標準粒狀巧克力糖包裝機的設計.doc

畢業(yè)設計(論文)粒狀巧克力糖包裝機設計系 別 ：機械與電子工程系專業(yè)（班級）：作者（學號）：指導教師：完成日期： 2011年5月20日 XXXX教務處制41 / 49目 錄摘 要IABSTRACTII1 引 言11.1 包裝機械11.1.1 包裝的分類及作用11.1.2 包裝機械的組成11.1.3 包裝機械的特點21.2 包裝機發(fā)展方向31.3 國內(nèi)包裝機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢41.4 我國包裝技術與國外先進包裝技術的差距62 粒狀巧克力糖包裝機的工藝確定72.1 產(chǎn)品特征72.2 包裝材料72.3 包裝工藝方案擬定72.4 巧克力糖包裝工藝的實驗83 粒狀巧克力糖包裝機的總體布局103.1 機型選擇103.2 自動機的執(zhí)行機構103.3 包裝機總體布置114 粒狀巧克力糖包裝機的傳動系統(tǒng)124.1 選擇電動機124.2 電動機的選擇134.3 傳動方案的確定144.4 各級傳動比的確定155 電機到主輸送帶裝置的傳動設計165.1 第一級傳動帶的設計165.2 蝸輪蝸桿傳動減速箱的計算175.2.1 選擇蝸桿的傳動類型185.2.2 選擇材料185.2.3 按齒面接觸疲勞強度進行設計185.2.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸195.2.5 校核齒根彎曲疲勞強度205.2.6 精度等級公差和表面粗糙度的確定205.2.7 傳動效率的計算205.2.8 蝸輪蝸桿最小軸徑的確定215.3 第三級傳動鏈傳動的設計計算215.4 主傳送帶的設計計算235.4.1 主傳動鏈的設計計算235.4.2 計算主傳送帶的牽引力F245.4.3 驗算主鏈條輸送裝置的功率256 粒狀巧克力糖包裝機的工作循環(huán)圖286.1 分析各執(zhí)行機構的運動循環(huán)圖286.2 各執(zhí)行機構運動循環(huán)的時間同步化設計306.3 繪制粒狀巧克力自動包裝機的工作循環(huán)316.4 修正自動包裝機的工作循環(huán)圖317 粒狀巧克力糖包裝機的齒輪設計337.1 斜齒輪副1、2、3的設計計算表337.2 標準直齒齒輪副16的設計計算表348 粒狀巧克力糖包裝機的機械手設計359 粒狀巧克力糖包裝機的凸輪設計369.1 頂糖桿槽凸輪5369.2 撥糖桿偏心凸輪7369.3 剪紙刀平面凸輪6 、抄紙板平面凸輪8379.4 接糖桿圓柱凸輪93810 粒狀巧克力糖包裝機的槽輪設計3911 結論40謝 詞41參 考 資 料42摘 要粒狀巧克力糖包裝機摘 要: 由于生產(chǎn)和流通的日益社會化，現(xiàn)代化，尤其是半個世紀以產(chǎn)品包裝得到了飛速的發(fā)展，在市場商品交換的重要地位也越來越來突出，目前，已普遍引起人們的重視?？萍嫉陌l(fā)展在當代社會各個不同的領域都產(chǎn)生了深遠的影響。特別是機械化，自動化設備的普遍應用，更為這些領域增添了活力，包裝業(yè)也不例外?，F(xiàn)在大部分的包裝過程已有手工作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械化作業(yè)。這不僅僅降低了人的勞動程度，而且也加快了生產(chǎn)速度，提高了生產(chǎn)率，同時也使包裝的形式在不斷的改進、革新，使廣大的消費者普遍能夠接受。這在客觀上促進了產(chǎn)品的營銷，提高了產(chǎn)品在市場上的競爭力，也可以為企業(yè)帶來高額的利潤。本次畢業(yè)設計，通過許多種方案的綜合評價、篩選，最后確定了這一臺連續(xù)式包裝機。該機由電磁震動上料斗、分糖落糖部件、鉗糖部件、扭結部件、紙架部件、切紙部件以及動力源無級變速部件、動力分度箱等幾大部件，整個包裝過程實現(xiàn)了自動化，與現(xiàn)代機械相比，本機器實現(xiàn)了高速、連續(xù)性，具有高的生產(chǎn)率、低動力消耗、使用簡單、維修方便可靠等優(yōu)點。關鍵詞：上料；分糖落糖部件；切紙部件；自動化；現(xiàn)代化ABSTRACTGranular chocolate packaging machineABSTRACT: With sociality and modernization of manufacture and circulation, especially since half of century produce packing has developed at high speed. At the same time, it is important for produce industry to packing.Development of science and technology throw great impact on all industry in our sociality, especially devices that realize the mechanizing and automation have been widely used, so produce packing has also been poured into great vigor. Nowadays, almost much of produce packing to mechanical operation. This change not only lowers peoples intensity of labor, but also increases, produce speed, and raise productivity, at the same time, the style of produce packing has also been made better and innovated, that not only improves produce competitiveness at market but also achieve enormous economical benefit for factory.My graduated project is to design a continuous produce packing machine through a synthetically study and screening of some plans. This machine is composed of electromcgnetign vibration raise candy funnel, separate and lover candy part, grip-candy part, energy source-source-steppes speed change paretic. This produce-packing process realize atomization and continuous of produce. This machine has advantage of high produce capability, low energy consume, simplify the use of reliability of maintenance et. Keyword: Anticipate Divide sugar to fall a sugar partsSlice a paper parts and automate Modernize up1 引 言1.1 包裝機械包裝機械是指完成全部或部分包裝過程的機器。包裝過程包括成型、充填封、口裹、包等主要包裝工序以及清洗、干燥、殺菌、貼標、困扎、集裝、拆卸等前后包裝工序，轉(zhuǎn)送、選別等其他輔助包裝工序。1.1.1 包裝的分類及作用包裝的分類方法很多，按包裝產(chǎn)品的流通領域分類，有工業(yè)產(chǎn)品包裝和商業(yè)產(chǎn)品包裝，按產(chǎn)品包裝的結構形式分類，有內(nèi)包裝和外包裝；還可以按包裝材料或包裝容器的品種類別分類以及按包裝對象即包裝物品的名稱分類等等。其中按包裝的結構形式分類比較有意義，內(nèi)包裝是一種基本的包裝結構形式，它包括直接包裝和中間包裝。直接包裝是用包裝材料或容器直接裹包產(chǎn)品或裝載的包裝形式；包裝材料或容器與被包裝物品間保持著直接觸，是最小的包裝單元。直接包裝時，必須根據(jù)被包裝物品的物理性能，按包裝要求，選擇包裝材料或容器，制定包裝工藝，選擇或設計包裝機械設備。中間包裝是以一定數(shù)量的直接包裝品經(jīng)組合后再作一次包裝的包裝形式。如物品裝瓶或裝袋后的裝盒包裝；卷煙小包包裝后的條包包裝；牙膏類物品的裝管封尾后的裝盒包裝等。隨著消費者需要的多樣化，尤其是超級市場的發(fā)展，內(nèi)包裝突出日益重要的地位。完成內(nèi)包裝所需的機器設備，在包裝工業(yè)中的需求量最大。 外包裝是以一定數(shù)額的、經(jīng)內(nèi)包裝后的產(chǎn)品裝裁到包裝箱的包裝結構形式。包裝箱現(xiàn)在多用瓦楞紙板箱。內(nèi)包裝的主要目的，在于促進銷售，并為消費者提供使用上的方便，在包裝設計中，除保證包裝內(nèi)容物質(zhì)和量的要求外，還需重視包裝裝潢的重要作用。外包裝的主要目的，是為流通儲運提供保障，要求包裝堅固牢實。包裝是對被包裝物所采取的一種保護性措施，包裝的主要目的在于保護產(chǎn)品的使用價值。因此，包裝中還要顧及到物品在流通中的運輸、裝卸、存貯保管和銷售的方便；此外，包裝的裝潢還起到美化、宣傳和推銷的作用。包裝加工是產(chǎn)品在生產(chǎn)中的最后環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品的商品價值不可忽視的重要環(huán)節(jié)。1.1.2 包裝機械的組成被包裝物品供送系統(tǒng)主傳送系統(tǒng)成品輸出系統(tǒng)控制系統(tǒng)傳動系統(tǒng)輔助裝置動力機機身包裝材料供送系統(tǒng)包裝操作執(zhí)行系統(tǒng)圖1.1包裝機械的組成和特點1.1.3 包裝機械的特點（1）大多數(shù)包裝機械結構和機構復雜，運動速度快且動作配合要求高。（2）用于食品和藥品的包裝機要便于清洗，符合藥品和食品的衛(wèi)生和安全要求。 （3）包裝執(zhí)行機構的工作力一般都較小，所以包裝機的電機功率較小。 （4）包裝機一般都采用無級變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度、調(diào)節(jié)包裝機的生產(chǎn)能力。（5）包裝機械是特殊類型的專業(yè)機械，種類繁多，生產(chǎn)數(shù)量有限。為便于制造和維修，減少設備投資，在包裝機的設計中應注意標準化、通用性及多功能性。（6）包裝機械的自動化程度高，大部分已采用PLC、單片機控制，實現(xiàn)了智能化。 （7）包裝機械實現(xiàn)了包裝生產(chǎn)的專業(yè)化，大幅度地提高生產(chǎn)效率。（8）包裝機械化降低了勞動強度，改善勞動條件，保護環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產(chǎn)品成本。（9）保證了包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生和安全，提高了產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強市場銷售的競爭力。（10）延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通。產(chǎn)品采用包裝機，可減少包裝場地面積，節(jié)約基建投資 。1.2 包裝機發(fā)展方向目前，國外包裝和食品機械水平高的國家主要是美國、德國、日本、意大利和英國。而德國的包裝機械在設計、制造及技術性能等方面則居于領先地位，2002年德國包裝機械產(chǎn)值達34億歐元，其產(chǎn)量的77 %為出口產(chǎn)品。最近幾年，這些國家包裝和食品機械設備發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢。德國包裝機械設計的新趨勢:德國與美國、日本、意大利均為世界包裝機械大國。在包裝機械設計、制造、技術性能等方面居于領先地位。德國包裝機械的設計是依據(jù)市場調(diào)研及市場分析結果進行的，其，目標是努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務。為滿足客戶要求，德國包裝機械制造廠商和設計部門采取了諸多措施：(1) 工藝流程自動化程度越來越高，以提高生產(chǎn)率和設備的柔性及靈活性。采用機械手完成復雜的動作。操作時，在由電腦控制的攝像機錄取信息和監(jiān)控下，機械手按電腦指令完成規(guī)定動作，確保包裝的質(zhì)量。(2) 提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，最大限度地滿足生產(chǎn)要求。德國包裝機械以飲料、啤酒灌裝機械和食品包裝機械見長，具有高速、成套、自動化程度高和可靠性好等特點。其飲料灌裝速度高達12萬瓶/h，小袋包裝機的包裝速度高達900袋min。(3) 使產(chǎn)品機械和包裝機械一體化。許多產(chǎn)品要求生產(chǎn)之后直接進行包裝，以提高生產(chǎn)效率。如德國生產(chǎn)的巧克力生產(chǎn)及包裝設備，就是由一個系統(tǒng)控制完成的。兩者一體化，關鍵是要解決好在生產(chǎn)能力上相互匹配的問題。(4) 適應產(chǎn)制品變化，具有良好的柔性和靈活性。由于市場的激烈競爭，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短。如化妝品生產(chǎn)三年一變，甚至一個季度一變，生產(chǎn)量又都很大，因此要求包裝機械具有良好的柔性和靈活性，使包裝機械的壽命遠大于產(chǎn)品的壽命周期，這樣才能符合經(jīng)濟性的要求。(5) 普遍使用計算機仿真設計技術。隨著新產(chǎn)品開發(fā)速度不斷加快，德國包裝機械設計普遍采用了計算機仿真設計技術，大大縮短了包裝機械的開發(fā)設計周期。包裝機械設計不僅要重視其能力和效率，還要注重其經(jīng)濟性。所謂經(jīng)濟性不完全是機械設備本身的成本，更重要的是運轉(zhuǎn)成本，因為設備折舊費只占成本的68，其他的就是運轉(zhuǎn)成本。1.3 國內(nèi)包裝機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢我國包裝機械行業(yè)起步于20世紀70年代，在80年代末和90年代中得到迅速發(fā)展。已成為機械工業(yè)中的10大行業(yè)之一，無論是產(chǎn)量，還是品種上，都取得了令人矚目的成就，為我國包裝工業(yè)的快速發(fā)展提供了有力的保障。目前，我國已成為世界包裝機械工業(yè)生產(chǎn)和消費大國之一。包裝機械作為一種產(chǎn)品，它的含義不僅僅是產(chǎn)品本身的物質(zhì)意義，而是包括形式產(chǎn)品、隱形產(chǎn)品及延伸產(chǎn)品3層含義。形式產(chǎn)品是指包裝機本身的具體形態(tài)和基本功能；隱形產(chǎn)品是指包裝機給用戶提供的實際效用；延伸產(chǎn)品是指包裝機的質(zhì)量保證、使用指導和售后服務等。所以包裝機的設計應該包括：市場調(diào)研、原理圖設計、結構設計、施工圖設計、使用說明書編寫及售后服務預案等。包裝機械設計的類別主要有：測繪仿制設計、開發(fā)性設計、改進性設計、系列化設計。如啤酒灌裝生產(chǎn)線生產(chǎn)能力為164萬瓶/h，其中灌裝機的灌裝閥工位數(shù)從48個、60個、90個到120個就屬于系列化設計。由普通啤酒灌裝生產(chǎn)線到純生啤酒灌裝生產(chǎn)線的設計就屬于改進、開發(fā)性設計。對于中低速運行的包裝機，目前我們基本上可以進行自主設計。而高速運行的包裝機，特別是一些先進機型，大多是測繪、仿制國外的同類機型，進行國產(chǎn)化設計和系列化設計。其主要的原因是：(1)大多數(shù)設計人員還沒有真正掌握先進的設計方法，如高速包裝機械的動力學設計理論和方法等，對高速工況下機構的動態(tài)精度分析等問題還不能模擬解決；(2)產(chǎn)、學、研結合不夠緊密，理論上的科研成果不能及時地在實際設計中運用，設計人員缺乏及時的技術培訓；(3)整個行業(yè)缺乏宏觀調(diào)控的力度，優(yōu)勢資源不能得到合理的配置與調(diào)整。在包裝機械設計領域，絕大多數(shù)設計人員仍沿用以前的設計方法：(1)根據(jù)設計任務書尋找同類機型作為樣機；(2)參考樣機制定各項技術性能指標及使用范圍；(3)設計工作原理圖、傳動系統(tǒng)圖；(4)設計關鍵零件，部件；(5)設計總裝圖方案和動作循環(huán)圖；(6)設計部件圖、總裝圖和零件圖；(7)對主要部件中的關鍵零件進行強度、剛度校核；(8)設計控制原理圖、施工圖等。而今，國內(nèi)一些大學的設計軟件，可以對包裝機中常用機構進行有限元分析和優(yōu)化設計，其開發(fā)的凸輪連桿機構CADCAM軟件已經(jīng)能夠滿足企業(yè)進行凸輪連桿機構自主設計的能力，但在實際包裝機械的設計中應用還不普遍。新型包裝機械往往是機、電、氣一體化的設備。充分利用信息產(chǎn)品的最新成果，采用氣動執(zhí)行機構、伺服電機驅(qū)動等分離傳動技術，可使整機的傳動鏈大大縮短，結構大為簡化，工作精度和速度大大提高。其中的關鍵技術之一是采用了多電機拖動的同步控制技術。其實掌握這種技術并不很難，只是一些設計人員不了解包裝機械的這一發(fā)展趨勢。如果說以前我國包裝機械設計是仿制、學習階段，那么現(xiàn)在我們應該有創(chuàng)新設計的意識我國包裝業(yè)技術與機械近些年所取得的成績是顯著的，其起步于20世紀70年代末，剛起步時年產(chǎn)值僅七、八千萬元，產(chǎn)品品種僅100 余種，技術水平也較低。在20紀80年代中期至20世紀年代中期十余年的時間里，才得到快速發(fā)展，年增長率達到20%30% ，到1999年底食品和包裝機械達40 大類，品種達1700種，到2000年產(chǎn)值增加到300億元，且技術水平也上了個臺階，開始出現(xiàn)了規(guī)?；⒆詣踊厔?，傳動復雜、技術含量高的設備也開始出現(xiàn)，許多包裝機械如液體食品灌裝機等設備已開始成套出口。我國包裝行業(yè)的發(fā)展趨勢主要有如下幾個方面：(1) 制袋充填封口包裝機械大多數(shù)是小包裝機械，在這一范圍內(nèi)已較好地解決了顆粒、膏體和粉狀的包裝的問題。(2) 無菌包裝機械無菌包裝是將經(jīng)過消毒的食品在無菌環(huán)境裝入消毒的容器中，可最大限度地保持食品的天然風味、品質(zhì)和營養(yǎng)，確保產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點。無菌包裝機主要分為無菌袋式大包裝和無菌袋式小包裝。無菌袋式大包裝一般在原料產(chǎn)地用于果蔬濃縮汁包裝。而無菌袋式小包裝通常用于飲料品，供市場零售。無菌袋式小包裝又分為杯式、盒式、袋式成型充填密封小包裝三種類型。由于無菌包裝機械制造工藝和技術比較復雜，我國以前一直依靠進口。當然，近年來，我國一些企業(yè)努力，在這方面取得了很大的進展，如上海輕工裝備（集團）公司研制的屋頂盒式紙盒無菌包裝機。(3) 啤酒灌裝成套設備隨著國內(nèi)啤酒行業(yè)向規(guī)模化集約化經(jīng)營方向發(fā)展，啤酒灌裝成套設備要重點發(fā)展年產(chǎn)5萬噸以上的大型灌裝成套設備，適度發(fā)展10萬噸以上的大型灌裝成套設備。目前我國廣州輕工機械廠已能生產(chǎn)4萬瓶/小時、6萬每小時的啤酒灌裝成套設備。包裝業(yè)在生產(chǎn)自動化趨勢的影響下 ，呈現(xiàn)高度自動化的包裝鏈、機械功能要求多元化、結構設計標準模塊化、控制功能智能化要求、裝重安全方便環(huán)保等特點。今后朝著高速、低耗、計量精確、自動檢測、多功能、全自動大型化成套設備發(fā)展。其他還有真空包裝機械和塑料中空容器加工機械。1.4 我國包裝技術與國外先進包裝技術的差距雖然我們食品包裝技術與機械在近年來取得驕人的成績，但同國外比較，技術上仍存在二十年的差距，其具體表現(xiàn)在：1） 產(chǎn)品品種單調(diào)，成套設備少到2000年為止,國外食品包裝機械達2300余種，且大多配套生產(chǎn)；國內(nèi)食品包裝機械只有1700余種，且多以單機為主。2） 技術水平低主要表現(xiàn)在產(chǎn)品可靠性差，技術更新速度慢，新技術、新工藝、新料材應用少，單機多，成套機少，技術含量低的產(chǎn)品多，高技術含量的產(chǎn)品少，智能化的設備還處于研制階段。3） 產(chǎn)品質(zhì)量低主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性可靠性差，造型落后，外觀粗糙，且大多數(shù)產(chǎn)品還無可靠標準。4） 開發(fā)能力不足主要表現(xiàn)是我們還在仿制、測繪或稍加國產(chǎn)化的改進，更談不上系統(tǒng)的開發(fā)研究。2 粒狀巧克力糖包裝機的工藝確定2.1 產(chǎn)品特征粒裝巧克力糖呈圓臺形，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；在進出料時避免碰撞而損傷產(chǎn)品；包裝速度應適中，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。2.2 包裝材料食品包裝材料應十分注重衛(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，在設計供紙部件時對速度應十分注意。一般包裝的速度越高，紙張的拉力就越大。根據(jù)經(jīng)驗，一般送紙速度應小于500mm/s。選擇供紙機結構時，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。2.3 包裝工藝方案擬定圖3 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.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4 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,機械手設計上是具有彈性的錐形模腔,這樣能適應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,達到預期的外觀包裝質(zhì)量要求.因此增設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，結果使包裝紙光滑、平整、美觀，完全達到包裝質(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簡圖。圖5 巧克力糖包裝成型機構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。3 粒狀巧克力糖包裝機的總體布局3.1 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作工件步進傳送。3.2 自動機的執(zhí)行機構圖6 鉗糖機械手及進出糖塊機構1-輸送帶 2-糖塊 3-托盤4-鉗糖機構 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-出糖工位根據(jù)巧克力糖包裝工藝，確定自動機由下列執(zhí)行機構組成：1) 送糖機構；2) 供紙機構；3) 接糖和頂糖機構；4) 抄紙機構；5) 撥糖機構；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)行機構的結構和工作原理。圖6為鉗糖機械手、進出糖機構結構圖。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為接糖和頂糖機構示意圖。接糖桿和頂糖桿的運動，不僅具有時間上的順序關系，而且具有空間上的相互干涉關系，因此它們的運動循環(huán)必須遵循空間同步化的原則設計，并在結構上應予以重視。 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。圖7 接糖和頂糖桿機構 1-圓柱凸輪 2-接糖桿 3-糖塊4-頂糖桿 5-平面槽凸輪3.3 包裝機總體布置 圖8 總體布置圖 4 粒狀巧克力糖包裝機的傳動系統(tǒng)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9 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 3-鏈輪幅 4-盤車手輪 5-頂糖桿凸輪 6-剪紙導凸輪 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 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0.4kW,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,直齒標準齒輪副的傳動比i=1.67。4.1 選擇電動機合理選擇電動機類型，對工作機械有效的工作，以及機組運行的可靠性、安全、節(jié)能及降低設備造價都有重要意義。電動機類型的選擇要從負載的要求出發(fā)，考慮工作條件，負載性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、供電情況等，盡量滿足下述各方面的要求：4.1.1 機械特性由電動機類型決定的電動機的機械特性與工作機械機械特性配合要適當，機組穩(wěn)定工作；電動機的起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、牽入轉(zhuǎn)矩等性能均能滿足工作機械的要求。4.1.2 轉(zhuǎn)速電動機的轉(zhuǎn)速滿足工作機械要求，其最高轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化率、穩(wěn)速、調(diào)速、變速等性能均能適應工作機械運行要求。4.1.3 運行經(jīng)濟性從降低整個電動機驅(qū)動系統(tǒng)的能耗及電動機的綜合成本來考慮選擇電動機類型，針對使用情況選擇不同效率水平的電動機類型；對一些使用時間很短、年使用時數(shù)也不高的機械，電動機效率低些也不會使總能耗產(chǎn)生較大的變化，所以并不注重電動機的效率：但另一類年利用小時較高的機械，如空調(diào)設備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機等，就需要選用效率高的電動機以降低總能耗。4.2 電動機的選擇本機器的動力選用交流380V。包裝機械中常用的點機轉(zhuǎn)速多為1400分轉(zhuǎn)/分，由于整個載荷比較小，所以綜合考慮最終選用Y112M-4型三相異步電動機，電壓為380V，功率為180W，額定轉(zhuǎn)速為1400r/min，根據(jù)電機轉(zhuǎn)速及效率要求確定各級傳動比。其中轉(zhuǎn)送帶為主要工作部件，其效率直接影響整機工作效率。電動機的外形圖及尺寸見表2.1和圖2.1。圖2.1 Y112M-4型電動機外形尺寸表2-1電動機外形尺寸機座號安裝尺寸D(j6)EF(N9)GMN(j6)PRST8019+0.009-0.004406-0.0315.5-0.1165130+0.014-0.011200012+0.433.5外形尺寸不大于ACADAEL1751201103004.3傳動方案的確定包轉(zhuǎn)機工作時，先將經(jīng)理瓶機構整理的瓶子經(jīng)輸送帶8送入，再經(jīng)花盤輪9旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到送料裝置10，然后通過槽輪6進行間歇運動使之停下，進行灌料。然后再通過花盤輪轉(zhuǎn)出，由輸送帶送出。 圖2.1片劑包裝機系統(tǒng)傳動原理圖1.電機 2.帶輪 3.減速箱 4.減速箱鏈輪 5.齒輪6.槽輪機構7.圓錐齒輪 8.送瓶傳送帶 9.花盤輪 10.轉(zhuǎn)鼓計數(shù)裝置 4.4 各級傳動比的確定按圖2.1，電動機經(jīng)帶輪、減速器、鏈輪減速。減速器選用傳動比為i2=1：50的蝸輪減速機，電機與減速箱采用皮帶傳動，其傳動比為i1=1：4，鏈輪減速的傳動比為i3=1：1，即 電機與減速器的傳動比 蝸輪減速箱傳動比 減速箱與主軸間傳動比 所以主軸轉(zhuǎn)速及傳動帶上的瓶的線速度為 /=/=0.03663m/s=36.63mm/s每分鐘30瓶，那么瓶子間的距離為：mm5 電機到主輸送帶裝置的傳動設計5.1 第一級傳動帶的設計1）確定帶的計算功率由表8-61查得帶的工作情況系數(shù)，故 w =198w (5.1) 2） 選取窄V帶帶型 根據(jù) 、由圖8-9確定選用SPZ型。3） 確定帶輪基準直徑 由表8-3和表8-7取主動輪基準直徑63mm。 根據(jù)式（8-15），從動輪基準直徑。 =252 mm (5.2)根據(jù)表8-7，取。按式=4.618 m/s (5.3)=4.618m/s所以帶的速度合適。4） 確定窄V帶的基準長度和傳動中心距根據(jù)0.7（，初步確定中心距400 mm。根據(jù)下式計算所需的基準長度=1316.9mm (5.4) 由表8-2選帶的基準長度=1400mm。則按式（8-21）計算實際的中心距a =442.4mm (5.5)圓整取a=442mm5） 驗算主動輪上的包角 由式（8-6）得 (5.6) 主動輪上的包角合適。6）計算窄V帶的根數(shù)Z 由 (5.7) 又1400 r/min 、63mm、4,查表8-5a和表8-6b得 0.24 kw P0=0.03 kw 查表8-8得 包角系數(shù)0.93，查表8-2得長度系數(shù)0.99，則 =0.7則取Z=1根。7） 計算預緊力由 (5.8)查表8-4得q=0.06kg/m，故 N=33.08N8） 計算作用在軸上的壓軸力=65.35 N (5.9)5.2 蝸輪蝸桿傳動減速箱的計算 蝸桿所在軸：=700 r/min, 172.8 w，傳動比，傳動不反向，工作載荷穩(wěn)定，設計壽命12000 h。5.2.1 選擇蝸桿的傳動類型根據(jù)GB/T100851988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）。5.2.2 選擇材料考慮到本設計中蝸桿傳動的傳遞功率不大，速度較低，所以蝸桿用45鋼。因希望效率高些賴磨性好，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為里節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。5.2.3 按齒面接觸疲勞強度進行設計根據(jù)閉齒蝸輪蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計,再較核齒根彎曲疲勞強度。由式（1112），傳動中心距 (5.10)1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩按1，取效率0.8，則 =94300 (5.11)2）確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)=1；選使用系數(shù)=1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取重載荷系數(shù)=1.05；則 =1.21 (5.12)3）確定彈性影響系數(shù)因選用的鑄錫磷青銅ZCuSn10P蝸輪和鋼蝸桿相配，故=160 。 4）確定接觸系數(shù)先假使蝸桿分度圓直徑和傳動中心距a的比值=0.35，從圖11-18中可查得=2.9。5）確定許用接觸應力根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSu10P,金屬模鍛造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可從表11-7中查得蝸輪的基本許用應力=268MPa。則應力環(huán)次數(shù)為: =1.008 (5.13)壽命系數(shù) =1則 =1268=268 MPa6）計算中心距 =69.93mm取中心距為a=80mm，因i=50，故可模數(shù)m=2.5，蝸桿分度圓直徑=30mm。這時/a=0.375。從圖11-18中可查得接觸系數(shù)=2.8。因為，上述計算結果可用。5.2.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸1）蝸桿 軸向齒距=7.854；直徑系數(shù)q=12；齒頂直徑=35 mm， 齒根圓直徑=24mm；分度圓導程角=；蝸桿軸向齒厚=6.283 mm。2）蝸輪蝸輪齒數(shù)=51；變位系數(shù)=；驗算傳動比=51，這時傳動比誤差為=2.0，這是允許的。 蝸輪分度圓直徑 =127.5 mm 蝸輪喉圓直徑 =127.5+22.5=132.5 mm 蝸輪齒根圓直徑 =127.5-=121.5 mm 蝸輪咽喉母圓半徑 = mm5.2.5 校核齒根彎曲疲勞強度 (5.14)當量齒數(shù) =51.52 (5.15)根據(jù)，=51.52，從圖中可查的齒形系數(shù)=2.75。螺旋角系數(shù) =0.966 (5.16)許用彎曲應力 從表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應力=56MPa。壽命系數(shù) =0.893=50MPa而實際彎曲強度 = =48.5MPa彎曲強度滿足條件。5.2.6 精度等級公差和表面粗糙度的確定由蝸輪蝸桿傳動的情況，選用8級精度，側隙種類為f。則 1） 蝸桿軸向齒距極限偏差，蝸桿軸向齒距累計公差 mm ，蝸桿齒行公差=0.022 mm 。2） 蝸輪齒距累積公差=0.160 mm，蝸輪齒圓徑向跳動公差=0.050mm，蝸輪齒形公差=0.014 mm，蝸輪齒距極限偏差=0.020 mm。5.2.7 傳動效率的計算滑行速度=1.1 m/s (5.17)故采用下置蝸桿。此時查得，總效率=0.52 (5.18)5.2.8 蝸輪蝸桿最小軸徑的確定1）蝸桿 選擇軸的材料為45鋼，由于蝸桿小，所以做成齒輪軸。此時=40MPa，則 由公式 (5.19)=6.65 mm取=12 mm。 2）蝸輪 同樣選軸的材料為45鋼，軸傳遞的功率 =89 W由公式（1）得 =19.65 mm取軸最小直徑為=25 mm。5.3 第三級傳動鏈傳動的設計計算由設計條件可知傳動比i=1，輸入的功率為=89 W，轉(zhuǎn)速n=14 r/min ，載荷平穩(wěn)。則可進行如下設計1）選擇鏈輪齒數(shù) 假定鏈輪轉(zhuǎn)速為0.63 m/s ，由表98選取小鏈輪齒數(shù)=20；從動輪齒數(shù)=20。2）計算功率由表991查得工作情況系數(shù)=1，故 =89 W確定鏈條鏈節(jié)數(shù)初定中心距=30p,則鏈節(jié)數(shù)為=80 節(jié) (5.20)13）確定鏈條的節(jié)距p由圖9131按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計，鏈工作在功率曲線頂點的左側時，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表910查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)=1.05；=0.94；選取單排鏈，由表911查得多排鏈系數(shù)=1.0，故得所需傳遞的功率為 =90 W根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速=14 r/min，及=89 W，可選鏈號為08A單排鏈。同時也證實原估計鏈的工作在額定功率曲線頂點左側是正確的。此時查得鏈節(jié)距p=12.70mm。4）確定鏈長L及中心距a=1.012 m (5.21) =445 mm中心距減小量 a=(0.0020.004)a=(0.0020.004)445 mm =0.891.78 mm實際中心距 =a- a =445-(0.891.78)=444.11443.22 mm取 =444 mm5）驗算鏈速 =0.06 m/s (5.22)6）驗算小鏈輪轂孔 由表查得鏈輪轂孔最大許用直徑=34 mm，大于蝸輪軸徑=25 mm,故合適。7）作用在軸上的壓軸力 有效圓周力 =1483 N (5.23) 按水平布置取壓軸力系數(shù)，故 =1705 N5.4 主傳送帶的設計計算5.4.1 主傳動鏈的設計計算由前述可知，選取08A型滾子鏈。P=12.7 mm。1） 選擇鏈輪的齒數(shù)：選取鏈輪的齒數(shù)=36。2） 計算功率：工作情況系數(shù)=1.0，輸入功率=51.2 W其中 為輸入主軸的功率分配給主傳動鏈的分配比故 =51.2 W3）確定鏈條鏈節(jié)數(shù)：初定中心距=100p，則鏈節(jié)數(shù)為 =236 節(jié) 為了能均勻的分配三角擋板，故選取=240 節(jié)。4）確定鏈長L及中心距a： =3.05 m =1295.4 mm中心距減小量： a=(0.0020.004)a=(0.0020.004)445 mm =2.605.20 mm實際中心距： a-a=1295.4-（2.605.20）=1292.81290.2 mm取 1292 mm 5） 驗算鏈速： =0.1067 m/s6） 選取輪轂孔：由表可查的輪轂許用最大直徑，以及參考第二傳動鏈的輪轂許用最大直徑，擬選擇此段軸徑=35 mm。 7） 作用在軸上的壓軸力： 又主傳動帶的輸入功率=有效圓周力 =480 N 按水平布置取壓軸力系數(shù)，故 =552 N5.4.2 計算主傳送帶的牽引力F 假設回程鏈條有支托的水平式輸送裝置，則 (3.24)6式中 F輸送鏈條的牽引力，N； L物品輸送的水平長度，m； 每米長度上的輸送鏈質(zhì)量，kg； W輸送機每米長度上的輸送物品質(zhì)量，kg； 物體與滑臺表面間摩擦系數(shù)； 鏈條與導軌間摩擦系數(shù)； 3 為鏈條數(shù)。在本設計中瓶子由鏈條本身傳送，所以選=0.40；由于08A滾子鏈單排每米質(zhì)量q=0.60 kg/m，則0.60 kg；在開始確定瓶間距時H=10P=127mm, 又在設計時我選用娃哈哈礦泉水作為參考物品，所以 取W=4 kg/m，式中L由上可知L= 785 mm 。在設計中送料機構給一個瓶子灌料時，輸送帶上有10個待灌瓶子。這樣它們所需要的鏈長為=1270 mm，（1290 mm）故符合設計條件。所以 = =59.43 5.4.3 驗算主鏈條輸送裝置的功率由于精確計算鏈條運輸物品時所遇的阻力相當?shù)睦щy，故均采用經(jīng)驗方法來計算?？捎孟率焦浪爿斔玩溳喌墓β?。 (5.25)6 式中 主傳動帶的功率，W； F 鏈條牽引力，N；V 牽引鏈條的速度，m/s；K 系數(shù)，有潤滑的鏈條