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包裝機(jī)械 課程設(shè)計(jì)說明書
題目： 糖果包裝機(jī)扭結(jié)手的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
院 （系）：
專 業(yè)：
指導(dǎo)教師：
一、課程設(shè)計(jì)目的及內(nèi)容
（一）目的
包裝機(jī)械課程設(shè)計(jì)是專業(yè)課教學(xué)的一個(gè)重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)的延伸，是包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的一次全面訓(xùn)練，目的是：
1． 聯(lián)系實(shí)際生產(chǎn)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立分析問題、解決問題的能力；
2． 利用“包裝機(jī)械設(shè)” 、“機(jī)械原理” 、“機(jī)械設(shè)計(jì)”等前序課知識(shí)，學(xué)會(huì)并掌握包裝機(jī)械的特點(diǎn)及方法；
3． 加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，加強(qiáng)計(jì)算能力和運(yùn)用有關(guān)設(shè)計(jì)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)機(jī)械繪圖能力的培養(yǎng)，綜合培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)的能力；
4． 鞏固和加強(qiáng)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(jī)的扭結(jié)手作為設(shè)計(jì)課題，需學(xué)生兩周內(nèi)，完成糖果包裝機(jī)扭結(jié)手的全部設(shè)計(jì)，獲得包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練。
1. 參數(shù)設(shè)計(jì) 根據(jù)課題設(shè)計(jì)任務(wù)，確定糖果包裝機(jī)扭結(jié)手主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
2. 方案設(shè)計(jì) 根據(jù)糖果包裝扭結(jié)手的結(jié)構(gòu)形式、性質(zhì)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)，擬定扭結(jié)手的機(jī)械傳動(dòng)鏈、傳動(dòng)系統(tǒng)圖、工作循環(huán)圖。計(jì)算并確定各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比，齒輪傳動(dòng)、凸輪傳動(dòng)等傳動(dòng)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(jì) 根據(jù)結(jié)構(gòu)方案圖，在正式圖紙上擬訂傳動(dòng)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(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、密封及潤滑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
二、設(shè)計(jì)要求
（一）根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，在兩周時(shí)間內(nèi)，獨(dú)立完成糖果包裝機(jī)扭結(jié)手的設(shè)計(jì)。
（二）圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求
1．圖量
1）完成0號(hào)圖一張，進(jìn)行糖果包裝機(jī)扭結(jié)手總裝配圖的設(shè)計(jì)
2）完成3號(hào)圖三張，進(jìn)行三個(gè)主要零件的零件圖設(shè)計(jì)
2．要求
1)設(shè)計(jì)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(gè)機(jī)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(jì)說明書要求
設(shè)計(jì)說明書是設(shè)計(jì)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(jiǎn)練，字跡工整，總文字不少于5000字。設(shè)計(jì)說明書具體包括：
1. 設(shè)計(jì)題目；
2. 用途與規(guī)格（生產(chǎn)能力）；
3. 運(yùn)動(dòng)參數(shù)、動(dòng)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(dòng)方式、傳動(dòng)系統(tǒng)的擬定，方案的論證，畫結(jié)構(gòu)草圖；
5. 機(jī)構(gòu)及主要零部件的設(shè)計(jì)、選用；
6. 主要零件、部件的強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)計(jì)算校核；
7. 操縱機(jī)構(gòu)及潤滑方式的設(shè)計(jì)計(jì)算；
8. 設(shè)計(jì)說明書中的理論及計(jì)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(jī)主要由料斗、理糖部件、送紙部件、工序盤以及傳動(dòng)操作系統(tǒng)等組成，昌東系統(tǒng)如圖1所示。包裝機(jī)工作時(shí)，住傳送機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工序盤作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著工序盤轉(zhuǎn)動(dòng)，完成對(duì)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(jī)的轉(zhuǎn)速，即可調(diào)整包裝機(jī)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(jī)扭結(jié)手由左、右兩手組成，左右對(duì)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(dòng)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(dòng)、軸向移動(dòng)和張合三種運(yùn)動(dòng)。輸入軸1的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪4、5、6、7傳動(dòng)后，帶動(dòng)鉗手2實(shí)現(xiàn)扭結(jié)轉(zhuǎn)動(dòng);輸入軸1的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪4、5帶動(dòng)凸輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過擺桿10、撥輪、傘輪3齒條3帶動(dòng)鉗手的張、合運(yùn)動(dòng)；輸入軸1的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪4、5帶動(dòng)槽凸輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)擺桿10、撥輪9實(shí)現(xiàn)鉗手的軸向位移運(yùn)動(dòng)。彈簧11使鉗手在復(fù)位時(shí)總保持張開的狀態(tài)，鉗手張合的角度的大小與軸向移動(dòng)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(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及動(dòng)作配合要求，可繪制出包裝機(jī)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(shí)，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(dòng)調(diào)整通過旋轉(zhuǎn)手輪15實(shí)現(xiàn)。左右扭結(jié)手之間距離及對(duì)稱度的調(diào)節(jié)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿16來實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪螺桿16，改變擺桿10的下支點(diǎn)位置，帶動(dòng)扭結(jié)手產(chǎn)生軸向位移。
四、設(shè)計(jì)步驟
（一）方案設(shè)計(jì)
1、 設(shè)計(jì)的要求：
1）、設(shè)計(jì)題目：糖果包裝機(jī)的機(jī)械扭結(jié)手設(shè)計(jì)。
2）、設(shè)計(jì)任務(wù)：
a、設(shè)計(jì)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(dòng) 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(dòng)距離：5mm
包裝扭轉(zhuǎn)阻力矩：0.05Nm
2、 鉗手運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形式
1） 鉗手實(shí)現(xiàn)張合運(yùn)動(dòng)，可采用多種不同結(jié)構(gòu)，如圖5所示，而且，需要一個(gè)復(fù)位裝置，一般采用彈簧進(jìn)行復(fù)位。
2） 實(shí)現(xiàn)鉗手軸向移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式有多種，圖6所示。不同的機(jī)構(gòu)形式，具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。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(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但體積比較大。
3） 實(shí)現(xiàn)鉗手轉(zhuǎn)動(dòng)，可采用齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)（同步帶）等方式。鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，帶傳動(dòng)磨損較快；齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)恒定，傳遞扭矩大。
3、 扭結(jié)手應(yīng)實(shí)現(xiàn)功能：
1） 鉗手可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；
2） 鉗手可實(shí)現(xiàn)軸向直線運(yùn)動(dòng) ；
3） 扭結(jié)手各運(yùn)動(dòng)相對(duì)關(guān)系可手動(dòng)調(diào)整；
4） 扭結(jié)手可進(jìn)行糖果的手動(dòng)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(jì)要求。對(duì)比不同機(jī)構(gòu)形式的特點(diǎn)，類比現(xiàn)有糖果包裝機(jī)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(dòng)方式，布置主要傳動(dòng)件的位置。
6、 擬定扭結(jié)手的機(jī)械傳動(dòng)鏈、傳動(dòng)系統(tǒng)圖、工作循環(huán)圖。計(jì)算并確定各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比，齒輪傳動(dòng)、凸輪傳動(dòng)等傳動(dòng)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸。
7、 參考機(jī)械設(shè)計(jì)理論，對(duì)各元件（主要是軸承、齒輪、軸）進(jìn)行初步的手里分析和強(qiáng)度校核。
（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
方案設(shè)計(jì)結(jié)束后，審定方案的合理，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。裝配圖的繪制與相關(guān)的設(shè)計(jì)、計(jì)算應(yīng)交替進(jìn)行，相輔相成。
1、 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成，主要包括：
1） 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 計(jì)算齒輪、斜齒齒輪傳動(dòng)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(dòng)設(shè)計(jì) 計(jì)算凸輪的輪廓尺寸并進(jìn)行強(qiáng)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(duì)各軸的軸承潤滑及密封進(jìn)行設(shè)計(jì)；
5） 對(duì)主要傳動(dòng)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(jì)
3、 手動(dòng)操作裝置的設(shè)計(jì)
4、 相對(duì)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
5、 加黑，標(biāo)注尺寸與公差配合，標(biāo)注件號(hào)，填寫明細(xì)欄及裝配技術(shù)要求。
（三）零件圖設(shè)計(jì)
1、三件主要零件的設(shè)計(jì)，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(jì)計(jì)算說明書
五、計(jì)算說明
（一）、齒輪的計(jì)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(jì)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(duì)應(yīng)曲線的最大位移為S8c。討論S9對(duì)應(yīng)槽輪曲線。如上圖中手爪由左向右移動(dòng)過程中對(duì)應(yīng)于165°點(diǎn)，手爪處于最左側(cè)，同時(shí)處于張開狀態(tài)，并開始閉合到195°點(diǎn)完全閉合。此過程中構(gòu)件9相對(duì)于構(gòu)件8移動(dòng)的距離為△S9（上面已求出），對(duì)應(yīng)于槽輪12中S9的對(duì)應(yīng)軌道行程S9c：
（三）應(yīng)力計(jì)算
圖7
已知 T=0.05Nm=500Nmm，小齒輪分度圓直徑 ，嚙合角，則計(jì)算出：
圓周力
徑向力
法向載荷 。
（四）配合說明
本次課程設(shè)計(jì)扭結(jié)手是可進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，軸向移動(dòng)，鉗手的張合三種運(yùn)動(dòng)。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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