糖果包裝機扭結(jié)手設計(機械手)【含全套CAD圖紙】【JS系列】
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包裝機械 課程設計說明書
題目: 糖果包裝機扭結(jié)手的設計
學生姓名: 翁馨
學 號: 3080614050
院 (系): 機電與能源工程分院
專 業(yè): 08包裝工程2班
指導教師: 張 煒
一、課程設計目的及內(nèi)容
(一)目的
包裝機械課程設計是專業(yè)課教學的一個重要實踐性環(huán)節(jié),是機械零件課程設計的延伸,是包裝機械設計的一次全面訓練,目的是:
1. 聯(lián)系實際生產(chǎn),運用所學知識,培養(yǎng)獨立分析問題、解決問題的能力;
2. 利用“包裝機械設” 、“機械原理” 、“機械設計”等前序課知識,學會并掌握包裝機械的特點及方法;
3. 加強機械設計基本技能的訓練,加強計算能力和運用有關(guān)設計資料、設計手冊、標準、規(guī)范及經(jīng)驗數(shù)據(jù)的能力的培養(yǎng),加強機械繪圖能力的培養(yǎng),綜合培養(yǎng)學生工程設計的能力;
4. 鞏固和加強學生進行技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。
(二)內(nèi)容
本課程以間歇雙端扭結(jié)式糖果包裝機的扭結(jié)手作為設計課題,需學生兩周內(nèi),完成糖果包裝機扭結(jié)手的全部設計,獲得包裝機械設計的基本訓練。
1. 參數(shù)設計 根據(jù)課題設計任務,確定糖果包裝機扭結(jié)手主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸參數(shù)、運動參數(shù)。
2. 方案設計 根據(jù)糖果包裝扭結(jié)手的結(jié)構(gòu)形式、性質(zhì)及運動參數(shù),擬定扭結(jié)手的機械傳動鏈、傳動系統(tǒng)圖、工作循環(huán)圖。計算并確定各級傳動的傳動比,齒輪傳動、凸輪傳動等傳動構(gòu)建的結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸,擬定扭結(jié)手的結(jié)構(gòu)方案圖。
3. 結(jié)構(gòu)設計 根據(jù)結(jié)構(gòu)方案圖,在正式圖紙上擬訂傳動構(gòu)件與執(zhí)行構(gòu)件的位置,然后依次進行執(zhí)行構(gòu)件設計、傳動系統(tǒng)設計、操縱機構(gòu)設計、密封及潤滑的結(jié)構(gòu)設計。
二、設計要求
(一)根據(jù)課程設計任務書,在兩周時間內(nèi),獨立完成糖果包裝機扭結(jié)手的設計。
(二)圖紙設計要求
1.圖量
1)完成0號圖一張,進行糖果包裝機扭結(jié)手總裝配圖的設計
2)完成3號圖三張,進行三個主要零件的零件圖設計
2.要求
1)設計方案必須合理
2)裝配圖必須表明扭結(jié)手的全部結(jié)構(gòu)、原理
3)標明每個機械零件的功能、形狀、尺寸、位置及相互聯(lián)接的方法、相互配合的性質(zhì)及運動關(guān)系;
4)必須標明所有配合尺寸、定位及聯(lián)結(jié)尺寸、位置及相互聯(lián)接方法、相互配合的性質(zhì)及運動關(guān)系;
5)必須由視圖及剖視圖組成,視圖完整,投影關(guān)系準確,線條及畫法、尺寸及配合的標注必須符合國家標準,技術(shù)條件齊全;
6)零件圖必須標清零件的形狀、大小及結(jié)構(gòu)、尺寸精度、表面粗糙度;形狀及位置公差,按國家標準繪制,技術(shù)條件齊全。
(三)設計說明書要求
設計說明書是設計的主要依據(jù),內(nèi)容必須詳盡準確,必須使用工程術(shù)語,文字通順簡練,字跡工整,總文字不少于5000字。設計說明書具體包括:
1. 設計題目;
2. 用途與規(guī)格(生產(chǎn)能力);
3. 運動參數(shù)、動力參數(shù)及主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定;
4. 結(jié)構(gòu)形式、傳動方式、傳動系統(tǒng)的擬定,方案的論證,畫結(jié)構(gòu)草圖;
5. 機構(gòu)及主要零部件的設計、選用;
6. 主要零件、部件的強度、剛度設計計算校核;
7. 操縱機構(gòu)及潤滑方式的設計計算;
8. 設計說明書中的理論及計算公式要 注明出處;參考文獻標注規(guī)范。
三、扭結(jié)手工作原理
間歇式雙端扭結(jié)式糖果包裝機主要由料斗、理糖部件、送紙部件、工序盤以及傳動操作系統(tǒng)等組成,昌東系統(tǒng)如圖1所示。包裝機工作時,住傳送機構(gòu)帶動工序盤作間歇轉(zhuǎn)動,隨著工序盤轉(zhuǎn)動,完成對單層或雙層材料卷封糖果的雙端扭結(jié)包裝。調(diào)整主電機的轉(zhuǎn)速,即可調(diào)整包裝機的生產(chǎn)速度,從而適應不同的包裝紙和糖果。
圖3工作循環(huán)圖
糖果經(jīng)包裝紙四面裹包后,兩端扭結(jié)封閉。糖果包裝機扭結(jié)手由左、右兩手組成,左右對稱布置,單端扭結(jié)手結(jié)構(gòu)示意如圖2所示,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,在扭結(jié)過程中,鉗手應完成自身的轉(zhuǎn)動、軸向移動和張合三種運動。輸入軸1的運動經(jīng)齒輪4、5、6、7傳動后,帶動鉗手2實現(xiàn)扭結(jié)轉(zhuǎn)動;輸入軸1的運動經(jīng)齒輪4、5帶動凸輪12轉(zhuǎn)動,經(jīng)過擺桿10、撥輪、傘輪3齒條3帶動鉗手的張、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,經(jīng)擺桿10、撥輪9實現(xiàn)鉗手的軸向位移運動。彈簧11使鉗手在復位時總保持張開的狀態(tài),鉗手張合的角度的大小與軸向移動距離的大小,由凸輪12的曲線保證。齒輪5、齒輪6的齒數(shù)比,保證鉗手每張、合一次,鉗手旋轉(zhuǎn)一定的圈數(shù)。
根據(jù)包裝機各執(zhí)行機構(gòu)的運動規(guī)律及動作配合要求,可繪制出包裝機的工作循環(huán)圖,如圖3。當工序盤攜帶糖塊及包裝紙旋轉(zhuǎn)至扭結(jié)工位時,鉗手進行張合、旋轉(zhuǎn)和軸向位移,完成扭結(jié)工序。
扭結(jié)手的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。扭結(jié)手的手動調(diào)整通過旋轉(zhuǎn)手輪15實現(xiàn)。左右扭結(jié)手之間距離及對稱度的調(diào)節(jié),通過轉(zhuǎn)動螺桿16來實現(xiàn),轉(zhuǎn)動手輪螺桿16,改變擺桿10的下支點位置,帶動扭結(jié)手產(chǎn)生軸向位移。
四、設計步驟
(一)方案設計
1、 設計的要求:
1)、設計題目:糖果包裝機的機械扭結(jié)手設計。
2)、設計任務:
a、設計參數(shù)
生產(chǎn)能力:200~300塊/分鐘
包裝物尺寸:
①圓柱形:直徑13X長32mm
②長方形:長27X寬16X高11 mm
箱體外形尺寸:長320X寬230X高200 mm
傳 動 比:1:2.5
鉗手展開距離:30mm;包裝一次旋轉(zhuǎn)圈數(shù)2~3;鉗手軸向移動距離:5mm
包裝扭轉(zhuǎn)阻力矩:0.05Nm
2、 鉗手運動實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形式
1) 鉗手實現(xiàn)張合運動,可采用多種不同結(jié)構(gòu),如圖5所示,而且,需要一個復位裝置,一般采用彈簧進行復位。
2) 實現(xiàn)鉗手軸向移動的結(jié)構(gòu)形式有多種,圖6所示。不同的機構(gòu)形式,具有不同的優(yōu)缺點。端面凸輪一連桿一滑移齒輪方式,結(jié)構(gòu)緊湊;盤形凸輪一滑移齒輪方式,空間結(jié)構(gòu)比較大;四連桿機構(gòu)比較簡單,但體積比較大。
3) 實現(xiàn)鉗手轉(zhuǎn)動,可采用齒輪傳動、鏈傳動、帶傳動(同步帶)等方式。鏈傳動和帶傳動可實現(xiàn)遠距離傳動,帶傳動磨損較快;齒輪傳動結(jié)構(gòu)緊湊,傳動恒定,傳遞扭矩大。
3、 扭結(jié)手應實現(xiàn)功能:
1) 鉗手可實現(xiàn)轉(zhuǎn)動;
2) 鉗手可實現(xiàn)軸向直線運動 ;
3) 扭結(jié)手各運動相對關(guān)系可手動調(diào)整;
4) 扭結(jié)手可進行糖果的手動扭結(jié)包裝。
4、 確定扭結(jié)手的總體方案及總體布局
根據(jù)扭結(jié)手功能設計要求。對比不同機構(gòu)形式的特點,類比現(xiàn)有糖果包裝機扭結(jié)手形式,確定扭結(jié)手的總體方案及總體布局。初步確定扭結(jié)手箱體的總體尺寸320×230×200mm。
5、 初步擬定傳動方式,布置主要傳動件的位置。
6、 擬定扭結(jié)手的機械傳動鏈、傳動系統(tǒng)圖、工作循環(huán)圖。計算并確定各級傳動的傳動比,齒輪傳動、凸輪傳動等傳動構(gòu)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸。
7、 參考機械設計理論,對各元件(主要是軸承、齒輪、軸)進行初步的手里分析和強度校核。
(二)結(jié)構(gòu)設計
方案設計結(jié)束后,審定方案的合理,進行結(jié)構(gòu)設計。裝配圖的繪制與相關(guān)的設計、計算應交替進行,相輔相成。
1、 傳動系統(tǒng)設計
傳動系統(tǒng)設計在機械零件課程設計的基礎(chǔ)上完成,主要包括:
1) 齒輪傳動設計 計算齒輪、斜齒齒輪傳動的中心距、模數(shù)、齒數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸(如分度圓、頂圓、跟圓、齒寬等);
2) 凸輪傳動設計 計算凸輪的輪廓尺寸并進行強度校核;
3) 根據(jù)軸上零件的結(jié)構(gòu)尺寸以及支撐軸承的尺寸,確定各軸的結(jié)構(gòu)尺寸;
4) 對各軸的軸承潤滑及密封進行設計;
5) 對主要傳動軸的軸承進行受力分析
2、 各元件的空間布置、定位與支撐面結(jié)構(gòu)設計
3、 手動操作裝置的設計
4、 相對位置調(diào)整機構(gòu)的設計
5、 加黑,標注尺寸與公差配合,標注件號,填寫明細欄及裝配技術(shù)要求。
(三)零件圖設計
1、三件主要零件的設計,零件形式:軸類零件一件、齒輪零件一件、凸輪零件一件。為防止學生之間有重復,零件的確定必須經(jīng)指導老師指定。
2、要求:
1)零件工作圖視圖完整,必須表明零件的結(jié)構(gòu)、形狀、大小。
2)注明零件所有表面的尺寸、尺寸公差、表面粗糙度、形狀及位置公差。
3)技術(shù)條件齊全。
(四)撰寫設計計算說明書
五、計算說明
(一)、齒輪的計算
設扇形齒輪的全齒數(shù)Z為17,模數(shù)M為1.25,齒條厚度L=40mm齒條厚度Hz為9,扇形齒輪轉(zhuǎn)過的角度為β。則
齒輪中心距Dz=MZ+Hz=17×1.25+9=30.25mm。
∠AO1B=2arcsin(l/4L)=2arcsin(15/2/40)=21.62°
[β]=Kβ=1.2×21.62°=25.95°。
△S9=[β]mZ/360°=25.95°×1.25×17/360°=1.532mm
[S9]=Ks9*S9=1.2×1.532=1.838mm
圖6
(二)凸輪的計算
前面已給出凸輪圖。設L1=5mm,L2=10mm,已知S8=5mm,則槽輪中S8軌道的行程S8c滿足:
于是確定工作循環(huán)圖中對應曲線的最大位移為S8c。討論S9對應槽輪曲線。如上圖中手爪由左向右移動過程中對應于165°點,手爪處于最左側(cè),同時處于張開狀態(tài),并開始閉合到195°點完全閉合。此過程中構(gòu)件9相對于構(gòu)件8移動的距離為△S9(上面已求出),對應于槽輪12中S9的對應軌道行程S9c:
(三)應力計算
圖7
已知 T=0.05Nm=500Nmm,小齒輪分度圓直徑 ,嚙合角,則計算出:
圓周力
徑向力
法向載荷 。
(四)配合說明
本次課程設計扭結(jié)手是可進行轉(zhuǎn)動,軸向移動,鉗手的張合三種運動。就要求有間隙配合(如扭結(jié)軸和齒條軸的配合),過度配合(如扇形齒輪的固定)、過盈配合(如套筒和軸之間的配合)。具體的配合關(guān)系和公差詳見附圖。
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