顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)含CAD圖紙及說明（巧克力）
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中 國 礦 業(yè) 大 學(xué)
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
姓 名： 王軍 學(xué) 號： 03071242
學(xué) 院： 機(jī)電學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化
設(shè)計(jì)題目： 食品機(jī)械
專 題：
指導(dǎo)教師： 胡元 職 稱： 副教授
二O一一 年 六 月 徐州
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
學(xué)院 機(jī)電學(xué)院 專業(yè)年級 機(jī)自07-10班 學(xué)生姓名 王軍
任務(wù)下達(dá)日期：2011年 2月 22 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 2011 年 3月 7 日至 2011年 6月 20日
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：食品機(jī)械
畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：
畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：
主要內(nèi)容：
設(shè)計(jì)顆粒狀糖果包裝機(jī)，設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有三方面：確定方案設(shè)計(jì)、機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與傳動系統(tǒng)鏈設(shè)計(jì)。
包裝機(jī)正常的生產(chǎn)率為120塊/min，生產(chǎn)率可在70～130塊/min。
設(shè)計(jì)要求：
1）了解課題的背景和現(xiàn)狀；
2）分析工藝過程確定機(jī)型及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成；
3）完成糖果包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì)；
4）完成糖果包裝機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
5）完成糖果包裝機(jī)夾糖機(jī)械手及拔糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；
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(jì)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(jì)指導(dǎo)教師評閱書
指導(dǎo)教師評語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價(jià)及建議成績；⑦存在問題；⑧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(jì)評閱教師評閱書
評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑥寫作的規(guī)范程度；⑦總體評價(jià)及建議成績；⑧存在問題；⑨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(jì)評閱教師評閱書
評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑥寫作的規(guī)范程度；⑦總體評價(jià)及建議成績；⑧存在問題；⑨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(jì)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(jī)設(shè)計(jì)是典型的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，它不僅包括機(jī)構(gòu)的尺寸、強(qiáng)度設(shè)計(jì)，還包括了傳動機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要是針對圓臺柱狀巧克力糖的鋁箔紙包裝。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有三方面：設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)、機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與傳動系統(tǒng)鏈設(shè)計(jì)。
機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)功能能否執(zhí)行的靈魂，它也是本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)之一。它要實(shí)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(shí)現(xiàn)中，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)的是夾糖、折邊、轉(zhuǎn)送等重要功能，因此對機(jī)械手的形狀、夾緊力及轉(zhuǎn)位角度也提出了不同的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)機(jī)械手時(shí)，也始終回繞著這幾點(diǎn)進(jìn)行。
傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)機(jī)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(jī)械手的轉(zhuǎn)位功能中，為實(shí)現(xiàn)間歇的轉(zhuǎn)位功能就得通過傳動鏈中的槽輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，該機(jī)構(gòu)要保證機(jī)械手在轉(zhuǎn)到位后，有一定的停留時(shí)間，從而為頂糖、接糖及撥糖功能的實(shí)現(xiàn)提供必要的機(jī)械動作執(zhí)行時(shí)間。設(shè)計(jì)好的包裝機(jī)機(jī)構(gòu)正常的生產(chǎn)率為120r/min，且其生產(chǎn)率可在70～130r/min。
關(guān)鍵詞：包裝機(jī)，巧克力糖包裝，機(jī)械手。
Abstract
The grain candy packer design is a typical machine system design. It not only included the organization's 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 mechanism’s 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(jī)方案設(shè)計(jì) 1
1.1設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化 1
1.1.1建立黑箱 1
1.1.2功能分解 2
1.2確定工藝原理 2
1.2.1產(chǎn)品特征 2
1.2.2包裝材料 2
1.2.3包裝工藝方案擬定 3
1.2.4巧克力糖包裝工藝的實(shí)驗(yàn) 3
1.3確定技術(shù)過程 4
1.4引進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)，確定邊界 5
1.5確定功能結(jié)構(gòu) 5
1.5.1總功能 5
1.5.2功能分解 6
1.6方案確定 6
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 6
1.6.2巧克力糖包裝系統(tǒng)解 7
1.6.3巧克力糖包裝裝置的評價(jià)表 8
1.6.4確定最佳方案 8
1.7 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的總體布局 8
1.7.1機(jī)型選擇 8
1.7.2自動機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 9
1.7.3包裝機(jī)總體布置 9
第二章 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10
2.1 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 10
2.2 選用電動機(jī) 11
2.3 帶輪設(shè)計(jì) 12
2.3.1 帶輪優(yōu)缺點(diǎn) 13
2.3.3 寬v帶無極變速傳動設(shè)計(jì)過程 14
2.4 鏈輪設(shè)計(jì) 17
2.4.1鏈傳動優(yōu)缺點(diǎn) 17
2.4.2鏈傳動的設(shè)計(jì)過程 17
2.5齒輪的設(shè)計(jì) 18
2.5.1螺旋齒輪 18
2.5.2齒輪材料選擇 19
2.5.3主要尺寸的確定 19
2.6標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪副16設(shè)計(jì)表 21
第三章 機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)’ 22
3.1夾持裝置設(shè)計(jì) 22
3.1.1 設(shè)計(jì)要求 22
3.1.2基本結(jié)構(gòu)如下圖 23
3.1.3加緊力計(jì)算. 23
3.1.4 彈簧力計(jì)算 24
3.1.5開閉角a的計(jì)算 26
3.2凸輪設(shè)計(jì) 26
3.2.1機(jī)械手凸輪 26
3.2.2頂糖桿槽凸輪5設(shè)計(jì) 29
3.2.3拔糖桿偏心凸輪7 34
3.2.4剪紙刀平面凸輪6、抄紙板平面凸輪8 35
3.2.5接糖桿圓柱凸輪9 36
3.3棘輪設(shè)計(jì) 36
3.3.1棘輪材料選擇 36
3.3.2棘輪形狀確定 36
3.4六槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 37
3.4.1槽輪分類及材料選擇 37
3.4.2槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸設(shè)計(jì) 38
3.4.3槽輪機(jī)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算 40
第四章 其他機(jī)構(gòu)原理 42
第五章 巧克力糖包裝機(jī)工作循環(huán)圖 44
5.1 機(jī)械手Ⅰ工位段 44
5.1.1分析各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)圖 44
5.1.2.各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)的時(shí)間同步化設(shè)計(jì) 47
5.1.3.繪制粒狀巧克力自動包裝機(jī)的工作循環(huán)(如圖10) 47
5.1.4修正自動包裝機(jī)的工作循環(huán)圖 48
5.2 機(jī)械手Ⅱ工位段 49
結(jié)論 49
參考文獻(xiàn) 50
中英文翻譯 50
致謝 68
第一章 糖果包裝機(jī)方案設(shè)計(jì)
1.1設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化
設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)取速度為86件/min以便計(jì)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(jī)黑箱圖
1.1.2功能分解
圖1.3 包裝機(jī)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(jī)械動作時(shí)應(yīng)適合它的特點(diǎn)，以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。產(chǎn)品夾緊力要適當(dāng)；在進(jìn)出料時(shí)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(shí)放料，每分鐘放80粒糖也夠緊張的。如果將自動機(jī)的進(jìn)料系統(tǒng)直接與巧克力糖澆注成形機(jī)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(diǎn)是薄而脆，抗拉力較小，容易撕裂，也容易褶皺。因此，在設(shè)計(jì)供紙部件時(shí)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(yàn)，一般送紙速度應(yīng)小于500mm/s。
選擇供紙機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，主要依據(jù)下列兩點(diǎn)：
1）采用紙片供料或是采用卷筒紙供料。本機(jī)采用卷筒紙。
2）紙張送出時(shí)的空間位置時(shí)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(jī)包裝工藝如下:
1) 將75mm×75mm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(qiáng)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(shí)驗(yàn)
根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)。
圖5為鉗糖機(jī)械手及巧克力糖包裝簡圖。
圖1.5 鉗糖機(jī)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(jī)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(jī)械手設(shè)計(jì)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(jī)械手下面有圓環(huán)形托板,以防止糖塊下落。
工藝實(shí)驗(yàn)的過程如下:
當(dāng)鉗糖機(jī)械手轉(zhuǎn)至裝糖未位置時(shí),接糖桿4向下運(yùn)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(jìn)入機(jī)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(jī)械手5作順時(shí)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(shí)還發(fā)生褶皺現(xiàn)象,需要進(jìn)一步改進(jìn)。
經(jīng)過實(shí)驗(yàn),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(jìn)入機(jī)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(jìn)后的巧克力糖包裝成型機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖。
圖1.6 巧克力糖包裝成型機(jī)構(gòu)
1-左抄板紙 2-鉗糖機(jī)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(jī)工作的可靠性，在成品出料口增設(shè)撥糖桿，確保機(jī)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(jìn)技術(shù)系統(tǒng)，確定邊界
圖1.8 引進(jìn)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(jìn)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(jī)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3
1.6.3巧克力糖包裝裝置的評價(jià)表
表1.2
1.6.4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(jī)的總體布局
1.7.1機(jī)型選擇
由于大批量生產(chǎn)，所以選擇全自動機(jī)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(jī)型。
根據(jù)工藝路線分析，實(shí)際上需要兩個工位，
一個是進(jìn)料、成型、折邊工位另一個是出料工位。
自動機(jī)采用六槽槽輪機(jī)構(gòu)作工件步進(jìn)傳送。
1.7.2自動機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)
根據(jù)巧克力糖包裝工藝，確定自動機(jī)由下列執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成：
1) 送糖機(jī)構(gòu)；
圖1.13 鉗糖機(jī)械手及進(jìn)出糖塊機(jī)構(gòu)
1-輸送帶 2-糖塊 3-托盤
4-鉗糖機(jī)構(gòu) 5-鉗糖機(jī)械手
6-彈簧 7-托板8-機(jī)械手
9-機(jī)械手開合凸輪 10-輸料帶
I-進(jìn)料,成型,折邊工位 II-出糖工位
2) 供紙機(jī)構(gòu)；
3) 接糖和頂糖機(jī)構(gòu)；
4) 抄紙機(jī)構(gòu)；
5) 撥糖機(jī)構(gòu)；
6) 鉗糖機(jī)械手的開合機(jī)
7) 轉(zhuǎn)盤步進(jìn)傳動機(jī)
下面是主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理。
圖6為鉗糖機(jī)械手、進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。送糖
盤4與機(jī)械手作同步間歇回轉(zhuǎn)，逐一將糖塊
送至包裝工位Ⅰ。
機(jī)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(jī)械手就張開；從動滾子在小半徑弧上，機(jī)械手靠彈簧6閉合。
圖7為接糖和頂糖機(jī)構(gòu)示意圖。接糖桿和頂糖桿的運(yùn)動，不僅具有時(shí)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(yùn)動循環(huán)必須遵循空間同步化的原則設(shè)計(jì)，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(shí)，夾緊力不能太大，以免損傷糖塊。同時(shí)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(jī)總體布置
圖1.14 接糖和頂糖桿機(jī)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(jì)
2.1 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖
粒狀巧克力糖包裝機(jī)是專用自動機(jī)，根據(jù)自動機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)傳動系統(tǒng)
1-電動機(jī) 2-帶式無級變速機(jī)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(jī)械手 11-撥糖桿 12-槽輪機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min，功率為0.55kW,分配轉(zhuǎn)速為70～130r/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(jī)
輕工自動機(jī)的功率主要損耗于運(yùn)動件間的摩擦。因此，目前較難使用計(jì)算方法來確定所設(shè)計(jì)的自動機(jī)的功率。通常采用類比法確定自動機(jī)的電動機(jī)功率，并以此作為自動機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，待自動機(jī)試制后，進(jìn)行實(shí)測自動機(jī)的功率，如果出入較大時(shí)應(yīng)作適當(dāng)修改。下表1.1是各種輕工自動機(jī)的生產(chǎn)率和功率表，供設(shè)計(jì)自動機(jī)時(shí)參考。
表2.1
根據(jù)上表粒狀巧克力糖包裝機(jī)電動機(jī)功率選擇0.4kw，電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min
選擇電動機(jī)為YD系列（IP44）變極多速三相異步電動機(jī) 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(jì)
根據(jù)粒狀巧克力糖包裝機(jī)傳動系統(tǒng)變速機(jī)構(gòu)采用帶式無極變速確定用v帶。
2.3.1 帶輪優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行平穩(wěn)無噪音；可緩和沖擊、吸收振動；過載時(shí)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(diǎn)：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(jì)要求
寬V帶設(shè)計(jì)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(jì)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(jī)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(jì)過程
圖2.3
1)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=0.5~0.67/ ）
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，通常可取
需按帶長L規(guī)格最后圓整取定
11)帶的節(jié)線長度
將計(jì)算值與規(guī)格圓整后并重新計(jì)算中心距，帶內(nèi)周長867
12)帶在帶輪上的最小包角
13)計(jì)算圓周力（）
14)驗(yàn)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(yàn)算帶寬b
符合設(shè)計(jì)要求。
2.4 鏈輪設(shè)計(jì)
2.4.1鏈傳動優(yōu)缺點(diǎn)
與帶傳動相比，鏈傳動的主要優(yōu)點(diǎn)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(shí)，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(shí)傳動結(jié)構(gòu)簡單。鏈傳動的主要缺點(diǎn)是：只能用于平行軸間的傳動；瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)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(fèi)用比帶傳動高。
2.4.2鏈傳動的設(shè)計(jì)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0.6~8m/s 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(jī)械設(shè)計(jì)》表5.4
小鏈輪齒數(shù)系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表5.5，估計(jì)為鏈板疲勞
多排鏈系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表5.6
鏈長系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖5-13
由式
根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速和查《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(yàn)算鏈速
符合估計(jì)
6)計(jì)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(jì)
2.5.1螺旋齒輪
分配軸上、機(jī)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(yùn)動，由于它是點(diǎn)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(shí)也應(yīng)用于主傳動，如小模數(shù)齒輪機(jī)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（240~270HB），齒面淬火(HRC45~50)。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(jī)的工藝要求3個螺旋齒輪齒數(shù)的傳動比
2)計(jì)算系數(shù)
根據(jù)《齒輪手冊》表3.1—1查得（）
3)齒數(shù)
計(jì)算后圓整得
4)圓整后計(jì)算k
5)分度圓柱上螺旋角
按式 算出
按式 計(jì)算
當(dāng)時(shí)
當(dāng)時(shí)
當(dāng)時(shí)
用內(nèi)差法得
6 )實(shí)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(jì)表
表2.2 直齒齒輪設(shè)計(jì)表
項(xiàng)目
計(jì)算（或選擇）依據(jù)
計(jì)算過程
單位
計(jì)算（或確定）結(jié)果
1.選齒輪精度等級
級
7
2.材料選擇
45cr鋼
3.選擇齒數(shù)Z
Z1=32
Z2=1.67×32
個
32
54
4.齒寬系數(shù)Фd
0.5
5.選取模數(shù)
查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表
mm
2
6.計(jì)算齒輪的
分度圓直徑d
mm
64
108
7.計(jì)算齒輪寬度B
b = φdd1
圓整后?。?
B1 = 32
B2 = 54
mm
32
54
第三章 機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1夾持裝置設(shè)計(jì)
3.1.1 設(shè)計(jì)要求
夾持器設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算.
手指加在產(chǎn)品上的夾緊力是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)，必須對其大小、方向、作用點(diǎn)進(jìn)行分析、計(jì)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(jī)械手工作時(shí)，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(jì)算
由《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》得：
（N）
其中 ：安全系數(shù)（通常取1.5~2） →=1.8
：工作情況系數(shù)：
最大加速度（由凸輪計(jì)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(jì)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(jī)械中應(yīng)用十分廣泛，主要用于：
a、 控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，如制動器、離合器的控制彈簧，內(nèi)燃機(jī)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(shí)，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(shí)各圈相互壓緊，常在卷繞的過程中，同時(shí)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(diǎn)是淬火后容易產(chǎn)生裂紋及熱脆性。但由于它價(jià)格便宜，所以一般機(jī)械上常用于制造尺寸不大的彈簧，例如離合器彈簧等。
因?yàn)樗麅r(jià)格便宜，淬透性好，強(qiáng)度較高。
3）計(jì)算彈簧系數(shù)KF:
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中冊
KF=（4*C-1）（4*C-4）+0.615/C
其中旋轉(zhuǎn)比C=d/D=(5—10)
→取C=8
所以KF=1.1071+0.0769=1.184
選彈簧絲直徑d=0.6mm
l D=C*d=8*0.6mm=4.8mm
計(jì)算在彈簧伸長量X=20/3 mm(由計(jì)算的)時(shí),彈簧的拉伸力變化量ΔF：
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 中冊 第二版P1002表9-15
ΔF =9.8*π*d3*[τ]/(8*K*D) (3.1.4-2)
其中[τ]=（4—12） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 中冊 第二版P1004表9-17
→取[τ]=7
所以ΔF =9.8*3.14*0.63*7/(8*1.184*4.8)=1.0231（N）
所以P彈簧=ΔF+ F預(yù)=2.4931（N）
3.1.5開閉角a的計(jì)算
由圖得：
tgа=(r1-r2)/L3=(80-70)/40=0.25
所以：а=14o
夾具頭敞開的大小L：
L= tgа*（L1+L2+15）=0.25*（20+30+15）mm=16.25 mm
3.2凸輪設(shè)計(jì)
3.2.1機(jī)械手凸輪
凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)專用機(jī)床自動化和半自動化中應(yīng)用較廣泛的一種機(jī)構(gòu)。它常用來傳動工作部件的進(jìn)給運(yùn)動、調(diào)動運(yùn)動和控制其它一些輔助機(jī)構(gòu)。其特點(diǎn)是工作可靠、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，多是適用于行程小、運(yùn)動規(guī)律復(fù)雜、轉(zhuǎn)速在500轉(zhuǎn)/分以下的運(yùn)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，體積小。但其半徑差不宜過大，一般不超過100~120毫米。
在此處半徑差取10毫米。
圖3-3 機(jī)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=60～62
3）凸輪尺寸計(jì)算
如圖 取r1=95mm, r2 =85mm
在選擇凸輪和從動桿時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
a、滿足生產(chǎn)工藝要求；
b、盡量提高機(jī)器的生產(chǎn)效率；
c、減少沖擊振動，改善機(jī)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(qiáng)度計(jì)算
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得
σ=ZE*Squrt[F/(b*ρ)] ≤[σH]Kgf/ mm2
其中 b： 接觸寬度 b=8mm
F ： 法向作用力（N）
如圖 P夾*（L1 +L2） =F預(yù)*L1
圖3-5 機(jī)械手受力分析
因?yàn)?P夾=0.588（N），L1 =20mm,L2=30mm
所以F預(yù)=0.15 L3
又如圖（F預(yù)+ΔF）* L1 = F* L3
其中 L3=40mm
→ 所以F=1.247（N）
ρ： ρ=ρ1*ρ2/（ρ1+ρ2）
其中 滾子半徑 ρ1=8mm
凸輪接觸點(diǎn)曲率半徑 ρ2=95mm
所以ρ=7.38mm
ZE： 系數(shù)（鋼對鋼）
→ ZE=60.6 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 中冊
[σH] ：許用接觸應(yīng)力
[σH]=27.44-29.4N/mm 2 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 中冊
→取[σH]=28.42N/mm 2
所以σ= 27.44N/mm 2
在此σ≤[σH]
符合強(qiáng)度要求。
3.2.2頂糖桿槽凸輪5設(shè)計(jì)
圖3.6 頂糖桿槽凸輪
1．凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)粒狀巧克力糖包裝機(jī)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(jì)
1）選擇從動件的運(yùn)動規(guī)律
根據(jù)工藝要求從動件的選用正弦運(yùn)動曲線
正弦運(yùn)動的實(shí)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(yùn)動規(guī)律特性值
2）選擇最佳壓力角
在實(shí)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(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)的最大壓力角和受力情況。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊》單行本?機(jī)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(yùn)動規(guī)律的最大速度因數(shù)，，凸輪升程。將與的兩點(diǎn)連線，與直線想交于A,又將A點(diǎn)與mm的點(diǎn)相連，連線與直線相交于B，再將B點(diǎn)與的點(diǎn)相連，連線交線于。故
5）繪制凸輪的理論輪廓線和實(shí)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(shí)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(diǎn)，則為從動件起始位置，并標(biāo)出凸輪轉(zhuǎn)向。
（3） 以為起點(diǎn)，量取從動件的角位移得點(diǎn)；又以為起點(diǎn)，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(diǎn)。取不同的值，重復(fù)上述畫法，既得一系列點(diǎn)、、、???? ? ?。光滑連接即得?！?
（4） 以凸輪理論廓線上的點(diǎn)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(jì)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(jī)構(gòu)常用材料及熱處理方法表
表3.3 凸輪機(jī)構(gòu)常用材料及熱處理方法
凸輪機(jī)構(gòu)的技術(shù)條件如下表3.4所示。
表3.4 凸輪機(jī)構(gòu)的技術(shù)條件
頂糖桿凸輪選用45 調(diào)質(zhì)HBS220~260。
3.2.3拔糖桿偏心凸輪7
圖3.10 拔糖桿凸輪
設(shè)計(jì)步驟與上述頂糖桿凸輪相似，此處具體設(shè)計(jì)步驟省略主要參數(shù)如下
1） 凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)
盤形凸輪，從動件與凸輪以幾何封閉的凸輪機(jī)構(gòu)。
從動件運(yùn)動規(guī)律也為正弦運(yùn)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=（40~70）
50
H=（50~100）
87
推程h=H-R
37
3.2.4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(yùn)動角δ
推桿的運(yùn)動規(guī)律
1
0°~120°
等速上升h= 60
2
120°~180°
推桿遠(yuǎn)休
3
180°~270°
正弦加速度下降h= 60
4
270°~360°
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(yùn)動角δ
推桿的運(yùn)動規(guī)律
1
0°~120°
等速上升h= 50
2
120°~180°
推桿遠(yuǎn)休
3
180°~270°
正弦加速度下降h=50
4
270°~360°
推桿近休
偏心距e = 20
基圓半徑r0 =40
3.2.5接糖桿圓柱凸輪9
圖 3.12 接糖桿圓柱凸輪
表3.8
R=（50~150）
60
推程h=（50~120）
100
3.3棘輪設(shè)計(jì)
3.3.1棘輪材料選擇
一般的棘輪機(jī)構(gòu)是由棘輪和棘爪機(jī)構(gòu)兩部分組成，用來實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動或防止逆轉(zhuǎn)的制逆裝置。棘輪機(jī)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(jì)中所用的棘輪不是作為如上的用途，它只是用來實(shí)現(xiàn)對巧克力糖的傳輸，所承受的周向力極小，同時(shí)幾乎不受任何機(jī)械磨損的作用，因此對該棘輪的材料強(qiáng)度要求不高。但它工作時(shí)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(qiáng)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.4.1槽輪分類及材料選擇
槽輪機(jī)構(gòu)由槽輪、裝有圓銷的轉(zhuǎn)臂（拔盤）和機(jī)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(jī)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(diǎn)，但槽輪機(jī)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(jī)械和輕工機(jī)械中做轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。槽輪機(jī)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）和非正外槽輪（圖d）則應(yīng)用不多。
根據(jù)工藝要求，
槽輪的材料與熱處理：
，調(diào)質(zhì)240HBS 滲氮0.5mm，550HV，
拔盤的材料與熱處理：
45鋼 調(diào)質(zhì)240HBS
拔盤圓銷的材料與熱處理：
45鋼，表面淬火42HRC。
圖 3.14 槽輪機(jī)構(gòu)型式
3.4.2槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸設(shè)計(jì)
槽輪機(jī)構(gòu)的主要尺寸如下圖
圖3.15 正外槽輪機(jī)構(gòu)主要尺寸
1）中心距
根據(jù)粒狀巧克力自動包裝機(jī)的工藝要求中心距
2）槽輪槽數(shù)Z
3）槽輪每次轉(zhuǎn)角
4）曲柄銷對應(yīng)轉(zhuǎn)角
5）槽輪半徑
6）曲柄銷轉(zhuǎn)動半徑
7）曲柄銷直徑
8）曲柄軸直徑（指兩端支承的曲柄軸）
；
9）槽輪的槽深
10）槽輪軸徑
；
11）定位弧半徑，（Z值小取大值，反之取小值）
12）定位弧角度;
13）槽輪機(jī)構(gòu)動靜比=
槽輪機(jī)構(gòu)的主要尺寸如下圖。
表 3.9 槽輪機(jī)構(gòu)的主要尺寸
3.4.3槽輪機(jī)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算
3.4.3.1 曲柄銷軸強(qiáng)度計(jì)算
如下圖為曲柄銷軸受力圖
圖 3.16 曲柄銷軸受力圖
當(dāng)曲柄銷軸危險(xiǎn)斷面受到彎曲及剪切時(shí)，一般截面的計(jì)算可先按正應(yīng)力條件初選，再按剪切應(yīng)力校核。
（1） 按正應(yīng)力條件初選
曲柄銷軸危險(xiǎn)斷面的彎曲應(yīng)力為
或
其中（）
式中 —曲柄銷軸直徑；
C—軸肩寬（mm）；
B—銷子長度（mm）；
—銷軸上最大作用力（N）；
—銷軸材料的許用彎曲應(yīng)力（）
已知，，，銷軸材料為45號鋼查《機(jī)械設(shè)計(jì)》許用彎曲應(yīng)力，，,,槽輪轉(zhuǎn)動慣量，計(jì)算得
<60滿足條件
（2） 按剪切應(yīng)力條件校核
曲柄銷軸危險(xiǎn)斷面的最大剪切力為
式中 F—危險(xiǎn)截面面積（）
—銷軸材料的許用剪切應(yīng)力（）
3.4.3.2 槽輪工作表面接觸應(yīng)力的驗(yàn)算
滿足強(qiáng)度條件
式中 —材料的許用接觸應(yīng)力（）
對鋼而言，一般取
E—材料的彈性模數(shù)，鋼的
B—接觸長度（mm）；
—曲柄銷的半徑；
—槽輪上的最大作用力（N）
第四章 其他機(jī)構(gòu)原理
4.1頂糖、接糖機(jī)構(gòu)示意圖
圖4-1 頂糖、接糖機(jī)構(gòu)
4.2抄紙和拔糖機(jī)構(gòu)示意圖
圖4-2 抄紙和撥糖機(jī)構(gòu)
第五章 巧克力糖包裝機(jī)工作循環(huán)圖
5.1 機(jī)械手Ⅰ工位段
5.1.1分析各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)圖
1）確定各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)。
已知＝86件/min，則分配軸的轉(zhuǎn)速為
n=86(r/min)
分配軸每轉(zhuǎn)的時(shí)間就是該機(jī)的工作循環(huán)，即等于各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)，所以
＝60/n=60/86=0.69（s）
2 ）確定各機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)的組成區(qū)段。
撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位都是間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，它們的運(yùn)動循環(huán)由兩個區(qū)段組成：
——撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位等三個機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)位運(yùn)動時(shí)間；
——撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位等三個機(jī)構(gòu)的的停歇時(shí)間。
因此，應(yīng)有 ＝＋ (5.1)
相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為 (5.2)
剪刀機(jī)構(gòu)8的運(yùn)動循環(huán)可分為三個區(qū)段：
——剪刀機(jī)構(gòu)的剪切工作行程時(shí)間；
——剪刀機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間；
——剪刀機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間。
因此，應(yīng)有
＝＋＋ (5.3)
相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為
(5.4)
頂糖桿機(jī)構(gòu)5的運(yùn)動循環(huán)的組成區(qū)段為：
——頂糖桿機(jī)構(gòu)的頂糖工作行程時(shí)間；
——頂糖桿機(jī)構(gòu)在工作位置的停留時(shí)間
——頂糖桿機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間；
——頂糖桿機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間。
因此，應(yīng)有
(5.5)
相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為
(5.6)
活動折紙板機(jī)構(gòu)6的運(yùn)動循環(huán)也可以分為四個區(qū)段：
——活動折紙板機(jī)構(gòu)的折紙工作行程時(shí)間；
——活動折紙板機(jī)構(gòu)在工作位置的停留實(shí)際；
——活動折紙板機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間；
——活動折紙板機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間；
因此，應(yīng)有
(5.7)
相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為
(5.8)
3）確定各機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角
由于粒狀巧克力自動包裝機(jī)的工作循環(huán)是從送料開始的，因此以送料輥輪機(jī)構(gòu)的工作起點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行同步化設(shè)計(jì)，撥糖盤和機(jī)械手轉(zhuǎn)位兩個機(jī)構(gòu)與之相同。
a.送料輥輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取送料時(shí)間＝s，則停歇時(shí)間為＝s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為
=360°×=360°×1/5/0.69＝104.34°
=360°×=360°×2/5/0.69＝208.69°
b．剪刀機(jī)構(gòu)8運(yùn)動循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取剪切工作行程時(shí)間＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為：
＝360°×＝360°2/45/0.69＝21.13°
初定＝s，則＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為：
＝360°×＝360°×4/45/0.69＝42.27°
＝360°×＝360°×13/27/0.69＝251.20°
c.頂糖桿機(jī)構(gòu)5運(yùn)動循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取工作位置停留時(shí)間＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為：
＝360°× ＝360°×2/135/0.69＝7.72°
初定＝s，＝s，則＝s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為：
＝360°×＝360°×4/135/0.69＝15.45°
＝360°×＝360°×14/135/0.69＝54.10°
＝360°×＝360°×53/135/0.69＝204.82°
d．活動折紙板機(jī)構(gòu)6運(yùn)動循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取折紙工作行程時(shí)間＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為：
＝360°×＝360°×4/65/0.69＝32.10°
初定＝s，＝s，則＝s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為：
＝360°×＝360°×2/65/0.69＝16.05°
＝360°×＝360°×31/195/0.69＝82.94°
＝360°×＝360°×68/195/0.69＝181.93°
5.1.2.各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)的時(shí)間同步化設(shè)計(jì)
5.1.2.1確定粒狀巧克力自動包裝機(jī)最短的工作循環(huán)。
(5.9)
＝＝（s）
5.1.2.2確定粒狀巧克力自動包裝機(jī)的工作循環(huán)。
令上述三對同步點(diǎn)的錯移量分別為△t1、△t2和△t3，若取
△t1=△t2=△t3=1/195（s）
則其在分配軸上相應(yīng)的轉(zhuǎn)角為
粒狀巧克力自動包裝機(jī)的工作循環(huán)應(yīng)為
5.1.3.繪制粒狀巧克力自動包裝機(jī)的工作循環(huán)(如下圖5.1所示)
圖5.1 包裝機(jī)工作循環(huán)圖1 圖5.2 包裝機(jī)工作循環(huán)圖2
5.1.4修正自動包裝機(jī)的工作循環(huán)圖
實(shí)際上,粒狀巧克力自動包裝機(jī)要求每轉(zhuǎn)生產(chǎn)一個產(chǎn)品,即要求,因此應(yīng)對圖進(jìn)行修正,即按比例或用其他分析方法,求出循環(huán)圖截短后各動區(qū)段的分配軸轉(zhuǎn)角若將修正前各機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)各區(qū)段對應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角按比例放大,則有
式中, ----修正后各機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)各區(qū)段對應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角.
根據(jù)修正后的分配軸轉(zhuǎn)角繪制的粒狀巧克力自動包裝機(jī)的工作循環(huán)圖,如上圖5.2所示.
5.2 機(jī)械手Ⅱ工位段
最后來研究分配軸轉(zhuǎn)位與機(jī)械手轉(zhuǎn)位、撥糖機(jī)構(gòu)及Ⅱ工位機(jī)械手開合的關(guān)系：
1、當(dāng)循環(huán)一開始，機(jī)械手剛開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，撥糖機(jī)構(gòu)恰好離開機(jī)械手，慢慢退回，到分配軸轉(zhuǎn)位60°的時(shí)候，撥糖機(jī)構(gòu)回至原位，緊接著不作任何停頓又慢慢地向下呀，到分配軸轉(zhuǎn)位120°時(shí)，撥糖機(jī)構(gòu)又運(yùn)動到了機(jī)械手的上方，而此時(shí)的機(jī)械手已轉(zhuǎn)到位，靜以待命。
2、到分配軸轉(zhuǎn)位140°左右Ⅱ工位機(jī)械手開始張開，直到170°左右完全張開，而此時(shí)的撥糖機(jī)構(gòu)已慢慢地壓入機(jī)械手，將糖慢慢地向下擠。
3、到分配軸轉(zhuǎn)位240°時(shí)，撥糖裝置到達(dá)行程的最下端，即在機(jī)械手裝置的下表面左右，隨后慢慢退回。
結(jié)論
本次設(shè)計(jì)的目的培養(yǎng)學(xué)生初步掌握獨(dú)立從事專業(yè)技術(shù)工作的能力，提高學(xué)生從事工藝和工藝裝備設(shè)計(jì)的水平，使學(xué)生初步掌握從事本專業(yè)科學(xué)研究工作的能力。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)不但培養(yǎng)了我們運(yùn)用各種工具書的方法和技巧，同時(shí)也培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問題、解決問題的能力。通過翻閱查找各種工具書，擴(kuò)大了視眼，豐富了自己的知識范圍。
本次設(shè)計(jì)我們是有充分準(zhǔn)備的。我們不僅準(zhǔn)備了四年的時(shí)間來掌握各門專業(yè)課學(xué)習(xí)，而且我們多次深入工廠實(shí)習(xí)，更主要的是設(shè)計(jì)期間不斷地從網(wǎng)上、圖書館收集大量的資料，尋找各種解決問題的方法。所以說本設(shè)計(jì)我們是有充分準(zhǔn)備的，它是與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。它也將成為我們走上
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