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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 1 頁 共 43 頁 目 錄 目 錄 ...........................................................................................................................................1 1 緒論 .......................................................................................................................................2 1.1 課題研究的背景和意義 .................................................................................................2 1.2 扭結(jié)式糖果包裝機(jī)研究現(xiàn)狀 .........................................................................................2 1.3 扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的發(fā)展趨勢 .....................................................................................4 2 糖果扭結(jié)包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì) .........................................................................................5 2.1 功能、參數(shù)及應(yīng)用范圍分析 .........................................................................................5 2.2 工藝分析 .........................................................................................................................6 2.2.1 扭結(jié)包裝機(jī)類型的確定 ..........................................................................................6 2.2.2 包裝工藝流程、工藝路線和工位數(shù)的確定 ..........................................................6 2.2.3 對執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動要求 ..........................................................................................8 2.2.4 機(jī)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..............................................................................................9 2.2.5 各機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式 ................................................................................................17 2.2.6 自動控制系統(tǒng) ........................................................................................................19 2.2.7 傳動系統(tǒng) ................................................................................................................20 2.2.8 編制工作循環(huán)圖 ....................................................................................................21 3. 傳動系統(tǒng)中各零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................................................................24 3.1 電動機(jī)的選擇 ...............................................................................................................24 3.2 帶傳動的選擇 ...............................................................................................................24 3.3 齒輪傳動的設(shè)計(jì) ...........................................................................................................24 3.4 軸的設(shè)計(jì) .......................................................................................................................30 3.5 桿件的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................33 3.5.1 開閉鉗機(jī)構(gòu)桿件設(shè)計(jì) ............................................................................................33 3.5.2 推搪機(jī)構(gòu)桿件的設(shè)計(jì) ..............................................................................................35 3.5.3 接糖機(jī)構(gòu)桿件的設(shè)計(jì) ..........................................................................................38 3.5.4 折紙機(jī)構(gòu)桿件的設(shè)計(jì) ............................................................................................39 3.6 圓柱凸輪的設(shè)計(jì) ...........................................................................................................42 4. 總 結(jié) ..................................................................................................................................43 參 考 文 獻(xiàn) .............................................................................................................................45 致 謝 .........................................................................................................................................47 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 2 頁 共 43 頁 1 緒論 1.1 課題研究的背景和意義 目前, 國內(nèi)糖果產(chǎn)品的包裝形式有扭結(jié)式包裝、枕式包裝、折益信封式包裝。枕式 包裝在國際上流行于上個世紀(jì) 60—70 年代, 國內(nèi)從 80 年代開始流行至今。傳統(tǒng)扭結(jié)式 包裝是最老的包裝形式, 從發(fā)明到現(xiàn)在已有近百年歷史。這種包裝形式多用于糖果, 它 不僅可以通過現(xiàn)代化高速、自動化的包裝機(jī)來完成, 也可以通過手工操作完成。最初的 扭結(jié)包裝機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，操作復(fù)雜，只能完成最基本的扭結(jié)動作，而且生產(chǎn) 效率低下又極不衛(wèi)生。因此曾一度被枕式包裝機(jī)的出現(xiàn)所取代。多年以來, 糖果包裝 一直是以枕式包裝獨(dú)占鰲頭，風(fēng)靡一時(shí)。直到現(xiàn)在枕式包裝機(jī)也較扭結(jié)包裝機(jī)普及,。 目前大多數(shù)糖果、巧克力生產(chǎn)企業(yè)均采用枕式包裝。但隨著糖果包裝行業(yè)的迅猛發(fā)展， 以及各種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，糖果扭結(jié)包裝這種古老而有年輕的包裝形式越來越受到人 們的青睞。糖果扭結(jié)包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能不斷完善, 使這種受人們歡迎的包裝形式沉 寂了一段時(shí)期后又走上了舞臺 [1、2] 。 目前大部分扭結(jié)裹包產(chǎn)品，如糖果、冰棒、雪糕、巧克力等食品包裝都已實(shí)現(xiàn)了 機(jī)械化。但糖果扭結(jié)包裝機(jī)的設(shè)計(jì)上存在一些問題，其缺陷是限制生產(chǎn)發(fā)展的瓶頸。 例如：由于包裝速度過快，糖塊會嚴(yán)重偏移，使糖塊超前運(yùn)動，碰著運(yùn)動零部件；理 糖裝置與出糖裝置不協(xié)調(diào)、不同步，從而容易出現(xiàn)卡包漏包現(xiàn)象；包裝材料制動力太 小，拉伸時(shí)容易出現(xiàn)松弛，包裝材料因飄動而跑偏；糖果通道間隙大，包裝材料難以 緊貼糖果。所以此次課題對這方面的研究對于優(yōu)化糖果扭結(jié)包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)、提高生產(chǎn) 效率、降低生產(chǎn)成本以及減少機(jī)器故障等方面有著重要意義 [3、4] 。 1.2 扭結(jié)式糖果包裝機(jī)研究現(xiàn)狀 用撓性包裝材料裹包產(chǎn)品，將末端伸出的裹包材料扭結(jié)封閉的機(jī)器稱為扭結(jié)式裹 包機(jī)。其裹包方式由單端和雙端扭結(jié)。 我國糖果包裝六七十年代前主要以手工作業(yè)為主，這是由我國當(dāng)時(shí)的特殊國情決 定的，對糖果扭結(jié)包裝機(jī)的研究很少。隨著市場需求的不斷擴(kuò)大和食品工業(yè)的快速發(fā) 展，改革開放前我國開始從歐美等發(fā)達(dá)國家引進(jìn)他們的糖果包裝機(jī)械設(shè)備，并開始有 計(jì)劃的進(jìn)行仿制和改造，吸收國外糖果包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)理念和制造經(jīng)驗(yàn)。到八十年代 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 3 頁 共 43 頁 初已經(jīng)基本完成了對引進(jìn)的糖果包裝機(jī)械裝置的消化吸收工作，并對糖果包裝機(jī)開發(fā) 出自己的新技術(shù)、新設(shè)備。九十年代，我國研制出伺服電機(jī)驅(qū)動的食品包裝機(jī)械，食 品包裝機(jī)械行業(yè)實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械裝置為主向電腦程控為主的技術(shù)升級。在這種情況下， 我國糖果包裝機(jī)取得了長久的發(fā)展。伺服電機(jī)驅(qū)動的糖果包裝機(jī)生產(chǎn)速度更快，自動 化程度更高，機(jī)械性能的柔軟性、系統(tǒng)化程度也迅速提高。中國以糖果包裝機(jī)、顆粒 充填機(jī)、液體灌裝機(jī)等為代表的食品包裝機(jī)械以其獨(dú)特性贏得了世界市場廣闊的銷售 空間。例如上海久豐食品機(jī)械有限公司自行研發(fā)制造的雙扭型糖果包裝機(jī)處于世界領(lǐng) 先水平,申請專利并取得國家級鑒定備案。目前糖果包裝機(jī)的研究和開發(fā)主要是抓住一 個核心技術(shù)：計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)入食品包裝機(jī)械領(lǐng)域。我國已成功地研發(fā)出具有世界領(lǐng)先 水品的微電腦程控式扭結(jié)包裝機(jī)，并實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，開始向眾多國內(nèi)外食品包裝機(jī)械廠 家提供該設(shè)備。該機(jī)采用國際流行的兩端扭結(jié)式包裝,設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)新穎、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,受 到廣東、福建、浙江、上海、山東、四川、河南等地及東南亞地區(qū)各使用廠家的一致 好評。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，中國制造的糖果包裝機(jī)械必將走向世 界 [5]。 雖然我國的糖果包裝機(jī)械發(fā)展較快，但由于歷史原因和我國的一些特殊國情，我 國食品包裝機(jī)械起步較晚，技術(shù)水平從整體上看要比先進(jìn)國家的枝術(shù)水平整體落后好 幾年。糖果包裝機(jī)在產(chǎn)品的開發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性等方面有著明顯不足。從質(zhì)量 上看：我國糖果包裝機(jī)械的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)手段較落后，大部分還是采用陳舊的通用 設(shè)備加工，產(chǎn)品的規(guī)格、型號不全，質(zhì)量還有待于進(jìn)一步提高。糖果類包裝機(jī)械品種 少，配套數(shù)量少，缺少高精度和大型化產(chǎn)品，遠(yuǎn)不能滿足市場需求。自行研發(fā)的糖果 包裝機(jī)性能較低，穩(wěn)定性和可靠性差、外觀造型不美觀、表面處理粗糙，許多元器件 質(zhì)量差，壽命短、可靠性低，影響了整體的質(zhì)量。從產(chǎn)品開發(fā)看：我國糖果包裝機(jī)械 主要還是仿制、測繪，稍加國產(chǎn)化改進(jìn)，談不上正真意義的開發(fā)研究。目前，國內(nèi)廠 家對糖果包裝機(jī)的研發(fā)投入較少，產(chǎn)品開發(fā)缺少創(chuàng)新，難上水平，新產(chǎn)品開發(fā)不但數(shù) 量少，而且開發(fā)周期長。在企業(yè)管理上，往往重生產(chǎn)加工，輕研究開發(fā)，創(chuàng)新不夠， 不能緊跟市場需求及時(shí)更新產(chǎn)品。我國糖果包裝機(jī)械行業(yè)缺乏知識產(chǎn)權(quán)意識，這也是 其他行業(yè)的通病，往往剛設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品很快就被仿制出來了，短時(shí)間內(nèi)有上千家企 業(yè)同時(shí)投放市場，到最后甚至根本找不到誰是該設(shè)備產(chǎn)品的開發(fā)者。許多企業(yè)忙于現(xiàn) 有產(chǎn)品擴(kuò)大市場，忙于仿制和抄襲他人的產(chǎn)品，根本不去考慮產(chǎn)品如何升級換代，如 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 4 頁 共 43 頁 何實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。從糖果包裝機(jī)自動化程度看：國外使用的糖果包裝機(jī)械自動化程度 高，單產(chǎn)比我國大。這不是我國的制造水平達(dá)不到，而是需求上的問題。其原因：一 是我國勞動力多、成本低；二是我國制造企業(yè)總體規(guī)模不大，而產(chǎn)能大的機(jī)型一次性 投入大，會給企業(yè)帶來很大的負(fù)擔(dān) [6、7] 。 目前我國糖果類食品包裝機(jī)械出口額還不足總產(chǎn)值的 5%，進(jìn)口額卻與總產(chǎn)值大抵 相當(dāng)，與發(fā)達(dá)國家相去甚遠(yuǎn)。 1.3 扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的發(fā)展趨勢 未來扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的發(fā)展趨勢將配合產(chǎn)業(yè)自動化、智能化趨勢，技術(shù)發(fā)展將 朝著四個方向發(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)境變化形勢下，多元化、彈性化且具有多種切換功能的糖果包裝機(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。目前食品包裝機(jī)械生產(chǎn)廠家普遍使用 PLC 動力負(fù)載控 制器，雖然 PLC 彈性很大，但仍未具有電腦（含軟件）所擁有的強(qiáng)大功能。四是結(jié)構(gòu) 高精度化。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)運(yùn)動控制等事關(guān)包裝機(jī)械性能的優(yōu)劣，可通過馬達(dá)、編碼 器及數(shù)字控制（NC） 、動力負(fù)載控制（PLC）等高精密控制器來完成，并適度地做產(chǎn)品 延伸，朝高科技產(chǎn)業(yè)的包裝設(shè)備方向研發(fā)。 糖果包裝機(jī)械越來越注重開發(fā)快速、成本較低的包裝設(shè)備，未來的發(fā)展趨勢是設(shè) 備更小型、更靈活機(jī)動、多用途、高效率。此趨勢還包括節(jié)約時(shí)間、降低成本，因此 包裝機(jī)所追求的是組合化、簡潔化、可移動的包裝設(shè)備 [8]。 要快速縮短國內(nèi)糖果制造業(yè)與發(fā)達(dá)國家的差距，只有走技術(shù)革新之路。而今后國 內(nèi)糖果包裝的發(fā)展趨勢必然會朝包裝機(jī)的高速自動化、一機(jī)多能化及包裝設(shè)計(jì)的特色 化方向發(fā)展。 首先，使用機(jī)械的目的在于提高生產(chǎn)率，在包裝產(chǎn)品時(shí)要求效率非常高，強(qiáng)調(diào)的 是速度和質(zhì)量，而更換包裝結(jié)構(gòu)卻是次要的。在糖果類進(jìn)行包裝時(shí)，一般需要高速、 自動化的包裝機(jī)，以追求規(guī)模經(jīng)濟(jì)的包裝成本優(yōu)化。在這類包裝機(jī)上，采用了當(dāng)今最 新的技術(shù)，如伺服電機(jī)、光電追蹤、高速攝影等，以達(dá)到包裝機(jī)效能。與糖果包裝機(jī) 連接的傳送帶的自動轉(zhuǎn)向、整理、急停、加速也被廣泛應(yīng)用。 其次，對于非標(biāo)準(zhǔn)化或季節(jié)性的產(chǎn)品，包裝機(jī)應(yīng)該是靈活的，特點(diǎn)是輕便和小巧。 靈活則是為適應(yīng)不斷變化的市場需求而開發(fā)的，糖果就有扭結(jié)式、枕式、三角式、異 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 5 頁 共 43 頁 形等，這些產(chǎn)品的包裝要求能在一套包裝設(shè)備上完成，而只需在局部控制或操作上稍 加變換便可完成不同結(jié)構(gòu)形式的包裝。該類型糖果包裝機(jī)不追求速度，而是尋求個性 化的包裝和靈活適應(yīng)性。 總體來說，今后我國的糖果包裝設(shè)備將會向著多功能、高性能、自動化和智能化 的方向發(fā)展。加入WTO 以后，我國的食品包裝機(jī)械行業(yè)既面臨機(jī)遇，也將受到挑戰(zhàn)。 我們將在基本同等的世界市場環(huán)境里同國外企業(yè)競爭。所有的相關(guān)企業(yè)應(yīng)研究適合自 身的發(fā)展對策，找準(zhǔn)有潛力的發(fā)展方向，爭取與世界同步，并到世界市場上一爭高低。 只有這樣，我國的糖果包裝機(jī)械才能在激烈的全球競爭中找到立足之地，并最終獲得 巨大的發(fā)展 [9、10] 。 2 糖果扭結(jié)包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 2.1 功能、參數(shù)及應(yīng)用范圍分析 用途：包裝已成型的蛋白糖和乳脂糖。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 6 頁 共 43 頁 生產(chǎn)能力：每分鐘 200—350 塊。 糖塊規(guī)格：圓柱形和長方體形兩種糖塊。圓柱形糖塊規(guī)格為長 26—30mm，直徑 Φ 為 12—16mm，長方體形糖塊規(guī)格為長 25—30mm，高 12—18mm，厚 10— 14mm。 包裝材料：用卷筒式內(nèi)外兩層紙裹包。內(nèi)襯紙為淀粉紙或防油脂紙，寬 30— 40mm，外商標(biāo)紙為蠟紙或玻璃紙，寬 85—90mm。 裹包方式：雙端扭結(jié)式裹包。 電動機(jī)：理糖電動機(jī) 0.37kW，主電動機(jī) 0.75kW。 外形尺寸： 。1450????×650????×1620???? 2.2 工藝分析 2.2.1 扭結(jié)包裝機(jī)類型的確定 扭結(jié)式糖果裹包機(jī)有間歇運(yùn)動和連續(xù)運(yùn)動兩種類型。連續(xù)運(yùn)動型一般用于一層紙 包裝，包裝速度較間歇運(yùn)動型要快。但它如果用兩層紙包裝糖果時(shí)要求內(nèi)襯紙與外商 標(biāo)紙一樣寬，這樣會造成內(nèi)襯紙的很大浪費(fèi)。間歇運(yùn)動型既可用于一層紙包裝，也可 用于兩層紙包裝，用兩層紙時(shí)內(nèi)襯紙和外商標(biāo)紙可以不一樣寬，這樣可以節(jié)約成本。 根據(jù)本次課題的設(shè)計(jì)要求選用間歇運(yùn)動型包裝機(jī)。又由于糖果生產(chǎn)批量大，扭結(jié)式裹 包動作也較多，故選用多工位裹包機(jī)。 2.2.2 包裝工藝流程、工藝路線和工位數(shù)的確定 （1）包裝程序和工藝流程圖 糖果被理糖機(jī)構(gòu)、推搪機(jī)構(gòu)送到工序盤的指定位置后，內(nèi)襯紙和外商標(biāo)紙同時(shí)圍 繞糖塊進(jìn)行裹包動作，將糖塊裹包成呈筒狀。然后糖塊兩端伸出包裝紙被扭結(jié)機(jī)械手 扭結(jié)，糖果被封閉完成裹包，最后糖果被打糖桿打出。整個包裝過程結(jié)束，下個包裝 過程開始。 包裝工藝流程圖 [11]如下圖 2.1 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 7 頁 共 43 頁 圖 2.1 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、糖進(jìn)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 （2）包裝扭結(jié)工藝路線圖如下圖 2.2 所示： 圖 2.2 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；10—固定折紙板 （3）工位數(shù)及描述 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 8 頁 共 43 頁 從上圖 2.2 的扭結(jié)工藝路線圖分析，糖果需經(jīng)過夾持、下折紙、上折紙、扭結(jié)、打 糖這幾個階段，為了減少工位數(shù)可將扭結(jié)和成品輸出分別安排在工位Ⅲ、Ⅳ完成，這 樣只需四個工位即可。但為改善槽輪機(jī)構(gòu)的動力特性，并使總體布局合理，扭結(jié)和成 品輸出還是分別布置在工位Ⅳ 、Ⅵ為佳，這樣可簡化傳動，并且操作人員還可兼顧成 品裝盒工作。 如圖 2.2 所示，在第Ⅰ工位，送糖桿 7、接糖桿 5 將糖果 9 和包裝紙一起送入工序 盤上的一對糖鉗手內(nèi)，并被夾持形成“U”形。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)到第Ⅱ工位時(shí)，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。 2.2.3 對執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動要求 如下圖 2.3 所示，對各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動要求，結(jié)合以下五個部分說明 [12、13] 。 圖 2.3 工藝流程圖 1—內(nèi)襯紙；2—商標(biāo)紙；3—送紙輥；4—切紙刀；5—糖塊； 6—推糖桿；7—送糖帶；8—折紙板；9—接糖桿；10—工序盤； 11—糖鉗；12—打糖桿；13—固定折紙板 （1）包裝材料供送 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 9 頁 共 43 頁 為了將內(nèi)襯紙 1 和商標(biāo)紙 2 連續(xù)等速地供送到工位Ⅰ，并將其定長切斷，需配置 一對等速轉(zhuǎn)動的送紙輥 3 和切紙刀 4。每張紙長為 56—65mm，當(dāng)紙長改變時(shí)，須更換 送紙部件。 （2）糖塊整理與供送 為將糖塊整理成列開供送到工位Ⅰ，需配置理糖與送糖機(jī)構(gòu)，它們的運(yùn)動形式與所 選機(jī)構(gòu)類型密切相關(guān)。 （3）主傳送 為將糖塊和包裝紙由工位Ⅰ間歇地依次傳送到工位Ⅵ，需配置工序盤 10，在盤上 設(shè)置六對糖鉗 11，以便夾緊糖塊和包裝紙作轉(zhuǎn)位運(yùn)動。每對糖鉗在工位Ⅵ、Ⅰ停留期 間都須作張開和閉合運(yùn)動，以便糖塊和包裝紙?jiān)诠の虎襁M(jìn)入糖鉗，成品從工位Ⅵ輸出。 工序盤采用有六個槽的糟輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動，這樣就可將槽輪與工序盤布置在一根軸上以簡 化主傳送系統(tǒng)和提高傳動精度。 （4）裹包執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1)推糖與接糖 采用推糖桿 6 和接糖桿 9 將糖塊和包裝紙夾緊后移送到工位Ⅰ，本設(shè)計(jì)設(shè)定移距 為 32mm。 2)折紙 包裝紙?jiān)谟晒の虎褶D(zhuǎn)位別工位Ⅱ的過程中被折成“Ｕ”形，在工位Ⅰ由折紙板 8 向上折疊而成為“ ”形，然后由工位Ⅰ轉(zhuǎn)位到工位Ⅱ時(shí)被固定折紙板 13 折疊而形成 筒狀。折紙板 8 作往復(fù)擺動。 3)扭結(jié) 為將伸出糖塊兩端的包裝紙扭緊封閉，需在工位Ⅴ配置兩個扭結(jié)機(jī)械手扭結(jié)時(shí)作 開閉、旋轉(zhuǎn)和軸向移動三種配合運(yùn)動。 （5）成品輸出 在工位Ⅵ配置作往復(fù)擺動的打糖桿 12，將包裝成品輸出機(jī)外。 2.2.4 機(jī)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）供紙機(jī)構(gòu) 采用卷筒紙連續(xù)供紙方式，圖 2.4 為供紙機(jī)構(gòu)原理圖。它主要由供紙輥 l、供紙輥 2、導(dǎo)向輥 3、橡膠拉紙輥 4 及切紙刀等組成。兩個供紙輥分別裝有商標(biāo)紙和內(nèi)襯紙， 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 10 頁 共 43 頁 經(jīng)導(dǎo)向輥后，由一對拉紙輥 4 拉下井送到包裝工位。當(dāng)送糖桿、接糖桿將糖果和包裝 紙一起夾住時(shí)，包裝紙被切紙刀切斷。為使操作方便，將卷筒內(nèi)襯紙和商標(biāo)紙的紙架 就近設(shè)置在機(jī)器的上方。 圖 2.4 供紙機(jī)構(gòu)原理圖 1，2—供紙輥；3—導(dǎo)向輥；4—拉紙輥； 5—旋轉(zhuǎn)切紙刀；6—皮帶；7—固定銷；8—彈簧； 9—固定切紙刀；10—送糖桿；11—推糖桿；12—糖果 供紙輥的結(jié)構(gòu)如圖 2.5 所示。當(dāng)商標(biāo)紙和內(nèi)襯紙的位置不對中時(shí)，通過調(diào)節(jié)螺桿 10 進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)紙的張力變化或由于紙輥轉(zhuǎn)動慣量的變化引起供紙速度不穩(wěn)定時(shí)，通 過拉簧 12、皮帶 7 阻止紙速和張力的突變，從而保持穩(wěn)定供紙 [14、15] 。 圖 2.5 供紙輥結(jié)構(gòu)示意圖 1—軸；2 —銅套；3 —套筒；4、5—夾紙盤；6—調(diào)節(jié)滑輪； 7—皮帶；8— 螺釘；9 —拉簧；10—調(diào)節(jié)螺桿；11—滾動軸承； 12—拉簧；13—緊定螺釘；14—油杯 （2）切紙機(jī)構(gòu) 常用的切紙機(jī)構(gòu)有三種基本形式，如圖 2.6 所示，圖中(a)為剪刀機(jī)構(gòu)。驅(qū)動凸輪 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 11 頁 共 43 頁 使剪刀張開，而彈簧回力使刀刃閉合實(shí)現(xiàn)剪切。兩刀接觸面要求加工精密，壓力可調(diào)。 這種機(jī)構(gòu)多用于間歇供料的包裝機(jī)上。圖中(b)為單滾刀機(jī)構(gòu)，卷紙由固定后刀片供送， 當(dāng)滾刀旋轉(zhuǎn)通過后刀片刃口時(shí)，將卷紙切斷。該刀刃口與刀輥軸線成 1．5°—2．5° 的螺旋角，使動刀刃與定刀刃在切割過程中逐步接觸，以減小剪切力和刀刃的磨損， 并有利提高對包材的剪切質(zhì)量。圖中(c)為雙滾刀機(jī)構(gòu)，適于連續(xù)式高速包裝機(jī)。與上 同理，兩刀刃都具有相對于各自軸線 1.5°—2.5°的螺旋角。圖中(d)為雙刀盤機(jī)構(gòu) (切割原理與剪刀機(jī)構(gòu)相似)，兩片扇形刀盤軸線相同，其中一片與轉(zhuǎn)細(xì)相連，而另一 片與轉(zhuǎn)軸抽套相連，動力通過不同的傳動路線，使兩刀盤反向、等速旋轉(zhuǎn)，兩刀刃在 交錯過程中實(shí)現(xiàn)對包材的切割。比較這四種機(jī)構(gòu)和根據(jù)要求對于扭結(jié)糖果包裝機(jī)我們 選擇（b）方案作為切紙機(jī)構(gòu)。 圖 2.6 常用切紙機(jī)構(gòu)示意圖 （3）糖塊整理與供送系統(tǒng) 可供本機(jī)選用的整理供送方案有：1)如圖 2.7(a)所示的閘板式理糖，借閘板的上 下往復(fù)運(yùn)動將糖塊整理成列，由送糖帶將糖塊送往包裝工位，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠， 但速度較慢。2)如圖 (b)所示的孔盤式理糖，孔盤作間歇運(yùn)動，其上的糖塊在慣性力 的作用下落入孔槽內(nèi)，向左至箭頭所示位置被直接送入工序盤內(nèi)，省去送糖機(jī)構(gòu)，但 整理圓柱形和長方形兩種糖形時(shí)空位較多。3)如圖 (c)所示的振動料斗理糖，比較簡 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 12 頁 共 43 頁 單，但對整理長方體糖塊的把握不大。4)轉(zhuǎn)盤式理糖，如圖 (d)所示，轉(zhuǎn)盤作等速轉(zhuǎn) 動，使其錐面上的糖塊落入環(huán)形槽內(nèi)，再由送糖帶將糖塊送住包裝工位，它結(jié)構(gòu)簡單， 理糖速度快，對給定的兩種糖形都適用 [13]。 （a）閘板式 （b）孔盤式 （c）振動料斗式 （d）轉(zhuǎn)盤式 圖 2.7 理糖方案簡圖 比較這 4 種方案，并根據(jù)實(shí)際需要選用第 4 種方案，并在此基礎(chǔ)上附加一些裝置： 在轉(zhuǎn)盤上方設(shè)置貯糖料斗，并用槽式電磁振動給料器定期將糖塊送到理糖轉(zhuǎn)盤上，而 在轉(zhuǎn)盤出口處設(shè)置一等速轉(zhuǎn)動的毛刷以將豎立的和重疊的糖塊拔掉。 圖 2.8 所示為間歇式糖果包裝機(jī)供糖機(jī)構(gòu)的示意圖。動力由螺旋齒輪 2 傳入，通 過主軸 l 使裝糖盤蓋 10 旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，經(jīng)雙聯(lián)齒輪 3、齒輪 4、雙頭螺紋軸 5、空心軸 6 使導(dǎo)糖盤 9 以低于裝糖盤蓋 10 的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)(導(dǎo)糖盤轉(zhuǎn)速為裝糖盤的 )。糖塊從振動 14 料斗落下(圖中未畫出)堆聚于裝糖盤蓋 10 上，具有錐形的裝糖盤蓋高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，糖塊 因離心力的作用，易滑落入導(dǎo)糖盤 9 的等分格內(nèi)，并大部分處于平臥狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)毛刷 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 13 頁 共 43 頁 A 的作用是刷去重疊的糖塊保證每一糖格內(nèi)只充填糖塊一粒。格內(nèi)的糖塊隨導(dǎo)糖盤作等 速轉(zhuǎn)動，當(dāng)它轉(zhuǎn)至法蘭圈 8 的落口時(shí)，糖塊因自重而通過落糖口落入輸出槽 11 內(nèi)，然 后被送至包裝部分。更換具有不同形狀、尺寸的導(dǎo)糖盤，便能適應(yīng)供送不同形狀糖塊 的要求。這種機(jī)構(gòu)供糖速度高，并能有效地使糖塊布滿糖盤的分糖格內(nèi)，減少格內(nèi)缺 糖現(xiàn)象。此外，在落糖口前面一分糖格的上方，可設(shè)置觸桿式或光電式傳感器，當(dāng)分 糖格內(nèi)缺糖時(shí)，傳感器可控制送紙機(jī)構(gòu)停止送紙，實(shí)觀無糖不供紙 [17]。 圖 2.8 旋轉(zhuǎn)供糖機(jī)構(gòu)示意圖 1—主軸；2 —螺旋齒輪；3—雙聯(lián)齒輪；4 —齒輪； 5—雙頭螺紋軸；6 —空心軸；7—落糖盤；8 —法蘭圈； 9—導(dǎo)糖盤； 10—裝糖盤蓋；11 —輸出槽 （4）惠包機(jī)構(gòu) 圖 2.9 為裹包機(jī)構(gòu)示意圖，裹包機(jī)構(gòu)主要由六鉗夾糖盤 23、送糖桿 15、接糖桿 20、活動折紙板 17、固定折紙板及擺動凸輪 24、連桿等組成。裝有 6 對糖鉗手的工序 盤 23 裝在軸Ⅱ上，由槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動，每次轉(zhuǎn) l／6 圈。裝在分配軸Ⅱ上的偏心輪 3，經(jīng) 連桿 4 驅(qū)動凸輪 24 擺動一定角度，凸輪 24 空套在軸Ⅲ上，當(dāng)凸輪 24 往復(fù)擺動時(shí)，驅(qū) 動滾子 25，經(jīng)一對嚙合的扇形齒輪使糖鉗手 19、21 張開或閉合；偏心輪 l 經(jīng)連桿 2 及 擺桿 9 使軸 I 往復(fù)擺動，通過扇形齒輪 16 帶動送糖桿 15 往復(fù)移動，實(shí)現(xiàn)送糖；同時(shí)， 偏心輪 3 經(jīng)連桿 4 及擺桿 10 使軸 IV 往復(fù)擺動，帶動擺桿 10 擺動，進(jìn)而帶動接糖桿 20 往復(fù)擺動實(shí)現(xiàn)接糖；送糖桿 15、接糖桿 20 共同作用，將糖和紙送入糖鉗手 19、21 內(nèi) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 14 頁 共 43 頁 夾住，由于鉗口的阻擋，使包裝紙實(shí)現(xiàn)對糖果的三面裹包，隨后送糖桿和接糖桿返回。 送糖時(shí)，為避免把糖果夾碎或變形，在擺桿 2l 和接糖桿 20 之間設(shè)有緩沖壓簧 28。偏 心輪 5 通過連桿 6 驅(qū)動活動折紙板 17 向上擺動．把下部伸出的包裝紙向上折疊。工序 盤 13 在槽輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下轉(zhuǎn)位，在轉(zhuǎn)為過程中，由于安裝工序盤鉗口外圈的固定折紙 板（圖中未畫出）的阻擋，使上部伸出的包裝紙向下折疊，從而完成對糖果的四面裹 包。 糖鉗手可以是一對活動鉗手，也可以是一只活動鉗手，一只固定鉗手。本機(jī)采用 一只活動鉗手，一只固定鉗手，可用于包裝部同寬度的糖果。在扭結(jié)時(shí)對準(zhǔn) 手的中心線，包裝質(zhì)量較好 [18]。 圖 2-9 裹包機(jī)構(gòu)示意圖 1、3、5、7—偏心輪；2、4、6、8、10—連桿；9—曲柄； 11—雙銷曲柄； 12、16—扇形齒輪；13—后沖滑塊；14、24—凸輪； 15—送糖桿； 17—活動折紙板； 18—擋板；19、21—夾鉗； 20—接糖桿； 22—拉簧； 23—六鉗夾糖盤； 25—滾柱；26—打糖桿；27—緩沖桿；28—彈簧 （5）工序盤 為使工序盤作間歇轉(zhuǎn)位運(yùn)動，可供選擇的機(jī)構(gòu)主要有：1)槽輪撥銷轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(簡稱 槽輪機(jī)構(gòu))，結(jié)構(gòu)簡單緊湊且容易制造，但從動件的運(yùn)動有柔性沖擊(即角加速度曲線 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 15 頁 共 43 頁 不連續(xù))，可用于中高速輕負(fù)；2)端面槽輪搖桿轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，從動件的運(yùn)動規(guī)律與前述機(jī) 構(gòu)相同，但它的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些，由于主從動件是面接觸，可用于負(fù)載比較大的場合； 3)蝸形凸輪轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，能任選從動件的運(yùn)動規(guī)律，動力特性好，可用于高速重負(fù)載， 但制造比較困難?？紤]到本機(jī)工序盤轉(zhuǎn)動慣量較小，決定選用槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動。 工序盤的組成及工作原理。如圖 2.10 所示為工序盤的結(jié)構(gòu)簡圖。6 個固定鉗手成 盤狀用圓錐銷固定在轉(zhuǎn)盤軸 7 上，由槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動間歇轉(zhuǎn)動， 6 對糖鉗手根據(jù)包裝動 作要求，在不同工位上張開或閉合(夾緊)。 銅套 6 通過四桿機(jī)構(gòu)帶動往復(fù)擺動，凸輪 8 用鍵 5 和銅套 6 連接，隨銅套擺動。 活動糖鉗手 2 到出糖工位時(shí)，凸輪 8 的曲線最高點(diǎn)與滾子 4 接觸，活動糖鉗手轉(zhuǎn)動， 使糖鉗手張開，打糖桿將糖打出。轉(zhuǎn)盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動直至進(jìn)糖工位時(shí)，仍保持張開，糖果 順利地送入糖鉗手，在送、接糖桿即將離開時(shí)，滾子 4 脫離凸輪曲線最高點(diǎn)，依靠拉 簧 3、糖鉗手將糖果夾緊。凸輪 7 可設(shè)計(jì)成由兩片組成，以便調(diào)節(jié)曲線最高點(diǎn)的弧長， 即調(diào)整糖鉗手張開的持續(xù)時(shí)間 [19]。 圖 2.10 工序盤結(jié)構(gòu)簡圖 1—固定鉗手；2 —活動鉗手；3—彈簧；4 —滾子； 5—鍵； 6—套筒；7—軸；8 —凸輪 （6）扭結(jié)機(jī)構(gòu) 從圖 2.11 所示的三種扭結(jié)機(jī)械手簡圖分析，從滿足運(yùn)轉(zhuǎn)要求看(c)方案最佳，(b) 方案次之，(a)方案最差。(a)方案中扭手指部夾緊時(shí)凸輪會與滾子脫離接觸；（b）方 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 16 頁 共 43 頁 案中兩凸輪不在一個零件上，因此在此選擇(c)方案。 圖 2.11 扭結(jié)機(jī)械手簡圖 1—扭手指部；2—齒輪；3—軸向位移凸輪；4—扭手開閉凸輪 糖果經(jīng)包裝紙四面裹包后，兩端需扭結(jié)封閉。扭結(jié)機(jī)構(gòu)由左右對稱兩部分組成， 圖 2.12 為單端扭結(jié)手機(jī)構(gòu)的傳動示意圖： 圖 2.12 扭結(jié)手結(jié)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 它主要由扭結(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，扭結(jié)機(jī)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(yùn)動。輸入軸 1 的運(yùn)動經(jīng)齒輪 4、5、6、7 傳動后，帶動扭結(jié)手 2 實(shí)現(xiàn)扭結(jié)轉(zhuǎn) 動；輸入軸 1 的運(yùn)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(yùn)動；輸入軸 1 的運(yùn)動經(jīng)齒輪 4、5 帶動槽凸輪 12 轉(zhuǎn)動， 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 17 頁 共 43 頁 經(jīng)過擺桿 10、撥輪 9 實(shí)現(xiàn)扭結(jié)手的軸向位移運(yùn)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(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 運(yùn)動規(guī)律及其動作配合要求，當(dāng)工序盤攜帶糖塊及包裝紙旋轉(zhuǎn)至扭結(jié)工位時(shí)，扭結(jié)手 進(jìn)行張合、旋轉(zhuǎn)和軸向位移，完成扭結(jié)工序。 2.2.5 各機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式 （1）糖鉗手的開合 為使工序盤上的糖鉗在工位Ⅵ、Ⅰ停留期間作張開和閉合運(yùn)動，選用曲柄搖桿與 凸輪串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)驅(qū)動。一對糖鉗手中有一個固定鉗手和一個活動鉗手，活動鉗手由 工序盤中凸輪驅(qū)動。 如圖 2.13 所示： 圖 2.13 開鉗機(jī)構(gòu)簡圖 1—開鉗凸輪；2—活動鉗手 （2）裹包執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1)推糖機(jī)構(gòu) 選用曲柄搖桿與弧度型機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合來驅(qū)動推糖桿無停留住復(fù)移動。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)推動扇形齒輪來回?cái)[動，扇形齒輪齒與推糖桿齒條相嚙合，扇形齒輪的 來回?cái)[動帶動推搪桿的來回?cái)[動 [20]。如圖 2.14 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 18 頁 共 43 頁 圖 2.14 推糖機(jī)構(gòu)簡圖 1—推糖桿；2—糖塊 2)折紙機(jī)構(gòu) 選用曲柄搖扦機(jī)構(gòu)來驅(qū)動折紙板作無停留往復(fù)擺動。折紙板與連桿 機(jī)構(gòu)的某個桿為一整體，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動這個桿上下擺動，折紙板跟著上下擺動。 如圖 2.15 所示： 圖 2.15 折紙機(jī)構(gòu)簡圖 1—折紙板；2—糖塊；3—包裝紙 3）接糖機(jī)構(gòu) 選用曲柄搖扦機(jī)構(gòu)和滑塊機(jī)構(gòu)來驅(qū)動接糖桿作無停留往復(fù)擺動。如 圖 2.16 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 19 頁 共 43 頁 圖 2.16 接糖機(jī)構(gòu)簡圖 1—接糖桿；2—糖果 4) 成品輸出機(jī)構(gòu) 利用接糖機(jī)構(gòu)中搖桿的往復(fù)擺動來驅(qū)動打糖桿作無停留往復(fù)擺動，這樣可省去一 個原動件。 圖 2.17 打糖機(jī)構(gòu)簡圖 2.2.6 自動控制系統(tǒng) 為使理糖轉(zhuǎn)盤上的糖塊始終維持適當(dāng)數(shù)量，槽式電振動給料器應(yīng)配備自動控制裝 置，以實(shí)現(xiàn)自動給料；另外，還設(shè)置包裝紙用完及斷紙、缺糖時(shí)的自動停機(jī)裝置。由 于本次設(shè)計(jì)中主要是對各機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，故這部分在此不作具體說明。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 20 頁 共 43 頁 2.2.7 傳動系統(tǒng) 間歇雙端扭結(jié)式糖果包裝機(jī)傳動系統(tǒng)由主傳動系統(tǒng)和理糖供送傳動系統(tǒng)兩部分組 成。 (1)主傳動系統(tǒng) 圖 2.18 主傳動系統(tǒng)圖 主傳動系統(tǒng)圖如上所示，主電動機(jī)經(jīng)機(jī)械式無極變速器、軸Ⅰ將運(yùn)動傳遞給分配 軸Ⅱ，分配軸Ⅱ?qū)⑦\(yùn)動平行進(jìn)行分配，經(jīng)齒輪、馬氏盤將運(yùn)動傳遞給軸Ⅲ，帶動工序 盤間歇轉(zhuǎn)動。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(yùn)動，實(shí)線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(jī)正常工作之前，通過轉(zhuǎn)動調(diào)試手輪對包裝機(jī)進(jìn)行調(diào)試。 包裝機(jī)正常工作之前，通過轉(zhuǎn)動調(diào)試手輪對包裝機(jī)進(jìn)行調(diào)試。采用機(jī)械式元級調(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。由于采用了馬氏機(jī)構(gòu)， 因此，該機(jī)不宜高速。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 21 頁 共 43 頁 (2)理糖供送傳遞系統(tǒng) 圖 2.19 理糖供送機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)圖 理糖供送機(jī)構(gòu)由一臺電動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動。電動機(jī)經(jīng)帶傳動將運(yùn)動傳遞給到Ⅰ軸，Ⅰ 軸進(jìn)行運(yùn)動分配。其中一路，經(jīng)蝸桿、蝸輪傳動帶動理糖盤轉(zhuǎn)動；另一傳動路線為經(jīng) 齒輪傳動使軸Ⅱ轉(zhuǎn)動，從而帶動Ⅱ軸上的輸送帶的主動輪回轉(zhuǎn)，完成糖的輸送；然后 經(jīng)鏈傳動、螺旋齒輪傳動，將運(yùn)動傳遞給毛刷。 2.2.8 編制工作循環(huán)圖 (1)擬定運(yùn)動規(guī)律 該機(jī)在送糖工位的包裝工序最集中，與送紙、切紙、送糖、推糖、接糖、折紙、工 序盤糖鉗的開合和轉(zhuǎn)位等均密切相關(guān)。當(dāng)工序盤剛停止時(shí)，工位Ⅰ的糖鉗處于張開狀 態(tài)，接糖桿向右運(yùn)動至極右位置。此時(shí)包裝紙剛好被送到預(yù)定長度并切斷，而推糖桿 也將糖塊和包裝紙向左推送到與接糖桿接觸并夾緊；繼而將糖塊和包裝紙送入糖鉗內(nèi)， 在此過程中包裝紙被折成“∪”形，糖塊和包裝紙進(jìn)入糖鉗時(shí)便被糖鉗夾緊，接著推 糖桿向右退回，接糖桿向左運(yùn)動，而折紙扳進(jìn)行折紙；折紙板向上折紙時(shí)，工序盤便 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 22 頁 共 43 頁 開始轉(zhuǎn)位運(yùn)動，折紙板再跟隨糖塊向上運(yùn)動一段距離后返回。 根據(jù)上述動作配合要求，確定各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律。 1)推糖桿：在推糖桿將糖塊向左推送和隨后的回程運(yùn)動期間內(nèi)，包裝紙最多只能 供送所需長度的一半，否則包裝紙與推糖桿發(fā)生干涉，而包裝紙是連續(xù)等速運(yùn)動的， 也就是說，此階段最多只能占用分配軸轉(zhuǎn) 180°的時(shí)間。現(xiàn)確定推糖和回程各占用分配 軸轉(zhuǎn) 90°和 85°的時(shí)間。 2)接糖桿：接糖桿作接糖運(yùn)動的時(shí)間應(yīng)與推糖桿的推糖時(shí)間一樣，故確定接糖桿 的接糖時(shí)間相當(dāng)于分配軸轉(zhuǎn) 90°，而回程時(shí)間為 95°。 3)糖鉗：糖鉗張開時(shí)上下鉗相距 18mm 左右，無糖閉合時(shí)則相距 10mm 左右。當(dāng)推 糖結(jié)束時(shí)它閉合到最小距離，閉鉗時(shí)間為 35°。 4)工序盤：工序盤作間歇轉(zhuǎn)動，每次轉(zhuǎn) 60°。在停留期內(nèi)，須完成接糖桿回程運(yùn) 動(需時(shí) 95°)、推糖塊入糖鉗(需時(shí) 90°)、折紙運(yùn)動三個動作，即停留時(shí)間應(yīng)大于 。 因此，驅(qū)動它作間歇運(yùn)動的槽輪機(jī)構(gòu)應(yīng)是外接型的，參照同類型95°+90°＝ 185° 機(jī)器選用六槽槽輪。這樣，工序盤停留時(shí)間為 240°，轉(zhuǎn)動時(shí)間為 120°。 5)折紙板：折紙板從開始折紙至升到最高位置，確定其行程時(shí)間為 80°。 6)送糖帶：送糖帶作等速運(yùn)動。根據(jù)實(shí)踐，在一個運(yùn)動周期內(nèi)，送糖帶前進(jìn)的距 離以糖塊長度的 8---12 倍為宜。 7)扭結(jié)工位：在工序盤停歇期內(nèi)完成扭結(jié)。 將扭結(jié)機(jī)械手的指部動作分解為： (一)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動：作等速轉(zhuǎn)動，分配軸轉(zhuǎn)—圈，它轉(zhuǎn) 2．5 圈。 (二)開閉運(yùn)動：應(yīng)與工序盤的運(yùn)動協(xié)調(diào)，并在水平位置將筒狀紙夾緊，夾緊時(shí)間 應(yīng)滿足不同材質(zhì)的包裝紙的扭結(jié)要求。一般說來，對蠟紙需扭轉(zhuǎn) 360°，對玻璃紙需扭 轉(zhuǎn) 540°，若是聚丙烯材料則需扭轉(zhuǎn) 720°。因此，扭緊蠟紙和玻璃紙時(shí)所需夾緊的時(shí) 間，若用分配軸轉(zhuǎn)角表示則分別為 360°÷2． 5＝ 144°、 。540°÷2． 5=216° (三)軸向移動： 扭結(jié)時(shí)，兩個拉手都必須向糖塊接近，以補(bǔ)償包裝紙的扭結(jié)縮短 量。糖塊高與寬的尺寸愈大，扭結(jié)縮短量也愈大，一般取圓柱形糖塊的軸向移距為 8-- 10 mm，方形糖塊的軸向移距為 12—14mm 。 8)成品輸出工位 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 23 頁 共 43 頁 當(dāng)工序盤剛停止時(shí)，此工位的糖鉗即由夾緊狀態(tài)迅速張開，接著打糖桿將成品排 出。 (一)糖鉗： 張開動作需時(shí) 35°。 (二)打糖桿：它與接糖桿用同一曲柄驅(qū)動，打糖行程為 30mm，需時(shí) 60° （2）確定工作順序和繪制工作循環(huán)圖 根據(jù)前述各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律及對它們的動作配合要求，可繪制工作循環(huán)圖， 如圖 2-22 所示： 圖2-22 工作循環(huán)圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 24 頁 共 43 頁 3. 傳動系統(tǒng)中各零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 電動機(jī)的選擇 參考同類型的糖果包裝機(jī)，主傳動系統(tǒng)選用 型電動機(jī)，功率為 0.75KW，滿載????3 轉(zhuǎn)速為 1280r/min。理糖供送系統(tǒng)選用 A1724 型電動機(jī)，功率為 0.37KW，滿載轉(zhuǎn)速 為 1350r/min。 3.2 帶傳動的選擇 根據(jù)要求包裝圓柱形糖塊的生產(chǎn)率達(dá) 5—6 塊／s；包裝長方體形糖塊為 4 塊／s 左右。由此可確定分配軸的轉(zhuǎn)速可在 21—42rad／s(200—400r／min)的范圍 內(nèi)作無級調(diào)節(jié)。由于分配軸的轉(zhuǎn)速為 200—400r/min，電動機(jī)滿載時(shí)的轉(zhuǎn)速為 1280r/min，因而，電動機(jī)至分配軸的降速比應(yīng)能在 3．2—6．4 的范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)。 為此從電動機(jī)到分配軸采用兩級降速，第一節(jié)用寬三角帶無級變速，第二節(jié)用齒輪降 速。 在第一節(jié)寬三角帶無極變速的降速比應(yīng)能在 1—2 的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，根據(jù)包裝機(jī)的空 間要求取電動機(jī)裝的帶輪直徑為 90—180mm 可調(diào)，與之配套的帶輪直徑為 180mm。 理糖供送系統(tǒng)中帶傳動設(shè)計(jì)按照同樣方法，選擇電動機(jī)裝帶輪直徑為 50mm，與 之配套的帶輪直徑為 112mm。 3.3 齒輪傳動的設(shè)計(jì) 減速器第二節(jié)齒輪傳動設(shè)計(jì)中取齒輪輸入功率 ,分配軸的轉(zhuǎn)速為P1=0.75kw 300r/min，齒數(shù)比 ，小齒輪加如圖幾所示 轉(zhuǎn)速 ，工作壽命為 15u=3.2 ??1=960r/min 年（每年工作 300 天） ，兩班制，轉(zhuǎn)向不變進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1)選用直齒圓柱齒輪傳動。 2)扭結(jié)包裝機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級精度（GB10095-88） 。 3)材料選擇：選擇小齒輪材料為 40 （調(diào)質(zhì)） ，硬度為 ，大齒輪材料為 45???? 280?????? 號鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 ，兩者材料硬度差為 。240?????? 40?????? 4)初選小齒輪齒數(shù) ，大齒輪齒數(shù) ,取 。??1=24 ??2=u??1=3.2×24=76.8??2=77 2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 25 頁 共 43 頁 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算，即 ??1??≥2.323???????1??? ???±1?? ?(????[σ??])2 （3.3.1） 1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) ????=1.3 （2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ??1=95.5×10 5×??1??1=95.5×105×0.75960??????? =0.7461×104??????? （3）選取齒寬系數(shù) ???=1 （4）材料的彈性影響系數(shù) ????=189.8?????? 12 （5）小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σ????????1=600?????? ；σ????????2=550?????? （6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ??1=60??1?????=60×960×1×(2×8×300×1.5)=4.147×10 9 ??2=4.147×10 93.2=1.296×109 （7）接觸疲勞壽命系數(shù) ；??????1=0.90??????2=0.95 （8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 ，安全系數(shù) ,有 1% ??=1 [σ??]1 =??????1σ????????1?? =0.9×600??????=540?????? [σ??]2 =??????2σ????????2?? =0.9×550??????=495?????? 2）計(jì)算 （1）試計(jì)算齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值??1?? [σ??] ??1??≥2.323???????1??? ???±1?? ?(????[σ??])2 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 26 頁 共 43 頁 =2.32×31.3×0.7461×1041 ×4.23.2×(189.8522.5)2???? =27.579???? （2）計(jì)算圓周速度 v ??= ????1????160×1000=??×27.579×96060×1000??/??=1.386??/?? （3）計(jì)算齒寬 b ??=???????1??=1×27.579????=27.579???? （4）計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) ????=??1??/??1=27.579/24????=1.150???? 齒高 ?=2.25????=2.25×1.150????=2.586???? ??/?=27.579/2.586=10.67 （5）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) ，7 級精度，動載系數(shù)v=3.29??/?? ????=1.12 直齒輪，假設(shè) 。取 ；????????/??<100??/???? ????α=????α=1.2 使用系數(shù) ；????=1 7 級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)， ????β=1.12+0.18(1+0.6×1 2)×12+0.23×10-3 ； ×27.579=1.414 由 ， 得 ；故載荷系數(shù)b/h=10.67????β=1.414????β=1.35 ??=????????????α????β=1×1.12×1.2×1.414=1.900 （8）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式 ??1=??1?? 3??????=27.579×31.9001.3=30.30 （9）計(jì)算模數(shù) m ??=??1??1=30.30/24=1.304 3.按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 27 頁 共 43 頁 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 ??≥32????1?????12(????????????[σ??] ) （ 3.3.2） 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （1）小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σ????1=500?????? ；σ????2=380?????? （2）彎曲疲勞壽命系數(shù) ，??????1=0.85??????2=0.88 （3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) ,有??=1.4 [σ??]1 =??????1σ????1?? =0.85×5001.4 ??????=303.57?????? [σ??]2 =??????2σ????2?? =0.88×3801.4 ??????=238.86?????? （3）計(jì)算載荷系數(shù) K ??=????????????????????=1×1.12×1.2×1.35=1.814 （4）齒形系數(shù) ； 。??????1=2.65??????2=2.226 （5）應(yīng)力校正系數(shù) ； 。??????1=1.58??????2=1.764 （6）計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 ???????????? [σ??] ??????1??????1 [σ??]2 = 2.65×1.58303.57=0.01379 ??????2??????1 [σ??]2 = 2.226×1.764239.86=0.01344 大齒輪的數(shù)值大。 2）設(shè)計(jì)計(jì)算 ??≥32×1.814×0.7461×1041×242 ×0.01644????=0.9176???? 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 第 28 頁 共 43 頁 數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度 所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可根據(jù)彎曲強(qiáng)度算 得的模數(shù) 0.9176 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 ，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑??=1.2???? 。算出齒輪的齒數(shù)： ??1=30.3???? ??1=??1??=30.301.2=25 大齒輪齒數(shù) ??2=????1=3.2×25=80 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動，既滿足了齒面