強(qiáng)國。美國是世界上包裝機(jī)械發(fā)展歷史較長的國家,早已形成了獨(dú)立完整的包裝機(jī)械體系,其品種和產(chǎn)量均居世界之首。10 多年來,美國始終保持著世界最大包裝機(jī)械生產(chǎn)和消費(fèi)大國的地位。其產(chǎn)品以高、大、精、尖產(chǎn)品居多,機(jī)械與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合,實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制。新型機(jī)械產(chǎn)品中以成型、填充、封口三種機(jī)械的增長最快,裹包機(jī)和薄膜包裝機(jī)占整個(gè)市場份額的 15%,紙盒封盒包裝機(jī)在市場占有率中居第二位。從 90 年代初以來,美國包裝機(jī)械業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢頭。散體物料包裝機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)日本與美國、德國相比,起步較晚。上世紀(jì) 60 年代以前,包裝機(jī)械廠家不足 60 家,只能包裝糖果、香煙等。60-70 年代,是日本包裝機(jī)械業(yè)起步階段,產(chǎn)值增長速度很快。70-80 年代,增長速度雖不如上一階段那么高,但年增長率仍達(dá) 13%。80-90 年代是穩(wěn)定增長分階段, 將微電子技術(shù)成功地應(yīng)用于包裝機(jī)械的控制,以后又將光導(dǎo)纖維技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、模塊化技術(shù)應(yīng)用于包裝機(jī)械,達(dá)到安全性高、無人操作、高生產(chǎn)率的水平,大大提高了其國際市場競爭力。因此從上世紀(jì) 60 年代到 90 年代初,日本包裝機(jī)械工業(yè)連續(xù) 30 多年高速增長,引進(jìn)--消化--發(fā)展的過程。德國、意大利、英國、瑞士和法國等,都是世界上很重要的包裝機(jī)械生產(chǎn)國家。德國的包裝機(jī)械在計(jì)量、制造、技術(shù)性能等方面居領(lǐng)先地位,特別是啤酒、飲料灌裝設(shè)備具有高速、成套、自動(dòng)化程度高、可靠性好等特點(diǎn), 享譽(yù)全球。一些大公司生產(chǎn)的包裝機(jī)械集機(jī)-電-儀及微機(jī)控制于一體,采用光電感應(yīng), 以光標(biāo)控制,并配有防靜電裝置。其大型自動(dòng)包裝機(jī)不僅包裝容積大,而且能集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等工序在一臺單機(jī)上完成。德國包裝機(jī)械業(yè)多年來始終處于穩(wěn)定增長狀態(tài),出口比例占 80%左右。德國是世界上最大的包裝機(jī)械出口國。意大利是僅次于德國的第二大包裝機(jī)械出口國。意大利的包裝機(jī)械多用于食品工業(yè),具有性能優(yōu)良、外觀考究、價(jià)格便宜的特點(diǎn),出口比例占 80%左右[5]。目前,世界各國對包裝機(jī)械的發(fā)展都十分重視,集機(jī)、電、氣、光、生、磁為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。生產(chǎn)高效率化、資源高利用化、產(chǎn)品節(jié)能化、高新技術(shù)實(shí)用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國包裝機(jī)械發(fā)展的趨勢[8]。
1.2.3 發(fā)展趨勢:
盡管我國包裝機(jī)行業(yè)擁有巨大的發(fā)展空間,但是其發(fā)展?fàn)顩r卻不令人理想,有種裹足不前的現(xiàn)象,這也令人百思不得其解國內(nèi)包裝機(jī)企業(yè)由于缺乏高端科技,所以很多產(chǎn)品都是由國外引進(jìn)的,這樣做雖然大大加快了我國包裝工業(yè)的發(fā)展速度,縮小了我國包裝工業(yè)與發(fā)展國家的差距,但是過分依賴國外依賴國外的高端技術(shù)與技術(shù)裝備,很不利于我國包裝行業(yè)技術(shù)水平的整體提高,不利于發(fā)展自己的知識產(chǎn)權(quán),不利于培育自己的專業(yè)設(shè)計(jì)人員,所以我們應(yīng)該加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)投入,杜絕過分依賴國外高端技術(shù),加強(qiáng)自主創(chuàng)新力度。再者,我國包裝機(jī)行業(yè)內(nèi)缺乏專業(yè)的高技術(shù)人才,科研力度不夠,這樣不
利于新產(chǎn)品的研發(fā),許多企業(yè)主要以銷售為主,缺乏科研機(jī)構(gòu),不能把技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,所以還應(yīng)該培養(yǎng)大批科研人員,成立專門的科研機(jī)構(gòu),增強(qiáng)產(chǎn)品創(chuàng)新力。由此可見, 包裝機(jī)行業(yè)的長久發(fā)展還是打破陳規(guī),還離不開創(chuàng)新。目前我國包裝機(jī)械企業(yè)規(guī)模偏小, 技術(shù)裝備不很完善,管理水平比較低,自我發(fā)展和技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)能力較弱,產(chǎn)品品種單一。需要設(shè)計(jì)出獨(dú)立完整的包裝機(jī)體系,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)要求。
1.3 本設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容
1.3.1 重點(diǎn)解決的問題
(1) 顆粒狀糖果包裝機(jī)方案選擇
(2) 包裝及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(3) 機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.3.2 本設(shè)計(jì)預(yù)期取得的成果
(1) 顆粒狀糖果包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)方案
(2) 顆粒狀糖果包裝機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一套
(3) 顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)圖紙一套.三維模型
(4) 完成畢業(yè)論文一份
(5) 電子版一份
2 顆粒狀糖果包裝機(jī)方案設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化
設(shè)計(jì)要求:把已加工成型的顆粒狀糖果用鋁箔紙包裹起來,讓加工速度120 塊/ min, 能調(diào)控的波動(dòng)是70 -130 塊/ min。設(shè)計(jì)時(shí),取速度86 件/ min使之易運(yùn)算。用 220V 交流電。
功能分解:
圖 2.1 功能分解簡圖
2.2 確定工藝原理
2.2.1 產(chǎn)品特征
顆粒狀糖質(zhì)地軟,易變形。所以,機(jī)械動(dòng)作時(shí),應(yīng)該有恰當(dāng)?shù)膴A緊力,以確保產(chǎn)品加工質(zhì)量;進(jìn)出料時(shí),包裝速度也是如此,因?yàn)樘鞎?huì)產(chǎn)生沖擊有可能破壞產(chǎn)品等。
2.2.2 包裝原料
食品包裝材料應(yīng)十分注重衛(wèi)生。顆粒狀糖果包裝紙是鋁箔紙,它的厚度是0.008mm 。因?yàn)樗喽。琢押妥冃?。所以,送紙速度小?00mm / s 。
供紙機(jī)結(jié)構(gòu),使用卷筒紙,并且采用間歇式剪切供紙方法。
2.2.3 包裝工藝方案
圖 2.2 糖果包裝流程圖
1) 將 75 × 75mm 鋁箔紙蓋在顆粒狀糖果正上方,看圖 2.2(a)。
2) 鋁箔紙沿糖塊錐面被迫覆蓋,看圖 2.2(b)。
3) 剩下鋁箔紙分成兩半, 按照順序?qū)χ醒胝? 使紙貼在顆粒狀糖果, 看圖2.2(c),(d)。(實(shí)際是顆粒狀,本次使用,以圓臺形方便表示)
2.2.4 顆粒狀糖果包裝工藝的實(shí)驗(yàn)
根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)。
圖 2.3 鉗糖機(jī)械手圖 圖 2.4 顆粒狀糖果包裝過程圖1-轉(zhuǎn)軸 2-轉(zhuǎn)盤 3-彈簧 4-接糖桿 5-鉗糖機(jī)械手(共 6 組)
6-糖塊 7-頂糖桿 8-鋁箔紙 9-環(huán)行托板 10-折邊器
上圖可知,機(jī)械手上有彈性的錐形模腔,可以適應(yīng)顆粒狀糖尺寸大小,不會(huì)拉破鋁箔紙。機(jī)械手有圓環(huán)形托板,目的是確保糖塊不會(huì)落下。(實(shí)際是顆粒狀,本次使用,以圓臺形方便表示)
實(shí)驗(yàn)流程:
鉗糖機(jī)械手轉(zhuǎn)到裝糖未位置,4 向下運(yùn)行,7 向上頂 6 和 8,讓 6 和 8 夾在 4 和 7 中間,
之后一起同步上升,進(jìn)入 5,迫使 8 成圖 2.2 (b),然后 10 向左折邊,成圖 2.2 (c)狀,然后
2 帶動(dòng) 5 作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),路過 9,使之 8 完全包裹在糖塊表面,這樣就形成圖 2.2 (d) 所示。
因?yàn)榘b紙表面不夠平滑,會(huì)產(chǎn)生褶皺現(xiàn)象,必須優(yōu)化。
通過試驗(yàn),得出鋁箔紙用柔軟之物輕輕一抹,就會(huì)光滑地緊貼在糖塊上.于是填入一個(gè)錐形毛刷圈(軟性尼龍絲)。頂糖過程中,糖塊和鋁箔紙先過毛刷圈,再到機(jī)械手成形,最后包裝紙光滑和美觀。
圖 2.5 顆粒狀糖果包裝成型機(jī)構(gòu)
1-左抄板紙 2-鉗糖機(jī)械手 3-接糖桿 4-右抄板紙
5-錐形尼龍絲圈 6-鋁箔紙 7-糖塊 8-頂糖桿
2.3 顆粒狀糖包裝機(jī)的總體布局
2.3.1 機(jī)型選擇
由于大批量生產(chǎn),所以選擇全自動(dòng)機(jī)型。根據(jù)前述工藝過程,選擇回轉(zhuǎn)式工藝路
線的多工位自動(dòng)機(jī)型。經(jīng)過程得出,要兩工位,是進(jìn)料和成型以及折邊工位和出料工位。自動(dòng)機(jī)用六槽槽輪機(jī)構(gòu)作工件步進(jìn)來傳送。
2.3.2 自動(dòng)機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)
依據(jù)顆粒狀糖果包裝工藝,確定自動(dòng)機(jī)有以下機(jī)構(gòu):
(1) 送糖機(jī)構(gòu);
(2) 供紙機(jī)構(gòu);
(3) 接糖和頂糖機(jī)構(gòu);
(4) 抄紙機(jī)構(gòu);
(5) 撥糖機(jī)構(gòu);
(6) 鉗糖機(jī)械手的開合機(jī)
(7) 轉(zhuǎn)盤步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)
圖 2.6 鉗糖機(jī)械手
1-輸送帶 2-糖塊 3-托盤
4-鉗糖機(jī)構(gòu) 5-鉗糖機(jī)械手
6-彈簧 7-托板 8-機(jī)械手
9-機(jī)械手開合凸輪 10-輸料帶
2.4 總功能及包裝機(jī)總體布置
圖 2.7 接糖和頂糖桿機(jī)構(gòu)
1-圓柱凸輪 2-接糖桿 3-糖塊 4-頂糖桿 5-平面槽凸輪
圖 2.8 總體布置圖
3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 顆粒狀糖果包裝機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖
顆粒狀糖果包裝機(jī)是專用的自動(dòng)機(jī)其中一類,依據(jù)自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)普通原則和顆粒狀糖果包裝的工藝的確切要求,如下圖 2.1 表達(dá)的傳動(dòng)系統(tǒng)。
圖 3.1 顆粒狀糖果包裝機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖1-電動(dòng)機(jī) 2-帶式無級變速機(jī)構(gòu) 3-鏈輪幅 4-盤車手輪
5-頂糖桿凸輪 6-剪紙導(dǎo)凸輪 7-撥糖桿凸輪 8-抄紙板凸輪
9-接糖桿凸輪 10-鉗糖機(jī)械手 11-撥糖桿 12-槽輪機(jī)構(gòu)
13-接糖桿 14-頂糖桿 15-送糖盤 16-齒輪副
17-供紙部件鏈輪 18-輸送帶鏈輪 19-螺旋齒輪副 20-分配軸
3.2 選用電動(dòng)機(jī)
輕工自動(dòng)機(jī)功率多數(shù)是消耗是運(yùn)動(dòng)件的摩擦。。所以,現(xiàn)在比較困難用計(jì)算的方法去解決所設(shè)計(jì)自動(dòng)機(jī)功率大小。一般使用類比法去得出自動(dòng)機(jī)電機(jī)的功率,然后把這個(gè)當(dāng)做自動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù),等到之后自動(dòng)機(jī)試制,把實(shí)際測量出自動(dòng)機(jī)電機(jī)的功率與之相比較,假如差距比較大,那么就應(yīng)該調(diào)整。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》可知,顆粒狀糖果包裝機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)為0.4kw ,電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度是1440r / min
電動(dòng)機(jī)選擇 YD 系列( IP44 )中的變極多速三相異步,型號是YD802 - 4 / 2
技術(shù)數(shù)據(jù):額定功率0.55KW 額定轉(zhuǎn)速1500r / min
部分參數(shù)如下 D = 42 F = 12 G = 37 E = 110 N = 250 P = 350
3.3 帶輪設(shè)計(jì)
依據(jù)顆粒狀糖果包裝機(jī)傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)用帶式無極變速可得 V 帶。
3.3.1 帶輪優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):運(yùn)行穩(wěn)沒有噪音;超載時(shí),帶和帶輪之間出現(xiàn)的打滑現(xiàn)象可以防止其他構(gòu)件破壞;簡單結(jié)構(gòu),拆裝便捷。
缺點(diǎn):彈性滑動(dòng)和打滑,效率低,以至于不可以擁有精準(zhǔn)的沖動(dòng)比;需要張緊裝置; 帶的壽命較短;軸及軸承受力較大。
3.3.2 帶輪設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)帶輪時(shí),應(yīng)使用其結(jié)構(gòu)便與制造。
寬 V 帶設(shè)計(jì)已知數(shù)據(jù):帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度,傳遞的功率,運(yùn)行環(huán)境和外部輪廓尺寸等。內(nèi)容有:最小帶輪直徑和帶厚比,最大與最小帶輪直徑比,帶輪中層寬度和帶輪厚
度比,傳動(dòng)比等。
下圖為單向分離錐輪機(jī)構(gòu)。
圖 3.2 分離錐輪結(jié)構(gòu)
3.3.3 設(shè)計(jì) v 帶變速傳動(dòng)
圖 3.3 v 帶變速傳動(dòng)圖
19
(1) 傳動(dòng)比is
ismax
= n1 n2min
= 1440 = 7h7
1t7
(2) 變速比Rbs
ismin
= n1 n2max
= 1440 = 4h15 347
R = n2max = 347 = 1ht?
bs n2min 1t7
(3) 帶輪最小工作直徑和帶輪厚度的比 1
1
此處 1 = ?
= Dmin = 5h0~th0 h
(4) 帶輪最大與最小工作直徑之比 2
此 處 2 = 2
= Dmax = 2h0~4h0
2 Dmin
(5)帶中層寬度和帶厚比bp / h ( c = 0.5 ~ 0.67 / j= 34°)
Dmin
h
bp
h ≤ 2 — 1 + 2h t?n 2 = 2h14
(6) 帶輪最小工作直徑Dmax
12P1
Dmin ≤ 3203
bp = 59h49??
n1
h
圓整取Dmin = ?0
(7) 帶寬bp帶厚 h 楔形角 0(取整)
(8) 帶的截面積 A
b = 31 ? ? h = Dmin = 13 ? ?
p 1 0
= 34
A = b — 2h t?n
h = 351??2
1 2
(9) 帶輪最大工作直徑Dmax
Dmax = RbDmin = 112 ? ?
(10) 中心距?0 按結(jié)構(gòu)取定,通??扇?
?0 = 0h7~2 Dmax + Dmin
應(yīng)該按帶輪長度 L 的規(guī)格決定最后圓整?0 = 272??
(11) 帶的節(jié)線長度Lp
Dmax + Dmin 2
Lp = 2?0 + 0h5n Dmax + Dmin +
4? = t12h7??
t12h7 — t?7
將計(jì)算值與規(guī)格圓整后并重新計(jì)算中心距 ?,Lp = t12h7 帶內(nèi)周長 867
Lp — L'
p
a = ?0 + 2
= 270 + 2
= 243??
Dmax + Dmin
(12) 帶在帶輪上的最小包角αmin
αmin
= 1t0°—
? 57h3 = 1??h93°
(13) 計(jì)算圓周力Fmax KA = 1
Fmax =
191 ×105KAP1
Dminn1 = 121h??
(14) 驗(yàn)算工作應(yīng)力σ
滿足條件。
σ = Fmax = 0h34? ≤ 0h4~0ht? AK?
(15) 加壓彈簧的壓緊力 μ = 0h2
955 ×104PDmax
Qtmax =
μDmaxn1 hts 2 = 1?2ht?
955 ×104PDmin
Qtmin =
μDminn1 hts 2 = 304h0?
(16)帶輪楔角φ(一般φ = 4°)
φ = φ0 — 6 = 30°
(17) 帶輪外直徑 De
(18) 帶輪內(nèi)直徑 Di
De = Dmax + 2h1 + 0h5~1h0 = 122??
符合設(shè)計(jì)要求。
Di = Dmin — 2 h — h1 — 0h2~1h4 = 54??
3.4 鏈輪設(shè)計(jì)
3.4.1 鏈傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)
它和帶傳動(dòng)比較,鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)是:可以在比較高的溫度、比較大的濕度以及有比較多的油污等不好的環(huán)境條件下工作;與齒輪傳動(dòng)相比,效率較高;應(yīng)有的張緊力比較小, 軸被作用的壓力?。粵]有,就維持均衡傳動(dòng)比;工作狀況一樣時(shí),傳動(dòng)的尺寸比較緊密。制造和安裝精度對于鏈傳動(dòng)來說不高。缺點(diǎn):只用在平行軸間傳動(dòng);磨損了之后容易發(fā)生跳齒;瞬間鏈傳動(dòng)速度與瞬間的傳動(dòng)比不是常數(shù),運(yùn)行過程中,它的平衡性比較差, 產(chǎn)生噪音。
3.4.2 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)
鏈傳動(dòng)的功率 P1 =hv帶 ′ P = 0.96 ′ 0.55 = 0.528kw
鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比i1 = 2.67
(1) 選擇鏈輪齒數(shù)Z1 和Z2
小鏈輪齒數(shù)Z1
鏈速0.6 ~ 8m / s
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5.3 算出Z1 = 19
大鏈輪齒數(shù)Z2 Z2 = iZ1 = 2.67 ′19 = 50.73 得出圓整 Z2 = 51
(2) 確定鏈節(jié)數(shù) Lp
初取中心距a0 = 40Lp ,則鏈節(jié)數(shù)是
L = 2a0 + Z1 + Z2 +
p ( Z1 - Z2 )2 = 80 p + 19 + 51 +
?
p (51-19 )2 = 115.65
p p 2
a0 2p
p 2 40 p 2p
所以 Lp = 115節(jié)
(3) 確定鏈節(jié)距 p
載荷系數(shù) KA
小鏈輪齒數(shù)系數(shù) KZ 多排鏈的系數(shù) Km 鏈長系數(shù) KL
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5.4 得 Ka = 1
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5.5,鏈板疲勞得 Kz = 1
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5.6 得 Km = 1
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 5-13 得 KL = 1.02
0
P 3 KA P1 = 1′ 0.528
= 0.518mm
K2 KL Km 1′1.02 ′1
小鏈輪轉(zhuǎn)速n1 和 p0 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5-12, 08A 是鏈條型號, p = 12.7mm
(4) 中心距a
a = P [(L
- Z1 + Z2 ) +
- 8( Z1 - Z2 )2 ] = 12.7 [(115 - 19 + 51) +
???
= 504mm
(L
p
- Z1 + Z2 )2 2
4 P 2 2p 4 2
(115 - 19 + 51)2
2
(5) 驗(yàn)算鏈速ν
v = Z1n1 p
60 ′100
= 0.75 ~ 1.39mm / s
符合估計(jì)。
(6) 計(jì)算壓軸力 Q 鏈條工作拉力 F
壓軸力系數(shù) KQ
F = 10000 ′ 528 = 379.8 ~ 704N 0.75 ~ 1.39
KQ = 1.2
壓軸力Q = KQ F = 455.8 ~ 844.8N
3.5 齒輪的設(shè)計(jì)
3.5.1 螺旋齒輪
機(jī)械手和分配軸以及送糖軸的齒輪全都是螺旋齒輪。螺旋齒輪一般應(yīng)用在傳遞空間交錯(cuò)軸運(yùn)動(dòng),因?yàn)樗c(diǎn)觸碰和容易磨,用在儀表和載荷較小的輔助傳動(dòng)。在主傳動(dòng),有時(shí)候也使用螺旋齒輪,例如在小模數(shù)齒輪機(jī)床里。另外,螺旋齒輪的傳動(dòng)經(jīng)常會(huì)應(yīng)用在輕工業(yè)的生產(chǎn)中。
3.5.2 齒輪材料選擇
齒輪用 40Cr 調(diào)質(zhì)出 40Cr 調(diào)質(zhì)240 ~ 270 HB ,用淬火處理齒面得是 HRC 45 ~ 50 。根
據(jù)《齒輪手冊》查圖及查表得:sH lim1
= sH lim 2
= 1000N / mm2 ,s
= sF lim 2
= 280N / mm2
F lim1
3.5.3 主要尺寸的確定mn = 3mm
a
已知參數(shù),齒數(shù)比μ = 1,初定中心距 a = 100mm,α = 20°, h* = 1, c* = 0.25
(1) 確定傳動(dòng)比 i
依據(jù)顆粒狀糖果自動(dòng)包裝機(jī)工藝的要求,三螺旋齒輪齒數(shù)傳動(dòng)比是 i = 1
(2) 計(jì)算系數(shù) K '
根據(jù)《齒輪手冊》表 3.1—1 查得k ' = 0.707(m= 1)
(3) 齒數(shù)Z1,2
1
Z ' = a mn
K ' = 100 ′ 0.707 = 23.6 3
計(jì)算后圓整得
(4) 圓整后計(jì)算 k
Z1 = 23 , Z2 = mZ1 = 23
k = Z1m = 23′ 3 = 0.69
a 100
(5) 分度圓柱上螺旋角
Z1 Z2
按式 b1 = arctan 算出b1 = 45°
按式 K =
2 sin b1 計(jì)算
a + tan b1
當(dāng)b1 = 40°時(shí) k = 0h70710?
當(dāng)b1 = 45°時(shí) k = 0h?9902
當(dāng)b1 = 50° 時(shí) k = 0h?7472
用內(nèi)差法得
(6) 實(shí)際中心距a實(shí)
b1 = 52.2557°
b2 = 90° - 52.2557° = 37.7443°
a = mn (
實(shí) 2
Z1
cos b1
+ Z2
cos b2
) = 112.71956mm
(7) 齒輪端面分度圓壓力角at1,t 2
由式a = arctan( tan an )
t1,t 2
cos b1,2
at1 = 30.73521°
at 2 = 24.71589°
(8) 分度圓半徑r1,2
r1 =
mZ1
2 cos b1
= 3′ 23 2 ′ cos 52.2557°
= 56.35978mm
r2
(9) 齒頂圓半徑ra1,2
= mZ2
2 cos b2
= 3′ 23 2 cos 37.7443°
= 43.62944mm
r = r + h*m = 56.35978 +1′ 3 = 59.35978
a1 1 a n
r = r + h*m
= 43.62944 +1′ 3 = 46.62944
a 2 2 a n
(10) 齒輪寬度b1,2
b1 ? (2 ~ 3)pmn sin b1 = 3′p′ 3sin b52.2557° = 22.3579
b2 ? (2 ~ 3)pmn sin b2 = 3′p′ 3sin b37.7443° = 17.3078
(11) 端面上分度圓弧齒厚St1,t 2
St1
t 2
S
= pmn
2 cos b2
= pmn
= p′ 3 2 cos 52.2557°
= p′ 3
= 7.698238
= 5.959388
2 cos b2
2 cos 37.7443°
3.6 標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪副 16 設(shè)計(jì)表
表 3.1 直齒齒輪設(shè)計(jì)表
類型
計(jì)算
計(jì)算過程
單位
計(jì)算答案
1.選齒輪精度等級
級
7
2.材料選擇
45cr 鋼
3.選擇齒數(shù) Z
Z1 = (20 ~ 40)
個(gè)
Z 2 = iZ1
U = Z 2
Z1 = 32
Z2 = 1h?7 × 32
32
Z1
54
4.齒寬系數(shù)Фd
0.5
5.選擇模數(shù) mn
看模數(shù)表
mm
2
6.計(jì)算齒輪的
mm
64
分度圓直徑 d
108
7.計(jì)算齒輪寬度 B
b = φdd1
圓整后?。?
mm
32
54
B1 = 32
B2 = 54
4 進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)和機(jī)械手的設(shè)計(jì)
4.1 夾持裝置設(shè)計(jì)
4.1.1 設(shè)計(jì)要求
夾持器設(shè)計(jì)的基本要求
(1) 有恰當(dāng)驅(qū)動(dòng)和夾緊力;
(2) 手指應(yīng)具有一定的開閉范圍;
(3) 產(chǎn)品在手指的夾持準(zhǔn)確度應(yīng)該得到保障
(4) 分量輕,效率高;
(5) 有通用性和特殊條件。設(shè)計(jì)參數(shù)及要求
(1) 選取手指夾持器,通過抓緊和放松來執(zhí)行;
(2) 所要抓緊的產(chǎn)品呈圓臺形;
(3) 產(chǎn)品質(zhì)地疏松,容易碰傷;
(4) 夾持器有足夠的夾持力;
4.1.2 基本結(jié)構(gòu)如下圖
圖 4.1 夾持裝置
4.1.3 加緊力 P夾 計(jì)算.
手指在產(chǎn)品上的力,是設(shè)計(jì)手部的重要憑據(jù)。一定要對它的大小和方向以及作用點(diǎn)實(shí)行解析、運(yùn)算。通常,加緊力一定需要解決工件重力產(chǎn)生的靜載荷來確保工作可以維持加緊形態(tài)。
在機(jī)械手運(yùn)行期間,為了確保手指可以把工件夾緊,它要求的夾緊力 P 可以根據(jù)如下公式進(jìn)行運(yùn)算
由《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》得:
P夾 = 9.8* K1 * K2 * K3 *G
(N)
其中 K1:安全系數(shù)(通常取 1.5~2) → K1 = 1.8
K2:工作情況系數(shù): K2
= 1+ a
g
最大加速度 a = th1tm/s2(由凸輪計(jì)算得)
所以 K2
= 1+ 8.18 = 1.835
9.8
1
K3:工作方位系數(shù): K3 = 2 f
其中摩擦系數(shù) ? = 0h3~0h4→取 ? = 0h3
所以k3 = 1.67
G:顆粒狀糖果質(zhì)量
所以 P夾 3 9.8*1.8*1.835 *1.67 * 0.01 = 0.53949
→取 P = 0h5tt (N)
4.1.4 彈簧力 P彈簧 計(jì)算
(N)
彈性元件中包括彈簧,在載荷推動(dòng)下彈簧能夠形成很大的彈性形變。它的使用在各類機(jī)械十分多,一般在:
a.緩解振動(dòng),例如轎車以及各類緩沖器中的的彈簧; b.存儲(chǔ)和輸出量,例如表彈簧;
c.檢測力大小。例如測力器里面的彈簧; d.把持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),例如制動(dòng)器。
1 )選擇圓柱螺旋拉伸彈簧:
彈簧分壓縮、拉伸、彎曲和扭曲四類。我們選擇是拉伸彈簧。下圖所示,彈簧空載,各個(gè)圈一起靠攏。
圖 4.2 夾持裝置彈簧
2) 材料:低錳彈簧鋼(?5Mn) 一般彈簧鋼有下面幾類:
碳素鋼 ?5h70、低錳鋼(?5Mn)、硅 錳鋼(?0SiMnA)、鉻釩鋼(50CrVA)。它的弊端是淬火以后易發(fā)生裂紋及熱脆性現(xiàn)象。因?yàn)樗飪r(jià)低,機(jī)械上用它制造尺寸小的彈簧。
3) 計(jì)算彈簧系數(shù) KF:
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中冊
KF=(4*C-1)(4*C-4)+0.615/C
其中旋轉(zhuǎn)比 C=d/D=(5—10)
→取 C=8
所以 KF=1.1071+0.0769=1.184
選彈簧絲直徑 d=0.6mm D=C*d=8*0.6mm=4.8mm
運(yùn)算彈簧伸長量
X = 20 / 3mm 時(shí),變化量拉伸力是DF :
在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第二版 P1002 表 9-15 ΔF =9.8*π*d3*[τ]/(8*K*D) (3.1.4-2)
v 4 — 12 在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 第二版 P1004 表 9-17
→取[τ]=7
6F = 9ht ? 3h14 ? 0h?3 ? 7 = 1h0231(N) t ? 1h1t4 ? 4ht
彈簧=ΔF+ F 預(yù)=2.4931(N)
4.1.5 開閉角 a 的計(jì)算
由圖得:
tgа=(r1-r2)/L3=(80-70)/40=0.25
所以:а=14o
夾具頭敞開的大小 L:
L = tga *(L1+ L2 +15) = 0.25 *(20 + 30 +15)mm = 16.25mm
4.2 凸輪設(shè)計(jì)
4.2.1 機(jī)械手凸輪
在機(jī)床自動(dòng)化以及半自動(dòng)化中,凸輪機(jī)構(gòu)是其中的一種。一般用在傳動(dòng)部件中的進(jìn)給和調(diào)動(dòng)運(yùn)動(dòng)以及操控一些其它輔助的機(jī)構(gòu)。它的突出點(diǎn)是運(yùn)行靠譜、個(gè)體小、比較簡單的結(jié)構(gòu),經(jīng)常用在路程短、運(yùn)動(dòng)復(fù)雜、轉(zhuǎn)動(dòng)速度在500 轉(zhuǎn)/分以下的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。
(1) 選擇凸輪類型盤狀、柱狀、板狀。
用盤狀:看下圖,盤狀零件是沿徑向變化曲線。構(gòu)造簡單,個(gè)頭小,半徑差不大, 通常在100 ~ 200 mm 之間。
在此處半徑差取 10 毫米。
圖 4.3 機(jī)械手凸輪
(2) 凸輪材料選擇
凸輪以及從動(dòng)件,他們一般要確保工作表面可以耐磨,而且還要可以承受大的動(dòng)載荷。因此通常貴重的凸輪材料用優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼。如 50 號鋼或 20Cr 鋼等。
所以用 20Cr 鋼
(3) 凸輪尺寸計(jì)算
如圖 取 r1=95mm, r2 =85mm
選取凸輪以及從動(dòng)桿時(shí)必須研究下面的幾個(gè)要求: 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、凸輪輪廓曲線易于制造;
d、 降低沖擊,改變的工作環(huán)境。由 r1 到 r2 過渡為勻變速過渡
它的行程和速度還有加速度如下圖所示:
圖 4.4 凸輪機(jī)構(gòu)的 s 和 V 以及 a 圖
(4) 凸輪強(qiáng)度計(jì)算
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得
s= ZE * Squrt[F /(b *r)] £ [sH ]Kgf / mm2
其中 b: 接觸寬度 b=8mm F : 法向作用力(N)
29
如圖 P 夾*(L1 +L2)=F 預(yù)*L1
圖 4.5 機(jī)械手受力分析
因?yàn)?P 夾=0.588(N),L1 =20mm,L2=30mm
所以 F 預(yù)=0.15 L3
又如圖(F 預(yù)+ΔF)* L1 = F* L3
其中 L3=40mm
→ 所以 F=1.247(N) ρ: ρ=ρ1*ρ2/(ρ1+ρ2) 其中 滾子半徑 ρ1=8mm
凸輪接觸點(diǎn)曲率半徑 ρ2=95mm
所以ρ=7.38mm
ZE: 系數(shù)(鋼對鋼)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 中冊→ ZE=60.6 [σH] :許用接觸應(yīng)力
[σH]=27.44-29.4N/mm 2 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 中冊→取[σH]=28.42N/mm 2
所以σ= 27.44N/mm 2
在此σ≤[σH]
符合強(qiáng)度要求。
4.2.2 頂糖桿槽凸輪 5 設(shè)計(jì)
圖 4.6 頂糖桿槽凸輪
(1) 凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)顆粒狀糖果包裝機(jī)的工藝要求頂糖桿凸輪選擇擺動(dòng)滾子式平面槽凸輪,從動(dòng)件型式選用擺動(dòng),觸頭 3 選用滾子式,觸頭與凸輪鎖合方式為凸輪溝槽式,凸輪與軸的連
接結(jié)構(gòu)選用釘銷固定結(jié)構(gòu)。如下圖 4.7
圖 4.7 釘銷固定結(jié)構(gòu)
(2) 凸輪輪廓線設(shè)計(jì)
①選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
t t為
根據(jù)工藝要求從動(dòng)件的選用正弦運(yùn)動(dòng)曲線正弦運(yùn)動(dòng)的實(shí)際位移方程為
h = 為
— 1 sin 2nt
2n t為
用無因次量表示為
S = ?— 1
2n
sin2n?
V = 1 — hts2n?A = 2nsin2n ?
②選擇最佳壓力角
在工程使用的過程中,凸輪的最優(yōu)的壓力角可由表 4.1 得出
表 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)最佳壓力角
升 程
回 程
推 桿
擺 桿
推 桿
擺 桿
αmax ≤ 30~3t°
αmax ≤ 40~45°
α ≤ 70~t0°
頂糖桿凸輪搖動(dòng)滾子式槽凸輪最恰的壓力角是αmax = 40°
③從動(dòng)件滾子半徑
為了改善從動(dòng)件與凸輪的摩擦情況,延長凸輪機(jī)構(gòu)的使用壽命,一般采用滾子觸頭。凸輪理論廓線最小曲率半徑qmin約束著子半徑γ的大小,故選擇滾子γ < 0htqmin。推薦
g= 7.5 ~ 15mm
在這里確定從動(dòng)件滾子半徑g= 9
④凸輪基圓半徑Rb的確定
凸輪半徑基圓是凸輪輪廓線的最小半徑,響凸輪機(jī)構(gòu)最大壓力角會(huì)被它影響。所以, 在研究過程中,凸輪基圓半徑確定經(jīng)常依據(jù)最大壓力角沒有多出允許值為條件。
另外,理論凸輪基圓半徑滿足凸輪結(jié)構(gòu)上的需求,所以 Rb
3 (1.75 ~ 2) d ,(d—軸
2
直徑)。
諾謨圖得凸輪基圓 R
諾謨圖見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》如下圖所示 4.8
由圖 4.8 可得正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律是最大速度因數(shù)Vm = 1.76 ,amax = 40° ,凸輪h = 30 mm。將Vm = 1.76 與amax = 60°的兩點(diǎn)連起來,與直線 I 交點(diǎn) A,在將 A 點(diǎn)與h = 30mm 的點(diǎn)連在一起,連的線和直線 II 交點(diǎn) B,再讓 B 點(diǎn)與b1 = 60° 的點(diǎn)連在一起,連線交 Rw 線于
R = 60° 。因此 R = R - h = 60 - 30 = 45mm
w b w 2 20
圖 4.8 求盤形凸輪 Rb 的線圖
⑤畫凸輪的理論和實(shí)際廓線
圖 4.9 輪的理論和實(shí)際廓線
作圖步驟:
(1) 在圖中間隔 5°左右取一個(gè)q值,算出對應(yīng)的j值;圖示當(dāng)q= qn 時(shí)的j= jn
(2) 任選凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸心 A,依據(jù)結(jié)構(gòu)布局取定從動(dòng)件轉(zhuǎn)軸 B 的地點(diǎn),作 A 和 B
的圓心,以 Rb 和l 半徑作弧交C0 點(diǎn),那么 BC0 動(dòng)件開始位置,并標(biāo)出輪轉(zhuǎn)向。
(3) 把 BC0 作為始點(diǎn),測量從動(dòng)件位移jn 得到點(diǎn)Cn ; AB 當(dāng)做起點(diǎn),qn 是逆凸輪 轉(zhuǎn)向量,得 B ; B 圓心、l 半徑畫弧,點(diǎn) A 圓心、 AC 半徑畫弧交點(diǎn)C / 。取不同q值,
n n n n
重復(fù)上面畫法,可得C 、C 、C / 、……。光滑連接即得。
0 1 2
(4) 圓心確定是凸輪理論廓線點(diǎn)、一系列滾子圓的半徑是 Rr 由包羅線可得
(3)設(shè)計(jì)凸輪的工作圖
制造精度,凸輪尺寸、材料表面粗糙度和熱處理的辦法下列表 4.2 是凸輪機(jī)構(gòu)材料和熱處理方法
表 4.2 凸輪機(jī)構(gòu)材料和熱處理的方法
工作條件
凸 輪
從動(dòng)件接觸端
材料
熱處理
材料
熱處理
低速輕載
40° 45° 50°
調(diào)質(zhì) HB220~260
45°
表面淬火 HRC40~45
優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵
HB170~250
尼龍
球墨鑄鐵
HB190~270
中速中載
45°
表面淬火 HRC40~45
20Cr
滲碳 0.8~1mm
淬火 HRC56~60
45° 40Cr
表面高頻淬火 HRC52~58
15°、20°、20Cr
滲碳 0.8~1.5mm
淬火 HRC56~62
高速重載
40Cr
高頻淬火 表面 HRC56~60 芯部 HRC45~50
工具鋼T5、T10、T12
淬火
HRC58~62
38CrM0AI
25CrAI
氮化
表面硬度 HRC60~67
凸輪機(jī)構(gòu)的技術(shù)條件如下表 4.3 所示。
表 4.3 凸輪機(jī)構(gòu)的技術(shù)條件
凸輪工作要求
向徑偏差
(mm)
角度偏差
槽形凸輪槽寬
凸輪孔與
凸輪與滾子的配合
凸輪厚度
(m m)
滾子外徑 D 與滾子軸徑d 的比值
表面粗糙度
盤形
槽形
精確
± (0h05~0h1
± (
109~209)
H7 或 H8
為 7 ~ 為7 js? h ?
為t ft
8~15
最大
≤25
D = 1ht~2 d
?t
?7
中等
± (0h1~0h2)
± (
309~409)
H8
?7
??
一般
± (0h2~0h5)
± 1°
H9
??
?5
頂糖桿凸輪選用 45 調(diào)質(zhì) HBS220~260。
4.2.3 拔糖桿偏心凸輪 7
圖 4.10 拔糖桿凸輪
設(shè)計(jì)步驟與上述頂糖桿凸輪相似,此處具體設(shè)計(jì)步驟省略主要參數(shù)如下
(1) 凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)
1
盤形凸輪的從動(dòng)件和凸輪幾何封閉。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律也為正弦運(yùn)動(dòng)
用無因次量表示為
h = H ( t
tH
- 2p
sin 2pt )
tH
S = T -
1 sin 2pT 2p
(2) 主要尺寸
V = 1- cos 2pT
A = 2psin 2pT
表 4.4 拔糖桿主要尺寸
壓力角a
0
基圓半徑 R=(40~70)
50
H=(50~100)
87
推程 h=H-R
37
4.2.4 剪紙刀平面凸輪 6、抄紙板平面凸輪 8
圖 4.11 剪紙刀凸輪
剪紙刀平面凸輪 6 參數(shù):
表 4.5 剪紙刀凸輪參數(shù)
數(shù)字
運(yùn)動(dòng)角δ
運(yùn)動(dòng)規(guī)律
1
0°~120°
等速上升 h= 60
2
120°~180°
推桿遠(yuǎn)休
3
180°~270°
正弦加速度下降 h= 60
4
270°~360°
推桿近休
偏心距 e = 25
基圓半徑 r0 = 50
抄紙板平面凸輪 8 參數(shù):
表 4.6 抄紙板凸輪參數(shù)
數(shù)字
運(yùn)動(dòng)角δ
運(yùn)動(dòng)規(guī)律
1
0°~120°
等速上升 h= 50
2
120°~180°
推桿遠(yuǎn)休
3
180°~270°
正弦加速度下降 h=50
4
270°~360°
推桿近休
偏心距 e = 20
基圓半徑 r0 =40
4.2.5 接糖桿圓柱凸輪 9
圖 4.12 接糖桿圓柱凸輪
表 4.7 接糖桿圓柱凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律表
R=(50~150)
60
推程 h=(50~120)
100
4.3 棘輪設(shè)計(jì)
4.3.1 棘輪材料選擇
通常棘輪以及棘爪兩部分構(gòu)成棘輪機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)分為內(nèi)、外嚙合兩種類型,通常棘爪是主動(dòng)件并且棘輪是從動(dòng)件。我們用它來完成對顆粒狀糖果的運(yùn)輸,它的周向力非常小, 并且基本沒有任何磨損,所以棘輪材料強(qiáng)度需求不高。然而他工作時(shí)與顆粒狀糖果緊挨, 因此需求它應(yīng)該擁有比較好的耐腐蝕性。
材料:耐腐蝕較好,強(qiáng)度沒有需求; 選 40Cr。
4.3.2 棘輪形狀確定基本形狀如圖:
圖 4.13 棘輪
其中 d=24mm,d1=60mm ,D1=300mm。
4.4 六槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.4.1 槽輪分類及材料選擇
槽輪、裝有圓銷轉(zhuǎn)臂和機(jī)架構(gòu)成槽輪。拔盤是自動(dòng)件,它是相同速度一直轉(zhuǎn)動(dòng),路過拔銷發(fā)動(dòng)從動(dòng)件槽輪做間歇單向轉(zhuǎn)過。槽輪構(gòu)造擁有結(jié)構(gòu)簡單緊密、制造方便、工作安全和效率高、槽輪的動(dòng)靜比是不變值等特點(diǎn),然而槽輪機(jī)構(gòu)在工作中會(huì)沖擊,轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變大和槽輪槽數(shù)的縮小會(huì)加重,所以當(dāng)速度很快時(shí)不適合使用。常用于某些自動(dòng)機(jī)械和輕工機(jī)械中做轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。槽輪機(jī)構(gòu)種類很多看下圖。外槽輪(圖 a)和內(nèi)槽輪(圖b),球面槽輪(圖 c)和非正外槽輪(圖 d)。
根據(jù)工藝要求,
槽輪的材料與熱處理:
38CrM0Al,調(diào)質(zhì) 240HBS 滲氮 0.5mm,550HV, 拔盤的材料與熱處理:
45 鋼 調(diào)質(zhì) 240HBS
拔盤圓銷的材料與熱處理:
45 鋼,表面淬火 42HRC。
圖 4.14 槽輪機(jī)構(gòu)型式
4.4.2 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸設(shè)計(jì)槽輪機(jī)構(gòu)的主要尺寸如下圖
圖 4.15 正外槽輪機(jī)構(gòu)形狀尺寸
(1) 中心距l(xiāng)
依據(jù)顆粒狀糖果自動(dòng)包裝機(jī)的工藝規(guī)定,中心距l(xiāng) = 100mm
(2) 槽輪槽數(shù) Z
Z=6
39
(3) 槽輪每次轉(zhuǎn)角2a
2a= 2p = 2p = 60°
Z 6
(4) 曲柄銷對應(yīng)轉(zhuǎn)角2b
2b= p(Z - 2) = p(6 - 2) = 120o
Z 6
(5) 槽輪半徑 Rk
R = l cos p = 100 cos p = 86.60
k z 6
(6) 曲柄銷轉(zhuǎn)動(dòng)半徑 R
R = l sin p = 100 sin p = 50
Z 6
(7) 曲柄銷直徑ds
dz = (0.1 ~ 0.15)l = 15
(8) 曲柄軸直徑d á2(l - Rk ) (指兩端支承的曲柄軸)
d á2(l - Rk ) = 26.8 d = 20
(9) 槽輪的槽深
h = Rk
- (l - R) + ds +d,(d= 3 ~ 5mm)
2
(10) 槽輪軸徑dk á2(Rk - h)
h = Rk
- (l - R) + ds +d= 50 2
dk á2(Rk - h) = 73.2 ; dk = 25
(11) 定位弧半徑 R0 = (0.7 ~ 0.15)l