【終稿全套】顆粒狀糖果包裝機設(shè)計【含14張CAD圖紙+文檔】

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任務(wù)書 論文(設(shè)計)題目：顆粒狀糖果包裝機設(shè)計 工作日期：2016年12月09日 ~ 2017年05月26日 1.選題依據(jù): 隨著社會發(fā)展，消費者的要求不斷提高，給從事包裝工程研究的科技人員帶來了機遇與挑戰(zhàn)，本設(shè)計的任務(wù)是顆粒裝糖果包裝機的設(shè)計。該題目對糖果包裝機進行了較系統(tǒng)的設(shè)計，采用了新型的執(zhí)行機構(gòu)與傳動機構(gòu)，如帶式無級變速器以提高包裝機的的技術(shù)水平，主要進行帶傳動機構(gòu)，鏈傳動機構(gòu)，和執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計。 2.論文要求(設(shè)計參數(shù)): 1.把已加工成型的圓臺狀糖果用鋁箔紙包裝起來，并逐個輸出，生產(chǎn)率為150—200顆 /分，糖紙為方形70mm×70mm，厚0.008mm，的鋁箔紙。 2.要求糖果包裝后外觀美觀，鋁箔紙無明顯損傷、撕裂。機器結(jié)構(gòu)簡單，工藝可靠 ，操作方便、安全，維修容易。 3.個人工作重點: 方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計：選擇全自動機型，自動機采用六槽槽輪機構(gòu)作步進傳送；自動機的執(zhí)行機構(gòu)為送糖機構(gòu)、供紙機構(gòu)、接糖和頂糖機構(gòu)、抄紙機構(gòu)、撥糖機構(gòu)、鉗糖機械手的開合機構(gòu)、轉(zhuǎn)盤步進傳動機構(gòu) 設(shè)計：糖果包裝機方案、工作循環(huán)圖、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計與校核計算：機械手、凸輪、槽輪、齒輪、帶輪、鏈 零件圖繪制：槽輪機構(gòu)、進出糖裝置 裝配圖繪制：包裝機整體布置圖 4.時間安排及應(yīng)完成的工作: 第1周：查閱相關(guān)文獻資料，了解設(shè)計內(nèi)容第2周：初步方案設(shè)計 第3周：總體方案設(shè)計 第4周：開題報告撰寫及準備開題答辯 第5周：顆粒狀糖果包裝機整體結(jié)構(gòu)設(shè)計計算第6周：顆粒狀糖果包裝機整體結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 第7周：顆粒狀糖果包裝機各傳動機構(gòu)設(shè)計計算 第8周：顆粒狀糖果包裝機各傳動機構(gòu)設(shè)計計算第9周：開始繪制相關(guān)CAD圖紙 第10周：中期檢查及相關(guān)文檔處理第11周：繪制相關(guān)CAD圖紙 第12周：修改相關(guān)CAD圖紙 第13周：完善相關(guān)CAD圖紙 第14周：撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書第15周：完善畢業(yè)設(shè)計說明書 第16周：準備答辯及相關(guān)文檔整理 5.應(yīng)閱讀的基本文獻: [1] 趙惠健.怎樣調(diào)試枕式熱封型糖果包裝機[J].食品與機械,1992,(2) :36. [2] 馬駿.糖果包裝機推糖機構(gòu)運動分析[J].包裝工程,2014,35(21):53～58. [3] 趙志旭.基于PLC糖果包裝機控制系統(tǒng)設(shè)計[J].食品與機械,2008,24（2）：77～79. [4] 陳桂珍.糖果包裝機縱封器的設(shè)計與研究[J].長春光學(xué)精密機械學(xué)院學(xué)報 ,1997,20（1）:49～52. [5] 王江濤.自動化模塊設(shè)計在糖果包裝機上的應(yīng)用[J].包裝與食品機械 ,2012，30（1）：65～67. [6] 候一江.多功能糖果包裝機機構(gòu)及性能的研究[J].包裝與食品機械,1996,14（2）：20～26. [7] 王英玲.基于Pro/E的糖果包裝機機械手產(chǎn)品造型設(shè)計[J].機械管理開發(fā),2016,(10):34～35. [8] A.P.Burger.Scheduling multi-colour print jobs with sequence-dependent setup times[J].Journal of Scheduling,2015,2:131～145. [9] Ceszniewski.The total package is right[J].Candy Industry,2016,9:35～37. [10] Watt.Food Trends 2016:Machines,the new "healthy" and sustainability[J].Candy Industry,2016,1:18～20. [11] 濮良貴,陳國定,吳立言. 機械設(shè)計(第九版)[M].北京.高等教育出版社,2013. [12]劉朝儒 .機械制圖[M].北京：高等教育出版社，2001 [13]孫毅.理論力學(xué)I[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.2002. [14] 廖漢元，孔建益.機械原理[M].北京:機械工業(yè)出版社, 2012. [15] 成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京.化學(xué)出版社,2002. [16]祝守新 韓連英.機械工程控制基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008. 指導(dǎo)教師簽字： XX 教研室主任意見： 同意 簽字：XX 2016年12月11日 教學(xué)指導(dǎo)分委會意見： 同意 簽字：XX 2016年12月11日 學(xué)院公章 進度檢查表 第 -3 周 工作進展情況 查閱了16篇文獻資料，充分了解設(shè)計內(nèi)容，完成初步方案設(shè)計，并開始 撰寫開題報告 2017年01月02日 指導(dǎo)教師意見 本周工作主要是查閱國內(nèi)外文獻，了解糖果包裝機械國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。該生文獻量較少，基本確定了初步方案及需要完成的相關(guān)任務(wù)。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2017年02月28日 第 -1 周 工作進展情況 完成了開題報告的撰寫工作,完成了總體方案設(shè)計，并且通過了開題報 告答辯，準備開展下一階段的工作 2017年03月16日 指導(dǎo)教師意見 本周工作主要是外文文獻翻譯，分析糖果包裝機技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，確定設(shè)計細節(jié)。撰寫及修改開題報告，準備開題答辯！該生進展較慢！ 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2017年04月17日 第 1 周 工作進展情況 完成了顆粒狀糖果包裝機設(shè)計計算工作，準備開展下一階段的工作。 2017年03月16日 指導(dǎo)教師意見 顆粒狀糖果包裝機方案確定，運動簡圖繪制完畢，相關(guān)外形尺寸計算基本完成！進展較慢！ 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2017年03月16日 第 7 周 工作進展情況 開始繪制顆粒狀糖果包裝機相關(guān)CAD圖紙，準備開展下一階段工作 2017年04月17日 指導(dǎo)教師意見 顆粒狀糖果包裝機開始繪圖，設(shè)計進度慢，須加快進度！ 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2017年05月15日 第 11 周 工作進展情況 修改顆粒狀糖果包裝機相關(guān)CAD圖紙并針對論文查重中一些相似度的 修改 2017年05月15日 指導(dǎo)教師意見 顆粒狀糖果包裝機視圖、三維造型已經(jīng)完成，需要修改的地方較多，論文尚未收尾，須加快進度。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2017年05月18日 第周 工作進展情況 年 月 日 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師(簽字)： 年 月 日 過程管理評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 工作態(tài)度 態(tài)度認真，刻苦努力，作風(fēng)嚴謹 3 2 遵守紀律 自覺遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，主動聯(lián)系指導(dǎo)教師,接受指導(dǎo) 3 2 開題報告 內(nèi)容詳實，符合規(guī)范要求 5 3 任務(wù)完成 按時、圓滿完成各項工作任務(wù) 4 3 過程管理評分合計 10 過程管 理評語 該題目涉及食品機械方案設(shè)計。XX在整個畢業(yè)設(shè)計過程中態(tài)度基本認真，比較誠懇，由于該生基礎(chǔ)較弱，需要補充學(xué)習(xí)的內(nèi)容較多，對每種觀點、理論都需要花費大量精力去消化吸收；對于設(shè)計中涉及到的各種知識都積極主動尋求多種方式進行學(xué)習(xí)，刻苦努力，作風(fēng)比較嚴謹。設(shè)計中基本能自覺遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，除了能積極響應(yīng)指導(dǎo)教師的響應(yīng)外，能主動以QQ、微信、email及面談等方式聯(lián)系指導(dǎo)教師，與指導(dǎo)教師認真交流討論，虛心接受教師指導(dǎo)，并能認真做好筆記。該生開題報告符合規(guī)范要求，內(nèi)容比較全面詳實。工作計劃制訂基本合理，前期進展較慢，后期刻苦努力最終基本能按時圓滿的完成各階段各項工作任務(wù)。 指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2017-05-22 指導(dǎo)教師評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應(yīng)用能力 5 3 完成質(zhì)量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設(shè)計、實驗等正確合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 6 指導(dǎo)教師評分合計 13 指導(dǎo)教 師評語 畢業(yè)設(shè)計針對糖果包裝機開展結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，符合機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)方案要求，符合機械工程卓越工程師培養(yǎng)目標，有一定的的研究價值與實踐意義，設(shè)計工作深度、難度適宜。設(shè)計方案合理，過程分析基本全面，計算基本正確。畢業(yè)設(shè)計共完成圖紙14張，說明書一份，畢業(yè)設(shè)計工作量滿足要求。圖紙基本符合國家標準要求，論文格式基本正確，書寫規(guī)范，條理清晰，語言流暢。英文摘要和外文翻譯能做到語言基本流暢，基本完整表達原文意思。在整個畢業(yè)設(shè)計的過程，學(xué)生態(tài)度比較端正，學(xué)習(xí)比較認真，時間安排較合理，基本能按時與指導(dǎo)教師溝通，盡管初期進展緩慢，后期基本上能加快進度，基本滿足要求。畢業(yè)設(shè)計表明，該生具有一定的獨立工作能力。 同意該生參加畢業(yè)設(shè)計答辯！ 指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2017-05-27 評閱人評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表 達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應(yīng)用能力 5 3 完成質(zhì)量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設(shè)計、實驗等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 6 評閱人評分合計 13 評閱人 評語 XX同學(xué)畢業(yè)設(shè)計的題目是“顆粒狀糖果包裝機設(shè)計”，過程涉及計算、繪圖和三維建模等內(nèi)容，是機械設(shè)計專業(yè)畢業(yè)生典型設(shè)計題目之一，符合機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)目標的要求，有一定的難度和較強的實際意義，工作量飽和。該生能夠在規(guī)定時間內(nèi)完成設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的各項任務(wù)，設(shè)計說明書的重復(fù)率也滿足要求。從所提交的圖紙、說明書和外文翻譯所完成的質(zhì)量看，該生對專業(yè)知識掌握基本全面，有基本的綜合運用能力和文獻檢索能力；該生具有一定的中文表達能力和使用計算機軟件繪制基本零件圖及裝配圖的能力；對外文文獻的翻譯能力還有待進一步鍛煉和提高。所提交的設(shè)計說明書符合規(guī)范要求，語句基本通順 ，層次清楚，內(nèi)容較齊全。所繪制的裝配圖和零件圖數(shù)量充足，質(zhì)量一般，有細節(jié)錯誤已經(jīng)改正。對部分零件進行了三維實體建模。同意該生參加答辯。 評閱人簽字：XX 評閱人工作單位：機械工程學(xué)院日期：2017-05-23 答辯紀錄 學(xué)生姓名：XX 專業(yè)班級：XX 畢業(yè)論文(設(shè)計)題目： 顆粒狀糖果包裝機設(shè)計 答辯時間：2017年05月24日 時 分 ~ 時 分 答辯委員會(答 主任委員(組長)： XX 辯小組)成員 委 員(組 員)： XX XX XX 答辯委員會(答辯小組)提出的問題和答辯情況 問題1：包裝過程通過哪些動作實現(xiàn)的？ 回 答： 先經(jīng)過剪紙凸輪把包裝紙切開，在由頂糖桿把糖頂進機械手 ，然后經(jīng)過抄紙版凸輪把包裝紙的另外一邊減掉，最后把糖包裝好 問題2：機械手的夾持力在論文里是否有體現(xiàn)？ 回 答： 在論文體現(xiàn)第4章凸輪設(shè)計有體現(xiàn) 問題3：圖紙是否是1:1畫的？ 回 答： 不是，我的圖紙是按照3：1畫的！ 問題4：凸輪的設(shè)計輪廓曲線是用何種方法實現(xiàn)的？ 回 答： 我用的是反轉(zhuǎn)法 問題5：運用了幾種類型的凸輪？ 回 答： 頂糖桿凸輪、接糖桿凸輪、撥糖桿凸輪、剪紙刀凸輪、抄紙版凸輪 問題6：圓柱型凸輪工作時，從動桿實現(xiàn)什么運動？ 回 答： 從動桿實現(xiàn)上下運動 問題7：整個設(shè)計使用了多少種傳動方式？有沒有先后關(guān)系？ 回 答： 使用了齒輪傳動、鏈傳動、帶傳動。有先后關(guān)系，鏈傳動第一，鏈傳動第二，齒輪傳動第三。 問題8：那塊是齒輪傳動？ 回 答： 機械手和分配軸以及送糖軸是齒輪傳動 記錄人： XX 2017年05月24日 答辯委員會評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 自述總結(jié) 思路清晰,語言表達準確,概念清楚,論點正確,分析歸納合理 10 6 答辯過程 能夠正確回答所提出的問題,基本概念清楚,有理論根據(jù) 10 6 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 3 完成質(zhì)量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設(shè)計、實驗等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 6 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表 達與外語應(yīng)用能力、文獻資料檢索能力、計算機應(yīng)用能力 10 7 答辯委員會評分合計 28 答辯委員會評語 XX同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計工作期間，基本遵守各項紀律，表現(xiàn)一般。 能按時完成畢業(yè)設(shè)計有關(guān)任務(wù)。 論文立論正確，立論分析無原則性的錯誤，解決問題方案有一定的參考價值，結(jié)論基本正確。 論文使用的概念基本正確，語句通順，條理比較清楚。 論文中使用的圖表，設(shè)計中的圖紙在書寫和制作時，能夠執(zhí)行國家相關(guān)標準，基本規(guī)范。 能夠查閱文獻資料，原始數(shù)據(jù)搜集得當，實驗或計算結(jié)論基本準確。 答辯過程中，能夠闡述出論文的主要內(nèi)容，主要問題經(jīng)答辯教師啟發(fā)后能夠回答出來。 答辯成績： 28 答辯委員會主任： XX 2017年05月27日 成績評定 項目分類 成績評定 過程管理評分 10 指導(dǎo)教師評分 13 評閱人評分 13 答辯委員會評分 28 總分 64 成績等級 D 成績等級按“A、B、C、D、F”記載 成績審核人簽章： XX 學(xué)院審核人簽章： XX 摘 要 機械系統(tǒng)設(shè)計的典型范例之一是顆粒狀糖果包裝機的設(shè)計，其設(shè)計過程主要包括機構(gòu)的大小、強度大小的設(shè)計和傳動機械系統(tǒng)的設(shè)計。本設(shè)計主要講述的是如何用鋁箔紙包裝顆粒狀糖果。設(shè)計有三部分：設(shè)計方案、設(shè)計機械手和進出糖機構(gòu)、設(shè)計傳動系統(tǒng)鏈。 本設(shè)計的功能是否可以順利執(zhí)行主要依靠的是機械手和進出糖機構(gòu)的設(shè)計，它主要實現(xiàn)的功能是顆粒狀糖果的輸入、折邊、抄底邊等，最后通過輸送帶輸出包裝好的顆粒狀糖果。在這個設(shè)計的系統(tǒng)中，機械手需要實現(xiàn)夾糖、折邊和傳送等主要功能，所以對于機械手的外形、夾緊力、轉(zhuǎn)位的角度也提出了各自的設(shè)計條件。 動力對于一個動作運行系統(tǒng)來說是極為重要的，因此，傳動系統(tǒng)的設(shè)計也變得相當重要。要在系統(tǒng)中實現(xiàn)送糖盤的轉(zhuǎn)位、機械手的轉(zhuǎn)位、供紙、裁紙、撥糖、頂糖等，需要傳動系統(tǒng)控制大小不同的動力。如在機械手轉(zhuǎn)位的功能中，用傳動鏈中的槽輪機構(gòu)去完成間歇的轉(zhuǎn)位，給頂糖、接糖、撥糖這些功能的實施提供充足的運行時間，槽輪機構(gòu)必須在機械手轉(zhuǎn)到位后停留一段時間。該設(shè)計的顆粒狀糖果包裝機正常運行時平均的生產(chǎn)速度為180顆/分鐘。 關(guān)鍵詞：包裝機；機械手；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)計工作的理論意義和應(yīng)用價值 1 1.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 1 1.3 本設(shè)計主要研究內(nèi)容 3 2 顆粒狀糖果包裝機方案設(shè)計 4 2.1 設(shè)計任務(wù)抽象化 4 2.2 確定工藝原理 4 2.3 顆粒狀糖包裝機的總體布局 6 3 傳動系統(tǒng)設(shè)計 8 3.1 顆粒狀糖果包裝機傳動機構(gòu)圖 8 3.2 選用電動機 8 3.3 帶輪設(shè)計 9 3.4 鏈輪設(shè)計 12 3.5 齒輪的設(shè)計 13 3.6 標準直齒齒輪副 16 設(shè)計表 15 4 進出糖機構(gòu)和機械手的設(shè)計 16 4.1 夾持裝置設(shè)計 16 4.2 凸輪設(shè)計 19 4.3 棘輪設(shè)計 28 4.4 六槽槽輪機構(gòu)設(shè)計 29 5 其他機構(gòu)原理 34 5.1 頂糖和接糖結(jié)構(gòu)簡易圖 34 5.2 抄紙和拔糖結(jié)構(gòu)簡易圖 34 6 顆粒狀糖果包裝機工作圖 35 6.1 機械手Ⅰ工位段 35 6.2 機械手Ⅱ工位段 39 7 顆粒狀糖果包裝機三維圖 40 8 環(huán)保分析 41 9 結(jié) 論 42 參考文獻 43 致 謝 44 附錄 A：外文翻譯 45 附錄 B：外文原文 47 顆粒狀糖果包裝機設(shè)計 1 緒論 1.1 設(shè)計工作的理論意義和應(yīng)用價值 1.1.1 理論意義： 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的日益提高，對產(chǎn)品的包裝要求也越來越高。顆粒包裝機是輕工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的自動機械之一，其主要用于各種顆粒產(chǎn)品的包裝。我國近些年來包裝工業(yè)發(fā)展迅速，但又在某種程度上受到機械工業(yè)發(fā)展相對滯后的影響， 包裝機械發(fā)展也較為緩慢.提高食品工業(yè)的機械化和自動化程度，是實現(xiàn)食品工業(yè)現(xiàn)代化的重要環(huán)節(jié)。用現(xiàn)代化設(shè)備裝備我國食品工廠，已成為一項迫切的重要任務(wù)。為了有利于食品工廠生產(chǎn)率的儲存、流通和消費，必須根據(jù)需求對成品進行適當?shù)陌b，因此進行顆粒包裝機的設(shè)計研究具有一定的意義。 1.1.2 應(yīng)用價值： 通過本次畢業(yè)設(shè)計，對包裝機械有一總體了解，對顆粒包裝機的工作過程進行具體的分析、研究，盡量做到有所創(chuàng)新。同時培養(yǎng)學(xué)生對大學(xué)所學(xué)知識的理解，收集、查閱文獻資料的能力，發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。 實現(xiàn)包裝作業(yè)機械化可以節(jié)約勞動力，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約原材料和降低成本，降低勞動強度和改善環(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)機械化、自動化目前正向著高速化、通用性、可靠性、費用低、流水線自動化控制、采用新的包裝材料等六個方向發(fā)展[1]。 1.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 1.2.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀： 我國包裝機械業(yè)概況與展望目前我國包裝機械企業(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)計開發(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)品開發(fā)周期長，不能及時響應(yīng)市場的需求，及時提供市場、用戶所急需的產(chǎn)品。企業(yè)主要精力都花費在量的擴張上，對質(zhì)的提升、科技進步的投入嚴重不足， 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。低價競爭已威脅到企業(yè)生存的地步；另外，產(chǎn)品安全防護措施較差，安全意識不強，這些都造成國內(nèi)產(chǎn)品與國外市場競爭能力偏低.目前我國包裝機械產(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]。隨著我國進入世貿(mào)組織(WTO)，國際先進的技術(shù)、設(shè)備和管理經(jīng)驗的進入勢必會對我國剛剛發(fā)展起來的包裝機械工業(yè)造成巨大沖擊，企業(yè)面臨著前所未有的嚴峻考驗[7]。 9 1.2.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀： 國外包裝機械業(yè)概況美國、日本、德國、意大利是世界上包裝機械四大強國。美國是世界上包裝機械發(fā)展歷史較長的國家，早已形成了獨立完整的包裝機械體系，其品種和產(chǎn)量均居世界之首。10 多年來，美國始終保持著世界最大包裝機械生產(chǎn)和消費大國的地位。其產(chǎn)品以高、大、精、尖產(chǎn)品居多，機械與計算機緊密結(jié)合，實現(xiàn)機電一體化控制。新型機械產(chǎn)品中以成型、填充、封口三種機械的增長最快，裹包機和薄膜包裝機占整個市場份額的 15%，紙盒封盒包裝機在市場占有率中居第二位。從 90 年代初以來，美國包裝機械業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢頭。散體物料包裝機的改進設(shè)計日本與美國、德國相比，起步較晚。上世紀 60 年代以前，包裝機械廠家不足 60 家，只能包裝糖果、香煙等。60-70 年代，是日本包裝機械業(yè)起步階段，產(chǎn)值增長速度很快。70-80 年代，增長速度雖不如上一階段那么高，但年增長率仍達 13%。80-90 年代是穩(wěn)定增長分階段， 將微電子技術(shù)成功地應(yīng)用于包裝機械的控制，以后又將光導(dǎo)纖維技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)、模塊化技術(shù)應(yīng)用于包裝機械，達到安全性高、無人操作、高生產(chǎn)率的水平，大大提高了其國際市場競爭力。因此從上世紀 60 年代到 90 年代初，日本包裝機械工業(yè)連續(xù) 30 多年高速增長，引進--消化--發(fā)展的過程。德國、意大利、英國、瑞士和法國等，都是世界上很重要的包裝機械生產(chǎn)國家。德國的包裝機械在計量、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、自動化程度高、可靠性好等特點， 享譽全球。一些大公司生產(chǎn)的包裝機械集機-電-儀及微機控制于一體，采用光電感應(yīng)， 以光標控制，并配有防靜電裝置。其大型自動包裝機不僅包裝容積大，而且能集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等工序在一臺單機上完成。德國包裝機械業(yè)多年來始終處于穩(wěn)定增長狀態(tài)，出口比例占 80%左右。德國是世界上最大的包裝機械出口國。意大利是僅次于德國的第二大包裝機械出口國。意大利的包裝機械多用于食品工業(yè),具有性能優(yōu)良、外觀考究、價格便宜的特點，出口比例占 80%左右[5]。目前，世界各國對包裝機械的發(fā)展都十分重視，集機、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)實用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國包裝機械發(fā)展的趨勢[8]。 1.2.3 發(fā)展趨勢： 盡管我國包裝機行業(yè)擁有巨大的發(fā)展空間，但是其發(fā)展狀況卻不令人理想，有種裹足不前的現(xiàn)象，這也令人百思不得其解國內(nèi)包裝機企業(yè)由于缺乏高端科技，所以很多產(chǎn)品都是由國外引進的，這樣做雖然大大加快了我國包裝工業(yè)的發(fā)展速度，縮小了我國包裝工業(yè)與發(fā)展國家的差距，但是過分依賴國外依賴國外的高端技術(shù)與技術(shù)裝備，很不利于我國包裝行業(yè)技術(shù)水平的整體提高，不利于發(fā)展自己的知識產(chǎn)權(quán)，不利于培育自己的專業(yè)設(shè)計人員，所以我們應(yīng)該加強科學(xué)技術(shù)投入，杜絕過分依賴國外高端技術(shù)，加強自主創(chuàng)新力度。再者，我國包裝機行業(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，成立專門的科研機構(gòu)，增強產(chǎn)品創(chuàng)新力。由此可見， 包裝機行業(yè)的長久發(fā)展還是打破陳規(guī)，還離不開創(chuàng)新。目前我國包裝機械企業(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)計開發(fā)能力較弱，產(chǎn)品品種單一。需要設(shè)計出獨立完整的包裝機體系，以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)要求。 1.3 本設(shè)計主要研究內(nèi)容 1.3.1 重點解決的問題 （1）顆粒狀糖果包裝機方案選擇 （2）包裝及傳動系統(tǒng)設(shè)計 （3）機械手及進出糖機構(gòu)設(shè)計 1.3.2 本設(shè)計預(yù)期取得的成果 （1）顆粒狀糖果包裝機總體設(shè)計方案 （2）顆粒狀糖果包裝機結(jié)構(gòu)的設(shè)計一套 （3）顆粒狀糖果包裝機設(shè)計圖紙一套.三維模型 （4）完成畢業(yè)論文一份 （5）電子版一份 2 顆粒狀糖果包裝機方案設(shè)計 2.1 設(shè)計任務(wù)抽象化 設(shè)計要求：把已加工成型的顆粒狀糖果用鋁箔紙包裹起來，讓加工速度120塊/ min， 能調(diào)控的波動是70 -130塊/ min。設(shè)計時，取速度86件/ min使之易運算。用 220V 交流電。 功能分解： 圖 2.1 功能分解簡圖 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，機械動作時，應(yīng)該有恰當?shù)膴A緊力，以確保產(chǎn)品加工質(zhì)量；進出料時，包裝速度也是如此，因為太快會產(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。因為它脆而薄，易裂和變形。所以，送紙速度小于500mm / s 。 供紙機結(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)。(實際是顆粒狀，本次使用，以圓臺形方便表示） 2.2.4 顆粒狀糖果包裝工藝的實驗 根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進行工藝實驗。 圖 2.3 鉗糖機械手圖 圖 2.4 顆粒狀糖果包裝過程圖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 上圖可知,機械手上有彈性的錐形模腔,可以適應(yīng)顆粒狀糖尺寸大小,不會拉破鋁箔紙。機械手有圓環(huán)形托板,目的是確保糖塊不會落下。(實際是顆粒狀，本次使用，以圓臺形方便表示） 實驗流程: 鉗糖機械手轉(zhuǎn)到裝糖未位置,4 向下運行,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 5 作順時針方向旋轉(zhuǎn),路過 9,使之 8 完全包裹在糖塊表面,這樣就形成圖 2.2 (d) 所示。 因為包裝紙表面不夠平滑,會產(chǎn)生褶皺現(xiàn)象,必須優(yōu)化。 通過試驗,得出鋁箔紙用柔軟之物輕輕一抹,就會光滑地緊貼在糖塊上.于是填入一個錐形毛刷圈（軟性尼龍絲）。頂糖過程中，糖塊和鋁箔紙先過毛刷圈，再到機械手成形，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 2.3 顆粒狀糖包裝機的總體布局 2.3.1 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。經(jīng)過程得出，要兩工位，是進料和成型以及折邊工位和出料工位。自動機用六槽槽輪機構(gòu)作工件步進來傳送。 2.3.2 自動機的執(zhí)行機構(gòu) 依據(jù)顆粒狀糖果包裝工藝，確定自動機有以下機構(gòu)： （1）送糖機構(gòu)； （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  圖 2.6 鉗糖機械手 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 2.4 總功能及包裝機總體布置 圖 2.7 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 2.8 總體布置圖 3 傳動系統(tǒng)設(shè)計 3.1 顆粒狀糖果包裝機傳動機構(gòu)圖 顆粒狀糖果包裝機是專用的自動機其中一類，依據(jù)自動機傳動系統(tǒng)的設(shè)計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 表達的傳動系統(tǒng)。 圖 3.1 顆粒狀糖果包裝機傳動機構(gòu)圖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 選用電動機 輕工自動機功率多數(shù)是消耗是運動件的摩擦。。所以，現(xiàn)在比較困難用計算的方法去解決所設(shè)計自動機功率大小。一般使用類比法去得出自動機電機的功率，然后把這個當做自動機設(shè)計參數(shù)，等到之后自動機試制，把實際測量出自動機電機的功率與之相比較，假如差距比較大，那么就應(yīng)該調(diào)整。 由《機械設(shè)計手冊》可知，顆粒狀糖果包裝機的電動機功率應(yīng)為0.4kw，電動機的旋轉(zhuǎn)速度是1440r / min 電動機選擇 YD 系列（ IP44 ）中的變極多速三相異步，型號是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 依據(jù)顆粒狀糖果包裝機傳動變速機構(gòu)用帶式無極變速可得 V 帶。 3.3.1 帶輪優(yōu)缺點 優(yōu)點：運行穩(wěn)沒有噪音；超載時，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；簡單結(jié)構(gòu)，拆裝便捷。 缺點：彈性滑動和打滑，效率低，以至于不可以擁有精準的沖動比；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)計要求 設(shè)計帶輪時，應(yīng)使用其結(jié)構(gòu)便與制造。 寬 V 帶設(shè)計已知數(shù)據(jù)：帶輪轉(zhuǎn)動速度，傳遞的功率，運行環(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，傳動比等。 下圖為單向分離錐輪機構(gòu)。 圖 3.2 分離錐輪結(jié)構(gòu) 3.3.3 設(shè)計 v 帶變速傳動 圖 3.3 v 帶變速傳動圖 19 （1）傳動比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°） bp h ≤ 2 — 1 （6）帶輪最小工作直徑Dmax Dmin  + 2h t?n 2 = 2h14 Dmin ≤ 3203  12P1 b  = 59h49?? 1 p n 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)該按帶輪長度 L 的規(guī)格決定最后圓整?0 = 272?? （11）帶的節(jié)線長度Lp Lp = 2?0 + 0h5n Dmax + Dmin + 4? = t12h7?? 將計算值與規(guī)格圓整后并重新計算中心距 ?，Lp = t12h7 帶內(nèi)周長 867 a = ?0 + 2 = 270 + 2 = 243?? （12）帶在帶輪上的最小包角αmin αmin = 1t0°— ? 57h3 = 1??h93° （13）計算圓周力Fmax KA = 1 Fmax =  191 ×105KAP1 Dminn1 = 121h?? （14）驗算工作應(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)計要求。 Di = Dmin — 2 h — h1 — 0h2~1h4 = 54?? 3.4 鏈輪設(shè)計 3.4.1 鏈傳動優(yōu)缺點 它和帶傳動比較，鏈傳動優(yōu)點是：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；與齒輪傳動相比，效率較高；應(yīng)有的張緊力比較小， 軸被作用的壓力??；沒有,就維持均衡傳動比；工作狀況一樣時，傳動的尺寸比較緊密。制造和安裝精度對于鏈傳動來說不高。缺點：只用在平行軸間傳動；磨損了之后容易發(fā)生跳齒；瞬間鏈傳動速度與瞬間的傳動比不是常數(shù)，運行過程中，它的平衡性比較差， 產(chǎn)生噪音。 3.4.2 鏈傳動設(shè)計 鏈傳動的功率 P1 =hv帶 ′ P = 0.96 ′ 0.55 = 0.528kw 鏈傳動的傳動比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《機械設(shè)計》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) K A 小鏈輪齒數(shù)系數(shù) KZ多排鏈的系數(shù) Km 鏈長系數(shù) K L  查《機械設(shè)計》5.4 得 Ka = 1 查《機械設(shè)計》5.5，鏈板疲勞得 K z = 1 查《機械設(shè)計》5.6 得 Km = 1 查《機械設(shè)計》圖 5-13 得 KL = 1.02 0 P 3 K A P1 = 1′ 0.528 = 0.518mm K2 KL Km 1′1.02 ′1 小鏈輪轉(zhuǎn)速n1 和 p0 查《機械設(shè)計》5-12， 08A 是鏈條型號， p = 12.7mm （4）中心距a a = P [(L - Z1 + Z2 ) + - 8( Z1 - Z2 )2 ] = 12.7 [(115 - 19 + 51) + ??? = 504mm 4 P 2 2p 4 2 （5）驗算鏈速ν v = Z1n1 p 60 ′100 = 0.75 ~ 1.39mm / s 符合估計。 （6）計算壓軸力 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 3.5.1 螺旋齒輪 機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)用在傳遞空間交錯軸運動，因為它點觸碰和容易磨，用在儀表和載荷較小的輔助傳動。在主傳動，有時候也使用螺旋齒輪，例如在小模數(shù)齒輪機床里。另外，螺旋齒輪的傳動經(jīng)常會應(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》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）確定傳動比 i 依據(jù)顆粒狀糖果自動包裝機工藝的要求，三螺旋齒輪齒數(shù)傳動比是 i = 1 （2）計算系數(shù) K ' 根據(jù)《齒輪手冊》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 計算后圓整得 （4）圓整后計算 k Z1 = 23, Z2 = mZ1 = 23 k = Z1m = 23′ 3 = 0.69 a 100 （5）分度圓柱上螺旋角 按式 b1 = arctan 算出b1 = 45° 按式 K = 2 sin b1 計算 a + tan b1 當b1 = 40°時 k = 0h70710? 當b1 = 45°時 k = 0h?9902 當b1 = 50° 時 k = 0h?7472 用內(nèi)差法得 （6）實際中心距a實 b1 = 52.2557° b2 = 90° - 52.2557° = 37.7443° a = mn ( 實 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 標準直齒齒輪副 16 設(shè)計表 表 3.1 直齒齒輪設(shè)計表 類型 計算 計算過程 單位 計算答案 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 = (20 ~ 40) 個 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.計算齒輪的 mm 64 分度圓直徑 d 108 7.計算齒輪寬度 B b = φdd1 圓整后取： B1 = 32 B2 = 54 mm 32 54 4 進出糖機構(gòu)和機械手的設(shè)計 4.1 夾持裝置設(shè)計 4.1.1 設(shè)計要求 夾持器設(shè)計的基本要求 （1）有恰當驅(qū)動和夾緊力； （2）手指應(yīng)具有一定的開閉范圍； （3）產(chǎn)品在手指的夾持準確度應(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)計參數(shù)及要求 （1）選取手指夾持器，通過抓緊和放松來執(zhí)行； （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； 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 計算. 手指在產(chǎn)品上的力，是設(shè)計手部的重要憑據(jù)。一定要對它的大小和方向以及作用點實行解析、運算。通常，加緊力一定需要解決工件重力產(chǎn)生的靜載荷來確保工作可以維持加緊形態(tài)。 在機械手運行期間，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)如下公式進行運算 由《專用機床設(shè)計與制造》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 計算 （N） 彈性元件中包括彈簧，在載荷推動下彈簧能夠形成很大的彈性形變。它的使用在各類機械十分多，一般在： a.緩解振動，例如轎車以及各類緩沖器中的的彈簧； b.存儲和輸出量，例如表彈簧； c.檢測力大小。例如測力器里面的彈簧； d.把持機構(gòu)運動，例如制動器。 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。因為它物價低，機械上用它制造尺寸小的彈簧。 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=(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 運算彈簧伸長量 X = 20 / 3mm 時,變化量拉伸力是DF ： 在《機械設(shè)計手冊》第二版 P1002 表 9-15 ΔF =9.8*π*d3*[τ]/(8*K*D) (3.1.4-2) v 4 — 12 在《機械設(shè)計手冊》 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 開閉角 a 的計算 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 = tga * (L1+ L2 +15) = 0.25 * (20 + 30 +15)mm = 16.25mm 4.2 凸輪設(shè)計 4.2.1 機械手凸輪 在機床自動化以及半自動化中，凸輪機構(gòu)是其中的一種。一般用在傳動部件中的進給和調(diào)動運動以及操控一些其它輔助的機構(gòu)。它的突出點是運行靠譜、個體小、比較簡單的結(jié)構(gòu)，經(jīng)常用在路程短、運動復(fù)雜、轉(zhuǎn)動速度在500 轉(zhuǎn)/分以下的運動循環(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)造簡單，個頭小，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 機械手凸輪 （2）凸輪材料選擇 凸輪以及從動件，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 號鋼或 20Cr 鋼等。 所以用 20Cr 鋼 （3）凸輪尺寸計算 如圖 取 r1=95mm, r2 =85mm 選取凸輪以及從動桿時必須研究下面的幾個要求： a、滿足生產(chǎn)工藝要求； b、盡量提高機器的生產(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 過渡為勻變速過渡 它的行程和速度還有加速度如下圖所示： 圖 4.4 凸輪機構(gòu)的 s 和 V 以及 a 圖 （4）凸輪強度計算 由《機械設(shè)計手冊》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)+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 凸輪接觸點曲率半徑 ρ2=95mm 所 以 ρ=7.38mm ZE： 系數(shù)（鋼對鋼） 查《機械設(shè)計手冊》 中冊→ ZE=60.6 [σH] ：許用接觸應(yīng)力 [σH]=27.44-29.4N/mm 2 查《機械設(shè)計手冊》 中冊→取[σH]=28.42N/mm 2 所以σ= 27.44N/mm 2 在此σ≤[σH] 符合強度要求。 4.2.2 頂糖桿槽凸輪 5 設(shè)計 圖 4.6 頂糖桿槽凸輪 （1）凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)顆粒狀糖果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 4.7 圖 4.7 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 h = 為 — 1 sin 2nt 2n t為 用無因次量表示為 S = ? — 1 2n  sin2n? ②選擇最佳壓力角 V = 1 — hts2n?A = 2nsin2n ? 在工程使用的過程中，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° 頂糖桿凸輪搖動滾子式槽凸輪最恰的壓力角是αmax = 40° 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。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，響凸輪機構(gòu)最大壓力角會被它影響。所以， 在研究過程中，凸輪基圓半徑確定經(jīng)常依據(jù)最大壓力角沒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《機械設(shè)計手冊》如下圖所示 4.8 由圖 4.8 可得正弦運動規(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°的兩點連起來，與直線 I 交點 A,在將 A 點與h = 30mm 的點連在 一起，連的線和直線 II 交點 B，再讓 B 點與b1 = 60° 的點連在一起，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畫凸輪的理論和實際廓線 圖 4.9 輪的理論和實際廓線 作圖步驟： （1）在圖中間隔 5°左右取一個q值，算出對應(yīng)的j值；圖示當q= qn 時的j= jn （2）任選凸輪轉(zhuǎn)動軸軸心 A，依據(jù)結(jié)構(gòu)布局取定從動件轉(zhuǎn)軸 B 的地點，作 A 和 B 的圓心，以 Rb 和l 半徑作弧交C0 點，那么 BC0 動件開始位置，并標出輪轉(zhuǎn)向。 （3）把 BC0 作為始點，測量從動件位移jn 得到點Cn ； AB 當做起點，qn 是逆凸輪 轉(zhuǎn)向量，得 B ； B 圓心、l 半徑畫弧，點 A 圓心、 AC 半徑畫弧交點C / 。取不同q值， n n n n 重復(fù)上面畫法，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、一系列滾子圓的半徑是 Rr 由包羅線可得 （3）設(shè)計凸輪的工作圖 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 是凸輪機構(gòu)材料和熱處理方法 表 4.2 凸輪機構(gòu)材料和熱處理的方法 工作條件 凸 輪 從動件接觸端 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 凸輪機構(gòu)的技術(shù)條件如下表 4.3 所示。 表 4.3 凸輪機構(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) 1 盤形凸輪的從動件和凸輪幾何封閉。從動件運動規(guī)律也為正弦運動 用無因次量表示為 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 運動角δ 運動規(guī)律 1 0°~120° 等速上升 h= 60 2 120°~180° 推桿遠休 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 運動角δ 運動規(guī)律 1 0°~120° 等速上升 h= 50 2 120°~180° 推桿遠休 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 接糖桿圓柱凸輪運動規(guī)律表 R=（50~150） 60 推程 h=（50~120） 100 4.3 棘輪設(shè)計 4.3.1 棘輪材料選擇 通常棘輪以及棘爪兩部分構(gòu)成棘輪機構(gòu)。機構(gòu)分為內(nèi)、外嚙合兩種類型，通常棘爪是主動件并且棘輪是從動件。我們用它來完成對顆粒狀糖果的運輸，它的周向力非常小， 并且基本沒有任何磨損，所以棘輪材料強度需求不高。然而他工作時與顆粒狀糖果緊挨， 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，強度沒有需求； 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 六槽槽輪機構(gòu)設(shè)計 4.4.1 槽輪分類及材料選擇 槽輪、裝有圓銷轉(zhuǎn)臂和機架構(gòu)成槽輪。拔盤是自動件，它是相同速度一直轉(zhuǎn)動，路過拔銷發(fā)動從動件槽輪做間歇單向轉(zhuǎn)過。槽輪構(gòu)造擁有結(jié)構(gòu)簡單緊密、制造方便、工作安全和效率高、槽輪的動靜比是不變值等特點，然而槽輪機構(gòu)在工作中會沖擊，轉(zhuǎn)動速度的變大和槽輪槽數(shù)的縮小會加重，所以當速度很快時不適合使用。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)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 槽輪機構(gòu)型式 4.4.2 槽輪機構(gòu)設(shè)計及尺寸設(shè)計槽輪機構(gòu)的主要尺寸如下圖 圖 4.15 正外槽輪機構(gòu)形狀尺寸 （1）中心距l(xiāng) 依據(jù)顆粒狀糖果自動包裝機的工藝規(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)動半徑 R R = l sin p = 100 sin p = 50 Z 6 （7）曲柄銷直徑ds d z = (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 ，（Z 值小選擇比較大的數(shù)，反之選擇比較小的數(shù)字） R0 = (0.7 ~ 0.15)l = 34 （12）定位弧角度;g= p(Z + 2) Z g= p(Z + 2) = 240° Z （13）槽輪機構(gòu)動靜比= t動 t靜 = Z - 2 Z + 2 t動  = Z - 2 = 1 t靜