1 前言 隨著我國(guó)輕工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，產(chǎn)品包裝已逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化，隨之出現(xiàn)了生產(chǎn)率比一般工作機(jī)高得多的自動(dòng)機(jī)械，現(xiàn)在糖果包裝機(jī)有了很大的發(fā)展，我國(guó)已能生產(chǎn)多種型號(hào)的糖果包裝機(jī)，大、中型糖果廠已實(shí)現(xiàn)了糖果的機(jī)械化包裝，一些工廠還裝備有保溫、勻條、成型及包裝一體化的糖果生產(chǎn)流水線。但是，我國(guó)糖果包裝機(jī)械和世界先進(jìn)水平相比，差距仍然很大，因此，必須加速提高糖果包裝機(jī)械化的水平。 糖果包裝機(jī)有一定的優(yōu)點(diǎn)： 糖果包裝機(jī)一般都是自動(dòng)包裝機(jī)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動(dòng)化程度高。它可以使送紙、切紙、抄紙、 理糖、裹包及打糖過(guò)程自動(dòng)完成。 小及包裝紙的性能。為使糖果包裝機(jī)能可靠地工作，糖果包裝機(jī)都有調(diào)節(jié)系統(tǒng)和一定范圍內(nèi)的無(wú)極變速裝置。 糖果包裝機(jī)的包裝對(duì)象（糖塊）的質(zhì)量?。ㄒ话悴怀^(guò) 20g），機(jī)器的功率主要用于克服摩擦力，所以功率消耗小，一般電動(dòng)機(jī)功率都在 2 糖果包裝機(jī)必須保證糖果的衛(wèi)生質(zhì)量。直接和糖塊接觸 的構(gòu) 件應(yīng)符合食品衛(wèi)生要求，且能迅速地分解和組合，形狀簡(jiǎn)單，便于洗滌。 糖果包裝機(jī)屬于食品類產(chǎn)品包裝機(jī)，按照包裝的形式有折疊式包裹、 扭結(jié)式包裹兩大類。這種包裝機(jī)一般采用卷盤式包裝材料，在主機(jī)上實(shí)現(xiàn)包裝材料分切、包裹及封口工序。 國(guó)內(nèi)糖果包裝形式 目前國(guó)內(nèi)糖果包裝形式主要有包裝成型機(jī)械扭結(jié)式包裝、枕式包裝、折疊式包裝。 2 1）扭結(jié)式包裝是最古老的包裝形式，這種包裝形式多用于糖果，不僅可以通過(guò)高速、自動(dòng)化的立式包裝機(jī)來(lái)完成，也可以通過(guò)手工操作完成； 2）枕式包裝在國(guó)際上流行于上世紀(jì) 70 年代，國(guó)內(nèi)從 80 年代開始流行。由于立式包裝機(jī)比較普及，目前多數(shù)糖果、巧克力生產(chǎn)企業(yè)均采用枕式包裝。 3）而折疊式包裝，多用于巧 克力產(chǎn)品，糖果適宜做成卷包、條包、合裝，這種包裝形式對(duì)包裝設(shè)備和包裝材料有較高要求。 本設(shè)計(jì)是在 A 型糖果包裝機(jī)做深入調(diào)查研究基礎(chǔ)上，對(duì)某些結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，特別是對(duì)糖果包裝機(jī)實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)速的設(shè)計(jì)，對(duì)無(wú)級(jí)調(diào)速的皮帶輪的結(jié)構(gòu)做了精心設(shè)計(jì)，提高了機(jī)器的適用性，使機(jī)器操作更加容易，也保證了機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定性，提高了機(jī)器的生產(chǎn)率。 扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的概述及現(xiàn)狀分析 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(guó)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(guó) 的特殊國(guó)情決定的，對(duì)糖果扭結(jié)包裝機(jī)的研究很少。隨著市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大和食品丁 改革開放前我國(guó)幵始從歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)他們的糖果鈕裝機(jī)械設(shè)備，并幵始有計(jì)劃的 進(jìn)行仿制和改造，吸收國(guó)外糖果包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)理念和制造經(jīng)驗(yàn)。 到八十年代初已經(jīng)基本完成了對(duì)引進(jìn)的糖果包裝機(jī)械裝置的消化吸收制作，并對(duì)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(guó)研制出伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的食品 3 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(jí)。在這種情況下，我國(guó)糖果包 裝機(jī) 取得了長(zhǎng)久的發(fā)展。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的糖果包裝機(jī)生產(chǎn)速度更快 ,自動(dòng)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(guó)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(chǎng)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(qǐng)專利并取得 國(guó)家級(jí)鑒定備案。冃前糖果包裝機(jī)的研究和幵發(fā)主要是抓住一個(gè)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(guó)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，開始叫眾多國(guó)內(nèi)外食品 包裝機(jī)械廠家提供該設(shè)備。該機(jī)釆用國(guó)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 K 各使用廠家的一致好評(píng)。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和科 技的不斷進(jìn)步，中國(guó)制造的糖果包裝機(jī)械必將走向世界。 本次設(shè)計(jì)的 A 型糖果包裝機(jī)屬于扭結(jié)式包裹，是較為傳動(dòng)的一種糖果包裝機(jī)。它廣泛應(yīng)用于中小型糖果生產(chǎn)企業(yè)，自動(dòng)化程度較高，既可以完成單層或多層紙的包裝，也可以包裝多種形狀的硬糖或軟糖，包裝方法簡(jiǎn)單美觀，結(jié)實(shí)牢靠，消費(fèi)者使用方面。 另外，本次設(shè)計(jì)的主要是采用 機(jī)械式傳動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，因?yàn)樘枪b機(jī)，一般包裝速度均在 140 粒∕ 上，高的可達(dá) 1600 粒∕ 德國(guó)帕克 ?太克得累斯頓公司生產(chǎn)的 扭結(jié)手式糖果包裝機(jī)）。要實(shí)現(xiàn)這樣高的包裝速度，而且要保證動(dòng)作的相互協(xié)調(diào)和工作可靠穩(wěn)定，用液壓或氣壓控制機(jī)構(gòu)尚有困難，因?yàn)橛鸵汉蜌怏w有可壓縮性，而且油液粘度大，高速換向運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性沖擊大，發(fā)熱高。液壓還會(huì)因?yàn)闇囟壬叨拐扯茸兓?，影響?dòng)作的準(zhǔn)確性，所以，一般只適用于活塞往復(fù)動(dòng)作在 4 40次∕ 右的機(jī)械。目前國(guó)內(nèi)外糖果包裝機(jī)太多采用機(jī)械傳動(dòng)式。因?yàn)檫B桿、凸輪機(jī)構(gòu)一經(jīng)調(diào)整后，就能嚴(yán)格保證動(dòng)作的可靠性，并且能實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的動(dòng)作 . A 傳糖果包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)總圖 圖 1動(dòng)系統(tǒng)總圖 1－卷紙筒 2－滾刀軸 3－橡皮滾筒 4－扭手 5－扭手套軸 6－糖鉗 7－轉(zhuǎn)盤 8－凸輪 9－馬氏輪 10－偏心輪（ 2） 11－撥銷 12－撥盤 13－扭手凸輪 14－手輪 5 15－后沖頭 16－偏心輪（ 4） 17－打棒 18－偏心輪（ 3） 19－偏心輪（ 1） 20－扇形齒輪 21－齒條 22－后沖頭 23－抄紙板 24－盤手手輪 糖果包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 自動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)一般都比較復(fù)雜，對(duì)整機(jī)性能影響很大，所以在確定傳動(dòng)系統(tǒng)方案時(shí)要十分重視。應(yīng)注意以下原則： 1） 自動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)力求最短。 2） 自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有無(wú)級(jí)調(diào)速功能。 3） 自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的精度保持性要好。 4） 自動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)應(yīng)具有安全裝置和調(diào)整環(huán)節(jié)。 5） 自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用標(biāo)件、通用件。 第二部分：設(shè)計(jì)部分 一 ﹑ 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 :設(shè)計(jì)后的糖果包裝機(jī)的生產(chǎn)能力在 200～ 300 粒 /夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)極調(diào)速，主電機(jī)的功率為 定轉(zhuǎn)速為 1410r/ 糖果 規(guī)格：圓柱形糖的直徑Ф 13度Ф 32 長(zhǎng)方形糖的厚 11 16 27 以下是電機(jī)、傳動(dòng)軸、分配軸之間的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 6 圖 2設(shè)計(jì)要求，糖果包裝機(jī)每分鐘生產(chǎn) 200~300 顆糖，簡(jiǎn)單分析可得轉(zhuǎn)盤和撥盤要求轉(zhuǎn)速也為 200~300r/為撥盤與軸Ⅱ配合處齒輪的齒數(shù)相同，所以得出軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速為 200~300r/ 馬氏輪 撥銷盤力： 200～300粒/無(wú)級(jí)調(diào)速 )； 糖果規(guī)格：圓柱形糖的直徑Ф13度Ф32 長(zhǎng)方形糖的厚111627 主電機(jī)：定轉(zhuǎn)速n=1410r/ 撥盤 轉(zhuǎn)盤 7 由圖 2軸Ⅰ的傳動(dòng)比為 2580軸可算出軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速 m 60~6402580300~200n ⅡⅠ ???? 軸 由于知道 Ⅰn 和 以得到皮帶的傳動(dòng)比 0~6 4 0 1 4 1 0Ⅰ??? 帶 二﹑無(wú)級(jí)調(diào)整的設(shè)計(jì) （ 1） 確定計(jì)算功率 根據(jù) V 帶工作載荷變動(dòng)微小，工作時(shí)間長(zhǎng)的工作情況 圖 2得到工作情況系數(shù) 據(jù) 工作情況 空，輕載啟動(dòng) 重載啟動(dòng) 每天工作小時(shí)數(shù) ＜ 10 10~16 ﹥ 16 ＜ 10 10~16 ﹥ 16 載荷變動(dòng)微小 液體攪拌機(jī)，通風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)，離心式水泵和壓縮，輕型輸送機(jī)等 荷變動(dòng)小 帶式輸送機(jī)，通風(fēng)機(jī)。壓縮機(jī)，發(fā)電楊金屬切削機(jī)床，印刷機(jī)等 荷變動(dòng)較大 制磚機(jī)，斗式提升機(jī)，起重機(jī)，沖剪床機(jī)，紡織機(jī)，橡膠機(jī)械，重載輸送機(jī)，磨粉機(jī)等 荷變動(dòng)大 破碎機(jī)，磨碎機(jī)等 8 c 9 7 ???? 可得出計(jì)算功率為 （ 2） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 1 21）確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1圖 2據(jù) 和 m 410 ，由上圖應(yīng)該 z 型 并據(jù)下圖出于方便計(jì)算的原因初選取 d 801 ? 圖 29 若的把 d 801 ? 當(dāng)成直徑最小時(shí)，即 d 80m ， 又∵ ?得 ① ② 由①②得 d a ，再根據(jù) 圖表 2整得 d 125m a 2）驗(yàn)算帶速 v 在小帶輪直徑確定后，可根據(jù)100060d 1??Md 若 d 80m 時(shí)， ???? 若 d 125m 時(shí) ， ????? 10 算出的帶速均在 5~25m/初選 d 125~801 ? 合理。 3）確定大帶輪基準(zhǔn)直徑 把 d 125m a 代入①得 d 32 ? ； 把 d 80m 代入②得 d 176` 2 ? ，據(jù)上計(jì)算和 圖表 2帶輪直徑系列標(biāo)準(zhǔn)值 d 1802 ? 。 （ 3）確定中心距和基準(zhǔn)直徑長(zhǎng)度 按 d 801 ? ） 因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求中沒有給出中心距，可以按下式初步確定中心距 0a )(2)(1021 ??? 得出 2 01 8 2 0 ?? ，由計(jì)算方便的原則初選 000 ? 。 根據(jù)下列式計(jì)算 L ? ? ? ?02122100 422 ??? ? ? ? ? ? 1 35 0 04801 8 01 8 02 2 ????????? 由下表選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度 1400? 11 圖表 2算實(shí)際中心距 a d ?????? 計(jì)算給中心距的調(diào)整余量 d 0 i n ?????? d 51 4 0 a x ?????? （ 4）驗(yàn)算小帶輪上的包角 1? 21 ????? 當(dāng) 01 ? 時(shí)， ?????? 251 ? 時(shí)， 251801801 ??????? 12 ∴主動(dòng)輪上的包角合適。 （ 5）計(jì)算所需要 △( 00 ?? ，根據(jù) 7.1 r/m 0??帶 和下 表用插值法可得圖 2P ， 0 ? ，由下表得出 k 而 圖 2 14.1? 13 圖 2 7 ????Z，設(shè)計(jì)要求能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)整，故要滿足經(jīng)濟(jì)性， V 帶根數(shù)等于 1的要求。 ∴初選 選用 A 型 （ 6）重新選取小帶輪基準(zhǔn)直徑及計(jì)算其它參數(shù) 根據(jù) 帶 2交得的點(diǎn)可以看出交點(diǎn)在 要選擇與 所以由 圖 2d 801 ? ，因?yàn)榕c上的小帶輪直徑相同，可以得出以下相同的結(jié)論： ① d 80m 、 25m ② 802 ?③ 6? ，所選取的 V 帶滿足要求。 ④ 2 01 8 2 0 ?? ， 14 ⑤ 1400? ， d ??? ⑥ ? ? 3, 91 ?? ，滿足要求。 （ 7）重新計(jì)算所需要 V 帶的根數(shù) Z 4）△( 00 ?? ，根據(jù) 7.1 r/m 0??帶 從圖 222中使用插值法可以得到： wP 0 ? ， k ， 98.0?本次選用的是 A 型 V 帶，經(jīng)查閱相關(guān)單根 A 型 wP ∴ 7 ???于 1，即使用一根帶就能滿足要求，所以選 A 型 （ 8） 計(jì)算 V 帶的初拉力 0F 和作用在軸上的載荷持適當(dāng)?shù)某趵鲃?dòng)工件 的首要條件。初拉力不足，極限摩擦力小，傳動(dòng)能00005 力下降，初拉力過(guò)大，將增大作用在軸上的載荷并降低帶的壽命。 ???????? ???圖 2米 V 帶的質(zhì)量 型號(hào) Y Z A B C D E ? ?,再由圖 2系數(shù) k∴ ????????? ???? ∴ ????? 三、皮帶輪及彈簧的設(shè)計(jì) 1、 帶傳動(dòng)的工作原理圖如下 圖 216 工作前，如左圖所示兩邊初拉力相等為 工作時(shí)如右圖所示，主動(dòng)輪的一邊被拉緊 ， 其上拉力由 大到 1F ，從動(dòng)輪的一邊則被放松，帶上的拉力由 少到 2F 。 設(shè)帶的總長(zhǎng)度不變，則帶緊邊拉力的增加量就等于松邊拉力的減少量，即 2001 ?? ........① 021 2 ? .........② 在圖 2取主動(dòng)輪一端的帶為分離時(shí)，則總摩擦力 21 f ??在帶傳動(dòng)中，去邊拉力和松邊拉力之差就是帶傳動(dòng)傳遞的圓周力，稱為有效拉力 F，這在數(shù)值上等于任意一個(gè)帶輪接觸弧上的摩擦力總和 ?? 21..........③ 帶傳動(dòng)所能傳遞的功率 P 1000 ........................④ 由 ④ 得 ??? ，結(jié)合 ② 得 17 701 ?? ...........⑤ 2221 ???? .........⑥ 由 ⑤ ⑥ 得 , 從歐拉公式 ???2221 ，化簡(jiǎn)可得 ??? )2221 π180170)222221 ??????????解出 35.0?f 圖 2f ， 由上算得 35.0?f 結(jié)合 ，解得 N= 由圖 2出2， ? 為帶輪輪槽的角度，下次設(shè)計(jì)選用的輪槽角為 故 o o s ????? 2、 皮帶輪部分參數(shù)確定 （ 1）帶輪輪槽的選擇 由上方計(jì)算得知 △ d 45801 2 5m a x ????? 當(dāng)選擇a a n2 d△????? ??? 時(shí)， 18 圖 2次設(shè)計(jì)選用的是 A 型 V 帶，由上表可以得出 A 型 V 帶的頂寬為 13槽輪角選用，當(dāng)兩片帶輪合緊時(shí)，最邊緣的距離為 2 ??? 比 13出較多，故槽輪角不可以選擇 38o。 再次試用 a a ????? ??? 時(shí)， ，當(dāng)選用 , ?? ，邊緣只有 度差小，不影響調(diào)速。 ∴選擇 。 圖 2據(jù)左表， f 取 10mm 1? 19 3、彈簧的設(shè)計(jì) （ 1）由力的相互作用性可得彈簧受到最大載荷與 等。 已知 d 125~801 ? 和 d t a n△m a x ?????? 根據(jù)彈簧所受載荷特性，選用Ⅲ類碳素彈簧鋼絲， （ 2）查相關(guān)的表格得到許用應(yīng)力應(yīng)力 ? ?b?? G=80 000設(shè) d=閱可得到對(duì)應(yīng)值 620?? ? ? M P 1 01 6 2 ??? ?? （ 3） 初選彈簧指數(shù) C=5 （ 4） 根據(jù)由度系數(shù) d 4 ???? ??????? ? ? ????? ? 圓整后 d=3。 （ 5） 求出彈簧內(nèi)徑 2D 5352 ???? 本次設(shè)計(jì)要滿足彈簧的內(nèi)徑必須大于電機(jī)軸心的直徑的要求，經(jīng)查閱 糖果包裝機(jī)使用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是 4，功率為 定頻率和電壓分別為 5080V,2 對(duì)磁極，同步轉(zhuǎn)速為 1500r/ 20 根據(jù) %6%100150014101500 ??????o ，可得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率為 6% 中心高為 80地腳孔距 100向）× 125向）；軸徑 19 軸伸長(zhǎng) 40鍵槽寬 6長(zhǎng)×寬×高為 285235170 圖 2 6） 重新選擇彈簧指數(shù) C 當(dāng) C=8時(shí)， ??????????? ? ??????，圓整 d=4mm 248`2 ???? (7)計(jì)算彈簧有效圈數(shù) n 4324???? ???? FD 兩端各取 死圈，則壓縮彈簧總?cè)?shù) +2=5圈 (8)計(jì)算工作極限載荷和變形量 (Ⅲ類載荷 ) 40 6 21 m a ??? ?? ??? ?? (9)計(jì)算彈簧的其它幾何參數(shù) ① 彈簧外徑 D=d=32+4=36 彈簧內(nèi)徑 2－ d=328 節(jié)距 (m a x ???????? ? 彈簧自由高度 2 0 ?????????⑤ 為了使彈簧能可靠而穩(wěn)定地安裝在預(yù)定位置上，一般要在彈簧上預(yù)加一初始載荷 而，∴取 ( m a xm ???? 由于 a xm a xm ?? ，解得 ? 。、 ∴常態(tài)下彈簧的長(zhǎng)度為 ??? ?四、 齒輪的設(shè)計(jì) 1、 選擇齒輪材料及精度等級(jí) 因傳遞功率只有 小功率的傳遞，故小齒輪選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪選用 45 鋼正火，查下圖表 2度分別圖 222 為 217~255 169~217為該齒輪是一級(jí)減速，所以可以早、歸類為普通減 速器，由圖表 2擇 8級(jí)精度，要求大齒輪粗糙度≤ m。 圖 2、 確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 因?yàn)辇X輪的硬度小于 350 是軟齒面齒輪傳動(dòng)，故按接觸疲勞強(qiáng)度 設(shè)計(jì)。 （ 1） 扭矩 T 1 91640 m ?????? （ 2）載荷系數(shù) K?？刹榈?K= 3）確定齒寬系數(shù)d?。 小齒輪的齒數(shù)為 25，大齒輪的齒數(shù)為 80。因單級(jí)齒輪傳動(dòng)為非對(duì)稱布置，且為軟齒面，所以 ?，選用 1d ??。 圖 223 （ 4） 許用接觸應(yīng)力 ? ?H? 通過(guò)查閱相關(guān)資料可得 601? ， 302? ，安全系數(shù) 1? 假設(shè)機(jī)器使用壽命為 10年，每天工作 20h，則 91 4 05210(16 4 06060 ????????? hn 8912 ????? 由下圖可得 ? Z ，圖 2 ? ? M P 515 6 ??? ?? ? ? M P 2??? ?? ∵ ??? 24 ∴ ? ?? ? ? ? 43≥d 3 23 11 ??? ??????? ?故 ?? 根據(jù)漸開線齒輪的模數(shù)表，在第一系列中選取 m=2 （ 5） 主要參數(shù)的計(jì)算 1) 025211 ???? 2) 6 080222 ???? 3) 05011 ????? ?4) ? ? ? ? 05802522121??????（ 6）彎曲疲勞強(qiáng)度的校核 查下表可得 ??? ，由下圖可查得 10 ?? ，M P a ? 安全系數(shù) 軟齒面 硬齒面 重要傳動(dòng)、滲碳淬火齒輪 S 25 從圖 2 ? ? ? M P ??? ?? ? ? M P 8 ??? ?? ? ?12111211 1 9 ? ?????????? ? ?2112212 ?? ??????? 齒根彎曲強(qiáng)度合格 （ 7） 驗(yàn)算齒輪的圓周速度 v m5/1 ??????? ? ,故選擇精度 8 是合適的 26 五、 軸的設(shè)計(jì)（一） 圖 2機(jī)外伸軸的長(zhǎng)度分布如上圖 2圖為 2電機(jī)俯視和側(cè)視的受力圖 圖 2 圖 2 27 分析該軸受力屬于壓彎組合，由上可得 6 21 ?? 7, 4 ?? (1)水平方向（壓應(yīng)力） (2)正應(yīng)力： M P 2m a x ?????? ?? 。 軸使用的為碳鋼。查表可得 E=216形量 C 7629l ?? ?????? ????（ 2）垂直方向 (彎曲變形 ) 0???? y ????? 扭矩： 6(2/(2 21???????? ∴電機(jī)軸的彎矩和扭矩圖如右圖所示 4、 軸的設(shè)計(jì)（二） ~Ⅰ軸 （ 1） 選料并確定最小直徑 本次設(shè)計(jì)選用的是經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的 45 號(hào)鋼，經(jīng)查閱相關(guān)資料得到軸的材料和受載情 況決定系數(shù) C=118~107， C 取 110。 ? ? 0 ， ? ? 圖 2 228 該軸的最小直徑為 m ? ，考慮到鍵槽的影響，?? ，根據(jù)軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑，選用 d=20行設(shè)計(jì)。 （ 2）確定軸Ⅰ各段的直徑大小 軸Ⅰ各段直 徑的確定，先從確定兩邊，逐漸向中間確定。 直徑 20小處用于安裝皮帶輪；軸環(huán)處是該軸的最大處選用 28 與齒輪配合處 d=26軸承配合處 d=24圖 2 3） 軸Ⅰ的受力分析如下 圖 2 Q r 29 ①根據(jù)549? ， p=n=640N,得 ??? 4 9 ∵ 0??M,故 m·?? 由②.................????????? ①② 軸在垂直面內(nèi)沒有均布載荷，故只要求出 B 處彎矩便可畫出該面的彎矩圖。 B ?????? ④求水平面內(nèi)的彎矩圖 由受力分析可得 ④.......③...............???????????? 圖 2 ,算得 果包裝機(jī)的齒輪模數(shù)為 2,所軸Ⅰ上的齒輪直徑0252 ??? F t 72/50 3 ???? ∵ 720t ??? ??③垂直面內(nèi)的彎矩圖 D 230 ? ?據(jù)上文可知 ，由④可算得 ,則 2 把 入③中可得 在水平面內(nèi)沒有均布載荷 ,只需求出 B 和 C 處的彎矩便可畫出該面的彎矩圖。 ?????????????? 根據(jù)上方的計(jì)算畫出右圖 2合成彎矩，求斜率 分別合成 B、 C 處的彎矩 ( ?????? ( ?????? ???斜率： ?????斜率： ?????D 31 圖 2Ⅰ的彎矩合力圖 ⑥求 B 處當(dāng)量彎矩 由圖 2以看出 B 截面的彎矩約是 0倍左右， B 處直徑為25 C 處為 22者只相差 4只有 Ⅰ只要求單向 轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可以認(rèn)為是脈動(dòng)循環(huán)變化型的扭矩，可查得修正系數(shù)α≈ ∴ B 截面處的當(dāng)量彎矩為? ?? ? ? ?? ? ?????? ? ⑦計(jì)算 ? ? ? ? 33 ????? ?因?yàn)?B 處要使用鍵與齒輪鏈接，因此要把上面直徑所得的直徑放大 5%，∴B ???? 。 B 處開始設(shè)定直徑為 26以 六 、槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1. 槽輪機(jī)構(gòu)，以叫馬爾他機(jī)構(gòu)或日內(nèi)瓦機(jī)構(gòu)，主要由帶圓銷的撥盤、帶有徑向槽的槽輪組成。 2. 類型：Ⅰ平面槽輪機(jī)構(gòu) ①外嚙合槽輪機(jī)構(gòu) ②內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu) Ⅱ空間槽輪機(jī)構(gòu) 3. 特點(diǎn)：槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，工作可靠，轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確，機(jī)械效率高。但是其動(dòng)程不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不能太小，槽輪在起、停時(shí)的加速度大，有沖擊，并隨著轉(zhuǎn) 32 速的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速，多用來(lái)實(shí)現(xiàn)不需經(jīng)常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)位角度的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。 4. 主要參數(shù)的計(jì)算 槽數(shù) z=6銷數(shù) k=1心距 a=150① 圓銷轉(zhuǎn)動(dòng)半 徑 ??? ? ② 圓銷半徑 ???? ③ 槽頂高 o o s ???? ? ④ 槽底高 2751 5 0≤b 1 ?????? ，取 b=50 槽深 2 9h 2 ????? ⑥ 鎖止弧半徑 ???? R ⑦ 槽頂口壁寬 ⑧ 鎖止弧張開角 34211?? ??????? ???K⑨ 運(yùn)動(dòng)系數(shù) ????z? 33 七、總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)三年大學(xué)所學(xué)知識(shí)的一次檢驗(yàn)，與以前每個(gè)學(xué)期末的考試不一樣的是，這次所涉及到的知 識(shí)不是單單的某一科而是好幾個(gè)科，設(shè)計(jì)中所用到的知識(shí)較多來(lái)自《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《自動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)線》、《工程力學(xué)》、《工程材料》、《機(jī)械制圖》、《 ，而涉及其中卻使用很少的有機(jī)電傳動(dòng)控制、機(jī)械制造工程等。由于本人在大二上學(xué)期到外地實(shí)習(xí)，把該學(xué)期的學(xué)習(xí)科目都?jí)旱较聦W(xué)期的周末來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，所以對(duì)于其中涉及最多的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》并沒有學(xué)得很牢固。這讓我不得不花比較多的時(shí)間去再學(xué)習(xí)一次，還有像《工程力學(xué)》、《工程材料》、《機(jī)械制圖》這幾門課都是大一時(shí)所習(xí)的，事過(guò)兩年，其中有很多的知識(shí)也忘了，單單用在復(fù)習(xí)相關(guān) 的知識(shí)就用了差不多 2~3周的時(shí)間。 34 設(shè)計(jì)中遇到是最大問(wèn)題就是課本上的例子和內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求相差較大，但是辦法總比困難多。通過(guò)上網(wǎng)查閱相關(guān)例子和詢問(wèn)老師的意見后，得出今天大家所看到的報(bào)告。文中使用的表格多數(shù)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)搜索得來(lái)，其中的受力分析，彎矩、扭矩圖則是使用 時(shí)完成的是畢業(yè)設(shè)計(jì)的文檔部分，還有零件圖和裝配圖尚未完成，個(gè)人會(huì)盡力來(lái)完成剩余部分。 三年時(shí)間匆匆而過(guò)，很快我就要離開校園的懷抱，去迎接社會(huì)的挑戰(zhàn)。在這里我要感謝日夜相伴的同學(xué)和朋友，是你們支持著我走到今天，更要感謝老師們的辛勤付出 。如果在大學(xué)的路途中沒有你們的關(guān)心和提醒，也就沒有今天的我。不管將來(lái)我們走到何方何地，你們永遠(yuǎn)在我心中，我會(huì)時(shí)時(shí)刻刻記著你們，記著我是輕工的一份子。 七、主要參考文獻(xiàn) 1．所學(xué)習(xí)過(guò)的相關(guān)教材； 2．中國(guó)輕工總會(huì) . 輕工業(yè)裝備技術(shù)手冊(cè) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1997 3．戚長(zhǎng)政 北京：科學(xué)出版社， 2004 4．尚久浩 . 自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì) . 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社， 2003 5．張聰 . 自動(dòng) 化食品包裝機(jī) . 廣州：廣東科技出版社， 2003 6．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) . 北京：石化出版社， 7、廣東輕工業(yè)機(jī)械集團(tuán)公司 1996 8、其他技術(shù)資料及產(chǎn)品手冊(cè)。 35 1 前言 隨著我國(guó)輕工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，產(chǎn)品包裝已逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化，隨之出現(xiàn)了生產(chǎn)率比一般工作機(jī)高得多的自動(dòng)機(jī)械，現(xiàn)在糖果包裝機(jī)有了很大的發(fā)展，我國(guó)已能生產(chǎn)多種型號(hào)的糖果包裝機(jī)，大、中型糖果廠已實(shí)現(xiàn)了糖果的機(jī)械化包裝，一些工廠還裝備有保溫、勻條、成型及包裝一體化的糖果生產(chǎn)流水線。但是，我國(guó)糖果包裝機(jī)械和世界先進(jìn)水平相比，差距仍然很大，因此，必須加速提高糖果包裝機(jī)械化的水平。 糖果包裝機(jī)有一定的優(yōu)點(diǎn)： 糖果包裝機(jī)一般都是自動(dòng)包裝機(jī)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動(dòng)化程度高。它可以使送紙、切紙、抄紙、 理糖、裹包及打糖過(guò)程自動(dòng)完成。 小及包裝紙的性能。為使糖果包裝機(jī)能可靠地工作，糖果包裝機(jī)都有調(diào)節(jié)系統(tǒng)和一定范圍內(nèi)的無(wú)極變速裝置。 糖果包裝機(jī)的包裝對(duì)象（糖塊）的質(zhì)量?。ㄒ话悴怀^(guò) 20g），機(jī)器的功率主要用于克服摩擦力，所以功率消耗小，一般電動(dòng)機(jī)功率都在 2 糖果包裝機(jī)必須保證糖果的衛(wèi)生質(zhì)量。直接和糖塊接觸 的構(gòu) 件應(yīng)符合食品衛(wèi)生要求，且能迅速地分解和組合，形狀簡(jiǎn)單，便于洗滌。 糖果包裝機(jī)屬于食品類產(chǎn)品包裝機(jī)，按照包裝的形式有折疊式包裹、 扭結(jié)式包裹兩大類。這種包裝機(jī)一般采用卷盤式包裝材料，在主機(jī)上實(shí)現(xiàn)包裝材料分切、包裹及封口工序。 國(guó)內(nèi)糖果包裝形式 目前國(guó)內(nèi)糖果包裝形式主要有包裝成型機(jī)械扭結(jié)式包裝、枕式包裝、折疊式包裝。 2 1）扭結(jié)式包裝是最古老的包裝形式，這種包裝形式多用于糖果，不僅可以通過(guò)高速、自動(dòng)化的立式包裝機(jī)來(lái)完成，也可以通過(guò)手工操作完成； 2）枕式包裝在國(guó)際上流行于上世紀(jì) 70 年代，國(guó)內(nèi)從 80 年代開始流行。由于立式包裝機(jī)比較普及，目前多數(shù)糖果、巧克力生產(chǎn)企業(yè)均采用枕式包裝。 3）而折疊式包裝，多用于巧 克力產(chǎn)品，糖果適宜做成卷包、條包、合裝，這種包裝形式對(duì)包裝設(shè)備和包裝材料有較高要求。 本設(shè)計(jì)是在 A 型糖果包裝機(jī)做深入調(diào)查研究基礎(chǔ)上，對(duì)某些結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，特別是對(duì)糖果包裝機(jī)實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)速的設(shè)計(jì)，對(duì)無(wú)級(jí)調(diào)速的皮帶輪的結(jié)構(gòu)做了精心設(shè)計(jì)，提高了機(jī)器的適用性，使機(jī)器操作更加容易，也保證了機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定性，提高了機(jī)器的生產(chǎn)率。 扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的概述及現(xiàn)狀分析 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(guó)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(guó) 的特殊國(guó)情決定的，對(duì)糖果扭結(jié)包裝機(jī)的研究很少。隨著市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大和食品丁 改革開放前我國(guó)幵始從歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)他們的糖果鈕裝機(jī)械設(shè)備，并幵始有計(jì)劃的 進(jìn)行仿制和改造，吸收國(guó)外糖果包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)理念和制造經(jīng)驗(yàn)。 到八十年代初已經(jīng)基本完成了對(duì)引進(jìn)的糖果包裝機(jī)械裝置的消化吸收制作，并對(duì)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(guó)研制出伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的食品 3 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(jí)。在這種情況下，我國(guó)糖果包 裝機(jī) 取得了長(zhǎng)久的發(fā)展。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的糖果包裝機(jī)生產(chǎn)速度更快 ,自動(dòng)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(guó)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(chǎng)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(qǐng)專利并取得 國(guó)家級(jí)鑒定備案。冃前糖果包裝機(jī)的研究和幵發(fā)主要是抓住一個(gè)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(guó)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，開始叫眾多國(guó)內(nèi)外食品 包裝機(jī)械廠家提供該設(shè)備。該機(jī)釆用國(guó)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 K 各使用廠家的一致好評(píng)。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和科 技的不斷進(jìn)步，中國(guó)制造的糖果包裝機(jī)械必將走向世界。 本次設(shè)計(jì)的 A 型糖果包裝機(jī)屬于扭結(jié)式包裹，是較為傳動(dòng)的一種糖果包裝機(jī)。它廣泛應(yīng)用于中小型糖果生產(chǎn)企業(yè)，自動(dòng)化程度較高，既可以完成單層或多層紙的包裝，也可以包裝多種形狀的硬糖或軟糖，包裝方法簡(jiǎn)單美觀，結(jié)實(shí)牢靠，消費(fèi)者使用方面。 另外，本次設(shè)計(jì)的主要是采用 機(jī)械式傳動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，因?yàn)樘枪b機(jī)，一般包裝速度均在 140 粒∕ 上，高的可達(dá) 1600 粒∕ 德國(guó)帕克 ?太克得累斯頓公司生產(chǎn)的 扭結(jié)手式糖果包裝機(jī)）。要實(shí)現(xiàn)這樣高的包裝速度，而且要保證動(dòng)作的相互協(xié)調(diào)和工作可靠穩(wěn)定，用液壓或氣壓控制機(jī)構(gòu)尚有困難，因?yàn)橛鸵汉蜌怏w有可壓縮性，而且油液粘度大，高速換向運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性沖擊大，發(fā)熱高。液壓還會(huì)因?yàn)闇囟壬叨拐扯茸兓绊憚?dòng)作的準(zhǔn)確性，所以，一般只適用于活塞往復(fù)動(dòng)作在 4 40次∕ 右的機(jī)械。目前國(guó)內(nèi)外糖果包裝機(jī)太多采用機(jī)械傳動(dòng)式。因?yàn)檫B桿、凸輪機(jī)構(gòu)一經(jīng)調(diào)整后，就能嚴(yán)格保證動(dòng)作的可靠性，并且能實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的動(dòng)作 . A 傳糖果包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)總圖 圖 1動(dòng)系統(tǒng)總圖 1－卷紙筒 2－滾刀軸 3－橡皮滾筒 4－扭手 5－扭手套軸 6－糖鉗 7－轉(zhuǎn)盤 8－凸輪 9－馬氏輪 10－偏心輪（ 2） 11－撥銷 12－撥盤 13－扭手凸輪 14－手輪 5 15－后沖頭 16－偏心輪（ 4） 17－打棒 18－偏心輪（ 3） 19－偏心輪（ 1） 20－扇形齒輪 21－齒條 22－后沖頭 23－抄紙板 24－盤手手輪 糖果包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 自動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)一般都比較復(fù)雜，對(duì)整機(jī)性能影響很大，所以在確定傳動(dòng)系統(tǒng)方案時(shí)要十分重視。應(yīng)注意以下原則： 1） 自動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)力求最短。 2） 自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有無(wú)級(jí)調(diào)速功能。 3） 自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的精度保持性要好。 4） 自動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)應(yīng)具有安全裝置和調(diào)整環(huán)節(jié)。 5） 自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用標(biāo)件、通用件。 第二部分：設(shè)計(jì)部分 一 ﹑ 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 :設(shè)計(jì)后的糖果包裝機(jī)的生產(chǎn)能力在 200～ 300 粒 /夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)極調(diào)速，主電機(jī)的功率為 定轉(zhuǎn)速為 1410r/ 糖果 規(guī)格：圓柱形糖的直徑Ф 13度Ф 32 長(zhǎng)方形糖的厚 11 16 27 以下是電機(jī)、傳動(dòng)軸、分配軸之間的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 6 圖 2設(shè)計(jì)要求，糖果包裝機(jī)每分鐘生產(chǎn) 200~300 顆糖，簡(jiǎn)單分析可得轉(zhuǎn)盤和撥盤要求轉(zhuǎn)速也為 200~300r/為撥盤與軸Ⅱ配合處齒輪的齒數(shù)相同，所以得出軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速為 200~300r/ 馬氏輪 撥銷盤力： 200～300粒/無(wú)級(jí)調(diào)速 )； 糖果規(guī)格：圓柱形糖的直徑Ф13度Ф32 長(zhǎng)方形糖的厚111627 主電機(jī)：定轉(zhuǎn)速n=1410r/ 撥盤 轉(zhuǎn)盤 7 由圖 2軸Ⅰ的傳動(dòng)比為 2580軸可算出軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速 m 60~6402580300~200n ⅡⅠ ???? 軸 由于知道 Ⅰn 和 以得到皮帶的傳動(dòng)比 0~6 4 0 1 4 1 0Ⅰ??? 帶 二﹑無(wú)級(jí)調(diào)整的設(shè)計(jì) （ 1） 確定計(jì)算功率 根據(jù) V 帶工作載荷變動(dòng)微小，工作時(shí)間長(zhǎng)的工作情況 圖 2得到工作情況系數(shù) 據(jù) 工作情況 空，輕載啟動(dòng) 重載啟動(dòng) 每天工作小時(shí)數(shù) ＜ 10 10~16 ﹥ 16 ＜ 10 10~16 ﹥ 16 載荷變動(dòng)微小 液體攪拌機(jī)，通風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)，離心式水泵和壓縮，輕型輸送機(jī)等 荷變動(dòng)小 帶式輸送機(jī)，通風(fēng)機(jī)。壓縮機(jī)，發(fā)電楊金屬切削機(jī)床，印刷機(jī)等 荷變動(dòng)較大 制磚機(jī)，斗式提升機(jī)，起重機(jī)，沖剪床機(jī)，紡織機(jī)，橡膠機(jī)械，重載輸送機(jī)，磨粉機(jī)等 荷變動(dòng)大 破碎機(jī)，磨碎機(jī)等 8 c 9 7 ???? 可得出計(jì)算功率為 （ 2） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 1 21）確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1圖 2據(jù) 和 m 410 ，由上圖應(yīng)該 z 型 并據(jù)下圖出于方便計(jì)算的原因初選取 d 801 ? 圖 29 若的把 d 801 ? 當(dāng)成直徑最小時(shí)，即 d 80m ， 又∵ ?得 ① ② 由①②得 d a ，再根據(jù) 圖表 2整得 d 125m a 2）驗(yàn)算帶速 v 在小帶輪直徑確定后，可根據(jù)100060d 1??Md 若 d 80m 時(shí)， ???? 若 d 125m 時(shí) ， ????? 10 算出的帶速均在 5~25m/初選 d 125~801 ? 合理。 3）確定大帶輪基準(zhǔn)直徑 把 d 125m a 代入①得 d 32 ? ； 把 d 80m 代入②得 d 176` 2 ? ，據(jù)上計(jì)算和 圖表 2帶輪直徑系列標(biāo)準(zhǔn)值 d 1802 ? 。 （ 3）確定中心距和基準(zhǔn)直徑長(zhǎng)度 按 d 801 ? ） 因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求中沒有給出中心距，可以按下式初步確定中心距 0a )(2)(1021 ??? 得出 2 01 8 2 0 ?? ，由計(jì)算方便的原則初選 000 ? 。 根據(jù)下列式計(jì)算 L ? ? ? ?02122100 422 ??? ? ? ? ? ? 1 35 0 04801 8 01 8 02 2 ????????? 由下表選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度 1400? 11 圖表 2算實(shí)際中心距 a d ?????? 計(jì)算給中心距的調(diào)整余量 d 0 i n ?????? d 51 4 0 a x ?????? （ 4）驗(yàn)算小帶輪上的包角 1? 21 ????? 當(dāng) 01 ? 時(shí)， ?????? 251 ? 時(shí)， 251801801 ??????? 12 ∴主動(dòng)輪上的包角合適。 （ 5）計(jì)算所需要 △( 00 ?? ，根據(jù) 7.1 r/m 0??帶 和下 表用插值法可得圖 2P ， 0 ? ，由下表得出 k 而 圖 2 14.1? 13 圖 2 7 ????Z，設(shè)計(jì)要求能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)整，故要滿足經(jīng)濟(jì)性， V 帶根數(shù)等于 1的要求。 ∴初選 選用 A 型 （ 6）重新選取小帶輪基準(zhǔn)直徑及計(jì)算其它參數(shù) 根據(jù) 帶 2交得的點(diǎn)可以看出交點(diǎn)在 要選擇與 所以由 圖 2d 801 ? ，因?yàn)榕c上的小帶輪直徑相同，可以得出以下相同的結(jié)論： ① d 80m 、 25m ② 802 ?③ 6? ，所選取的 V 帶滿足要求。 ④ 2 01 8 2 0 ?? ， 14 ⑤ 1400? ， d ??? ⑥ ? ? 3, 91 ?? ，滿足要求。 （ 7）重新計(jì)算所需要 V 帶的根數(shù) Z 4）△( 00 ?? ，根據(jù) 7.1 r/m 0??帶 從圖 222中使用插值法可以得到： wP 0 ? ， k ， 98.0?本次選用的是 A 型 V 帶，經(jīng)查閱相關(guān)單根 A 型 wP ∴ 7 ???于 1，即使用一根帶就能滿足要求，所以選 A 型 （ 8） 計(jì)算 V 帶的初拉力 0F 和作用在軸上的載荷持適當(dāng)?shù)某趵鲃?dòng)工件 的首要條件。初拉力不足，極限摩擦力小，傳動(dòng)能00005 力下降，初拉力過(guò)大，將增大作用在軸上的載荷并降低帶的壽命。 ???????? ???圖 2米 V 帶的質(zhì)量 型號(hào) Y Z A B C D E ? ?,再由圖 2系數(shù) k∴ ????????? ???? ∴ ????? 三、皮帶輪及彈簧的設(shè)計(jì) 1、 帶傳動(dòng)的工作原理圖如下 圖 216 工作前，如左圖所示兩邊初拉力相等為 工作時(shí)如右圖所示，主動(dòng)輪的一邊被拉緊 ， 其上拉力由 大到 1F ，從動(dòng)輪的一邊則被放松，帶上的拉力由 少到 2F 。 設(shè)帶的總長(zhǎng)度不變，則帶緊邊拉力的增加量就等于松邊拉力的減少量，即 2001 ?? ........① 021 2 ? .........② 在圖 2取主動(dòng)輪一端的帶為分離時(shí)，則總摩擦力 21 f ??在帶傳動(dòng)中，去邊拉力和松邊拉力之差就是帶傳動(dòng)傳遞的圓周力，稱為有效拉力 F，這在數(shù)值上等于任意一個(gè)帶輪接觸弧上的摩擦力總和 ?? 21..........③ 帶傳動(dòng)所能傳遞的功率 P 1000 ........................④ 由 ④ 得 ??? ，結(jié)合 ② 得 17 701 ?? ...........⑤ 2221 ???? .........⑥ 由 ⑤ ⑥ 得 , 從歐拉公式 ???2221 ，化簡(jiǎn)可得 ??? )2221 π180170)222221 ??????????解出 35.0?f 圖 2f ， 由上算得 35.0?f 結(jié)合 ，解得 N= 由圖 2出2， ? 為帶輪輪槽的角度，下次設(shè)計(jì)選用的輪槽角為 故 o o s ????? 2、 皮帶輪部分參數(shù)確定 （ 1）帶輪輪槽的選擇 由上方計(jì)算得知 △ d 45801 2 5m a x ????? 當(dāng)選擇a a n2 d△????? ??? 時(shí)， 18 圖 2次設(shè)計(jì)選用的是 A 型 V 帶，由上表可以得出 A 型 V 帶的頂寬為 13槽輪角選用，當(dāng)兩片帶輪合緊時(shí)，最邊緣的距離為 2 ??? 比 13出較多，故槽輪角不可以選擇 38o。 再次試用 a a ????? ??? 時(shí)， ，當(dāng)選用 , ?? ，邊緣只有 度差小，不影響調(diào)速。 ∴選擇 。 圖 2據(jù)左表， f 取 10mm 1? 19 3、彈簧的設(shè)計(jì) （ 1）由力的相互作用性可得彈簧受到最大載荷與 等。 已知 d 125~801 ? 和 d t a n△m a x ?????? 根據(jù)彈簧所受載荷特性，選用Ⅲ類碳素彈簧鋼絲， （ 2）查相關(guān)的表格得到許用應(yīng)力應(yīng)力 ? ?b?? G=80 000設(shè) d=閱可得到對(duì)應(yīng)值 620?? ? ? M P 1 01 6 2 ??? ?? （ 3） 初選彈簧指數(shù) C=5 （ 4） 根據(jù)由度系數(shù) d 4 ???? ??????? ? ? ????? ? 圓整后 d=3。 （ 5） 求出彈簧內(nèi)徑 2D 5352 ???? 本次設(shè)計(jì)要滿足彈簧的內(nèi)徑必須大于電機(jī)軸心的直徑的要求，經(jīng)查閱 糖果包裝機(jī)使用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是 4，功率為 定頻率和電壓分別為 5080V,2 對(duì)磁極，同步轉(zhuǎn)速為 1500r/ 20 根據(jù) %6%100150014101500 ??????o ，可得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率為 6% 中心高為 80地腳孔距 100向）× 125向）；軸徑 19 軸伸長(zhǎng) 40鍵槽寬 6長(zhǎng)×寬×高為 285235170 圖 2 6） 重新選擇彈簧指數(shù) C 當(dāng) C=8時(shí)， ??????????? ? ??????，圓整 d=4mm 248`2 ???? (7)計(jì)算彈簧有效圈數(shù) n 4324???? ???? FD 兩端各取 死圈，則壓縮彈簧總?cè)?shù) +2=5圈 (8)計(jì)算工作極限載荷和變形量 (Ⅲ類載荷 ) 40 6 21 m a ??? ?? ??? ?? (9)計(jì)算彈簧的其它幾何參數(shù) ① 彈簧外徑 D=d=32+4=36 彈簧內(nèi)徑 2－ d=328 節(jié)距 (m a x ???????? ? 彈簧自由高度 2 0 ?????????⑤ 為了使彈簧能可靠而穩(wěn)定地安裝在預(yù)定位置上，一般要在彈簧上預(yù)加一初始載荷 而，∴取 ( m a xm ???? 由于 a xm a xm ?? ，解得 ? 。、 ∴常態(tài)下彈簧的長(zhǎng)度為 ??? ?四、 齒輪的設(shè)計(jì) 1、 選擇齒輪材料及精度等級(jí) 因傳遞功率只有 小功率的傳遞，故小齒輪選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪選用 45 鋼正火，查下圖表 2度分別圖 222 為 217~255 169~217為該齒輪是一級(jí)減速，所以可以早、歸類為普通減 速器，由圖表 2擇 8級(jí)精度，要求大齒輪粗糙度≤ m。 圖 2、 確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 因?yàn)辇X輪的硬度小于 350 是軟齒面齒輪傳動(dòng)，故按接觸疲勞強(qiáng)度 設(shè)計(jì)。 （ 1） 扭矩 T 1 91640 m ?????? （ 2）載荷系數(shù) K?？刹榈?K= 3）確定齒寬系數(shù)d?。 小齒輪的齒數(shù)為 25，大齒輪的齒數(shù)為 80。因單級(jí)齒輪傳動(dòng)為非對(duì)稱布置，且為軟齒面，所以 ?，選用 1d ??。 圖 223 （ 4） 許用接觸應(yīng)力 ? ?H? 通過(guò)查閱相關(guān)資料可得 601? ， 302? ，安全系數(shù) 1? 假設(shè)機(jī)器使用壽命為 10年，每天工作 20h，則 91 4 05210(16 4 06060 ????????? hn 8912 ????? 由下圖可得 ? Z ，圖 2 ? ? M P 515 6 ??? ?? ? ? M P 2??? ?? ∵ ??? 24 ∴ ? ?? ? ? ? 43≥d 3 23 11 ??? ??????? ?故 ?? 根據(jù)漸開線齒輪的模數(shù)表，在第一系列中選取 m=2 （ 5） 主要參數(shù)的計(jì)算 1) 025211 ???? 2) 6 080222 ???? 3) 05011 ????? ?4) ? ? ? ? 05802522121??????（ 6）彎曲疲勞強(qiáng)度的校核 查下表可得 ??? ，由下圖可查得 10 ?? ，M P a ? 安全系數(shù) 軟齒面 硬齒面 重要傳動(dòng)、滲碳淬火齒輪 S 25 從圖 2 ? ? ? M P ??? ?? ? ? M P 8 ??? ?? ? ?12111211 1 9 ? ?????????? ? ?2112212 ?? ??????? 齒根彎曲強(qiáng)度合格 （ 7） 驗(yàn)算齒輪的圓周速度 v m5/1 ??????? ? ,故選擇精度 8 是合適的 26 五、 軸的設(shè)計(jì)（一） 圖 2機(jī)外伸軸的長(zhǎng)度分布如上圖 2圖為 2電機(jī)俯視和側(cè)視的受力圖 圖 2 圖 2 27 分析該軸受力屬于壓彎組合，由上可得 6 21 ?? 7, 4 ?? (1)水平方向（壓應(yīng)力） (2)正應(yīng)力： M P 2m a x ?????? ?? 。 軸使用的為碳鋼。查表可得 E=216形量 C 7629l ?? ?????? ????（ 2）垂直方向 (彎曲變形 ) 0???? y ????? 扭矩： 6(2/(2 21???????? ∴電機(jī)軸的彎矩和扭矩圖如右圖所示 4、 軸的設(shè)計(jì)（二） ~Ⅰ軸 （ 1） 選料并確定最小直徑 本次設(shè)計(jì)選用的是經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的 45 號(hào)鋼，經(jīng)查閱相關(guān)資料得到軸的材料和受載情 況決定系數(shù) C=118~107， C 取 110。 ? ? 0 ， ? ? 圖 2 228 該軸的最小直徑為 m ? ，考慮到鍵槽的影響，?? ，根據(jù)軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑，選用 d=20行設(shè)計(jì)。 （ 2）確定軸Ⅰ各段的直徑大小 軸Ⅰ各段直 徑的確定，先從確定兩邊，逐漸向中間確定。 直徑 20小處用于安裝皮帶輪；軸環(huán)處是該軸的最大處選用 28 與齒輪配合處 d=26軸承配合處 d=24圖 2 3） 軸Ⅰ的受力分析如下 圖 2 Q r 29 ①根據(jù)549? ， p=n=640N,得 ??? 4 9 ∵ 0??M,故 m·?? 由②.................????????? ①② 軸在垂直面內(nèi)沒有均布載荷，故只要求出 B 處彎矩便可畫出該面的彎矩圖。 B ?????? ④求水平面內(nèi)的彎矩圖 由受力分析可得 ④.......③...............???????????? 圖 2 ,算得 果包裝機(jī)的齒輪模數(shù)為 2,所軸Ⅰ上的齒輪直徑0252 ??? F t 72/50 3 ???? ∵ 720t ??? ??③垂直面內(nèi)的彎矩圖 D 230 ? ?據(jù)上文可知 ，由④可算得 ,則 2 把 入③中可得 在水平面內(nèi)沒有均布載荷 ,只需求出 B 和 C 處的彎矩便可畫出該面的彎矩圖。 ?????????????? 根據(jù)上方的計(jì)算畫出右圖 2合成彎矩，求斜率 分別合成 B、 C 處的彎矩 ( ?????? ( ?????? ???斜率： ?????斜率： ?????D 31 圖 2Ⅰ的彎矩合力圖 ⑥求 B 處當(dāng)量彎矩 由圖 2以看出 B 截面的彎矩約是 0倍左右， B 處直徑為25 C 處為 22者只相差 4只有 Ⅰ只要求單向 轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可以認(rèn)為是脈動(dòng)循環(huán)變化型的扭矩，可查得修正系數(shù)α≈ ∴ B 截面處的當(dāng)量彎矩為? ?? ? ? ?? ? ?????? ? ⑦計(jì)算 ? ? ? ? 33 ????? ?因?yàn)?B 處要使用鍵與齒輪鏈接，因此要把上面直徑所得的直徑放大 5%，∴B ???? 。 B 處開始設(shè)定直徑為 26以 六 、槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1. 槽輪機(jī)構(gòu)，以叫馬爾他機(jī)構(gòu)或日內(nèi)瓦機(jī)構(gòu)，主要由帶圓銷的撥盤、帶有徑向槽的槽輪組成。 2. 類型：Ⅰ平面槽輪機(jī)構(gòu) ①外嚙合槽輪機(jī)構(gòu) ②內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu) Ⅱ空間槽輪機(jī)構(gòu) 3. 特點(diǎn)：槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，工作可靠，轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確，機(jī)械效率高。但是其動(dòng)程不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不能太小，槽輪在起、停時(shí)的加速度大，有沖擊，并隨著轉(zhuǎn) 32 速的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速，多用來(lái)實(shí)現(xiàn)不需經(jīng)常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)位角度的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。 4. 主要參數(shù)的計(jì)算 槽數(shù) z=6銷數(shù) k=1心距 a=150① 圓銷轉(zhuǎn)動(dòng)半 徑 ??? ? ② 圓銷半徑 ???? ③ 槽頂高 o o s ???? ? ④ 槽底高 2751 5 0≤b 1 ?????? ，取 b=50 槽深 2 9h 2 ????? ⑥ 鎖止弧半徑 ???? R ⑦ 槽頂口壁寬 ⑧ 鎖止弧張開角 34211?? ??????? ???K⑨ 運(yùn)動(dòng)系數(shù) ????z? 33 七、總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)三年大學(xué)所學(xué)知識(shí)的一次檢驗(yàn)，與以前每個(gè)學(xué)期末的考試不一樣的是，這次所涉及到的知 識(shí)不是單單的某一科而是好幾個(gè)科，設(shè)計(jì)中所用到的知識(shí)較多來(lái)自《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《自動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)線》、《工程力學(xué)》、《工程材料》、《機(jī)械制圖》、《 ，而涉及其中卻使用很少的有機(jī)電傳動(dòng)控制、機(jī)械制造工程等。由于本人在大二上學(xué)期到外地實(shí)習(xí)，把該學(xué)期的學(xué)習(xí)科目都?jí)旱较聦W(xué)期的周末來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，所以對(duì)于其中涉及最多的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》并沒有學(xué)得很牢固。這讓我不得不花比較多的時(shí)間去再學(xué)習(xí)一次，還有像《工程力學(xué)》、《工程材料》、《機(jī)械制圖》這幾門課都是大一時(shí)所習(xí)的，事過(guò)兩年，其中有很多的知識(shí)也忘了，單單用在復(fù)習(xí)相關(guān) 的知識(shí)就用了差不多 2~3周的時(shí)間。 34 設(shè)計(jì)中遇到是最大問(wèn)題就是課本上的例子和內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求相差較大，但是辦法總比困難多。通過(guò)上網(wǎng)查閱相關(guān)例子和詢問(wèn)老師的意見后，得出今天大家所看到的報(bào)告。文中使用的表格多數(shù)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)搜索得來(lái)，其中的受力分析，彎矩、扭矩圖則是使用 時(shí)完成的是畢業(yè)設(shè)計(jì)的文檔部分，還有零件圖和裝配圖尚未完成，個(gè)人會(huì)盡力來(lái)完成剩余部分。 三年時(shí)間匆匆而過(guò)，很快我就要離開校園的懷抱，去迎接社會(huì)的挑戰(zhàn)。在這里我要感謝日夜相伴的同學(xué)和朋友，是你們支持著我走到今天，更要感謝老師們的辛勤付出 。如果在大學(xué)的路途中沒有你們的關(guān)心和提醒，也就沒有今天的我。不管將來(lái)我們走到何方何地，你們永遠(yuǎn)在我心中，我會(huì)時(shí)時(shí)刻刻記著你們，記著我是輕工的一份子。 七、主要參考文獻(xiàn) 1．所學(xué)習(xí)過(guò)的相關(guān)教材； 2．中國(guó)輕工總會(huì) . 輕工業(yè)裝備技術(shù)手冊(cè) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1997 3．戚長(zhǎng)政 北京：科學(xué)出版社， 2004 4．尚久浩 . 自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì) . 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社， 2003 5．張聰 . 自動(dòng) 化食品包裝機(jī) . 廣州：廣東科技出版社， 2003 6．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) . 北京：石化出版社， 7、廣東輕工業(yè)機(jī)械集團(tuán)公司 1996 8、其他技術(shù)資料及產(chǎn)品手冊(cè)。 35