顆粒狀糖果包裝機設(shè)計.docx

中 國 礦 業(yè) 大 學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計姓 名： 閔群 學(xué) 號： 02051242 學(xué) 院： 機電學(xué)院 專 業(yè)： 機械工程及自動化 設(shè)計題目： 食品機械 專 題： 指導(dǎo)教師： 胡元 職 稱： 副教授 二O一四 年 六 月 徐州中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書學(xué)院 機電學(xué)院 專業(yè)年級 機自10-10班 學(xué)生姓名 閔群 任務(wù)下達(dá)日期：2014年 2月 22 日畢業(yè)設(shè)計日期： 2014 年 3月 7 日至 2014年 6月 20日畢業(yè)設(shè)計題目：食品機械畢業(yè)設(shè)計專題題目：畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：主要內(nèi)容：設(shè)計顆粒狀糖果包裝機，設(shè)計主要內(nèi)容有三方面：確定方案設(shè)計、機械手及進出糖機構(gòu)設(shè)計與傳動系統(tǒng)鏈設(shè)計。包裝機正常的生產(chǎn)率為120塊/min，生產(chǎn)率可在70130塊/min。設(shè)計要求： 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(gòu)組成； 3）完成糖果包裝機總體方案設(shè)計； 4）完成糖果包裝機傳動系統(tǒng)設(shè)計； 5）完成糖果包裝機夾糖機械手及拔糖機構(gòu)設(shè)計； 6）完成總裝配圖及零件圖（約合3.5張A0圖紙）; 7）翻譯外文科技資料一篇； 8）編寫設(shè)計說明書；院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評語（基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；獨立解決實際問題的能力；研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點；工作態(tài)度及工作量；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；工作量的大??；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；工作量的大??；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計答辯及綜合成績答 辯 情 況提 出 問 題回 答 問 題正 確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字： 年 月 日學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日 摘 要顆粒狀糖果包裝機設(shè)計是典型的機械系統(tǒng)設(shè)計，它不僅包括機構(gòu)的尺寸、強度設(shè)計，還包括了傳動機械系統(tǒng)設(shè)計。本設(shè)計主要是針對圓臺柱狀巧克力糖的鋁箔紙包裝。設(shè)計主要內(nèi)容有三方面：設(shè)計方案設(shè)計、機械手及進出糖機構(gòu)設(shè)計與傳動系統(tǒng)鏈設(shè)計。機械手及進出糖機構(gòu)設(shè)計是本設(shè)計功能能否執(zhí)行的靈魂，它也是本設(shè)計的設(shè)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(zhuǎn)送等重要功能，因此對機械手的形狀、夾緊力及轉(zhuǎn)位角度也提出了不同的設(shè)計要求，設(shè)計機械手時，也始終回繞著這幾點進行。 傳動系統(tǒng)設(shè)計，作為一個動作執(zhí)行系統(tǒng)，動力是必不可少的，當(dāng)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(zhuǎn)位、送糖盤轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)。如在機械手的轉(zhuǎn)位功能中，為實現(xiàn)間歇的轉(zhuǎn)位功能就得通過傳動鏈中的槽輪機構(gòu)來實現(xiàn)，該機構(gòu)要保證機械手在轉(zhuǎn)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(shè)計好的包裝機機構(gòu)正常的生產(chǎn)率為120r/min，且其生產(chǎn)率可在70130r/min。關(guān)鍵詞：包裝機，巧克力糖包裝，機械手。 AbstractThe grain candy packer design is a typical machine system design. It not only included the organizations 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 mechanisms 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. 目錄第一章糖果包裝機方案設(shè)計11.1設(shè)計任務(wù)抽象化11.1.1建立黑箱11.1.2功能分解21.2確定工藝原理21.2.1產(chǎn)品特征21.2.2包裝材料21.2.3包裝工藝方案擬定31.2.4巧克力糖包裝工藝的實驗31.3確定技術(shù)過程41.4引進技術(shù)系統(tǒng)，確定邊界51.5確定功能結(jié)構(gòu)51.5.1總功能51.5.2功能分解61.6方案確定61.6.1尋找技術(shù)物理效應(yīng)和功能載體，功能元求解目錄表61.6.2巧克力糖包裝系統(tǒng)解71.6.3巧克力糖包裝裝置的評價表81.6.4確定最佳方案81.7 粒狀巧克力糖包裝機的總體布局81.7.1機型選擇81.7.2自動機的執(zhí)行機構(gòu)91.7.3包裝機總體布置9第二章 傳動系統(tǒng)設(shè)計102.1 粒狀巧克力糖包裝機的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖102.2 選用電動機112.3 帶輪設(shè)計122.3.1 帶輪優(yōu)缺點132.3.3 寬v帶無極變速傳動設(shè)計過程142.4 鏈輪設(shè)計172.4.1鏈傳動優(yōu)缺點172.4.2鏈傳動的設(shè)計過程172.5齒輪的設(shè)計182.5.1螺旋齒輪182.5.2齒輪材料選擇192.5.3主要尺寸的確定192.6標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪副16設(shè)計表21第三章 機械手及進出糖機構(gòu)設(shè)計223.1夾持裝置設(shè)計223.1.1 設(shè)計要求223.1.2基本結(jié)構(gòu)如下圖233.1.3加緊力計算.233.1.4 彈簧力計算243.1.5開閉角a的計算263.2凸輪設(shè)計263.2.1機械手凸輪263.2.2頂糖桿槽凸輪5設(shè)計293.2.3拔糖桿偏心凸輪7343.2.4剪紙刀平面凸輪6、抄紙板平面凸輪8353.2.5接糖桿圓柱凸輪9363.3棘輪設(shè)計363.3.1棘輪材料選擇363.3.2棘輪形狀確定363.4六槽槽輪機構(gòu)設(shè)計373.4.1槽輪分類及材料選擇373.4.2槽輪機構(gòu)設(shè)計及尺寸設(shè)計383.4.3槽輪機構(gòu)強度計算40第四章 其他機構(gòu)原理42第五章 巧克力糖包裝機工作循環(huán)圖445.1 機械手工位段445.1.1分析各執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)圖445.1.2.各執(zhí)行機構(gòu)運動循環(huán)的時間同步化設(shè)計475.1.3.繪制粒狀巧克力自動包裝機的工作循環(huán)(如圖10)475.1.4修正自動包裝機的工作循環(huán)圖485.2 機械手工位段49結(jié)論49參考文獻50中英文翻譯50致謝68第一章 糖果包裝機方案設(shè)計1.1設(shè)計任務(wù)抽象化設(shè)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下圖所示。且保證其加工速度為120塊/min，可調(diào)范圍70-130塊/min。在這設(shè)計時取速度為86件/min以便計算。能量220V交流電。圖1.1 產(chǎn)品形狀1.1.1建立黑箱 圖1.2 包裝機黑箱圖1.1.2功能分解圖1.3 包裝機功能分解圖1.2確定工藝原理1.2.1產(chǎn)品特征粒狀巧克力糖呈圓臺形，輪廓清楚，但質(zhì)地疏松，容易碰傷。因此，考慮機械動作時應(yīng)適合它的特點，以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。產(chǎn)品夾緊力要適當(dāng)；在進出料時避免碰撞而損傷產(chǎn)品；包裝速度應(yīng)適中，過快會引起沖擊而可能損傷產(chǎn)品等。包裝工藝首要的是解決坯件的上料問題。顯然，像巧克力糖之類的產(chǎn)品，使用一般料斗上料方法是不適宜的。如果采用料倉式上料方法，則需要人工定時放料，每分鐘放80粒糖也夠緊張的。如果將自動機的進料系統(tǒng)直接與巧克力糖澆注成形機的出口相銜接，則比較容易解決巧克力糖的自動上料問題。1.2.2包裝材料食品包裝材料應(yīng)十分注重衛(wèi)生。粒狀巧克力糖包裝紙采用厚度為0.008mm的金色鋁箔紙，它的特點是薄而脆，抗拉力較小，容易撕裂，也容易褶皺。因此，在設(shè)計供紙部件時對速度應(yīng)十分注意。一般包裝的速度越高，紙張的拉力就越大。根據(jù)經(jīng)驗，一般送紙速度應(yīng)小于500mm/s。選擇供紙機結(jié)構(gòu)時，主要依據(jù)下列兩點：1）采用紙片供料或是采用卷筒紙供料。本機采用卷筒紙。2）紙張送出時的空間位置時垂直置放的還是水平置放的。將紙片水平置放對包裝工藝有利。但卷筒紙水平輸送，只能采用間歇式剪切供紙方法。1.2.3包裝工藝方案擬定圖1.4 包裝工序分解圖圖3為最初的巧克力糖包裝工藝圖.根據(jù)人工包裝動作順序,針對產(chǎn)品包裝質(zhì)量要求,該機包裝工藝如下:1) 將75mm75mm鋁箔紙覆蓋在巧克力糖小端正上方,如圖3(a)所示。 2) 使鋁箔紙沿糖塊錐面強迫成行如圖3(b)所示。 3)將余下的鋁箔紙分成兩半,先后向大端中央折去,迫使包裝紙緊貼巧克力糖,如圖3(c),(d)所示。1.2.4巧克力糖包裝工藝的實驗根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進行工藝實驗。圖5為鉗糖機械手及巧克力糖包裝簡圖。圖1.5 鉗糖機械手及巧克力糖包裝1-轉(zhuǎn)軸 2-轉(zhuǎn)盤 3-彈簧 4-接糖桿 5-鉗糖機械手(共6組)6-糖塊 7-頂糖桿 8-鋁箔紙 9-環(huán)行托板 10-折邊器如上圖所示,機械手設(shè)計上是具有彈性的錐形模腔,這樣能適應(yīng)巧克力糖外形尺寸的變化,I 不存在拉破鋁箔紙的現(xiàn)象.在機械手下面有圓環(huán)形托板,以防止糖塊下落。工藝實驗的過程如下:當(dāng)鉗糖機械手轉(zhuǎn)至裝糖未位置時,接糖桿4向下運動,頂糖桿7向上推糖塊6和包裝紙8,使糖塊和鋁箔紙夾在頂糖桿和接糖桿之間,然后它們同步上升,進入機械手5,迫使鋁箔紙成型如圖4(b)所示,接著折邊器10向左折邊,成圖4(c)狀,然后轉(zhuǎn)盤2帶機械手5作順時針方向轉(zhuǎn)動,途徑環(huán)行托板9,使鋁箔紙全部覆蓋在糖塊的大端面上,完成全部包裝工藝如圖4(d)所示。由于包裝紙表面還不夠光滑,有時還發(fā)生褶皺現(xiàn)象,需要進一步改進。經(jīng)過實驗,發(fā)現(xiàn)鋁箔紙只要用柔軟之物輕輕一抹,就很光滑平整地緊貼在糖塊表面上,達(dá)到預(yù)期的外觀包裝質(zhì)量要求.因此增設(shè)了一個帶有錐形毛刷圈（軟性尼龍絲），在定糖過程中，先讓糖塊和鋁箔紙通過毛刷圈，然后再進入機械手成形，結(jié)果使包裝紙光滑、平整、美觀，完全達(dá)到包裝質(zhì)量要求。圖5是經(jīng)過改進后的巧克力糖包裝成型機機構(gòu)簡圖。圖1.6 巧克力糖包裝成型機構(gòu)1-左抄板紙 2-鉗糖機械手 3-接糖桿 4-右抄板紙5-錐形尼龍絲圈 6-鋁箔紙 7-糖塊 8-頂糖桿另外，考慮自動機工作的可靠性，在成品出料口增設(shè)撥糖桿，確保機械手中的糖塊落入輸送帶上。這樣的工藝方案就此確定。1.3確定技術(shù)過程圖1.7 技術(shù)過程簡圖1.4引進技術(shù)系統(tǒng)，確定邊界圖1.8 引進技術(shù)后的具體結(jié)構(gòu)圖1.5確定功能結(jié)構(gòu)確定技術(shù)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功能分解圖1.9 包裝機的功能細(xì)化1.6方案確定1.6.1尋找技術(shù)物理效應(yīng)和功能載體，功能元求解目錄表 表1.1 具體功能的求解目錄表1.6.2巧克力糖包裝系統(tǒng)解 圖1.10方案1圖1.11 方案2圖1.12 方案31.6.3巧克力糖包裝裝置的評價表 表1.21.6.4確定最佳方案 由上述參考第二方案為最佳。1.7 粒狀巧克力糖包裝機的總體布局1.7.1機型選擇由于大批量生產(chǎn)，所以選擇全自動機型。根據(jù)前述工藝過程，選擇回轉(zhuǎn)式工藝路線的多工位自動機型。根據(jù)工藝路線分析，實際上需要兩個工位，一個是進料、成型、折邊工位另一個是出料工位。 自動機采用六槽槽輪機構(gòu)作工件步進傳送。1.7.2自動機的執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)巧克力糖包裝工藝，確定自動機由下列執(zhí)行機構(gòu)組成：1) 送糖機構(gòu)；圖1.13 鉗糖機械手及進出糖塊機構(gòu)1-輸送帶 2-糖塊 3-托盤4-鉗糖機構(gòu) 5-鉗糖機械手6-彈簧 7-托板8-機械手9-機械手開合凸輪 10-輸料帶I-進料,成型,折邊工位 II-出糖工位2) 供紙機構(gòu)；3) 接糖和頂糖機構(gòu)；4) 抄紙機構(gòu)；5) 撥糖機構(gòu)；6) 鉗糖機械手的開合機7) 轉(zhuǎn)盤步進傳動機 下面是主要執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理。圖6為鉗糖機械手、進出糖機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。送糖盤4與機械手作同步間歇回轉(zhuǎn)，逐一將糖塊送至包裝工位。 機械手的開合動作，由固定的凸輪8控制，凸輪8的廓線是由兩個半徑不同的圓弧組成，當(dāng)從動滾子在大半徑弧上，機械手就張開；從動滾子在小半徑弧上，機械手靠彈簧6閉合。圖7為接糖和頂糖機構(gòu)示意圖。接糖桿和頂糖桿的運動，不僅具有時間上的順序關(guān)系，而且具有空間上的相互干涉關(guān)系，因此它們的運動循環(huán)必須遵循空間同步化的原則設(shè)計，并在結(jié)構(gòu)上應(yīng)予以重視。 接糖桿和頂糖桿夾住糖塊和包裝紙同步上升時，夾緊力不能太大，以免損傷糖塊。同時應(yīng)使夾緊力保持穩(wěn)定，因此在接糖桿的頭部采用如橡皮類的彈性件。1.7.3包裝機總體布置 圖1.14 接糖和頂糖桿機構(gòu) 1-圓柱凸輪 2-接糖桿 3-糖塊4-頂糖桿 5-平面槽凸輪圖1.15 總體布置圖第二章 傳動系統(tǒng)設(shè)計 2.1 粒狀巧克力糖包裝機的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖粒狀巧克力糖包裝機是專用自動機，根據(jù)自動機傳動系統(tǒng)設(shè)計的一般原則和巧克力糖包裝工藝的具體要求，擬定如圖9所示的傳動系統(tǒng)。圖2.1 粒狀巧克力糖包裝機傳動系統(tǒng)1-電動機 2-帶式無級變速機構(gòu) 3-鏈輪幅 4-盤車手輪5-頂糖桿凸輪 6-剪紙導(dǎo)凸輪 7-撥糖桿凸輪 8-抄紙板凸輪9-接糖桿凸輪 10-鉗糖機械手 11-撥糖桿 12-槽輪機構(gòu)13-接糖桿 14-頂躺桿 15-送糖盤 16-齒輪副17-供紙部件鏈輪 18-輸送帶鏈輪 19-螺旋齒輪副 20-分配軸如圖所示，電動機轉(zhuǎn)速為1440r/min，功率為0.55kW,分配轉(zhuǎn)速為70130r/min，總降速比，采用平帶、鏈輪兩級降速，其中，。而無級變速的錐輪直徑。螺旋齒輪副1、2、3的傳動比,直齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪副的傳動比i=1.67。 2.2 選用電動機輕工自動機的功率主要損耗于運動件間的摩擦。因此，目前較難使用計算方法來確定所設(shè)計的自動機的功率。通常采用類比法確定自動機的電動機功率，并以此作為自動機的設(shè)計參數(shù)，待自動機試制后，進行實測自動機的功率，如果出入較大時應(yīng)作適當(dāng)修改。下表1.1是各種輕工自動機的生產(chǎn)率和功率表，供設(shè)計自動機時參考。表2.1根據(jù)上表粒狀巧克力糖包裝機電動機功率選擇0.4kw，電動機轉(zhuǎn)速為1440r/min選擇電動機為YD系列（IP44）變極多速三相異步電動機 具體型號為YD802-4/2技術(shù)數(shù)據(jù)：額定功率0.55kw 額定轉(zhuǎn)速1500r/min部分參數(shù)如下 2.3 帶輪設(shè)計根據(jù)粒狀巧克力糖包裝機傳動系統(tǒng)變速機構(gòu)采用帶式無極變速確定用v帶。2.3.1 帶輪優(yōu)缺點 優(yōu)點：運行平穩(wěn)無噪音；可緩和沖擊、吸收振動；過載時帶與帶輪間會出現(xiàn)打滑，可防止損壞其他零件；適用于中心距較大的傳動；結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，拆裝方便。 缺點：有彈性滑動和打滑，使效率降低，不能保持準(zhǔn)確的沖動比；需要張緊裝置；帶的壽命較短；軸及軸承受力較大。2.3.2帶輪設(shè)計要求 寬V帶設(shè)計已知數(shù)據(jù)：傳遞功率P，帶輪轉(zhuǎn)速，工作條件，及外輪廓尺寸要求等。 設(shè)計內(nèi)容包括：傳動比，帶輪最小工作直徑與帶厚之比，帶輪最大與最小工作直徑之比，帶中性層寬度與帶厚之比等。下圖為單向分離錐輪機構(gòu)。圖2.2分離錐輪結(jié)構(gòu)2.3.3 寬v帶無極變速傳動設(shè)計過程圖2.31)傳動比2)變速比3)帶輪最小工作直徑與帶厚之比 此處4)帶輪最大與最小工作直徑之比 5)帶中性層寬度與帶厚之比（c=0.50.67/ ）6)帶輪最小工作直徑 圓整取7)帶寬 帶厚 楔形角 （求得的數(shù)值按產(chǎn)品規(guī)格圓整） 8)帶的截面積9)帶輪最大工作直徑10)中心距 按結(jié)構(gòu)取定，通?？扇⌒璋磶чLL規(guī)格最后圓整取定 11)帶的節(jié)線長度 將計算值與規(guī)格圓整后并重新計算中心距，帶內(nèi)周長86712)帶在帶輪上的最小包角13)計算圓周力（）14)驗算工作應(yīng)力滿足條件15)加壓彈簧的壓緊力（）16)帶輪楔角（一般）17)帶輪外直徑 18)帶輪內(nèi)直徑 19)驗算帶寬b符合設(shè)計要求。 2.4 鏈輪設(shè)計2.4.1鏈傳動優(yōu)缺點與帶傳動相比，鏈傳動的主要優(yōu)點是：沒有彈性滑動和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比；需要的張緊力小，作用在軸上的壓力也??；工況相同時，傳動尺寸較緊湊；能在溫度較高、濕度較大、有油污等惡劣環(huán)境條件下工作；效率較高，與齒輪傳動相比。鏈傳動的制造和安裝精度要求較低，中心局較大時傳動結(jié)構(gòu)簡單。鏈傳動的主要缺點是：只能用于平行軸間的傳動；瞬時鏈速和瞬時傳動比不是常數(shù)，傳動平穩(wěn)性較差，工作中有沖擊和噪聲；不宜在載荷變化很大和急促反向的傳動中應(yīng)用；磨損后易發(fā)生跳齒；制造費用比帶傳動高。2.4.2鏈傳動的設(shè)計過程鏈傳動的功率 鏈傳動的傳動比1) 選擇鏈輪齒數(shù) 小鏈輪齒數(shù) 估取鏈速為0.68m/s 由機械設(shè)計表5.3取 =19大鏈輪齒數(shù) 圓整 2) 確定鏈節(jié)數(shù)初取中心距，則鏈節(jié)數(shù)為 因此，3 ) 確定鏈節(jié)距 p 載荷系數(shù) 查機械設(shè)計表5.4 小鏈輪齒數(shù)系數(shù) 查機械設(shè)計表5.5，估計為鏈板疲勞 多排鏈系數(shù) 查機械設(shè)計表5.6 鏈長系數(shù) 查機械設(shè)計圖5-13 由式 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速和查機械設(shè)計圖5-12，確定鏈條型號為08A單排鏈其中4)確定中心距 由下式5)驗算鏈速 符合估計6)計算壓軸力Q鏈條工作拉力F 壓軸力系數(shù) 由式 壓軸力 2.5齒輪的設(shè)計2.5.1螺旋齒輪分配軸上、機械手及送糖軸上的齒輪用螺旋齒輪。螺旋齒輪主要用于傳遞空間交錯軸之間的運動，由于它是點接觸、易磨損，通常應(yīng)用于儀表或載荷不大的輔助傳動，但有時也應(yīng)用于主傳動，如小模數(shù)齒輪機床中。此外，在輕工業(yè)生產(chǎn)中常常利用螺旋齒輪來傳動。2.5.2齒輪材料選擇兩個齒輪均選用40Cr調(diào)質(zhì)處理（240270HB），齒面淬火(HRC4550)。根據(jù)齒輪手冊查圖及查表得：，2.5.3主要尺寸的確定已知參數(shù)，齒數(shù)比，初定中心距，1)確定傳動比按照粒狀巧克力自動包裝機的工藝要求3個螺旋齒輪齒數(shù)的傳動比2)計算系數(shù)根據(jù)齒輪手冊表3.11查得（）3)齒數(shù) 計算后圓整得 4)圓整后計算k5)分度圓柱上螺旋角按式 算出按式 計算當(dāng)時 當(dāng)時 當(dāng)時 用內(nèi)差法得6 )實際中心距 7） 齒輪端面分度圓壓力角由式8）分度圓半徑9）齒頂圓半徑10）齒輪寬度11）端面上分度圓弧齒厚2.6標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪副16設(shè)計表表2.2 直齒齒輪設(shè)計表項目計算（或選擇）依據(jù)計算過程單位計算（或確定）結(jié)果 1.選齒輪精度等級級72.材料選擇45cr鋼3.選擇齒數(shù)ZZ1=32Z2=1.6732個32544.齒寬系數(shù)d0.55.選取模數(shù)查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表mm26.計算齒輪的分度圓直徑dmm641087.計算齒輪寬度Bb = dd1圓整后?。築1 = 32B2 = 54mm3254第三章 機械手及進出糖機構(gòu)設(shè)計3.1夾持裝置設(shè)計3.1.1 設(shè)計要求夾持器設(shè)計的基本要求（1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力；（2）手指應(yīng)具有一定的開閉范圍；（3）應(yīng)保證產(chǎn)品在手指內(nèi)的夾持精度；（4）要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高；（5）應(yīng)考慮通用性和特殊要求。設(shè)計參數(shù)及要求（1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動作為抓緊放松；（2）所要抓緊的產(chǎn)品呈圓臺形；（3）產(chǎn)品質(zhì)地疏松，容易碰傷；（4）夾持器有足夠的夾持力；3.1.2基本結(jié)構(gòu)如下圖圖3.1夾持裝置3.1.3加緊力計算.手指加在產(chǎn)品上的夾緊力是設(shè)計手部的主要依據(jù)，必須對其大小、方向、作用點進行分析、計算。一般來說，加緊力必須克服工件的重力所產(chǎn)生的靜載荷（慣性力或慣性力矩）以使工件保持可靠的加緊狀態(tài)。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可按下式計算由專用機床設(shè)計與制造得： （N）其中 ：安全系數(shù)（通常取1.52） =1.8 ：工作情況系數(shù)： 最大加速度（由凸輪計算得） 所以 ：工作方位系數(shù)： 其中摩擦系數(shù)取 所以 G:巧克力糖質(zhì)量所以 （N） 取 (N)3.1.4 彈簧力計算 彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷作用下產(chǎn)生較大的彈性變形。彈簧在各類機械中應(yīng)用十分廣泛，主要用于：a、 控制機構(gòu)的運動，如制動器、離合器的控制彈簧，內(nèi)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。如下圖，圓柱螺旋拉伸彈簧空載時，個圈應(yīng)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(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。這樣制造的彈簧，各圈即具有一定的壓緊力，彈簧絲中也產(chǎn)生了一定的預(yù)緊力，故也稱為有預(yù)緊力的拉伸彈簧。 圖3-2 夾持裝置彈簧2）材料：低錳彈簧鋼（65Mn） 常用的彈簧鋼材料主要有下列幾種： 碳素彈簧鋼（65、70鋼）、低錳彈簧鋼（65Mn）、硅 錳彈簧鋼（60SiMnA）、鉻釩鋼（50CrVA）。缺點是淬火后容易產(chǎn)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。 因為他價格便宜，淬透性好，強度較高。3）計算彈簧系數(shù)KF:由機械設(shè)計手冊中冊KF=（4*C-1）（4*C-4）+0.615/C 其中旋轉(zhuǎn)比C=d/D=(510) 取C=8 所以KF=1.1071+0.0769=1.184 選彈簧絲直徑d=0.6mml D=C*d=8*0.6mm=4.8mm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F： 由機械設(shè)計手冊 中冊 第二版P1002表9-15 F =9.8*d3*/(8*K*D) (3.1.4-2) 其中=（412） 由機械設(shè)計手冊 中冊 第二版P1004表9-17 取=7 所以F =9.8*3.14*0.63*7/(8*1.184*4.8)=1.0231（N） 所以P彈簧=F+ F預(yù)=2.4931（N）3.1.5開閉角a的計算由圖得： tg=(r1-r2)/L3=(80-70)/40=0.25 所以：=14 夾具頭敞開的大小L： L= tg*（L1+L2+15）=0.25*（20+30+15）mm=16.25 mm3.2凸輪設(shè)計3.2.1機械手凸輪凸輪機構(gòu)的實現(xiàn)專用機床自動化和半自動化中應(yīng)用較廣泛的一種機構(gòu)。它常用來傳動工作部件的進給運動、調(diào)動運動和控制其它一些輔助機構(gòu)。其特點是工作可靠、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，多是適用于行程小、運動規(guī)律復(fù)雜、轉(zhuǎn)速在500轉(zhuǎn)/分以下的運動循環(huán)。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(jié)構(gòu)簡單，體積小。但其半徑差不宜過大，一般不超過100120毫米。在此處半徑差取10毫米。 圖3-3 機械手凸輪2）凸輪材料選擇凸輪和從動件的材料，應(yīng)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(zhì)碳素鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼制造。如45號鋼、50號鋼、20Cr鋼或40Cr鋼等。 在此取20Cr鋼 20Cr鋼經(jīng)表面滲碳后淬硬并回火 ，其硬度HRC=60623）凸輪尺寸計算如圖 取r1=95mm, r2 =85mm在選擇凸輪和從動桿時應(yīng)考慮以下幾點： a、滿足生產(chǎn)工藝要求； b、盡量提高機器的生產(chǎn)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r1 到r2過渡為勻變速過渡 其行程圖、速度圖及加速度圖分別如下： 圖3-4 凸輪上的位移、速度及加速度圖4 ） 凸輪強度計算由機械設(shè)計手冊得=ZE*SqurtF/(b*) HKgf/ mm2其中 b： 接觸寬度 b=8mmF ： 法向作用力（N）如圖 P夾*（L1 +L2） =F預(yù)*L1 圖3-5 機械手受力分析因為 P夾=0.588（N），L1 =20mm,L2=30mm所以F預(yù)=0.15 L3又如圖（F預(yù)+F）* L1 = F* L3其中 L3=40mm 所以F=1.247（N）： =1*2/（1+2）其中 滾子半徑 1=8mm凸輪接觸點曲率半徑 2=95mm所以=7.38mmZE： 系數(shù)（鋼對鋼） ZE=60.6 查機械設(shè)計手冊 中冊H ：許用接觸應(yīng)力H=27.44-29.4N/mm 2 查機械設(shè)計手冊 中冊取H=28.42N/mm 2所以= 27.44N/mm 2在此H符合強度要求。3.2.2頂糖桿槽凸輪5設(shè)計 圖3.6 頂糖桿槽凸輪1凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)粒狀巧克力糖包裝機的工藝要求頂糖桿凸輪選擇擺動滾子式平面槽凸輪，從動件型式選用擺動，觸頭3選用滾子式，觸頭與凸輪鎖合方式為凸輪溝槽式，凸輪與軸的連接結(jié)構(gòu)選用釘銷固定結(jié)構(gòu)。如下圖3.7圖3.7釘銷固定結(jié)構(gòu)2凸輪輪廓線設(shè)計1）選擇從動件的運動規(guī)律 根據(jù)工藝要求從動件的選用正弦運動曲線正弦運動的實際位移方程為用無因次量表示為從動件常用規(guī)律特性值如下表3.1 表3.1 常用運動規(guī)律特性值2）選擇最佳壓力角在實際工程應(yīng)用中，一般推薦凸輪的最佳壓力角如下表3.2所示 表3.2凸輪機構(gòu)最佳壓力角頂糖桿凸輪擺動滾子式平面槽凸輪則選最佳壓力角為3）從動件滾子半徑為了改善從動件與凸輪的摩擦情況，延長凸輪機構(gòu)的使用壽命，一般采用滾子觸頭。滾子半徑的大小，往往受到凸輪理論廓線最小曲率半徑的限制，故不能任取，一般取滾子半徑。推薦 在這里確定從動件滾子半徑4）凸輪基圓半徑的確定凸輪的基圓半徑是指凸輪理論輪廓線的最小半徑，基圓半徑的大小，直接影響凸輪機構(gòu)的最大壓力角和受力情況。因此，在設(shè)計時，凸輪基圓半徑的確定往往是以最大壓力角不超過允許值為前提的。此外，理論計算的凸輪基圓半徑應(yīng)滿足凸輪結(jié)構(gòu)上的要求，即凸輪基圓半徑，（凸輪軸直徑）。用諾謨圖求盤形凸輪基圓半徑諾謨圖見機械設(shè)計手冊單行本機構(gòu)如下圖所示3.2圖3.8 求盤形凸輪的線圖由表3.1查得正弦運動規(guī)律的最大速度因數(shù)，凸輪升程。將與的兩點連線，與直線想交于A,又將A點與mm的點相連，連線與直線相交于B，再將B點與的點相連，連線交線于。故5）繪制凸輪的理論輪廓線和實際廓線圖3.9作圖步驟：（1） 在圖中每隔5左右取一個值，求出相應(yīng)的值；圖示當(dāng)時的（2） 任選凸輪轉(zhuǎn)動軸軸心A，按結(jié)構(gòu)布局取定從動件轉(zhuǎn)軸B的位置，分別以A和B為圓心，以和為半徑作弧相交于點，則為從動件起始位置，并標(biāo)出凸輪轉(zhuǎn)向。（3） 以為起點，量取從動件的角位移得點；又以為起點，逆凸輪轉(zhuǎn)向量取，得；又以為圓心、為半徑畫弧，與以為圓心、為半徑的圓弧相交于點。取不同的值，重復(fù)上述畫法，既得一系列點、 。光滑連接即得?！浚?） 以凸輪理論廓線上的點為圓心、以為半徑畫一系列滾子圓，作其包羅線即得3設(shè)計凸輪的工作圖1）凸輪的尺寸，制造精度、表面粗超度，材料和熱處理方法下表3.3為凸輪機構(gòu)常用材料及熱處理方法表 表3.3 凸輪機構(gòu)常用材料及熱處理方法凸輪機構(gòu)的技術(shù)條件如下表3.4所示。 表3.4 凸輪機構(gòu)的技術(shù)條件頂糖桿凸輪選用45 調(diào)質(zhì)HBS220260。3.2.3拔糖桿偏心凸輪7圖3.10 拔糖桿凸輪設(shè)計步驟與上述頂糖桿凸輪相似，此處具體設(shè)計步驟省略主要參數(shù)如下1） 凸輪機構(gòu)的機構(gòu)盤形凸輪，從動件與凸輪以幾何封閉的凸輪機構(gòu)。從動件運動規(guī)律也為正弦運動用無因次量表示為2） 主要尺寸 表3.5 拔糖桿主要尺寸壓力角0基圓半徑R=（4070）50H=（50100）87推程h=H-R373.2.4剪紙刀平面凸輪6、抄紙板平面凸輪8圖3.11 剪紙刀凸輪剪紙刀平面凸輪6參數(shù)： 表3.6 剪紙刀凸輪參數(shù)序號凸輪運動角推桿的運動規(guī)律10120等速上升h= 602120180推桿遠(yuǎn)休3180270正弦加速度下降h= 604270360推桿近休偏心距e = 25基圓半徑r0 = 50抄紙板平面凸輪8參數(shù)： 表3.7 抄紙板凸輪參數(shù)序號凸輪運動角推桿的運動規(guī)律10120等速上升h= 502120180推桿遠(yuǎn)休3180270正弦加速度下降h=504270360推桿近休偏心距e = 20基圓半徑r0 =403.2.5接糖桿圓柱凸輪9圖 3.12 接糖桿圓柱凸輪表3.8R=（50150）60推程h=（50120）1003.3棘輪設(shè)計3.3.1棘輪材料選擇一般的棘輪機構(gòu)是由棘輪和棘爪機構(gòu)兩部分組成，用來實現(xiàn)間歇運動或防止逆轉(zhuǎn)的制逆裝置。棘輪機構(gòu)有外嚙合、內(nèi)嚙合兩種，一般棘爪是主動件，棘輪是從動件。但在本設(shè)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(dāng)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：圖3.13 棘輪其中 d=24mm，d1=60mm ，D1=300mm。3.4六槽槽輪機構(gòu)設(shè)計3.4.1槽輪分類及材料選擇槽輪機構(gòu)由槽輪、裝有圓銷的轉(zhuǎn)臂（拔盤）和機架組成。通常拔盤為主動件作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動，通過拔銷帶動從動件槽輪做間歇單向轉(zhuǎn)動。槽輪機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、制造容易、工作可靠和效率高、槽輪的 動靜比為定值等特點，但槽輪機構(gòu)在工作過程中有沖擊，隨著轉(zhuǎn)速的增加及槽輪槽數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速。常用于某些自動機械和輕工機械中做轉(zhuǎn)位機構(gòu)。槽輪機構(gòu)的種類很多如下圖所示。其中最常用的是外槽輪（圖a）和內(nèi)槽輪（圖b），球面槽輪（圖c）和非正