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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目： 方糖堆積機構(gòu)的設(shè)計
院 （系） 機電工程學(xué)院
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級
姓 名
學(xué) 號
導(dǎo) 師
2010年 3月 10 日
1. 畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
題目背景及研究意義；隨著經(jīng)濟和技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷提高，對商品的要求也越來越高，因此，包裝機械行業(yè)成為包裝工程工業(yè)的重要組成部分，包裝機械是產(chǎn)品包裝實現(xiàn)機械化，自動化的根本保證。方糖堆積機構(gòu)是把成型后經(jīng)干燥機烘干分散在鏈板上的糖塊，堆集成要求的糖陣，然后進行下道工序。這次畢業(yè)設(shè)計，能進一步提高我利用網(wǎng)絡(luò)資源和圖書館資源的能力。并把這些理論知識與實踐相結(jié)合，提高我獨立設(shè)計的能力，為以后的工作打下基礎(chǔ)
包裝機械國外研究情況：德國的包裝機械在計量、制造、技術(shù)性能等方面居領(lǐng)先地位，特別是啤酒、飲料灌裝設(shè)備具有高速、成套、自動化程度高、可靠性好等特點，享譽全球。一些大公司生產(chǎn)的包裝機械集機-電-儀及微機控制于一體，采用光電感應(yīng)，以光標(biāo)控制，并配有防靜電裝置。其大型自動包裝機不僅包裝容積大，而且能集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等工序在一臺單機上完成。德國包裝機械業(yè)多年來始終處于穩(wěn)定增長狀態(tài)，出口比例占80%左右。德國是世界上最大的包裝機械出口國。
意大利是第二大包裝機械出口國。意大利的包裝機械多用于食品工業(yè)，具有性能優(yōu)良、外觀考究、價格便宜的特點，出口比例占80%左右，美國是其最大的出口市場。上世紀(jì)90年代以來，意大利對中國的包裝機械出口額迅速增長，1995年在意大利的出口排名榜上，中國已躍上為第2位。
我國包裝機械發(fā)展?fàn)顩r：我國現(xiàn)在包裝機械制造業(yè)存在問題：一是缺乏宏觀統(tǒng)籌規(guī)劃;二是缺乏資金投入，企業(yè)用于研究和開發(fā)的投資占銷售額平均水平不到1%；三是缺乏專業(yè)技術(shù)人員； 我國包裝機械起步較晚，經(jīng)過20多年的發(fā)展，國內(nèi)包裝機械已成為機械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為我國包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有效的保障。有些包裝機械填補了國內(nèi)空白，已能基本滿足國內(nèi)市場的需求，部分產(chǎn)品還有出口。但在目前，包裝機械出口額還不足總產(chǎn)值的5%，進口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)，與發(fā)達國家相去甚遠(yuǎn)。
隨著我國包裝工業(yè)快速發(fā)展，國內(nèi)的包裝機械行業(yè)水平還處于低紙階段，一些含量高的包裝成套設(shè)備仍一度的依靠國外進口來滿足內(nèi)需。這種過度依靠現(xiàn)象，已嚴(yán)重制約我國包裝工業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展，也使國內(nèi)一些無競爭力的包裝機械企業(yè)處于瀕危境況。因此，專家指出，包裝機械的低水平發(fā)展將影響到整個包裝工業(yè)的快速發(fā)展，所以必須努力改變其落后狀況。
2．本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
本課題研究的主要內(nèi)容：
（1）方糖規(guī)格：縱向20毫米，橫向18毫米，厚度12-13毫米，堆積厚度3層，每層6x6塊，共108塊。
（2）確定堆積機構(gòu)的工作原理及設(shè)計方案，采取平面四桿機構(gòu)的組合機構(gòu)進行機構(gòu)設(shè)計計算，確定滿足實現(xiàn)所要求的運動規(guī)律。
（3）進行機構(gòu)的總體設(shè)計，繪制其裝配圖。
（4）進行該機構(gòu)零部件的設(shè)計，包括連桿機構(gòu)，畫出零件圖。
本課題研究的初步方案：方糖堆積機構(gòu)是把成型后經(jīng)干燥機烘干分散在鏈板上的糖塊，堆集成6x6得糖陣，然后經(jīng)機械手迭合三層成為一包，共108塊。動力由干燥機鏈輪輸入?？v向堆積機構(gòu)和真空機械手的動作必須正確地對應(yīng)每一塊干燥鏈板，所以在開車前一定要調(diào)整好同步位置。在每一塊干燥鏈板上方糖的排列為：橫向每排為6塊，縱向共有6排。鏈板在前進的工程中，先橫向六排拍攏；后沿著軌道縱向合攏。
擬采用的傳動方案：
方案一：采用凸輪機構(gòu)
特點：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到預(yù)期的運動規(guī)律，而且響應(yīng)快速，機構(gòu)簡單緊湊。但凸輪輪廓線與推桿之間為點、線接觸，易磨損，凸輪制造較困難。
方案二： 采用平面四桿機構(gòu)
特點：其運動副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，加工制造容易，且連桿機構(gòu)中的低副是幾何封閉，對保證工作的可靠性有利。利用連桿機構(gòu)還可很方便地達到改變運動的傳遞方向，擴大行程，實現(xiàn)增力和遠(yuǎn)距離傳動的目的
鑒于以上兩種方案的特點，用平面四桿機構(gòu)的組合機構(gòu)來完成動力的傳遞，兼顧著上述兩者方案的優(yōu)勢，這樣就推桿就可以按照預(yù)先的順序運動。
3．本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
重點:（1）縱向堆積機構(gòu)和真空機械手的動作必須正確地對應(yīng)每一塊干燥鏈板
（2）在鏈板前進的過程中，方糖如何按照預(yù)期的順序合攏。
（3）確保各運動動作不相互干擾。
難點：（1）方糖縱向堆積過程設(shè)計，各個機構(gòu)的連接情況，各零部件的配合.
（2）平面四桿機構(gòu)的設(shè)計及相關(guān)計算。
（3）機械手動作時間的合理設(shè)計。
（4）整體裝配關(guān)系，配合公差。
前期已開展工作:到現(xiàn)在已經(jīng)調(diào)研并翻閱了相關(guān)資料，了解到國內(nèi)外同類機器的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，并通過網(wǎng)絡(luò)了解到整個工藝流程以及在實際生產(chǎn)中各個機構(gòu)的動作情況和所存在的問題。因此有了一個初步的設(shè)計方案，正在通過對資料的深入學(xué)習(xí)和對實物的深入分析比較確定最終的設(shè)計方案。
4．完成本課題的工作方案及進度計劃
工作方案：（1）使用平面四桿和凸輪的組合機構(gòu)，在干燥輪的動力支配下完成方糖的縱向合攏。
（2）利用鏈板軌道，讓方糖橫向合攏。
（3）當(dāng)合攏后的方糖行至適當(dāng)位置時，由三支真空吸頭機械手一起吸糖，每只吸糖36塊，然后把吸起的方糖放到步移輸送機的鏈板上。
（4）步移輸送機每走一塊鏈板，機械手放一次糖，所以從左邊移到右邊時已堆成三層，然后移到包裝位置，由推桿推出進行包裝。
進度計劃：
第1-3周 明確設(shè)計要求，調(diào)研并收集資料，了解本課題的背景，同時也了解國內(nèi)外同類機器的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，寫開題報告。
第4-7周: 完成外文翻譯，提出初步設(shè)計方案，對整個機構(gòu)的關(guān)鍵部件進行方案選擇。
第8-12周 計算各個機構(gòu)的運動，確定重要零部件的具體尺寸，繪制出裝配草圖和主要零部件的裝配關(guān)系。
第13-16周 完成整個機構(gòu)的裝配設(shè)計，繪制出總裝配圖，并完善各個零部件，編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。
第17周 準(zhǔn)備答辯。
本科畢業(yè)設(shè)計論文
題目：方糖堆積機構(gòu)的設(shè)計
院 系： 機電工程學(xué)院
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué) 生：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：
2010年 6月
0
方糖堆積機構(gòu)的設(shè)計
摘要
隨著人們對商品包裝要求越來越高，包裝機械行業(yè)成為包裝工業(yè)的重要組成部分。包裝機械能使產(chǎn)品包裝過程機械化、自動化，大大提高生產(chǎn)效率。本次設(shè)計的方糖堆積過程是方糖包裝過程中最重要的階段，堆積機構(gòu)順利地工作直接影響到產(chǎn)品包裝的生產(chǎn)效率。方糖成型后均勻分散在不鋼傳送帶上，該產(chǎn)品隨著傳送帶平穩(wěn)地運動。先在運動軌道上設(shè)置橫向堆積調(diào)節(jié)裝置來完成橫向堆積，再通過一組平面四桿機構(gòu)完成縱向堆積，緊接著經(jīng)機械手四桿機構(gòu)和真空泵吸盤的配合使用，產(chǎn)品被迭合為三層成為一包，共108塊，完成方糖包裝前的堆積工作，然后進行下道工序。通過對各部分的作用分析，設(shè)計出相應(yīng)能解決其各自功能的機構(gòu)，本文進行了總體設(shè)計和設(shè)計計算，最后使得四桿機構(gòu)能夠按照預(yù)期的運動軌跡完成產(chǎn)品堆積。
關(guān)鍵詞：橫向堆積、縱向堆積。
Devising for the agency of accumulation
Abstract
As the increasingly demanding for goods packaging, packaging machinery industry now is to become an important part of the packaging industry. Packaging machine can make packaging process more mechanization and automation, dramatically improve productivity. The process of sugar accumulation is the most important procedure of sugar packaging. Whether the accumulation mechanism work smoothly directly influence on product packaging productivity. After forming, sugar dispersed on stainless steel conveyor belt, the product move smoothly on belt .Firstly,we set a horizontal lateral stacking conditioning devise to regulate the horizontal accumulation; then through a vertical plane four-bar linkage complete accumulation, followed by the four-bar linkage manipulator and vacuum suction cups for use with the products to be Recessed into a package for the three A total of 108, before the completion of the accumulation of sugar packaging work, and then proceed to the next process. With the analysis of the various parts of analysis, we designed to solve the corresponding problems with the functions institutions, the paper showed the design and the corresponding calculations.Then ultimately made the four-bar linkage to move as expected and completely realize the accumulation of products.
Key words: horizontal stacking；vertical stacking.
目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
主要符號表 i
1 緒論 1
1.1 我國包裝機械發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題 1
1.2國外包裝和食品加工機械呈現(xiàn)新趨勢 2
1.3國際包裝機械的方向發(fā)展 3
1.4本課題研究的主要工作 3
1.4.1研究的主要內(nèi)容 3
1.4.2研究的初步方案 4
2堆積機構(gòu)方案的確定 5
2.1 傳動系統(tǒng)方案設(shè)定 5
2.2傳動系統(tǒng)示意圖 6
3堆積機構(gòu)的工作原理及設(shè)計 7
3.1 連桿機構(gòu)及其傳動特點 7
3.2機械手平面四桿機構(gòu)的設(shè)計 8
3.3縱向堆積機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的設(shè)計 11
4鏈傳動 13
4.1 鏈傳動的整體介紹 13
4.2 套筒滾子鏈的結(jié)構(gòu)、基本參數(shù)及尺寸 13
4.3傳動滾子鏈的設(shè)計計算 14
4.3.1傳動滾子鏈的設(shè)計計算內(nèi)容 15
4.3.2傳動鏈鏈輪選擇 17
4.4 輸送鏈的選擇 18
4.5標(biāo)準(zhǔn)輸送用平頂鏈鏈輪 20
4.5.1基本參數(shù)和直徑尺寸 20
4.5.2齒槽形狀及軸向齒廓 20
4.5.3 鏈輪材料及熱處理 21
5槽輪機構(gòu) 22
5.1槽輪機構(gòu)的工作原理 22
5.2 槽輪機構(gòu)的類型、特點及應(yīng)用 22
5.3運動系數(shù)與槽數(shù)的確定 23
6 真空泵的選型 26
6.1選用真空泵時的注意事項 26
6.2水環(huán)式真空泵的選擇 26
6.2.1泵類型的確定 26
6.2.2根據(jù)系統(tǒng)所需氣量選擇真空泵 27
7橫向堆積裝置設(shè)計 29
8中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 30
8.1軸材料的選擇 30
8.2擬定軸上零件的裝配方案 30
8.3根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 30
8.4軸上零件的固定方法 31
9 結(jié)論 33
致謝 34
參考文獻 35
畢業(yè)設(shè)計(論文)知識產(chǎn)權(quán)聲明 36
畢業(yè)設(shè)計(論文)獨創(chuàng)性聲明 37
附錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
主 要 符 號 表
z 小鏈輪齒數(shù)
P 傳動效率
a 中心距
槽輪角速度
槽輪的槽間半角，
Z 槽輪槽數(shù)
F 真空泵吸附力
1 緒論
1 緒論
1.1 我國包裝機械發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題
現(xiàn)在我國包裝機械制造業(yè)存在問題是缺乏宏觀統(tǒng)籌規(guī)劃、缺乏資金投入，企業(yè)用于研究和開發(fā)的投資占銷售額平均水平不到1%，缺乏專業(yè)技術(shù)人員等。我國包裝機械起步較晚，經(jīng)過20多年的發(fā)展，國內(nèi)包裝機械已成為機械工業(yè)中十大行業(yè)之一，這為我國包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有效的保障，有些包裝機械填補了國內(nèi)空白，已能基本滿足國內(nèi)市場的需求，部分產(chǎn)品還有出口.但在目前，國內(nèi)包裝機械出口額還不足總產(chǎn)值的5%，進口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)，與發(fā)達國家相去甚遠(yuǎn)。
隨著我國包裝工業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)包裝機械行業(yè)水平還處于低紙階段，一些含量高的包裝成套設(shè)備仍一度地依靠國外進口來滿足內(nèi)需。這種過度依靠現(xiàn)象，已嚴(yán)重制約我國包裝工業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展，也使國內(nèi)一些無競爭力的包裝機械企業(yè)處于瀕危境況。因此，專家指出，包裝機械的低水平發(fā)展將影響到整個包裝工業(yè)的快速發(fā)展，所以必須努力改變其落后狀況。
與發(fā)達國家相比，我國包裝機械行業(yè)的產(chǎn)品和技術(shù)差距主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，國包裝機械品種只有1300多種，例如枕式包裝機，茶葉包裝機，顆粒包裝機等型號，其配套數(shù)量少，缺少高精度和大型化產(chǎn)產(chǎn)品，不能滿足市場需求：產(chǎn)品質(zhì)量差距表現(xiàn)在產(chǎn)品性能低，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，影響了整體產(chǎn)品的質(zhì)量從企業(yè)狀況看，國內(nèi)包裝機械行業(yè)缺少龍頭企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品檔次高的企業(yè)不多從產(chǎn)品開發(fā)看，我國還基本停留在測試仿制階段，自行開發(fā)能力弱，缺少科研生產(chǎn)中試基地，科研經(jīng)費僅占銷售額的1%，而國外高達8%～10%。
我國包裝機械的技術(shù)水平從整體看先進國家的枝術(shù)水平整體看落后20年，產(chǎn)品的開發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性、服務(wù)等方面的競爭中處于劣勢。據(jù)內(nèi)有關(guān)專家預(yù)計，2005年我國包裝機械產(chǎn)量將增加到67萬臺(套)，2010年將增至93萬臺(套)，但是僅靠增加資金投入、擴生產(chǎn)規(guī)模的粗放式經(jīng)營已不能滿足形勢發(fā)展的需要，國內(nèi)的包裝生產(chǎn)已進入調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高開發(fā)能力的新時期、技術(shù)升級、產(chǎn)品換代、經(jīng)營管理的重要課題。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，應(yīng)以市場為導(dǎo)向，改變目前以低技術(shù)含量為主、低水平競爭的
西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
狀況，淘汰一批低效高耗、低檔次、低附加值、勞動密集型的產(chǎn)品，努力開發(fā)生產(chǎn)高效低耗，產(chǎn)銷對路的大型成套設(shè)備和高新技術(shù)產(chǎn)品.在包裝功能上，工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品要趨向精致化與多元化，包裝機械產(chǎn)品要朝著產(chǎn)品多功能與單一高速的兩極化方向發(fā)展，對于糖果包裝就需要枕式的、異形的、聯(lián)體的，這樣的產(chǎn)品則要求在一臺包裝機上完成系列產(chǎn)品包裝。
技術(shù)性能上，要將其他領(lǐng)域的先進技術(shù)應(yīng)用在包裝機械上，如機電一體化技術(shù)、熱管技術(shù)、遠(yuǎn)距離遙控技術(shù)、自動柔性補償技術(shù)等，使產(chǎn)品技術(shù)性能大幅度提高。
生產(chǎn)制造上，專業(yè)化生產(chǎn)已成為趨勢.國際包裝機械廠商都十分重視包裝機械與整個包裝系統(tǒng)的通用能力，一些通用標(biāo)準(zhǔn)件不再由包裝機械廠生產(chǎn)，某些特殊的零部件則由高度專業(yè)化的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，而真正的包裝機械在某種意義上是組裝廠。
有關(guān)專家指出，軟環(huán)境方面，國包裝機械應(yīng)從以下幾方面努力：加強宏觀指導(dǎo)與行業(yè)協(xié)調(diào).根據(jù)我國包裝行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，合理引進先進沒備，加快消化吸收進程。對于市場需求大、技術(shù)難度大的包裝機械設(shè)備，集中行業(yè)優(yōu)勢力量，走產(chǎn)、學(xué)，研結(jié)合的道路，有組織、有針對性地進行消化吸收，科研攻關(guān)，開發(fā)出擁有知識產(chǎn)權(quán)的包裝機械，打破國外的技術(shù)壟斷，加速提升我國包裝的技術(shù)水平與自給能力。
國家在政策與資金上給予支持.對于包轉(zhuǎn)機械的重點項目，爭取國家在政策與資金上給予的支持，以調(diào)動包裝機械骨干企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品的積極性.通過研發(fā)過程，扶持一批具有創(chuàng)新精神的包裝機械骨干企業(yè)，培養(yǎng)起我國自已的專業(yè)設(shè)計隊伍，創(chuàng)出具有中國特色的包裝機械名牌產(chǎn)品。
調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)集中度，促進專業(yè)化、系列化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和對市場的適應(yīng)能力加快創(chuàng)新體系的建立，盡快形成企業(yè)的自我開發(fā)能力.在行業(yè)內(nèi)大力推廣使用CAD/CAM技術(shù)，把我國的包裝機械產(chǎn)品做精，做細(xì)、做專、做強。
1.2國外包裝和食品加工機械呈現(xiàn)新趨勢
目前，國外包裝和食品機械水平高的國家主要有美國、德國、日本、意大利和英國。而德國的包裝機械在設(shè)計、制造及技術(shù)性能等方面則居于領(lǐng)先地位。
最近幾年，這些國家包裝和食品機械設(shè)備發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢。工藝流程自動化程度越來越高，在包裝生產(chǎn)線中已占50％以上，大量使用了電腦設(shè)計和機電一體化控制，目的是提高生產(chǎn)率，提高設(shè)備的柔性和靈活性，增加機械手以完成復(fù)雜的包裝動作。每個機械手均由單獨的電腦控制，攝像機監(jiān)控包裝動作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動作幅度，保證包裝的高質(zhì)量。同時對包裝材質(zhì)及厚度有自動識別功能，再由電腦計算后去控制機械動作，完全是個"自適應(yīng)"系統(tǒng)，保證系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)下工作。提高生產(chǎn)效率，降低工藝流程成本，最大限度地滿足生產(chǎn)要求。
1.3國際包裝機械的方向發(fā)展
眾所周知，保健食品除必須注重質(zhì)量外，包裝也是其營銷成敗的關(guān)鍵因素之一，因此，優(yōu)質(zhì)高效的包裝設(shè)備不僅提升行業(yè)的自動化程度，還能提高工作效率。據(jù)專業(yè)人士介紹，包裝機械根據(jù)包裝物與包裝材料的供給方式，可分為全自動包裝機械及半自動包裝機械；按包裝物的使用范圍劃分，還可分為通用包裝機、兼用包裝機及專用包裝機；依包裝種類可分為內(nèi)包裝機及外包裝機等。
目前，國際包裝機械競爭日趨激烈，鄭州星火包裝機械公司專家建議，未來應(yīng)配合產(chǎn)業(yè)自動化趨勢，朝研發(fā)技術(shù)、人才及發(fā)展更高速包裝機等方向進行，在技術(shù)發(fā)展上今后將會朝著以下四個方向努力：
第一，結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、模組化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。
第二，結(jié)構(gòu)運動高精度化。結(jié)構(gòu)設(shè)計及結(jié)構(gòu)運動控制等關(guān)系到包裝機械性能的優(yōu)劣，可通過馬達、編碼器及數(shù)字控制、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)備來研發(fā)。
第三，控制智能化?？刂破魇菣C械的大腦，也就是下達動作命令的主要設(shè)備，目前包裝機械廠家普遍使用PLC控制器，雖然PLC彈性很大，但仍不如電腦(含軟件)所擁有的功能強大。未來包裝機械必須具備多功能化、調(diào)整操作簡單等條件，基于電腦的智能型儀器將成為食品包裝機械控制器的新趨勢。
第四，機械功能多元化。目前，工商業(yè)產(chǎn)品已趨向精致化、多元化，因此，具有多種切換功能的包裝機械市場需求量較大。
1.4本課題研究的主要工作
1.4.1研究的主要內(nèi)容
(1)方糖規(guī)格：縱向20毫米，橫向18毫米，厚度12-13毫米，堆積厚度3層，每層6x6塊，共108塊。
(2)確定堆積機構(gòu)的工作原理及設(shè)計方案，采取平面四桿機構(gòu)的組合機構(gòu)進行機構(gòu)設(shè)計計算，確定滿足實現(xiàn)所要求的運動規(guī)律。
(3)進行機構(gòu)的總體設(shè)計，繪制其裝配圖。
(4)進行該機構(gòu)零部件的設(shè)計，包括連桿機構(gòu)，畫出零件圖。
1.4.2研究的初步方案
方糖堆積機構(gòu)是把成型后經(jīng)干燥后的糖塊，堆積成6x6的糖陣，然后經(jīng)機械手迭合三層成為一包，共108塊。縱向堆積機構(gòu)和真空機械手的動作必須正確地配合，互不干擾，所以在開車前一定要調(diào)整好同步位置。在每一塊干燥鏈板上方糖的排列為：橫向每排為6塊，縱向共有6排。鏈板在前進的工程中，先沿著軌道橫向合攏，后縱向六排拍攏。
2 堆積機構(gòu)方案的確定
2堆積機構(gòu)方案的確定
堆積機構(gòu)是本次設(shè)計的重點，也是難點。方糖的順利堆積才能保證包裝過程順利進行，從而確保生產(chǎn)效率。
2.1 傳動系統(tǒng)方案設(shè)定
方案一：采用凸輪機構(gòu)
特點：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到預(yù)期的運動規(guī)律，而且響應(yīng)快速，機構(gòu)簡單緊湊。但是凸輪輪廓線與推桿之間為點、線接觸，易磨損，因該機構(gòu)所涉及到的零件較多，各個機構(gòu)之間的間隙比較小，不方便更換磨損零件，故這樣會影響該堆積機構(gòu)的生產(chǎn)效率，況且凸輪制造較困難，使用凸輪機構(gòu)會增大機構(gòu)的成本。
方案二： 采用平面四桿機構(gòu)
特點：其運動副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，使用壽命長，不會經(jīng)常更換零件而影響產(chǎn)品生產(chǎn)，平面四桿機構(gòu)加工制造容易，且連桿機構(gòu)中的低副是幾何封閉，保證了堆積工作的可靠性。利用連桿機構(gòu)還可很方便地完成縱向堆積和機械手吸盤的按照預(yù)期運動。
鑒于以上兩種方案的特點，用平面四桿機構(gòu)的組合機構(gòu)來完成動力的傳遞，可以在經(jīng)濟上和可靠性上優(yōu)于凸輪機構(gòu)，使用平面四桿機構(gòu)能使推桿穩(wěn)定地按照預(yù)先的順序運動，完成方糖的堆積。
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2.2傳動系統(tǒng)示意圖
圖2.1堆積傳動示意圖
其中每個軸直徑是相同的，每個鏈輪的直徑也是相等的，這樣就能保證兩個縱向堆積機構(gòu)的運動順序一致；機械手軸到中間軸的距離與縱向堆積機構(gòu)軸到中間軸的距離是相等的，當(dāng)機械手的真空吸盤到達吸糖位置時，縱向堆積機構(gòu)所帶動的推桿離吸糖位置最遠(yuǎn)，可以避免了兩機構(gòu)動作相互影響。
3 堆積機構(gòu)的工作原理及設(shè)計
3堆積機構(gòu)的工作原理及設(shè)計
3.1 連桿機構(gòu)及其傳動特點
連桿機構(gòu)的應(yīng)用十分廣泛，它不僅在眾多工農(nóng)業(yè)機械和工程機械中得到廣泛應(yīng)用，而且諸如人造衛(wèi)星太陽能板的展開機構(gòu)、機械手的傳動機構(gòu)、折疊傘的手收放機構(gòu)及人體假肢等也都用有連桿機構(gòu)。
連桿機構(gòu)具有以下傳動特點：
連桿機構(gòu)中的運動副一般均為低副，其運動副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大。且在連桿機構(gòu)中，連桿上的各點軌跡是各種不同形狀的曲線(稱為連桿曲線)，其形狀隨著各構(gòu)件相對長度的改變而改變，故連桿曲線的形式多樣，可用來滿足一些特定工作的需要。在連桿機構(gòu)中，在原動件的運動規(guī)律不變的條件下，可用改變各構(gòu)件的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律
連桿機構(gòu)也存在如下一些缺點：
由于連桿機構(gòu)的運動必須經(jīng)過中間構(gòu)件進行傳遞，因而傳動路線較長，易產(chǎn)生較大的誤差累積，同時也使機械效率降低。在連桿機構(gòu)運動中，連桿及滑塊所產(chǎn)生的慣性力難以用一般平衡方法加以消除，因而連桿機構(gòu)不宜用于高速運動。
此外雖然可以利用連桿機構(gòu)來滿足一些運動規(guī)律和運動軌跡的設(shè)計要求，但其設(shè)計十分繁難，且一般只能近似地得到滿足。正因如此，如何根據(jù)最優(yōu)化方法來設(shè)計連桿機構(gòu)，使其能最佳地滿足設(shè)計要求，一直是連桿機構(gòu)研究的一個重要課題。
近年來，對平面連桿機構(gòu)的研究，不論從研究范圍還是方法上都有了很大的進展。對多桿多自由度平面連桿機構(gòu)的研究，也提出一些有關(guān)的分析及綜合方法。同時，在設(shè)計要求上也不再局限于運動學(xué)的要求，而是同時兼顧機構(gòu)的動力學(xué)特性【1】。
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3.2機械手平面四桿機構(gòu)的設(shè)計
在用解析法設(shè)計四桿機構(gòu)時，首先需要建立包含機構(gòu)各尺度參數(shù)和運動變量在內(nèi)的解析式，然后根據(jù)已知的運動變量求機構(gòu)的尺度參數(shù)。解析法的特點為可以借助計算器和計算機求解，計算精度比較高，適應(yīng)于對三個和三個以上位置設(shè)計的求解，尤其是對機構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計和精度分析十分有利。
在該設(shè)計中，機械手和真空泵配合使用把堆積好的6X6方糖吸起，當(dāng)機械手運動到步移輸送機上。設(shè)計該機械手四桿機構(gòu)時可以按預(yù)定的運動規(guī)律設(shè)計四桿機。
圖 3.1按預(yù)定的兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計公式推導(dǎo)圖
按預(yù)定的兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計 如圖3.1所示，設(shè)要求從動件3與主動件1的轉(zhuǎn)角之間滿足一系列的對應(yīng)關(guān)系，即，i=1，2，3，4……，n，設(shè)計此四桿機構(gòu)。
在圖示機構(gòu)中，運動變量為機構(gòu)的轉(zhuǎn)角，由設(shè)計要求知，僅、為已知條件，為未知。又因機構(gòu)按比例放大或縮小，不會改變機構(gòu)的轉(zhuǎn)角關(guān)系，故設(shè)計變量應(yīng)為各個構(gòu)件的相對長度，如取
故設(shè)計變量為l、m、以及、的計量起始角、共5個。
如圖3.1所示建立坐標(biāo)系oxy，并把各桿矢向坐標(biāo)系軸投影，可得mcos( (3.1) (3.2)為消去未知角，將式(3.1)，(3.2)兩端各自平方相加，經(jīng)整理可得
令p=m， p=-
p=
則上式可簡化為
（3.3）
式3.3中包含特定參數(shù)p、p、p、及
故平面四桿機構(gòu)最多可按兩連假桿的5個對應(yīng)位置精確求解。
在該機構(gòu)中，運動變量為機構(gòu)的轉(zhuǎn)角，有計算要求可以得出該四桿機構(gòu)的運動極限位置。
圖 3.2 解析法設(shè)計四桿機構(gòu)
=45 =135 =225
=30 =90 =150
如果取=l ， =m ， =n
令p=m ， p=- ，p=
=cos+cos(-)+p (3.4) cos = pcos+pcos(-)+p (3.5)
cos = pcos+cos(-)+p (3.6)
將公式(3.4) ，(3.5)，(3.6)帶入數(shù)值得：
cos45=pcos30+pcos(30-45)+p
cos135=pcos90+cos(90-135)+p
cos225=pcos150+pcos(-150-225)+p
+cos15p+p
解以上方程組可得：p=3.88 p=-1.36 p=0.69
故 m=3.88 n=2.65
=0.69
l=4.53
可以求得各個桿的相對長度
m=3.88 n=2.65 l=4.53
再根據(jù)結(jié)構(gòu)條件，選定曲柄長度后，即可求得各桿的絕對長度
結(jié)合設(shè)計情況，曲柄長度a=150mm
l= m= n=
b= a.
3.3縱向堆積機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的設(shè)計
對于四桿機構(gòu)來說，當(dāng)其鉸鏈中心位置確定后，各個桿的長度也就確定了。用作圖法進行設(shè)計時，就是利用各鉸鏈之間相對運動的幾何關(guān)系，通過作圖確定各鉸鏈的位置，從而定出各桿的位置。圖解法的優(yōu)點是直觀，簡單，快捷，對三個設(shè)計以下的設(shè)計是十分方便的，其設(shè)計精度也能滿足工作要求，并能為解析法精確求解和優(yōu)化設(shè)計提供初始值。
按預(yù)定軌跡上的五個點位設(shè)計，當(dāng)用作圖法按預(yù)定的軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)時，一般只能按給定軌跡上的一些選定點M來進行設(shè)計，即所設(shè)計的四桿機構(gòu)的某一連桿曲線將通過這些點位。在設(shè)計中要用到點位并歸和反轉(zhuǎn)法原理。
作圖法設(shè)計縱向堆積機構(gòu)如下：
圖3.3 作圖法設(shè)計四桿機構(gòu)
設(shè)計時，為了進行點位并歸，在M中取5個點，其中取兩對點(如M與M,M與M)分別作其連線的垂直平分線m、m，并取連線的交點作為固定鉸鏈D。為了確定另一固定鉸鏈A，過點D作任一射線，作方向角=MDM和,得射線、，在射線上選取活動鉸鏈B，為連桿的一個標(biāo)線，根據(jù)M點及的垂直平分線，其與射線的交點即為固定鉸鏈。再根據(jù)M M M點，可在圓上定出B B B的位置(不難說明，B與B和與對AD線是對稱的)這時僅活動鉸鏈C的位置未知，用反轉(zhuǎn)法得固定鉸鏈中心D的另外四個位置、、、,其中與，與重合，由點(，，，)所確定圓弧的圓心即為待求的活動鉸鏈中心C,而ABCD即為所求的平面四桿機構(gòu)。
根據(jù)如圖3.3 上各桿的比例：
根據(jù)設(shè)計的實際情況，取
a=90mm
b=1.89=170mm
c=1.0290=92mm
d=3.3390=300mm
4 鏈傳動
4鏈傳動
4.1 鏈傳動的整體介紹
鏈傳動是以鏈條為中間撓性件的嚙合傳動。它兼有齒輪傳動和帶輪傳動的特點，與齒輪傳動比較，鏈傳動的安裝精度和制造精度要求低；鏈輪的承載能力比齒輪大，齒面磨損較輕，鏈傳動較齒輪傳動的緩沖吸震能力較輕。只在傳動中心距小，要求傳動比恒定，轉(zhuǎn)速極高，噪聲很小的情況下才去選擇齒輪傳動。鏈傳動與帶傳動比較，鏈傳動的傳動比準(zhǔn)確，傳動效率高；鏈條對軸的作用力較??；結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比較大，要求的中心距較小，對環(huán)境的適應(yīng)力強，能在多塵、腐蝕性的氣體和高溫條件下工作。但它的噪聲比帶傳動大，需要潤滑；中心距很大、轉(zhuǎn)速極高時，它不如帶傳動【2】。
鏈傳動的型式很多，根據(jù)本次設(shè)計的需要，選擇套筒滾子鏈。
4.2 套筒滾子鏈的結(jié)構(gòu)、基本參數(shù)及尺寸
套筒滾子鏈的結(jié)構(gòu)如圖4.1，他由外鏈板、內(nèi)鏈板、銷軸，滾子和套筒組成。內(nèi)鏈板和套筒、外鏈板與銷軸間則用間歇配合連接。所以鏈條與鏈輪嚙合時，滾子與鏈輪間基本上為滾動摩擦。
圖4.1套筒滾子鏈鏈條結(jié)構(gòu)
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套筒滾子鏈相鄰兩銷軸中心的距離叫做節(jié)距P。鏈的節(jié)距越大，則鏈的各個組成構(gòu)件和能傳遞的功率均越大。當(dāng)需要傳遞更大功率時，可用雙排鏈和多排鏈，但鏈的排數(shù)越多，鏈的制造與安裝精度要求越高。
鏈條的長度用鏈的節(jié)數(shù)表示。鏈的節(jié)數(shù)盡量取偶數(shù)，接頭用開口銷(大節(jié)距鏈)或彈簧卡片(用于小節(jié)距鏈)固定。鏈的節(jié)數(shù)如為奇數(shù)，則應(yīng)采用過渡鏈節(jié)連接。過渡鏈節(jié)的鏈板在工作時產(chǎn)生附加彎應(yīng)力，強度也差，應(yīng)避免使用。
套筒滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，其標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)格參數(shù)見機械設(shè)計師手冊表3-2-1 所示。
套筒滾子鏈分A、B兩系列。系列分級的依據(jù)時：在最低破斷載荷和在規(guī)定的測量節(jié)數(shù)下，鏈節(jié)總長的偏差和單鏈節(jié)的節(jié)距偏差。A系列用于高速和重要傳動，B系列鏈用于一般傳動。
套筒滾子鏈的標(biāo)記包括：鏈號系列、(B級不標(biāo))、排數(shù)(單列不標(biāo))、節(jié)數(shù)及國家標(biāo)準(zhǔn)號。例如，12A-1X30 GB1243.1-83,表示按GB1243.1-83制造的A系列、節(jié)距19.05、單排、30節(jié)的滾子鏈。
4.3傳動滾子鏈的設(shè)計計算
設(shè)計滾子鏈傳動時應(yīng)了解其原始設(shè)計數(shù)據(jù)和工作條件：使用場合、傳動功率、載荷性質(zhì)、小鏈輪轉(zhuǎn)速、大鏈輪轉(zhuǎn)速或傳動比、傳動布置方式、外部尺寸限制要求、可能采用潤滑方式及張緊裝置等。
已知條件：1.傳動效率P P=0.55KW
2.大、小鏈輪的轉(zhuǎn)速
3.傳動用途、載荷性質(zhì)以及原動機的種類。
設(shè)計計算：1.確定鏈節(jié)距、列數(shù)；
2.鏈節(jié)數(shù)和潤滑方式；
3.鏈輪齒數(shù)和傳動中心距；
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4.3.1傳動滾子鏈的設(shè)計計算內(nèi)容
a平均傳動比i的選擇
考慮到鏈傳送方糖時需要平穩(wěn)的條件，可以取i=1，這樣兩鏈輪可以安裝在同一水平面上，這樣方糖在運輸過程中不會因為外界環(huán)境的影響而影響堆積過程.
b小鏈輪齒數(shù)z的確定
大，鏈條總拉力下降，多邊形效應(yīng)減弱，但結(jié)構(gòu)重量增大。取=20
c大鏈輪齒數(shù)
=iz=20
d初定中心距a的長度
一般取a=(30~50)p , 脈動載荷、無張緊裝置時a< 當(dāng)有張緊裝置或托板時，a可大于80p
a=80p
表4.1 中心距最小值推薦表
i
>
1.2
據(jù)表4.1，a=1.2=1.2=144mm
a=350mm
e計算功率 P (KW) P=KP
K：工作情況系數(shù) P：傳遞功率(KW)
表4.2 工作情況系數(shù)K
載荷種類
工作機
原動機
內(nèi)燃機-液力傳動
電動機械或汽輪機
內(nèi)燃機-機械傳動
平穩(wěn)載荷
滾體攪拌器；中小型離風(fēng)式鼓風(fēng)機，離心式壓縮機；輕型提升機；離心泵；均勻負(fù)載取反轉(zhuǎn)的一般機械
1.0
1.0
1.2
中等沖擊
固夜比大的攪拌器；大型的或不均勻負(fù)載的輸送機；中型起重機和提升機；一般機床；食品機械；木工機械；印染紡織機械，回轉(zhuǎn)窖；干燥機，粉碎機；農(nóng)業(yè)機械
1.2
1.8
1.4
較大沖擊
較大沖擊破碎機；工程機械；礦山機械；振動機械；石油鉆井機械；鍛壓機械；線材拉拔機械‘沖床、剪床；重型起重機械；有逆轉(zhuǎn)或沖擊載荷的一般機械
1.4
1.5
1.7
據(jù)表4.2 K=1.0 P=1.00.55=0.55KW
f特定條件下單排鏈條傳遞的功率P(KW)
P
K(K)：小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，見表4.3
K：排數(shù)系數(shù)，見表4.4
表4.3小鏈輪齒數(shù)系數(shù)K
z
18
19
20
21
22
23
24
25
K
0.943
1.00
1.06
1.11
1.17
1.23
1.29
1.34
表4.4 排數(shù)系數(shù)K
排數(shù)n
1
2
3
4
5
6
K
1
1.7
2.5
3.3
4
4.6
據(jù)表4.3，表4.4可得：
K=1.34 K=1 P==0.41
g鏈條節(jié)距p
為使傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊，宜選用小節(jié)距單排鏈；
根據(jù)P和由機械設(shè)計師手冊 圖3-2-2套筒滾子鏈功率曲線,
初選鏈號為16A的鏈條，節(jié)距為25.4mm
h以節(jié)距計的初定中心距a
a===13.8節(jié)
i以節(jié)距計的鏈條長度L
+
+
=
=20+27.6+0.41=48.01節(jié)
避免使用過渡鏈節(jié)，宜圓整為偶數(shù) L=50節(jié)
j鏈條長度L
L= Lp=5025.4=1270mm
圓整為L=1170mm
k計算中心距a
=】=376mm
l實際中心距a
a=a- 為保證鏈條松邊合理垂度，須將計算中心距減少，其值由于用途不同相差很大，對固定中心距且無張緊裝置的鏈傳動，應(yīng)謹(jǐn)慎選取。
取=16mm
實際中心距a=376-16=360mm
4.3.2傳動鏈鏈輪選擇
鏈輪齒數(shù)為20，可選定齒頂圓最大直徑為123.29㎜，齒根圓直徑為110.16㎜，選取齒頂圓直徑為120㎜；齒根圓直徑為110mm。鏈輪厚度為30mm
4.4 輸送鏈的選擇
單鉸鏈?zhǔn)?
圖4.2標(biāo)準(zhǔn)輸送用平頂鏈
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)見下表，單位㎜
表4.5平頂鏈相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)
因鏈板較寬，應(yīng)選擇雙鉸鏈，所以選取鏈號為C30D的雙鉸鏈，由表4.5
其鏈板寬度為190.5mm，鏈板長度為37.28mm，平頂鏈的節(jié)距為38.1mm鏈鏈輪的中心距為900mm，所需要的平頂鏈的節(jié)數(shù)為
節(jié)
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4.5標(biāo)準(zhǔn)輸送用平頂鏈鏈輪
4.5.1基本參數(shù)和直徑尺寸
齒槽形狀 軸向齒廓
圖4.3鏈輪直徑尺寸
選用不帶導(dǎo)向環(huán)的軸向齒廓，選用實際齒數(shù)為20
4.5.2齒槽形狀及軸向齒廓
圖4.4齒槽形狀和齒寬尺寸
選取齒寬為42.5mm。
⑶鏈輪直徑尺寸
圖4.5鏈輪直徑尺寸
根據(jù)選定有效齒數(shù)為10，可選定齒頂圓最大直徑為123.29㎜，齒根圓直徑為110.16㎜，選取齒頂圓直徑為120㎜；齒根圓直徑為110mm。
4.5.3 鏈輪材料及熱處理
表4.5鏈輪材料及熱處理
材料
熱處理
齒面硬度
應(yīng)用范圍
15、20
滲碳，淬火、回火
HRC50-60
z25 有沖擊載荷的鏈輪
35
正火
HB160-200
正常工作條件下在z>的鏈輪
45、50
ZG310-570
淬火、回火
HRC40-45
z沒有激烈沖擊振動且在磨損條件下工作的鏈輪
15C、20C
滲碳，淬火、回火
HRC50-60
z<25有動載荷及傳遞功率較大的鏈輪
夾布膠木
P<6KW、進度較高、傳動要求平穩(wěn)和無噪聲的鏈輪
根據(jù)表4.5，本次設(shè)計所需要的鏈輪材料是45號鋼
熱處理為淬火、回火。
5 槽輪機構(gòu)
5槽輪機構(gòu)
5.1槽輪機構(gòu)的工作原理
如圖5.1所示為槽輪機構(gòu)，它由主動撥盤、從動槽輪及機架等組成。
圖5.1槽輪機構(gòu)
撥盤以等角速度地連續(xù)回轉(zhuǎn)，槽輪作間歇運動。當(dāng)撥盤上的圓柱銷沒有進入槽輪的徑向槽時，槽輪的內(nèi)凹鎖止弧面被拔盤上的外凸鎖止弧面卡住，槽輪靜止不動。當(dāng)圓柱銷進入槽輪的徑向槽時，鎖止弧面被松開，則圓柱銷驅(qū)動槽輪轉(zhuǎn)動。當(dāng)撥盤上的圓柱銷離開徑向槽時，下—個鎖止弧面又被卡住，槽輪又靜止不動。由此將主動件的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為從動槽輪的間歇轉(zhuǎn)動。
5.2 槽輪機構(gòu)的類型、特點及應(yīng)用
槽輪機構(gòu)有外嚙合槽輪機構(gòu)和內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)，前者撥盤與槽輪的轉(zhuǎn)向相反，后者撥盤與槽輪的轉(zhuǎn)向相同，它們均為平面槽輪機構(gòu)。此外還有空間槽輪機構(gòu)。
槽輪機構(gòu)中撥盤(桿)上的圓柱銷數(shù)、槽輪上的徑向槽數(shù)以及徑向槽的幾何尺寸等均可視運動要求的不同而定。圓柱銷的分布和徑向槽的分布可以不均勻，同
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一撥盤(桿)上若干個圓柱銷離回轉(zhuǎn)中心的距離也可以不同，同—槽輪上各徑向槽的尺寸也可以不同。
槽輪機構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、機械效率高，能較平穩(wěn)、間歇地進行轉(zhuǎn)位。槽輪機構(gòu)能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)角，與棘輪機構(gòu)相比，工作平穩(wěn)性較好，但其槽輪機構(gòu)動程不可調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)角不可太小，銷輪和槽輪的主從動關(guān)系不能互換、起停有沖擊。槽輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)要比棘輪機構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求較高，因此制造成
上升。槽輪機構(gòu)一般應(yīng)用于轉(zhuǎn)速不高和要求間歇轉(zhuǎn)動的機械當(dāng)中，如自動機械、輕工機械或儀器儀表等。
5.3運動系數(shù)與槽數(shù)的確定
在一個運動循環(huán)中，槽輪的運動時間t2與銷輪的運動時間t1之比，稱為運動系數(shù)，用τ表示。槽輪機構(gòu)的運動和動力特性通常 用和 來衡量。
圖5.2 圖 5.3
根據(jù)圓柱銷在進入和退出徑向槽瞬時位置， 徑向槽的中心線必須同圓柱銷中心軌跡相切，如圖5.2所示，由此可得
式中為槽輪的槽間半角，決定于槽數(shù)z。由式(5.1)和式(5.2)可看出，當(dāng)一定時，槽輪的角速度和角加速度的變化規(guī)律隨著槽數(shù)z而變化。
如圖5.3所示為外槽輪機構(gòu)在運動過程中的某一瞬時位置。槽輪2的轉(zhuǎn)角與撥盤的轉(zhuǎn)角間的關(guān)系為
(5.1)
令，并代入式(5.1)得
(5.2)
將式(5.2))對時間一次求導(dǎo)，得槽輪角速度w
(5.3)
式(5.3)對時間一次求導(dǎo)，得槽輪角速度
表5.1中給出了不同槽數(shù)的外槽輪的最大角速度、最大角加速度和槽輪起動和停止瞬時的角加速度同的比值。
表5.1
z
3
6.46
31.44
1.73
4
2.41
5.41
1.00
5
1.43
2.30
0.73
6
1.00
1.35
0.58
7
0.62
0.70
0.41
由上可看出，隨著槽數(shù)z的增加，運動趨于平穩(wěn)，動力特性也得到改善。但槽數(shù)過多，也將使槽輪所占空間增大，還因質(zhì)量增大而將產(chǎn)生較大的慣性力矩。因本次設(shè)計傳動的角速度較低，較大的慣性力矩會影響鏈條的平穩(wěn)運動。
因此選擇槽數(shù)z=4。
對于外槽輪機構(gòu)為了避免或減輕槽輪在開始轉(zhuǎn)動和停止轉(zhuǎn)動時的碰撞或沖擊，圓銷在開始進入徑向槽或從徑向槽脫出的瞬時，圓銷中心的線速度方向均沿著徑向槽的中心線方向，以便槽輪在啟動和停止時的瞬時角速度為零。
式中z為槽輪的槽數(shù)
主動件以等角速度ω1轉(zhuǎn)動時，槽輪轉(zhuǎn)動一次所需的時間為
本次設(shè)計所需要的槽輪有4個槽，則主動撥盤轉(zhuǎn)過2π/4=90，便完成槽輪的一個運動循環(huán)，其所需的時間為t1 = 2π / [kω1]，因此τ的值為
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6 真空泵的選型
6 真空泵的選型
6.1選用真空泵時的注意事項
選用真空泵時的注意事項：
1真空泵的工作強度應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作強度要求。如：真空鍍膜要求110~5mmHg的真空度，選用真空泵的真空度至少要510~6mmHg，通常選用的真空泵要高于真空設(shè)備半個到一個數(shù)量級。
2真空泵工作時，真空設(shè)備對油污染的要求，若設(shè)備嚴(yán)格要求無油時，應(yīng)該選擇無油泵，如水環(huán)泵，分子篩吸附泵，濺射離子泵，低溫泵等。如要求不嚴(yán)格，可以選擇有油泵，加上一些防油措施，如加冷阱，障板，也能達到清潔真空要求。
3真空泵在其工作強度下，應(yīng)能排走真空設(shè)備工藝過程中產(chǎn)生的全部氣體量。
4真空泵工作時產(chǎn)生的振動對工藝過程及環(huán)境有無影響。若工藝過程不允許，應(yīng)選擇無振動的泵或者采取防振措施。
6.2水環(huán)式真空泵的選擇
6.2.1泵類型的確定
泵類型主要由工作所需要的氣量、真空度或排氣壓力而定。
泵工作時需要兩個方面：盡可能在高效區(qū)內(nèi)也就是臨界真空度或臨界排氣的區(qū)域內(nèi)運行，應(yīng)避免在最大真空度或最大排氣力附近運行。在此區(qū)域內(nèi)運行，不僅效率較低，而且工作較不穩(wěn)定，易產(chǎn)生振動和噪音。對于真空度較高的真空泵而言，在區(qū)域內(nèi)運行，往往還會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的明顯標(biāo)志是泵內(nèi)有噪音和振動。汽蝕會導(dǎo)致泵體葉輪等零件損壞，以致泵無法正常工作【3】。
根據(jù)以上原則，當(dāng)泵所需要的真空度或氣體壓力不高時，可以優(yōu)先在單級泵中取。如果真空度或排氣壓力較高時，單級泵往往不能滿足，或者要求泵在較高真空度情況下仍有較大氣量，即要求性能曲線在較高真空度時較平坦，可選用兩級泵，如果真空度要求在-710mmHg以上，可用水環(huán)大氣泵或水環(huán)-羅茨真空機組
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作為真空設(shè)備。本次設(shè)計中需要平穩(wěn)且嚴(yán)格要求無油的環(huán)境，故可以選擇水環(huán)真空泵。
6.2.2根據(jù)系統(tǒng)所需氣量選擇真空泵
初步選定泵的類型后，對于真空泵，還要根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量來選用泵的型號。
表6.1各種型號水環(huán)式真空泵的特點
代號
主要特點
極限真空泵mmHg
工作真空泵mmHg
抽速范圍
密封形式
SK
國內(nèi)設(shè)計的單級水環(huán)真空泵，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，目前國內(nèi)主流低真空水環(huán)式真空泵
-700
-300~-150
0.15~120
盤根，機械密封
2SK
國內(nèi)設(shè)計的雙級水環(huán)真空泵，相當(dāng)于兩臺水環(huán)真空泵串聯(lián)使用，比單級水環(huán)泵具有真空度高及高真空度下抽速較大的特點。目前國內(nèi)主流水環(huán)式真空泵
-735
300~-700
1.5~30
盤根
機械密封
2BV
采用西門子先進技術(shù)機泵同軸，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，真空度高，性能確定，將逐漸替代SK、2SK系列0.4~6抽速的水環(huán)真空泵
-735
-300~-700
0.45~8.33
機械密封
根據(jù)表6.1 試選擇代號為SK的水環(huán)真空泵，極限真空度為-700mmHg
工作真空度為-300~-150mmHg；抽速范圍是0.15~120
密封形式為盤根機械密封。
1帕mmHg；
-300mmHg=pa=-pa=-40Kpa
-150mmHg=pa=-pa=-20Kpa
相對真空度=極限真空度(絕對壓力)-測量地點的氣壓
P=P+P
=101-40=61Kpa
P=P+P
=101-20=81Kpa
真空泵用于物體吸附時，實際上是用泵對吸盤抽真空后吸住物體
吸盤面積(吸盤的有效面積)S=50=2500mm=25cm
吸附力 F (6.1)
據(jù)公式6.1， F
=10Kgf
F
=5Kgf
選用此真空泵的吸附力范圍是5Kgf~10Kgf
本次設(shè)計中真空泵吸附對象為6糖陣，質(zhì)量不足1Kg，故該真空泵選用合理。
7 橫向堆積裝置設(shè)計
7橫向堆積裝置設(shè)計
在本次設(shè)計中方糖先完成橫向堆積，再縱向堆積。方糖隨著傳送帶一起運動，速度不太快，在不銹鋼傳輸帶上設(shè)置一對擋板，擋板可以通過改變產(chǎn)品運動的軌跡，借助擋板給方糖側(cè)向力完成橫向堆積，
結(jié)構(gòu)見圖7.1
圖 7.1 傳輸帶上橫向堆積調(diào)節(jié)裝置
擋板用螺栓與傳輸帶側(cè)邊的機架連接，這樣在傳送的過程中擋板能夠被固定。可以改變擋板的尺寸來調(diào)節(jié)方糖橫向堆積機構(gòu)。
8中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
8中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)性能又要隨著具體情況的不同而異，所以，軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計中，必須針對不同情況進行具體分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。
8.1軸材料的選擇
由于所受載荷較大，材料選取調(diào)質(zhì)處理的45號剛。
8.2擬定軸上零件的裝配方案
中間軸→ 裝入鏈輪1→鏈輪2→ 裝上軸套→裝上鏈輪3→裝上鏈輪4→裝軸承套→裝滾動軸承→左右兩邊均安上軸承端蓋、螺母。
8.3根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
軸尺寸的確定：很明顯，軸伸端是軸的最小截面所在，其直徑可初步估算為：
鏈條的線速度=3.66
鏈輪的周長c=
鏈輪轉(zhuǎn)速n=
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表 8.1 軸常用幾種材料的值
軸的材料
Q235-A、20
Q275、35(1Cr18Ni9Ti)
45
40Cr、35SiMn
38SiMnMo3Cr13
【】/MPa
15-25
20-35
25-45
35-55
149-126
135-112
126-103
112-97
由表8.1 取
取d=50mm
在軸的最小直徑d=50mm處安裝軸承和端蓋，見圖8.2
圖8.2 中間軸
8.4軸上零件的固定方法
為了保證零件在軸上有固定的位置，必須將零件在徑向、軸向和周向予以固定。
1)軸上零件的徑向固定一般靠零件內(nèi)孔與軸徑的配合性質(zhì)來保證，配合表面為圓柱形。
2)軸上零件的軸向固定用軸肩固定，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，可承受較大的軸向力。
3)軸上零件的周向固定 鍵槽起到齒輪的周向固定和撥瓶板的定位作用。
4)確定軸上的圓角和倒角尺寸
表8.2軸端倒角
直徑d
>6～10
>10～18
>18～30
>30～50
>50～80
>80～120
>120～180
C或R
0.5
0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
2.0
2.5
3.0
參考表8.2，取周端倒角為。
9 結(jié)論
9 結(jié)論
通過對堆積機構(gòu)的資料收集，做出了初步的堆積的設(shè)計方案。對凸輪機構(gòu)和平面四桿機構(gòu)方案的比較，選擇了平面四桿機構(gòu)的堆積方案，對所選擇的設(shè)計方案進行了完善和整理，詳細(xì)了解方糖堆積機構(gòu)的工作原理，確定了堆積過程中需要工作機構(gòu)和布置出具體傳動方案，如橫向堆積機構(gòu)，縱向堆積機構(gòu)等等。根據(jù)給定的工作參數(shù)，用解析法和作圖法兩種不同的方法設(shè)計出平面四桿，完成了傳動中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，傳動鏈中心距的計算和輸送鏈鏈輪的選擇，選擇了水環(huán)真空泵后，運用其參數(shù)驗證改泵是否滿足要求等等。繪制出了堆積機構(gòu)總裝配圖、部分組件圖和零件圖，完成了設(shè)計任務(wù)。在各種零件的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種機構(gòu)的合理布局上還有很多的不足之處，在細(xì)節(jié)問題上還需要完善。
致謝
本文是在李小麗老師的悉心指導(dǎo)下完成的，導(dǎo)師的專業(yè)修養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度；勇于探索、不斷創(chuàng)新的科研作風(fēng)；開放活躍的學(xué)術(shù)思想都使我受益匪淺。感謝包裝工程教研室所有老師有益的教誨和熱情的幫助，在此，謹(jǐn)向我尊敬的導(dǎo)師們致以崇高的敬意和衷心的感謝！感謝包裝專業(yè)各位同學(xué)的大力支持和熱情幫助！并且，向本論文所引用或參考的所有著者表示敬意和謝意！
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