BZ350-A型糖果包裝機工序盤傳動裝置設(shè)計【含9張CAD圖紙和說明書】
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畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 專業(yè)班級: 學(xué)生姓名: 設(shè)計題目:BZ350-A型糖果包裝機工序盤傳動裝置設(shè)計指導(dǎo)教師: 教研室主任: 系(教學(xué))主任: 任務(wù)書發(fā)給日期: 機電工程系 年 月09日目錄前言 3國內(nèi)糖果包裝形式 4扭結(jié)式糖果包裝機的概述及現(xiàn)狀分析 4ZB350-A傳糖果包裝機傳動系統(tǒng)總圖 6設(shè)計部分1、 傳動部分的設(shè)計 62、 無級調(diào)整設(shè)計 6 3、 皮帶輪及彈簧的設(shè)計 174、 齒輪的設(shè)計 23 5、 軸的設(shè)計 286、 槽輪機構(gòu)的設(shè)計 33 7、 總結(jié) 348、 主要參考文獻(xiàn) 36 38前言 隨著我國輕工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展,產(chǎn)品包裝已逐步實現(xiàn)自動化和機械化,隨之出現(xiàn)了生產(chǎn)率比一般工作機高得多的自動機械,現(xiàn)在糖果包裝機有了很大的發(fā)展,我國已能生產(chǎn)多種型號的糖果包裝機,大、中型糖果廠已實現(xiàn)了糖果的機械化包裝,一些工廠還裝備有保溫、勻條、成型及包裝一體化的糖果生產(chǎn)流水線。但是,我國糖果包裝機械和世界先進水平相比,差距仍然很大,因此,必須加速提高糖果包裝機械化的水平。 糖果包裝機有一定的優(yōu)點:1.自動化程度高 糖果包裝機一般都是自動包裝機,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,自動化程度高。它可以使送紙、切紙、抄紙、理糖、裹包及打糖過程自動完成。2.易于調(diào)節(jié)糖塊的形狀、大小及包裝紙的性能。為使糖果包裝機能可靠地工作,糖果包裝機都有調(diào)節(jié)系統(tǒng)和一定范圍內(nèi)的無極變速裝置。3.消耗的功率小 糖果包裝機的包裝對象(糖塊)的質(zhì)量?。ㄒ话悴怀^20g),機器的功率主要用于克服摩擦力,所以功率消耗小,一般電動機功率都在2kW一下。4.衛(wèi)生要求高 糖果包裝機必須保證糖果的衛(wèi)生質(zhì)量。直接和糖塊接觸的構(gòu)件應(yīng)符合食品衛(wèi)生要求,且能迅速地分解和組合,形狀簡單,便于洗滌。 糖果包裝機屬于食品類產(chǎn)品包裝機,按照包裝的形式有折疊式包裹、扭結(jié)式包裹兩大類。這種包裝機一般采用卷盤式包裝材料,在主機上實現(xiàn)包裝材料分切、包裹及封口工序。 國內(nèi)糖果包裝形式 目前國內(nèi)糖果包裝形式主要有包裝成型機械扭結(jié)式包裝、枕式包裝、折疊式包裝。 1)扭結(jié)式包裝是最古老的包裝形式,這種包裝形式多用于糖果,不僅可以通過高速、自動化的立式包裝機來完成,也可以通過手工操作完成; 2)枕式包裝在國際上流行于上世紀(jì)70年代,國內(nèi)從80年代開始流行。由于立式包裝機比較普及,目前多數(shù)糖果、巧克力生產(chǎn)企業(yè)均采用枕式包裝。3)而折疊式包裝,多用于巧克力產(chǎn)品,糖果適宜做成卷包、條包、合裝,這種包裝形式對包裝設(shè)備和包裝材料有較高要求。本設(shè)計是在BZ350A型糖果包裝機做深入調(diào)查研究基礎(chǔ)上,對某些結(jié)構(gòu)進行改進設(shè)計,特別是對糖果包裝機實現(xiàn)了無級調(diào)速的設(shè)計,對無級調(diào)速的皮帶輪的結(jié)構(gòu)做了精心設(shè)計,提高了機器的適用性,使機器操作更加容易,也保證了機構(gòu)運行穩(wěn)定性,提高了機器的生產(chǎn)率。扭結(jié)式糖果包裝機的概述及現(xiàn)狀分析用撓性包裝材料裹包產(chǎn)品,將末端伸出的裹包材料扭結(jié)封閉的機器稱為扭結(jié)式裹包機。其裹包方式由單端和雙端扭結(jié)。我國糖果包裝六七十年代前主要以手工作業(yè)為主,這是由我國.M1時的特殊國情決定的,對糖果扭結(jié)包裝機的研究很少。隨著市場需求的不斷擴大和食品丁.業(yè)的快速發(fā)展, 改革開放前我國幵始從歐美等發(fā)達(dá)國家引進他們的糖果鈕裝機械設(shè)備,并幵始有計劃的 進行仿制和改造,吸收國外糖果包裝機械的設(shè)計理念和制造經(jīng)驗。 到八十年代初已經(jīng)基本完成了對引進的糖果包裝機械裝置的消化吸收制作,并對糖果包裝機開發(fā)出自己的新 技術(shù)、新設(shè)備。九十年代,我國研制出伺服電機驅(qū)動的食品包裝機械,食品包裝機械行 業(yè)實現(xiàn)了由機械裝置為主向電腦程控為主的技術(shù)升級。在這種情況下,我國糖果包裝機 取得了長久的發(fā)展。伺服電機驅(qū)動的糖果包裝機生產(chǎn)速度更快,自動化程度更高,機械性能的柔軟性、系統(tǒng)化程度也迅速提高。中國以糖果包裝機、顆粒充填機、液體灌裝機 等為代表的食品包裝機械以其獨特性贏得了世界市場廣闊的銷售空間。例如上海久豐食 品機械有限公司自行研發(fā)制造的雙扭型糖果包裝機處于世界領(lǐng)先水平,申請專利并取得 國家級鑒定備案。冃前糖果包裝機的研究和幵發(fā)主要是抓住一個核心技術(shù):計算機技術(shù) 進入食品包裝機械領(lǐng)域。我國已成功地研發(fā)出具有世界領(lǐng)先水品的微電腦程控式扭結(jié)包 裝機,并實現(xiàn)實用化,開始叫眾多國內(nèi)外食品包裝機械廠家提供該設(shè)備。該機釆用國際 流行的兩端扭結(jié)式包裝,設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)新穎、經(jīng)濟實用,受到廣東、福建、浙江、上海、 山東、四川、河南等地及東南亞地K各使用廠家的一致好評。隨著時代的不斷發(fā)展和科 技的不斷進步,中國制造的糖果包裝機械必將走向世界。本次設(shè)計的BZ350A型糖果包裝機屬于扭結(jié)式包裹,是較為傳動的一種糖果包裝機。它廣泛應(yīng)用于中小型糖果生產(chǎn)企業(yè),自動化程度較高,既可以完成單層或多層紙的包裝,也可以包裝多種形狀的硬糖或軟糖,包裝方法簡單美觀,結(jié)實牢靠,消費者使用方面。另外,本次設(shè)計的主要是采用機械式傳動控制機構(gòu),因為糖果包裝機,一般包裝速度均在140粒min以上,高的可達(dá)1600粒min(如德國帕克?太克得累斯頓公司生產(chǎn)的PACTECEKZ雙扭結(jié)手式糖果包裝機)。要實現(xiàn)這樣高的包裝速度,而且要保證動作的相互協(xié)調(diào)和工作可靠穩(wěn)定,用液壓或氣壓控制機構(gòu)尚有困難,因為油液和氣體有可壓縮性,而且油液粘度大,高速換向運動時慣性沖擊大,發(fā)熱高。液壓還會因為溫度升高而使粘度變化,影響動作的準(zhǔn)確性,所以,一般只適用于活塞往復(fù)動作在40次min左右的機械。目前國內(nèi)外糖果包裝機太多采用機械傳動式。因為連桿、凸輪機構(gòu)一經(jīng)調(diào)整后,就能嚴(yán)格保證動作的可靠性,并且能實現(xiàn)比較復(fù)雜的動作. ZB350A傳糖果包裝機傳動系統(tǒng)總圖圖1-1傳動系統(tǒng)總圖1卷紙筒 2滾刀軸 3橡皮滾筒 4扭手 5扭手套軸 6糖鉗 7轉(zhuǎn)盤 8凸輪 9馬氏輪 10偏心輪(2) 11撥銷 12撥盤 13扭手凸輪 14手輪 15后沖頭 16偏心輪(4) 17打棒 18偏心輪(3) 19偏心輪(1) 20扇形齒輪 21齒條 22后沖頭 23抄紙板 24盤手手輪糖果包裝機傳動系統(tǒng)設(shè)計原則自動機的傳動系統(tǒng)一般都比較復(fù)雜,對整機性能影響很大,所以在確定傳動系統(tǒng)方案時要十分重視。應(yīng)注意以下原則:1) 自動機的傳動系統(tǒng)應(yīng)力求最短。 2) 自動機傳動系統(tǒng)應(yīng)具有無級調(diào)速功能。3) 自動機傳動系統(tǒng)的精度保持性要好。4) 自動機的傳動應(yīng)具有安全裝置和調(diào)整環(huán)節(jié)。5) 自動機傳動系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)盡量采用標(biāo)件、通用件。第二部分:設(shè)計部分一傳動部分的設(shè)計 設(shè)計要求:設(shè)計后的糖果包裝機的生產(chǎn)能力在200300粒/min,能夠?qū)崿F(xiàn)無極調(diào)速,主電機的功率為0.75kw,額定轉(zhuǎn)速為1410r/min。糖果規(guī)格:圓柱形糖的直徑13mm、長度32mm; 長方形糖的厚11mm、寬16mm、長27mm;以下是電機、傳動軸、分配軸之間的傳動簡圖馬氏輪撥銷盤力: 200300粒/min (無級調(diào)速);糖果規(guī)格:圓柱形糖的直徑13mm、長度32mm; 長方形糖的厚11mm、寬16mm、長27mm;主電機:0.75kW,額定轉(zhuǎn)速n=1410r/min。撥盤轉(zhuǎn)盤圖2-1按設(shè)計要求,糖果包裝機每分鐘生產(chǎn)200300顆糖,簡單分析可得轉(zhuǎn)盤和撥盤要求轉(zhuǎn)速也為200300r/min,因為撥盤與軸配合處齒輪的齒數(shù)相同,所以得出軸的轉(zhuǎn)速為200300r/min。由圖2-1得出軸與軸的傳動比為 可算出軸的轉(zhuǎn)速由于知道和可以得到皮帶的傳動比二無級調(diào)整的設(shè)計(1) 確定計算功率根據(jù)V帶工作載荷變動微小,工作時間長的工作情況工作情況空,輕載啟動重載啟動每天工作小時數(shù)1010161610101616載荷變動微小液體攪拌機,通風(fēng)機,鼓風(fēng)機,離心式水泵和壓縮,輕型輸送機等1.01.11.21.11.21.3載荷變動小帶式輸送機,通風(fēng)機。壓縮機,發(fā)電楊金屬切削機床,印刷機等1.11.21.31.21.31.4載荷變動較大制磚機,斗式提升機,起重機,沖剪床機,紡織機,橡膠機械,重載輸送機,磨粉機等1.21.31.41.41.51.6載荷變動大破碎機,磨碎機等1.31.41.51.51.61.8圖2-1可得到工作情況系數(shù)=1.3,根據(jù) 可得出計算功率為0.975kw。(2) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑和 1)確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑圖2-2 根據(jù)和,由上圖應(yīng)該z型V帶。 并據(jù)下圖出于方便計算的原因初選取圖2-3若的把當(dāng)成直徑最小時,即,又可得 由得 ,再根據(jù)圖表2-3,圓整得2)驗算帶速v在小帶輪直徑確定后,可根據(jù) 若 時, 若時 , 算出的帶速均在525m/s范圍內(nèi),故初選合理。3)確定大帶輪基準(zhǔn)直徑把代入得;把代入得,據(jù)上計算和圖表2-3取帶輪直徑系列標(biāo)準(zhǔn)值。(3)確定中心距和基準(zhǔn)直徑長度(按)因為設(shè)計要求中沒有給出中心距,可以按下式初步確定中心距得出,由計算方便的原則初選。根據(jù)下列式計算V帶的初選長度 由下表選取基準(zhǔn)長度圖表2-4計算實際中心距a 計算給中心距的調(diào)整余量(4)驗算小帶輪上的包角當(dāng) 時,時,主動輪上的包角合適。(5)計算所需要V帶的根數(shù)Z,根據(jù)和下表用插值法可得圖2-5,由下表得出而圖2-4得圖2-6,設(shè)計要求能實現(xiàn)無級調(diào)整,故要滿足經(jīng)濟性,V帶根數(shù)等于1的要求。初選Z型帶不合適,再選用A型V帶。(6)重新選取小帶輪基準(zhǔn)直徑及計算其它參數(shù)根據(jù)、在圖2-2上交得的點可以看出交點在A型區(qū)的上方區(qū)域,故要選擇與A型帶配合的小帶輪的基準(zhǔn)直徑比較小,所以由圖2-3得出,因為與上的小帶輪直徑相同,可以得出以下相同的結(jié)論:1 、23 ,所選取的V帶滿足要求。4 ,5 ,6 ,滿足要求。(7)重新計算所需要V帶的根數(shù)Z4) ,根據(jù)從圖2-4,2-5,2-6表中使用插值法可以得到:,本次選用的是A型V帶,經(jīng)查閱相關(guān)單根A型V帶的基本額定功率為Z小于1,即使用一根帶就能滿足要求,所以選A型V帶滿足設(shè)計要求。(8) 計算V帶的初拉力和作用在軸上的載荷圖2-7保持適當(dāng)?shù)某趵鲃庸ぜ?的首要條件。初拉力不足,極限摩擦力小,傳動能力下降,初拉力過大,將增大作用在軸上的載荷并降低帶的壽命。圖2-8 每米V帶的質(zhì)量型號YZABCDE0.020.060.100.170.300.620.90由上表得到q=0.10kg/m,再由圖2-6得到包角系數(shù)三、皮帶輪及彈簧的設(shè)計1、 帶傳動的工作原理圖如下圖2-9 工作前,如左圖所示兩邊初拉力相等為;工作時如右圖所示,主動輪的一邊被拉緊 ,其上拉力由增大到,從動輪的一邊則被放松,帶上的拉力由減少到 。設(shè)帶的總長度不變,則帶緊邊拉力的增加量就等于松邊拉力的減少量,即. .在圖2-9的右圖中,當(dāng)取主動輪一端的帶為分離時,則總摩擦力和兩邊拉力對軸心力矩的代數(shù)和為零。即 在帶傳動中,去邊拉力和松邊拉力之差就是帶傳動傳遞的圓周力,稱為有效拉力F,這在數(shù)值上等于任意一個帶輪接觸弧上的摩擦力總和,即 .帶傳動所能傳遞的功率P .由得,結(jié)合得 .由得 ,從歐拉公式,化簡可得 解出,由上算得結(jié)合,解得N=363.17N。由圖2-10得出,為帶輪輪槽的角度,下次設(shè)計選用的輪槽角為,故2、 皮帶輪部分參數(shù)確定(1)帶輪輪槽的選擇由上方計算得知當(dāng)選擇 圖2-10圖2-11本次設(shè)計選用的是A型V帶,由上表可以得出A型V帶的頂寬為13mm,若槽輪角選用,當(dāng)兩片帶輪合緊時,最邊緣的距離為比13mm多出較多,故槽輪角不可以選擇38o。再次試用,當(dāng)選用,,邊緣只有0.76mm的差距,長度差小,不影響調(diào)速。選擇。 圖2-12根據(jù)左表,f取10mm3、彈簧的設(shè)計(1)由力的相互作用性可得彈簧受到最大載荷與相等。已知和可求得彈簧的最大變化量根據(jù)彈簧所受載荷特性,選用類碳素彈簧鋼絲,B級制造。(2)查相關(guān)的表格得到許用應(yīng)力應(yīng)力,G=80 000MPa。假設(shè)d=2.55mm,查閱可得到對應(yīng)值(3) 初選彈簧指數(shù)C=5(4) 根據(jù)由度系數(shù)K求出彈簧直徑d圓整后d=3。(5) 求出彈簧內(nèi)徑本次設(shè)計要滿足彈簧的內(nèi)徑必須大于電機軸心的直徑的要求,經(jīng)查閱BZ350-A型糖果包裝機使用電動機的型號是Y8024,功率為0.75Kw,額定頻率和電壓分別為50Hz和380V,2對磁極,同步轉(zhuǎn)速為1500r/min.根據(jù),可得電動機的轉(zhuǎn)差率為6%中心高為80mm ;地腳孔距100mm(軸向)125mm(橫向);軸徑19mm ;軸伸長40mm ;鍵槽寬6mm ;長寬高為285mm235mm170mm。40615.5 3.5圖2-11(6) 重新選擇彈簧指數(shù)C 當(dāng)C=8時, ,圓整d=4mm (7) 計算彈簧有效圈數(shù)n兩端各取1.5圈死圈,則壓縮彈簧總?cè)?shù)n1=2+1.52=5圈(8) 計算工作極限載荷和變形量(類載荷)(9) 計算彈簧的其它幾何參數(shù)1 彈簧外徑D=D2 +d=32+4=36mm2 彈簧內(nèi)徑D1=D2d=32-4=28mm3 節(jié)距mm4 彈簧自由高度5 為了使彈簧能可靠而穩(wěn)定地安裝在預(yù)定位置上,一般要在彈簧上預(yù)加一初始載荷,而,取由于,解得 。、常態(tài)下彈簧的長度為圖2-124、 齒輪的設(shè)計1、 選擇齒輪材料及精度等級因傳遞功率只有0.75Kw是小功率的傳遞,故小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì),大齒輪選用45 鋼正火,查下圖表2-12硬度分別為217255HBS和169217HBS。因為該齒輪是一級減速,所以可以早、歸類為普通減速器,由圖表2-13選擇8級精度,要求大齒輪粗糙度Rs 3.26.3m。 圖2-132、 確定設(shè)計準(zhǔn)則因為齒輪的硬度小于350是軟齒面齒輪傳動,故按接觸疲勞強度設(shè)計。(1) 扭矩T(2)載荷系數(shù)K??刹榈肒=1.1(3)確定齒寬系數(shù)。小齒輪的齒數(shù)為25,大齒輪的齒數(shù)為80。因單級齒輪傳動為非對稱布置,且為軟齒面,所以,選用。圖2-14(4) 許用接觸應(yīng)力通過查閱相關(guān)資料可得,安全系數(shù)。假設(shè)機器使用壽命為10年,每天工作20h,則由下圖可得圖2-15 故,根據(jù)漸開線齒輪的模數(shù)表,在第一系列中選取m=2mm。(5) 主要參數(shù)的計算1)2)3)4)(6)彎曲疲勞強度的校核查下表可得 圖2-16由下圖可查得安全系數(shù)軟齒面硬齒面重要傳動、滲碳淬火齒輪1.01.11.11.21.31.31.41.41.61.62.2 從圖2-18得圖2-18 齒根彎曲強度合格(7) 驗算齒輪的圓周速度v,故選擇精度8是合適的5、 軸的設(shè)計(一) Z圖2-19電機外伸軸的長度分布如上圖2-11,下圖為2-12和2-13為電機俯視和側(cè)視的受力圖Fy 圖2-20 圖2-21分析該軸受力屬于壓彎組合,由上可得(1) 水平方向(壓應(yīng)力)圖2-22(2) 正應(yīng)力:。 軸使用的為碳鋼。查表可得E=216GPa變形量(2)垂直方向(彎曲變形),扭矩:電機軸的彎矩和扭矩圖如右圖所示 圖2-234、 軸的設(shè)計(二)軸(1) 選料并確定最小直徑本次設(shè)計選用的是經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的45號鋼,經(jīng)查閱相關(guān)資料得到軸的材料和受載情況決定系數(shù)C=118107,C取110。,該軸的最小直徑為T,考慮到鍵槽的影響,根據(jù)軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑,選用d=20mm進行設(shè)計。(2)確定軸各段的直徑大小軸各段直徑的確定,先從確定兩邊,逐漸向中間確定。直徑20mm最小處用于安裝皮帶輪;軸環(huán)處是該軸的最大處選用28mm;與齒輪配合處d=26mm;與軸承配合處d=24mm;圖2-24(3) 軸的受力分析如下FQFrFAyFCyFCzFAz圖2-25FtDFCy 圖2-26根據(jù),p=0.75Kw,n=640N,得,故,算得bz350-a糖果包裝機的齒輪模數(shù)為2,所軸上的齒輪直徑垂直面內(nèi)的彎矩圖 圖2-27由 得軸在垂直面內(nèi)沒有均布載荷,故只要求出B處彎矩便可畫出該面的彎矩圖。求水平面內(nèi)的彎矩圖由受力分析可得,由可算得FCy=N,則FCy方向與原圖2-25設(shè)的方向相反。把FCy=157.51N代入中可得FAy=-257.51N軸在水平面內(nèi)沒有均布載荷,只需求出B和C處的彎矩便可畫出該面的彎矩圖。 根據(jù)上方的計算畫出右圖2-27合成彎矩,求斜率分別合成B、C處的彎矩AB段斜率:BC:段斜率:CD:段斜率: 圖2-28 軸的彎矩合力圖求B處當(dāng)量彎矩由圖2-18可以看出B截面的彎矩約是C截面處的彎矩大小的10倍左右,B處直徑為25mm,而C處為22mm倆者只相差4mm,故只有B是危險截面,軸只要求單向轉(zhuǎn)動,因此可以認(rèn)為是脈動循環(huán)變化型的扭矩,可查得修正系數(shù)0.6。B截面處的當(dāng)量彎矩為計算B處應(yīng)具有最小的直徑因為B處要使用鍵與齒輪鏈接,因此要把上面直徑所得的直徑放大5%,。B處開始設(shè)定直徑為26mm,所以B處能滿足設(shè)計要求。 六、槽輪機構(gòu)的設(shè)計1. 槽輪機構(gòu),以叫馬爾他機構(gòu)或日內(nèi)瓦機構(gòu),主要由帶圓銷的撥盤、帶有徑向槽的槽輪組成。2. 類型:平面槽輪機構(gòu) 外嚙合槽輪機構(gòu) 內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu) 空間槽輪機構(gòu)3. 特點:槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,易加工,工作可靠,轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確,機械效率高。但是其動程不可調(diào)節(jié),轉(zhuǎn)角不能太小,槽輪在起、停時的加速度大,有沖擊,并隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇,故不宜用于高速,多用來實現(xiàn)不需經(jīng)常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)位角度的轉(zhuǎn)位運動。4. 主要參數(shù)的計算槽數(shù) z=6mm 圓銷數(shù)k=1mm 中心距 a=150mm 1 圓銷轉(zhuǎn)動半徑 2 圓銷半徑 3 槽頂高 4 槽底高 ,取b=50mm5 槽深 6 鎖止弧半徑 7 槽頂口壁寬 8 鎖止弧張開角 9 運動系數(shù) 七、總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計是對三年大學(xué)所學(xué)知識的一次檢驗,與以前每個學(xué)期末的考試不一樣的是,這次所涉及到的知識不是單單的某一科而是好幾個科,設(shè)計中所用到的知識較多來自機械設(shè)計基礎(chǔ)、自動機與生產(chǎn)線、工程力學(xué)、工程材料、機械制圖、autoCAD等,而涉及其中卻使用很少的有機電傳動控制、機械制造工程等。由于本人在大二上學(xué)期到外地實習(xí),把該學(xué)期的學(xué)習(xí)科目都壓到下學(xué)期的周末來進行學(xué)習(xí),所以對于其中涉及最多的機械設(shè)計基礎(chǔ)并沒有學(xué)得很牢固。這讓我不得不花比較多的時間去再學(xué)習(xí)一次,還有像工程力學(xué)、工程材料、機械制圖這幾門課都是大一時所習(xí)的,事過兩年,其中有很多的知識也忘了,單單用在復(fù)習(xí)相關(guān)的知識就用了差不多23周的時間。設(shè)計中遇到是最大問題就是課本上的例子和內(nèi)容與設(shè)計要求相差較大,但是辦法總比困難多。通過上網(wǎng)查閱相關(guān)例子和詢問老師的意見后,得出今天大家所看到的報告。文中使用的表格多數(shù)來自網(wǎng)絡(luò)搜索得來,其中的受力分析,彎矩、扭矩圖則是使用autocad來完成。暫時完成的是畢業(yè)設(shè)計的文檔部分,還有零件圖和裝配圖尚未完成,個人會盡力來完成剩余部分。三年時間匆匆而過,很快我就要離開校園的懷抱,去迎接社會的挑戰(zhàn)。在這里我要感謝日夜相伴的同學(xué)和朋友,是你們支持著我走到今天,更要感謝老師們的辛勤付出。如果在大學(xué)的路途中沒有你們的關(guān)心和提醒,也就沒有今天的我。不管將來我們走到何方何地,你們永遠(yuǎn)在我心中,我會時時刻刻記著你們,記著我是輕工的一份子。 馮健釗 機電122班 2014年10月6日七、主要參考文獻(xiàn)1所學(xué)習(xí)過的相關(guān)教材;2中國輕工總會. 輕工業(yè)裝備技術(shù)手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,19973戚長政.自動機與生產(chǎn)線. 北京:科學(xué)出版社,20044尚久浩. 自動機械設(shè)計. 北京:中國輕工業(yè)出版社,20035張聰. 自動化食品包裝機. 廣州:廣東科技出版社,20036機械設(shè)計手冊. 北京:石化出版社, 7、廣東輕工業(yè)機械集團公司.全國啤酒瓶裝設(shè)備技術(shù)培訓(xùn)教材,19968、其他技術(shù)資料及產(chǎn)品手冊。六、指導(dǎo)教師: 陳學(xué)文教研室主任: 系(教學(xué))主任: 校外指導(dǎo)教師: 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 題目:BZ350-A型糖果包裝機工序盤裝置設(shè)計 班 級: 姓 名: 指導(dǎo)教師: 評定成績: 設(shè)計日期: 年 2 月 13 日 至 3 月 30 日前言隨著經(jīng)濟的發(fā)展,各大市場不乏有好質(zhì)量的糖果出現(xiàn),而在眾多競爭對手中,想要達(dá)到本企業(yè)糖果的標(biāo)新立異就要從包裝入手,討巧的包裝使得糖果更加具有觀賞性,同時激發(fā)消費者的購買欲,糖果包裝機是為糖果賦予完美外衣的設(shè)備,它從產(chǎn)品的包裝上為企業(yè)產(chǎn)品贏得市場。我國的糖果發(fā)展歷史悠久,從紙質(zhì)包裝到塑料紙、鋁箔紙再到如今的瓶裝,糖果一直是人們休閑時光的最愛,而可以代替人工包裝的糖果包裝機則僅有不到二十年的發(fā)展背景,因此,我國的糖果包裝機還有很長的路要走。隨著儲存環(huán)境、包裝方式的不斷提升,糖果種類更是層出不窮,現(xiàn)代糖果的包裝更傾向于個性化、簡單化發(fā)展。國內(nèi)糖果包裝機與國際相比,仍存在差距,具體表現(xiàn)在包裝設(shè)備配置較低,包裝材料種類較少,部分糖果包裝機的包裝效果并不理想等缺點,而對于一些有一定經(jīng)濟實力的國內(nèi)企業(yè)來說,需要努力的方向仍然是提高相關(guān)配置、豐富包裝材料、加強技術(shù)投入,在巨大的市場潛力下,讓國內(nèi)的糖果包裝機踏上更好的臺階。本設(shè)計適應(yīng)形勢的發(fā)展,對糖果包裝機工序盤裝置進行設(shè)計,希望為糖果包裝行業(yè)盡一份綿薄之力,由于編者知識有限,在設(shè)計過程中,多借鑒前人的經(jīng)驗以及參考書籍資料,查閱手冊等。由于編者水平有限,書中難免出現(xiàn)疏漏和不足之處,敬請讀者批評指正。 目錄前言2摘要4第1章 BZ350A型糖果包裝機51.1概述51.2主要技術(shù)特征及工藝流程51.3主要組成結(jié)構(gòu)91.4生產(chǎn)率分析及技術(shù)特點12第2章 無級調(diào)速的設(shè)計142.1電機選擇142.2傳動帶選型及帶輪設(shè)計14第3章 彈簧的設(shè)計213.1彈簧最大載荷,最大變形量的計算213.2確定彈簧絲材料的選擇和許用應(yīng)力223.3設(shè)計彈簧有效圈數(shù)n233.4工作極限載荷(類載荷)233.5求出彈簧的幾何尺寸23第4章 帶輪軸(軸)的設(shè)計244.1選擇軸的材料及確定C值244.2計算軸的計算直徑244.3確定軸各段的直徑244.4軸的強度校核25第5章 槽輪的設(shè)計295.1槽輪的槽數(shù)Z和撥盤的圓柱銷數(shù)K的確定295.2槽輪的槽數(shù)Z和撥盤的圓柱銷數(shù)K的再確定305.3兩種設(shè)計的比較30心得體會及謝辭32主要參考文獻(xiàn)33摘要糖果包裝機屬于食品類產(chǎn)品包裝機,按照包裝的形式有折疊式包裹、扭結(jié)式包裹兩大類。這種包裝機一般采用卷盤式包裝材料,在主機上實現(xiàn)包裝材料分切、包裹及封口工序。本次設(shè)計的BZ350A型糖果包裝機屬于扭結(jié)式包裹,是較為傳動的一種糖果包裝機。它廣泛應(yīng)用于中小型糖果生產(chǎn)企業(yè),自動化程度較高,既可以完成單層或多層紙的包裝,也可以包裝多種形狀的硬糖或軟糖,包裝方法簡單美觀,結(jié)實牢靠,消費者使用方面。BZ350-A型糖果包裝機具有如下特點:1)本機上的糖塊、包裹、卸糖果全部實現(xiàn)機械化操作,自動化程度高,減輕人工勞動強度,符合人性化特點,產(chǎn)品符合食品衛(wèi)生要求。2)設(shè)有無級調(diào)速機構(gòu),機器的生產(chǎn)率可以根據(jù)不同的需要改變,且能夠滿足不同的包裝材料要求。3)關(guān)鍵零部件做到可以方便地調(diào)節(jié),使機器能滿足不同的產(chǎn)品規(guī)格要求。4)采用六槽輪機構(gòu)驅(qū)動工序盤,使傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,同步性能可靠,運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。5)設(shè)有故障自動停機等功能,方便操作,維護簡單,壽命比較長。第1章 BZ350A型糖果包裝機1.1 概述糖果包裝機屬于食品類產(chǎn)品包裝機,按照包裝的形式有折疊式包裹、扭結(jié)式包裹兩大類。這種包裝機一般采用卷盤式包裝材料,在主機上實現(xiàn)包裝材料分切、包裹及封口工序。這里所介紹的BZ350-A型糖果包裝機屬于扭結(jié)式包裹,是較為傳統(tǒng)的一種糖果包裝機。它廣泛應(yīng)用于中小型糖果生產(chǎn)企業(yè),自動化程度較高,既可以完成單層或多層紙的包裝,也可以包裝多種形狀的硬糖或軟糖,包裝方法簡單美觀、結(jié)實牢靠,消費者使用方便。1.2 主要技術(shù)特征及工藝流程1.2.1 BZ350-A型糖果包裝機主要技術(shù)特征BZ350-A型糖果包裝機主要技術(shù)參數(shù)如下:生產(chǎn)能力:200300粒/min(無級調(diào)速);糖果規(guī)格:圓柱形糖的直徑13mm、長度32mm; 長方形糖的厚11mm、寬16mm、長27mm;主電機:0.75kW,額定轉(zhuǎn)速n=1410r/min。1.2.2 工藝流程及循環(huán)圖圖1-1是BZ350-A型糖果包裝機外形圖。圖1-1 BZ350-A型糖果包裝機外形圖1-盤車手輪 2-扭結(jié)部件 3-料斗 4-理糖盤裝置 5-離合器手柄6-張緊輪 7-開關(guān) 8-調(diào)速輪 9-機座 10-機架 11-工序盤12-薄膜卷 13-內(nèi)襯薄膜卷 14-供紙裝置 15-成品輸出裝置整個包裝過程為:糖塊從振動料斗3被送入理糖盤裝置4,理糖盤為一高速旋轉(zhuǎn)著的螺旋槽機構(gòu),在離心力的作用下,糖果沿螺旋槽被甩到理糖盤的外圍,經(jīng)過初步定向,在出口處,由旋轉(zhuǎn)著的毛刷將豎立或重疊著的糖塊刷平且成單層排布,進一步定向后進入輸送帶被送往下一工序;同時,安裝在卷紙架上成卷的薄膜紙也由牽引輥經(jīng)導(dǎo)輥被送到供紙位置,由旋轉(zhuǎn)刀實行定長切割,并置于托紙板上;輸送帶送來的糖塊推送到托紙板上后,安裝在工序盤上的鉗糖機械手將包裝紙和糖塊一起夾緊,接著前后沖頭相繼動作,糖塊便由包裝紙裹包起來;工序盤轉(zhuǎn)位到扭結(jié)工位停歇,扭結(jié)機械手夾住糖果的縱向兩邊并在驅(qū)動機構(gòu)作用下同向回轉(zhuǎn)約450,完成扭結(jié)工序。在扭結(jié)回轉(zhuǎn)過程中,扭結(jié)機械手沿糖果的縱向要有一個微小的進給量,以抵消糖果的縱向尺寸變化,否則,糖紙會被扭破;扭結(jié)結(jié)束后,工序盤繼續(xù)轉(zhuǎn)位,糖鉗機械手在凸輪的控制下開啟,由打糖桿將已經(jīng)包裝好的糖果打下,糖果沿輸送槽被送入后續(xù)裝盒工位。圖1-2是其扭結(jié)裹包工藝流程示意圖。圖1-2扭結(jié)裹包工藝流程示意圖1送糖;2糖鉗手張開、送紙;3夾糖;4切紙;5紙、糖進入糖鉗手;6接、送糖桿離開;7下折紙; 8上折紙;9扭結(jié);10打糖包裝扭結(jié)工藝路線圖如下圖1-3所示圖1-3 包裝扭結(jié)工藝路線圖1扭結(jié)手;2工序盤;3打糖桿4活動折紙板; 5接糖桿;6包裝紙;7送糖桿;8輸送帶;10固定折紙板圖1-4 工藝流程圖1內(nèi)襯紙;2商標(biāo)紙;3送紙輥;4切紙刀;5糖塊;6推糖桿;7送糖帶;8折紙板;9接糖桿;10工序盤;11糖鉗;12打糖桿;13固定折紙板如圖1-5所示是糖果包裝機的工作循環(huán)圖圖1-5 BZ350-A糖果包裝機的工作循環(huán)圖。1.3 主要組成結(jié)構(gòu)BZ350-A型糖果包裝機主要由傳動系統(tǒng)、理糖盤裝置、供紙切紙裝置、鉗糖工序盤、扭結(jié)機械手及裹包裝置、電器控制裝置、缺糖檢測裝置等組成。1.3.1 傳動系統(tǒng)(1)主傳動系統(tǒng)圖1-6是BZ350-A型糖果包裝機的主傳動系統(tǒng)示意圖。圖1-6主傳動系統(tǒng)示意圖。1卷紙筒 2橡皮滾筒 3滾刀軸 4扭手 5扭手套軸 6糖鉗 7凸輪 8轉(zhuǎn)盤 9偏心輪(2) 10槽輪 11撥銷 12撥盤 13手輪 14后沖頭 15偏心輪(4) 16打棒 17齒條 18扇形齒輪 19抄紙板 20偏心輪(1)21偏心輪(3) 22后沖頭 23盤手手輪 24扭手凸輪由主電機驅(qū)動各執(zhí)行機構(gòu),主電機至分配軸II間采用兩級減速,第一級用寬帶實現(xiàn)三級變速,第二級為齒輪傳動,在分配軸II上裝有偏心輪(1)、(2)、(3)、(4)和兩個輪Z52,傳動到各個執(zhí)行機構(gòu)完成裹包作業(yè)。在主電機軸上設(shè)置有一對分離錐輪,通過調(diào)節(jié)手輪13來調(diào)節(jié)帶輪的中花距,靠分離錐輪分開或趨近,改變錐輪的接觸半徑,而達(dá)到調(diào)節(jié)帶輪傳動比的要求。分配軸上裝有四個偏心輪,其中偏心輪(1)通過連桿帶動扇形齒輪來回擺動,扇形齒輪再驅(qū)動與前沖頭一體的齒條往復(fù)運動,完成沖糖工作:偏心輪(2)通過安裝在工序盤根部的斜面凸輪7驅(qū)動糖鉗6開合,完成鉗糖和放糖工作;偏心輪(3)通過連桿驅(qū)動活動折紙板19折紙;偏心輪(4)通過連桿驅(qū)動后沖頭14和打糖桿16工作。采用偏心輪機構(gòu),使得整個傳動鏈結(jié)構(gòu)緊湊,容易布局,維護方便。 供紙部分(1. 2. 3)是經(jīng)軸II由齒輪、鏈輪傳動的;扭結(jié)機械手由軸II經(jīng)過齒輪、槽凸輪、擺桿等傳動的;轉(zhuǎn)盤由軸經(jīng)齒輪、槽輪機構(gòu)來傳動。糖果包裝機設(shè)置無級調(diào)速系統(tǒng),一方面,可以滿足當(dāng)產(chǎn)品規(guī)格變化即糖塊外形變化時,要求生產(chǎn)率隨著改變;二是由于包裝材料對生產(chǎn)率的要求不同,隨著季節(jié)的變化,其延展性也不一樣,因此,生產(chǎn)率要做相應(yīng)的改變。 機器還設(shè)置手動調(diào)整,可通過手輪23實現(xiàn)。(2)理糖傳動系統(tǒng) 理糖裝置的作用是使待包裝糖塊通過整理排列,依次整齊的傳入輸送帶,由輸送帶被送至裹包工位。 圖1-7為理糖部分的傳動系統(tǒng)示意圖。 理糖電機1通過D50/D 112的三角皮帶傳動,驅(qū)動軸I旋轉(zhuǎn),再經(jīng)過齒輪Z 17/Z46帶動軸II。軸II上裝有輸送帶輪,驅(qū)動輸送帶6運動,把轉(zhuǎn)盤送來的糖快送到包裹工位。軸I通過蝸桿蝸輪Z4/Z32帶動軸IV,由軸IV驅(qū)動轉(zhuǎn)盤3回轉(zhuǎn)運動,周邊裝有固定的螺旋導(dǎo)向板5。轉(zhuǎn)盤3回轉(zhuǎn)時,由料斗2落下的糖塊受到離心力的作用甩向周邊,在導(dǎo)向板作用下沿環(huán)形槽列隊排列整齊,依次落入輸送帶上。另外,軸II通過鏈輪Z13/Z20帶動軸III,經(jīng)螺旋齒輪Z11/Z28, Z15/Z15帶動軸VI,由軸UI驅(qū)動毛刷4旋轉(zhuǎn),毛刷的作用是將重疊在一起的糖塊掃平,使其一粒接著一粒排隊由輸送帶向前輸送。圖1-7理糖傳動示意圖1一理糖電機2一料斗3一轉(zhuǎn)盤4一毛刷5一導(dǎo)向板6一糖塊輸送帶7一帶輪1.3.2 鉗糖工序盤裝置如圖1-8所示是BZ350-A型糖果包裝機的鉗糖工序盤的結(jié)構(gòu)簡圖。轉(zhuǎn)盤軸9與轉(zhuǎn)盤10以圓錐銷固聯(lián),在轉(zhuǎn)盤軸上裝有銅套8,通過偏心輪及連桿機構(gòu)使銅套在轉(zhuǎn)盤軸上轉(zhuǎn)動。下凸輪12用鍵7固定在銅套8上,上凸輪用螺釘與下凸輪12固聯(lián),凸輪11和12會隨著銅套一起擺動。鉗糖工序盤上安裝有六副鉗糖機械手,實現(xiàn)兩個運動:間歇轉(zhuǎn)位,每次轉(zhuǎn)過60,停歇一個工藝時間。間歇轉(zhuǎn)位運動由六槽輪機構(gòu)(圖中未繪出)帶動;糖鉗的開合運動,工序盤轉(zhuǎn)一圈,糖鉗只打開一次、關(guān)閉一次。糖鉗的開合運動由凸輪驅(qū)動滾子5帶動擺臂6擺動,擺臂6帶動扇形齒輪3和4嚙合擺動,扇形齒輪帶動糖鉗手1張開,此時,彈簧2受拉,鉗手的閉合由受拉狀態(tài)的彈簧控制來完成。設(shè)置兩片凸輪的目的是,通過調(diào)整上下兩片凸輪的位置可以改變凸輪的工作曲線,從而改變鉗糖機械手的開口大小和持續(xù)時間,以滿足不同厚度的糖塊包裝要求,保證扭結(jié)質(zhì)量。圖1-8柑糖工序盤結(jié)構(gòu)簡圖1一糖鉗 2一彈簧 3、4一扇形齒輪 5一滾子 6一滾子臂7一鍵 8一井寸套 9一轉(zhuǎn)盤軸10一轉(zhuǎn)盤 11一上凸輪 12一下凸輪1.4 生產(chǎn)率分析及技術(shù)特點從以上分析可知:糖果包裝機的生產(chǎn)率與工序盤的轉(zhuǎn)速和其上所分布的裹包頭數(shù)量有關(guān),計算公式為 Q=60Kn (5.5)式中,Q糖果包裝機的生產(chǎn)率; K一工序盤上分布裹包頭數(shù)量,即糖鉗對數(shù)(顆/r); N一工序盤的工作轉(zhuǎn)速(r/min )。 根據(jù)式( 5.5 )可知:要提高糖果包裝機的生產(chǎn)能力有兩個途徑:增加工序盤上分布裹包頭數(shù)量;提高工序盤的工作轉(zhuǎn)速。 若僅僅靠增加工序盤上分布裹包頭數(shù)量,就會增加工序盤的外形尺寸,會帶來機構(gòu)的龐大;而且增加糖鉗數(shù)量,糖鉗凸輪的輪廓曲線就要改變,必須重新設(shè)計糖鉗凸輪的工作曲線,這給設(shè)計和制造帶來變化較大,不利于加速產(chǎn)品的系列化生產(chǎn)進程。實際上糖鉗數(shù)量增加,對生產(chǎn)率的效果不很明顯。而提高工序盤的工作轉(zhuǎn)速,雖是比較有效的辦法,但若一味地提高工序盤的轉(zhuǎn)速,會增加機構(gòu)間千涉的可能性,使機器制造精度增加;并且理糖盤的速度過快,糖塊容易堵塞,不利于正常供料;況且受包裝材料限制,速度也不宜過快,否則包裝紙容易被扯斷。因此,要提高機器的生產(chǎn)率,必須權(quán)衡考慮。BZ350- A型糖果包裝機具有如下特點:1)本機的上糖塊、包裹、卸糖果全部實現(xiàn)機械化操作,自動化程度高,減輕人工勞動強度,符合人性化特點,產(chǎn)品符合食品衛(wèi)生要求。2)設(shè)有無級調(diào)速機構(gòu),機器的生產(chǎn)率可以根據(jù)不同的需要改變,且能夠滿足不同的包裝材料要求。3)關(guān)鍵零部件做到可以方便地調(diào)節(jié),使機器能滿足不同的產(chǎn)品規(guī)格要求。4)采用六槽輪機構(gòu)驅(qū)動工序盤,使傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,同步性能可靠,運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。5)設(shè)有故障停機等功能,方便操作,維護簡單,壽命比較長。第2章 無級調(diào)速的設(shè)計2.1 電機選擇由于主電機的功率為:P=0.75kw,n=1410r/min查電機型號大全選擇電機型號為Y80M2-4,可知:P=0.75kw,n=1390r/min由于外槽輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)臂每轉(zhuǎn)一圈,生產(chǎn)一粒糖果可知:n槽=200-300r/min 即生產(chǎn)能力:200-300r/min下圖2-1為電機、傳動軸、分配軸之間的傳動簡圖 圖2-1傳動簡圖為皮帶輪軸的轉(zhuǎn)速,為分配軸上的轉(zhuǎn)速。 2.2 傳動帶選型及帶輪設(shè)計為了實現(xiàn)無級調(diào)速,小帶輪必須能夠?qū)崿F(xiàn)直徑可調(diào),因此以下就是確定小帶輪的直徑范圍。2.2.1 確定計算功率因為糖果包裝機承受的載荷變動小,且是小批量生產(chǎn),依此查機械設(shè)計基礎(chǔ)表7.8可知工作情況系數(shù)KA=1.2,再由式(7.12)得: Pc=KAP=1.20.75=0.9KW,2.2.2 選擇V帶帶型根據(jù)P=0.9KW,n=1390rmin由機械設(shè)計基礎(chǔ)圖7.11選擇Z型帶。2.2.3 確定小帶輪基準(zhǔn)直徑d當(dāng)產(chǎn)量為200粒/min時1)、初選小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1,由于Pc-n1坐標(biāo)的交點落在圖7.11中Z型帶上方,由表7.3初選dd1=90mm,2)、驗算帶速v,由式(7.13)得V= =6.55m/s符合帶速應(yīng)在525m/s范圍內(nèi)。也即初選dd1=90符合要求。3)、確定大帶輪的直徑dd2=得dd2=195mm,由表7.3取dd2=180mm該數(shù)值以產(chǎn)量為200粒/min計算,此次設(shè)計主要以小帶輪的無級調(diào)速為準(zhǔn)。所以當(dāng)產(chǎn)量為300粒/min時,dd2=180mm,同理可得dd1 =123mm。以上結(jié)果可得無級調(diào)速的傳動比范圍為i=0.50.682.2.4 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度0.7dd1dd22dd1dd2,代入數(shù)據(jù)求得,189mm540mm初選=500mm,計算帶所需的基準(zhǔn)長度2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0即=2500+3.14(90+180)/2+(180-90)2/4500=1427.95mm,由表7.4,取帶的基準(zhǔn)長度為=1400mm,實際中心距a=500=490mm,安裝時所需的最小中心距:=a0.015=469mm,安裝時所需的最大中心距:=a0.03=532mm。2.2.5 驗算小帶輪的包角=180(dd2 -dd1)/a57.3=180(180 -90)/49057.3= 169.4120因此驗證能滿足要求。2.2.6 確定V帶的根數(shù)ZZ = = 由n=1390r/min,dd1=90,查機械設(shè)計基礎(chǔ)表7.5,用插值法,得=0.4kw, 查機械設(shè)計基礎(chǔ)表7.7,用插值法,得=0.3kw,查機械設(shè)計基礎(chǔ)表7.6,(包角系數(shù))=0.96,查機械設(shè)計基礎(chǔ)表7.2,(長度系數(shù))=1.14所以,Z=1.15根據(jù)實際要求:z=2因為要實現(xiàn)無極調(diào)速的要求,若是兩根皮帶,可能帶來調(diào)速操作的不便,可能也會帶來其他的問題,且從經(jīng)濟效益等各方面綜合考慮,一般只用一根皮帶傳動,可以比較方便改變轉(zhuǎn)速。所以Z=2不符合要求,因此需重新選帶型。選用A型V帶2.2.7 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld0.7dd1dd22dd1dd2,代入數(shù)據(jù)求得,189mm540mm初選=500mm,計算帶所需的基準(zhǔn)長度2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0即=2500+3.14(90+180)/2+(180-90)2/4500=1427.95mm,由表7.4,取帶的基準(zhǔn)長度為=1400mm,實際中心距a=500=490mm,安裝時所需的最小中心距:=a0.015=469mm,安裝時所需的最大中心距:=a0.03=532mm。2.2.8 驗算小帶輪的包角=180(dd2 -dd1)/a57.3=180(180 -90)/49057.3= 169.4120。因此驗證能滿足要求。2.2.9 確定A型V帶的根數(shù)ZZ=由n=1390r/min,dd1=90,查機械設(shè)計基礎(chǔ)表7.5,用插值法,得PO=1.07查機械設(shè)計基礎(chǔ)表7.7,用插值法,得=0.17kw, 查機械設(shè)計基礎(chǔ)表7.6,用插值法,得=0.96,查機械設(shè)計基礎(chǔ)表7.2,用插值法,得=0.96Z=0.789Z取1根,適合無極調(diào)速。2.2.10 計算初拉力F0和軸上壓力FQ(也即是徑向力)圖2-2 帶傳動對軸壓力簡圖單根普通V帶合適的初拉力可按下式計算=500q式中,v帶速,ms; Z帶的根數(shù); 包角系數(shù); 計算功率,KW; q帶單位長度的質(zhì)量,kgm,見機械設(shè)計基礎(chǔ)表7.9,查A型帶為0.10 kgm。.代入數(shù)據(jù)可得,=5000.106.642113.13N由圖2-2可知=2Zsin=21113.13sin225.29N帶輪的受力分析圖2-3帶輪受力圖對點A進行受力分析:cos17+sin =f(摩擦系數(shù))(查資料可得f=0.485)所以 0.4850.95+ 0.31= 可得=146.1N= cos17=139.7N因為 的力來自彈簧,根據(jù)作用力與反作用力,需要對彈簧進行設(shè)計與校核第3章 彈簧的設(shè)計3.1 彈簧最大載荷,最大變形量的計算可求得動輪動片的水平移動最大距離x=tan=tan=9.17mm也即是彈簧的最大變形量。由下圖3-1有效拉力F=,由P=,得F=112.95N即=112.95N,=2=226.26N=169.605N,為緊邊 =56.655N,為松邊。由歐拉公式=(為包角,單位為)f=,即f170.89=1.1268f=0.378皮帶作用在皮帶輪上,在緊邊和松邊的共同作用下,通過帶輪的作用在軸上,而軸上的壓力由作用在帶輪上的軸載荷FQ得來,所以由下圖可 圖3-1 動片的受力簡圖對A點進行受力分析:=112.95=0.378N,即N=298.81N=Ncos17=280.75N此時的已知條件為:彈簧的最大工作載荷=285.75N,最大變形量=9.17mm。3.2 確定彈簧絲材料的選擇和許用應(yīng)力考慮到所受的負(fù)荷較大,要有較好的彈性,所以初選彈簧材料為60Si2Mn,類(選自機械設(shè)計基礎(chǔ)表17.2)許用切應(yīng)力:=680Mpa所以,由式17.6: K= =1.19再由式17.7:d1.6=1.6=3.20mm查表17.7,彈簧絲直徑d的標(biāo)準(zhǔn)系列,選d=6mm則由式17.5:max=192.52Mpamax ,強度足夠。中徑D2=Cd=86=483.3 設(shè)計彈簧有效圈數(shù)n由表17.2可知剪切彈性模量G=80000Mpa再由式17.9:n=2.83圈,圓整為3圈兩端各取一圈死圈,則壓縮彈簧總?cè)?shù)=32=5圈3.4 工作極限載荷(類載荷)極限載荷下的變形量1.15=1.156.9=7.94mm工作極限載荷由F=285.751.12=320.04N3.5 求出彈簧的幾何尺寸彈簧絲直徑d= 6mm ,彈簧中徑=48mm,彈簧外徑D=d=54mm彈簧內(nèi)徑=d=44mm節(jié)距t=d=0.56=8.8mm,有效圈數(shù)n=3圈,總?cè)?shù)=5圈彈簧自由長度=ntn15=16.25mm(并緊,不磨平端)螺旋升角a=arctan()= arctan()=3.34第4章 帶輪軸(軸)的設(shè)計4.1 選擇軸的材料及確定C值選擇45鋼,調(diào)制處理,按表14.3選取計算系數(shù)C=1104.2 計算軸的計算直徑按照式14.2可知該軸的最小直徑為:dC=110=11.59mm考慮到鍵槽的影響,則d=1.0511.59=12.17mm,根據(jù)軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑可選d=14,由于軸上除了齒輪,皮帶輪,還有軸承,因為軸承沒有受到軸向力,只需選用普通的深溝球軸承,通過查機械設(shè)計基礎(chǔ)表13.10選用軸承6205,因為基本尺寸d最小為25,考慮軸的結(jié)構(gòu)及其加工方便,可適當(dāng)將軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑放大,同時可增加軸的強度,所以初取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=20mm4.3 確定軸各段的直徑采用階梯軸,尺寸按由小到大,由兩端至中央的順序確定。外伸端取最小直徑20mm,參考相關(guān)資料軸各段直徑的確定可選出各段軸徑如下(圖4-1為軸的簡圖):圖4-1軸身=d2a,a為軸肩的高度,a(0.070.1)d,取a=0.1d=2,即=24mm軸頸=(15)mm,考慮軸承為標(biāo)準(zhǔn)件,所以取=25mm軸頭=(15)mm,取=28mm軸身=26mm軸環(huán)=32mm4.4 軸的強度校核4.4.1 繪出軸的總體受力圖,圖4-2圖4-2軸的總體受力圖4.4.2 作扭矩圖由圖4-2可知,=帶M電= 0.969549=0.969549=10.7Nm,扭矩圖如圖4-3,4.4.3 作水平面內(nèi)的彎矩圖=1000=428N=tan20=155.7N,由前面計算可知=113.13N,=225.29N。由可得,=270.32N,=-157.68N,截面C處的彎矩為=-37.85Nm即水平面內(nèi)的彎矩圖如圖4-44.4.4 作垂直面內(nèi)的彎矩圖如圖1-8,由以下兩式 可得,=0.47N,=380.50N,截面C處的彎矩為=0.470.240=0.11Nm截面B處的彎矩為=225.290.140=31.54Nm。垂直平面的彎矩圖如圖4-54.4.5 作合成彎矩圖截面C處的彎矩為=37.85Nm截面B處的彎矩為=31.54Nm。BC段的斜率=0.06,BD段的斜率=0.33,可畫出合成彎矩圖如圖4-64.4.6 求當(dāng)量彎矩由圖4-6可知C、B兩處都可能為危險截面,因為單向轉(zhuǎn)動,可以認(rèn)為扭矩是脈動循環(huán)變化,故修正系數(shù)0.6,則危險截面C、B兩處的當(dāng)量彎矩分別為=38.39Nm=32.19Nm4.4.7 分別計算危險截面C、B處的軸徑由C處,d=19.11mm,B處,d=18.02mm考慮截面C處鍵槽,故將直徑放大5%,即18.171.05=20.07mm,因為此處直徑為28mm,因此強度足夠。而B處為裝軸承,此處設(shè)計的尺寸為25mm,因此強度也足夠大。第5章 槽輪的設(shè)計5.1 槽輪的槽數(shù)Z和撥盤的圓柱銷數(shù)K的確定初選槽數(shù)Z為6(根據(jù)現(xiàn)有機械作參考)當(dāng)槽輪轉(zhuǎn)過220=2/z角度時撥盤1所轉(zhuǎn)過的角度為210=-220=-=180-60=120槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)=0.5-=0.33圓柱銷數(shù)K與槽數(shù)Z的關(guān)系為K=1.5因為k為整數(shù),所以k只能為1 槽輪機構(gòu)的幾何尺寸計算因為軸與軸上傳動齒輪中心距為a12=m=2.51052131.25mm軸上的齒輪與撥盤上的齒輪之間的中心距為a23=131.25mm綜合可知各軸傳動齒輪之間占據(jù)的縱向距離為L= a12 a23=262.5mm根據(jù)現(xiàn)場機箱所量高度為650mm可將槽輪與撥盤之間的中心距定為150mm較為合理*圓銷轉(zhuǎn)動的半徑R=asin=150sin30=75mm圓銷半徑r1=R/6=12.5mm*槽頂高r2=acos30=150cos30=129.9mm槽底高ba-(R+ r1)=150-(75+12.5)=62.5mm槽深h= r2-b=129.9-62.5=67.4mm鎖住弧半徑Rx=Kx r2=0.34129.9=44.2mm槽頂口壁厚e=R-(r1+Rx)=75-(12.5+44.2)=18.3mm鎖住弧張開角r=2/k-21=2(1/k+1/z-1/2)=3602/3=2405.2 槽輪的槽數(shù)Z和撥盤的圓柱銷數(shù)K的再確定再選槽數(shù)為z=8當(dāng)槽輪轉(zhuǎn)過220=2/z角度時撥盤1所轉(zhuǎn)過的角度為210=-220=-=180-45=135槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)=0.5-=0.375圓柱銷數(shù)K與槽數(shù)Z的關(guān)系為K9槽輪結(jié)構(gòu)比較少見,因為當(dāng)中心距一定時,z越大,槽輪的尺寸就越大,轉(zhuǎn)動時的慣性就越大,力矩也增大,又因為將時間比用轉(zhuǎn)角比來表示,對于只有一個圓柱銷的槽輪機構(gòu),有公式知=t2/t1=(-2/z)/2=(z-2)/2z=0.5-1/z當(dāng)z9時,槽數(shù)增加,動停比的變化也不大,起不了明顯的作用,故z取值范圍只在4到8,故8之后不做討論。以八與六相對比作討論,雖然都能完成工作任務(wù),但槽數(shù)八槽輪相比槽數(shù)六槽輪,形狀更為復(fù)雜,即加工難度會更大,花費也更多,考慮后決定選擇第一方案,即槽數(shù)為六的槽輪。圖形如下:心得體會及謝辭經(jīng)過為期一個多月的畢業(yè)設(shè)計終于在說明書完成之時落下帷幕,這一設(shè)計涵蓋了大學(xué)三年所學(xué)的專業(yè)知識及基礎(chǔ)知識,通過溫習(xí)以前學(xué)過的知識,查閱相關(guān)資料,計算出相關(guān)數(shù)據(jù),通過多次修改,最終敲定設(shè)計出的內(nèi)容。在此,我要特別感謝陳學(xué)文老師,在設(shè)計的過程中,陳老師適時給予我們輔導(dǎo),給我們答疑解惑,讓我們少走彎路。在這一個多月的時間里,我們組員之間相互合作,相互學(xué)習(xí),共同完成了我們的課題,為我們的畢業(yè)設(shè)計提交了一份沉甸甸的答卷。在設(shè)計的過程中也是對知識的溫習(xí),以前沒太注意的細(xì)節(jié)經(jīng)過這一次的不斷修改注意到了,在設(shè)計的過程中,出過的錯誤有內(nèi)外螺紋的畫法,軸上零件的固定,無級調(diào)速結(jié)構(gòu)的設(shè)計等等,經(jīng)過陳老師的指正,加上對書本里的知識進行溫習(xí),最終對這些模糊的知識有了深刻的了解,對我來說,錯的多并不一定是壞事,因為錯的多了改過來之后就會深刻的認(rèn)識,記憶會更深刻。團隊合作的精神在我們的這次設(shè)計中體現(xiàn)得淋漓盡致,每個人的長項都可能不同,有人在制圖方面比較突出,有人在設(shè)計方面有獨特的想法,有人對數(shù)據(jù)的整理及計算,有人對文檔進行整理及排版等等,擁有不同長處的人之間進行的合作結(jié)果必然是可觀的??偟膩碚f,這一次的設(shè)計讓我對機械設(shè)計、機械制圖等多了一些經(jīng)驗,雖然還不夠完美,但是經(jīng)過多次的修改總體上還是有學(xué)到一些知識,正所謂是溫故而知新。以上是我對這次設(shè)計的總結(jié),不完善之處請讀者批評指正!主要參考文獻(xiàn)1、 所學(xué)習(xí)過的相關(guān)教材;2、 中國輕工總會. 輕工業(yè)裝備技術(shù)手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,19973、 戚長政. 自動機與生產(chǎn)線. 北京:科學(xué)出版社,20044、 尚久浩. 自動機械設(shè)計. 北京:中國輕工業(yè)出版社,20035、 張聰. 自動化食品包裝機. 廣州:廣東科技出版社,20036、 機械設(shè)計手冊. 北京:石化出版社,19967、 王軍. 機械設(shè)計基礎(chǔ). 北京:科學(xué)出版社,20078、 周文玲. 互換性與測量技術(shù). 北京:機械工業(yè)出版社,20059、 李勤偉 賀愛東. 機械制圖(機械類). 廣州:華南理工大學(xué)出版社,200633
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