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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
題目：方糖堆積機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
院 系： 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 生：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
2010年 6月
0
方糖堆積機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
摘要
隨著人們對(duì)商品包裝要求越來越高，包裝機(jī)械行業(yè)成為包裝工業(yè)的重要組成部分。包裝機(jī)械能使產(chǎn)品包裝過程機(jī)械化、自動(dòng)化，大大提高生產(chǎn)效率。本次設(shè)計(jì)的方糖堆積過程是方糖包裝過程中最重要的階段，堆積機(jī)構(gòu)順利地工作直接影響到產(chǎn)品包裝的生產(chǎn)效率。方糖成型后均勻分散在不鋼傳送帶上，該產(chǎn)品隨著傳送帶平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)。先在運(yùn)動(dòng)軌道上設(shè)置橫向堆積調(diào)節(jié)裝置來完成橫向堆積，再通過一組平面四桿機(jī)構(gòu)完成縱向堆積，緊接著經(jīng)機(jī)械手四桿機(jī)構(gòu)和真空泵吸盤的配合使用，產(chǎn)品被迭合為三層成為一包，共108塊，完成方糖包裝前的堆積工作，然后進(jìn)行下道工序。通過對(duì)各部分的作用分析，設(shè)計(jì)出相應(yīng)能解決其各自功能的機(jī)構(gòu)，本文進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)計(jì)算，最后使得四桿機(jī)構(gòu)能夠按照預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡完成產(chǎn)品堆積。
關(guān)鍵詞：橫向堆積、縱向堆積。
Devising for the agency of accumulation
Abstract
As the increasingly demanding for goods packaging, packaging machinery industry now is to become an important part of the packaging industry. Packaging machine can make packaging process more mechanization and automation, dramatically improve productivity. The process of sugar accumulation is the most important procedure of sugar packaging. Whether the accumulation mechanism work smoothly directly influence on product packaging productivity. After forming, sugar dispersed on stainless steel conveyor belt, the product move smoothly on belt .Firstly,we set a horizontal lateral stacking conditioning devise to regulate the horizontal accumulation; then through a vertical plane four-bar linkage complete accumulation, followed by the four-bar linkage manipulator and vacuum suction cups for use with the products to be Recessed into a package for the three A total of 108, before the completion of the accumulation of sugar packaging work, and then proceed to the next process. With the analysis of the various parts of analysis, we designed to solve the corresponding problems with the functions institutions, the paper showed the design and the corresponding calculations.Then ultimately made the four-bar linkage to move as expected and completely realize the accumulation of products.
Key words: horizontal stacking；vertical stacking.
目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
主要符號(hào)表 i
1 緒論 1
1.1 我國包裝機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題 1
1.2國外包裝和食品加工機(jī)械呈現(xiàn)新趨勢(shì) 2
1.3國際包裝機(jī)械的方向發(fā)展 3
1.4本課題研究的主要工作 3
1.4.1研究的主要內(nèi)容 3
1.4.2研究的初步方案 4
2堆積機(jī)構(gòu)方案的確定 5
2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)定 5
2.2傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖 6
3堆積機(jī)構(gòu)的工作原理及設(shè)計(jì) 7
3.1 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn) 7
3.2機(jī)械手平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8
3.3縱向堆積機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11
4鏈傳動(dòng) 13
4.1 鏈傳動(dòng)的整體介紹 13
4.2 套筒滾子鏈的結(jié)構(gòu)、基本參數(shù)及尺寸 13
4.3傳動(dòng)滾子鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算 14
4.3.1傳動(dòng)滾子鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容 15
4.3.2傳動(dòng)鏈鏈輪選擇 17
4.4 輸送鏈的選擇 18
4.5標(biāo)準(zhǔn)輸送用平頂鏈鏈輪 20
4.5.1基本參數(shù)和直徑尺寸 20
4.5.2齒槽形狀及軸向齒廓 20
4.5.3 鏈輪材料及熱處理 21
5槽輪機(jī)構(gòu) 22
5.1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理 22
5.2 槽輪機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用 22
5.3運(yùn)動(dòng)系數(shù)與槽數(shù)的確定 23
6 真空泵的選型 26
6.1選用真空泵時(shí)的注意事項(xiàng) 26
6.2水環(huán)式真空泵的選擇 26
6.2.1泵類型的確定 26
6.2.2根據(jù)系統(tǒng)所需氣量選擇真空泵 27
7橫向堆積裝置設(shè)計(jì) 29
8中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
8.1軸材料的選擇 30
8.2擬定軸上零件的裝配方案 30
8.3根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 30
8.4軸上零件的固定方法 31
9 結(jié)論 33
致謝 34
參考文獻(xiàn) 35
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 36
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)獨(dú)創(chuàng)性聲明 37
附錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
主 要 符 號(hào) 表
z 小鏈輪齒數(shù)
P 傳動(dòng)效率
a 中心距
槽輪角速度
槽輪的槽間半角，
Z 槽輪槽數(shù)
F 真空泵吸附力
1 緒論
1 緒論
1.1 我國包裝機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題
現(xiàn)在我國包裝機(jī)械制造業(yè)存在問題是缺乏宏觀統(tǒng)籌規(guī)劃、缺乏資金投入，企業(yè)用于研究和開發(fā)的投資占銷售額平均水平不到1%，缺乏專業(yè)技術(shù)人員等。我國包裝機(jī)械起步較晚，經(jīng)過20多年的發(fā)展，國內(nèi)包裝機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一，這為我國包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有效的保障，有些包裝機(jī)械填補(bǔ)了國內(nèi)空白，已能基本滿足國內(nèi)市場(chǎng)的需求，部分產(chǎn)品還有出口.但在目前，國內(nèi)包裝機(jī)械出口額還不足總產(chǎn)值的5%，進(jìn)口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)，與發(fā)達(dá)國家相去甚遠(yuǎn)。
隨著我國包裝工業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)包裝機(jī)械行業(yè)水平還處于低紙階段，一些含量高的包裝成套設(shè)備仍一度地依靠國外進(jìn)口來滿足內(nèi)需。這種過度依靠現(xiàn)象，已嚴(yán)重制約我國包裝工業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展，也使國內(nèi)一些無競(jìng)爭(zhēng)力的包裝機(jī)械企業(yè)處于瀕危境況。因此，專家指出，包裝機(jī)械的低水平發(fā)展將影響到整個(gè)包裝工業(yè)的快速發(fā)展，所以必須努力改變其落后狀況。
與發(fā)達(dá)國家相比，我國包裝機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品和技術(shù)差距主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，國包裝機(jī)械品種只有1300多種，例如枕式包裝機(jī)，茶葉包裝機(jī)，顆粒包裝機(jī)等型號(hào)，其配套數(shù)量少，缺少高精度和大型化產(chǎn)產(chǎn)品，不能滿足市場(chǎng)需求：產(chǎn)品質(zhì)量差距表現(xiàn)在產(chǎn)品性能低，穩(wěn)定性和可靠性差、外觀造型不美觀、表面處理粗糙，許多元器件質(zhì)量差，壽命短、可靠性低，影響了整體產(chǎn)品的質(zhì)量從企業(yè)狀況看，國內(nèi)包裝機(jī)械行業(yè)缺少龍頭企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品檔次高的企業(yè)不多從產(chǎn)品開發(fā)看，我國還基本停留在測(cè)試仿制階段，自行開發(fā)能力弱，缺少科研生產(chǎn)中試基地，科研經(jīng)費(fèi)僅占銷售額的1%，而國外高達(dá)8%～10%。
我國包裝機(jī)械的技術(shù)水平從整體看先進(jìn)國家的枝術(shù)水平整體看落后20年，產(chǎn)品的開發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性、服務(wù)等方面的競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)。據(jù)內(nèi)有關(guān)專家預(yù)計(jì)，2005年我國包裝機(jī)械產(chǎn)量將增加到67萬臺(tái)(套)，2010年將增至93萬臺(tái)(套)，但是僅靠增加資金投入、擴(kuò)生產(chǎn)規(guī)模的粗放式經(jīng)營已不能滿足形勢(shì)發(fā)展的需要，國內(nèi)的包裝生產(chǎn)已進(jìn)入調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高開發(fā)能力的新時(shí)期、技術(shù)升級(jí)、產(chǎn)品換代、經(jīng)營管理的重要課題。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，應(yīng)以市場(chǎng)為導(dǎo)向，改變目前以低技術(shù)含量為主、低水平競(jìng)爭(zhēng)的
西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
狀況，淘汰一批低效高耗、低檔次、低附加值、勞動(dòng)密集型的產(chǎn)品，努力開發(fā)生產(chǎn)高效低耗，產(chǎn)銷對(duì)路的大型成套設(shè)備和高新技術(shù)產(chǎn)品.在包裝功能上，工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品要趨向精致化與多元化，包裝機(jī)械產(chǎn)品要朝著產(chǎn)品多功能與單一高速的兩極化方向發(fā)展，對(duì)于糖果包裝就需要枕式的、異形的、聯(lián)體的，這樣的產(chǎn)品則要求在一臺(tái)包裝機(jī)上完成系列產(chǎn)品包裝。
技術(shù)性能上，要將其他領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在包裝機(jī)械上，如機(jī)電一體化技術(shù)、熱管技術(shù)、遠(yuǎn)距離遙控技術(shù)、自動(dòng)柔性補(bǔ)償技術(shù)等，使產(chǎn)品技術(shù)性能大幅度提高。
生產(chǎn)制造上，專業(yè)化生產(chǎn)已成為趨勢(shì).國際包裝機(jī)械廠商都十分重視包裝機(jī)械與整個(gè)包裝系統(tǒng)的通用能力，一些通用標(biāo)準(zhǔn)件不再由包裝機(jī)械廠生產(chǎn)，某些特殊的零部件則由高度專業(yè)化的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，而真正的包裝機(jī)械在某種意義上是組裝廠。
有關(guān)專家指出，軟環(huán)境方面，國包裝機(jī)械應(yīng)從以下幾方面努力：加強(qiáng)宏觀指導(dǎo)與行業(yè)協(xié)調(diào).根據(jù)我國包裝行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，合理引進(jìn)先進(jìn)沒備，加快消化吸收進(jìn)程。對(duì)于市場(chǎng)需求大、技術(shù)難度大的包裝機(jī)械設(shè)備，集中行業(yè)優(yōu)勢(shì)力量，走產(chǎn)、學(xué)，研結(jié)合的道路，有組織、有針對(duì)性地進(jìn)行消化吸收，科研攻關(guān)，開發(fā)出擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的包裝機(jī)械，打破國外的技術(shù)壟斷，加速提升我國包裝的技術(shù)水平與自給能力。
國家在政策與資金上給予支持.對(duì)于包轉(zhuǎn)機(jī)械的重點(diǎn)項(xiàng)目，爭(zhēng)取國家在政策與資金上給予的支持，以調(diào)動(dòng)包裝機(jī)械骨干企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品的積極性.通過研發(fā)過程，扶持一批具有創(chuàng)新精神的包裝機(jī)械骨干企業(yè)，培養(yǎng)起我國自已的專業(yè)設(shè)計(jì)隊(duì)伍，創(chuàng)出具有中國特色的包裝機(jī)械名牌產(chǎn)品。
調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)集中度，促進(jìn)專業(yè)化、系列化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力加快創(chuàng)新體系的建立，盡快形成企業(yè)的自我開發(fā)能力.在行業(yè)內(nèi)大力推廣使用CAD/CAM技術(shù)，把我國的包裝機(jī)械產(chǎn)品做精，做細(xì)、做專、做強(qiáng)。
1.2國外包裝和食品加工機(jī)械呈現(xiàn)新趨勢(shì)
目前，國外包裝和食品機(jī)械水平高的國家主要有美國、德國、日本、意大利和英國。而德國的包裝機(jī)械在設(shè)計(jì)、制造及技術(shù)性能等方面則居于領(lǐng)先地位。
最近幾年，這些國家包裝和食品機(jī)械設(shè)備發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)。工藝流程自動(dòng)化程度越來越高，在包裝生產(chǎn)線中已占50％以上，大量使用了電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制，目的是提高生產(chǎn)率，提高設(shè)備的柔性和靈活性，增加機(jī)械手以完成復(fù)雜的包裝動(dòng)作。每個(gè)機(jī)械手均由單獨(dú)的電腦控制，攝像機(jī)監(jiān)控包裝動(dòng)作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動(dòng)作幅度，保證包裝的高質(zhì)量。同時(shí)對(duì)包裝材質(zhì)及厚度有自動(dòng)識(shí)別功能，再由電腦計(jì)算后去控制機(jī)械動(dòng)作，完全是個(gè)"自適應(yīng)"系統(tǒng)，保證系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)下工作。提高生產(chǎn)效率，降低工藝流程成本，最大限度地滿足生產(chǎn)要求。
1.3國際包裝機(jī)械的方向發(fā)展
眾所周知，保健食品除必須注重質(zhì)量外，包裝也是其營銷成敗的關(guān)鍵因素之一，因此，優(yōu)質(zhì)高效的包裝設(shè)備不僅提升行業(yè)的自動(dòng)化程度，還能提高工作效率。據(jù)專業(yè)人士介紹，包裝機(jī)械根據(jù)包裝物與包裝材料的供給方式，可分為全自動(dòng)包裝機(jī)械及半自動(dòng)包裝機(jī)械；按包裝物的使用范圍劃分，還可分為通用包裝機(jī)、兼用包裝機(jī)及專用包裝機(jī)；依包裝種類可分為內(nèi)包裝機(jī)及外包裝機(jī)等。
目前，國際包裝機(jī)械競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，鄭州星火包裝機(jī)械公司專家建議，未來應(yīng)配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化趨勢(shì)，朝研發(fā)技術(shù)、人才及發(fā)展更高速包裝機(jī)等方向進(jìn)行，在技術(shù)發(fā)展上今后將會(huì)朝著以下四個(gè)方向努力：
第一，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化利用原有機(jī)型模組化設(shè)計(jì)，可在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機(jī)型。
第二，結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)高精度化。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制等關(guān)系到包裝機(jī)械性能的優(yōu)劣，可通過馬達(dá)、編碼器及數(shù)字控制、動(dòng)力負(fù)載控制(PLC)等高精密控制器來完成，并適度地做產(chǎn)品延伸，朝高科技產(chǎn)業(yè)的包裝設(shè)備來研發(fā)。
第三，控制智能化?？刂破魇菣C(jī)械的大腦，也就是下達(dá)動(dòng)作命令的主要設(shè)備，目前包裝機(jī)械廠家普遍使用PLC控制器，雖然PLC彈性很大，但仍不如電腦(含軟件)所擁有的功能強(qiáng)大。未來包裝機(jī)械必須具備多功能化、調(diào)整操作簡(jiǎn)單等條件，基于電腦的智能型儀器將成為食品包裝機(jī)械控制器的新趨勢(shì)。
第四，機(jī)械功能多元化。目前，工商業(yè)產(chǎn)品已趨向精致化、多元化，因此，具有多種切換功能的包裝機(jī)械市場(chǎng)需求量較大。
1.4本課題研究的主要工作
1.4.1研究的主要內(nèi)容
(1)方糖規(guī)格：縱向20毫米，橫向18毫米，厚度12-13毫米，堆積厚度3層，每層6x6塊，共108塊。
(2)確定堆積機(jī)構(gòu)的工作原理及設(shè)計(jì)方案，采取平面四桿機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，確定滿足實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
(3)進(jìn)行機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)，繪制其裝配圖。
(4)進(jìn)行該機(jī)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)，包括連桿機(jī)構(gòu)，畫出零件圖。
1.4.2研究的初步方案
方糖堆積機(jī)構(gòu)是把成型后經(jīng)干燥后的糖塊，堆積成6x6的糖陣，然后經(jīng)機(jī)械手迭合三層成為一包，共108塊?？v向堆積機(jī)構(gòu)和真空機(jī)械手的動(dòng)作必須正確地配合，互不干擾，所以在開車前一定要調(diào)整好同步位置。在每一塊干燥鏈板上方糖的排列為：橫向每排為6塊，縱向共有6排。鏈板在前進(jìn)的工程中，先沿著軌道橫向合攏，后縱向六排拍攏。
2 堆積機(jī)構(gòu)方案的確定
2堆積機(jī)構(gòu)方案的確定
堆積機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。方糖的順利堆積才能保證包裝過程順利進(jìn)行，從而確保生產(chǎn)效率。
2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)定
方案一：采用凸輪機(jī)構(gòu)
特點(diǎn)：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且響應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。但是凸輪輪廓線與推桿之間為點(diǎn)、線接觸，易磨損，因該機(jī)構(gòu)所涉及到的零件較多，各個(gè)機(jī)構(gòu)之間的間隙比較小，不方便更換磨損零件，故這樣會(huì)影響該堆積機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)效率，況且凸輪制造較困難，使用凸輪機(jī)構(gòu)會(huì)增大機(jī)構(gòu)的成本。
方案二： 采用平面四桿機(jī)構(gòu)
特點(diǎn)：其運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，使用壽命長，不會(huì)經(jīng)常更換零件而影響產(chǎn)品生產(chǎn)，平面四桿機(jī)構(gòu)加工制造容易，且連桿機(jī)構(gòu)中的低副是幾何封閉，保證了堆積工作的可靠性。利用連桿機(jī)構(gòu)還可很方便地完成縱向堆積和機(jī)械手吸盤的按照預(yù)期運(yùn)動(dòng)。
鑒于以上兩種方案的特點(diǎn)，用平面四桿機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)來完成動(dòng)力的傳遞，可以在經(jīng)濟(jì)上和可靠性上優(yōu)于凸輪機(jī)構(gòu)，使用平面四桿機(jī)構(gòu)能使推桿穩(wěn)定地按照預(yù)先的順序運(yùn)動(dòng)，完成方糖的堆積。
西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
2.2傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖
圖2.1堆積傳動(dòng)示意圖
其中每個(gè)軸直徑是相同的，每個(gè)鏈輪的直徑也是相等的，這樣就能保證兩個(gè)縱向堆積機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)順序一致；機(jī)械手軸到中間軸的距離與縱向堆積機(jī)構(gòu)軸到中間軸的距離是相等的，當(dāng)機(jī)械手的真空吸盤到達(dá)吸糖位置時(shí)，縱向堆積機(jī)構(gòu)所帶動(dòng)的推桿離吸糖位置最遠(yuǎn)，可以避免了兩機(jī)構(gòu)動(dòng)作相互影響。
3 堆積機(jī)構(gòu)的工作原理及設(shè)計(jì)
3堆積機(jī)構(gòu)的工作原理及設(shè)計(jì)
3.1 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)
連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用十分廣泛，它不僅在眾多工農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用，而且諸如人造衛(wèi)星太陽能板的展開機(jī)構(gòu)、機(jī)械手的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、折疊傘的手收放機(jī)構(gòu)及人體假肢等也都用有連桿機(jī)構(gòu)。
連桿機(jī)構(gòu)具有以下傳動(dòng)特點(diǎn)：
連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副，其運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大。且在連桿機(jī)構(gòu)中，連桿上的各點(diǎn)軌跡是各種不同形狀的曲線(稱為連桿曲線)，其形狀隨著各構(gòu)件相對(duì)長度的改變而改變，故連桿曲線的形式多樣，可用來滿足一些特定工作的需要。在連桿機(jī)構(gòu)中，在原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變的條件下，可用改變各構(gòu)件的相對(duì)長度來使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
連桿機(jī)構(gòu)也存在如下一些缺點(diǎn)：
由于連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)必須經(jīng)過中間構(gòu)件進(jìn)行傳遞，因而傳動(dòng)路線較長，易產(chǎn)生較大的誤差累積，同時(shí)也使機(jī)械效率降低。在連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中，連桿及滑塊所產(chǎn)生的慣性力難以用一般平衡方法加以消除，因而連桿機(jī)構(gòu)不宜用于高速運(yùn)動(dòng)。
此外雖然可以利用連桿機(jī)構(gòu)來滿足一些運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)要求，但其設(shè)計(jì)十分繁難，且一般只能近似地得到滿足。正因如此，如何根據(jù)最優(yōu)化方法來設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)，使其能最佳地滿足設(shè)計(jì)要求，一直是連桿機(jī)構(gòu)研究的一個(gè)重要課題。
近年來，對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)的研究，不論從研究范圍還是方法上都有了很大的進(jìn)展。對(duì)多桿多自由度平面連桿機(jī)構(gòu)的研究，也提出一些有關(guān)的分析及綜合方法。同時(shí)，在設(shè)計(jì)要求上也不再局限于運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求，而是同時(shí)兼顧機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性【1】。
西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
3.2機(jī)械手平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，首先需要建立包含機(jī)構(gòu)各尺度參數(shù)和運(yùn)動(dòng)變量在內(nèi)的解析式，然后根據(jù)已知的運(yùn)動(dòng)變量求機(jī)構(gòu)的尺度參數(shù)。解析法的特點(diǎn)為可以借助計(jì)算器和計(jì)算機(jī)求解，計(jì)算精度比較高，適應(yīng)于對(duì)三個(gè)和三個(gè)以上位置設(shè)計(jì)的求解，尤其是對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和精度分析十分有利。
在該設(shè)計(jì)中，機(jī)械手和真空泵配合使用把堆積好的6X6方糖吸起，當(dāng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到步移輸送機(jī)上。設(shè)計(jì)該機(jī)械手四桿機(jī)構(gòu)時(shí)可以按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)。
圖 3.1按預(yù)定的兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)公式推導(dǎo)圖
按預(yù)定的兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì) 如圖3.1所示，設(shè)要求從動(dòng)件3與主動(dòng)件1的轉(zhuǎn)角之間滿足一系列的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即，i=1，2，3，4……，n，設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。
在圖示機(jī)構(gòu)中，運(yùn)動(dòng)變量為機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角，由設(shè)計(jì)要求知，僅、為已知條件，為未知。又因機(jī)構(gòu)按比例放大或縮小，不會(huì)改變機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角關(guān)系，故設(shè)計(jì)變量應(yīng)為各個(gè)構(gòu)件的相對(duì)長度，如取
故設(shè)計(jì)變量為l、m、以及、的計(jì)量起始角、共5個(gè)。
如圖3.1所示建立坐標(biāo)系oxy，并把各桿矢向坐標(biāo)系軸投影，可得mcos( (3.1) (3.2)為消去未知角，將式(3.1)，(3.2)兩端各自平方相加，經(jīng)整理可得
令p=m， p=-
p=
則上式可簡(jiǎn)化為
（3.3）
式3.3中包含特定參數(shù)p、p、p、及
故平面四桿機(jī)構(gòu)最多可按兩連假桿的5個(gè)對(duì)應(yīng)位置精確求解。
在該機(jī)構(gòu)中，運(yùn)動(dòng)變量為機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角，有計(jì)算要求可以得出該四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)極限位置。
圖 3.2 解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)
=45 =135 =225
=30 =90 =150
如果取=l ， =m ， =n
令p=m ， p=- ，p=
=cos+cos(-)+p (3.4) cos = pcos+pcos(-)+p (3.5)
cos = pcos+cos(-)+p (3.6)
將公式(3.4) ，(3.5)，(3.6)帶入數(shù)值得：
cos45=pcos30+pcos(30-45)+p
cos135=pcos90+cos(90-135)+p
cos225=pcos150+pcos(-150-225)+p
+cos15p+p
解以上方程組可得：p=3.88 p=-1.36 p=0.69
故 m=3.88 n=2.65
=0.69
l=4.53
可以求得各個(gè)桿的相對(duì)長度
m=3.88 n=2.65 l=4.53
再根據(jù)結(jié)構(gòu)條件，選定曲柄長度后，即可求得各桿的絕對(duì)長度
結(jié)合設(shè)計(jì)情況，曲柄長度a=150mm
l= m= n=
b= a.
3.3縱向堆積機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
對(duì)于四桿機(jī)構(gòu)來說，當(dāng)其鉸鏈中心位置確定后，各個(gè)桿的長度也就確定了。用作圖法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就是利用各鉸鏈之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的幾何關(guān)系，通過作圖確定各鉸鏈的位置，從而定出各桿的位置。圖解法的優(yōu)點(diǎn)是直觀，簡(jiǎn)單，快捷，對(duì)三個(gè)設(shè)計(jì)以下的設(shè)計(jì)是十分方便的，其設(shè)計(jì)精度也能滿足工作要求，并能為解析法精確求解和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供初始值。
按預(yù)定軌跡上的五個(gè)點(diǎn)位設(shè)計(jì)，當(dāng)用作圖法按預(yù)定的軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，一般只能按給定軌跡上的一些選定點(diǎn)M來進(jìn)行設(shè)計(jì)，即所設(shè)計(jì)的四桿機(jī)構(gòu)的某一連桿曲線將通過這些點(diǎn)位。在設(shè)計(jì)中要用到點(diǎn)位并歸和反轉(zhuǎn)法原理。
作圖法設(shè)計(jì)縱向堆積機(jī)構(gòu)如下：
圖3.3 作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)
設(shè)計(jì)時(shí)，為了進(jìn)行點(diǎn)位并歸，在M中取5個(gè)點(diǎn)，其中取兩對(duì)點(diǎn)(如M與M,M與M)分別作其連線的垂直平分線m、m，并取連線的交點(diǎn)作為固定鉸鏈D。為了確定另一固定鉸鏈A，過點(diǎn)D作任一射線，作方向角=MDM和,得射線、，在射線上選取活動(dòng)鉸鏈B，為連桿的一個(gè)標(biāo)線，根據(jù)M點(diǎn)及的垂直平分線，其與射線的交點(diǎn)即為固定鉸鏈。再根據(jù)M M M點(diǎn)，可在圓上定出B B B的位置(不難說明，B與B和與對(duì)AD線是對(duì)稱的)這時(shí)僅活動(dòng)鉸鏈C的位置未知，用反轉(zhuǎn)法得固定鉸鏈中心D的另外四個(gè)位置、、、,其中與，與重合，由點(diǎn)(，，，)所確定圓弧的圓心即為待求的活動(dòng)鉸鏈中心C,而ABCD即為所求的平面四桿機(jī)構(gòu)。
根據(jù)如圖3.3 上各桿的比例：
根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，取
a=90mm
b=1.89=170mm
c=1.0290=92mm
d=3.3390=300mm
4 鏈傳動(dòng)
4鏈傳動(dòng)
4.1 鏈傳動(dòng)的整體介紹
鏈傳動(dòng)是以鏈條為中間撓性件的嚙合傳動(dòng)。它兼有齒輪傳動(dòng)和帶輪傳動(dòng)的特點(diǎn)，與齒輪傳動(dòng)比較，鏈傳動(dòng)的安裝精度和制造精度要求低；鏈輪的承載能力比齒輪大，齒面磨損較輕，鏈傳動(dòng)較齒輪傳動(dòng)的緩沖吸震能力較輕。只在傳動(dòng)中心距小，要求傳動(dòng)比恒定，轉(zhuǎn)速極高，噪聲很小的情況下才去選擇齒輪傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)比較，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率高；鏈條對(duì)軸的作用力較?。唤Y(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比較大，要求的中心距較小，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)力強(qiáng)，能在多塵、腐蝕性的氣體和高溫條件下工作。但它的噪聲比帶傳動(dòng)大，需要潤滑；中心距很大、轉(zhuǎn)速極高時(shí)，它不如帶傳動(dòng)【2】。
鏈傳動(dòng)的型式很多，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要，選擇套筒滾子鏈。
4.2 套筒滾子鏈的結(jié)構(gòu)、基本參數(shù)及尺寸
套筒滾子鏈的結(jié)構(gòu)如圖4.1，他由外鏈板、內(nèi)鏈板、銷軸，滾子和套筒組成。內(nèi)鏈板和套筒、外鏈板與銷軸間則用間歇配合連接。所以鏈條與鏈輪嚙合時(shí)，滾子與鏈輪間基本上為滾動(dòng)摩擦。
圖4.1套筒滾子鏈鏈條結(jié)構(gòu)
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套筒滾子鏈相鄰兩銷軸中心的距離叫做節(jié)距P。鏈的節(jié)距越大，則鏈的各個(gè)組成構(gòu)件和能傳遞的功率均越大。當(dāng)需要傳遞更大功率時(shí)，可用雙排鏈和多排鏈，但鏈的排數(shù)越多，鏈的制造與安裝精度要求越高。
鏈條的長度用鏈的節(jié)數(shù)表示。鏈的節(jié)數(shù)盡量取偶數(shù)，接頭用開口銷(大節(jié)距鏈)或彈簧卡片(用于小節(jié)距鏈)固定。鏈的節(jié)數(shù)如為奇數(shù)，則應(yīng)采用過渡鏈節(jié)連接。過渡鏈節(jié)的鏈板在工作時(shí)產(chǎn)生附加彎應(yīng)力，強(qiáng)度也差，應(yīng)避免使用。
套筒滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，其標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)格參數(shù)見機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)表3-2-1 所示。
套筒滾子鏈分A、B兩系列。系列分級(jí)的依據(jù)時(shí)：在最低破斷載荷和在規(guī)定的測(cè)量節(jié)數(shù)下，鏈節(jié)總長的偏差和單鏈節(jié)的節(jié)距偏差。A系列用于高速和重要傳動(dòng)，B系列鏈用于一般傳動(dòng)。
套筒滾子鏈的標(biāo)記包括：鏈號(hào)系列、(B級(jí)不標(biāo))、排數(shù)(單列不標(biāo))、節(jié)數(shù)及國家標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。例如，12A-1X30 GB1243.1-83,表示按GB1243.1-83制造的A系列、節(jié)距19.05、單排、30節(jié)的滾子鏈。
4.3傳動(dòng)滾子鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè)計(jì)滾子鏈傳動(dòng)時(shí)應(yīng)了解其原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和工作條件：使用場(chǎng)合、傳動(dòng)功率、載荷性質(zhì)、小鏈輪轉(zhuǎn)速、大鏈輪轉(zhuǎn)速或傳動(dòng)比、傳動(dòng)布置方式、外部尺寸限制要求、可能采用潤滑方式及張緊裝置等。
已知條件：1.傳動(dòng)效率P P=0.55KW
2.大、小鏈輪的轉(zhuǎn)速
3.傳動(dòng)用途、載荷性質(zhì)以及原動(dòng)機(jī)的種類。
設(shè)計(jì)計(jì)算：1.確定鏈節(jié)距、列數(shù)；
2.鏈節(jié)數(shù)和潤滑方式；
3.鏈輪齒數(shù)和傳動(dòng)中心距；
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4.3.1傳動(dòng)滾子鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容
a平均傳動(dòng)比i的選擇
考慮到鏈傳送方糖時(shí)需要平穩(wěn)的條件，可以取i=1，這樣兩鏈輪可以安裝在同一水平面上，這樣方糖在運(yùn)輸過程中不會(huì)因?yàn)橥饨绛h(huán)境的影響而影響堆積過程.
b小鏈輪齒數(shù)z的確定
大，鏈條總拉力下降，多邊形效應(yīng)減弱，但結(jié)構(gòu)重量增大。取=20
c大鏈輪齒數(shù)
=iz=20
d初定中心距a的長度
一般取a=(30~50)p , 脈動(dòng)載荷、無張緊裝置時(shí)a< 當(dāng)有張緊裝置或托板時(shí)，a可大于80p
a=80p
表4.1 中心距最小值推薦表
i
>
1.2
據(jù)表4.1，a=1.2=1.2=144mm
a=350mm
e計(jì)算功率 P (KW) P=KP
K：工作情況系數(shù) P：傳遞功率(KW)
表4.2 工作情況系數(shù)K
載荷種類
工作機(jī)
原動(dòng)機(jī)
內(nèi)燃機(jī)-液力傳動(dòng)
電動(dòng)機(jī)械或汽輪機(jī)
內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械傳動(dòng)
平穩(wěn)載荷
滾體攪拌器；中小型離風(fēng)式鼓風(fēng)機(jī)，離心式壓縮機(jī)；輕型提升機(jī)；離心泵；均勻負(fù)載取反轉(zhuǎn)的一般機(jī)械
1.0
1.0
1.2
中等沖擊
固夜比大的攪拌器；大型的或不均勻負(fù)載的輸送機(jī)；中型起重機(jī)和提升機(jī)；一般機(jī)床；食品機(jī)械；木工機(jī)械；印染紡織機(jī)械，回轉(zhuǎn)窖；干燥機(jī)，粉碎機(jī)；農(nóng)業(yè)機(jī)械
1.2
1.8
1.4
較大沖擊
較大沖擊破碎機(jī)；工程機(jī)械；礦山機(jī)械；振動(dòng)機(jī)械；石油鉆井機(jī)械；鍛壓機(jī)械；線材拉拔機(jī)械‘沖床、剪床；重型起重機(jī)械；有逆轉(zhuǎn)或沖擊載荷的一般機(jī)械
1.4
1.5
1.7
據(jù)表4.2 K=1.0 P=1.00.55=0.55KW
f特定條件下單排鏈條傳遞的功率P(KW)
P
K(K)：小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，見表4.3
K：排數(shù)系數(shù)，見表4.4
表4.3小鏈輪齒數(shù)系數(shù)K
z
18
19
20
21
22
23
24
25
K
0.943
1.00
1.06
1.11
1.17
1.23
1.29
1.34
表4.4 排數(shù)系數(shù)K
排數(shù)n
1
2
3
4
5
6
K
1
1.7
2.5
3.3
4
4.6
據(jù)表4.3，表4.4可得：
K=1.34 K=1 P==0.41
g鏈條節(jié)距p
為使傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊，宜選用小節(jié)距單排鏈；
根據(jù)P和由機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) 圖3-2-2套筒滾子鏈功率曲線,
初選鏈號(hào)為16A的鏈條，節(jié)距為25.4mm
h以節(jié)距計(jì)的初定中心距a
a===13.8節(jié)
i以節(jié)距計(jì)的鏈條長度L
+
+
=
=20+27.6+0.41=48.01節(jié)
避免使用過渡鏈節(jié)，宜圓整為偶數(shù) L=50節(jié)
j鏈條長度L
L= Lp=5025.4=1270mm
圓整為L=1170mm
k計(jì)算中心距a
=】=376mm
l實(shí)際中心距a
a=a- 為保證鏈條松邊合理垂度，須將計(jì)算中心距減少，其值由于用途不同相差很大，對(duì)固定中心距且無張緊裝置的鏈傳動(dòng)，應(yīng)謹(jǐn)慎選取。
取=16mm
實(shí)際中心距a=376-16=360mm
4.3.2傳動(dòng)鏈鏈輪選擇
鏈輪齒數(shù)為20，可選定齒頂圓最大直徑為123.29㎜，齒根圓直徑為110.16㎜，選取齒頂圓直徑為120㎜；齒根圓直徑為110mm。鏈輪厚度為30mm
4.4 輸送鏈的選擇
單鉸鏈?zhǔn)?
圖4.2標(biāo)準(zhǔn)輸送用平頂鏈
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)見下表，單位㎜
表4.5平頂鏈相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)
因鏈板較寬，應(yīng)選擇雙鉸鏈，所以選取鏈號(hào)為C30D的雙鉸鏈，由表4.5
其鏈板寬度為190.5mm，鏈板長度為37.28mm，平頂鏈的節(jié)距為38.1mm鏈鏈輪的中心距為900mm，所需要的平頂鏈的節(jié)數(shù)為
節(jié)
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4.5標(biāo)準(zhǔn)輸送用平頂鏈鏈輪
4.5.1基本參數(shù)和直徑尺寸
齒槽形狀 軸向齒廓
圖4.3鏈輪直徑尺寸
選用不帶導(dǎo)向環(huán)的軸向齒廓，選用實(shí)際齒數(shù)為20
4.5.2齒槽形狀及軸向齒廓
圖4.4齒槽形狀和齒寬尺寸
選取齒寬為42.5mm。
⑶鏈輪直徑尺寸
圖4.5鏈輪直徑尺寸
根據(jù)選定有效齒數(shù)為10，可選定齒頂圓最大直徑為123.29㎜，齒根圓直徑為110.16㎜，選取齒頂圓直徑為120㎜；齒根圓直徑為110mm。
4.5.3 鏈輪材料及熱處理
表4.5鏈輪材料及熱處理
材料
熱處理
齒面硬度
應(yīng)用范圍
15、20
滲碳，淬火、回火
HRC50-60
z25 有沖擊載荷的鏈輪
35
正火
HB160-200
正常工作條件下在z>的鏈輪
45、50
ZG310-570
淬火、回火
HRC40-45
z沒有激烈沖擊振動(dòng)且在磨損條件下工作的鏈輪
15C、20C
滲碳，淬火、回火
HRC50-60
z<25有動(dòng)載荷及傳遞功率較大的鏈輪
夾布膠木
P<6KW、進(jìn)度較高、傳動(dòng)要求平穩(wěn)和無噪聲的鏈輪
根據(jù)表4.5，本次設(shè)計(jì)所需要的鏈輪材料是45號(hào)鋼
熱處理為淬火、回火。
5 槽輪機(jī)構(gòu)
5槽輪機(jī)構(gòu)
5.1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理
如圖5.1所示為槽輪機(jī)構(gòu)，它由主動(dòng)撥盤、從動(dòng)槽輪及機(jī)架等組成。
圖5.1槽輪機(jī)構(gòu)
撥盤以等角速度地連續(xù)回轉(zhuǎn)，槽輪作間歇運(yùn)動(dòng)。當(dāng)撥盤上的圓柱銷沒有進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，槽輪的內(nèi)凹鎖止弧面被拔盤上的外凸鎖止弧面卡住，槽輪靜止不動(dòng)。當(dāng)圓柱銷進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，鎖止弧面被松開，則圓柱銷驅(qū)動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)撥盤上的圓柱銷離開徑向槽時(shí)，下—個(gè)鎖止弧面又被卡住，槽輪又靜止不動(dòng)。由此將主動(dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為從動(dòng)槽輪的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.2 槽輪機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用
槽輪機(jī)構(gòu)有外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，前者撥盤與槽輪的轉(zhuǎn)向相反，后者撥盤與槽輪的轉(zhuǎn)向相同，它們均為平面槽輪機(jī)構(gòu)。此外還有空間槽輪機(jī)構(gòu)。
槽輪機(jī)構(gòu)中撥盤(桿)上的圓柱銷數(shù)、槽輪上的徑向槽數(shù)以及徑向槽的幾何尺寸等均可視運(yùn)動(dòng)要求的不同而定。圓柱銷的分布和徑向槽的分布可以不均勻，同
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一撥盤(桿)上若干個(gè)圓柱銷離回轉(zhuǎn)中心的距離也可以不同，同—槽輪上各徑向槽的尺寸也可以不同。
槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、機(jī)械效率高，能較平穩(wěn)、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。槽輪機(jī)構(gòu)能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)角，與棘輪機(jī)構(gòu)相比，工作平穩(wěn)性較好，但其槽輪機(jī)構(gòu)動(dòng)程不可調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)角不可太小，銷輪和槽輪的主從動(dòng)關(guān)系不能互換、起停有沖擊。槽輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要比棘輪機(jī)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求較高，因此制造成
上升。槽輪機(jī)構(gòu)一般應(yīng)用于轉(zhuǎn)速不高和要求間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械當(dāng)中，如自動(dòng)機(jī)械、輕工機(jī)械或儀器儀表等。
5.3運(yùn)動(dòng)系數(shù)與槽數(shù)的確定
在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2與銷輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1之比，稱為運(yùn)動(dòng)系數(shù)，用τ表示。槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性通常 用和 來衡量。
圖5.2 圖 5.3
根據(jù)圓柱銷在進(jìn)入和退出徑向槽瞬時(shí)位置， 徑向槽的中心線必須同圓柱銷中心軌跡相切，如圖5.2所示，由此可得
式中為槽輪的槽間半角，決定于槽數(shù)z。由式(5.1)和式(5.2)可看出，當(dāng)一定時(shí)，槽輪的角速度和角加速度的變化規(guī)律隨著槽數(shù)z而變化。
如圖5.3所示為外槽輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中的某一瞬時(shí)位置。槽輪2的轉(zhuǎn)角與撥盤的轉(zhuǎn)角間的關(guān)系為
(5.1)
令，并代入式(5.1)得
(5.2)
將式(5.2))對(duì)時(shí)間一次求導(dǎo)，得槽輪角速度w
(5.3)
式(5.3)對(duì)時(shí)間一次求導(dǎo)，得槽輪角速度
表5.1中給出了不同槽數(shù)的外槽輪的最大角速度、最大角加速度和槽輪起動(dòng)和停止瞬時(shí)的角加速度同的比值。
表5.1
z
3
6.46
31.44
1.73
4
2.41
5.41
1.00
5
1.43
2.30
0.73
6
1.00
1.35
0.58
7
0.62
0.70
0.41
由上可看出，隨著槽數(shù)z的增加，運(yùn)動(dòng)趨于平穩(wěn)，動(dòng)力特性也得到改善。但槽數(shù)過多，也將使槽輪所占空間增大，還因質(zhì)量增大而將產(chǎn)生較大的慣性力矩。因本次設(shè)計(jì)傳動(dòng)的角速度較低，較大的慣性力矩會(huì)影響鏈條的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。
因此選擇槽數(shù)z=4。
對(duì)于外槽輪機(jī)構(gòu)為了避免或減輕槽輪在開始轉(zhuǎn)動(dòng)和停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的碰撞或沖擊，圓銷在開始進(jìn)入徑向槽或從徑向槽脫出的瞬時(shí)，圓銷中心的線速度方向均沿著徑向槽的中心線方向，以便槽輪在啟動(dòng)和停止時(shí)的瞬時(shí)角速度為零。
式中z為槽輪的槽數(shù)
主動(dòng)件以等角速度ω1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)一次所需的時(shí)間為
本次設(shè)計(jì)所需要的槽輪有4個(gè)槽，則主動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)過2π/4=90，便完成槽輪的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，其所需的時(shí)間為t1 = 2π / [kω1]，因此τ的值為
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6 真空泵的選型
6 真空泵的選型
6.1選用真空泵時(shí)的注意事項(xiàng)
選用真空泵時(shí)的注意事項(xiàng)：
1真空泵的工作強(qiáng)度應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作強(qiáng)度要求。如：真空鍍膜要求110~5mmHg的真空度，選用真空泵的真空度至少要510~6mmHg，通常選用的真空泵要高于真空設(shè)備半個(gè)到一個(gè)數(shù)量級(jí)。
2真空泵工作時(shí)，真空設(shè)備對(duì)油污染的要求，若設(shè)備嚴(yán)格要求無油時(shí)，應(yīng)該選擇無油泵，如水環(huán)泵，分子篩吸附泵，濺射離子泵，低溫泵等。如要求不嚴(yán)格，可以選擇有油泵，加上一些防油措施，如加冷阱，障板，也能達(dá)到清潔真空要求。
3真空泵在其工作強(qiáng)度下，應(yīng)能排走真空設(shè)備工藝過程中產(chǎn)生的全部氣體量。
4真空泵工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)工藝過程及環(huán)境有無影響。若工藝過程不允許，應(yīng)選擇無振動(dòng)的泵或者采取防振措施。
6.2水環(huán)式真空泵的選擇
6.2.1泵類型的確定
泵類型主要由工作所需要的氣量、真空度或排氣壓力而定。
泵工作時(shí)需要兩個(gè)方面：盡可能在高效區(qū)內(nèi)也就是臨界真空度或臨界排氣的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，應(yīng)避免在最大真空度或最大排氣力附近運(yùn)行。在此區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，不僅效率較低，而且工作較不穩(wěn)定，易產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。對(duì)于真空度較高的真空泵而言，在區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，往往還會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的明顯標(biāo)志是泵內(nèi)有噪音和振動(dòng)。汽蝕會(huì)導(dǎo)致泵體葉輪等零件損壞，以致泵無法正常工作【3】。
根據(jù)以上原則，當(dāng)泵所需要的真空度或氣體壓力不高時(shí)，可以優(yōu)先在單級(jí)泵中取。如果真空度或排氣壓力較高時(shí)，單級(jí)泵往往不能滿足，或者要求泵在較高真空度情況下仍有較大氣量，即要求性能曲線在較高真空度時(shí)較平坦，可選用兩級(jí)泵，如果真空度要求在-710mmHg以上，可用水環(huán)大氣泵或水環(huán)-羅茨真空機(jī)組
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作為真空設(shè)備。本次設(shè)計(jì)中需要平穩(wěn)且嚴(yán)格要求無油的環(huán)境，故可以選擇水環(huán)真空泵。
6.2.2根據(jù)系統(tǒng)所需氣量選擇真空泵
初步選定泵的類型后，對(duì)于真空泵，還要根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量來選用泵的型號(hào)。
表6.1各種型號(hào)水環(huán)式真空泵的特點(diǎn)
代號(hào)
主要特點(diǎn)
極限真空泵mmHg
工作真空泵mmHg
抽速范圍
密封形式
SK
國內(nèi)設(shè)計(jì)的單級(jí)水環(huán)真空泵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，目前國內(nèi)主流低真空水環(huán)式真空泵
-700
-300~-150
0.15~120
盤根，機(jī)械密封
2SK
國內(nèi)設(shè)計(jì)的雙級(jí)水環(huán)真空泵，相當(dāng)于兩臺(tái)水環(huán)真空泵串聯(lián)使用，比單級(jí)水環(huán)泵具有真空度高及高真空度下抽速較大的特點(diǎn)。目前國內(nèi)主流水環(huán)式真空泵
-735
300~-700
1.5~30
盤根
機(jī)械密封
2BV
采用西門子先進(jìn)技術(shù)機(jī)泵同軸，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，真空度高，性能確定，將逐漸替代SK、2SK系列0.4~6抽速的水環(huán)真空泵
-735
-300~-700
0.45~8.33
機(jī)械密封
根據(jù)表6.1 試選擇代號(hào)為SK的水環(huán)真空泵，極限真空度為-700mmHg
工作真空度為-300~-150mmHg；抽速范圍是0.15~120
密封形式為盤根機(jī)械密封。
1帕mmHg；
-300mmHg=pa=-pa=-40Kpa
-150mmHg=pa=-pa=-20Kpa
相對(duì)真空度=極限真空度(絕對(duì)壓力)-測(cè)量地點(diǎn)的氣壓
P=P+P
=101-40=61Kpa
P=P+P
=101-20=81Kpa
真空泵用于物體吸附時(shí)，實(shí)際上是用泵對(duì)吸盤抽真空后吸住物體
吸盤面積(吸盤的有效面積)S=50=2500mm=25cm
吸附力 F (6.1)
據(jù)公式6.1， F
=10Kgf
F
=5Kgf
選用此真空泵的吸附力范圍是5Kgf~10Kgf
本次設(shè)計(jì)中真空泵吸附對(duì)象為6糖陣，質(zhì)量不足1Kg，故該真空泵選用合理。
7 橫向堆積裝置設(shè)計(jì)
7橫向堆積裝置設(shè)計(jì)
在本次設(shè)計(jì)中方糖先完成橫向堆積，再縱向堆積。方糖隨著傳送帶一起運(yùn)動(dòng)，速度不太快，在不銹鋼傳輸帶上設(shè)置一對(duì)擋板，擋板可以通過改變產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)的軌跡，借助擋板給方糖側(cè)向力完成橫向堆積，
結(jié)構(gòu)見圖7.1
圖 7.1 傳輸帶上橫向堆積調(diào)節(jié)裝置
擋板用螺栓與傳輸帶側(cè)邊的機(jī)架連接，這樣在傳送的過程中擋板能夠被固定。可以改變擋板的尺寸來調(diào)節(jié)方糖橫向堆積機(jī)構(gòu)。
8中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)性能又要隨著具體情況的不同而異，所以，軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)中，必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。
8.1軸材料的選擇
由于所受載荷較大，材料選取調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)剛。
8.2擬定軸上零件的裝配方案
中間軸→ 裝入鏈輪1→鏈輪2→ 裝上軸套→裝上鏈輪3→裝上鏈輪4→裝軸承套→裝滾動(dòng)軸承→左右兩邊均安上軸承端蓋、螺母。
8.3根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
軸尺寸的確定：很明顯，軸伸端是軸的最小截面所在，其直徑可初步估算為：
鏈條的線速度=3.66
鏈輪的周長c=
鏈輪轉(zhuǎn)速n=
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表 8.1 軸常用幾種材料的值
軸的材料
Q235-A、20
Q275、35(1Cr18Ni9Ti)
45
40Cr、35SiMn
38SiMnMo3Cr13
【】/MPa
15-25
20-35
25-45
35-55
149-126
135-112
126-103
112-97
由表8.1 取
取d=50mm
在軸的最小直徑d=50mm處安裝軸承和端蓋，見圖8.2
圖8.2 中間軸
8.4軸上零件的固定方法
為了保證零件在軸上有固定的位置，必須將零件在徑向、軸向和周向予以固定。
1)軸上零件的徑向固定一般靠零件內(nèi)孔與軸徑的配合性質(zhì)來保證，配合表面為圓柱形。
2)軸上零件的軸向固定用軸肩固定，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，可承受較大的軸向力。
3)軸上零件的周向固定 鍵槽起到齒輪的周向固定和撥瓶板的定位作用。
4)確定軸上的圓角和倒角尺寸
表8.2軸端倒角
直徑d
>6～10
>10～18
>18～30
>30～50
>50～80
>80～120
>120～180
C或R
0.5
0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
2.0
2.5
3.0
參考表8.2，取周端倒角為。
9 結(jié)論
9 結(jié)論
通過對(duì)堆積機(jī)構(gòu)的資料收集，做出了初步的堆積的設(shè)計(jì)方案。對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)和平面四桿機(jī)構(gòu)方案的比較，選擇了平面四桿機(jī)構(gòu)的堆積方案，對(duì)所選擇的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了完善和整理，詳細(xì)了解方糖堆積機(jī)構(gòu)的工作原理，確定了堆積過程中需要工作機(jī)構(gòu)和布置出具體傳動(dòng)方案，如橫向堆積機(jī)構(gòu)，縱向堆積機(jī)構(gòu)等等。根據(jù)給定的工作參數(shù)，用解析法和作圖法兩種不同的方法設(shè)計(jì)出平面四桿，完成了傳動(dòng)中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)鏈中心距的計(jì)算和輸送鏈鏈輪的選擇，選擇了水環(huán)真空泵后，運(yùn)用其參數(shù)驗(yàn)證改泵是否滿足要求等等。繪制出了堆積機(jī)構(gòu)總裝配圖、部分組件圖和零件圖，完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。在各種零件的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種機(jī)構(gòu)的合理布局上還有很多的不足之處，在細(xì)節(jié)問題上還需要完善。
致謝
本文是在李小麗老師的悉心指導(dǎo)下完成的，導(dǎo)師的專業(yè)修養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度；勇于探索、不斷創(chuàng)新的科研作風(fēng)；開放活躍的學(xué)術(shù)思想都使我受益匪淺。感謝包裝工程教研室所有老師有益的教誨和熱情的幫助，在此，謹(jǐn)向我尊敬的導(dǎo)師們致以崇高的敬意和衷心的感謝！感謝包裝專業(yè)各位同學(xué)的大力支持和熱情幫助！并且，向本論文所引用或參考的所有著者表示敬意和謝意！
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