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糖果包裝機扭結(jié)手的設(shè)計
一、課程設(shè)計目的及內(nèi)容
（一）目的
包裝機械課程設(shè)計是專業(yè)課教學(xué)的一個重要實踐性環(huán)節(jié)，是機械零件課程設(shè)計的延伸，是包裝機械設(shè)計的一次全面訓(xùn)練，目的是：
1． 聯(lián)系實際生產(chǎn)，運用所學(xué)知識，培養(yǎng)獨立分析問題、解決問題的能力；
2． 利用“包裝機械設(shè)” 、“機械原理” 、“機械設(shè)計”等前序課知識，學(xué)會并掌握包裝機械的特點及方法；
3． 加強機械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練，加強計算能力和運用有關(guān)設(shè)計資料、設(shè)計手冊、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及經(jīng)驗數(shù)據(jù)的能力的培養(yǎng)，加強機械繪圖能力的培養(yǎng)，綜合培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計的能力；
4． 鞏固和加強學(xué)生進(jìn)行技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。
（二）內(nèi)容
本課程以間歇雙端扭結(jié)式糖果包裝機的扭結(jié)手作為設(shè)計課題，需學(xué)生兩周內(nèi)，完成糖果包裝機扭結(jié)手的全部設(shè)計，獲得包裝機械設(shè)計的基本訓(xùn)練。
1. 參數(shù)設(shè)計 根據(jù)課題設(shè)計任務(wù)，確定糖果包裝機扭結(jié)手主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸參數(shù)、運動參數(shù)。
2. 方案設(shè)計 根據(jù)糖果包裝扭結(jié)手的結(jié)構(gòu)形式、性質(zhì)及運動參數(shù)，擬定扭結(jié)手的機械傳動鏈、傳動系統(tǒng)圖、工作循環(huán)圖。計算并確定各級傳動的傳動比，齒輪傳動、凸輪傳動等傳動構(gòu)建的結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸，擬定扭結(jié)手的結(jié)構(gòu)方案圖。
3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)結(jié)構(gòu)方案圖，在正式圖紙上擬訂傳動構(gòu)件與執(zhí)行構(gòu)件的位置，然后依次進(jìn)行執(zhí)行構(gòu)件設(shè)計、傳動系統(tǒng)設(shè)計、操縱機構(gòu)設(shè)計、密封及潤滑的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
二、設(shè)計要求
（一）根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書，在兩周時間內(nèi)，獨立完成糖果包裝機扭結(jié)手的設(shè)計。
（二）圖紙設(shè)計要求
1．圖量
1）完成0號圖一張，進(jìn)行糖果包裝機扭結(jié)手總裝配圖的設(shè)計
2）完成3號圖三張，進(jìn)行三個主要零件的零件圖設(shè)計
2．要求
1)設(shè)計方案必須合理
2）裝配圖必須表明扭結(jié)手的全部結(jié)構(gòu)、原理
3）標(biāo)明每個機械零件的功能、形狀、尺寸、位置及相互聯(lián)接的方法、相互配合的性質(zhì)及運動關(guān)系；
4）必須標(biāo)明所有配合尺寸、定位及聯(lián)結(jié)尺寸、位置及相互聯(lián)接方法、相互配合的性質(zhì)及運動關(guān)系；
5）必須由視圖及剖視圖組成，視圖完整，投影關(guān)系準(zhǔn)確，線條及畫法、尺寸及配合的標(biāo)注必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)條件齊全；
6）零件圖必須標(biāo)清零件的形狀、大小及結(jié)構(gòu)、尺寸精度、表面粗糙度；形狀及位置公差，按國家標(biāo)準(zhǔn)繪制，技術(shù)條件齊全。
（三）設(shè)計說明書要求
設(shè)計說明書是設(shè)計的主要依據(jù)，內(nèi)容必須詳盡準(zhǔn)確，必須使用工程術(shù)語，文字通順簡練，字跡工整，總文字不少于5000字。設(shè)計說明書具體包括：
1. 設(shè)計題目；
2. 用途與規(guī)格（生產(chǎn)能力）；
3. 運動參數(shù)、動力參數(shù)及主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定；
4. 結(jié)構(gòu)形式、傳動方式、傳動系統(tǒng)的擬定，方案的論證，畫結(jié)構(gòu)草圖；
5. 機構(gòu)及主要零部件的設(shè)計、選用；
6. 主要零件、部件的強度、剛度設(shè)計計算校核；
7. 操縱機構(gòu)及潤滑方式的設(shè)計計算；
8. 設(shè)計說明書中的理論及計算公式要 注明出處；參考文獻(xiàn)標(biāo)注規(guī)范。
三、扭結(jié)手工作原理
間歇式雙端扭結(jié)式糖果包裝機主要由料斗、理糖部件、送紙部件、工序盤以及傳動操作系統(tǒng)等組成，昌東系統(tǒng)如圖1所示。包裝機工作時，住傳送機構(gòu)帶動工序盤作間歇轉(zhuǎn)動，隨著工序盤轉(zhuǎn)動，完成對單層或雙層材料卷封糖果的雙端扭結(jié)包裝。調(diào)整主電機的轉(zhuǎn)速，即可調(diào)整包裝機的生產(chǎn)速度，從而適應(yīng)不同的包裝紙和糖果。
圖3工作循環(huán)圖
糖果經(jīng)包裝紙四面裹包后，兩端扭結(jié)封閉。糖果包裝機扭結(jié)手由左、右兩手組成，左右對稱布置，單端扭結(jié)手結(jié)構(gòu)示意如圖2所示，主要由扭結(jié)手、槽凸輪、擺桿、撥輪、齒輪及傳動軸等組成。為滿足包裝紙扭結(jié)的要求，在扭結(jié)過程中，鉗手應(yīng)完成自身的轉(zhuǎn)動、軸向移動和張合三種運動。輸入軸1的運動經(jīng)齒輪4、5、6、7傳動后，帶動鉗手2實現(xiàn)扭結(jié)轉(zhuǎn)動;輸入軸1的運動經(jīng)齒輪4、5帶動凸輪12轉(zhuǎn)動，經(jīng)過擺桿10、撥輪、傘輪3齒條3帶動鉗手的張、合運動；輸入軸1的運動經(jīng)齒輪4、5帶動槽凸輪12轉(zhuǎn)動，經(jīng)擺桿10、撥輪9實現(xiàn)鉗手的軸向位移運動。彈簧11使鉗手在復(fù)位時總保持張開的狀態(tài)，鉗手張合的角度的大小與軸向移動距離的大小，由凸輪12的曲線保證。齒輪5、齒輪6的齒數(shù)比，保證鉗手每張、合一次，鉗手旋轉(zhuǎn)一定的圈數(shù)。
根據(jù)包裝機各執(zhí)行機構(gòu)的運動規(guī)律及動作配合要求，可繪制出包裝機的工作循環(huán)圖，如圖3。當(dāng)工序盤攜帶糖塊及包裝紙旋轉(zhuǎn)至扭結(jié)工位時，鉗手進(jìn)行張合、旋轉(zhuǎn)和軸向位移，完成扭結(jié)工序。
扭結(jié)手的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。扭結(jié)手的手動調(diào)整通過旋轉(zhuǎn)手輪15實現(xiàn)。左右扭結(jié)手之間距離及對稱度的調(diào)節(jié)，通過轉(zhuǎn)動螺桿16來實現(xiàn)，轉(zhuǎn)動手輪螺桿16，改變擺桿10的下支點位置，帶動扭結(jié)手產(chǎn)生軸向位移。
四、設(shè)計步驟
（一）方案設(shè)計
1、 設(shè)計的要求：
1）、設(shè)計題目：糖果包裝機的機械扭結(jié)手設(shè)計。
2）、設(shè)計任務(wù)：
a、設(shè)計參數(shù)
生產(chǎn)能力：200~300塊/分鐘
包裝物尺寸：
①圓柱形：直徑13X長32mm
②長方形：長27X寬16X高11 mm
箱體外形尺寸：長320X寬230X高200 mm
傳 動 比：1：2.5
鉗手展開距離：30mm；包裝一次旋轉(zhuǎn)圈數(shù)2~3；鉗手軸向移動距離：5mm
包裝扭轉(zhuǎn)阻力矩：0.05Nm
2、 鉗手運動實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形式
1） 鉗手實現(xiàn)張合運動，可采用多種不同結(jié)構(gòu)，如圖5所示，而且，需要一個復(fù)位裝置，一般采用彈簧進(jìn)行復(fù)位。
2） 實現(xiàn)鉗手軸向移動的結(jié)構(gòu)形式有多種，圖6所示。不同的機構(gòu)形式，具有不同的優(yōu)缺點。端面凸輪一連桿一滑移齒輪方式，結(jié)構(gòu)緊湊；盤形凸輪一滑移齒輪方式，空間結(jié)構(gòu)比較大；四連桿機構(gòu)比較簡單，但體積比較大。
3） 實現(xiàn)鉗手轉(zhuǎn)動，可采用齒輪傳動、鏈傳動、帶傳動（同步帶）等方式。鏈傳動和帶傳動可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動，帶傳動磨損較快；齒輪傳動結(jié)構(gòu)緊湊，傳動恒定，傳遞扭矩大。
3、 扭結(jié)手應(yīng)實現(xiàn)功能：
1） 鉗手可實現(xiàn)轉(zhuǎn)動；
2） 鉗手可實現(xiàn)軸向直線運動 ；
3） 扭結(jié)手各運動相對關(guān)系可手動調(diào)整；
4） 扭結(jié)手可進(jìn)行糖果的手動扭結(jié)包裝。
4、 確定扭結(jié)手的總體方案及總體布局
根據(jù)扭結(jié)手功能設(shè)計要求。對比不同機構(gòu)形式的特點，類比現(xiàn)有糖果包裝機扭結(jié)手形式，確定扭結(jié)手的總體方案及總體布局。初步確定扭結(jié)手箱體的總體尺寸320×230×200mm。
5、 初步擬定傳動方式，布置主要傳動件的位置。
6、 擬定扭結(jié)手的機械傳動鏈、傳動系統(tǒng)圖、工作循環(huán)圖。計算并確定各級傳動的傳動比，齒輪傳動、凸輪傳動等傳動構(gòu)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸。
7、 參考機械設(shè)計理論，對各元件（主要是軸承、齒輪、軸）進(jìn)行初步的手里分析和強度校核。
（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計
方案設(shè)計結(jié)束后，審定方案的合理，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。裝配圖的繪制與相關(guān)的設(shè)計、計算應(yīng)交替進(jìn)行，相輔相成。
1、 傳動系統(tǒng)設(shè)計
傳動系統(tǒng)設(shè)計在機械零件課程設(shè)計的基礎(chǔ)上完成，主要包括：
1） 齒輪傳動設(shè)計 計算齒輪、斜齒齒輪傳動的中心距、模數(shù)、齒數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸（如分度圓、頂圓、跟圓、齒寬等）；
2） 凸輪傳動設(shè)計 計算凸輪的輪廓尺寸并進(jìn)行強度校核；
3） 根據(jù)軸上零件的結(jié)構(gòu)尺寸以及支撐軸承的尺寸，確定各軸的結(jié)構(gòu)尺寸；
4） 對各軸的軸承潤滑及密封進(jìn)行設(shè)計；
5） 對主要傳動軸的軸承進(jìn)行受力分析
2、 各元件的空間布置、定位與支撐面結(jié)構(gòu)設(shè)計
3、 手動操作裝置的設(shè)計
4、 相對位置調(diào)整機構(gòu)的設(shè)計
5、 加黑，標(biāo)注尺寸與公差配合，標(biāo)注件號，填寫明細(xì)欄及裝配技術(shù)要求。
（三）零件圖設(shè)計
1、三件主要零件的設(shè)計，零件形式：軸類零件一件、齒輪零件一件、凸輪零件一件。為防止學(xué)生之間有重復(fù)，零件的確定必須經(jīng)指導(dǎo)老師指定。
2、要求：
1）零件工作圖視圖完整，必須表明零件的結(jié)構(gòu)、形狀、大小。
2）注明零件所有表面的尺寸、尺寸公差、表面粗糙度、形狀及位置公差。
3）技術(shù)條件齊全。
（四）撰寫設(shè)計計算說明書
五、計算說明
（一）、齒輪的計算
設(shè)扇形齒輪的全齒數(shù)Z為17，模數(shù)M為1.25，齒條厚度L=40mm齒條厚度Hz為9，扇形齒輪轉(zhuǎn)過的角度為β。則
齒輪中心距Dz=MZ+Hz=17×1.25+9=30.25mm。
∠AO1B=2arcsin(l/4L)=2arcsin（15/2/40）=21.62°
[β]=Kβ=1.2×21.62°=25.95°。
△S9=[β]mZ/360°=25.95°×1.25×17/360°=1.532mm
[S9]=Ks9*S9=1.2×1.532=1.838mm
圖6
（二）凸輪的計算
前面已給出凸輪圖。設(shè)L1=5mm，L2=10mm，已知S8=5mm，則槽輪中S8軌道的行程S8c滿足：
于是確定工作循環(huán)圖中對應(yīng)曲線的最大位移為S8c。討論S9對應(yīng)槽輪曲線。如上圖中手爪由左向右移動過程中對應(yīng)于165°點，手爪處于最左側(cè)，同時處于張開狀態(tài)，并開始閉合到195°點完全閉合。此過程中構(gòu)件9相對于構(gòu)件8移動的距離為△S9（上面已求出），對應(yīng)于槽輪12中S9的對應(yīng)軌道行程S9c：
（三）應(yīng)力計算
圖7
已知 T=0.05Nm=500Nmm，小齒輪分度圓直徑 ，嚙合角，則計算出：
圓周力
徑向力
法向載荷 。
（四）配合說明
本次課程設(shè)計扭結(jié)手是可進(jìn)行轉(zhuǎn)動，軸向移動，鉗手的張合三種運動。就要求有間隙配合（如扭結(jié)軸和齒條軸的配合），過度配合（如扇形齒輪的固定）、過盈配合（如套筒和軸之間的配合）。具體的配合關(guān)系和公差詳見附圖。
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糖果包裝機扭結(jié)手的設(shè)計
目錄
第一章 課程設(shè)計的任務(wù)
1.1 目的
1.2 內(nèi)容
第二章 課程設(shè)計的設(shè)計內(nèi)容
第三章 間歇雙端扭結(jié)式糖果包裝機的組成及工作原理
3.1 間歇雙端扭結(jié)式糖果包裝機
3.2 扭結(jié)手運動與結(jié)構(gòu)分析
第四章 設(shè)計步驟
4.1 電動機的選擇
4.2 扭結(jié)手的方案設(shè)計
4.3 扭結(jié)手的結(jié)構(gòu)設(shè)計
第五章 計算說明
5.1 齒輪的計算
5.2 凸輪的計算
5.3 應(yīng)力的計算
5.4 配合說明
第一章 課程設(shè)計的任務(wù)
1.1、目的
1) 包裝機械課程設(shè)計是該課程的延續(xù)，通過設(shè)計實踐，進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握包裝機械設(shè)計的一般方法。
2) 培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課理論知識與生產(chǎn)實際進(jìn)行有效結(jié)合的能力。
3) 培養(yǎng)綜合運用機械制圖、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制造基礎(chǔ)等相關(guān)知識進(jìn)行工程設(shè)計的能力。
4) 培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關(guān)資料及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力。
5) 提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。
6) 提高學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力。
7) 為畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)的實施奠定基礎(chǔ)。
1.2 內(nèi)容
1) 參數(shù)設(shè)計 根據(jù)課題設(shè)計任務(wù)，確定糖果包裝機扭結(jié)手主要構(gòu)件（例如滑移齒輪、凸輪）的結(jié)構(gòu)形式與尺寸參數(shù)、運動參數(shù)。
2) 方案設(shè)計 根據(jù)糖果包裝機扭結(jié)手的結(jié)構(gòu)形式、性質(zhì)及運動參數(shù)，擬定扭結(jié)手的機械傳動鏈、運動系統(tǒng)圖、工作循環(huán)圖。計算并確定各級傳動的傳動比，齒輪傳動、凸輪傳動等傳動構(gòu)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸，擬定扭結(jié)手的結(jié)構(gòu)方案圖。
3) 結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)結(jié)構(gòu)方案圖，在正式圖紙上擬定傳動構(gòu)件與執(zhí)行構(gòu)件的位置。
第二章 課程設(shè)計的設(shè)計內(nèi)容
本次課程設(shè)計需要完成的是間歇雙端扭結(jié)式糖果包裝機扭結(jié)手的設(shè)計，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
(1) 生產(chǎn)能力 200～350塊／min
(2) 糖塊規(guī)格 圓柱形(直徑×長度) 13～32
長方形(長×寬×高) 27×16×11
(3) 包裝紙規(guī)格 商標(biāo)紙 寬90 ，內(nèi)襯紙 寬30
(4) 電機 理糖電機 0.37kW，主電機 0.75kW
(5) 外形尺寸 1450×650×1620
第三章 間歇雙端扭結(jié)式糖果包裝機的組成及工作原理
3.1 間歇雙端扭結(jié)式糖果包裝機
間歇雙端扭結(jié)式糖果包裝機主要由料斗、理糖部件、送紙部件、工序盤以及傳動操作系統(tǒng)等組成?？赏瓿蓡螌踊螂p層包裝材料的雙端扭結(jié)裹包。其包裝工藝流程圖如圖1所示。
包裝機工作時,主傳送機構(gòu)帶動工序盤2作間歇轉(zhuǎn)動，如圖2所示，隨著工序盤2的轉(zhuǎn)動，分別完成對糖果的四邊裹包及雙端扭結(jié)。在第1工位，工序盤2停歇時，送糖桿7、接糖桿5將糖果9和包裝紙6一起送入工序盤上的一對糖鉗手內(nèi)，并被夾持形成U形狀。然后，活動折紙板4將下部伸出的包裝紙(U形的一邊)向上折疊。當(dāng)工序盤轉(zhuǎn)動到第Ⅱ工位時，固定折紙板10已將上部伸出的包裝紙 (U形的另一邊)向下折疊成筒狀。
固定折紙板10沿圓周方向一直延續(xù)到第Ⅳ工位。在第Ⅳ工位，連續(xù)回轉(zhuǎn)的兩只扭結(jié)手夾緊糖果兩端的包裝紙，并且完成扭結(jié)。在第Ⅵ工位，鉗手張開，打糖桿3將已完成裹包的糖果成品打出，裹包過程全部結(jié)束。
圖1 包裝工藝流程圖
1－送糖；2－糖鉗手張開、送紙；3－夾糖；4－切紙；5－紙、糖送入糖鉗手；
6－接、送糖桿離開；7－下折紙；8－上折紙；9－扭結(jié)；10－打糖
圖2 包裝扭結(jié)工藝路線圖
1－扭結(jié)手；2－工序盤；3－打糖桿；4－活動折紙板；5－接糖桿；
6－包裝紙；7－送糖桿；8－輸送帶；9－糖果；10－固定折紙板
包裝機傳動系統(tǒng)由主傳動系統(tǒng)和理糖供送系統(tǒng)兩部分組成。圖3所示為間歇雙端扭結(jié)糖果包裝機主傳動系統(tǒng)圖。主電機經(jīng)機械式無級變速器、軸I將運動傳遞給分配軸Ⅱ，分配軸Ⅱ?qū)⑦\動平行進(jìn)行分配。經(jīng)齒輪、馬氏盤將運動傳遞給軸Ⅲ，帶動工序盤間歇轉(zhuǎn)動，軸Ⅲ每轉(zhuǎn)動一圈，工序盤轉(zhuǎn)動一個工位（60°）。另一傳動路線為經(jīng)齒輪傳動帶動軸V、Ⅵ轉(zhuǎn)動，從而帶動扭結(jié)手完成扭結(jié)動作。軸V經(jīng)鏈傳動、齒輪傳動帶動供紙輥及切刀運動，實現(xiàn)包裝紙的供送及切斷。分配軸Ⅱ上的偏心輪(1)帶動送糖桿送糖；偏心輪(2)帶動鉗手開、合；偏心輪(3) 帶動活動折紙板完成下折紙；偏心凸輪(4)帶動接糖桿和打糖桿分別完成接糖和打糖動作。包裝機正常工作之前，通過轉(zhuǎn)動調(diào)試手輪對包裝機進(jìn)行調(diào)試。主機采用機械式無級調(diào)速，生產(chǎn)能力連續(xù)可調(diào)，能適應(yīng)不同的包裝紙和糖果的變化。由于采用馬氏機構(gòu)，該機不宜高速運轉(zhuǎn)。
圖3 間歇雙端扭結(jié)糖果包裝機主傳動系統(tǒng)圖
3.2 扭結(jié)手運動與結(jié)構(gòu)分析
糖果經(jīng)包裝紙四面裹包后，兩端需扭結(jié)封閉。扭結(jié)機構(gòu)由左右對稱兩部分組成，圖4為單端扭結(jié)手機構(gòu)的傳動示意圖,主要由扭結(jié)手、槽凸輪、擺桿、撥輪、齒輪及傳動軸等組成，圖5是扭結(jié)手的空間立體圖。為滿足包裝紙扭結(jié)的要求，扭結(jié)機構(gòu)在扭結(jié)過程中完成扭結(jié)手的轉(zhuǎn)動、軸向移動和扭結(jié)手的張開、閉合等三種運動。輸入軸1的運動經(jīng)齒輪4、5、6、7傳動后，帶動扭結(jié)手2實現(xiàn)扭結(jié)轉(zhuǎn)動；輸入軸1的運動經(jīng)齒輪4、5帶動槽凸輪12轉(zhuǎn)動，經(jīng)過擺桿10、撥輪8、傘齒輪齒條3帶動扭結(jié)手的張、合運動；輸入軸1的運動經(jīng)齒輪4、5帶動槽凸輪12轉(zhuǎn)動，經(jīng)過擺桿10、撥輪9實現(xiàn)扭結(jié)手的軸向位移運動。扭結(jié)手張開和閉合的角度大小與進(jìn)退距離的協(xié)調(diào)，由槽凸輪12的曲線保證。齒輪5、齒輪6的齒數(shù)分別為60和24，齒數(shù)比為2.5，保證扭結(jié)手每張、合一次，扭結(jié)手旋轉(zhuǎn)2.5圈。根據(jù)包裝機各執(zhí)行機構(gòu)的運動規(guī)律及其動作配合要求，可繪制出包裝機的工作循環(huán)圖。當(dāng)工序盤攜帶糖塊及包裝紙旋轉(zhuǎn)至扭結(jié)工位時，扭結(jié)手進(jìn)行張合、旋轉(zhuǎn)和軸向位移，完成扭結(jié)工序，其工作循環(huán)圖如圖6所示。
圖4 扭結(jié)手機構(gòu)示意圖
1-輸入軸 2-扭結(jié)手 3-傘齒輪齒條 4、5、6、7、13、14-齒輪
8、9-撥輪 10-擺桿 11-彈簧 12-凸輪 15-手盤 16-調(diào)節(jié)螺桿
圖5 扭結(jié)手的空間立體圖
圖6 扭結(jié)手工作循環(huán)圖
圖7為扭結(jié)手機構(gòu)的裝配簡圖。左右扭結(jié)手之間的距離及對稱度的調(diào)節(jié)，通過轉(zhuǎn)動手輪20來實現(xiàn)。轉(zhuǎn)動手輪20旋轉(zhuǎn)，帶動滑座23左右移動，改變擺桿12的下支點位置，實現(xiàn)扭結(jié)手產(chǎn)生軸向位移。
圖7 扭結(jié)手結(jié)構(gòu)裝配簡圖
1-扭結(jié)手 2-套軸 3-扭結(jié)手軸 4、13、16-齒輪 5-螺母
6-撥輪 7-彈簧 812-擺桿 9、15-銷 10-槽凸輪 11-凸輪軸
14-輸入軸 17-滑塊 18-滑塊軸 19-滾子軸 20-手輪 21-固定板
22-調(diào)節(jié)螺桿 23-滑座 24-螺栓 25-箱體
第四章 設(shè)計步驟
4.1 電動機的選擇
用電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、效率高、控制使用方便等優(yōu)點，所以本設(shè)計采用電動機作原動機。
電動機在輸出同樣功率時轉(zhuǎn)速越高，電動機的極數(shù)越小，尺寸和重量就越小，價格也越低。從價格方面考慮一般盡量用選用高速電動機，選電機的運動參數(shù)為：機型Y802--4，功率0.75Kw，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，額定頻率50Hz，電壓380V，滿載時轉(zhuǎn)速1390r/min。
4.2扭結(jié)手的方案設(shè)計
4.2.1、嵌手運動實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形式
1） 嵌手實現(xiàn)張合運動，可采用多種不同的結(jié)構(gòu)，如圖8所示，而且，需要一個復(fù)位裝置，一般是采用彈簧進(jìn)行復(fù)位。
2） 實現(xiàn)嵌手軸向移動的結(jié)構(gòu)形式有多種，如圖9所示。不同的機構(gòu)形式，具有不同的優(yōu)缺點。端面凸輪—連桿—滑移齒輪方式，結(jié)構(gòu)緊湊；盤形凸輪—滑移齒輪方式，空間結(jié)構(gòu)較大；四連桿機構(gòu)機構(gòu)簡單，但體積較大。
3） 實現(xiàn)嵌手轉(zhuǎn)動，可采用齒輪傳動、鏈傳動、帶傳動（同步帶）等方式。鏈傳動和帶傳動可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動，帶傳動磨損較快；齒輪傳動結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比恒定，傳遞扭矩大。
4.2.2扭結(jié)手應(yīng)實現(xiàn)的功能
1） 嵌手可實現(xiàn)轉(zhuǎn)動；
2） 嵌手可實現(xiàn)軸向直線運動；
3） 扭結(jié)手各運動相對運動關(guān)系可手動調(diào)整；
4） 扭結(jié)手可進(jìn)行糖果的手動扭結(jié)包裝。
4.2.3確定扭結(jié)手的總體方案及總體布局
根據(jù)扭結(jié)手功能設(shè)計要求，對比不同結(jié)構(gòu)形式的特點，類比現(xiàn)有糖果包裝機扭結(jié)手形式，確定扭結(jié)手的總體方案及總體布局。初步確定扭結(jié)手箱體的總體尺寸為320×230×200mm。
4.2.4擬定扭結(jié)手的傳動系統(tǒng)圖、工作循環(huán)圖、部件的裝配圖、有關(guān)零件的零件圖，如圖紙所示。并完成相關(guān)參數(shù)的確定及尺寸的計算。
圖8 嵌手張合機構(gòu)簡圖
圖9 嵌手軸向移動簡圖
4.3扭結(jié)手的結(jié)構(gòu)設(shè)計
方案設(shè)計結(jié)束后，審定方案的合理性，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。裝配圖的繪制與相關(guān)的設(shè)計、計算應(yīng)交替進(jìn)行，相輔相成。
4.3.1傳動系統(tǒng)設(shè)計
傳動系統(tǒng)設(shè)計在機械零件課程設(shè)計的基礎(chǔ)上完成，主要包括：
1） 齒輪傳動設(shè)計。計算直齒、斜齒齒輪傳動的中心距、模數(shù)、齒數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸。
2） 凸輪傳動設(shè)計。計算凸輪的輪廓尺寸進(jìn)行強度校核；
3） 根據(jù)軸上零件的結(jié)構(gòu)尺寸以及支撐軸承的尺寸，確定各軸的結(jié)構(gòu)尺寸；
4） 對各軸的軸承潤滑及密封進(jìn)行設(shè)計；
5） 對主要傳動軸的軸承進(jìn)行受力分析、強度校核及壽命校核。
4.3.2各元件的空間布置、定位與支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計。
4.3.3手動操作裝置的設(shè)計
4.3.4相對位置調(diào)整機構(gòu)的設(shè)計
第五章 計算說明
5.1 齒輪的計算
設(shè)扇形齒輪的全齒數(shù)Z為17，模數(shù)M為1.25，齒條厚度L=40mm，Hz=9，扇形齒輪轉(zhuǎn)過的角度為β ，則
齒輪中心距Dz=Mz+Hz=17×1.25+9=30.25mm
∠AO1B=2arcsin（1/4L）=2arcsin(15/2/40)=21.62o
[β]=Kβ=1.2×21.62o=25.95o
△S9=[β]mZ/360o=25.95o×1.25×17/360o=1.532mm
[S9]=Ks9×S9=1.2×1.532=1.838mm
5.2 凸輪的計算
前面已給出凸輪圖。設(shè)L1=5mm，L2=10mm，已知S8=5mm，則槽輪中S8軌道的行程S8c滿足：
于是確定工作循環(huán)圖中對應(yīng)曲線的最大位移為S8c。討論S9對應(yīng)槽輪曲線。如上圖中手爪由左向右移動過程中對應(yīng)于165o點，手爪處于最左側(cè)，同時處于張開狀態(tài)，并開始閉合到195o點完成閉合。此過程中運動的距離為△S9（上面已求出），對應(yīng)于槽輪12中S9的對應(yīng)軌道行程S9c：
5.3 應(yīng)力計算
Ft=2T/d Fr=Fttanα Fn=Ft/cosα
已知T=0.05Nm=500Nmm，小齒輪分度圓直徑d=21.25mm，嚙合角α=20，則計算出：
圓周力：Ft=2T/d=2×500/21.25=47.06N
徑向力：Fr=Fttanα=47.06×0.364=17.13N
法向載荷：Fn=Ft/cosα=47.06/0.9397=50.07N
5.4 配合說明
本次課程設(shè)計扭結(jié)手是可進(jìn)行轉(zhuǎn)動，軸向移動，嵌手的張合三種運動。這就要求有間隙配合（如扭結(jié)軸和齒條軸的配合）、過渡配合（如扇形齒輪的固定）以及過盈配合（如套筒和軸之間的配合）。具體的配合關(guān)系和公差詳見機械制圖書中的附表。
參考文獻(xiàn)：
[1] 《包裝機械結(jié)構(gòu)與設(shè)計》，黃穎為，主編，化學(xué)工業(yè)出版社
[2] 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》（中冊）第二版（修訂），化學(xué)工業(yè)出版社
[3] 百度文庫，www.baidu.com