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摘 要
設計是典型的機械系統(tǒng)設計，它不僅包括機構(gòu)的尺寸、強度設計，還包括了傳動機械系統(tǒng)設計。本設計主要是針對圓臺柱狀顆粒狀糖果糖的鋁箔紙包裝。設計主要內(nèi)容有三方面：設計方案設計、機械手及進出糖機構(gòu)設計與傳動系統(tǒng)鏈設計。
機械手及進出糖機構(gòu)設計是本設計功能能否執(zhí)行的靈魂，它也是本設計的設計重點之一。它要實現(xiàn)顆粒狀糖果糖的輸入、折邊、抄底邊、等等功能，直到最后由輸送帶輸出。整個系統(tǒng)功能實現(xiàn)中，機械手要實現(xiàn)的是夾糖、折邊、轉(zhuǎn)送等重要功能，因此對機械手的形狀、夾緊力及轉(zhuǎn)位角度也提出了不同的設計要求，設計機械手時，也始終回繞著這幾點進行。
傳動系統(tǒng)設計，作為一個動作執(zhí)行系統(tǒng)，動力是必不可少的，當然對動力的傳遞系統(tǒng)也就顯得尤其重要了。系統(tǒng)功能中要實現(xiàn)機械手轉(zhuǎn)位、送糖盤轉(zhuǎn)位、供紙、剪紙、抄紙、接糖、頂糖及撥糖等功能，它們都需要不同大小的動力，這就需要傳動系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。如在機械手的轉(zhuǎn)位功能中，為實現(xiàn)間歇的轉(zhuǎn)位功能就得通過傳動鏈中的槽輪機構(gòu)來實現(xiàn)，該機構(gòu)要保證機械手在轉(zhuǎn)到位后，有一定的停留時間，從而為頂糖、接糖及撥糖功能的實現(xiàn)提供必要的機械動作執(zhí)行時間。設計好的包裝機機構(gòu)正常的生產(chǎn)率為120r/min，且其生產(chǎn)率可在70～130r/min。
關鍵詞：包裝機，顆粒狀糖果糖包裝，機械手；
Abstract
The grain candy packer design is a typical machine system design. It not only included the organization's size, strength...etc. the design. And it still included the design of the transmission system. This design primarily aims at the circle pillar chocolates' aluminum foil packing. The design only contents contain three sides: Design project design, machine hand and I/O sugar mechanism design and the transmission system design.
It is Soul whether the function of the machine hand and I/O sugar mechanism’s design can carry out in this design. It is also one of the design points of this design. It wants to realize the importation, fold of the chocolates the sides, etc. the function. Until it finally be output by belt conveyer. In whole system function realizes, the machine hand realizes many important function, for example: clip the sugar, fold of the chocolates the sides, transfer...etc. Therefore to the shape of the machine hand, clip the tight dint and turn the angle also bring upped the different design request. When designed the machine hand, it is also proceeding with the center of these points.
System, motive is necessary. Certainly it is particularly important of the power transmission system. In the system function, it must realize moving the machine hand, moving the sugar dish, providing the paper, cutting paper, curling, connecting the sugar, crest the sugar and dialing the sugar etc. All these functions need the different power. It can be controlled with the transmission system. Such as the function of turning machine hand, for realizing a function of intermittent turning it needs the sheave of the transmission to regulate. After the machine turned the assurance position, the mechanism wants to have certainly stop over time, it can take enough time to crest sugar, connect the sugar and dial sugar. The transmission system still guaranteed the normal rate of production of packer to 120 r/ min .At the same time it can be controlled the rate of production at 70 ～ 130 r/ min.
Key words: Packer, chocolates packing, machine hand
目錄
摘 要 1
關鍵詞 1
Abstract 2
目錄 3
第一章 緒論 5
1.1包裝機簡介 5
1.1.1包裝機械市場空間巨大 5
1.1.2發(fā)展方向 6
第二章顆粒狀糖果包裝機方案設計 7
2.1功能分解 8
2.2確定工藝原理 8
2.2.1產(chǎn)品特征 8
2.2.2包裝材料 9
2.2.3包裝工藝方案擬定 9
2.2.4顆粒狀糖包裝工藝的實驗 9
2.3確定功能結(jié)構(gòu) 11
2.3.1總功能 11
2.3.2功能分解 11
2.4顆粒狀糖果包裝機的總體布局 12
2.4.1機型選擇 12
2.4.2自動機的執(zhí)行機構(gòu) 12
第三章傳動系統(tǒng)設計 13
3.1顆粒狀糖果包裝機的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 13
3.2選用電動機 14
第四章帶輪設計 16
4.1帶輪優(yōu)缺點 16
4.2帶輪設計要求 16
4.3寬V帶無級變速傳動設計過程 17
第五章鏈傳動設計 20
5.1鏈傳動優(yōu)缺點 20
5.2鏈傳動的設計過程 20
第六章齒輪的設計 22
6.1螺旋齒輪 22
6.2齒輪材料選擇 22
6.3主要尺寸的確定 22
6.4標準直齒輪齒輪副16設計表 24
第七章機械手及進出糖機構(gòu)設計 25
7.1加持裝置設計 25
7.1.1設計要求 25
7.1.2基本結(jié)構(gòu)如下圖 26
7.1.3夾緊力計算 27
7.1.4彈簧力計算 27
7.1.5開閉角a的計算 29
7.2凸輪設計 30
7.2.1機械手凸輪 30
7.2.2頂糖桿槽凸輪5設計 34
7.2.3拔糖桿偏心凸輪7 39
7.2.4剪指刀平面凸輪6、抄紙板平面凸輪8 40
7.2.5接糖桿圓柱凸輪9 41
7.3棘輪設計 42
7.3.1棘輪材料選擇 42
7.3.2棘輪形狀確定 42
7.4六槽槽輪機構(gòu)設計 43
7.4.1槽輪分類及材料選擇 43
7.4.2槽輪機構(gòu)設計及尺寸設計 44
7.4.3槽輪機構(gòu)強度計算 46
結(jié)論 49
參考文獻 50
致謝 51
第一章 緒論
1.1包裝機簡介
我國包裝機械要滿足食品、制藥、化工等行業(yè)快速發(fā)展的需求，并積極參與國際競爭，只有盡快以科技創(chuàng)新、貼近用戶、自主研發(fā)的經(jīng)營來代替一味引進和仿造的傳統(tǒng)模式，才能使我國的包裝行業(yè)和市場健康發(fā)展，并盡快追趕上世界先進水平。
1.1.1包裝機械市場空間巨大
隨著社會的不斷發(fā)展，人們對于商品外包裝的要求越來越高。在市場經(jīng)濟的刺激下，包裝行業(yè)飛速發(fā)展。雖然包裝機械的產(chǎn)值在整個包裝工業(yè)中所占的比重不如包裝材料大，不屬于經(jīng)常性消耗品，但對包裝工業(yè)的現(xiàn)代化卻是不可缺少的支撐。它為包裝工業(yè)提供先進的技術裝備，保證包裝產(chǎn)品的高質(zhì)量、高效率、多品種、低成本、高環(huán)保，因而獲得較強的生命力。
目前，我國面臨著發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品深加工、建設節(jié)約型社會、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟等任務，包裝機械產(chǎn)品的市場非常廣闊，包裝機械企業(yè)若能加快技術創(chuàng)新、適應市場需求，將獲得可觀利潤。當下我國快消品行業(yè)飛速發(fā)展，這對包裝行業(yè)是一個極大的機會，因此要充分了解我國包裝機械行業(yè)發(fā)展中存在的優(yōu)勢與弱勢，準確的制定下一步的發(fā)展方案。
據(jù)預測，當今世界包裝機械的市場需求將保持5.2％的年增長率。就目前來看，全球許多包裝設備都進入了更新?lián)Q代時期，對于高質(zhì)量、高效率、多品種、低成本、高環(huán)保的包裝機械提出了更為龐大的市場需求。所以我國包裝行業(yè)要想實現(xiàn)快步發(fā)展，并成功的向包裝強國轉(zhuǎn)變，那么提高包裝機械的質(zhì)量成為現(xiàn)在包裝行業(yè)的發(fā)展第一要務。
1.1.2發(fā)展方向
在社會的發(fā)展中，自動包裝機行業(yè)時刻面臨著考驗，面對日益走高的原輔材料價格、面對不斷提高的勞動力成本，強調(diào)包裝機企業(yè)應該重視經(jīng)營質(zhì)量，有效的提升包裝機行業(yè)的經(jīng)營質(zhì)量，給各行業(yè)新的支持。
首先，應該清楚地意識到，知識經(jīng)濟時代包裝機企業(yè)的社會處境已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)型，自動包裝機設備已經(jīng)從歷史上的單純加工型企業(yè)步入了介于二產(chǎn)與三產(chǎn)之間的、為客戶提供所需服務的一個嶄新行業(yè)。自動包裝機是傳統(tǒng)包裝機的升級版，除了在自動化方面有很大改觀，在包裝精度上也有很大進步，這很好的滿足了現(xiàn)代包裝的規(guī)范性，我們的包裝要做到精確，要做到準確無誤。減少食品安全問題從包裝開始，自動包裝機是包裝行業(yè)護航者。
好的產(chǎn)品包裝，離不開好的生產(chǎn)設備，離不開高性能的自動包裝機，在包裝設備行業(yè)，如果也抱著這種差不多的態(tài)度，輕則返工，嚴重則會造成機械事故，給人們生活造成不便，因此，水平式包裝機設備的品質(zhì)十分重要。為此，歐朔制定出一套由上至下的品質(zhì)管理標準來管理、監(jiān)督員工，保證每一件產(chǎn)品都是正品，在產(chǎn)品品質(zhì)上絕沒有“折扣”，用先進的產(chǎn)品贏得消費者的信賴。
生產(chǎn)的自動包裝機采用了領先的產(chǎn)品設計，在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中也要求非?？量?，力求讓我們的產(chǎn)品做的更加完美，保證我們流入市場的產(chǎn)品都能夠無瑕疵。對自動包裝機企業(yè)來說，發(fā)展速度、經(jīng)濟總量都不是考量經(jīng)營狀況的主要因素，自動包裝機企業(yè)實打?qū)嵉氖且б?。只有滿足消費者需要的設備才會有市場，只有高附加值的設備才能為企業(yè)帶來高利潤。
其實包裝機械行業(yè)在我國起步比較晚，所以在機械設備上較之外國還存在比較大的差距。大多數(shù)企業(yè)是在低水平設備上徘徊，而且仍在不斷的重復產(chǎn)能。這對于一個要成為世界包裝強國的國家來說是致命的。所以我國要研發(fā)或是引進先進的生產(chǎn)技術應用于包裝行業(yè)，如遠距離遙控技術（包括監(jiān)控）、步進電機技術、自動柔性補償技術、激光切割技術、信息處理技術等。
我國包裝機械對國外高端技術的過度依賴，嚴重制約了我國包裝工業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。低水平產(chǎn)品重復生產(chǎn)的比較多，這些設備的技術難度小、成本低、起步快，因此不少的企業(yè)會選中這些設備作為"入門"產(chǎn)品，以此來積累資金再展鴻圖，但這就造成產(chǎn)品不可避免地重復，也導致了賣不出去，自然就會影響到設備的更新，最終使得生產(chǎn)水平難以提高。
我國包裝行業(yè)正向打造新型包裝機械，引領包裝機械向集成化、高效化、智能化等方向發(fā)展。目前自動化技術在包裝生產(chǎn)線中已占50%以上，大量使用了電腦設計和機電一體化控制，提高生產(chǎn)率、設備的柔性和靈活性，增加機械手以完成復雜的包裝動作。目前在灌裝設備、包裝設備、包裝材料生產(chǎn)設備等方面，國內(nèi)企業(yè)都有了長足的進步。但是，我國包裝機械品種約有1300多種，缺少高科技、高精度、高質(zhì)量配套產(chǎn)品，產(chǎn)品性能低，穩(wěn)定性和可靠性差，仍需借助高端端技術助力包裝機械產(chǎn)品升級。
第二章顆粒狀糖果包裝機方案設計
設計要求：把已加工成型的圓臺狀顆粒狀糖果糖用鋁箔紙包裹起來，并逐個輸出，顆粒狀糖果糖的形狀尺寸大小如下圖所示。且保證其加工速度為120塊/min，可調(diào)范圍70-130塊/min。在這設計時取速度為86件/min以便計算。能量220V交流電。
圖2.1 產(chǎn)品形狀
2.1功能分解
圖2.2 包裝機功能分解圖
2.2確定工藝原理
2.2.1產(chǎn)品特征
顆粒狀糖果呈圓臺形，輪廓清楚，但質(zhì)地疏松，容易碰傷。因此，考慮機械動作時應適合它的特點，以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。產(chǎn)品夾緊力要適當；在進出料時避免碰撞而損傷產(chǎn)品；包裝速度應適中，過快會引起沖擊而可能損傷產(chǎn)品等。
包裝工藝首要的是解決坯件的上料問題。顯然，像顆粒狀糖果糖之類的產(chǎn)品，使用一般料斗上料方法是不適宜的。如果采用料倉式上料方法，則需要人工定時放料，每分鐘放80粒糖也夠緊張的。如果將自動機的進料系統(tǒng)直接與顆粒狀糖果糖澆注成形機的出口相銜接，則比較容易解決顆粒狀糖果糖的自動上料問題。
2.2.2包裝材料
食品包裝材料應十分注重衛(wèi)生。顆粒狀糖果包裝紙采用厚度為0.008mm的金色鋁箔紙，它的特點是薄而脆，抗拉力較小，容易撕裂，也容易褶皺。因此，在設計供紙部件時對速度應十分注意。一般包裝的速度越高，紙張的拉力就越大。根據(jù)經(jīng)驗，一般送紙速度應小于500mm/s。
選擇供紙機結(jié)構(gòu)時，主要依據(jù)下列兩點：
1）采用紙片供料或是采用卷筒紙供料。本機采用卷筒紙。
2）紙張送出時的空間位置時垂直置放的還是水平置放的。將紙片水平置放對包裝工藝有利。但卷筒紙水平輸送，只能采用間歇式剪切供紙方法。
2.2.3包裝工藝方案擬定
圖2.3 包裝工序分解圖
圖2.3為最初的顆粒狀糖果糖包裝工藝圖.根據(jù)人工包裝動作順序,針對產(chǎn)品包裝質(zhì)量要求,該機包裝工藝如下:
1) 將75mm×75mm鋁箔紙覆蓋在顆粒狀糖果糖小端正上方,如圖2.3(a)所示。
2) 使鋁箔紙沿糖塊錐面強迫成行如圖2.3(b)所示。
3)將余下的鋁箔紙分成兩半,先后向大端中央折去,迫使包裝紙緊貼顆粒狀糖果糖,如圖2.3(c),(d)所示。
2.2.4顆粒狀糖包裝工藝的實驗
根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進行工藝實驗。
圖2.4為鉗糖機械手及顆粒狀糖果糖包裝簡圖。
圖2.4 鉗糖機械手及顆粒狀糖果糖包裝
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
如上圖所示,機械手設計上是具有彈性的錐形模腔,這樣能適應顆粒狀糖果糖外形尺寸的變化,I 不存在拉破鋁箔紙的現(xiàn)象.在機械手下面有圓環(huán)形托板,以防止糖塊下落。
工藝實驗的過程如下:
當鉗糖機械手轉(zhuǎn)至裝糖未位置時,接糖桿4向下運動,頂糖桿7向上推糖塊6和包裝紙8,使糖塊和鋁箔紙夾在頂糖桿和接糖桿之間,然后它們同步上升,進入機械手5,迫使鋁箔紙成型如圖4(b)所示,接著折邊器10向左折邊,成圖4(c)狀,然后轉(zhuǎn)盤2帶機械手5作順時針方向轉(zhuǎn)動,途徑環(huán)行托板9,使鋁箔紙全部覆蓋在糖塊的大端面上,完成全部包裝工藝如圖4(d)所示。
由于包裝紙表面還不夠光滑,有時還發(fā)生褶皺現(xiàn)象,需要進一步改進。
經(jīng)過實驗,發(fā)現(xiàn)鋁箔紙只要用柔軟之物輕輕一抹,就很光滑平整地緊貼在糖塊表面上,達到預期的外觀包裝質(zhì)量要求.因此增設了一個帶有錐形毛刷圈（軟性尼龍絲），在定糖過程中，先讓糖塊和鋁箔紙通過毛刷圈，然后再進入機械手成形，結(jié)果使包裝紙光滑、平整、美觀，完全達到包裝質(zhì)量要求。
圖5是經(jīng)過改進后的顆粒狀糖果糖包裝成型機機構(gòu)簡圖。
圖1.5 顆粒狀糖果糖包裝成型機構(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
另外，考慮自動機工作的可靠性，在成品出料口增設撥糖桿，確保機械手中的糖塊落入輸送帶上。這樣的工藝方案就此確定。
2.3確定功能結(jié)構(gòu)
確定技術系統(tǒng)總功能，及進行功能分解。
2.3.1總功能
未包裝的圓臺形顆粒狀糖果糖→黑箱→包裝好的顆粒狀糖果糖成品。
2.3.2功能分解
圖1.6 包裝機的功能細化
2.4顆粒狀糖果包裝機的總體布局
2.4.1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。
根據(jù)工藝路線分析，實際上需要兩個工位，一個是進料、成型、折邊工位另一個是出料工位。
自動機采用六槽槽輪機構(gòu)作工件步進傳送。
2.4.2自動機的執(zhí)行機構(gòu)
圖2.7 鉗糖機械手及進出糖塊機構(gòu)
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
I-進料,成型,折邊工位 II-出糖工位
根據(jù)顆粒狀糖果包裝工藝，確定自動機由下列執(zhí)行機構(gòu)組成：
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
下面是主要執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理。圖6為鉗糖機械手、進出糖機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。送糖盤4與機械手作同步間歇回轉(zhuǎn)，逐一將糖塊送至包裝工位Ⅰ。
機械手的開合動作，由固定的凸輪8控制，凸輪8的廓線是由兩個半徑不同的圓弧組成，當從動滾子在大半徑弧上，機械手就張開；從動滾子在小半徑弧上，機械手靠彈簧6閉合。
圖7為接糖和頂糖機構(gòu)示意圖。接糖桿和頂糖桿的運動，不僅具有時間上的順序關系，而且具有空間上的相互干涉關系，因此它們的運動循環(huán)必須遵循空間同步化的原則設計，并在結(jié)構(gòu)上應予以重視。
接糖桿和頂糖桿夾住糖塊和包裝紙同步上升時，夾緊力不能太大，以免損傷糖塊。同時應使夾緊力保持穩(wěn)定，因此在接糖桿的頭部采用如橡皮類的彈性件。
第三章傳動系統(tǒng)設計
3.1顆粒狀糖果包裝機的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖
顆粒狀糖果包裝機是專用自動機，根據(jù)自動機傳動系統(tǒng)設計的一般原則和顆粒狀糖果糖包裝工藝的具體要求，擬定如圖3.1所示的傳動系統(tǒng)。
圖3.1 顆粒狀糖果包裝機傳動系統(tǒng)
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-頂躺桿 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
如圖所示，電動機轉(zhuǎn)速為1440r/min，功率為0.55kW,分配轉(zhuǎn)速為70～130r/min，總降速比，采用平帶、鏈輪兩級降速，其中，。而無級變速的錐輪直徑。螺旋齒輪副1、2、3的傳動比,直齒標準齒輪副的傳動比i=1.67。
3.2選用電動機
輕工自動機的功率主要損耗于運動件間的摩擦。因此，目前較難使用計算方法來確定所設計的自動機的功率。通常采用類比法確定自動機的電動機功率，并以此作為自動機的設計參數(shù)，待自動機試制后，進行實測自動機的功率，如果出入較大時應作適當修改。下表3.1是各種輕工自動機的生產(chǎn)率和功率表，供設計自動機時參考。
表3.1
根據(jù)上表顆粒狀糖果包裝機電動機功率選擇0.4kw，電動機轉(zhuǎn)速為1440r/min
選擇電動機為YD系列（IP44）變極多速三相異步電動機 具體型號為YD802-4/2
技術數(shù)據(jù)：額定功率0.55kw 額定轉(zhuǎn)速1500r/min
部分參數(shù)如下
第四章帶輪設計
根據(jù)顆粒狀糖果包裝機傳動系統(tǒng)變速機構(gòu)采用帶式無極變速確定用v帶。
4.1帶輪優(yōu)缺點
優(yōu)點：運行平穩(wěn)無噪音；可緩和沖擊、吸收振動；過載時帶與帶輪間會出現(xiàn)打滑，可防止損壞其他零件；適用于中心距較大的傳動；結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，拆裝方便。
缺點：有彈性滑動和打滑，使效率降低，不能保持準確的沖動比；需要張緊裝置；帶的壽命較短；軸及軸承受力較大。
4.2帶輪設計要求
寬V帶設計已知數(shù)據(jù)：傳遞功率P，帶輪轉(zhuǎn)速，工作條件，及外輪廓尺寸要求等。
設計內(nèi)容包括：傳動比，帶輪最小工作直徑與帶厚之比，帶輪最大與最小工作直徑之比，帶中性層寬度與帶厚之比等。
下圖為單向分離錐輪機構(gòu)。
圖4.1分離錐輪結(jié)構(gòu)
4.3寬V帶無級變速傳動設計過程
圖4.2
1)傳動比
2)變速比
3)帶輪最小工作直徑與帶厚之比
此處
4)帶輪最大與最小工作直徑之比
5)帶中性層寬度與帶厚之比（c=0.5~0.67/ ）
6)帶輪最小工作直徑
圓整取
7)帶寬 帶厚 楔形角 （求得的數(shù)值按產(chǎn)品規(guī)格圓整）
8)帶的截面積
9)帶輪最大工作直徑
10)中心距 按結(jié)構(gòu)取定，通?？扇?
需按帶長L規(guī)格最后圓整取定
11)帶的節(jié)線長度
將計算值與規(guī)格圓整后并重新計算中心距，帶內(nèi)周長867
12)帶在帶輪上的最小包角
13)計算圓周力（）
14)驗算工作應力
滿足條件
15)加壓彈簧的壓緊力（）
16)帶輪楔角（一般）
17)帶輪外直徑
18)帶輪內(nèi)直徑
19)驗算帶寬b
符合設計要求。
第五章鏈傳動設計
5.1鏈傳動優(yōu)缺點
與帶傳動相比，鏈傳動的主要優(yōu)點是：沒有彈性滑動和打滑，能保持準確的平均傳動比；需要的張緊力小，作用在軸上的壓力也??；工況相同時，傳動尺寸較緊湊；能在溫度較高、濕度較大、有油污等惡劣環(huán)境條件下工作；效率較高，與齒輪傳動相比。鏈傳動的制造和安裝精度要求較低，中心局較大時傳動結(jié)構(gòu)簡單。鏈傳動的主要缺點是：只能用于平行軸間的傳動；瞬時鏈速和瞬時傳動比不是常數(shù)，傳動平穩(wěn)性較差，工作中有沖擊和噪聲；不宜在載荷變化很大和急促反向的傳動中應用；磨損后易發(fā)生跳齒；制造費用比帶傳動高。
5.2鏈傳動的設計過程
鏈傳動的功率
鏈傳動的傳動比
1) 選擇鏈輪齒數(shù)
小鏈輪齒數(shù) 估取鏈速為0.6~8m/s 由《機械設計》表5.3取 =19
大鏈輪齒數(shù) 圓整
2) 確定鏈節(jié)數(shù)
初取中心距，則鏈節(jié)數(shù)為
因此，
3 ) 確定鏈節(jié)距 p
載荷系數(shù) 查《機械設計》表5.4
小鏈輪齒數(shù)系數(shù) 查《機械設計》表5.5，估計為鏈板疲勞
多排鏈系數(shù) 查《機械設計》表5.6
鏈長系數(shù) 查《機械設計》圖5-13
由式
根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速和查《機械設計》圖5-12，確定鏈條型號為08A單排鏈其中
4)確定中心距 由下式
5)驗算鏈速
符合估計
6)計算壓軸力Q
鏈條工作拉力F
壓軸力系數(shù)
由式 壓軸力
第六章齒輪的設計
6.1螺旋齒輪
分配軸上、機械手及送糖軸上的齒輪用螺旋齒輪。螺旋齒輪主要用于傳遞空間交錯軸之間的運動，由于它是點接觸、易磨損，通常應用于儀表或載荷不大的輔助傳動，但有時也應用于主傳動，如小模數(shù)齒輪機床中。此外，在輕工業(yè)生產(chǎn)中常常利用螺旋齒輪來傳動。
6.2齒輪材料選擇
兩個齒輪均選用40Cr調(diào)質(zhì)處理（240~270HB），齒面淬火(HRC45~50)。根據(jù)《齒輪手冊》查圖及查表得：，
6.3主要尺寸的確定
已知參數(shù)，齒數(shù)比，初定中心距，，，，
1)確定傳動比
按照顆粒狀糖果自動包裝機的工藝要求3個螺旋齒輪齒數(shù)的傳動比
2)計算系數(shù)
根據(jù)《齒輪手冊》表3.1—1查得（）
3)齒數(shù)
計算后圓整得
4)圓整后計算k
5)分度圓柱上螺旋角
按式 算出
按式 計算
當時
當時
當時
用內(nèi)差法得
6 )實際中心距
7） 齒輪端面分度圓壓力角
由式
8）分度圓半徑
9）齒頂圓半徑
10）齒輪寬度
11）端面上分度圓弧齒厚
6.4標準直齒輪齒輪副16設計表
表6.1直齒齒輪設計表
項目
計算（或選擇）依據(jù)
計算過程
單位
計算（或確定）結(jié)果
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=32
Z2=1.67×32
個
32
54
4.齒寬系數(shù)Фd
0.5
5.選取模數(shù)
查標準模數(shù)系列表
mm
2
6.計算齒輪的
分度圓直徑d
mm
64
108
7.計算齒輪寬度B
b = φdd1
圓整后?。?
B1 = 32
B2 = 54
mm
32
54
第七章機械手及進出糖機構(gòu)設計
7.1加持裝置設計
7.1.1設計要求
夾持器設計的基本要求
（1）應具有適當?shù)膴A緊力和驅(qū)動力；
（2）手指應具有一定的開閉范圍；
（3）應保證產(chǎn)品在手指內(nèi)的夾持精度；
（4）要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高；
（5）應考慮通用性和特殊要求。
設計參數(shù)及要求
（1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動作為抓緊—放松；
（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；
7.1.2基本結(jié)構(gòu)如下圖
圖7.1夾持裝置
7.1.3夾緊力計算
手指加在產(chǎn)品上的夾緊力是設計手部的主要依據(jù)，必須對其大小、方向、作用點進行分析、計算。一般來說，加緊力必須克服工件的重力所產(chǎn)生的靜載荷（慣性力或慣性力矩）以使工件保持可靠的加緊狀態(tài)。
機械手工作時，為保證手指能夠可靠的把工件夾牢所必需的夾緊力P可按下式計算
由《專用機床設計與制造》得：
（N）
其中 ：安全系數(shù)（通常取1.5~2） →=1.8
：工作情況系數(shù)：
最大加速度（由凸輪計算得）
所以
：工作方位系數(shù)：
其中摩擦系數(shù)→取
所以
G:顆粒狀糖果糖質(zhì)量
所以 （N）
→取 (N)
7.1.4彈簧力計算
彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷作用下產(chǎn)生較大的彈性變形。彈簧在各類機械中應用十分廣泛，主要用于：
a、 控制機構(gòu)的運動，如制動器、離合器的控制彈簧，內(nèi)燃機汽缸的閥門彈簧等；
b、 減振和緩沖，如汽車、火車車廂下的減振彈簧，以及各種緩沖器用的彈簧等；
c、 儲存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧等；
d、 測量力的大小，如測力器和彈簧稱中的彈簧等；
1 ） 選擇圓柱螺旋拉伸彈簧：
彈簧按照所承受的載荷不同可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭曲彈簧和彎曲彈簧等四種。在這里選用的是拉伸彈簧。
如下圖，圓柱螺旋拉伸彈簧空載時，個圈應相互并攏。另外，為了節(jié)省軸向工作空間，并保證彈簧在空載時各圈相互壓緊，常在卷繞的過程中，同時使彈簧絲繞其本身的軸線產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。這樣制造的彈簧，各圈即具有一定的壓緊力，彈簧絲中也產(chǎn)生了一定的預緊力，故也稱為有預緊力的拉伸彈簧。
圖7-2 夾持裝置彈簧
2）材料：低錳彈簧鋼（65Mn）
常用的彈簧鋼材料主要有下列幾種：
碳素彈簧鋼（65、70鋼）、低錳彈簧鋼（65Mn）、硅 錳彈簧鋼（60SiMnA）、鉻釩鋼（50CrVA）。缺點是淬火后容易產(chǎn)生裂紋及熱脆性。但由于它價格便宜，所以一般機械上常用于制造尺寸不大的彈簧，例如離合器彈簧等。
因為他價格便宜，淬透性好，強度較高。
3）計算彈簧系數(shù)KF:
由《機械設計手冊》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
l D=C*d=8*0.6mm=4.8mm
計算在彈簧伸長量X=20/3 mm(由計算的)時,彈簧的拉伸力變化量ΔF：
由《機械設計手冊》 中冊 第二版P1002表9-15
ΔF =9.8*π*d3*[τ]/(8*K*D) (3.1.4-2)
其中[τ]=（4—12） 由《機械設計手冊》 中冊 第二版P1004表9-17
→取[τ]=7
所以ΔF =9.8*3.14*0.63*7/(8*1.184*4.8)=1.0231（N）
所以P彈簧=ΔF+ F預=2.4931（N）
7.1.5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= tgа*（L1+L2+15）=0.25*（20+30+15）mm=16.25 mm
7.2凸輪設計
7.2.1機械手凸輪
凸輪機構(gòu)的實現(xiàn)專用機床自動化和半自動化中應用較廣泛的一種機構(gòu)。它常用來傳動工作部件的進給運動、調(diào)動運動和控制其它一些輔助機構(gòu)。其特點是工作可靠、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，多是適用于行程小、運動規(guī)律復雜、轉(zhuǎn)速在500轉(zhuǎn)/分以下的運動循環(huán)。
1）選擇凸輪類型
常用的凸輪有：盤狀、柱狀、板狀。
在此選擇盤狀：（如圖）它是具有沿徑向變化輪廓曲線的盤狀零件。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，體積小。但其半徑差不宜過大，一般不超過100~120毫米。
在此處半徑差取10毫米。
圖7-3 機械手凸輪
2）凸輪材料選擇
凸輪和從動件的材料，應保證其工作表面有一定的耐磨性，并能承受較大的動載荷。所以一般較重要的凸輪材料多用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼制造。如45號鋼、50號鋼、20Cr鋼或40Cr鋼等。
在此→取20Cr鋼
20Cr鋼經(jīng)表面滲碳后淬硬并回火 ，其硬度HRC=60～62
3）凸輪尺寸計算
如圖 取r1=95mm, r2 =85mm
在選擇凸輪和從動桿時應考慮以下幾點：
a、滿足生產(chǎn)工藝要求；
b、盡量提高機器的生產(chǎn)效率；
c、減少沖擊振動，改善機器的工作性能；
d、凸輪輪廓曲線易于制造。
由r1 到r2過渡為勻變速過渡
其行程圖、速度圖及加速度圖分別如下：
圖7-4 凸輪上的位移、速度及加速度圖
4 ） 凸輪強度計算
由《機械設計手冊》得
σ=ZE*Squrt[F/(b*ρ)] ≤[σH]Kgf/ mm2
其中 b： 接觸寬度 b=8mm
F ： 法向作用力（N）
如圖 P夾*（L1 +L2） =F預*L1
圖7-5 機械手受力分析
因為 P夾=0.588（N），L1 =20mm,L2=30mm
所以F預=0.15 L3
又如圖（F預+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）
→ ZE=60.6 查《機械設計手冊》 中冊
[σH] ：許用接觸應力
[σH]=27.44-29.4N/mm 2 查《機械設計手冊》 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。
7.2.2頂糖桿槽凸輪5設計
圖7.6 頂糖桿槽凸輪
1．凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設計
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7.7
圖7.7釘銷固定結(jié)構(gòu)
2．凸輪輪廓線設計
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
用無因次量表示為
從動件常用規(guī)律特性值如下表7.1
表7.1 常用運動規(guī)律特性值
2）選擇最佳壓力角
在實際工程應用中，一般推薦凸輪的最佳壓力角如下表7.2所示
表7.2凸輪機構(gòu)最佳壓力角
頂糖桿凸輪擺動滾子式平面槽凸輪則選最佳壓力角為
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。滾子半徑的大小，往往受到凸輪理論廓線最小曲率半徑的限制，故不能任取，一般取滾子半徑。推薦
在這里確定從動件滾子半徑
4）凸輪基圓半徑的確定
凸輪的基圓半徑是指凸輪理論輪廓線的最小半徑，基圓半徑的大小，直接影響凸輪機構(gòu)的最大壓力角和受力情況。因此，在設計時，凸輪基圓半徑的確定往往是以最大壓力角不超過允許值為前提的。
此外，理論計算的凸輪基圓半徑應滿足凸輪結(jié)構(gòu)上的要求，即凸輪基圓半徑，（—凸輪軸直徑）。
用諾謨圖求盤形凸輪基圓半徑
諾謨圖見《機械設計手冊》單行本?機構(gòu)如下圖所示7.8
圖7.8 求盤形凸輪的線圖
由表3.1查得正弦運動規(guī)律的最大速度因數(shù)，，凸輪升程。將與的兩點連線，與直線想交于A,又將A點與mm的點相連，連線與直線相交于B，再將B點與的點相連，連線交線于。故
5）繪制凸輪的理論輪廓線和實際廓線
圖7.9
作圖步驟：
（1） 在圖中每隔5°左右取一個值，求出相應的值；圖示當時的
（2） 任選凸輪轉(zhuǎn)動軸軸心A，按結(jié)構(gòu)布局取定從動件轉(zhuǎn)軸B的位置，分別以A和B為圓心，以和為半徑作弧相交于點，則為從動件起始位置，并標出凸輪轉(zhuǎn)向。
（3） 以為起點，量取從動件的角位移得點；又以為起點，逆凸輪轉(zhuǎn)向量取，得；又以為圓心、為半徑畫弧，與以為圓心、為半徑的圓弧相交于點。取不同的值，重復上述畫法，既得一系列點、、、???? ? ?。光滑連接即得?！?
（4） 以凸輪理論廓線上的點為圓心、以為半徑畫一系列滾子圓，作其包羅線即得
3．設計凸輪的工作圖
1）凸輪的尺寸，制造精度、表面粗超度，材料和熱處理方法
下表7.3為凸輪機構(gòu)常用材料及熱處理方法表
表7.3 凸輪機構(gòu)常用材料及熱處理方法
凸輪機構(gòu)的技術條件如下表7.4所示。
表7.4 凸輪機構(gòu)的技術條件
頂糖桿凸輪選用45 調(diào)質(zhì)HBS220~260。
7.2.3拔糖桿偏心凸輪7
圖7.10 拔糖桿凸輪
設計步驟與上述頂糖桿凸輪相似，此處具體設計步驟省略主要參數(shù)如下
1） 凸輪機構(gòu)的機構(gòu)
盤形凸輪，從動件與凸輪以幾何封閉的凸輪機構(gòu)。
從動件運動規(guī)律也為正弦運動
用無因次量表示為
2） 主要尺寸
表7.5 拔糖桿主要尺寸
壓力角
0
基圓半徑R=（40~70）
50
H=（50~100）
87
推程h=H-R
37
7.2.4剪指刀平面凸輪6、抄紙板平面凸輪8
圖7.11 剪紙刀凸輪
剪紙刀平面凸輪6參數(shù)：
表7.6剪紙刀凸輪參數(shù)
序號
凸輪運動角δ
推桿的運動規(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7.7抄紙板凸輪參數(shù)
序號
凸輪運動角δ
推桿的運動規(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
7.2.5接糖桿圓柱凸輪9
圖 7.12 接糖桿圓柱凸輪
表7.8
R=（50~150）
60
推程h=（50~120）
100
7.3棘輪設計
7.3.1棘輪材料選擇
一般的棘輪機構(gòu)是由棘輪和棘爪機構(gòu)兩部分組成，用來實現(xiàn)間歇運動或防止逆轉(zhuǎn)的制逆裝置。棘輪機構(gòu)有外嚙合、內(nèi)嚙合兩種，一般棘爪是主動件，棘輪是從動件。但在本設計中所用的棘輪不是作為如上的用途，它只是用來實現(xiàn)對顆粒狀糖果糖的傳輸，所承受的周向力極小，同時幾乎不受任何機械磨損的作用，因此對該棘輪的材料強度要求不高。但它工作時一直與顆粒狀糖果糖接觸，所以對該棘輪的材料性能提出了新的要求，那就是要求它具有相當好的耐腐蝕性。
材料：要求耐腐蝕，對其強度沒要求；
選40Cr。
7.3.2棘輪形狀確定
基本形狀如圖：
圖7.13 棘輪
其中 d=24mm，d1=60mm ，D1=300mm。
7.4六槽槽輪機構(gòu)設計
7.4.1槽輪分類及材料選擇
槽輪機構(gòu)由槽輪、裝有圓銷的轉(zhuǎn)臂（拔盤）和機架組成。通常拔盤為主動件作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動，通過拔銷帶動從動件槽輪做間歇單向轉(zhuǎn)動。槽輪機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、制造容易、工作可靠和效率高、槽輪的 動靜比為定值等特點，但槽輪機構(gòu)在工作過程中有沖擊，隨著轉(zhuǎn)速的增加及槽輪槽數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速。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)的種類很多如下圖所示。其中最常用的是外槽輪（圖a）和內(nèi)槽輪（圖b），球面槽輪（圖c）和非正外槽輪（圖d）則應用不多。
根據(jù)工藝要求，
槽輪的材料與熱處理：
，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 7.14 槽輪機構(gòu)型式
7.4.2槽輪機構(gòu)設計及尺寸設計
槽輪機構(gòu)的主要尺寸如下圖
圖7.15 正外槽輪機構(gòu)主要尺寸
1）中心距
根據(jù)顆粒狀糖果自動包裝機的工藝要求中心距
2）槽輪槽數(shù)Z
3）槽輪每次轉(zhuǎn)角
4）曲柄銷對應轉(zhuǎn)角
5）槽輪半徑
6）曲柄銷轉(zhuǎn)動半徑
7）曲柄銷直徑
8）曲柄軸直徑（指兩端支承的曲柄軸）
；
9）槽輪的槽深
10）槽輪軸徑
；
11）定位弧半徑，（Z值小取大值，反之取小值）
12）定位弧角度;
13）槽輪機構(gòu)動靜比=
槽輪機構(gòu)的主要尺寸如下圖。
表 7.9 槽輪機構(gòu)的主要尺寸
7.4.3槽輪機構(gòu)強度計算
1.曲柄銷軸強度計算
如下圖為曲柄銷軸受力圖
圖 7.16 曲柄銷軸受力圖
當曲柄銷軸危險斷面受到彎曲及剪切時，一般截面的計算可先按正應力條件初選，再按剪切應力校核。
（1） 按正應力條件初選
曲柄銷軸危險斷面的彎曲應力為
或
其中（）
式中 —曲柄銷軸直徑；
C—軸肩寬（mm）；
B—銷子長度（mm）；
—銷軸上最大作用力（N）；
—銷軸材料的許用彎曲應力（）
已知，，，銷軸材料為45號鋼查《機械設計》許用彎曲應力，，,,槽輪轉(zhuǎn)動慣量，計算得
<60滿足條件
（2） 按剪切應力條件校核
曲柄銷軸危險斷面的最大剪切力為
式中 F—危險截面面積（）
—銷軸材料的許用剪切應力（）
6.4.3.2 槽輪工作表面接觸應力的驗算
滿足強度條件
式中 —材料的許用接觸應力（）
對鋼而言，一般取
E—材料的彈性模數(shù)，鋼的
B—接觸長度（mm）；
—曲柄銷的半徑；
—槽輪上的最大作用力（N）
結(jié)論
本次設計的目的培養(yǎng)學生初步掌握獨立從事專業(yè)技術工作的能力，提高學生從事工藝和工藝裝備設計的水平，使學生初步掌握從事本專業(yè)科學研究工作的能力。通過畢業(yè)設計不但培養(yǎng)了我們運用各種工具書的方法和技巧，同時也培養(yǎng)了我們獨立思考問題、解決問題的能力。通過翻閱查找各種工具書，擴大了視眼，豐富了自己的知識范圍。
本次設計我們是有充分準備的。我們不僅準備了四年的時間來掌握各門專業(yè)課學習，而且我們多次深入工廠實習，更主要的是設計期間不斷地從網(wǎng)上、圖書館收集大量的資料，尋找各種解決問題的方法。所以說本設計我們是有充分準備的，它是與生產(chǎn)實際相結(jié)合。它也將成為我們走上工作崗位的一次重要演習，為我們今后的工作打下堅實的基礎。
顆粒狀糖果糖包裝機設計是一個典型的機械系統(tǒng)設計。
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)代化的重要一環(huán)。用現(xiàn)代化設備裝備我國食品工廠，已成為一項迫切的重要任務。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)需要對成品進行適當?shù)陌b。
實現(xiàn)包裝作業(yè)機械化的好處：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。
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[21]余?。畽C械設計．北京：高等教育出版社，1986
致謝
轉(zhuǎn)眼之間，我們即將要踏出學校，走上工作崗位的征程了，也將從一個學生變成社會工作人員了，這些也都是需要我們鼓起勇氣去面對的，大學四年有太多的不舍，但是沒有不散的宴席，即便太多的不舍，也沒法阻擋時間潮流的推動，四年的時間我們成長了，必須面對，勇敢走向社會崗位。需要把這些年學到的知識，身上的本領，老師教的技能都運用到實際當中，為社會為國家創(chuàng)造價值，更是實現(xiàn)自身的一個價值。畢業(yè)設計對于我來說也是一個很好的知識總結(jié)，也是衡量著四年的知識掌握程度，整個設計下來，我深深的體會到什么叫做知識就是力量，把平時學到的知識運用到實際設計當中，那是一種無法比擬的喜悅，也是一種自豪感，當看到自己的成果被老師被大家認可的時候，那種成就感深深的烙在心中，甜甜的，這些都將伴隨我們的以后慢慢人生。在此我要感謝指導老師對我的耐心幫助，那么忙還能抽空指導我們，對于設計過程中出現(xiàn)的問題，老師教會我怎么去看待問題，找到問題的所在，并且學會了怎么解決問題，這些不僅僅是指導，在我看來更是技能的傳授，吃飯的本領，讓我受益終生，對以后的工作起到恨到的幫助。同時還要感謝同學們這些年的互相關愛，和諧相處，有了你們的陪伴，我學會很多做人的原則，學會了怎么與人溝通，待人接物也都是你們教會我的，我不在是一個才踏入校園的小伙子，即將走出校園，對你們太多的不舍，希望若干年以后，再次相聚，你們都幸福美滿。并且要感謝學校這么多年對我的培養(yǎng)，感謝學校給我們提供良好的學習環(huán)境，創(chuàng)造濃厚的學習氛圍，讓我們能再次愉快的學習，掌握知識以及技能。
總之感謝指導老師對我的悉心教導，感謝學校的培養(yǎng)，感謝同學的陪伴關愛。
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