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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(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng) ........................................................................................................19 2.2.7 傳動(dòng)系統(tǒng) ................................................................................................................20 2.2.8 編制工作循環(huán)圖 ....................................................................................................21 3. 傳動(dòng)系統(tǒng)中各零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................................................................24 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 ...............................................................................................................24 3.2 帶傳動(dòng)的選擇 ...............................................................................................................24 3.3 齒輪傳動(dòng)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(gè)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(dòng)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(dòng)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(tái) [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(huì)嚴(yán)重偏移,使糖塊超前運(yùn)動(dòng),碰著運(yùn)動(dòng)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(dòng)力太 小,拉伸時(shí)容易出現(xiàn)松弛,包裝材料因飄動(dòng)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(dòng)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(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(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(hào)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(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí),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(dòng)化程度看:國外使用的糖果包裝機(jī)械自動(dòng)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(dòng)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(huì)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(dòng)化、智能化趨勢,技術(shù)發(fā)展將 朝著四個(gè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)、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(dòng)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(huì)朝包裝機(jī)的高速自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(gè)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(huì)向著多功能、高性能、自動(dòng)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(dòng)機(jī):理糖電動(dòng)機(jī) 0.37kW,主電動(dòng)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(dòng)和連續(xù)運(yùn)動(dòng)兩種類型。連續(xù)運(yùn)動(dòng)型一般用于一層紙 包裝,包裝速度較間歇運(yùn)動(dòng)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(huì)造成內(nèi)襯紙的很大浪費(fèi)。間歇運(yùn)動(dòng)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(dòng)型包裝機(jī)。又由于糖果生產(chǎn)批量大,扭結(jié)式裹 包動(dòng)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(dòng)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(gè)包裝過程結(jié)束,下個(gè)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(dòng)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(gè)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(gè)工位即可。但為改善槽輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)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(dòng),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(dòng)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(dòng)要求 如下圖 2.3 所示,對各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)要求,結(jié)合以下五個(gè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)。每對糖鉗在工位Ⅵ、Ⅰ停留期 間都須作張開和閉合運(yùn)動(dòng),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(gè)槽的糟輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),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(dòng)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(dòng)。 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(gè)扭結(jié)機(jī)械手扭結(jié)時(shí)作 開閉、旋轉(zhuǎn)和軸向移動(dòng)三種配合運(yùn)動(dòng)。 (5)成品輸出 在工位Ⅵ配置作往復(fù)擺動(dòng)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(gè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)力通過不同的傳動(dòng)路線,使兩刀盤反向、等速旋轉(zhuǎn),兩刀刃在 交錯(cuò)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(dòng)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(dòng),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(dòng)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(dòng),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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng) 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(dòng),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(dòng)折紙板 17、固定折紙板及擺動(dòng)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(dòng),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(dòng)凸輪 24 擺動(dòng)一定角度,凸輪 24 空套在軸Ⅲ上,當(dāng)凸輪 24 往復(fù)擺動(dòng)時(shí),驅(qū) 動(dòng)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(dòng),通過扇形齒輪 16 帶動(dòng)送糖桿 15 往復(fù)移動(dòng),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(dòng),帶動(dòng)擺桿 10 擺動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)接糖桿 20 往復(fù)擺動(dòng)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(dòng)活動(dòng)折紙板 17 向上擺動(dòng).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(dòng)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(dòng)鉗手,也可以是一只活動(dòng)鉗手,一只固定鉗手。本機(jī)采用 一只活動(dòng)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(dòng)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(dòng),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(dòng)件的運(yùn)動(dòng)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(dòng)件的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,動(dòng)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(jī)工序盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小,決定選用槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。 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(gè)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(dòng)間歇轉(zhuǎn)動(dòng), 6 對糖鉗手根據(jù)包裝動(dòng) 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(dòng)往復(fù)擺動(dòng),凸輪 8 用鍵 5 和銅套 6 連接,隨銅套擺動(dòng)。 活動(dòng)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(dòng)糖鉗手轉(zhuǎn)動(dòng), 使糖鉗手張開,打糖桿將糖打出。轉(zhuǎn)盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(huì)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(gè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)、軸向移動(dòng)和扭結(jié)手的張開、閉 合等三種運(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)扭結(jié)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)槽凸輪 12 轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過擺桿 10、撥輪 8、傘齒輪 齒條 3 帶動(dòng)扭結(jié)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), 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(dòng)。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(dòng)規(guī)律及其動(dòng)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(dòng),選用曲柄搖桿與 凸輪串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。一對糖鉗手中有一個(gè)固定鉗手和一個(gè)活動(dòng)鉗手,活動(dòng)鉗手由 工序盤中凸輪驅(qū)動(dòng)。 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(dòng)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(dòng)推糖桿無停留住復(fù)移動(dòng)。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)扇形齒輪來回?cái)[動(dòng),扇形齒輪齒與推糖桿齒條相嚙合,扇形齒輪的 來回?cái)[動(dòng)帶動(dòng)推搪桿的來回?cái)[動(dòng) [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(dòng)折紙板作無停留往復(fù)擺動(dòng)。折紙板與連桿 機(jī)構(gòu)的某個(gè)桿為一整體,曲柄搖桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)這個(gè)桿上下擺動(dòng),折紙板跟著上下擺動(dòng)。 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(dòng)接糖桿作無停留往復(fù)擺動(dòng)。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(dòng)來驅(qū)動(dòng)打糖桿作無停留往復(fù)擺動(dòng),這樣可省去一 個(gè)原動(dòng)件。 圖 2.17 打糖機(jī)構(gòu)簡圖 2.2.6 自動(dòng)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(dòng)給料器應(yīng)配備自動(dòng)控制裝 置,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)給料;另外,還設(shè)置包裝紙用完及斷紙、缺糖時(shí)的自動(dòng)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(dòng)系統(tǒng) 間歇雙端扭結(jié)式糖果包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)由主傳動(dòng)系統(tǒng)和理糖供送傳動(dòng)系統(tǒng)兩部分組 成。 (1)主傳動(dòng)系統(tǒng) 圖 2.18 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如上所示,主電動(dòng)機(jī)經(jīng)機(jī)械式無極變速器、軸Ⅰ將運(yùn)動(dòng)傳遞給分配 軸Ⅱ,分配軸Ⅱ?qū)⑦\(yùn)動(dòng)平行進(jìn)行分配,經(jīng)齒輪、馬氏盤將運(yùn)動(dòng)傳遞給軸Ⅲ,帶動(dòng)工序 盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。另一傳動(dòng)路線為經(jīng)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)軸Ⅴ、Ⅵ轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)扭結(jié)手完成扭 結(jié)動(dòng)作,軸Ⅴ經(jīng)鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)供紙輥及切刀運(yùn)動(dòng),實(shí)線包裝紙的供送及切斷。 分配軸Ⅱ上的偏心輪(1)帶動(dòng)送糖桿送糖;偏心輪(2)帶動(dòng)鉗手開合;偏心輪(3) 帶動(dòng)活動(dòng)折紙板完成下折紙;偏心輪(4)帶動(dòng)接糖桿和打糖桿分別完成接糖和打糖動(dòng) 作,包裝機(jī)正常工作之前,通過轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)圖 理糖供送機(jī)構(gòu)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳遞給到Ⅰ軸,Ⅰ 軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分配。其中一路,經(jīng)蝸桿、蝸輪傳動(dòng)帶動(dòng)理糖盤轉(zhuǎn)動(dòng);另一傳動(dòng)路線為經(jīng) 齒輪傳動(dòng)使軸Ⅱ轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)Ⅱ軸上的輸送帶的主動(dòng)輪回轉(zhuǎn),完成糖的輸送;然后 經(jīng)鏈傳動(dòng)、螺旋齒輪傳動(dòng),將運(yùn)動(dòng)傳遞給毛刷。 2.2.8 編制工作循環(huán)圖 (1)擬定運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng),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(dòng),折紙板再跟隨糖塊向上運(yùn)動(dòng)一段距離后返回。 根據(jù)上述動(dòng)作配合要求,確定各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)的, 也就是說,此階段最多只能占用分配軸轉(zhuǎn) 180°的時(shí)間?,F(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(dòng)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(dòng),每次轉(zhuǎn) 60°。在停留期內(nèi),須完成接糖桿回程運(yùn) 動(dòng)(需時(shí) 95°)、推糖塊入糖鉗(需時(shí) 90°)、折紙運(yùn)動(dòng)三個(gè)動(dòng)作,即停留時(shí)間應(yīng)大于 。 因此,驅(qū)動(dòng)它作間歇運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)。根據(jù)實(shí)踐,在一個(gè)運(yùn)動(dòng)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(dòng)作分解為: (一)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng):作等速轉(zhuǎn)動(dòng),分配軸轉(zhuǎn)—圈,它轉(zhuǎn) 2.5 圈。 (二)開閉運(yùn)動(dòng):應(yīng)與工序盤的運(yùn)動(dòng)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(dòng): 扭結(jié)時(shí),兩個(gè)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(dòng)作需時(shí) 35°。 (二)打糖桿:它與接糖桿用同一曲柄驅(qū)動(dòng),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(dòng)規(guī)律及對它們的動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)中各零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 參考同類型的糖果包裝機(jī),主傳動(dòng)系統(tǒng)選用 型電動(dòng)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(dòng)機(jī),功率為 0.37KW,滿載轉(zhuǎn)速 為 1350r/min。 3.2 帶傳動(dòng)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(dòng)機(jī)滿載時(shí)的轉(zhuǎn)速為 1280r/min,因而,電動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)設(shè)計(jì)按照同樣方法,選擇電動(dòng)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(dòng)的設(shè)計(jì) 減速器第二節(jié)齒輪傳動(dòng)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(dòng)。 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(hào)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(dòng)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(dòng),既滿足了齒面