間歇雙端扭結式糖果包裝機扭結手的設計【含5張CAD圖紙】【JS系列】

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糖果包裝機扭結手的設計 目錄 第一章 課程設計的任務 1.1 目的 1.2 內容 第二章 課程設計的設計內容 第三章 間歇雙端扭結式糖果包裝機的組成及工作原理 3.1 間歇雙端扭結式糖果包裝機 3.2 扭結手運動與結構分析 第四章 設計步驟 4.1 電動機的選擇 4.2 扭結手的方案設計 4.3 扭結手的結構設計 第五章 計算說明 5.1 齒輪的計算 5.2 凸輪的計算 5.3 應力的計算 5.4 配合說明 第一章 課程設計的任務 1.1、目的 1) 包裝機械課程設計是該課程的延續(xù)，通過設計實踐，進一步學習掌握包裝機械設計的一般方法。 2) 培養(yǎng)學生綜合運用所學專業(yè)基礎課、專業(yè)課理論知識與生產實際進行有效結合的能力。 3) 培養(yǎng)綜合運用機械制圖、機械設計基礎、機械制造基礎等相關知識進行工程設計的能力。 4) 培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關資料及設計標準規(guī)范的能力。 5) 提高技術總結及編制技術文件的能力。 6) 提高學生獨立分析問題和解決問題的能力。 7) 為畢業(yè)設計教學環(huán)節(jié)的實施奠定基礎。 1.2 內容 1) 參數(shù)設計 根據(jù)課題設計任務，確定糖果包裝機扭結手主要構件（例如滑移齒輪、凸輪）的結構形式與尺寸參數(shù)、運動參數(shù)。 2) 方案設計 根據(jù)糖果包裝機扭結手的結構形式、性質及運動參數(shù)，擬定扭結手的機械傳動鏈、運動系統(tǒng)圖、工作循環(huán)圖。計算并確定各級傳動的傳動比，齒輪傳動、凸輪傳動等傳動構件的結構參數(shù)及尺寸，擬定扭結手的結構方案圖。 3) 結構設計 根據(jù)結構方案圖，在正式圖紙上擬定傳動構件與執(zhí)行構件的位置。 第二章 課程設計的設計內容 本次課程設計需要完成的是間歇雙端扭結式糖果包裝機扭結手的設計，其主要技術參數(shù)如下： (1) 生產能力 200～350塊／min (2) 糖塊規(guī)格 圓柱形(直徑×長度) 13～32 長方形(長×寬×高) 27×16×11 (3) 包裝紙規(guī)格 商標紙 寬90 ，內襯紙 寬30 (4) 電機 理糖電機 0.37kW，主電機 0.75kW (5) 外形尺寸 1450×650×1620 第三章 間歇雙端扭結式糖果包裝機的組成及工作原理 3.1 間歇雙端扭結式糖果包裝機 間歇雙端扭結式糖果包裝機主要由料斗、理糖部件、送紙部件、工序盤以及傳動操作系統(tǒng)等組成?？赏瓿蓡螌踊螂p層包裝材料的雙端扭結裹包。其包裝工藝流程圖如圖1所示。 包裝機工作時,主傳送機構帶動工序盤2作間歇轉動，如圖2所示，隨著工序盤2的轉動，分別完成對糖果的四邊裹包及雙端扭結。在第1工位，工序盤2停歇時，送糖桿7、接糖桿5將糖果9和包裝紙6一起送入工序盤上的一對糖鉗手內，并被夾持形成U形狀。然后，活動折紙板4將下部伸出的包裝紙(U形的一邊)向上折疊。當工序盤轉動到第Ⅱ工位時，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)回轉的兩只扭結手夾緊糖果兩端的包裝紙，并且完成扭結。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，裹包過程全部結束。 圖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、糖送入糖鉗手； 6－接、送糖桿離開；7－下折紙；8－上折紙；9－扭結；10－打糖 圖2 包裝扭結工藝路線圖 1－扭結手；2－工序盤；3－打糖桿；4－活動折紙板；5－接糖桿； 6－包裝紙；7－送糖桿；8－輸送帶；9－糖果；10－固定折紙板 包裝機傳動系統(tǒng)由主傳動系統(tǒng)和理糖供送系統(tǒng)兩部分組成。圖3所示為間歇雙端扭結糖果包裝機主傳動系統(tǒng)圖。主電機經機械式無級變速器、軸I將運動傳遞給分配軸Ⅱ，分配軸Ⅱ將運動平行進行分配。經齒輪、馬氏盤將運動傳遞給軸Ⅲ，帶動工序盤間歇轉動，軸Ⅲ每轉動一圈，工序盤轉動一個工位（60°）。另一傳動路線為經齒輪傳動帶動軸V、Ⅵ轉動，從而帶動扭結手完成扭結動作。軸V經鏈傳動、齒輪傳動帶動供紙輥及切刀運動，實現(xiàn)包裝紙的供送及切斷。分配軸Ⅱ上的偏心輪(1)帶動送糖桿送糖；偏心輪(2)帶動鉗手開、合；偏心輪(3) 帶動活動折紙板完成下折紙；偏心凸輪(4)帶動接糖桿和打糖桿分別完成接糖和打糖動作。包裝機正常工作之前，通過轉動調試手輪對包裝機進行調試。主機采用機械式無級調速，生產能力連續(xù)可調，能適應不同的包裝紙和糖果的變化。由于采用馬氏機構，該機不宜高速運轉。 圖3 間歇雙端扭結糖果包裝機主傳動系統(tǒng)圖 3.2 扭結手運動與結構分析 糖果經包裝紙四面裹包后，兩端需扭結封閉。扭結機構由左右對稱兩部分組成，圖4為單端扭結手機構的傳動示意圖,主要由扭結手、槽凸輪、擺桿、撥輪、齒輪及傳動軸等組成，圖5是扭結手的空間立體圖。為滿足包裝紙扭結的要求，扭結機構在扭結過程中完成扭結手的轉動、軸向移動和扭結手的張開、閉合等三種運動。輸入軸1的運動經齒輪4、5、6、7傳動后，帶動扭結手2實現(xiàn)扭結轉動；輸入軸1的運動經齒輪4、5帶動槽凸輪12轉動，經過擺桿10、撥輪8、傘齒輪齒條3帶動扭結手的張、合運動；輸入軸1的運動經齒輪4、5帶動槽凸輪12轉動，經過擺桿10、撥輪9實現(xiàn)扭結手的軸向位移運動。扭結手張開和閉合的角度大小與進退距離的協(xié)調，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，保證扭結手每張、合一次，扭結手旋轉2.5圈。根據(jù)包裝機各執(zhí)行機構的運動規(guī)律及其動作配合要求，可繪制出包裝機的工作循環(huán)圖。當工序盤攜帶糖塊及包裝紙旋轉至扭結工位時，扭結手進行張合、旋轉和軸向位移，完成扭結工序，其工作循環(huán)圖如圖6所示。 圖4 扭結手機構示意圖 1-輸入軸 2-扭結手 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-調節(jié)螺桿 圖5 扭結手的空間立體圖 圖6 扭結手工作循環(huán)圖 圖7為扭結手機構的裝配簡圖。左右扭結手之間的距離及對稱度的調節(jié)，通過轉動手輪20來實現(xiàn)。轉動手輪20旋轉，帶動滑座23左右移動，改變擺桿12的下支點位置，實現(xiàn)扭結手產生軸向位移。 圖7 扭結手結構裝配簡圖 1-扭結手 2-套軸 3-扭結手軸 4、13、16-齒輪 5-螺母 6-撥輪 7-彈簧 812-擺桿 9、15-銷 10-槽凸輪 11-凸輪軸 14-輸入軸 17-滑塊 18-滑塊軸 19-滾子軸 20-手輪 21-固定板 22-調節(jié)螺桿 23-滑座 24-螺栓 25-箱體 第四章 設計步驟 4.1 電動機的選擇 用電動機具有結構簡單、價格便宜、效率高、控制使用方便等優(yōu)點，所以本設計采用電動機作原動機。 電動機在輸出同樣功率時轉速越高，電動機的極數(shù)越小，尺寸和重量就越小，價格也越低。從價格方面考慮一般盡量用選用高速電動機，選電機的運動參數(shù)為：機型Y802--4，功率0.75Kw，同步轉速1500r/min，額定頻率50Hz，電壓380V，滿載時轉速1390r/min。 4.2扭結手的方案設計 4.2.1、嵌手運動實現(xiàn)的結構形式 1） 嵌手實現(xiàn)張合運動，可采用多種不同的結構，如圖8所示，而且，需要一個復位裝置，一般是采用彈簧進行復位。 2） 實現(xiàn)嵌手軸向移動的結構形式有多種，如圖9所示。不同的機構形式，具有不同的優(yōu)缺點。端面凸輪—連桿—滑移齒輪方式，結構緊湊；盤形凸輪—滑移齒輪方式，空間結構較大；四連桿機構機構簡單，但體積較大。 3） 實現(xiàn)嵌手轉動，可采用齒輪傳動、鏈傳動、帶傳動（同步帶）等方式。鏈傳動和帶傳動可實現(xiàn)遠距離傳動，帶傳動磨損較快；齒輪傳動結構緊湊，傳動比恒定，傳遞扭矩大。 4.2.2扭結手應實現(xiàn)的功能 1） 嵌手可實現(xiàn)轉動； 2） 嵌手可實現(xiàn)軸向直線運動； 3） 扭結手各運動相對運動關系可手動調整； 4） 扭結手可進行糖果的手動扭結包裝。 4.2.3確定扭結手的總體方案及總體布局 根據(jù)扭結手功能設計要求，對比不同結構形式的特點，類比現(xiàn)有糖果包裝機扭結手形式，確定扭結手的總體方案及總體布局。初步確定扭結手箱體的總體尺寸為320×230×200mm。 4.2.4擬定扭結手的傳動系統(tǒng)圖、工作循環(huán)圖、部件的裝配圖、有關零件的零件圖，如圖紙所示。并完成相關參數(shù)的確定及尺寸的計算。 圖8 嵌手張合機構簡圖 圖9 嵌手軸向移動簡圖 4.3扭結手的結構設計 方案設計結束后，審定方案的合理性，進行結構設計。裝配圖的繪制與相關的設計、計算應交替進行，相輔相成。 4.3.1傳動系統(tǒng)設計 傳動系統(tǒng)設計在機械零件課程設計的基礎上完成，主要包括： 1） 齒輪傳動設計。計算直齒、斜齒齒輪傳動的中心距、模數(shù)、齒數(shù)及結構尺寸。 2） 凸輪傳動設計。計算凸輪的輪廓尺寸進行強度校核； 3） 根據(jù)軸上零件的結構尺寸以及支撐軸承的尺寸，確定各軸的結構尺寸； 4） 對各軸的軸承潤滑及密封進行設計； 5） 對主要傳動軸的軸承進行受力分析、強度校核及壽命校核。 4.3.2各元件的空間布置、定位與支撐結構設計。 4.3.3手動操作裝置的設計 4.3.4相對位置調整機構的設計 第五章 計算說明 5.1 齒輪的計算 設扇形齒輪的全齒數(shù)Z為17，模數(shù)M為1.25，齒條厚度L=40mm，Hz=9，扇形齒輪轉過的角度為β ，則 齒輪中心距Dz=Mz+Hz=17×1.25+9=30.25mm ∠AO1B=2arcsin（1/4L）=2arcsin(15/2/40)=21.62o [β]=Kβ=1.2×21.62o=25.95o △S9=[β]mZ/360o=25.95o×1.25×17/360o=1.532mm [S9]=Ks9×S9=1.2×1.532=1.838mm 5.2 凸輪的計算 前面已給出凸輪圖。設L1=5mm，L2=10mm，已知S8=5mm，則槽輪中S8軌道的行程S8c滿足： 于是確定工作循環(huán)圖中對應曲線的最大位移為S8c。討論S9對應槽輪曲線。如上圖中手爪由左向右移動過程中對應于165o點，手爪處于最左側，同時處于張開狀態(tài)，并開始閉合到195o點完成閉合。此過程中運動的距離為△S9（上面已求出），對應于槽輪12中S9的對應軌道行程S9c： 5.3 應力計算 Ft=2T/d Fr=Fttanα Fn=Ft/cosα 已知T=0.05Nm=500Nmm，小齒輪分度圓直徑d=21.25mm，嚙合角α=20，則計算出： 圓周力：Ft=2T/d=2×500/21.25=47.06N 徑向力：Fr=Fttanα=47.06×0.364=17.13N 法向載荷：Fn=Ft/cosα=47.06/0.9397=50.07N 5.4 配合說明 本次課程設計扭結手是可進行轉動，軸向移動，嵌手的張合三種運動。這就要求有間隙配合（如扭結軸和齒條軸的配合）、過渡配合（如扇形齒輪的固定）以及過盈配合（如套筒和軸之間的配合）。具體的配合關系和公差詳見機械制圖書中的附表。 參考文獻： [1] 《包裝機械結構與設計》，黃穎為，主編，化學工業(yè)出版社 [2] 《機械設計基礎》（中冊）第二版（修訂），化學工業(yè)出版社 [3] 百度文庫，www.baidu.com