扭結(jié)式糖果包裝機(jī)設(shè)計-扭結(jié)手

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年代開始流行至今。傳統(tǒng)扭結(jié)式包裝是最老的包裝形式, 從發(fā)明到現(xiàn)在已有近百年歷史。這種包裝形式多用于糖果, 它不僅可以通過現(xiàn)代化高速、自動化的包裝機(jī)來完成, 也可以通過手工操作完成。最初的扭結(jié)包裝機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，操作復(fù)雜，只能完成最基本的扭結(jié)動作，而且生產(chǎn)效率低下又極不衛(wèi)生。因此曾一度被枕式包裝機(jī)的出現(xiàn)所取代。多年以來, 糖果包裝一直是以枕式包裝獨占鰲頭，風(fēng)靡一時。直到現(xiàn)在枕式包裝機(jī)也較扭結(jié)包裝機(jī)普及,。目前大多數(shù)糖果、巧克力生產(chǎn)企業(yè)均采用枕式包裝。但隨著糖果包裝行業(yè)的迅猛發(fā)展，以及各種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，糖果扭結(jié)包裝這種古老而有年輕的包裝形式越來越受到人們的青睞。糖果扭結(jié)包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能不斷完善, 使這種受人們歡迎的包裝形式沉寂了一段時期后又走上了舞臺1、2。目前大部分扭結(jié)裹包產(chǎn)品，如糖果、冰棒、雪糕、巧克力等食品包裝都已實現(xiàn)了機(jī)械化。但糖果扭結(jié)包裝機(jī)的設(shè)計上存在一些問題，其缺陷是限制生產(chǎn)發(fā)展的瓶頸。例如：由于包裝速度過快，糖塊會嚴(yán)重偏移，使糖塊超前運動，碰著運動零部件；理糖裝置與出糖裝置不協(xié)調(diào)、不同步，從而容易出現(xiàn)卡包漏包現(xiàn)象；包裝材料制動力太小，拉伸時容易出現(xiàn)松弛，包裝材料因飄動而跑偏；糖果通道間隙大，包裝材料難以緊貼糖果。所以此次課題對這方面的研究對于優(yōu)化糖果扭結(jié)包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本以及減少機(jī)器故障等方面有著重要意義3、4。1.2 扭結(jié)式糖果包裝機(jī)研究現(xiàn)狀扭結(jié)式糖果包裝機(jī)研究現(xiàn)狀 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(jī)器稱為扭結(jié)式裹包機(jī)。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，這是由我國當(dāng)時的特殊國情決定的，對糖果扭結(jié)包裝機(jī)的研究很少。隨著市場需求的不斷擴(kuò)大和食品工業(yè)的快速發(fā)展，改革開放前我國開始從歐美等發(fā)達(dá)國家引進(jìn)他們的糖果包裝機(jī)械設(shè)備，并開始有計劃的進(jìn)行仿制和改造，吸收國外糖果包裝機(jī)械的設(shè)計理念和制造經(jīng)驗。到八十年代本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 3 頁 共 43 頁初已經(jīng)基本完成了對引進(jìn)的糖果包裝機(jī)械裝置的消化吸收工作，并對糖果包裝機(jī)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(jī)驅(qū)動的食品包裝機(jī)械，食品包裝機(jī)械行業(yè)實現(xiàn)了由機(jī)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(jī)取得了長久的發(fā)展。伺服電機(jī)驅(qū)動的糖果包裝機(jī)生產(chǎn)速度更快，自動化程度更高，機(jī)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(jī)、顆粒充填機(jī)、液體灌裝機(jī)等為代表的食品包裝機(jī)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(jī)械有限公司自行研發(fā)制造的雙扭型糖果包裝機(jī)處于世界領(lǐng)先水平,申請專利并取得國家級鑒定備案。目前糖果包裝機(jī)的研究和開發(fā)主要是抓住一個核心技術(shù)：計算機(jī)技術(shù)進(jìn)入食品包裝機(jī)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(jī)，并實現(xiàn)實用化，開始向眾多國內(nèi)外食品包裝機(jī)械廠家提供該設(shè)備。該機(jī)采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(jì)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區(qū)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(jìn)步，中國制造的糖果包裝機(jī)械必將走向世界5。雖然我國的糖果包裝機(jī)械發(fā)展較快，但由于歷史原因和我國的一些特殊國情，我國食品包裝機(jī)械起步較晚，技術(shù)水平從整體上看要比先進(jìn)國家的枝術(shù)水平整體落后好幾年。糖果包裝機(jī)在產(chǎn)品的開發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性等方面有著明顯不足。從質(zhì)量上看：我國糖果包裝機(jī)械的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)手段較落后，大部分還是采用陳舊的通用設(shè)備加工，產(chǎn)品的規(guī)格、型號不全，質(zhì)量還有待于進(jìn)一步提高。糖果類包裝機(jī)械品種少，配套數(shù)量少，缺少高精度和大型化產(chǎn)品，遠(yuǎn)不能滿足市場需求。自行研發(fā)的糖果包裝機(jī)性能較低，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，影響了整體的質(zhì)量。從產(chǎn)品開發(fā)看：我國糖果包裝機(jī)械主要還是仿制、測繪，稍加國產(chǎn)化改進(jìn)，談不上正真意義的開發(fā)研究。目前，國內(nèi)廠家對糖果包裝機(jī)的研發(fā)投入較少，產(chǎn)品開發(fā)缺少創(chuàng)新，難上水平，新產(chǎn)品開發(fā)不但數(shù)量少，而且開發(fā)周期長。在企業(yè)管理上，往往重生產(chǎn)加工，輕研究開發(fā)，創(chuàng)新不夠，不能緊跟市場需求及時更新產(chǎn)品。我國糖果包裝機(jī)械行業(yè)缺乏知識產(chǎn)權(quán)意識，這也是其他行業(yè)的通病，往往剛設(shè)計出來的產(chǎn)品很快就被仿制出來了，短時間內(nèi)有上千家企業(yè)同時投放市場，到最后甚至根本找不到誰是該設(shè)備產(chǎn)品的開發(fā)者。許多企業(yè)忙于現(xiàn)有產(chǎn)品擴(kuò)大市場，忙于仿制和抄襲他人的產(chǎn)品，根本不去考慮產(chǎn)品如何升級換代，如本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 4 頁 共 43 頁何實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。從糖果包裝機(jī)自動化程度看：國外使用的糖果包裝機(jī)械自動化程度高，單產(chǎn)比我國大。這不是我國的制造水平達(dá)不到，而是需求上的問題。其原因：一是我國勞動力多、成本低；二是我國制造企業(yè)總體規(guī)模不大，而產(chǎn)能大的機(jī)型一次性投入大，會給企業(yè)帶來很大的負(fù)擔(dān)6、7。目前我國糖果類食品包裝機(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)。1.3 扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的發(fā)展趨勢扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的發(fā)展趨勢未來扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的發(fā)展趨勢將配合產(chǎn)業(yè)自動化、智能化趨勢，技術(shù)發(fā)展將朝著四個方向發(fā)展：一是機(jī)械功能多元化。工商業(yè)產(chǎn)品已趨向精致化及多元化，在大環(huán)境變化形勢下，多元化、彈性化且具有多種切換功能的糖果包裝機(jī)種方能適應(yīng)市場需求。二是結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、模組化。充分利用原有機(jī)型模組化設(shè)計，可在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機(jī)型。三是控制智能化。目前食品包裝機(jī)械生產(chǎn)廠家普遍使用 PLC 動力負(fù)載控制器，雖然 PLC 彈性很大，但仍未具有電腦（含軟件）所擁有的強(qiáng)大功能。四是結(jié)構(gòu)高精度化。結(jié)構(gòu)設(shè)計及結(jié)構(gòu)運動控制等事關(guān)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（NC） 、動力負(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)備方向研發(fā)。糖果包裝機(jī)械越來越注重開發(fā)快速、成本較低的包裝設(shè)備，未來的發(fā)展趨勢是設(shè)備更小型、更靈活機(jī)動、多用途、高效率。此趨勢還包括節(jié)約時間、降低成本，因此包裝機(jī)所追求的是組合化、簡潔化、可移動的包裝設(shè)備8。要快速縮短國內(nèi)糖果制造業(yè)與發(fā)達(dá)國家的差距，只有走技術(shù)革新之路。而今后國內(nèi)糖果包裝的發(fā)展趨勢必然會朝包裝機(jī)的高速自動化、一機(jī)多能化及包裝設(shè)計的特色化方向發(fā)展。首先，使用機(jī)械的目的在于提高生產(chǎn)率，在包裝產(chǎn)品時要求效率非常高，強(qiáng)調(diào)的是速度和質(zhì)量，而更換包裝結(jié)構(gòu)卻是次要的。在糖果類進(jìn)行包裝時，一般需要高速、自動化的包裝機(jī)，以追求規(guī)模經(jīng)濟(jì)的包裝成本優(yōu)化。在這類包裝機(jī)上，采用了當(dāng)今最新的技術(shù)，如伺服電機(jī)、光電追蹤、高速攝影等，以達(dá)到包裝機(jī)效能。與糖果包裝機(jī)連接的傳送帶的自動轉(zhuǎn)向、整理、急停、加速也被廣泛應(yīng)用。其次，對于非標(biāo)準(zhǔn)化或季節(jié)性的產(chǎn)品，包裝機(jī)應(yīng)該是靈活的，特點是輕便和小巧。靈活則是為適應(yīng)不斷變化的市場需求而開發(fā)的，糖果就有扭結(jié)式、枕式、三角式、異本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 5 頁 共 43 頁形等，這些產(chǎn)品的包裝要求能在一套包裝設(shè)備上完成，而只需在局部控制或操作上稍加變換便可完成不同結(jié)構(gòu)形式的包裝。該類型糖果包裝機(jī)不追求速度，而是尋求個性化的包裝和靈活適應(yīng)性?？傮w來說，今后我國的糖果包裝設(shè)備將會向著多功能、高性能、自動化和智能化的方向發(fā)展。加入WTO 以后，我國的食品包裝機(jī)械行業(yè)既面臨機(jī)遇，也將受到挑戰(zhàn)。我們將在基本同等的世界市場環(huán)境里同國外企業(yè)競爭。所有的相關(guān)企業(yè)應(yīng)研究適合自身的發(fā)展對策，找準(zhǔn)有潛力的發(fā)展方向，爭取與世界同步，并到世界市場上一爭高低。只有這樣，我國的糖果包裝機(jī)械才能在激烈的全球競爭中找到立足之地，并最終獲得巨大的發(fā)展9、10。2 糖果扭結(jié)包裝機(jī)總體方案設(shè)計糖果扭結(jié)包裝機(jī)總體方案設(shè)計2.1 功能、參數(shù)及應(yīng)用范圍分析功能、參數(shù)及應(yīng)用范圍分析用途：包裝已成型的蛋白糖和乳脂糖。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 6 頁 共 43 頁生產(chǎn)能力：每分鐘 200350 塊。糖塊規(guī)格：圓柱形和長方體形兩種糖塊。圓柱形糖塊規(guī)格為長 2630mm，直徑 為 1216mm，長方體形糖塊規(guī)格為長 2530mm，高 1218mm，厚 1014mm。 包裝材料：用卷筒式內(nèi)外兩層紙裹包。內(nèi)襯紙為淀粉紙或防油脂紙，寬 3040mm，外商標(biāo)紙為蠟紙或玻璃紙，寬 8590mm。裹包方式：雙端扭結(jié)式裹包。電動機(jī)：理糖電動機(jī) 0.37kW，主電動機(jī) 0.75kW。外形尺寸：。1450 650 16202.2 工藝分析工藝分析2.2.1 扭結(jié)包裝機(jī)類型的確定扭結(jié)式糖果裹包機(jī)有間歇運動和連續(xù)運動兩種類型。連續(xù)運動型一般用于一層紙包裝，包裝速度較間歇運動型要快。但它如果用兩層紙包裝糖果時要求內(nèi)襯紙與外商標(biāo)紙一樣寬，這樣會造成內(nèi)襯紙的很大浪費。間歇運動型既可用于一層紙包裝，也可用于兩層紙包裝，用兩層紙時內(nèi)襯紙和外商標(biāo)紙可以不一樣寬，這樣可以節(jié)約成本。根據(jù)本次課題的設(shè)計要求選用間歇運動型包裝機(jī)。又由于糖果生產(chǎn)批量大，扭結(jié)式裹包動作也較多，故選用多工位裹包機(jī)。2.2.2 包裝工藝流程、工藝路線和工位數(shù)的確定（1）包裝程序和工藝流程圖糖果被理糖機(jī)構(gòu)、推搪機(jī)構(gòu)送到工序盤的指定位置后，內(nèi)襯紙和外商標(biāo)紙同時圍繞糖塊進(jìn)行裹包動作，將糖塊裹包成呈筒狀。然后糖塊兩端伸出包裝紙被扭結(jié)機(jī)械手扭結(jié)，糖果被封閉完成裹包，最后糖果被打糖桿打出。整個包裝過程結(jié)束，下個包裝過程開始。包裝工藝流程圖11如下圖 2.1 所示：本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 7 頁 共 43 頁圖 2.1 包裝工藝流程圖 1送糖；2糖鉗手張開、送紙；3夾糖；4切紙； 5紙、糖進(jìn)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（2）包裝扭結(jié)工藝路線圖如下圖 2.2 所示：圖 2.2 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（3）工位數(shù)及描述本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 8 頁 共 43 頁從上圖 2.2 的扭結(jié)工藝路線圖分析，糖果需經(jīng)過夾持、下折紙、上折紙、扭結(jié)、打糖這幾個階段，為了減少工位數(shù)可將扭結(jié)和成品輸出分別安排在工位、完成，這樣只需四個工位即可。但為改善槽輪機(jī)構(gòu)的動力特性，并使總體布局合理，扭結(jié)和成品輸出還是分別布置在工位、為佳，這樣可簡化傳動，并且操作人員還可兼顧成品裝盒工作。如圖 2.2 所示，在第工位，送糖桿 7、接糖桿 5 將糖果 9 和包裝紙一起送入工序盤上的一對糖鉗手內(nèi)，并被夾持形成“U”形。然后，活動折紙板 4 將下部伸出的包裝紙（U 形的一邊）向上折疊。當(dāng)工序盤轉(zhuǎn)到第工位時，固定折紙板 10 已將上部伸出的包裝紙（U 形的另一邊）向下折疊成筒狀。固定折紙板 10 沿圓周方向一直延續(xù)到第工位。在第工位，連續(xù)回轉(zhuǎn)的兩只扭結(jié)手夾緊糖果兩端的包裝紙，并完成扭結(jié)，在第工位，鉗手張開，打糖桿 3 將已完成裹包的糖果成品打出，裹包過程全部結(jié)束。2.2.3 對執(zhí)行構(gòu)件的運動要求 如下圖 2.3 所示，對各執(zhí)行構(gòu)件的運動要求，結(jié)合以下五個部分說明12、13。圖 2.3 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（1）包裝材料供送本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 9 頁 共 43 頁為了將內(nèi)襯紙 1 和商標(biāo)紙 2 連續(xù)等速地供送到工位，并將其定長切斷，需配置一對等速轉(zhuǎn)動的送紙輥 3 和切紙刀 4。每張紙長為 5665mm，當(dāng)紙長改變時，須更換送紙部件。（2）糖塊整理與供送為將糖塊整理成列開供送到工位，需配置理糖與送糖機(jī)構(gòu)，它們的運動形式與所選機(jī)構(gòu)類型密切相關(guān)。（3）主傳送為將糖塊和包裝紙由工位間歇地依次傳送到工位，需配置工序盤 10，在盤上設(shè)置六對糖鉗 11，以便夾緊糖塊和包裝紙作轉(zhuǎn)位運動。每對糖鉗在工位、停留期間都須作張開和閉合運動，以便糖塊和包裝紙在工位進(jìn)入糖鉗，成品從工位輸出。工序盤采用有六個槽的糟輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動，這樣就可將槽輪與工序盤布置在一根軸上以簡化主傳送系統(tǒng)和提高傳動精度。（4）裹包執(zhí)行機(jī)構(gòu)1)推糖與接糖采用推糖桿 6 和接糖桿 9 將糖塊和包裝紙夾緊后移送到工位，本設(shè)計設(shè)定移距為 32mm。 2)折紙包裝紙在由工位轉(zhuǎn)位別工位的過程中被折成“”形，在工位由折紙板 8向上折疊而成為“”形，然后由工位轉(zhuǎn)位到工位時被固定折紙板 13 折疊而形成筒狀。折紙板 8 作往復(fù)擺動。3)扭結(jié)為將伸出糖塊兩端的包裝紙扭緊封閉，需在工位配置兩個扭結(jié)機(jī)械手扭結(jié)時作開閉、旋轉(zhuǎn)和軸向移動三種配合運動。（5）成品輸出在工位配置作往復(fù)擺動的打糖桿 12，將包裝成品輸出機(jī)外。2.2.4 機(jī)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）供紙機(jī)構(gòu) 采用卷筒紙連續(xù)供紙方式，圖 2.4 為供紙機(jī)構(gòu)原理圖。它主要由供紙輥 l、供紙輥2、導(dǎo)向輥 3、橡膠拉紙輥 4 及切紙刀等組成。兩個供紙輥分別裝有商標(biāo)紙和內(nèi)襯紙，本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 10 頁 共 43 頁經(jīng)導(dǎo)向輥后，由一對拉紙輥 4 拉下井送到包裝工位。當(dāng)送糖桿、接糖桿將糖果和包裝紙一起夾住時，包裝紙被切紙刀切斷。為使操作方便，將卷筒內(nèi)襯紙和商標(biāo)紙的紙架就近設(shè)置在機(jī)器的上方。圖 2.4 供紙機(jī)構(gòu)原理圖1，2供紙輥；3導(dǎo)向輥；4拉紙輥；5旋轉(zhuǎn)切紙刀；6皮帶；7固定銷；8彈簧；9固定切紙刀；10送糖桿；11推糖桿；12糖果供紙輥的結(jié)構(gòu)如圖 2.5 所示。當(dāng)商標(biāo)紙和內(nèi)襯紙的位置不對中時，通過調(diào)節(jié)螺桿10 進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)紙的張力變化或由于紙輥轉(zhuǎn)動慣量的變化引起供紙速度不穩(wěn)定時，通過拉簧 12、皮帶 7 阻止紙速和張力的突變，從而保持穩(wěn)定供紙14、15。圖 2.5 供紙輥結(jié)構(gòu)示意圖1軸；2銅套；3套筒；4、5夾紙盤；6調(diào)節(jié)滑輪；7皮帶；8螺釘；9拉簧；10調(diào)節(jié)螺桿；11滾動軸承；12拉簧；13緊定螺釘；14油杯（2）切紙機(jī)構(gòu)常用的切紙機(jī)構(gòu)有三種基本形式，如圖 2.6 所示，圖中(a)為剪刀機(jī)構(gòu)。驅(qū)動凸輪本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 11 頁 共 43 頁使剪刀張開，而彈簧回力使刀刃閉合實現(xiàn)剪切。兩刀接觸面要求加工精密，壓力可調(diào)。這種機(jī)構(gòu)多用于間歇供料的包裝機(jī)上。圖中(b)為單滾刀機(jī)構(gòu)，卷紙由固定后刀片供送，當(dāng)滾刀旋轉(zhuǎn)通過后刀片刃口時，將卷紙切斷。該刀刃口與刀輥軸線成 1525的螺旋角，使動刀刃與定刀刃在切割過程中逐步接觸，以減小剪切力和刀刃的磨損，并有利提高對包材的剪切質(zhì)量。圖中(c)為雙滾刀機(jī)構(gòu)，適于連續(xù)式高速包裝機(jī)。與上同理，兩刀刃都具有相對于各自軸線 1.52.5的螺旋角。圖中(d)為雙刀盤機(jī)構(gòu)(切割原理與剪刀機(jī)構(gòu)相似)，兩片扇形刀盤軸線相同，其中一片與轉(zhuǎn)細(xì)相連，而另一片與轉(zhuǎn)軸抽套相連，動力通過不同的傳動路線，使兩刀盤反向、等速旋轉(zhuǎn)，兩刀刃在交錯過程中實現(xiàn)對包材的切割。比較這四種機(jī)構(gòu)和根據(jù)要求對于扭結(jié)糖果包裝機(jī)我們選擇（b）方案作為切紙機(jī)構(gòu)。圖 2.6 常用切紙機(jī)構(gòu)示意圖（3）糖塊整理與供送系統(tǒng)可供本機(jī)選用的整理供送方案有：1)如圖 2.7(a)所示的閘板式理糖，借閘板的上下往復(fù)運動將糖塊整理成列，由送糖帶將糖塊送往包裝工位，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，但速度較慢。2)如圖 (b)所示的孔盤式理糖，孔盤作間歇運動，其上的糖塊在慣性力的作用下落入孔槽內(nèi)，向左至箭頭所示位置被直接送入工序盤內(nèi)，省去送糖機(jī)構(gòu)，但整理圓柱形和長方形兩種糖形時空位較多。3)如圖 (c)所示的振動料斗理糖，比較簡本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 12 頁 共 43 頁單，但對整理長方體糖塊的把握不大。4)轉(zhuǎn)盤式理糖，如圖 (d)所示，轉(zhuǎn)盤作等速轉(zhuǎn)動，使其錐面上的糖塊落入環(huán)形槽內(nèi)，再由送糖帶將糖塊送住包裝工位，它結(jié)構(gòu)簡單，理糖速度快，對給定的兩種糖形都適用13。（a）閘板式 （b）孔盤式（c）振動料斗式 （d）轉(zhuǎn)盤式圖 2.7 理糖方案簡圖比較這 4 種方案，并根據(jù)實際需要選用第 4 種方案，并在此基礎(chǔ)上附加一些裝置：在轉(zhuǎn)盤上方設(shè)置貯糖料斗，并用槽式電磁振動給料器定期將糖塊送到理糖轉(zhuǎn)盤上，而在轉(zhuǎn)盤出口處設(shè)置一等速轉(zhuǎn)動的毛刷以將豎立的和重疊的糖塊拔掉。圖 2.8 所示為間歇式糖果包裝機(jī)供糖機(jī)構(gòu)的示意圖。動力由螺旋齒輪 2 傳入，通過主軸 l 使裝糖盤蓋 10 旋轉(zhuǎn)，同時，經(jīng)雙聯(lián)齒輪 3、齒輪 4、雙頭螺紋軸 5、空心軸 6使導(dǎo)糖盤 9 以低于裝糖盤蓋 10 的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)(導(dǎo)糖盤轉(zhuǎn)速為裝糖盤的)。糖塊從振動14料斗落下(圖中未畫出)堆聚于裝糖盤蓋 10 上，具有錐形的裝糖盤蓋高速旋轉(zhuǎn)時，糖塊因離心力的作用，易滑落入導(dǎo)糖盤 9 的等分格內(nèi)，并大部分處于平臥狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)毛刷本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 13 頁 共 43 頁A 的作用是刷去重疊的糖塊保證每一糖格內(nèi)只充填糖塊一粒。格內(nèi)的糖塊隨導(dǎo)糖盤作等速轉(zhuǎn)動，當(dāng)它轉(zhuǎn)至法蘭圈 8 的落口時，糖塊因自重而通過落糖口落入輸出槽 11 內(nèi)，然后被送至包裝部分。更換具有不同形狀、尺寸的導(dǎo)糖盤，便能適應(yīng)供送不同形狀糖塊的要求。這種機(jī)構(gòu)供糖速度高，并能有效地使糖塊布滿糖盤的分糖格內(nèi)，減少格內(nèi)缺糖現(xiàn)象。此外，在落糖口前面一分糖格的上方，可設(shè)置觸桿式或光電式傳感器，當(dāng)分糖格內(nèi)缺糖時，傳感器可控制送紙機(jī)構(gòu)停止送紙，實觀無糖不供紙17。圖 2.8 旋轉(zhuǎn)供糖機(jī)構(gòu)示意圖1主軸；2螺旋齒輪；3雙聯(lián)齒輪；4齒輪；5雙頭螺紋軸；6空心軸；7落糖盤；8法蘭圈；9導(dǎo)糖盤； 10裝糖盤蓋；11輸出槽（4）惠包機(jī)構(gòu)圖 2.9 為裹包機(jī)構(gòu)示意圖，裹包機(jī)構(gòu)主要由六鉗夾糖盤 23、送糖桿 15、接糖桿20、活動折紙板 17、固定折紙板及擺動凸輪 24、連桿等組成。裝有 6 對糖鉗手的工序盤 23 裝在軸上，由槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動，每次轉(zhuǎn) l6 圈。裝在分配軸上的偏心輪 3，經(jīng)連桿 4 驅(qū)動凸輪 24 擺動一定角度，凸輪 24 空套在軸上，當(dāng)凸輪 24 往復(fù)擺動時，驅(qū)動滾子 25，經(jīng)一對嚙合的扇形齒輪使糖鉗手 19、21 張開或閉合；偏心輪 l 經(jīng)連桿 2 及擺桿 9 使軸 I 往復(fù)擺動，通過扇形齒輪 16 帶動送糖桿 15 往復(fù)移動，實現(xiàn)送糖；同時，偏心輪 3 經(jīng)連桿 4 及擺桿 10 使軸 IV 往復(fù)擺動，帶動擺桿 10 擺動，進(jìn)而帶動接糖桿 20往復(fù)擺動實現(xiàn)接糖；送糖桿 15、接糖桿 20 共同作用，將糖和紙送入糖鉗手 19、21 內(nèi)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 14 頁 共 43 頁夾住，由于鉗口的阻擋，使包裝紙實現(xiàn)對糖果的三面裹包，隨后送糖桿和接糖桿返回。送糖時，為避免把糖果夾碎或變形，在擺桿 2l 和接糖桿 20 之間設(shè)有緩沖壓簧 28。偏心輪 5 通過連桿 6 驅(qū)動活動折紙板 17 向上擺動把下部伸出的包裝紙向上折疊。工序盤 13 在槽輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下轉(zhuǎn)位，在轉(zhuǎn)為過程中，由于安裝工序盤鉗口外圈的固定折紙板（圖中未畫出）的阻擋，使上部伸出的包裝紙向下折疊，從而完成對糖果的四面裹包。糖鉗手可以是一對活動鉗手，也可以是一只活動鉗手，一只固定鉗手。本機(jī)采用一只活動鉗手，一只固定鉗手，可用于包裝部同寬度的糖果。在扭結(jié)時對準(zhǔn)手的中心線，包裝質(zhì)量較好18。圖 2-9 裹包機(jī)構(gòu)示意圖1、3、5、7偏心輪；2、4、6、8、10連桿；9曲柄；11雙銷曲柄； 12、16扇形齒輪；13后沖滑塊；14、24凸輪；15送糖桿； 17活動折紙板； 18擋板；19、21夾鉗； 20接糖桿；22拉簧； 23六鉗夾糖盤； 25滾柱；26打糖桿；27緩沖桿；28彈簧（5）工序盤為使工序盤作間歇轉(zhuǎn)位運動，可供選擇的機(jī)構(gòu)主要有：1)槽輪撥銷轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(簡稱槽輪機(jī)構(gòu))，結(jié)構(gòu)簡單緊湊且容易制造，但從動件的運動有柔性沖擊(即角加速度曲線本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 15 頁 共 43 頁不連續(xù))，可用于中高速輕負(fù)；2)端面槽輪搖桿轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，從動件的運動規(guī)律與前述機(jī)構(gòu)相同，但它的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些，由于主從動件是面接觸，可用于負(fù)載比較大的場合； 3)蝸形凸輪轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，能任選從動件的運動規(guī)律，動力特性好，可用于高速重負(fù)載，但制造比較困難?？紤]到本機(jī)工序盤轉(zhuǎn)動慣量較小，決定選用槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動。工序盤的組成及工作原理。如圖 2.10 所示為工序盤的結(jié)構(gòu)簡圖。6 個固定鉗手成盤狀用圓錐銷固定在轉(zhuǎn)盤軸 7 上，由槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動間歇轉(zhuǎn)動， 6 對糖鉗手根據(jù)包裝動作要求，在不同工位上張開或閉合(夾緊)。銅套 6 通過四桿機(jī)構(gòu)帶動往復(fù)擺動，凸輪 8 用鍵 5 和銅套 6 連接，隨銅套擺動。活動糖鉗手 2 到出糖工位時，凸輪 8 的曲線最高點與滾子 4 接觸，活動糖鉗手轉(zhuǎn)動，使糖鉗手張開，打糖桿將糖打出。轉(zhuǎn)盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動直至進(jìn)糖工位時，仍保持張開，糖果順利地送入糖鉗手，在送、接糖桿即將離開時，滾子 4 脫離凸輪曲線最高點，依靠拉簧 3、糖鉗手將糖果夾緊。凸輪 7 可設(shè)計成由兩片組成，以便調(diào)節(jié)曲線最高點的弧長，即調(diào)整糖鉗手張開的持續(xù)時間19。圖 2.10 工序盤結(jié)構(gòu)簡圖1固定鉗手；2活動鉗手；3彈簧；4滾子；5鍵； 6套筒；7軸；8凸輪（6）扭結(jié)機(jī)構(gòu) 從圖 2.11 所示的三種扭結(jié)機(jī)械手簡圖分析，從滿足運轉(zhuǎn)要求看(c)方案最佳，(b)方案次之，(a)方案最差。(a)方案中扭手指部夾緊時凸輪會與滾子脫離接觸；（b）方本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 16 頁 共 43 頁案中兩凸輪不在一個零件上，因此在此選擇(c)方案。圖 2.11 扭結(jié)機(jī)械手簡圖1扭手指部；2齒輪；3軸向位移凸輪；4扭手開閉凸輪糖果經(jīng)包裝紙四面裹包后，兩端需扭結(jié)封閉。扭結(jié)機(jī)構(gòu)由左右對稱兩部分組成，圖 2.12 為單端扭結(jié)手機(jī)構(gòu)的傳動示意圖：圖 2.12 扭結(jié)手結(jié)構(gòu)示意圖1輸入軸；2扭結(jié)手；3傘齒輪齒條；4、5、6、7、13、14齒輪，8、9撥輪； 10擺桿；11彈簧；12凸輪；15手盤；16調(diào)節(jié)螺桿它主要由扭結(jié)手、槽凸輪、擺桿、撥輪、齒輪及傳動軸等組成。為滿足包裝紙扭結(jié)的要求，扭結(jié)機(jī)構(gòu)在扭結(jié)過程中完成扭結(jié)手的轉(zhuǎn)動、軸向移動和扭結(jié)手的張開、閉合等三種運動。輸入軸 1 的運動經(jīng)齒輪 4、5、6、7 傳動后，帶動扭結(jié)手 2 實現(xiàn)扭結(jié)轉(zhuǎn)動；輸入軸 1 的運動經(jīng)齒輪 4、5 帶動槽凸輪 12 轉(zhuǎn)動，經(jīng)過擺桿 10、撥輪 8、傘齒輪齒條 3 帶動扭結(jié)手的張、合運動；輸入軸 1 的運動經(jīng)齒輪 4、5 帶動槽凸輪 12 轉(zhuǎn)動，本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 17 頁 共 43 頁經(jīng)過擺桿 10、撥輪 9 實現(xiàn)扭結(jié)手的軸向位移運動。扭結(jié)手張開和閉合的角度大小與進(jìn)退距離的協(xié)調(diào)，由槽凸輪 12 的曲線保證。齒輪 5、齒輪 6 的齒數(shù)分別為 60 和 24，齒數(shù)比為 2.5，保證扭結(jié)手每張、合一次，扭結(jié)手旋轉(zhuǎn) 2.5 圈。根據(jù)包裝機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動規(guī)律及其動作配合要求，當(dāng)工序盤攜帶糖塊及包裝紙旋轉(zhuǎn)至扭結(jié)工位時，扭結(jié)手進(jìn)行張合、旋轉(zhuǎn)和軸向位移，完成扭結(jié)工序。2.2.5 各機(jī)構(gòu)的實現(xiàn)方式（1）糖鉗手的開合為使工序盤上的糖鉗在工位、停留期間作張開和閉合運動，選用曲柄搖桿與凸輪串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)驅(qū)動。一對糖鉗手中有一個固定鉗手和一個活動鉗手，活動鉗手由工序盤中凸輪驅(qū)動。 如圖 2.13 所示：圖 2.13 開鉗機(jī)構(gòu)簡圖1開鉗凸輪；2活動鉗手（2）裹包執(zhí)行機(jī)構(gòu)1)推糖機(jī)構(gòu) 選用曲柄搖桿與弧度型機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合來驅(qū)動推糖桿無停留住復(fù)移動。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)推動扇形齒輪來回擺動，扇形齒輪齒與推糖桿齒條相嚙合，扇形齒輪的來回擺動帶動推搪桿的來回擺動20。如圖 2.14 所示：本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 18 頁 共 43 頁圖 2.14 推糖機(jī)構(gòu)簡圖1推糖桿；2糖塊2)折紙機(jī)構(gòu) 選用曲柄搖扦機(jī)構(gòu)來驅(qū)動折紙板作無停留往復(fù)擺動。折紙板與連桿機(jī)構(gòu)的某個桿為一整體，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動這個桿上下擺動，折紙板跟著上下擺動。如圖 2.15 所示：圖 2.15 折紙機(jī)構(gòu)簡圖1 折紙板；2糖塊；3包裝紙3）接糖機(jī)構(gòu) 選用曲柄搖扦機(jī)構(gòu)和滑塊機(jī)構(gòu)來驅(qū)動接糖桿作無停留往復(fù)擺動。如圖 2.16 所示：本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 19 頁 共 43 頁圖 2.16 接糖機(jī)構(gòu)簡圖1接糖桿；2糖果4) 成品輸出機(jī)構(gòu)利用接糖機(jī)構(gòu)中搖桿的往復(fù)擺動來驅(qū)動打糖桿作無停留往復(fù)擺動，這樣可省去一個原動件。圖 2.17 打糖機(jī)構(gòu)簡圖2.2.6 自動控制系統(tǒng)為使理糖轉(zhuǎn)盤上的糖塊始終維持適當(dāng)數(shù)量，槽式電振動給料器應(yīng)配備自動控制裝置，以實現(xiàn)自動給料；另外，還設(shè)置包裝紙用完及斷紙、缺糖時的自動停機(jī)裝置。由于本次設(shè)計中主要是對各機(jī)構(gòu)的設(shè)計，故這部分在此不作具體說明。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 20 頁 共 43 頁2.2.7 傳動系統(tǒng)間歇雙端扭結(jié)式糖果包裝機(jī)傳動系統(tǒng)由主傳動系統(tǒng)和理糖供送傳動系統(tǒng)兩部分組成。(1)主傳動系統(tǒng)圖 2.18 主傳動系統(tǒng)圖主傳動系統(tǒng)圖如上所示，主電動機(jī)經(jīng)機(jī)械式無極變速器、軸將運動傳遞給分配軸，分配軸將運動平行進(jìn)行分配，經(jīng)齒輪、馬氏盤將運動傳遞給軸，帶動工序盤間歇轉(zhuǎn)動。另一傳動路線為經(jīng)齒輪傳動帶動軸、轉(zhuǎn)動，從而帶動扭結(jié)手完成扭結(jié)動作，軸經(jīng)鏈傳動、齒輪傳動帶動供紙輥及切刀運動，實線包裝紙的供送及切斷。分配軸上的偏心輪（1）帶動送糖桿送糖；偏心輪（2）帶動鉗手開合；偏心輪（3）帶動活動折紙板完成下折紙；偏心輪（4）帶動接糖桿和打糖桿分別完成接糖和打糖動作，包裝機(jī)正常工作之前，通過轉(zhuǎn)動調(diào)試手輪對包裝機(jī)進(jìn)行調(diào)試。包裝機(jī)正常工作之前，通過轉(zhuǎn)動調(diào)試手輪對包裝機(jī)進(jìn)行調(diào)試。采用機(jī)械式元級調(diào)速，生產(chǎn)能力連續(xù)可調(diào)，能適應(yīng)不同的包裝紙和糖果的變化。由于采用了馬氏機(jī)構(gòu)，因此，該機(jī)不宜高速。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 21 頁 共 43 頁(2)理糖供送傳遞系統(tǒng)圖 2.19 理糖供送機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)圖理糖供送機(jī)構(gòu)由一臺電動機(jī)單獨驅(qū)動。電動機(jī)經(jīng)帶傳動將運動傳遞給到軸，軸進(jìn)行運動分配。其中一路，經(jīng)蝸桿、蝸輪傳動帶動理糖盤轉(zhuǎn)動；另一傳動路線為經(jīng)齒輪傳動使軸轉(zhuǎn)動，從而帶動軸上的輸送帶的主動輪回轉(zhuǎn)，完成糖的輸送；然后經(jīng)鏈傳動、螺旋齒輪傳動，將運動傳遞給毛刷。 2.2.8 編制工作循環(huán)圖(1)擬定運動規(guī)律該機(jī)在送糖工位的包裝工序最集中，與送紙、切紙、送糖、推糖、接糖、折紙、工序盤糖鉗的開合和轉(zhuǎn)位等均密切相關(guān)。當(dāng)工序盤剛停止時，工位的糖鉗處于張開狀態(tài)，接糖桿向右運動至極右位置。此時包裝紙剛好被送到預(yù)定長度并切斷，而推糖桿也將糖塊和包裝紙向左推送到與接糖桿接觸并夾緊；繼而將糖塊和包裝紙送入糖鉗內(nèi)，在此過程中包裝紙被折成“”形，糖塊和包裝紙進(jìn)入糖鉗時便被糖鉗夾緊，接著推糖桿向右退回，接糖桿向左運動，而折紙扳進(jìn)行折紙；折紙板向上折紙時，工序盤便本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 22 頁 共 43 頁開始轉(zhuǎn)位運動，折紙板再跟隨糖塊向上運動一段距離后返回。根據(jù)上述動作配合要求，確定各執(zhí)行構(gòu)件的運動規(guī)律。1)推糖桿：在推糖桿將糖塊向左推送和隨后的回程運動期間內(nèi)，包裝紙最多只能供送所需長度的一半，否則包裝紙與推糖桿發(fā)生干涉，而包裝紙是連續(xù)等速運動的，也就是說，此階段最多只能占用分配軸轉(zhuǎn) 180的時間?，F(xiàn)確定推糖和回程各占用分配軸轉(zhuǎn) 90和 85的時間。 2)接糖桿：接糖桿作接糖運動的時間應(yīng)與推糖桿的推糖時間一樣，故確定接糖桿的接糖時間相當(dāng)于分配軸轉(zhuǎn) 90，而回程時間為 95。3)糖鉗：糖鉗張開時上下鉗相距 18mm 左右，無糖閉合時則相距 10mm 左右。當(dāng)推糖結(jié)束時它閉合到最小距離，閉鉗時間為 35。4)工序盤：工序盤作間歇轉(zhuǎn)動，每次轉(zhuǎn) 60。在停留期內(nèi)，須完成接糖桿回程運動(需時 95)、推糖塊入糖鉗(需時 90)、折紙運動三個動作，即停留時間應(yīng)大于。 因此，驅(qū)動它作間歇運動的槽輪機(jī)構(gòu)應(yīng)是外接型的，參照同類型95 + 90185機(jī)器選用六槽槽輪。這樣，工序盤停留時間為 240，轉(zhuǎn)動時間為 120。5)折紙板：折紙板從開始折紙至升到最高位置，確定其行程時間為 80。6)送糖帶：送糖帶作等速運動。根據(jù)實踐，在一個運動周期內(nèi)，送糖帶前進(jìn)的距離以糖塊長度的 8-12 倍為宜。7)扭結(jié)工位：在工序盤停歇期內(nèi)完成扭結(jié)。將扭結(jié)機(jī)械手的指部動作分解為：(一)旋轉(zhuǎn)運動：作等速轉(zhuǎn)動，分配軸轉(zhuǎn)圈，它轉(zhuǎn) 25 圈。(二)開閉運動：應(yīng)與工序盤的運動協(xié)調(diào)，并在水平位置將筒狀紙夾緊，夾緊時間應(yīng)滿足不同材質(zhì)的包裝紙的扭結(jié)要求。一般說來，對蠟紙需扭轉(zhuǎn) 360，對玻璃紙需扭轉(zhuǎn) 540，若是聚丙烯材料則需扭轉(zhuǎn) 720。因此，扭緊蠟紙和玻璃紙時所需夾緊的時間，若用分配軸轉(zhuǎn)角表示則分別為360 25144、。540 25 = 216(三)軸向移動： 扭結(jié)時，兩個拉手都必須向糖塊接近，以補(bǔ)償包裝紙的扭結(jié)縮短量。糖塊高與寬的尺寸愈大，扭結(jié)縮短量也愈大，一般取圓柱形糖塊的軸向移距為 8-10 mm，方形糖塊的軸向移距為 1214mm 。8)成品輸出工位本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 23 頁 共 43 頁當(dāng)工序盤剛停止時，此工位的糖鉗即由夾緊狀態(tài)迅速張開，接著打糖桿將成品排出。(一)糖鉗： 張開動作需時 35。(二)打糖桿：它與接糖桿用同一曲柄驅(qū)動，打糖行程為 30mm，需時 60（2）確定工作順序和繪制工作循環(huán)圖根據(jù)前述各執(zhí)行構(gòu)件的運動規(guī)律及對它們的動作配合要求，可繪制工作循環(huán)圖，如圖 2-22 所示：圖2-22 工作循環(huán)圖本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 24 頁 共 43 頁3. 傳動系統(tǒng)中各零部件的設(shè)計計算傳動系統(tǒng)中各零部件的設(shè)計計算3.1 電動機(jī)的選擇電動機(jī)的選擇參考同類型的糖果包裝機(jī)，主傳動系統(tǒng)選用型電動機(jī)，功率為 0.75KW，滿載3轉(zhuǎn)速為 1280r/min。理糖供送系統(tǒng)選用 A1724 型電動機(jī)，功率為 0.37KW，滿載轉(zhuǎn)速為 1350r/min。3.2 帶傳動的選擇帶傳動的選擇根據(jù)要求包裝圓柱形糖塊的生產(chǎn)率達(dá) 56 塊s；包裝長方體形糖塊為4 塊s 左右。由此可確定分配軸的轉(zhuǎn)速可在 2142rads(200400rmin)的范圍內(nèi)作無級調(diào)節(jié)。由于分配軸的轉(zhuǎn)速為 200400r/min，電動機(jī)滿載時的轉(zhuǎn)速為1280r/min，因而，電動機(jī)至分配軸的降速比應(yīng)能在 3264 的范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)。為此從電動機(jī)到分配軸采用兩級降速，第一節(jié)用寬三角帶無級變速，第二節(jié)用齒輪降速。在第一節(jié)寬三角帶無極變速的降速比應(yīng)能在 12 的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，根據(jù)包裝機(jī)的空間要求取電動機(jī)裝的帶輪直徑為 90180mm 可調(diào)，與之配套的帶輪直徑為 180mm。理糖供送系統(tǒng)中帶傳動設(shè)計按照同樣方法，選擇電動機(jī)裝帶輪直徑為 50mm，與之配套的帶輪直徑為 112mm。3.3 齒輪傳動的設(shè)計齒輪傳動的設(shè)計減速器第二節(jié)齒輪傳動設(shè)計中取齒輪輸入功率,分配軸的轉(zhuǎn)速為P1= 0.75kw300r/min，齒數(shù)比，小齒輪加如圖幾所示轉(zhuǎn)速，工作壽命為 15u = 3.21= 960r/min年（每年工作 300 天） ，兩班制，轉(zhuǎn)向不變進(jìn)行設(shè)計計算。1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1)選用直齒圓柱齒輪傳動。2)扭結(jié)包裝機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級精度（GB10095-88） 。3)材料選擇：選擇小齒輪材料為 40（調(diào)質(zhì)） ，硬度為，大齒輪材料為 45280號鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為，兩者材料硬度差為。240404)初選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù),取。1= 242= u1= 3.2 24 = 76.82= 772.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 25 頁 共 43 頁由設(shè)計公式進(jìn)行試算，即 1 2.323 1 1()2（3.3.1） 1)確定公式內(nèi)各計算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)= 1.3（2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1= 95.5 10511= 95.5 1050.75960 = 0.7461 104 （3）選取齒寬系數(shù)= 1（4）材料的彈性影響系數(shù)= 189.81 2（5）小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限1= 600；2= 550（6）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 1= 601= 60 960 1 (2 8 300 1.5) = 4.147 109 2= 4.147 1093.2 = 1.296 109（7）接觸疲勞壽命系數(shù)；1= 0.902= 0.95（8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為，安全系數(shù),有 1% = 11=11= 0.9 600= 540 2=22= 0.9 550= 4952）計算（1）試計算齒輪分度圓直徑，代入中較小的值1 1 2.323 1 1()2本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 26 頁 共 43 頁 = 2.32 31.3 0.7461 10414.23.2(189.8522.5)2 = 27.579（2）計算圓周速度 v =1160 1000= 27.579 96060 1000/ = 1.386/（3）計算齒寬 b = 1= 1 27.579 = 27.579（4）計算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) = 1/1= 27.579/24 = 1.150齒高 = 2.25= 2.25 1.150 = 2.586 / = 27.579/2.586 = 10.67（5）計算載荷系數(shù)根據(jù)，7 級精度，動載系數(shù)v = 3.29/= 1.12直齒輪，假設(shè)。??；/ 100/= = 1.2使用系數(shù)；= 17 級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時， = 1.12 + 0.18(1 + 0.6 12) 12+ 0.23 10- 3； 27.579 = 1.414由，得；故載荷系數(shù)b/h = 10.67= 1.414= 1.35 = = 1 1.12 1.2 1.414 = 1.900（8）按實際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式 1= 13= 27.579 31.900 1.3 = 30.30（9）計算模數(shù) m =11= 30.30/24 = 1.3043.按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 27 頁 共 43 頁彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為 32112() （3.3.2）1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1）小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限1= 500；2= 380（2）彎曲疲勞壽命系數(shù)，1= 0.852= 0.88（3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù),有 = 1.4 1=11=0.85 5001.4= 303.57 2=22=0.88 3801.4= 238.86（3）計算載荷系數(shù) K = = 1 1.12 1.2 1.35 = 1.814（4）齒形系數(shù)；。1= 2.652= 2.226（5）應(yīng)力校正系數(shù)；。1= 1.582= 1.764（6）計算大小齒輪的并加以比較 112=2.65 1.58303.57= 0.01379 212=2.226 1.764239.86= 0.01344大齒輪的數(shù)值大。2）設(shè)計計算 32 1.814 0.7461 1041 242 0.01644 = 0.9176對比計算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 28 頁 共 43 頁數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可根據(jù)彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 0.9176 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 = 1.2 。算出齒輪的齒數(shù)： 1= 30.31=1=30.301.2= 25 大齒輪齒數(shù) 2= 1= 3.2 25 = 80這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。4.幾何尺寸計算1）計算分度圓直徑 1= 1 = 25 1.2 = 30.0 2= 2 = 80 1.2 = 96.02）計算中心距 =(1+ 2)/2 = (30.0 + 96.0)/2 = 633）計算齒輪寬度 = 1= 1 30.0 = 30.0取，。2= 301= 805.設(shè)計齒輪驗算=211=2 0.7461 10430 = 497.4 =1 497.430/ = 16.58/ 100/綜上所述，該對傳動齒輪的分度圓直徑，齒輪厚度1= 302= 96，齒輪模數(shù)，齒數(shù)，。1= 352= 30 = 1.21= 302= 966.其他齒輪的設(shè)計參考上所述齒輪設(shè)計的方法，確定齒輪的傳遞功率，齒輪轉(zhuǎn)速，齒輪傳動比以及其他一下條件后進(jìn)行設(shè)計。由于減速器中兩齒輪傳遞功率最大，傳動比最大，工作環(huán)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 29 頁 共 43 頁境最復(fù)雜，故其他齒輪傳動中選用與它相同或相差不大的齒寬系數(shù)，模數(shù)也基本能滿足生產(chǎn)需求。最危險的兩齒輪寬度分別為 30mm 和 35mm，其他齒輪的寬度選擇在 30mm左右即可。其他齒輪參照主傳動系統(tǒng)圖 2.18 和理糖供送機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)圖 2.19.全部齒輪他們的分度圓直徑、齒數(shù)、齒輪厚度、模數(shù)選擇如下表3.1 所示。 表 3.1 齒輪的選擇主傳動系統(tǒng)齒輪分度圓直徑(mm)齒數(shù)齒輪厚度(mm)模數(shù)(mm)分度圓直徑(mm)齒數(shù)齒輪厚度(mm)模數(shù)(mm)13030351.2111815151.229696301.21221.618251.2362.452301.21343.236201.2462.452251.2142420251.2562.452301.2152420201.2662.452251.2162420251.2762.452301.2174840201.287260251.21825.221251.2928.824751.21927.623201.2101815151.2理糖供送傳動系統(tǒng)齒輪分度圓直徑(mm)齒數(shù)齒輪厚度(mm)模數(shù)(mm)分度圓直徑(mm)齒數(shù)齒輪厚度(mm)模數(shù)(mm)128.8241.262420151.2238.4321.2725.221201.2320.417251.2821.618151.2455.246201.291815201.2515.613201.23.4 軸的設(shè)計軸的設(shè)計取分配軸為研究對象1.材料的選擇：選用 45 號鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，查表取, = 350= 1262.根據(jù)設(shè)計公式進(jìn)行計算：即 0311= 126 30.75300 = 19.5（3.3.3） 即軸的最小直徑為 19.5mm，由于軸上開有兩個鍵槽安裝齒輪，4 對銷孔用來安裝圓柱偏心輪，故直徑應(yīng)增加，即，圓整25%30% 19.5 (1 + 30%) = 25本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 30 頁 共 43 頁后取軸最細(xì)部分直徑大于 25mm。3.擬定軸上零件的裝配方案第一段軸用于安裝套筒和軸承 22207，故取直徑為 30mm第二段用于安裝齒輪，直徑為 35mm第三段用于安裝四個圓柱偏心輪，直徑為 40mm第四段用于安裝齒輪，直徑為 35mm第五段用于安裝套筒和軸承，直徑為 30mm4.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度第一段安裝套筒與軸承 22207，軸承寬度為 23mm，加上其他零件，取長度為50mm。第二段用于安裝一個雙齒零件，它的一個齒與減速器齒輪嚙合，另一個齒與驅(qū)動工序盤間歇轉(zhuǎn)動的撥盤齒輪相嚙合。這段長度略小于兩齒寬度之和，為 70mm。第三段用于安裝三個圓柱偏心輪，長度與三個圓柱偏心輪的安裝位置及軸的安裝空間位置有關(guān)，三個圓柱偏心輪安裝位置應(yīng)盡量安裝在這一段的偏中位置，取這段長度為 500mm。第四段用于安裝齒輪，這個齒輪將動力傳遞給扭結(jié)機(jī)構(gòu)和供紙輥。這段長度略小于齒輪的寬度，為 40mm。第五段用于安裝套筒和軸承，長度與第一段相同，長度為 50mm。5.軸的校核設(shè)計計算時取電動機(jī)動力傳遞到分配軸時功率仍為 0.75KW。轉(zhuǎn)速第二段軸上與減速器嚙合齒輪 1 直徑，與撥盤嚙合齒輪 2 = 300/。1= 96直徑，軸第四段上齒輪 3 直徑，軸第三段直徑，分2= 603= 604= 40配軸將 20%功率傳遞給撥盤，將 25%功率傳遞給圓柱偏心輪，將 55%功率傳遞給其他部件。齒輪 1 對軸的轉(zhuǎn)矩：1= 95501= 9550 0.75300 = 23.88 作用在齒輪 1 上的圓周力：1=211=2 23.88 10396= 497.5本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 31 頁 共 43 頁 徑向力：1= tan cos = 497.5 tan 20cos 14 = 186.6分配軸傳遞給撥盤的功率為2= 20%1= 20% 0.75 = 0.15齒輪 2 對軸的轉(zhuǎn)矩：2= 95502= 9550 0.75 20%300 = 4.76 作用在齒輪 2 上的圓周力：2=222=2 4.76 10360 = 158.7 徑向力：2= 2tan cos = 158.7 tan 20cos 14 = 59.5分配軸傳遞給齒輪 3 的功率 3= 55%1= 55% 0.75 = 0.4125齒輪 3 對軸的轉(zhuǎn)矩：3= 95503= 9550 0.75 55%300 = 13.1 作用在齒輪 3 上的圓周力：3=233=2 13.1 10360= 437.7 徑向力：3= 3tan cos = 437.7 tan 20cos 14 = 164.2取 4 個圓柱偏心輪共同作用在軸的中心位置，傳遞的功率為 25%，則4= 25%1= 25% 0.75 = 0.1875偏心輪對軸的轉(zhuǎn)矩：4= 95504= 9550 0.75 25%300 = 5.97 偏心輪對齒輪的圓周力：4=244=2 5.97 10340= 298.5 徑向力：4= 4tan cos = 298.5 tan 20cos 14 = 112.0水平面的支承力近似計算： 1= 3+124= 437.7 +12 298.5 = 587.0 2= 1- 2+124= 497.5 - 158.7 +12 298.5 = 488.1本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 32 頁 共 43 頁垂直面的支承力： 1= 3+124= 164.2 +12 112.0 = 220.2 2= 1- 2+124= 186.6 59.5 +12 112.0 = 183.1考慮最不利情況，=22+ 2=2(587.0 0.3)2+(220.2 0.3)2= 188.1 6.計算危險截面處軸的直徑：因為材料選擇 45 號鋼調(diào)質(zhì)，許用彎曲應(yīng)力，則- 1= 60 30.1- 1=3188.1 1030.1 60= 31.5由于設(shè)計該段軸的直徑為 40mm，所以該軸是安全的。7.其他軸的設(shè)計：參考上所述軸設(shè)計的方法，確定軸的傳遞功率，軸的轉(zhuǎn)速，軸中各段的長度比以及其他一下條件后進(jìn)行設(shè)計。由于分配軸傳遞功率最大，軸上零件最復(fù)雜，軸的工作環(huán)境也最惡劣。依據(jù)前所計算分配軸最細(xì)部分直徑作參考，其他軸負(fù)載較大一點的一般選擇 35mm 左右，低負(fù)載的選擇 20mm 左右基本能滿足生產(chǎn)需求。3.5 桿件的設(shè)計桿件的設(shè)計3.5.1 開閉鉗機(jī)構(gòu)桿件設(shè)計 圖 3-1 為控制糖果裹包機(jī)上工序盤的糖鉗作開閉運動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。曲柄為主動AB件，通過開鉗凸輪 1 驅(qū)動活動糖鉗 2 作開閉運動。對曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運動要求是：曲柄沿逆時針每轉(zhuǎn)一圈，搖桿完成一次往復(fù)擺動，總行程。與搖桿逆時針ABCD30擺動 30相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為 (這時曲柄與搖桿轉(zhuǎn)向相同，)而與搖桿順時針1190擺動 30相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為 170(這時曲柄與搖桿轉(zhuǎn)向相反)。這樣，極位角 =12(1- 2)=12(190 - 170)= 10在確定機(jī)構(gòu)亦局和曲柄轉(zhuǎn)向時應(yīng)盡量使 為正值。 這可按給定搖桿總擺角和極位角，由此設(shè)計曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 33 頁 共 43 頁 （a）機(jī)構(gòu)簡圖 （b）運動要求示意圖圖 3-1 開鉗機(jī)構(gòu)1開鉗凸輪；2活動鉗手參見圖 32 所示，幾何法求解步驟如下：1)作線段 AD，表示固定桿長度。2)求中心曲線 和 ：畫和線，分別使0C0AM，ADK，, ，得和兩線的交點 ， = =2 = =2AMDKO和兩線的交點。分別以 和為圓心，和()為半徑作圓弧 = 0和。C03)求鉸銷 的外極限位置和內(nèi)極限位置，在 和上，分別取、點，使0和C00C00C0D=。連接D、和A、,則D、分別為搖桿的外極限和內(nèi)極限位置，0C00C00C00C0且，。0 = + C0= 4)求曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：在 A線上取點，使.則 AD 為所求曲柄000=12(0- C0)00搖桿機(jī)構(gòu)的外極限位置，且，。 = 0 = 00 = 0 = 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 34 頁 共 43 頁圖 3-2 開鉗機(jī)構(gòu)的幾何求解圖由圖 3-2 可知，令 為外極限位置的連桿與固定桿的夾角，則 a、b、c、d 存在如下關(guān)系： =sin2sin(- )cos( + -2)- cos( +2) =sin2sin( - )cos( + -2)+ cos( +2) =21 +(+ )2- 2(+ )cos 計算時，選取適當(dāng)?shù)?值，再計算、和值，然后確定四個桿件中的任何一個桿長（如 d） ，其他三個桿件即可計算出。取，則， = 30 = 250 = 28.5即控制糖鉗開閉的圓柱偏心輪的偏心距為 28.5mm，其他兩桿長度， = 305。 = 171.03.5.2 推搪機(jī)構(gòu)桿件的設(shè)計圖 3-3 為糖果裹包機(jī)的推糖機(jī)構(gòu)簡圖。推糖桿 1 將糖塊 2 由位置推送到位置，移距為 32mm，相應(yīng)的曲柄的轉(zhuǎn)角為 90。而推糖桿由推糖終了位置后退 32mm，AB相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角為 85。已知固定桿，扇形齒輪節(jié)圓半徑，AD = 250mmR75mm，由此設(shè)計 AB、BC、CD 三個桿件的長度。 = 50本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 35 頁 共 43 頁圖 3-3 無停留往復(fù)移動的推搪機(jī)構(gòu)簡圖1推糖桿；2糖塊 根據(jù)要求，推糖桿的椎程為 32mm，相應(yīng)的扇形齒輪即搖桿 CD 的擺角為，曲柄 AB 的轉(zhuǎn)角為 90。推糖桿回程運動(由推糖180=3275180= 24.4終了位置后退)32mm，相應(yīng)的搖桿擺角也為 244，曲柄轉(zhuǎn)角為 85。推糖至終了位置時，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)處于外極限位置。因此，可按給定的曲ABCD柄與搖桿在外極限位置前后的兩對相應(yīng)角移量來求柄搖桿機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)曲柄沿順時針轉(zhuǎn)動，則推程時曲柄與搖桿轉(zhuǎn)向相同，回程時則轉(zhuǎn)向相反。從而可確定，190，。2851= 224。4用幾何法求解，如圖 3-4 所示：本科畢業(yè)設(shè)計（論文）通過答辯第 36 頁 共 43 頁圖 3-4 推搪機(jī)構(gòu)幾何法求解圖1)取比例 1：5 作圖，畫直線。AD250550mm2)畫 DK 線，使。畫 AM 線；使 = 1/2 = (24.4)/2 = 12.2 =12-1 22=24.42-90 852= 9.7得到 DK、AM 兩線的交點 O。以 O 點為圓心，OA 為半徑作圓弧03)在 圓弧上取適當(dāng)點，連接D 和。00004)作線，使，得 AL 的延長線與 DK 線的交點，再作 RN 線，AL =12=902= 450使，得和兩線的交點。由圖上量得，NR0= RNA00A04mm，,故求得曲柄實長，即控制推搪的圓柱偏00515mm0 11mma4 520mm心輪的偏心距為 20mm，連桿實長，搖桿實長b515 52575mm。C11 555mm5)檢查壓力角：畫出圖 3-4(b)，量得，。則8944可用。90 - 一44463.5.3 接糖機(jī)構(gòu)桿件的設(shè)計圖 3-