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本科畢業(yè)設(shè)計 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)式糖果包裝機研究現(xiàn)狀 2 1 3 扭結(jié)式糖果包裝機的發(fā)展趨勢 4 2 糖果扭結(jié)包裝機總體方案設(shè)計 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)件的運動要求 8 2 2 4 機構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 2 2 5 各機構(gòu)的實現(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)計計算 24 3 1 電動機的選擇 24 3 2 帶傳動的選擇 24 3 3 齒輪傳動的設(shè)計 24 3 4 軸的設(shè)計 30 3 5 桿件的設(shè)計 33 3 5 1 開閉鉗機構(gòu)桿件設(shè)計 33 3 5 2 推搪機構(gòu)桿件的設(shè)計 35 3 5 3 接糖機構(gòu)桿件的設(shè)計 38 3 5 4 折紙機構(gòu)桿件的設(shè)計 39 3 6 圓柱凸輪的設(shè)計 42 4 總 結(jié) 43 參 考 文 獻(xiàn) 45 致 謝 47 本科畢業(yè)設(shè)計 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 自動化的包裝機來完成 也可以通過手工操作完成 最初的 扭結(jié)包裝機結(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的出現(xiàn)所取代 多年以來 糖果包裝 一直是以枕式包裝獨占鰲頭 風(fēng)靡一時 直到現(xiàn)在枕式包裝機也較扭結(jié)包裝機普及 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現(xiàn)了 機械化 但糖果扭結(jié)包裝機的設(shè)計上存在一些問題 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 使糖塊超前運動 碰著運動零部件 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)包裝機的結(jié)構(gòu) 提高生產(chǎn) 效率 降低生產(chǎn)成本以及減少機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)封閉的機器稱為扭結(jié)式裹 包機 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)時的特殊國情決 定的 對糖果扭結(jié)包裝機的研究很少 隨著市場需求的不斷擴大和食品工業(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)他們的糖果包裝機械設(shè)備 并開始有 計劃的進(jìn)行仿制和改造 吸收國外糖果包裝機械的設(shè)計理念和制造經(jīng)驗 到八十年代 本科畢業(yè)設(shè)計 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)的糖果包裝機械裝置的消化吸收工作 并對糖果包裝機開發(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驅(qū)動的食品包裝機械 食 品包裝機械行業(yè)實現(xiàn)了由機械裝置為主向電腦程控為主的技術(shù)升級 在這種情況下 我國糖果包裝機取得了長久的發(fā)展 伺服電機驅(qū)動的糖果包裝機生產(chǎn)速度更快 自動 化程度更高 機械性能的柔軟性 系統(tǒng)化程度也迅速提高 中國以糖果包裝機 顆粒 充填機 液體灌裝機等為代表的食品包裝機械以其獨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械有限公司自行研發(fā)制造的雙扭型糖果包裝機處于世界領(lǐng) 先水平 申請專利并取得國家級鑒定備案 目前糖果包裝機的研究和開發(fā)主要是抓住一 個核心技術(shù) 計算機技術(shù)進(jìn)入食品包裝機械領(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 并實現(xiàn)實用化 開始向眾多國內(nèi)外食品包裝機械廠 家提供該設(shè)備 該機采用國際流行的兩端扭結(jié)式包裝 設(shè)計合理 結(jié)構(gòu)新穎 經(jīng)濟實用 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械必將走向世 界 5 雖然我國的糖果包裝機械發(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更新產(chǎn)品 我國糖果包裝機械行業(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)計出來的產(chǎn)品很快就被仿制出來了 短時間內(nèi)有上千家企 業(yè)同時投放市場 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 論文 通過答辯 第 4 頁 共 43 頁 何實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新 從糖果包裝機自動化程度看 國外使用的糖果包裝機械自動化程度 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)式糖果包裝機的發(fā)展趨勢 未來扭結(jié)式糖果包裝機的發(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種方能適應(yīng)市場 需求 二是結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化 模組化 充分利用原有機型模組化設(shè)計 可在短時間內(nèi) 轉(zhuǎn)換新機型 三是控制智能化 目前食品包裝機械生產(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 所擁有的強大功能 四是結(jié)構(gòu) 高精度化 結(jié)構(gòu)設(shè)計及結(jié)構(gòu)運動控制等事關(guān)包裝機械性能的優(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 更靈活機動 多用途 高效率 此趨勢還包括節(jié)約時間 降低成本 因此 包裝機所追求的是組合化 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的高速自動化 一機多能化及包裝設(shè)計的特色 化方向發(fā)展 首先 使用機械的目的在于提高生產(chǎn)率 在包裝產(chǎn)品時要求效率非常高 強調(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 一般需要高速 自動化的包裝機 以追求規(guī)模經(jīng)濟的包裝成本優(yōu)化 在這類包裝機上 采用了當(dāng)今最 新的技術(shù) 如伺服電機 光電追蹤 高速攝影等 以達(dá)到包裝機效能 與糖果包裝機 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 包裝機應(yīng)該是靈活的 特點是輕便和小巧 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 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 我國的食品包裝機械行業(yè)既面臨機遇 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)包裝機總體方案設(shè)計 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 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 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 理糖電動機 0 37kW 主電動機 0 75kW 外形尺寸 1450 650 1620 2 2 工藝分析 2 2 1 扭結(jié)包裝機類型的確定 扭結(jié)式糖果裹包機有間歇運動和連續(xù)運動兩種類型 連續(xù)運動型一般用于一層紙 包裝 包裝速度較間歇運動型要快 但它如果用兩層紙包裝糖果時要求內(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 間歇運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)計要求選用間歇運動型包裝機 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 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 糖果被理糖機構(gòu) 推搪機構(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 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 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 完成 這 樣只需四個工位即可 但為改善槽輪機構(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 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 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 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 工位 在第 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 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)件的運動要求 如下圖 2 3 所示 對各執(zhí)行構(gòu)件的運動要求 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 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 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 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 需配置理糖與送糖機構(gòu) 它們的運動形式與所 選機構(gòu)類型密切相關(guān) 3 主傳送 為將糖塊和包裝紙由工位 間歇地依次傳送到工位 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)位運動 每對糖鉗在工位 停留期 間都須作張開和閉合運動 以便糖塊和包裝紙在工位 進(jìn)入糖鉗 成品從工位 輸出 工序盤采用有六個槽的糟輪機構(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 本設(shè)計設(shè)定移距 為 32mm 2 折紙 包裝紙在由工位 轉(zhuǎn)位別工位 的過程中被折成 形 在工位 由折紙板 8 向上折疊而成為 形 然后由工位 轉(zhuǎn)位到工位 時被固定折紙板 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 配置兩個扭結(jié)機械手扭結(jié)時作 開閉 旋轉(zhuǎn)和軸向移動三種配合運動 5 成品輸出 在工位 配置作往復(fù)擺動的打糖桿 12 將包裝成品輸出機外 2 2 4 機構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 供紙機構(gòu) 采用卷筒紙連續(xù)供紙方式 圖 2 4 為供紙機構(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 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 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)置在機器的上方 圖 2 4 供紙機構(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 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 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 切紙機構(gòu) 常用的切紙機構(gòu)有三種基本形式 如圖 2 6 所示 圖中 a 為剪刀機構(gòu) 驅(qū)動凸輪 本科畢業(yè)設(shè)計 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現(xiàn)剪切 兩刀接觸面要求加工精密 壓力可調(diào) 這種機構(gòu)多用于間歇供料的包裝機上 圖中 b 為單滾刀機構(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 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 為雙滾刀機構(gòu) 適于連續(xù)式高速包裝機 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 為雙刀盤機構(gòu) 切割原理與剪刀機構(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 交錯過程中實現(xiàn)對包材的切割 比較這四種機構(gòu)和根據(jù)要求對于扭結(jié)糖果包裝機我們 選擇 b 方案作為切紙機構(gòu) 圖 2 6 常用切紙機構(gòu)示意圖 3 糖塊整理與供送系統(tǒng) 可供本機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) 省去送糖機構(gòu) 但 整理圓柱形和長方形兩種糖形時空位較多 3 如圖 c 所示的振動料斗理糖 比較簡 本科畢業(yè)設(shè)計 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供糖機構(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 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 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 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 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 傳感器可控制送紙機構(gòu)停止送紙 實觀無糖不供紙 17 圖 2 8 旋轉(zhuǎn)供糖機構(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 惠包機構(gòu) 圖 2 9 為裹包機構(gòu)示意圖 裹包機構(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 上 由槽輪機構(gòu)驅(qū)動 每次轉(zhuǎn) l 6 圈 裝在分配軸 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 上 當(dāng)凸輪 24 往復(fù)擺動時 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 實現(xiàn)送糖 同時 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 論文 通過答辯 第 14 頁 共 43 頁 夾住 由于鉗口的阻擋 使包裝紙實現(xiàn)對糖果的三面裹包 隨后送糖桿和接糖桿返回 送糖時 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)時對準(zhǔn) 手的中心線 包裝質(zhì)量較好 18 圖 2 9 裹包機構(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)位運動 可供選擇的機構(gòu)主要有 1 槽輪撥銷轉(zhuǎn)位機構(gòu) 簡稱 槽輪機構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單緊湊且容易制造 但從動件的運動有柔性沖擊 即角加速度曲線 本科畢業(yè)設(shè)計 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)位機構(gòu) 從動件的運動規(guī)律與前述機 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)位機構(gòu) 能任選從動件的運動規(guī)律 動力特性好 可用于高速重負(fù)載 但制造比較困難 考慮到本機工序盤轉(zhuǎn)動慣量較小 決定選用槽輪機構(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 凸輪 8 的曲線最高點與滾子 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 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 滾子 4 脫離凸輪曲線最高點 依靠拉 簧 3 糖鉗手將糖果夾緊 凸輪 7 可設(shè)計成由兩片組成 以便調(diào)節(jié)曲線最高點的弧長 即調(diào)整糖鉗手張開的持續(xù)時間 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)機構(gòu) 從圖 2 11 所示的三種扭結(jié)機械手簡圖分析 從滿足運轉(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凸輪會與滾子脫離接觸 b 方 本科畢業(yè)設(shè)計 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)機構(gòu)由左右對稱兩部分組成 圖 2 12 為單端扭結(jié)手機構(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 本科畢業(yè)設(shè)計 論文 通過答辯 第 17 頁 共 43 頁 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 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 2 2 5 各機構(gòu)的實現(xiàn)方式 1 糖鉗手的開合 為使工序盤上的糖鉗在工位 停留期間作張開和閉合運動 選用曲柄搖桿與 凸輪串聯(lián)組合機構(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 開鉗機構(gòu)簡圖 1 開鉗凸輪 2 活動鉗手 2 裹包執(zhí)行機構(gòu) 1 推糖機構(gòu) 選用曲柄搖桿與弧度型機構(gòu)串聯(lián)組合來驅(qū)動推糖桿無停留住復(fù)移動 曲柄搖桿機構(gòu)推動扇形齒輪來回擺動 扇形齒輪齒與推糖桿齒條相嚙合 扇形齒輪的 來回擺動帶動推搪桿的來回擺動 20 如圖 2 14 所示 本科畢業(yè)設(shè)計 論文 通過答辯 第 18 頁 共 43 頁 圖 2 14 推糖機構(gòu)簡圖 1 推糖桿 2 糖塊 2 折紙機構(gòu) 選用曲柄搖扦機構(gòu)來驅(qū)動折紙板作無停留往復(fù)擺動 折紙板與連桿 機構(gòu)的某個桿為一整體 曲柄搖桿機構(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 折紙機構(gòu)簡圖 1 折紙板 2 糖塊 3 包裝紙 3 接糖機構(gòu) 選用曲柄搖扦機構(gòu)和滑塊機構(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 論文 通過答辯 第 19 頁 共 43 頁 圖 2 16 接糖機構(gòu)簡圖 1 接糖桿 2 糖果 4 成品輸出機構(gòu) 利用接糖機構(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 以實現(xiàn)自動給料 另外 還設(shè)置包裝紙用完及斷紙 缺糖時的自動停機裝置 由 于本次設(shè)計中主要是對各機構(gòu)的設(shè)計 故這部分在此不作具體說明 本科畢業(yè)設(shè)計 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 主電動機經(jīng)機械式無極變速器 軸 將運動傳遞給分配 軸 分配軸 將運動平行進(jìn)行分配 經(jīng)齒輪 馬氏盤將運動傳遞給軸 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 轉(zhuǎn)動 從而帶動扭結(jié)手完成扭 結(jié)動作 軸 經(jīng)鏈傳動 齒輪傳動帶動供紙輥及切刀運動 實線包裝紙的供送及切斷 分配軸 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 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 采用機械式元級調(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 由于采用了馬氏機構(gòu) 因此 該機不宜高速 本科畢業(yè)設(shè)計 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 理糖供送機構(gòu)傳動系統(tǒng)圖 理糖供送機構(gòu)由一臺電動機單獨驅(qū)動 電動機經(jīng)帶傳動將運動傳遞給到 軸 軸進(jìn)行運動分配 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 轉(zhuǎn)動 從而帶動 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 將運動傳遞給毛刷 2 2 8 編制工作循環(huán)圖 1 擬定運動規(guī)律 該機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 工位 的糖鉗處于張開狀 態(tài) 接糖桿向右運動至極右位置 此時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)入糖鉗時便被糖鉗夾緊 接著推 糖桿向右退回 接糖桿向左運動 而折紙扳進(jìn)行折紙 折紙板向上折紙時 工序盤便 本科畢業(yè)設(shè)計 論文 通過答辯 第 22 頁 共 43 頁 開始轉(zhuǎn)位運動 折紙板再跟隨糖塊向上運動一段距離后返回 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)等速運動的 也就是說 此階段最多只能占用分配軸轉(zhuǎn) 180 的時間 現(xiàn)確定推糖和回程各占用分配 軸轉(zhuǎn) 90 和 85 的時間 2 接糖桿 接糖桿作接糖運動的時間應(yīng)與推糖桿的推糖時間一樣 故確定接糖桿 的接糖時間相當(dāng)于分配軸轉(zhuǎn) 90 而回程時間為 95 3 糖鉗 糖鉗張開時上下鉗相距 18mm 左右 無糖閉合時則相距 10mm 左右 當(dāng)推 糖結(jié)束時它閉合到最小距離 閉鉗時間為 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 動 需時 95 推糖塊入糖鉗 需時 90 折紙運動三個動作 即停留時間應(yīng)大于 因此 驅(qū)動它作間歇運動的槽輪機構(gòu)應(yīng)是外接型的 參照同類型95 90 185 機器選用六槽槽輪 這樣 工序盤停留時間為 240 轉(zhuǎn)動時間為 120 5 折紙板 折紙板從開始折紙至升到最高位置 確定其行程時間為 80 6 送糖帶 送糖帶作等速運動 根據(jù)實踐 在一個運動周期內(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)機械手的指部動作分解為 一 旋轉(zhuǎn)運動 作等速轉(zhuǎn)動 分配軸轉(zhuǎn) 圈 它轉(zhuǎn) 2 5 圈 二 開閉運動 應(yīng)與工序盤的運動協(xié)調(diào) 并在水平位置將筒狀紙夾緊 夾緊時間 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所需夾緊的時 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 兩個拉手都必須向糖塊接近 以補償包裝紙的扭結(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 論文 通過答辯 第 23 頁 共 43 頁 當(dāng)工序盤剛停止時 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 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 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 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)計計算 3 1 電動機的選擇 參考同類型的糖果包裝機 主傳動系統(tǒng)選用 型電動機 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 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 電動機滿載時的轉(zhuǎn)速為 1280r min 因而 電動機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)包裝機的空 間要求取電動機裝的帶輪直徑為 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)計按照同樣方法 選擇電動機裝帶輪直徑為 50mm 與 之配套的帶輪直徑為 112mm 3 3 齒輪傳動的設(shè)計 減速器第二節(jié)齒輪傳動設(shè)計中取齒輪輸入功率 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)計計算 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)包裝機為一般工作機器 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 按齒面接觸強度設(shè)計 本科畢業(yè)設(shè)計 論文 通過答辯 第 25 頁 共 43 頁 由設(shè)計公式進(jìn)行試算 即 1 2 323 1 1 2 3 3 1 1 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 1 試選載荷系數(shù) 1 3 2 計算小齒輪傳遞的轉(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度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 1 600 2 550 6 計算應(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 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 安全系數(shù) 有 1 1 1 1 1 0 9 600 540 2 2 2 0 9 550 495 2 計算 1 試計算齒輪分度圓直徑 代入 中較小的值 1 1 2 323 1 1 2 本科畢業(yè)設(shè)計 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 計算圓周速度 v 1 160 1000 27 579 96060 1000 1 386 3 計算齒寬 b 1 1 27 579 27 579 4 計算齒寬與齒高之比 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 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 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 1 414 1 35 1 1 12 1 2 1 414 1 900 8 按實際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑 由式 1 1 3 27 579 31 9001 3 30 30 9 計算模數(shù) m 1 1 30 30 24 1 304 3 按齒輪彎曲強度設(shè)計 本科畢業(yè)設(shè)計 論文 通過答辯 第 27 頁 共 43 頁 彎曲強度的設(shè)計公式為 32 1 12 3 3 2 1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 1 500 2 380 2 彎曲疲勞壽命系數(shù) 1 0 85 2 0 88 3 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) 有 1 4 1 1 1 0 85 5001 4 303 57 2 2 2 0 88 3801 4 238 86 3 計算載荷系數(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 計算大小齒輪的 并加以比較 1 1 2 2 65 1 58303 57 0 01379 2 1 2 2 226 1 764239 86 0 01344 大齒輪的數(shù)值大 2 設(shè)計計算 32 1 814 0 7461 1041 242 0 01644 0 9176 對比計算結(jié)果 由齒面接觸強度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模 本科畢業(yè)設(shè)計 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度所決定的承載能力 而齒面接觸疲勞強度 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)彎曲強度算 得的模數(shù) 0 9176 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 按接觸強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)計出的齒輪傳動 既滿足了齒面接觸強度 又滿足了齒根彎曲疲勞強度 并做到結(jié)構(gòu)緊湊 避免浪費 4 幾何尺寸計算 1 計算分度圓直徑 1 1 25 1 2 30 0 2 2 80 1 2 96 0 2 計算中心距 1 2 2 30 0 96 0 2 63 3 計算齒輪寬度 1 1 30 0 30 0 取 2 30 1 80 5 設(shè)計齒輪驗算 2 1 1 2 0 7461 10430 497 4 1 497 430 16 58 100 綜上所述 該對傳動齒輪的分度圓直徑 齒輪厚度 1 30 2 96 齒輪模數(shù) 齒數(shù) 1 35 2 30 1 2 1 30 2 96 6 其他齒輪的設(shè)計 參考上所述齒輪設(shè)計的方法 確定齒輪的傳遞功率 齒輪轉(zhuǎn)速 齒輪傳動比以及 其他一下條件后進(jìn)行設(shè)計 由于減速器中兩齒輪傳遞功率最大 傳動比最大 工作環(huán) 本科畢業(yè)設(shè)計 論文 通過答辯 第 29 頁 共 43 頁 境最復(fù)雜 故其他齒輪傳動中選用與它相同或相差不大的齒寬系數(shù) 模數(shù)也基本能滿 足生產(chǎn)需求 最危險的兩齒輪寬度分別為 30mm 和 35mm 其他齒輪的寬度選擇在 30mm 左右即可 其他齒輪參照主傳動系統(tǒng)圖 2 18 和理糖供送機構(gòu)傳動系統(tǒng)圖 2 19 全部齒 輪他們的分度圓直徑 齒數(shù) 齒輪厚度 模數(shù)選擇如下表 3 1 所示 表 3 1 齒輪的選擇 主傳動系統(tǒng)齒輪 分度圓直 徑 mm 齒 數(shù) 齒輪厚度 mm 模數(shù) mm 分度圓直 徑 mm 齒 數(shù) 齒輪厚 度 mm 模數(shù) mm 1 30 30 35 1 2 11 18 15 15 1 2 2 96 96 30 1 2 12 21 6 18 25 1 2 3 62 4 52 30 1 2 13 43 2 36 20 1 2 4 62 4 52 25 1 2 14 24 20 25 1 2 5 62 4 52 30 1 2 15 24 20 20 1 2 6 62 4 52 25 1 2 16 24 20 25 1 2 7 62 4 52 30 1 2 17 48 40 20 1 2 8 72 60 25 1 2 18 25 2 21 25 1 2 9 28 8 24 75 1 2 19 27 6 23 20 1 2 10 18 15 15 1 2 理糖供送傳動系統(tǒng)齒輪 分度圓直 徑 mm 齒 數(shù) 齒輪厚度 mm 模數(shù) mm 分度圓直 徑 mm 齒 數(shù) 齒輪厚 度 mm 模數(shù) mm 1 28 8 24 1 2 6 24 20 15 1 2 2 38 4 32 1 2 7 25 2 21 20 1 2 3 20 4 17 25 1 2 8 21 6 18 15 1 2 4 55 2 46 20 1 2 9 18 15 20 1 2 5 15 6 13 20 1 2 3 4 軸的設(shè)計 取分配軸為研究對象 1 材料的選擇 選用 45 號鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理 查表取 35 0 126 2 根據(jù)設(shè)計公式進(jìn)行計算 即 03 1 1 126 30 75300 19 5 3 3 3 即軸的最小直徑為 19 5mm 由于軸上開有兩個鍵槽安裝齒輪 4 對銷孔用來安裝 圓柱偏心輪 故直徑應(yīng)增加 即 圓整25 30 19 5 1 30 25 本科畢業(yè)設(shè)計 論文 通過答辯 第 30 頁 共 43 頁 后取軸最細(xì)部分直徑大于 25mm 3 擬定軸上零件的裝配方案 第一段軸用于安裝套筒和軸承 22207 故取直徑為 30mm 第二段用于安裝齒輪 直徑為 35mm 第三段用于安裝四個圓柱偏心輪 直徑為 40mm 第四段用于安裝齒輪 直徑為 35mm 第五段用于安裝套筒和軸承 直徑為 30mm 4 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 第一段安裝套筒與軸承 22207 軸承寬度為 23mm 加上其他零件 取長度為 50mm 第二段用于安裝一個雙齒零件 它的一個齒與減速器齒輪嚙合 另一個齒與驅(qū)動 工序盤間歇轉(zhuǎn)動的撥盤齒輪相嚙合 這段長度略小于兩齒寬度之和 為 70mm 第三段用于安裝三個圓柱偏心輪 長度與三個圓柱偏心輪的安裝位置及軸的安裝 空間位置有關(guān) 三個圓柱偏心輪安裝位置應(yīng)盡量安裝在這一段的偏中位置 取這段長 度為 500mm 第四段用于安裝齒輪 這個齒輪將動力傳遞給扭結(jié)機構(gòu)和供紙輥 這段長度略小 于齒輪的寬度 為 40mm 第五段用于安裝套筒和軸承 長度與第一段相同 長度為 50mm 5 軸的校核 設(shè)計計算時取電動機動力傳遞到分配軸時功率仍為 0 75KW 轉(zhuǎn)速 第二段軸上與減速器嚙合齒輪 1 直徑 與撥盤嚙合齒輪 2 300 1 96 直徑 軸第四段上齒輪 3 直徑 軸第三段直徑 分 2 60 3 60 4 40 配軸將 20 功率傳遞給撥盤 將 25 功率傳遞給圓柱偏心輪 將 55 功率傳遞給其他部 件 齒輪 1 對軸的轉(zhuǎn)矩 1 9550 1 9550 0 75300 23 88 作用在齒輪 1 上的圓周力 1 2 1 1 2 23 88 10396 497 5 本科畢業(yè)設(shè)計 論文 通過答辯 第 31 頁 共 43 頁 徑向力 1 tan cos 497 5 tan20 cos14 186 6 分配軸傳遞給撥盤的功率為 2 20 1 20 0 75 0 15 齒輪 2 對軸的轉(zhuǎn)矩 2 9550 2 9550 0 75 20 300 4 76 作用在齒輪 2 上的圓周力 2 2 2 2 2 4 76 10360 158 7 徑向力 2 2 tan cos 158 7 tan20 cos14 59 5 分配軸傳遞給齒輪 3 的功率 3 55 1 55 0 75 0 4125 齒輪 3 對軸的轉(zhuǎn)矩 3 9550 3 9550 0 75 55 300 13 1 作用在齒輪 3 上的圓周力 3 2 3 3 2 13 1 10360 437 7 徑向力 3 3 tan cos 437 7 tan20 cos14 164 2 取 4 個圓柱偏心輪共同作用在軸的中心位置 傳遞的功率為 25 則 4 25 1 25 0 75 0 1875 偏心輪對軸的轉(zhuǎn)矩 4 9550 4 9550 0 75 25 300 5 97 偏心輪對齒輪的圓周力 4 2 4 4 2 5 97 10340 298 5 徑向力 4 4 tan cos 298 5 tan20 cos14 112 0 水平面的支承力近似計算 1 3 12 4 437 7 12 298 5 587 0 2 1 2 12 4 497 5 158 7 12 298 5 488 1 本科畢業(yè)設(shè)計 論文 通過答辯 第 32 頁 共 43 頁 垂直面的支承力 1 3 12 4 164 2 12 112 0 220 2 2 1 2 12 4 186 6 59 5 12 112 0 183 1 考慮最不利情況 2 2 2 2 587 0 0 3 2 220 2 0 3 2 188 1 6 計算危險截面處軸的直徑 因為材料選擇 45 號鋼調(diào)質(zhì) 許用彎曲應(yīng)力 則 1 60 3 0 1 1 3188 1 1030 1 60 31 5 由于設(shè)計該段軸的直徑為 40mm 所以該軸是安全的 7 其他軸的設(shè)計 參考上所述軸設(shè)計的方法 確定軸的傳遞功率 軸的轉(zhuǎn)速 軸中各段的長度比以 及其他一下條件后進(jìn)行設(shè)計 由于分配軸傳遞功率最大 軸上零件最復(fù)雜 軸的工作 環(huán)境也最惡劣 依據(jù)前所計算分配軸最細(xì)部分直徑作參考 其他軸負(fù)載較大一點的一 般選擇 35mm 左右 低負(fù)載的選擇 20mm 左右基本能滿足生產(chǎn)需求 3 5 桿件的設(shè)計 3 5 1 開閉鉗機構(gòu)桿件設(shè)計 圖 3 1 為控制糖果裹包機上工序盤的糖鉗作開閉運動的執(zhí)行機構(gòu) 曲柄 為主動AB 件 通過開鉗凸輪 1 驅(qū)動活動糖鉗 2 作開閉運動 對曲柄搖桿機構(gòu)的運動要求是 曲 柄 沿逆時針每轉(zhuǎn)一圈 搖桿 完成一次往復(fù)擺動 總行程 與搖桿逆時針AB CD 30 擺動 30 相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為 這時曲柄與搖桿轉(zhuǎn)向相同 而與搖桿順時針 1 190 擺動 30 相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為 170 這時曲柄與搖桿轉(zhuǎn)向相反 這樣 極位角 12 1 2 12 190 170 10 在確定機構(gòu)亦局和曲柄轉(zhuǎn)向時應(yīng)盡量使 為正值 這可按給定搖桿總擺角和極位角 由此設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu) 本科畢業(yè)設(shè)計 論文 通過答辯 第 33 頁 共 43 頁 a 機構(gòu)簡圖 b 運動要求示意圖 圖 3 1 開鉗機構(gòu) 1 開鉗凸輪 2 活動鉗手 參見圖 3 2 所示 幾何法求解步驟如下 1 作線段 AD 表示固定桿長度 2 求中心曲線 和 畫 和 線 分別使 0 C0 AM A DK 得 和 兩線的交點 2 2 AMDK O 和 兩線的交點 分別以 和 為圓心 和 為半徑作圓弧 0 和 C0 3 求鉸銷 的外極限位置和內(nèi)極限位置 在 和 上 分別取 點 使 0和 C0 0 C0 0 C0 D 連接 D 和 A 則 D 分別為搖桿的外極限和內(nèi)極限位置 0 C0 0 C0 0 C0 0 C0 且 0 C0 4 求曲柄搖桿機構(gòu) 在 A 線上取 點 使 則 A D 為所求曲柄 0 0 0 12 0 C0 0 0 搖桿機構(gòu)的外極限位置 且 0 0 0 0 本科畢業(yè)設(shè)計 論文 通過答辯 第 34 頁 共 43 頁 圖 3 2 開鉗機構(gòu)的幾何求解圖 由圖 3 2 可知 令 為外極限位置的連桿與固定桿的夾角 則 a b c d 存在如 下關(guān)系 sin 2 sin cos 2 cos 2 sin 2 sin cos 2 cos 2 21 2 2 cos 計算時 選取適當(dāng)?shù)?值 再計算 和 值 然后確定四個桿件中的任何一 個桿長 如 d 其他三個桿件即可計算出 取 則 30 250 28 5 即控制糖鉗開閉的圓柱偏心輪的偏心距為 28 5mm 其他兩桿長度 305 171 0 3 5 2 推搪機構(gòu)桿件的設(shè)計 圖 3 3 為糖果裹包機的推糖機構(gòu)簡圖 推糖桿 1 將糖塊 2 由位置 推送到位置 移距為 32mm 相應(yīng)的曲柄 的轉(zhuǎn)角為 90 而推糖桿由推糖終了位置后退 32mm AB 相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為 85 已知固定桿 扇形齒輪節(jié)圓半徑 AD 250mm R 75mm 由此設(shè)計 AB BC CD 三個桿件的長度 50 本科畢業(yè)設(shè)計 論文 通過答辯 第 35 頁 共 43 頁 圖 3 3 無停留往復(fù)移動的推搪機構(gòu)簡圖 1 推糖桿 2 糖塊 根據(jù)要求 推糖桿的椎程為 32mm 相應(yīng)的扇形齒輪即搖桿 CD 的擺角為 曲柄 AB 的轉(zhuǎn)角為 90 推糖桿回程運動 由推糖 180 3275 180 24 4 終了位置后退 32mm 相應(yīng)的搖桿擺角也為 24 4 曲柄轉(zhuǎn)角為 85 推糖至終了位置時 曲柄搖桿機構(gòu) 應(yīng)處于外極限位置 因此 可按給定的曲ABCD 柄與搖桿在外極限位置前后的兩對相應(yīng)角移量來求柄搖桿機構(gòu) 現(xiàn)曲柄沿順時針轉(zhuǎn)動 則推程時曲柄與搖桿轉(zhuǎn)向相同 回程時則轉(zhuǎn)向相反 從而可確定 1 90 2 85 1 2 24 4 用幾何法求解 如圖 3 4 所示 本科畢業(yè)設(shè)計 論文 通過答辯 第 36 頁 共 43 頁 圖 3 4 推搪機構(gòu)幾何法求解圖 1 取比例 1 5 作圖 畫直線 AD 2505 50mm 2 畫 DK 線 使 畫 AM 線 使