0293-顆粒狀糖果包裝機設計,顆粒狀,糖果,裝機,設計 畢業(yè)論文（設計）任務書 表1 姓 名 專業(yè) 班級 題 目 顆粒狀糖果包裝機設計 題目來源 假擬 指導教師 朱從容 職稱 副教授 任務下達日期 論文（設計）起止日期： 年 月 日 至 年 月 日 學生（簽名）： 畢業(yè)論文（設計）計劃任務（目的、任務、計劃進度、措施、預期結果）： 目的： 1) 鞏固和擴大學生在校期間所學的基礎知識和專業(yè)知識； 2) 培養(yǎng)學生綜合利用所學知識的能力。 任務： 1) 了解課題的背景和現(xiàn)狀； 2) 分析工藝過程確定機型及執(zhí)行機構組成； 3) 完成糖果包裝機總體方案設計； 4) 完成糖果包裝機傳動系統(tǒng)設計； 5) 完成糖果包裝機夾糖機械手及撥糖機構設計; 6) 翻譯外文科技資料一篇； 7) 編寫設計說明書。 計劃進度： 1) 調查研究、收集和查閱資料（2周）； 2) 完成糖果包裝機總體方案設計（2周）; 3) 完成傳動系統(tǒng)設計（1周）; 4) 完成夾糖機械手及撥糖機構設計（3周）; 5) 完成部分零部件的3D實體設計（3周）; 6) 編寫設計說明書（2周）； 7) 準備答辯和答辯（1周）。 措施： 1) 學生嚴格按畢業(yè)設計進度安排進行； 2) 教師的正確指導及平時的督促與檢查。 預期結果： 設計說明書1份，設計圖紙若干張。 參考資料： 教研室意見： 指導小組組長 或教研室負責人（簽名）： 年 月 日 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 顆粒狀糖果包裝機設計 The Design of The Grain Candy Packer 第 頁 1 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 摘要： 顆粒狀糖果包裝機設計是典型的機械系統(tǒng)設計，它不僅包括機構的尺寸、強度設計，還包 括了傳動機械系統(tǒng)設計。本設計主要是針對圓臺柱狀巧克力糖的鋁箔紙包裝。設計主要內容有三 方面：設計方案設計、機械手及進出糖機構設計與傳動系統(tǒng)鏈設計。 機械手及進出糖機構設計是本設計功能能否執(zhí)行的靈魂，它也是本設計的設計重點之一。它 要實現(xiàn)巧克力糖的輸入、折邊、抄底邊、等等功能，直到最后由輸送帶輸出。整個系統(tǒng)功能實現(xiàn) 中，機械手要實現(xiàn)的是夾糖、折邊、轉送等重要功能，因此對機械手的形狀、夾緊力及轉位角度 也提出了不同的設計要求，設計機械手時，也始終回繞著這幾點進行。 傳動系統(tǒng)設計，作為一個動作執(zhí)行系統(tǒng)，動力是必不可少的，當然對動力的傳遞系統(tǒng)也就顯得 尤其重要了。系統(tǒng)功能中要實現(xiàn)機械手轉位、送糖盤轉位、供紙、剪紙、抄紙、接糖、頂糖及撥 糖等功能，它們都需要不同大小的動力，這就需要傳動系統(tǒng)的調節(jié)。如在機械手的轉位功能中， 為實現(xiàn)間歇的轉位功能就得通過傳動鏈中的槽輪機構來實現(xiàn)，該機構要保證機械手在轉到位后， 有一定的停留時間，從而為頂糖、接糖及撥糖功能的實現(xiàn)提供必要的機械動作執(zhí)行時間。設計好 的包裝機機構正常的生產率為 120r/min，且其生產率可在 70～130r/min. 關鍵詞：包裝機，巧克力糖包裝，機械手。 第 頁 2 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 Abstract: The grain candy packer design is a typical machine system design. It not only included the organization's size, strength.etc. the design. And it still included the design of the transmission system. This design primarily aims at the circle pillar chocolates' aluminum foil packing. The design only contents contain three sides: Design project design, machine hand and I/O sugar mechanism design and the transmission system design. It is Soul whether the function of the machine hand and I/O sugar mechanism’s design can carry out in this design. It is also one of the design points of this design. It wants to realize the importation, fold of the chocolates the sides, etc. the function. Until it finally be output by belt conveyer. In whole system function realizes, the machine hand realizes many important function, for example: clip the sugar, fold of the chocolates the sides, transfer.etc. Therefore to the shape of the machine hand, clip the tight dint and turn the angle also bring upped the different design request. When designed the machine hand, it is also proceeding with the center of these points. System, motive is necessary. Certainly it is particularly important of the power transmission system. In the system function, it must realize moving the machine hand, moving the sugar dish, providing the paper, cutting paper, curling, connecting the sugar, crest the sugar and dialing the sugar etc. All these functions need the different power. It can be controlled with the transmission system. Such as the function of turning machine hand, for realizing a function of intermittent turning it needs the sheave of the transmission to regulate. After the machine turned the assurance position, the mechanism wants to have certainly stop over time, it can take enough time to crest sugar, connect the sugar and dial sugar. The transmission system still guaranteed the normal rate of production of packer to 120 r/ min .At the same time it can be controlled the rate of production at 70 ～ 130 r/ min. Key words: Packer, chocolates packing, machine hand. 第 頁 3 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 目錄 前言 7 第一章 糖果包裝機方案設計 8 1.1 設計任務抽象化 . 8 1.1.1 建立黑箱 8 1.1.2 功能分解 9 1.2 確定工藝原理 9 1.3 確定技術過程 10 1.4 引進技術系統(tǒng)，確定邊界 . 10 1.5 確定功能結構 .11 1.5.1 總功能 . 11 1.5.2 功能分解 . 11 1.6 方案確定 12 1.6.1 尋找技術物理效應和功能載體，功能元求解目錄表. 12 1.6.2 巧克力糖包裝系統(tǒng)解 12 1.6.3 巧克力糖包裝裝置的評價表 14 1.6.4 確定最佳方案 14 第二章 傳動系統(tǒng)設計 .15 2.1 傳動系統(tǒng)結構簡圖 . 15 2.2 選用電機 . 15 2.3 帶輪設計 16 第 頁 4 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 2.3.1 帶輪優(yōu)缺點 16 2.3.2 選用帶輪要求 . 16 2.3.3 帶輪設計要求 . 17 2.3.4 帶輪設計過程 . 17 2.4 鏈輪設計 21 2.4.1 鏈傳動優(yōu)缺點 21 2.4.2 鏈傳動的設計過程 21 2.5 齒輪的設計 . 25 2.5.1 齒輪材料 25 2.5.2 分配軸上螺旋齒輪的尺寸計算 . 25 2.5.3 機械手及送糖軸上的螺旋齒輪的尺寸計算 . 26 第三章 機械手及進出糖機構設計 .27 3.1 夾持裝置設計 27 3.1.1 設計要求 . 27 3.1.2 基本結構如圖 . 27 3.1.3 夾緊力P 夾 計算 27 3.1.4 彈簧力P 彈簧 計算 . 28 3.1.5 開閉角а的計算 . 29 3.2 凸輪設計 29 3.2.1 選擇凸輪類型 . 29 3.2.2 凸輪材料選擇 . 30 3.2.3 凸輪尺寸計算 30 3.2.4 凸輪強度計算 . 31 3.3 棘輪設計 32 3.3.1 棘輪材料選擇 32 3.3.2 棘輪形狀確定 32 3.4 六槽槽輪機構設計 33 3.4.1 槽輪分類及材料選擇 . 33 3.4.2 槽輪結構設計及尺寸計算 . 33 第四章 其它機構原理 .36 第 頁 5 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 4.1 頂糖、接糖機構示意圖 . 36 4.2 抄紙和撥糖機構示意圖 37 第五章 巧克力糖包裝機工作循環(huán)圖 38 5.1 機械手Ⅰ工位段 . 38 5.2 機械手Ⅱ工位段 . 39 致 謝 40 參考文獻 .41 英文翻譯 錯誤！未定義書簽。 第 頁 6 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 前言 時間轉瞬即逝，轉眼之間四年的大學生涯就要結束了，回首四年的學習生活，我感到自己的 收獲無比豐富。四年來，我不僅認真學習了各門基礎課，而且更加系統(tǒng)地掌握了多門專業(yè)技術課， 在每次的課程設計中，我都認真對待，努力鉆研。這樣，通過四年的鍛煉不斷地提高了我的設計、 繪圖、識圖能力?？梢哉f，大學里的理論基礎，不但使我學會了分析問題、解決問題的能力，而 且更強化了我的知識結構。尤其幸運的是，我不只一次地深入工廠實習，把學到的知識應用于實 習現(xiàn)場的具體工作中，提高了自己的動手能力，為我今后步入工作崗位打下了更好的實踐基礎。 本次設計的目的培養(yǎng)學生初步掌握獨立從事專業(yè)技術工作的能力，提高學生從事工藝和工藝 裝備設計的水平，使學生初步掌握從事本專業(yè)科學研究工作的能力。通過畢業(yè)設計不但培養(yǎng)了我 們運用各種工具書的方法和技巧，同時也培養(yǎng)了我們獨立思考問題、解決問題的能力。通過翻閱 查找各種工具書，擴大了視眼，豐富了自己的知識范圍。 本次設計我們是有充分準備的。我們不僅準備了四年的時間來掌握各門專業(yè)課學習，而且我 們多次深入工廠實習，更主要的是設計期間不斷地從網上、圖書館收集大量的資料，尋找各種解 決問題的方法。所以說本設計我們是有充分準備的，它是與生產實際相結合。它也將成為我們走 上工作崗位的一次重要演習，為我們今后的工作打下堅實的基礎。 巧克力糖包裝機設計是一個典型的機械系統(tǒng)設計。 提高食品工業(yè)的機械化和自動化程度，是實現(xiàn)食品工業(yè)現(xiàn)代化的重要一環(huán)。用現(xiàn)代化設備裝 備我國食品工廠，已成為一項迫切的重要任務。為了有利于食品工廠生產率的儲存、流通和消費， 必須根據需要對成品進行適當?shù)陌b。 實現(xiàn)包裝作業(yè)機械化的好處：節(jié)約勞動力，提高生產率和產品質量，節(jié)約原材料和降低成本， 降低勞動強度和改善環(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)機械化、自動化 目前正向著高速化、通用性、可靠性、費用低、流水線自動化控制、采用新的包裝材料等六個方 向發(fā)展。 第 頁 7 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 第一章 糖果包裝機方案設計 1.1 設計任務抽象化 設計要求：把已加工成型的圓臺狀巧克力糖用鋁箔紙包裹起來，并逐個輸出，巧克力糖的形狀尺 寸大小如圖。且保證其加工速度為 120 塊 /min,可調范圍 70— 130 塊 /min。能量 220V 交流電。 1.1.1 建立黑箱 操作指令 未包裝圓臺形巧克力糖 220 V 振動 噪聲 顯示 已包裝好的巧克力糖 環(huán)境 黑 箱 （糖果包裝機） 圖 1-1 糖果包裝機黑箱圖 第 頁 8 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 1.1.2 功能分解 輸入 鋁箔紙 送糖盤 機械手 輸出 剪 紙 抄 紙 接 糖 頂 糖 轉 位 撥 糖 圖 1-2 糖果包裝機的功能分解 1.2 確定工藝原理 確定依據：成本、質量、效率三者綜合比較。 3.速度可調范圍70--130塊/min 2.包裝速度120塊/min 4.小批生產，中小型廠加工 1.實現(xiàn)圓臺形巧克力糖包裝 成本 7.操作方便 6.結構簡單 加工 功 能 5.成本不高 附加要求 附加要求 附加要求 基本要求 必要要求 必要要求 基本要求 使用 表 1-1 成本、質量、效率關系表 第 頁 9 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 1.3 確定技術過程 信號 未包裝圓臺形巧克力糖 220 V ~ 控制 執(zhí)行機構 驅動機構 支 承 機 構 包裝好的巧克力糖 環(huán)境系統(tǒng) 人 圖 1-3 技術過程簡圖 1.4 引進技術系統(tǒng)，確定邊界 未包裝圓臺形 巧克力糖 包裝好的 巧克力糖 支 承 機 構 環(huán)境系統(tǒng) 人 驅 動 機 構 220 V ~ 送糖盤分糖 接糖 1工位夾緊 啟動、停止控制 頂糖 剪紙 供紙 抄紙 機械系統(tǒng) 撥糖 信號 圖 1-4 引進技術后的具體過程圖 第 頁 10 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 1.5 確定功能結構 技術系統(tǒng)總功能，及進行功能分解 1.5.1 總功能 未包裝的圓臺形巧克力糖 → 黑箱 → 包裝好的巧克力糖成品 1.5.2 功能分解 剪 紙 供 紙 接 糖 抄 紙 重 力 液 氣 壓 機 械 力 重 力 機 械 力 液 氣 壓 機 械 力 液 氣 壓 機 械 力 液 氣 壓 鋁 箔 紙 送 糖 盤 撥 糖 2 工 位 張開 轉 位 1 工 位 閉合 頂 糖 液 氣 壓 機 械 力 機 械 力 液 氣 壓 機 械 力 液 氣 壓 液 氣 壓 機 械 力 機 械 手 輸入 輸 出 圖 1-5 包裝機功能的細化 第 頁 11 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 1.6 方案確定 1.6.1尋找技術物理效應和功能載體，功能元求解目錄表 a 目標特征 目標標記 局 部 解 重力 機 械 力 氣液力 功 能 元 剪 紙 供 紙 分 糖 輸 入 抄 紙 B C D E 1234 5 重力 重力 氣液力 氣液力 機械力 機械力 滾輪式 棘輪式三輪式 功 能 元 機械力 J 轉 位 I 夾 持 機械力 凸輪式 目標標記 H 撥 糖 G 頂 糖 凸輪式 凸輪式 目標特征 F 接 糖 1 電機 氣液力 氣液力 4 氣液力 氣液力 局 部 解 2 3 5 表 1-2 具體功能的求解目錄表 1.6.2巧克力糖包裝系統(tǒng)解 G B A DC F E I J I 輸 出H 圖 1-6 方案 1 第 頁 12 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 A B CD HI E J IF G 輸 出 方 案 2 ： 圖 1-7 方案 2 A B CD HI E J IF G 輸 出 方 案 3 ： 圖 1-8 方案 3 第 頁 13 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 1.6.3巧克力糖包裝裝置的評價表 方案 評 價標準 速度高 誤差 成本低 便于加工 結構簡單 操作方便 總計 1 23 -- + ++ -- -- -- -- ++ ++ ++ ++ + + + + + + + 1“+“ 8“+“ 1“-“ 1.6.4確定最佳方案 因此第二方案為最佳。 第 頁 14 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 第二章 傳動系統(tǒng)設計 2.1 傳動系統(tǒng)結構簡圖 I槽 =1/3 I鏈 =1/2.6 I帶 =1/4.4~1/8 I1=1/6 I2=1/2 I3=1/2 圖 2-1 傳動系統(tǒng)圖 2.2 選用電機 因為設計中涉及的都是低速輕載荷工作條件 所以粗取 由《機械設計學》 P97 電機額定轉速 n=1440r/min，額定功率 p=0.4kw 校核電機功率： 系統(tǒng)中主要的功率消耗點為機械手的凸輪轉動點， P機械手軸 =FV 其中 F 為凸輪上所受的力：F= 1.247N（由設計計算得） V 為凸輪接觸點的線速度： 第 頁 15 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 V=2*π*r*n/60 其中轉速 n=60r/min 接觸點半徑r=0.095m 則V=0.5966m/s 所以P 機械手軸 =0.744W 電機要求功率P 需 =P機械手軸 /（η 帶 *η 鏈 *η 槽輪 *η 螺旋齒輪 ） 查《機械工程手冊》第 31 篇 傳動系統(tǒng) 31-12 的表 31.2-5 機械傳動的特點和性能： η 帶 為 0.90~0.94 取η 帶 為 0.92 η 鏈 為 0.95~0.97 取η 鏈 為 0.96 η 槽輪 為 0.88~0.98 取η 槽輪 為 0.90 η 螺旋齒輪 為 0.96~0.99 取η 螺旋齒輪 為 0.97 所以P 需 =0.96WP額 由于查不到功率為 0.4Kw，轉速為 1440r/min 電機 查《產品樣本》電機（1 ） P133 ： 選的電機功率為 0.4Kw，轉速為 1400r/min 其型號為 AZ3-7114P 2.3 帶輪設計 2.3.1帶輪優(yōu)缺點 （1 ）、優(yōu)點： a、 傳動帶富有彈性，可以緩和沖擊和振動，運轉平穩(wěn)，無噪音； b、 當機器過載時，帶子會在帶輪上產生打滑，可防止其它零件損傷； c、 制造、安裝精度較低，成本低，維護方便； d、 適用于中心距較大時的傳動。 （2 ）、缺點： a、因帶和帶輪間有相對滑動（彈性滑動），所以不能嚴格保證一定的傳動比（一般為理 論轉速的 98~99%）； b、有一定的摩擦損失，通常傳動效率為 90~97%； c、由于傳動帶需要張緊，因此軸和軸承受力較大。 2.3.2 選用帶輪要求 帶輪基本圖形如圖： 第 頁 16 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 第 頁 17 圖 2-2 帶輪機構 （1 ）、傳動的用途和工作情況選定： 所選帶輪可實現(xiàn)傳動比為 1/4.4~1/8 的無級傳動； （2 ）、傳動的功率 ： N=0.4KW （3 ）、大小輪的轉速n 大 、n 小 分別為： n大 = 312 r/min ， n小 =1400 r/min （4 ）、輪廓的尺寸要求：（由設計得） 2.3.3 帶輪設計要求 （1 ）、帶輪的類型、長度、根數(shù) 為選用 V 帶；根數(shù)（由設計得） （2 ）、帶輪的尺寸、材料、結構； （3 ）、中心距 A； （4 ）、作用于軸上的力 R； 2.3.4 帶輪設計過程 （1）確定計算功率N j 帶傳動傳遞的名義功率 N 可由工作部分計算，如工作部分計算困難也可簡 以電機的額定功率代替，但設計計算時應考慮機器工作載荷的性質和連續(xù)工作時間長短的影響， 其計算功率N j 的計算公式如下： N j =N*K g 其中 N 為機器的名義功率（千瓦）； 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 N=0.4 千瓦； K g 為工作情況系數(shù)： （由《專用機床設計與制造》P195 表 2.1—30 ） 因為該傳動的載荷平穩(wěn)，每天工作時間大于 16 小時 所以取K g =1.3 所以N j =0.52 千瓦 （2 ）選定三角帶型別 三角帶型別決定了帶的截面，型別過大，雖然減少了膠帶的根數(shù)，但帶高 h 大，帶高與帶輪 直徑的比值（h ： D）也就大，因而會增大傳動時的彎曲應力，降低膠帶壽命和效率。型別過大還 使直徑 D、中心距 A 加大。而型別太小，彎曲應力雖小，但能傳遞的功率也小，使根數(shù)過多，容 易因制造誤差而造成膠帶松緊不一。所以正確選定膠帶型別十分重要。 由《專用機床設計與制造》P195 圖 2.1— 115： 計算功率N j 和小輪轉速分別為 0.52 千瓦、1400r/min 。 所以選用 O 型帶。 （3 ）選擇大小帶輪的直徑D 1 、D 2 為獲得盡可能小的h ： D值，減小彎曲應力，在選定型別后，應盡可能采用較大的小輪直徑 D 1 ，但直徑大，會使傳動尺寸增大，所以D 1 不宜過大。 取D 1 =300mm 為實現(xiàn)傳動比 1/4.4~1/8 所以D 2 =37.5mm~68.18mm 則取D 2 =35mm~70mm 也就是小錐輪的最小直徑為 35mm 其最大直徑為 70mm。 （4 ）計算膠帶的速度 V V=π*D 1*n1/（60*1000）（米/ 秒） （ 2.3.4-1） 其中D 1=300mm 正常工作時大輪轉速n 1為分配軸轉速除以I 鏈 分配軸轉速為 120r/min ，I 鏈 2.67 即n 1=320.4 r/min 所以 V=5.03（米/ 秒） 由上式知輪徑定了，帶速隨之也定了，又由N=P*V/102 ，傳遞同樣功率，帶速 V越小，傳遞 的圓周力就越大，需要膠帶的根數(shù)越多。帶速太高會因膠帶離心力太大而降低帶和帶輪間的正壓 力，從而降低摩擦力，降低工作能力，同時會因σ L 過大，而降低疲勞強度。所以在結構尺寸允 許的條件下，最適當?shù)乃俣仁?10~20 米/ 秒。若O 、A 、B 、C 型V 大于 25 米/ 秒，輪徑應重選。 因為 V=5.03 米/ 秒25 米/ 秒 （5 ）、計算中心距 A，帶長 L a. 粗選中心距A 0 ： 中心距過大，雖然結構緊湊，但帶長亦小，應力變化加快，使使用壽命降低，并使包角α 2 減 小，摩擦力降低，傳動能力減?。恢行木噙^大，除有相反的利弊外，還易因速度較高引起膠帶顫 動。因此三角膠帶初選中心距A 0 ，一般根據結構和傳動位置需要。 因此粗選中心距A 0 應滿足如下的范圍： 查《專用機床設計與制造》P196 0.7（D 1 +D 2 ）≤A 0 ≤2（D 1 +D 2 ） （2.3.4-2 ） 其中：（當分配軸為 120r/min 時） D 1 = 300mm 第 頁 18 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 D 2 =66.75mm 所以 256.725mm ≤A 0 ≤ 733.5mm 取A 0 =300mm b.由A 0 確定膠帶節(jié)線周長L P0 ： 查《專用機床設計與制造》P196 L P0 =2A 0 +π*（D 1 +D 2 ）/2+（D 1 -D 2 ）/（4*A 0 ） （2.3.4-3 ） 所以 L P0 = 1220 mm 查《專用機床設計與制造》P193 表 2.1— 29 得： 圓整到相似標準節(jié)線的周長L P 和標準內周長L i 因為膠帶型別為O 型，L P0 = 1220 mm L P =1275mm L P0 =1250mm c.修整中心距 A： A≈A 0 +（L P -L P0 ）/2=312.5mm （6 ）、計算小輪包角α 2 三角膠帶傳遞最大摩擦力是小輪包角范圍內摩擦力的總和。如包角太大，摩擦力不足，則帶 容易打滑。小輪包角可按下式計算： 查《專用機床設計與制造》P197 α 2 ≈180°-（D 1 -D 2 ）*60°/A=133.35° （2.3.4-4 ） 因為α 2 ≥120° 所以符合包角要求。 （7）確定膠帶根數(shù) Z 工作中常將幾根三角膠帶成組使用，各型三角膠帶斷面積一定，這樣，在一定條件下單根 三角膠帶所能傳遞的功率也是一定的。此外，為保證帶子在工作中既不出現(xiàn)打滑所能傳遞的功率。 這樣，膠帶根數(shù) Z 可由下式求得： 查《專用機床設計與制造》P197 Z≥N j /[（N 0 +ΔN）*K a *K L *K] （根） （ 2.3.4-5） 其中： N j 為傳遞的計算功率： N j =0.52 千瓦 N 0 為當包角a 1 =a 2 =180°（i=1） 、傳動平穩(wěn)情況下的單根三角膠帶所能 傳遞的功率（千瓦），其值 見《專用機床設計與制造》P198 表2.1-32 因為帶型為O型， D 1 為 66.75mm，帶速V為 5.03m/s 所以取N 0 =0.42 ΔN 為考慮實際傳動比 i≠1 時，由于帶在大輪上彎曲較小而提高的傳遞功率，其值為： ΔN=K ω *n1-1/K i）（千瓦） 其中：K ω 為彎曲影響系數(shù)， 見《專用機床設計與制造》P200 表2.1-34： 因為帶型為 O 型 所以K ω =0.29*10 3 n 為小輪的轉速： 所以n=1400r/min 第 頁 19 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 K i為傳動比系數(shù)： 見《專用機床設計與制造》P200 表2.1-35： 因為傳動比 i=4.4-8≥2.95， 所以取K i=1.14 則ΔN=0.05128 KL為長度系數(shù)： 見《專用機床設計與制造》P199 表2.1-33： 因為L i =1250mm 所以取K L=1.11 K a 為包角系數(shù)： 見《專用機床設計與制造》P200 表 2.1-36 因為包角α 2 =133.35° 所以取K a =0.89 K 為強力層材料系數(shù)，膠帶材料聚酯、錦綸等合成纖維線繩結構的三角帶； 所以取K=1.33 所以膠帶根數(shù) Z≥ 0.7658 最后取Z =1 （ 8）確定皮帶預緊力T 0 適當?shù)念A緊力是保證帶傳動正常工作的重要因素。預緊力不足，摩擦力就小，不能傳遞所需 要的功率；預緊力過大，會使用膠帶壽命降低，軸和軸承的壓力增大，膠帶容易松弛。較適宜的 預緊力應按下式算出： 查《專用機床設計與制造》P197 T 0 =9.8*[51N j *（2.5-K a ）/（V*Z*K a ）+q*V 2 /g] (N) （2.3.4-6 ） 其中： q 為V 帶每米的重量（牛/米） ： 查《專用機床設計與制造》P193 表 2.1— 28 得： q=0.588（牛/米） N j 為計算功率： 由前面計算的N j =0.52 千瓦 K a 為包角系數(shù)： 查《專用機床設計與制造》P200 表 2.1— 36 得： K a =0.89 V 為帶速： 因為正常工作時，n 分配軸 =120r/min，又因為i 鏈 =2.67 所以n 大輪 =320.4r/min 所以v=n 大輪 *π*D 1=5.03米/秒 Z為帶數(shù)： 由前面給定 Z=1 所以T 0 =95 牛 （9）求軸上的壓力 R 查《專用機床設計與制造》P201 R=2T 0 *Z*sin（α 2 /2）牛 （ 2.3.4-7） 其中： 第 頁 20 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 預緊力T 0 =95 牛 根數(shù)Z=1 包角α 2 =133.35° 所以軸上壓力 R=174.47牛 2.4 鏈輪設計 2.4.1鏈傳動優(yōu)缺點 （1 ）、優(yōu)點： e、 與摩擦傳動的帶傳動相比，它無彈性滑動和打滑現(xiàn)象； f、 能夠保持準確的平均傳動比； g、 傳動效率高； h、 又因鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用在軸上的徑向壓力較?。?i、 其結構較緊湊； j、 制造與安裝精度要求較低，成本低廉。 （2 ）、缺點： a、它只能用于回轉的傳動； b、運轉時不能保持恒定的瞬時傳動比； c、磨損后會跳齒； d、工作時噪音大； e、不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應用。 2.4.2鏈傳動的設計過程 （1 ）鏈傳動的失效形式： a. 鏈的疲勞破壞； b. 鏈條鉸鏈的磨損； c. 鏈條鉸鏈的膠合； d. 鏈條靜力拉斷。 （2 ）選擇鏈輪齒數(shù)Z 1 、Z 2 及傳動比i 鏈 及其它尺寸 當該糖果包裝機正常工作時，即其分配軸的轉速為 120r/min，大鏈輪的轉速與其相同也為 120r/min。因為兩輪間的傳動比i 鏈 要求為 1/2.67 則小輪的轉速n 1 =320.4r/min 取小輪的直徑D 1 =75mm 又因為兩輪間的傳動比i 鏈 要求為 1/2.67，所以大輪的直徑D 2 為 200mm 則小輪的轉速v 1 =πD 1 *n 1 /（60*1000）=1.255m/s 又有《機械設計》 （第七版）P177 表9-8 得： Z 1 ≥17 取Z 1 =19 第 頁 21 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 則Z 2 =51。 （3）確定計算功率P ca P ca =K A *P 其中K A 為工作情況系數(shù)，由《機械設計》 （第七版）P178 表 9-9 得： K A =1.0 P 為傳遞的功率： P= P電機 *η 帶 查《機械課程設計》P 16 表 2-4 得：η 帶 =0.96 所以 P=0.4*0.96=0.384 千瓦 所以P ca =0.384 千瓦 （4 ）、確定鏈節(jié)距 p 鏈輪基本尺寸如圖： 圖 2-3 鏈輪機構 鏈的節(jié)距 p 的大小，反映了鏈條和鏈輪齒各部分尺寸的大小。在一定條件下，鏈的節(jié)距越大， 承載能力越高，但傳動的多邊形效應也要增大，于是振動、沖擊、噪聲也越嚴重。所以設計時， 為使傳動緊湊，壽命長，應盡量選取較小節(jié)距的單排鏈。速度高、功率大時，則選用小節(jié)距的多 排鏈。從經濟上考慮，中心距小、傳動比小時，選小節(jié)距多排鏈；中心距大、傳動比小時，選用 大節(jié)距單排鏈。 因此必須對P 0 進行修正： 由《機械設計》 （第七版）P175 P 0 =P ca /（K Z *K L *K P ） （2.4.2-1 ） 第 頁 22 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 其中： K Z 為小鏈輪齒數(shù)系數(shù)： 由《機械設計》（第七版）P178表 9-10 得： K Z =（Z 1 /19） 1.08 =1 K L 為鏈長系數(shù)： 由《機械設計》（第七版）P178表 9-10 得： 取鏈數(shù)L P =116 節(jié) K L =（L P /100） 0.5 =1.08 K P 為多排鏈系數(shù)： 由《機械設計》（第七版）P179表 9-11 得： K P =1 所以P 0 =0.415 千瓦 （5 ）鏈傳動的中心距a 和鏈節(jié)數(shù)L P 一般中心距a 0 =（30~50） p 粗取 a 0 =40p L P = 2a 0 /p+（ Z 1 +Z 2 ）/2+[ （Z 2 -Z 1 ）/ （ 2*π）] 2 *p/a 0 所以L P =2*40+70/2+26/40=115.6 圓整得：L P =116- 所以a=p*{[L P -（Z 1 +Z 2 ）/2]+squrt[ （L P -Z 2 /2-Z 1 /2） 2 -2*（Z 2 / π-Z 1 /π） 2 ]}/4 其中： 取節(jié)距 p 為 9.525 則中心距 a =382.68mm (6)、小鏈輪轂孔最大直徑d kmax 由《機械設計》 （第七版）P168 表 9-4 得： d kmax =29mm 取d k =26mm （7 ）、鏈傳動作用在軸上的力（壓軸力）F P 鏈傳動的壓軸力 F（單位 N）可近似取為： F P ≈K F *F e （ 2.4.2-2） 其中： F e 為鏈傳遞的有效圓周力，單位為N ： F e =1000P/V=60*1000*1000*P/（π *D*n 1 ）=305.35N K F 為壓軸力系數(shù)： 因為是垂直傳動，所以取K F =1.05 所以 F P =320.62N （8 ）、滾子鏈傳動的額定功率計算： 在此采用的是滾子鏈傳動。 其額定功率圖有： 第 頁 23 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 第 頁 24 曲線1 曲線2 曲線3 小鏈輪轉速n1（r/min） 額定功率P0（KW） 圖 2-4 鏈輪轉速功率圖 a、 由鏈板疲勞強度限定的額定功率P 0 （曲線Ⅰ）： 由《機械設計》 （第七版）P175 P 0 =0.003Z 1 1.08 *n 1 0.9 *（p/25.4） 3-.0028p （2.4.2-3 ） 其中： Z 1 為小鏈輪齒數(shù)：Z 1 =19 n 1 為小鏈輪轉速：320.4r/min p 為節(jié)距：p=9.525 則P 0 =1.664 千瓦≥ P 所以符合條件。 b、 由滾子、套筒的沖擊疲勞強度限定的額定功率P 0 （曲線Ⅱ） 由《機械設計》 （第七版）P175 P 0 =950Z 1 1.5 *p 0.8 /n 1 1.5 =104.8 千瓦≥P （ 2.4.2-4） 所以符合條件。 c、 由銷軸與套筒的膠合限定的滾子鏈工作能力（曲線Ⅲ） 由《機械設計》 （第七版）P175 （n max /1000） 1.59Lg（ P/25.4） +1.873 =82.5/[（7.95 ） p/25.4 *（1.0278） Z1 *（1.323） F/4450 ] （2.4.2-2） 則n max =13177.6r/min 所以符合條件。 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 2.5 齒輪的設計 2.5.1 齒輪材料 由齒輪的失效形式可知，設計齒輪傳動時，應使齒面具有較高的抗磨損、抗點蝕、抗膠合及 抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷能力。因此齒輪材料性能的基本要求為：齒面硬， 齒芯要韌。 所以齒輪材料選用：40Cr 調質鋼。 2.5.2 分配軸上螺旋齒輪的尺寸計算 軸空間布置如圖： 供紙鏈輪 鏈輪 槽輪 送糖螺旋齒輪 輸送帶鏈輪機械手螺旋齒輪 凸輪組螺旋齒輪頂糖桿凸輪 槽輪 =1:3 螺旋齒輪 =1:2 螺旋齒輪 =1:2 螺旋齒輪 =1:6 2-5 手柄軸面方向軸空間布置圖 圖中該齒輪嚙合的傳動比i 1 =1/6 由《機械設計手冊》中冊 第二版 P305 表 8-89： 取小螺旋齒輪的齒數(shù)Z 1 =18，又取其模數(shù) m=2.0 所以小螺旋齒輪的分度圓直徑d 1 =m*Z 1 =36mm 又因為傳動比i 1 =1/6， 所以大螺旋齒輪的分度圓直徑d 2 =216mm 又由《機械設計手冊》中冊 第二版 P314 表 8-93： 因為兩軸的交錯角Σ=90 °，又取β 1 =β 2 =45° 則有中心距a 1 =（d 1 +d 2 ）/2=126mm 第 頁 25 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 2.5.3 機械手及送糖軸上的螺旋齒輪的尺寸計算 圖中：這兩對齒輪的形狀相同；其傳動比 i 也相同都為 1/2 β 1 β 2 Σ 圖 2-6 螺旋齒輪 由《機械設計手冊》中冊 第二版 P305 表 8-89： 取小螺旋齒輪的齒數(shù)Z 1 =18，又取其模數(shù) m=2.0 所以小螺旋齒輪的分度圓直徑d 1 =m*Z 1 =36mm 又因為傳動比i 1 =1/2, 所以大螺旋齒輪的分度圓直徑d 2 =72mm 又由《機械設計手冊》中冊 第二版 P314 表 8-93 因為兩軸的交錯角Σ=90 °，又取β 1 =β 2 =45° 則有中心距a 1 =（d 1 +d 2 ）/2=54mm 第 頁 26 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 第三章 機械手及進出糖機構設計 3.1 夾持裝置設計 3.1.1 設計要求 要求： 1、 要有足夠的夾緊力P 夾 。在確定手指的夾緊力時，除考慮工作的重量外，還應考慮工件 在傳送過程中生產的慣性力和振動等影響，以保證夾持牢靠。 2、 要有一定的開閉角а。手指的開閉角應能適應工件尺寸變化范圍及手部的運動路線。 3、 保證工件正確定位。為手指和工件保持準確的相對位置，必須根據工件形狀而選擇相 應的手指形狀來定位。 4、 結構要緊湊。使之重量輕，動作靈活。 3.1.2 基本結構如圖 圖3-1 夾持裝置 3.1.3 夾緊力P 夾 計算 機械手工作時，為保證手指能夠可靠的把工件夾牢所必需的夾緊力P 夾 可按下式計算： 由《專用機床設計與制造》P465 得： P夾 ≥9.8*K 1*K2*K3*G （N） （3.1.3-1） 第 頁 27 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 K1：安全系數(shù)（通常取 1.5→2）→K 1=1.8 K2：工作情況系數(shù) ： K 2=1+a/g 最大加速度a=8.18m/s 2 (由凸輪計算中得) 所以K 2=1+8.18/9.8=1+0.835=1.835 K3：工作方位系數(shù)：K 3=1/2f 其中摩擦系數(shù) f=0.3—0.4 →取f=0.3 G：巧克力糖質量：G=0.098（N） 所以P 夾 ≥9.8*1.8*1.835*0.01/（2*0.3）=0.53949（N） →取P 夾 =0.588（N） 3.1.4 彈簧力P 彈簧 計算 彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷作用下產生較大的彈性變形。彈簧在各類機械中應用十 分廣泛，主要用于： a、控制機構的運動，如制動器、離合器中的控制彈簧，內燃機汽缸的閥門彈簧等； b、減振和緩沖，如汽車、火車車廂下的減振彈簧，以及各種緩沖器用的彈簧等； c、儲存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧等； d、測量力的大小，如測力器和彈簧稱中的彈簧等； 1、 選擇圓柱螺旋拉伸彈簧： 彈簧按照所承受的載荷不同可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭曲彈簧、和彎曲彈簧等 四種。在這里選用的是拉伸彈簧。 如圖，圓柱螺旋拉伸彈簧空載時，各圈應相互并攏。另外，為了節(jié)省軸向工作空間， 并保證彈簧在空載時各圈相互壓緊，常在卷繞的過程中，同時使彈簧絲繞其本身的軸線 產生扭轉。這樣制造的彈簧，各圈即具有一定的壓緊力，彈簧絲中也產生了一定的預緊 力，故也稱為有預緊力的拉伸彈簧。 圖3-2 夾持裝置 2、 材料：低錳彈簧鋼（65Mn） 常用的彈簧鋼材料主要有下列幾種： 第 頁 28 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 碳素彈簧鋼 （65、 70鋼） 、低錳彈簧鋼 （65Mn） 、硅錳彈簧鋼 （60SiMnA） 、 鉻釩鋼 （50CrVA） 。 在此選用的是低錳彈簧鋼（65Mn） ，它與碳素彈簧鋼相比，優(yōu)點是淬透性較好和強度較高； 缺點是淬火后容易產生裂紋及熱脆性。但由于它價格便宜，所以一般機械上常用于制造尺寸不大 的彈簧，例如離合器彈簧等。 因為它價格便宜，淬透性好，強度較高。 3、計算彈簧系數(shù)K F: 由《機械設計手冊》 中冊 第二版 P1002 KF=（4*C-1） （4*C-4）+0.615/C (3.1.4-1) 其中旋轉比 C=d/D=(5—10) →取C=8 所以K F=1.1071+0.0769=1.184 選彈簧絲直徑 d=0.6mm D=C*d=8*0.6mm=4.8mm 3、 計算在彈簧伸長量 X=20/3 mm(由計算的)時,彈簧的拉伸力變化量ΔF： 由《機械設計手冊》 中冊 第二版 P1002 表9-15 ΔF=9.8*π*d 3 *[τ]/(8*K*D) (3.1.4-2) 其中[τ]=（4—12） 由 《機械設計手冊》 中冊 第二版 P1004 表9-17 →取[τ]=7 所以ΔF=9.8*3.14*0.6 3 *7/(8*1.184*4.8)=1.0231（N） 所以 P彈簧 =ΔF+ F 預 =2.4931（N） 3.1.5 開閉角а的計算 由圖得： tgа=(r 1-r2)/L3=(80-70)/40=0.25 所以：а=14o 夾具頭敞開的大小 L： L= tgа*（L 1+L2+15）=0.25*（20+30+15）mm=16.25 mm 3.2 凸輪設計 凸輪機構的實現(xiàn)專用機床自動化和半自動化中應用較廣泛的一種機構。它常用來傳動工作部 件的進給運動、調動運動和控制其它一些輔助機構。其特點是工作可靠、體積小、結構簡單，多 是適用于行程小、運動規(guī)律復雜、轉速在 500 轉/ 分以下的運動循環(huán)。 3.2.1 選擇凸輪類型 常用的凸輪有：盤狀、柱狀、板狀。 在此選擇盤狀：（如圖）它是具有沿徑向變化輪廓曲線的盤狀零件。其特點是結構簡單，體 積小。但其半徑差不宜過大，一般不超過 100~120 毫米。 第 頁 29 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 在此處半徑差取 10 毫米。 圖 3-3 凸輪 3.2.2 凸輪材料選擇 凸輪和從動件的材料，應保證其工作表面有一定的耐磨性，并能承受較大的動載荷。所以一 般較重要的凸輪材料多用優(yōu)質碳素鋼或合金結構鋼制造。如 45 號鋼、50 號鋼、20Cr 鋼或 40Cr 鋼等。 在此→取 20Cr 鋼 20Cr 鋼經表面滲碳后淬硬并回火 ，其硬度 HRC=60～62 3.2.3凸輪尺寸計算 如圖 取r 1=95mm, r2 =85mm 在選擇凸輪和從動桿時應考慮以下幾點： a、 滿足生產工藝要求； b、 盡量提高機器的生產效率； c、 減少沖擊振動，改善機器的工作性能； d、 凸輪輪廓曲線易于制造。 由r 1 到r 2過渡為勻變速過渡 其行程圖、速度圖及加速度圖分別如下： 第 頁 30 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 第 頁 31 V a s2 10 0.286 8.18 -8.18 0 0 0 圖 3-4 凸輪上的位移、速度及加速度圖 3.2.4 凸輪強度計算 由《機械設計手冊》 中冊 第二版 P136 σ=Z E*Squrt[F/(b*ρ)] ≤[σ H]Kgf/ mm 2 （3.2.4-1） 其中 b： 接觸寬度 b=8mm F ： 法向作用力（N） 如圖 P 夾 *（L 1 +L2） =F 預 *L1 （3.2.4-2） L2 L3 P夾 F預 P彈簧 F 圖 3-5 機械手受力分析 因為 P夾 =0.588（N） ，L 1 =20mm,L2=30mm 所以F 預 =0.15 L3 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 又如圖（F 預 +ΔF）* L 1 = F* L3 其中 L 3=40mm → 所以 F=1.247（N） ρ： ρ=ρ 1*ρ 2/（ρ 1+ρ 2） 其中 滾子半徑 ρ 1=8mm 凸輪接觸點曲率半徑 ρ 2=95mm 所以ρ=7.38mm ZE： 系數(shù)（鋼對鋼） → Z E=60.6 查《機械設計手冊》 中冊 第二版P136 [σ H] ：許用接觸應力 [σ H]=27.44-29.4N/mm 2 查《機械設計手冊》 中冊 第二版P136 →取[σ H]=28.42N/mm 2 所以σ= 27.44N/mm 2 在此 σ≤[σ H] 符合要求。 3.3 棘輪設計 3.3.1棘輪材料選擇 一般的棘輪機構是由棘輪和棘爪機構兩部分組成，用來實現(xiàn)間歇運動或防止逆轉的制逆裝置。 棘輪機構有外嚙合、內嚙合兩種，一般棘爪是主動件，棘輪是從動件。但在本設計中所用的棘輪 不是作為如上的用途，它只是用來實現(xiàn)對巧克力糖的傳輸，所承受的周向力極小，同時幾乎不受 任何機械磨損的作用，因此對該棘輪的材料強度要求不高。但它工作時一直與巧克力糖接觸，所 以對該棘輪的材料性能提出了新的要求，那就是要求它具有相當好的耐腐蝕性。 材料：要求耐腐蝕，對其強度沒要求 選 40Cr 3.3.2棘輪形狀確定 基本形狀如圖： 第 頁 32 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 圖3-6 棘輪 其中 d=24mm ，d 1 =60mm ，D 1 =300mm。 3.4 六槽槽輪機構設計 3.4.1 槽輪分類及材料選擇 1. 分類 槽輪機構（又稱馬爾他機構）能把主動軸的勻速連續(xù)轉動轉換為從動軸的周期性間歇運動。 常用于各種轉位機構中。棘輪機構的基本型式分為外接、內接和球面槽輪叫三類。外接槽輪機構 的主、從動件轉向相反，槽輪的停歇時間轉位時間長。內接槽輪機構則相反。球面槽輪的轉位時 間等于停歇時間。在此采用的是外接槽輪。 按槽的方位不同，槽輪機構可分為：1 徑向槽輪：它沖擊小，制造簡單，最為常用，槽輪的 動停時間比取決于槽數(shù) Z， 2 非徑向槽輪：在槽數(shù)不變的條件下，可以用不同的中心距與曲半徑 的組合來獲得不同的動停時間比，但沖擊較大。 2. 材料 槽輪工作部分的材料采用 40Cr 鋼，經表面淬火硬度達 HRC45~50；曲柄材料可用軸承綱， 經表面淬火硬度達 HRC59~63（也可采用 20Cr 鋼，經表面滲碳淬火硬度達 HRC56~62）。槽輪機 構一般不作強度校核。 3.4.2 槽輪結構設計及尺寸計算 基本形狀如圖： 第 頁 33 畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 第 頁 34 圖 3-7 槽輪機構 取 槽數(shù)Z=6 ， 圓銷數(shù)=2 ，兩圓銷夾角α=180 °， 2φ 2=π/3 中心距 L=60mm，圓銷半徑r=5mm 查《專用機床設計與制造》 P318 2φ 1=π- 2φ 2=2π/3 （3.4.2-1） 因為 2φ 1≤α 所以所取條件可行 當槽輪停留時：轉角 2φ 0=2π-2 φ 1=π/3 查《專用機床設計與制造》 P318 運動系數(shù)τ=t 1/t2=2φ 1 / 2φ 0=2 （3.4.2-2） R1=L*sin（φ 2）= 30mm R2=L*cos（φ 2）=52mm 查《專用機床設計與制造》 P319 槽輪槽深 h≥R 2-[L -（R 2-r）] （3.4.2-3） 所以 h≥27mm， →取h=30mm 因槽底與槽輪軸孔之間有間隙 ： 查《專用機床設計與制造》 P319 所以d/2+hR 2