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要
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機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的典型范例之一是顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)過(guò)程主要包括機(jī)構(gòu)的大小、強(qiáng)度大小的設(shè)計(jì)和傳動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要講述的是如何用鋁箔紙包裝顆粒狀糖果。設(shè)計(jì)有三部分：設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)機(jī)械手和進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)鏈。
本設(shè)計(jì)的功能是否可以順利執(zhí)行主要依靠的是機(jī)械手和進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，它主要實(shí)現(xiàn)的功能是顆粒狀糖果的輸入、折邊、抄底邊等，最后通過(guò)輸送帶輸出包裝好的顆粒狀糖果。在這個(gè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，機(jī)械手需要實(shí)現(xiàn)夾糖、折邊和傳送等主要功能，所以對(duì)于機(jī)械手的外形、夾緊力、轉(zhuǎn)位的角度也提出了各自的設(shè)計(jì)條件。
動(dòng)力對(duì)于一個(gè)動(dòng)作運(yùn)行系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是極為重要的，因此，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也變得相當(dāng)重要。要在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)送糖盤的轉(zhuǎn)位、機(jī)械手的轉(zhuǎn)位、供紙、裁紙、撥糖、頂糖等，需要傳動(dòng)系統(tǒng)控制大小不同的動(dòng)力。如在機(jī)械手轉(zhuǎn)位的功能中，用傳動(dòng)鏈中的槽輪機(jī)構(gòu)去完成間歇的轉(zhuǎn)位，給頂糖、接糖、撥糖這些功能的實(shí)施提供充足的運(yùn)行時(shí)間，槽輪機(jī)構(gòu)必須在機(jī)械手轉(zhuǎn)到位后停留一段時(shí)間。該設(shè)計(jì)的顆粒狀糖果包裝機(jī)正常運(yùn)行時(shí)平均的生產(chǎn)速度為180顆/分鐘。
關(guān)鍵詞：包裝機(jī)；機(jī)械手；顆粒狀糖果
I
One of the typical examples of mechanical system design is the design of granular candy packaging machines, which include the design of the size of the organization, the design of the strength and the design of the transmission machinery system. The design is mainly about how to use aluminum foil packaging granular candy. The design is divided into three parts: design, design of the robot and the import and export of sugar, the design of transmission system chain.
Whether the function of the design can be carried out mainly depends on the design of the robot and the import and export of the sugar body. The main function of the design is the input of the granular candy, the edge of the corrugated, the bottom of the board, etc. Finally, The In this design system, the robot needs to achieve the main function of holding sugar, hemming and transmission, so for the shape of the robot, clamping force, indexing angle also put forward their own design conditions.
Power is very important for an action system, so the design of the drive system becomes quite important. To the system to achieve the transfer of sugar plate, the transfer of the robot, paper, paper, sugar, sugar and other functions, which requires the transmission system through the size of different power to adjust. For example, in the function of the robot to achieve the index, through the transmission chain in the wheel mechanism to achieve intermittent indexing function, in order to the top sugar, sugar, sugar, the implementation of these functions to provide adequate running time, After the robots turn in place, stay for a while. The design of the granular candy packaging machine in the normal operation of the average production speed of 180 / min.
Key Words: Packing Maching; Iron-hand; Granular Candy
目 錄
I
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 設(shè)計(jì)工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 1
1.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 1
1.3 本設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容 3
2 顆粒狀糖果包裝機(jī)方案設(shè)計(jì) 4
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化 4
2.2 確定工藝原理 4
2.3 顆粒狀糖包裝機(jī)的總體布局 6
3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8
3.1 顆粒狀糖果包裝機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖 8
3.2 選用電動(dòng)機(jī) 8
3.3 帶輪設(shè)計(jì) 9
3.4 鏈輪設(shè)計(jì) 12
3.5 齒輪的設(shè)計(jì) 13
3.6 標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪副 16 設(shè)計(jì)表 15
4 進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)和機(jī)械手的設(shè)計(jì) 16
4.1 夾持裝置設(shè)計(jì) 16
4.2 凸輪設(shè)計(jì) 19
4.3 棘輪設(shè)計(jì) 28
4.4 六槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
5 其他機(jī)構(gòu)原理 34
5.1 頂糖和接糖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易圖 34
5.2 抄紙和拔糖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易圖 34
6 顆粒狀糖果包裝機(jī)工作圖 35
6.1 機(jī)械手Ⅰ工位段 35
6.2 機(jī)械手Ⅱ工位段 39
7 顆粒狀糖果包裝機(jī)三維圖 40
8 環(huán)保分析 41
9 結(jié) 論 42
參考文獻(xiàn) 43
致 謝 44
附錄 A：外文翻譯 45
附錄 B：外文原文 47
顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1 設(shè)計(jì)工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
1.1.1 理論意義：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的日益提高，對(duì)產(chǎn)品的包裝要求也越來(lái)越高。顆粒包裝機(jī)是輕工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的自動(dòng)機(jī)械之一，其主要用于各種顆粒產(chǎn)品的包裝。我國(guó)近些年來(lái)包裝工業(yè)發(fā)展迅速，但又在某種程度上受到機(jī)械工業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后的影響， 包裝機(jī)械發(fā)展也較為緩慢.提高食品工業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化程度，是實(shí)現(xiàn)食品工業(yè)現(xiàn)代化的重要環(huán)節(jié)。用現(xiàn)代化設(shè)備裝備我國(guó)食品工廠，已成為一項(xiàng)迫切的重要任務(wù)。為了有利于食品工廠生產(chǎn)率的儲(chǔ)存、流通和消費(fèi)，必須根據(jù)需求對(duì)成品進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌b，因此進(jìn)行顆粒包裝機(jī)的設(shè)計(jì)研究具有一定的意義。
1.1.2 應(yīng)用價(jià)值：
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)包裝機(jī)械有一總體了解，對(duì)顆粒包裝機(jī)的工作過(guò)程進(jìn)行具體的分析、研究，盡量做到有所創(chuàng)新。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的理解，收集、查閱文獻(xiàn)資料的能力，發(fā)現(xiàn)、分析、解決問(wèn)題的能力。
實(shí)現(xiàn)包裝作業(yè)機(jī)械化可以節(jié)約勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約原材料和降低成本，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和改善環(huán)境衛(wèi)生，保證操作的安全，減少車間的面積等。包裝作業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化目前正向著高速化、通用性、可靠性、費(fèi)用低、流水線自動(dòng)化控制、采用新的包裝材料等六個(gè)方向發(fā)展[1]。
1.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀：
我國(guó)包裝機(jī)械業(yè)概況與展望目前我國(guó)包裝機(jī)械企業(yè)規(guī)模偏小，技術(shù)裝備不很完善， 管理水平比較低，自我發(fā)展和技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力較弱，產(chǎn)品品種單一。產(chǎn)品的技術(shù)含量、附加值較低：新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，不能及時(shí)響應(yīng)市場(chǎng)的需求，及時(shí)提供市場(chǎng)、用戶所急需的產(chǎn)品。企業(yè)主要精力都花費(fèi)在量的擴(kuò)張上，對(duì)質(zhì)的提升、科技進(jìn)步的投入嚴(yán)重不足， 產(chǎn)品在低水平上重復(fù)，許多企業(yè)生產(chǎn)相同的產(chǎn)品，從而使許多產(chǎn)品銷不出去。低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)已威脅到企業(yè)生存的地步；另外，產(chǎn)品安全防護(hù)措施較差，安全意識(shí)不強(qiáng)，這些都造成國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力偏低.目前我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量不穩(wěn)定、性能單一、成本高、技術(shù)含量低的狀況[4]。隨著我國(guó)進(jìn)入世貿(mào)組織(WTO)，國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備和管理經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)入勢(shì)必會(huì)對(duì)我國(guó)剛剛發(fā)展起來(lái)的包裝機(jī)械工業(yè)造成巨大沖擊，企業(yè)面臨著前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)[7]。
11
1.2.2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀：
國(guó)外包裝機(jī)械業(yè)概況美國(guó)、日本、德國(guó)、意大利是世界上包裝機(jī)械四大強(qiáng)國(guó)。美國(guó)是世界上包裝機(jī)械發(fā)展歷史較長(zhǎng)的國(guó)家，早已形成了獨(dú)立完整的包裝機(jī)械體系，其品種和產(chǎn)量均居世界之首。10 多年來(lái)，美國(guó)始終保持著世界最大包裝機(jī)械生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)的地位。其產(chǎn)品以高、大、精、尖產(chǎn)品居多，機(jī)械與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制。新型機(jī)械產(chǎn)品中以成型、填充、封口三種機(jī)械的增長(zhǎng)最快，裹包機(jī)和薄膜包裝機(jī)占整個(gè)市場(chǎng)份額的 15%，紙盒封盒包裝機(jī)在市場(chǎng)占有率中居第二位。從 90 年代初以來(lái)，美國(guó)包裝機(jī)械業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢(shì)頭。散體物料包裝機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)日本與美國(guó)、德國(guó)相比，起步較晚。上世紀(jì) 60 年代以前，包裝機(jī)械廠家不足 60 家，只能包裝糖果、香煙等。60-70 年代，是日本包裝機(jī)械業(yè)起步階段，產(chǎn)值增長(zhǎng)速度很快。70-80 年代，增長(zhǎng)速度雖不如上一階段那么高，但年增長(zhǎng)率仍達(dá) 13%。80-90 年代是穩(wěn)定增長(zhǎng)分階段， 將微電子技術(shù)成功地應(yīng)用于包裝機(jī)械的控制，以后又將光導(dǎo)纖維技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、模塊化技術(shù)應(yīng)用于包裝機(jī)械，達(dá)到安全性高、無(wú)人操作、高生產(chǎn)率的水平，大大提高了其國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此從上世紀(jì) 60 年代到 90 年代初，日本包裝機(jī)械工業(yè)連續(xù) 30 多年高速增長(zhǎng)，引進(jìn)--消化--發(fā)展的過(guò)程。德國(guó)、意大利、英國(guó)、瑞士和法國(guó)等，都是世界上很重要的包裝機(jī)械生產(chǎn)國(guó)家。德國(guó)的包裝機(jī)械在計(jì)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(dòng)化程度高、可靠性好等特點(diǎn)， 享譽(yù)全球。一些大公司生產(chǎn)的包裝機(jī)械集機(jī)-電-儀及微機(jī)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(dòng)包裝機(jī)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(tái)單機(jī)上完成。德國(guó)包裝機(jī)械業(yè)多年來(lái)始終處于穩(wěn)定增長(zhǎng)狀態(tài)，出口比例占 80%左右。德國(guó)是世界上最大的包裝機(jī)械出口國(guó)。意大利是僅次于德國(guó)的第二大包裝機(jī)械出口國(guó)。意大利的包裝機(jī)械多用于食品工業(yè),具有性能優(yōu)良、外觀考究、價(jià)格便宜的特點(diǎn)，出口比例占 80%左右[5]。目前，世界各國(guó)對(duì)包裝機(jī)械的發(fā)展都十分重視，集機(jī)、電、氣、光、生、磁為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。生產(chǎn)高效率化、資源高利用化、產(chǎn)品節(jié)能化、高新技術(shù)實(shí)用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國(guó)包裝機(jī)械發(fā)展的趨勢(shì)[8]。
1.2.3 發(fā)展趨勢(shì)：
盡管我國(guó)包裝機(jī)行業(yè)擁有巨大的發(fā)展空間，但是其發(fā)展?fàn)顩r卻不令人理想，有種裹足不前的現(xiàn)象，這也令人百思不得其解國(guó)內(nèi)包裝機(jī)企業(yè)由于缺乏高端科技，所以很多產(chǎn)品都是由國(guó)外引進(jìn)的，這樣做雖然大大加快了我國(guó)包裝工業(yè)的發(fā)展速度，縮小了我國(guó)包裝工業(yè)與發(fā)展國(guó)家的差距，但是過(guò)分依賴國(guó)外依賴國(guó)外的高端技術(shù)與技術(shù)裝備，很不利于我國(guó)包裝行業(yè)技術(shù)水平的整體提高，不利于發(fā)展自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，不利于培育自己的專業(yè)設(shè)計(jì)人員，所以我們應(yīng)該加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)投入，杜絕過(guò)分依賴國(guó)外高端技術(shù)，加強(qiáng)自主創(chuàng)新力度。再者，我國(guó)包裝機(jī)行業(yè)內(nèi)缺乏專業(yè)的高技術(shù)人才，科研力度不夠，這樣不
利于新產(chǎn)品的研發(fā)，許多企業(yè)主要以銷售為主，缺乏科研機(jī)構(gòu)，不能把技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，所以還應(yīng)該培養(yǎng)大批科研人員，成立專門的科研機(jī)構(gòu)，增強(qiáng)產(chǎn)品創(chuàng)新力。由此可見(jiàn)， 包裝機(jī)行業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展還是打破陳規(guī)，還離不開(kāi)創(chuàng)新。目前我國(guó)包裝機(jī)械企業(yè)規(guī)模偏小， 技術(shù)裝備不很完善，管理水平比較低，自我發(fā)展和技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力較弱，產(chǎn)品品種單一。需要設(shè)計(jì)出獨(dú)立完整的包裝機(jī)體系，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)要求。
1.3 本設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容
1.3.1 重點(diǎn)解決的問(wèn)題
（1） 顆粒狀糖果包裝機(jī)方案選擇
（2） 包裝及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（3） 機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.3.2 本設(shè)計(jì)預(yù)期取得的成果
（1） 顆粒狀糖果包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)方案
（2） 顆粒狀糖果包裝機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一套
（3） 顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)圖紙一套.三維模型
（4） 完成畢業(yè)論文一份
（5） 電子版一份
2 顆粒狀糖果包裝機(jī)方案設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化
設(shè)計(jì)要求：把已加工成型的顆粒狀糖果用鋁箔紙包裹起來(lái)，讓加工速度120 塊/ min， 能調(diào)控的波動(dòng)是70 -130 塊/ min。設(shè)計(jì)時(shí)，取速度86 件/ min使之易運(yùn)算。用 220V 交流電。
功能分解：
圖 2.1 功能分解簡(jiǎn)圖
2.2 確定工藝原理
2.2.1 產(chǎn)品特征
顆粒狀糖質(zhì)地軟，易變形。所以，機(jī)械動(dòng)作時(shí)，應(yīng)該有恰當(dāng)?shù)膴A緊力，以確保產(chǎn)品加工質(zhì)量；進(jìn)出料時(shí)，包裝速度也是如此，因?yàn)樘鞎?huì)產(chǎn)生沖擊有可能破壞產(chǎn)品等。
2.2.2 包裝原料
食品包裝材料應(yīng)十分注重衛(wèi)生。顆粒狀糖果包裝紙是鋁箔紙，它的厚度是0.008mm 。因?yàn)樗喽?，易裂和變形。所以，送紙速度小?00mm / s 。
供紙機(jī)結(jié)構(gòu)，使用卷筒紙，并且采用間歇式剪切供紙方法。
2.2.3 包裝工藝方案
圖 2.2 糖果包裝流程圖
1) 將 75 × 75mm 鋁箔紙蓋在顆粒狀糖果正上方,看圖 2.2(a)。
2) 鋁箔紙沿糖塊錐面被迫覆蓋，看圖 2.2(b)。
3) 剩下鋁箔紙分成兩半, 按照順序?qū)χ醒胝? 使紙貼在顆粒狀糖果, 看圖2.2(c),(d)。(實(shí)際是顆粒狀，本次使用，以圓臺(tái)形方便表示）
2.2.4 顆粒狀糖果包裝工藝的實(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 2.3 鉗糖機(jī)械手圖 圖 2.4 顆粒狀糖果包裝過(guò)程圖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
上圖可知,機(jī)械手上有彈性的錐形模腔,可以適應(yīng)顆粒狀糖尺寸大小,不會(huì)拉破鋁箔紙。機(jī)械手有圓環(huán)形托板,目的是確保糖塊不會(huì)落下。(實(shí)際是顆粒狀，本次使用，以圓臺(tái)形方便表示）
實(shí)驗(yàn)流程:
鉗糖機(jī)械手轉(zhuǎn)到裝糖未位置,4 向下運(yùn)行,7 向上頂 6 和 8,讓 6 和 8 夾在 4 和 7 中間,
之后一起同步上升,進(jìn)入 5,迫使 8 成圖 2.2 (b),然后 10 向左折邊,成圖 2.2 (c)狀,然后
2 帶動(dòng) 5 作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),路過(guò) 9,使之 8 完全包裹在糖塊表面,這樣就形成圖 2.2 (d) 所示。
因?yàn)榘b紙表面不夠平滑,會(huì)產(chǎn)生褶皺現(xiàn)象,必須優(yōu)化。
通過(guò)試驗(yàn),得出鋁箔紙用柔軟之物輕輕一抹,就會(huì)光滑地緊貼在糖塊上.于是填入一個(gè)錐形毛刷圈（軟性尼龍絲）。頂糖過(guò)程中，糖塊和鋁箔紙先過(guò)毛刷圈，再到機(jī)械手成形，最后包裝紙光滑和美觀。
圖 2.5 顆粒狀糖果包裝成型機(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
2.3 顆粒狀糖包裝機(jī)的總體布局
2.3.1 機(jī)型選擇
由于大批量生產(chǎn)，所以選擇全自動(dòng)機(jī)型。根據(jù)前述工藝過(guò)程，選擇回轉(zhuǎn)式工藝路
線的多工位自動(dòng)機(jī)型。經(jīng)過(guò)程得出，要兩工位，是進(jìn)料和成型以及折邊工位和出料工位。自動(dòng)機(jī)用六槽槽輪機(jī)構(gòu)作工件步進(jìn)來(lái)傳送。
2.3.2 自動(dòng)機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)
依據(jù)顆粒狀糖果包裝工藝，確定自動(dòng)機(jī)有以下機(jī)構(gòu)：
（1） 送糖機(jī)構(gòu)；
（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(kāi)合機(jī)
（7） 轉(zhuǎn)盤步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)
圖 2.6 鉗糖機(jī)械手
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(kāi)合凸輪 10-輸料帶
2.4 總功能及包裝機(jī)總體布置
圖 2.7 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 2.8 總體布置圖
3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 顆粒狀糖果包裝機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖
顆粒狀糖果包裝機(jī)是專用的自動(dòng)機(jī)其中一類，依據(jù)自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)普通原則和顆粒狀糖果包裝的工藝的確切要求，如下圖 2.1 表達(dá)的傳動(dòng)系統(tǒng)。
圖 3.1 顆粒狀糖果包裝機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖1-電動(dòng)機(jī) 2-帶式無(wú)級(jí)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-頂糖桿 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
3.2 選用電動(dòng)機(jī)
輕工自動(dòng)機(jī)功率多數(shù)是消耗是運(yùn)動(dòng)件的摩擦。。所以，現(xiàn)在比較困難用計(jì)算的方法去解決所設(shè)計(jì)自動(dòng)機(jī)功率大小。一般使用類比法去得出自動(dòng)機(jī)電機(jī)的功率，然后把這個(gè)當(dāng)做自動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，等到之后自動(dòng)機(jī)試制，把實(shí)際測(cè)量出自動(dòng)機(jī)電機(jī)的功率與之相比較，假如差距比較大，那么就應(yīng)該調(diào)整。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，顆粒狀糖果包裝機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)為0.4kw ，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度是1440r / min
電動(dòng)機(jī)選擇 YD 系列（ IP44 ）中的變極多速三相異步，型號(hào)是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 D = 42 F = 12 G = 37 E = 110 N = 250 P = 350
3.3 帶輪設(shè)計(jì)
依據(jù)顆粒狀糖果包裝機(jī)傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)用帶式無(wú)極變速可得 V 帶。
3.3.1 帶輪優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行穩(wěn)沒(méi)有噪音；超載時(shí)，帶和帶輪之間出現(xiàn)的打滑現(xiàn)象可以防止其他構(gòu)件破壞；簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，拆裝便捷。
缺點(diǎn)：彈性滑動(dòng)和打滑，效率低，以至于不可以擁有精準(zhǔn)的沖動(dòng)比；需要張緊裝置； 帶的壽命較短；軸及軸承受力較大。
3.3.2 帶輪設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)帶輪時(shí)，應(yīng)使用其結(jié)構(gòu)便與制造。
寬 V 帶設(shè)計(jì)已知數(shù)據(jù)：帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度，傳遞的功率，運(yùn)行環(huán)境和外部輪廓尺寸等。內(nèi)容有：最小帶輪直徑和帶厚比，最大與最小帶輪直徑比，帶輪中層寬度和帶輪厚
度比，傳動(dòng)比等。
下圖為單向分離錐輪機(jī)構(gòu)。
圖 3.2 分離錐輪結(jié)構(gòu)
3.3.3 設(shè)計(jì) v 帶變速傳動(dòng)
圖 3.3 v 帶變速傳動(dòng)圖
19
（1） 傳動(dòng)比is
ismax
= n1 n2min
= 1440 = 7h7
1t7
（2） 變速比Rbs
ismin
= n1 n2max
= 1440 = 4h15 347
R = n2max = 347 = 1ht?
bs n2min 1t7
（3） 帶輪最小工作直徑和帶輪厚度的比 1
1
此處 1 = ?
= Dmin = 5h0~th0 h
（4） 帶輪最大與最小工作直徑之比 2
此 處 2 = 2
= Dmax = 2h0~4h0
2 Dmin
（5）帶中層寬度和帶厚比bp / h （ c = 0.5 ~ 0.67 / j= 34°）
Dmin
h
bp
h ≤ 2 — 1 + 2h t?n 2 = 2h14
（6） 帶輪最小工作直徑Dmax
12P1
Dmin ≤ 3203
bp = 59h49??
n1
h
圓整取Dmin = ?0
（7） 帶寬bp帶厚 h 楔形角 0（取整）
（8） 帶的截面積 A
b = 31 ? ? h = Dmin = 13 ? ?
p 1 0
= 34
A = b — 2h t?n
h = 351??2
1 2
（9） 帶輪最大工作直徑Dmax
Dmax = RbDmin = 112 ? ?
（10） 中心距?0 按結(jié)構(gòu)取定，通?？扇?
?0 = 0h7~2 Dmax + Dmin
應(yīng)該按帶輪長(zhǎng)度 L 的規(guī)格決定最后圓整?0 = 272??
（11） 帶的節(jié)線長(zhǎng)度Lp
Dmax + Dmin 2
Lp = 2?0 + 0h5n Dmax + Dmin +
4? = t12h7??
t12h7 — t?7
將計(jì)算值與規(guī)格圓整后并重新計(jì)算中心距 ?，Lp = t12h7 帶內(nèi)周長(zhǎng) 867
Lp — L'
p
a = ?0 + 2
= 270 + 2
= 243??
Dmax + Dmin
（12） 帶在帶輪上的最小包角αmin
αmin
= 1t0°—
? 57h3 = 1??h93°
（13） 計(jì)算圓周力Fmax KA = 1
Fmax =
191 ×105KAP1
Dminn1 = 121h??
（14） 驗(yàn)算工作應(yīng)力σ
滿足條件。
σ = Fmax = 0h34? ≤ 0h4~0ht? AK?
（15） 加壓彈簧的壓緊力 μ = 0h2
955 ×104PDmax
Qtmax =
μDmaxn1 hts 2 = 1?2ht?
955 ×104PDmin
Qtmin =
μDminn1 hts 2 = 304h0?
（16）帶輪楔角φ（一般φ = 4°）
φ = φ0 — 6 = 30°
（17） 帶輪外直徑 De
（18） 帶輪內(nèi)直徑 Di
De = Dmax + 2h1 + 0h5~1h0 = 122??
符合設(shè)計(jì)要求。
Di = Dmin — 2 h — h1 — 0h2~1h4 = 54??
3.4 鏈輪設(shè)計(jì)
3.4.1 鏈傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)
它和帶傳動(dòng)比較，鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)是：可以在比較高的溫度、比較大的濕度以及有比較多的油污等不好的環(huán)境條件下工作；與齒輪傳動(dòng)相比，效率較高；應(yīng)有的張緊力比較小， 軸被作用的壓力??；沒(méi)有,就維持均衡傳動(dòng)比；工作狀況一樣時(shí)，傳動(dòng)的尺寸比較緊密。制造和安裝精度對(duì)于鏈傳動(dòng)來(lái)說(shuō)不高。缺點(diǎn)：只用在平行軸間傳動(dòng)；磨損了之后容易發(fā)生跳齒；瞬間鏈傳動(dòng)速度與瞬間的傳動(dòng)比不是常數(shù)，運(yùn)行過(guò)程中，它的平衡性比較差， 產(chǎn)生噪音。
3.4.2 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)
鏈傳動(dòng)的功率 P1 =hv帶 ′ P = 0.96 ′ 0.55 = 0.528kw
鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比i1 = 2.67
（1） 選擇鏈輪齒數(shù)Z1 和Z2
小鏈輪齒數(shù)Z1
鏈速0.6 ~ 8m / s
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5.3 算出Z1 = 19
大鏈輪齒數(shù)Z2 Z2 = iZ1 = 2.67 ′19 = 50.73 得出圓整 Z2 = 51
（2） 確定鏈節(jié)數(shù) Lp
初取中心距a0 = 40Lp ，則鏈節(jié)數(shù)是
L = 2a0 + Z1 + Z2 +
p ( Z1 - Z2 )2 = 80 p + 19 + 51 +
?
p (51-19 )2 = 115.65
p p 2
a0 2p
p 2 40 p 2p
所以 Lp = 115節(jié)
（3） 確定鏈節(jié)距 p
載荷系數(shù) KA
小鏈輪齒數(shù)系數(shù) KZ 多排鏈的系數(shù) Km 鏈長(zhǎng)系數(shù) KL
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5.4 得 Ka = 1
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5.5，鏈板疲勞得 Kz = 1
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5.6 得 Km = 1
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 5-13 得 KL = 1.02
0
P 3 KA P1 = 1′ 0.528
= 0.518mm
K2 KL Km 1′1.02 ′1
小鏈輪轉(zhuǎn)速n1 和 p0 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5-12， 08A 是鏈條型號(hào)， p = 12.7mm
（4） 中心距a
a = P [(L
- Z1 + Z2 ) +
- 8( Z1 - Z2 )2 ] = 12.7 [(115 - 19 + 51) +
???
= 504mm
(L
p
- Z1 + Z2 )2 2
4 P 2 2p 4 2
(115 - 19 + 51)2
2
（5） 驗(yàn)算鏈速ν
v = Z1n1 p
60 ′100
= 0.75 ~ 1.39mm / s
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) KQ
F = 10000 ′ 528 = 379.8 ~ 704N 0.75 ~ 1.39
KQ = 1.2
壓軸力Q = KQ F = 455.8 ~ 844.8N
3.5 齒輪的設(shè)計(jì)
3.5.1 螺旋齒輪
機(jī)械手和分配軸以及送糖軸的齒輪全都是螺旋齒輪。螺旋齒輪一般應(yīng)用在傳遞空間交錯(cuò)軸運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗c(diǎn)觸碰和容易磨，用在儀表和載荷較小的輔助傳動(dòng)。在主傳動(dòng)，有時(shí)候也使用螺旋齒輪，例如在小模數(shù)齒輪機(jī)床里。另外，螺旋齒輪的傳動(dòng)經(jīng)常會(huì)應(yīng)用在輕工業(yè)的生產(chǎn)中。
3.5.2 齒輪材料選擇
齒輪用 40Cr 調(diào)質(zhì)出 40Cr 調(diào)質(zhì)240 ~ 270 HB ，用淬火處理齒面得是 HRC 45 ~ 50 。根
據(jù)《齒輪手冊(cè)》查圖及查表得：sH lim1
= sH lim 2
= 1000N / mm2 ，s
= sF lim 2
= 280N / mm2
F lim1
3.5.3 主要尺寸的確定mn = 3mm
a
已知參數(shù)，齒數(shù)比μ = 1，初定中心距 a = 100mm，α = 20°， h* = 1， c* = 0.25
（1） 確定傳動(dòng)比 i
依據(jù)顆粒狀糖果自動(dòng)包裝機(jī)工藝的要求，三螺旋齒輪齒數(shù)傳動(dòng)比是 i = 1
（2） 計(jì)算系數(shù) K '
根據(jù)《齒輪手冊(cè)》表 3.1—1 查得k ' = 0.707(m= 1)
（3） 齒數(shù)Z1,2
1
Z ' = a mn
K ' = 100 ′ 0.707 = 23.6 3
計(jì)算后圓整得
（4） 圓整后計(jì)算 k
Z1 = 23 , Z2 = mZ1 = 23
k = Z1m = 23′ 3 = 0.69
a 100
（5） 分度圓柱上螺旋角
Z1 Z2
按式 b1 = arctan 算出b1 = 45°
按式 K =
2 sin b1 計(jì)算
a + tan b1
當(dāng)b1 = 40°時(shí) k = 0h70710?
當(dāng)b1 = 45°時(shí) k = 0h?9902
當(dāng)b1 = 50° 時(shí) k = 0h?7472
用內(nèi)差法得
（6） 實(shí)際中心距a實(shí)
b1 = 52.2557°
b2 = 90° - 52.2557° = 37.7443°
a = mn (
實(shí) 2
Z1
cos b1
+ Z2
cos b2
) = 112.71956mm
（7） 齒輪端面分度圓壓力角at1,t 2
由式a = arctan( tan an )
t1,t 2
cos b1,2
at1 = 30.73521°
at 2 = 24.71589°
（8） 分度圓半徑r1,2
r1 =
mZ1
2 cos b1
= 3′ 23 2 ′ cos 52.2557°
= 56.35978mm
r2
（9） 齒頂圓半徑ra1,2
= mZ2
2 cos b2
= 3′ 23 2 cos 37.7443°
= 43.62944mm
r = r + h*m = 56.35978 +1′ 3 = 59.35978
a1 1 a n
r = r + h*m
= 43.62944 +1′ 3 = 46.62944
a 2 2 a n
（10） 齒輪寬度b1,2
b1 ? (2 ~ 3)pmn sin b1 = 3′p′ 3sin b52.2557° = 22.3579
b2 ? (2 ~ 3)pmn sin b2 = 3′p′ 3sin b37.7443° = 17.3078
（11） 端面上分度圓弧齒厚St1,t 2
St1
t 2
S
= pmn
2 cos b2
= pmn
= p′ 3 2 cos 52.2557°
= p′ 3
= 7.698238
= 5.959388
2 cos b2
2 cos 37.7443°
3.6 標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪副 16 設(shè)計(jì)表
表 3.1 直齒齒輪設(shè)計(jì)表
類型
計(jì)算
計(jì)算過(guò)程
單位
計(jì)算答案
1.選齒輪精度等級(jí)
級(jí)
7
2.材料選擇
45cr 鋼
3.選擇齒數(shù) Z
Z1 = (20 ~ 40)
個(gè)
Z 2 = iZ1
U = Z 2
Z1 = 32
Z2 = 1h?7 × 32
32
Z1
54
4.齒寬系數(shù)Фd
0.5
5.選擇模數(shù) mn
看模數(shù)表
mm
2
6.計(jì)算齒輪的
mm
64
分度圓直徑 d
108
7.計(jì)算齒輪寬度 B
b = φdd1
圓整后?。?
mm
32
54
B1 = 32
B2 = 54
4 進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)和機(jī)械手的設(shè)計(jì)
4.1 夾持裝置設(shè)計(jì)
4.1.1 設(shè)計(jì)要求
夾持器設(shè)計(jì)的基本要求
（1） 有恰當(dāng)驅(qū)動(dòng)和夾緊力；
（2） 手指應(yīng)具有一定的開(kāi)閉范圍；
（3） 產(chǎn)品在手指的夾持準(zhǔn)確度應(yīng)該得到保障
（4） 分量輕，效率高；
（5） 有通用性和特殊條件。設(shè)計(jì)參數(shù)及要求
（1） 選取手指夾持器，通過(guò)抓緊和放松來(lái)執(zhí)行；
（2） 所要抓緊的產(chǎn)品呈圓臺(tái)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；
4.1.2 基本結(jié)構(gòu)如下圖
圖 4.1 夾持裝置
4.1.3 加緊力 P夾 計(jì)算.
手指在產(chǎn)品上的力，是設(shè)計(jì)手部的重要憑據(jù)。一定要對(duì)它的大小和方向以及作用點(diǎn)實(shí)行解析、運(yùn)算。通常，加緊力一定需要解決工件重力產(chǎn)生的靜載荷來(lái)確保工作可以維持加緊形態(tài)。
在機(jī)械手運(yùn)行期間，為了確保手指可以把工件夾緊，它要求的夾緊力 P 可以根據(jù)如下公式進(jìn)行運(yùn)算
由《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》得：
P夾 = 9.8* K1 * K2 * K3 *G
（N）
其中 K1：安全系數(shù)（通常取 1.5~2） → K1 = 1.8
K2：工作情況系數(shù)： K2
= 1+ a
g
最大加速度 a = th1tm/s2（由凸輪計(jì)算得）
所以 K2
= 1+ 8.18 = 1.835
9.8
1
K3：工作方位系數(shù)： K3 = 2 f
其中摩擦系數(shù) ? = 0h3~0h4→取 ? = 0h3
所以k3 = 1.67
G:顆粒狀糖果質(zhì)量
所以 P夾 3 9.8*1.8*1.835 *1.67 * 0.01 = 0.53949
→取 P = 0h5tt (N)
4.1.4 彈簧力 P彈簧 計(jì)算
（N）
彈性元件中包括彈簧，在載荷推動(dòng)下彈簧能夠形成很大的彈性形變。它的使用在各類機(jī)械十分多，一般在：
a.緩解振動(dòng)，例如轎車以及各類緩沖器中的的彈簧； b.存儲(chǔ)和輸出量，例如表彈簧；
c.檢測(cè)力大小。例如測(cè)力器里面的彈簧； d.把持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，例如制動(dòng)器。
1 ）選擇圓柱螺旋拉伸彈簧：
彈簧分壓縮、拉伸、彎曲和扭曲四類。我們選擇是拉伸彈簧。下圖所示，彈簧空載，各個(gè)圈一起靠攏。
圖 4.2 夾持裝置彈簧
2） 材料：低錳彈簧鋼（?5Mn） 一般彈簧鋼有下面幾類：
碳素鋼 ?5h70、低錳鋼（?5Mn）、硅 錳鋼（?0SiMnA）、鉻釩鋼（50CrVA）。它的弊端是淬火以后易發(fā)生裂紋及熱脆性現(xiàn)象。因?yàn)樗飪r(jià)低，機(jī)械上用它制造尺寸小的彈簧。
3） 計(jì)算彈簧系數(shù) KF:
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中冊(cè)
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 D=C*d=8*0.6mm=4.8mm
運(yùn)算彈簧伸長(zhǎng)量
X = 20 / 3mm 時(shí),變化量拉伸力是DF ：
在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版 P1002 表 9-15 ΔF =9.8*π*d3*[τ]/(8*K*D) (3.1.4-2)
v 4 — 12 在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 第二版 P1004 表 9-17
→取[τ]=7
6F = 9ht ? 3h14 ? 0h?3 ? 7 = 1h0231(N) t ? 1h1t4 ? 4ht
彈簧=ΔF+ F 預(yù)=2.4931（N）
4.1.5 開(kāi)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(kāi)的大小 L：
L = tga *(L1+ L2 +15) = 0.25 *(20 + 30 +15)mm = 16.25mm
4.2 凸輪設(shè)計(jì)
4.2.1 機(jī)械手凸輪
在機(jī)床自動(dòng)化以及半自動(dòng)化中，凸輪機(jī)構(gòu)是其中的一種。一般用在傳動(dòng)部件中的進(jìn)給和調(diào)動(dòng)運(yùn)動(dòng)以及操控一些其它輔助的機(jī)構(gòu)。它的突出點(diǎn)是運(yùn)行靠譜、個(gè)體小、比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，經(jīng)常用在路程短、運(yùn)動(dòng)復(fù)雜、轉(zhuǎn)動(dòng)速度在500 轉(zhuǎn)/分以下的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。
（1） 選擇凸輪類型盤狀、柱狀、板狀。
用盤狀：看下圖，盤狀零件是沿徑向變化曲線。構(gòu)造簡(jiǎn)單，個(gè)頭小，半徑差不大， 通常在100 ~ 200 mm 之間。
在此處半徑差取 10 毫米。
圖 4.3 機(jī)械手凸輪
（2） 凸輪材料選擇
凸輪以及從動(dòng)件，他們一般要確保工作表面可以耐磨，而且還要可以承受大的動(dòng)載荷。因此通常貴重的凸輪材料用優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼。如 50 號(hào)鋼或 20Cr 鋼等。
所以用 20Cr 鋼
（3） 凸輪尺寸計(jì)算
如圖 取 r1=95mm, r2 =85mm
選取凸輪以及從動(dòng)桿時(shí)必須研究下面的幾個(gè)要求： 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、凸輪輪廓曲線易于制造；
d、 降低沖擊，改變的工作環(huán)境。由 r1 到 r2 過(guò)渡為勻變速過(guò)渡
它的行程和速度還有加速度如下圖所示：
圖 4.4 凸輪機(jī)構(gòu)的 s 和 V 以及 a 圖
（4） 凸輪強(qiáng)度計(jì)算
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得
s= ZE * Squrt[F /(b *r)] ￡ [sH ]Kgf / mm2
其中 b： 接觸寬度 b=8mm F ： 法向作用力（N）
29
如圖 P 夾*（L1 +L2）=F 預(yù)*L1
圖 4.5 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(duì)鋼）
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 中冊(cè)→ ZE=60.6 [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(cè)》 中冊(cè)→取[σH]=28.42N/mm 2
所以σ= 27.44N/mm 2
在此σ≤[σH]
符合強(qiáng)度要求。
4.2.2 頂糖桿槽凸輪 5 設(shè)計(jì)
圖 4.6 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)顆粒狀糖果包裝機(jī)的工藝要求頂糖桿凸輪選擇擺動(dòng)滾子式平面槽凸輪，從動(dòng)件型式選用擺動(dòng)，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 4.7
圖 4.7 釘銷固定結(jié)構(gòu)
（2） 凸輪輪廓線設(shè)計(jì)
①選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
t t為
根據(jù)工藝要求從動(dòng)件的選用正弦運(yùn)動(dòng)曲線正弦運(yùn)動(dòng)的實(shí)際位移方程為
h = 為
— 1 sin 2nt
2n t為
用無(wú)因次量表示為
S = ?— 1
2n
sin2n?
V = 1 — hts2n?A = 2nsin2n ?
②選擇最佳壓力角
在工程使用的過(guò)程中，凸輪的最優(yōu)的壓力角可由表 4.1 得出
表 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)最佳壓力角
升 程
回 程
推 桿
擺 桿
推 桿
擺 桿
αmax ≤ 30~3t°
αmax ≤ 40~45°
α ≤ 70~t0°
頂糖桿凸輪搖動(dòng)滾子式槽凸輪最恰的壓力角是αmax = 40°
③從動(dòng)件滾子半徑
為了改善從動(dòng)件與凸輪的摩擦情況，延長(zhǎng)凸輪機(jī)構(gòu)的使用壽命，一般采用滾子觸頭。凸輪理論廓線最小曲率半徑qmin約束著子半徑γ的大小，故選擇滾子γ < 0htqmin。推薦
g= 7.5 ~ 15mm
在這里確定從動(dòng)件滾子半徑g= 9
④凸輪基圓半徑Rb的確定
凸輪半徑基圓是凸輪輪廓線的最小半徑，響凸輪機(jī)構(gòu)最大壓力角會(huì)被它影響。所以， 在研究過(guò)程中，凸輪基圓半徑確定經(jīng)常依據(jù)最大壓力角沒(méi)有多出允許值為條件。
另外，理論凸輪基圓半徑滿足凸輪結(jié)構(gòu)上的需求，所以 Rb
3 (1.75 ~ 2) d ，（d—軸
2
直徑）。
諾謨圖得凸輪基圓 R
諾謨圖見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》如下圖所示 4.8
由圖 4.8 可得正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律是最大速度因數(shù)Vm = 1.76 ，amax = 40° ，凸輪h = 30 mm。將Vm = 1.76 與amax = 60°的兩點(diǎn)連起來(lái)，與直線 I 交點(diǎn) A,在將 A 點(diǎn)與h = 30mm 的點(diǎn)連在一起，連的線和直線 II 交點(diǎn) B，再讓 B 點(diǎn)與b1 = 60° 的點(diǎn)連在一起，連線交 Rw 線于
R = 60° 。因此 R = R - h = 60 - 30 = 45mm
w b w 2 20
圖 4.8 求盤形凸輪 Rb 的線圖
⑤畫(huà)凸輪的理論和實(shí)際廓線
圖 4.9 輪的理論和實(shí)際廓線
作圖步驟：
（1） 在圖中間隔 5°左右取一個(gè)q值，算出對(duì)應(yīng)的j值；圖示當(dāng)q= qn 時(shí)的j= jn
（2） 任選凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸心 A，依據(jù)結(jié)構(gòu)布局取定從動(dòng)件轉(zhuǎn)軸 B 的地點(diǎn)，作 A 和 B
的圓心，以 Rb 和l 半徑作弧交C0 點(diǎn)，那么 BC0 動(dòng)件開(kāi)始位置，并標(biāo)出輪轉(zhuǎn)向。
（3） 把 BC0 作為始點(diǎn)，測(cè)量從動(dòng)件位移jn 得到點(diǎn)Cn ； AB 當(dāng)做起點(diǎn)，qn 是逆凸輪 轉(zhuǎn)向量，得 B ； B 圓心、l 半徑畫(huà)弧，點(diǎn) A 圓心、 AC 半徑畫(huà)弧交點(diǎn)C / 。取不同q值，
n n n n
重復(fù)上面畫(huà)法，可得C 、C 、C / 、……。光滑連接即得。
0 1 2
（4） 圓心確定是凸輪理論廓線點(diǎn)、一系列滾子圓的半徑是 Rr 由包羅線可得
（3）設(shè)計(jì)凸輪的工作圖
制造精度，凸輪尺寸、材料表面粗糙度和熱處理的辦法下列表 4.2 是凸輪機(jī)構(gòu)材料和熱處理方法
表 4.2 凸輪機(jī)構(gòu)材料和熱處理的方法
工作條件
凸 輪
從動(dòng)件接觸端
材料
熱處理
材料
熱處理
低速輕載
40° 45° 50°
調(diào)質(zhì) HB220~260
45°
表面淬火 HRC40~45
優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵
HB170~250
尼龍
球墨鑄鐵
HB190~270
中速中載
45°
表面淬火 HRC40~45
20Cr
滲碳 0.8~1mm
淬火 HRC56~60
45° 40Cr
表面高頻淬火 HRC52~58
15°、20°、20Cr
滲碳 0.8~1.5mm
淬火 HRC56~62
高速重載
40Cr
高頻淬火 表面 HRC56~60 芯部 HRC45~50
工具鋼T5、T10、T12
淬火
HRC58~62
38CrM0AI
25CrAI
氮化
表面硬度 HRC60~67
凸輪機(jī)構(gòu)的技術(shù)條件如下表 4.3 所示。
表 4.3 凸輪機(jī)構(gòu)的技術(shù)條件
凸輪工作要求
向徑偏差
（mm）
角度偏差
槽形凸輪槽寬
凸輪孔與
凸輪與滾子的配合
凸輪厚度
（m m）
滾子外徑 D 與滾子軸徑d 的比值
表面粗糙度
盤形
槽形
精確
± （0h05~0h1
± （
109~209）
H7 或 H8
為 7 ~ 為7 js? h ?
為t ft
8~15
最大
≤25
D = 1ht~2 d
?t
?7
中等
± （0h1~0h2）
± （
309~409）
H8
?7
??
一般
± （0h2~0h5）
± 1°
H9
??
?5
頂糖桿凸輪選用 45 調(diào)質(zhì) HBS220~260。
4.2.3 拔糖桿偏心凸輪 7
圖 4.10 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)
1
盤形凸輪的從動(dòng)件和凸輪幾何封閉。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律也為正弦運(yùn)動(dòng)
用無(wú)因次量表示為
h = H ( t
tH
- 2p
sin 2pt )
tH
S = T -
1 sin 2pT 2p
（2） 主要尺寸
V = 1- cos 2pT
A = 2psin 2pT
表 4.4 拔糖桿主要尺寸
壓力角a
0
基圓半徑 R=（40~70）
50
H=（50~100）
87
推程 h=H-R
37
4.2.4 剪紙刀平面凸輪 6、抄紙板平面凸輪 8
圖 4.11 剪紙刀凸輪
剪紙刀平面凸輪 6 參數(shù)：
表 4.5 剪紙刀凸輪參數(shù)
數(shù)字
運(yùn)動(dòng)角δ
運(yùn)動(dòng)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 4.6 抄紙板凸輪參數(shù)
數(shù)字
運(yùn)動(dòng)角δ
運(yùn)動(dòng)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
4.2.5 接糖桿圓柱凸輪 9
圖 4.12 接糖桿圓柱凸輪
表 4.7 接糖桿圓柱凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律表
R=（50~150）
60
推程 h=（50~120）
100
4.3 棘輪設(shè)計(jì)
4.3.1 棘輪材料選擇
通常棘輪以及棘爪兩部分構(gòu)成棘輪機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)分為內(nèi)、外嚙合兩種類型，通常棘爪是主動(dòng)件并且棘輪是從動(dòng)件。我們用它來(lái)完成對(duì)顆粒狀糖果的運(yùn)輸，它的周向力非常小， 并且基本沒(méi)有任何磨損，所以棘輪材料強(qiáng)度需求不高。然而他工作時(shí)與顆粒狀糖果緊挨， 因此需求它應(yīng)該擁有比較好的耐腐蝕性。
材料：耐腐蝕較好，強(qiáng)度沒(méi)有需求； 選 40Cr。
4.3.2 棘輪形狀確定基本形狀如圖：
圖 4.13 棘輪
其中 d=24mm，d1=60mm ，D1=300mm。
4.4 六槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.4.1 槽輪分類及材料選擇
槽輪、裝有圓銷轉(zhuǎn)臂和機(jī)架構(gòu)成槽輪。拔盤是自動(dòng)件，它是相同速度一直轉(zhuǎn)動(dòng)，路過(guò)拔銷發(fā)動(dòng)從動(dòng)件槽輪做間歇單向轉(zhuǎn)過(guò)。槽輪構(gòu)造擁有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊密、制造方便、工作安全和效率高、槽輪的動(dòng)靜比是不變值等特點(diǎn)，然而槽輪機(jī)構(gòu)在工作中會(huì)沖擊，轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變大和槽輪槽數(shù)的縮小會(huì)加重，所以當(dāng)速度很快時(shí)不適合使用。常用于某些自動(dòng)機(jī)械和輕工機(jī)械中做轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。槽輪機(jī)構(gòu)種類很多看下圖。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）。
根據(jù)工藝要求，
槽輪的材料與熱處理：
38CrM0Al，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 4.14 槽輪機(jī)構(gòu)型式
4.4.2 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 4.15 正外槽輪機(jī)構(gòu)形狀尺寸
（1） 中心距l(xiāng)
依據(jù)顆粒狀糖果自動(dòng)包裝機(jī)的工藝規(guī)定，中心距l(xiāng) = 100mm
（2） 槽輪槽數(shù) Z
Z=6
39
（3） 槽輪每次轉(zhuǎn)角2a
2a= 2p = 2p = 60°
Z 6
（4） 曲柄銷對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角2b
2b= p(Z - 2) = p(6 - 2) = 120o
Z 6
（5） 槽輪半徑 Rk
R = l cos p = 100 cos p = 86.60
k z 6
（6） 曲柄銷轉(zhuǎn)動(dòng)半徑 R
R = l sin p = 100 sin p = 50
Z 6
（7） 曲柄銷直徑ds
dz = (0.1 ~ 0.15)l = 15
（8） 曲柄軸直徑d á2(l - Rk ) （指兩端支承的曲柄軸）
d á2(l - Rk ) = 26.8 d = 20
（9） 槽輪的槽深
h = Rk
- (l - R) + ds +d,(d= 3 ~ 5mm)
2
（10） 槽輪軸徑dk á2(Rk - h)
h = Rk
- (l - R) + ds +d= 50 2
dk á2(Rk - h) = 73.2 ; dk = 25
（11） 定位弧半徑 R0 = (0.7 ~ 0.15)l