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摘 要
顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計是典型的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計，它不僅包括機(jī)構(gòu)的尺寸、強(qiáng)度設(shè)計，還包括了傳動機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計。本設(shè)計主要是針對圓臺柱狀巧克力糖的鋁箔紙包裝。設(shè)計主要內(nèi)容有：設(shè)計方案設(shè)計和傳動系統(tǒng)設(shè)計。包裝機(jī)主要實(shí)現(xiàn)巧克力糖的輸入、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(shí)現(xiàn)中，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)的是夾糖、折邊、轉(zhuǎn)送等重要功能，因此對傳動系統(tǒng)設(shè)計，作為一個動作執(zhí)行系統(tǒng)，動力是必不可少的，當(dāng)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(shí)現(xiàn)機(jī)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(jī)械手的轉(zhuǎn)位功能中，為實(shí)現(xiàn)間歇的轉(zhuǎn)位功能就得通過傳動鏈中的槽輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，該機(jī)構(gòu)要保證機(jī)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(shí)現(xiàn)提供必要的機(jī)械動作執(zhí)行時間。設(shè)計好的包裝機(jī)機(jī)構(gòu)正常的生產(chǎn)率為 120r/min。
關(guān)鍵詞：包裝機(jī)； 巧克力糖包裝； 機(jī)械手。
ABSTRAVT
Granular candy packaging machine design is typical of mechanical systems design, it is not only the organization's size, strength design, including the design of the mechanical transmission system. This design is for round cylindrical chocolate aluminum foil paper packaging. Design: the design and powertrain design. The packaging machine input chocolate hem, side of the bargain-hunting, and more, until the last output by the conveyor belt. Implementation of the entire system functions, the robot to achieve the folder sugar, folding, transfer function, so the transmission system design, as an action execution system, power is essential, of course, it appears the power delivery system particularly important. The system functions to achieve the robot turn to send the transfer of the sugar dish, for paper, paper cutting, papermaking, then sugar, sugar top and reversal of sugar, and other functions, they all require different amounts of power, which requires the adjustment of the transmission system. Manipulator translocation function to achieve intermittent transfer function have to drive chain sheave institutions to achieve, the agency you want to ensure that robot go to the bit, there is a certain residence time, and thus to the top of sugar. then sugar and reversal of sugar functions provide the necessary mechanical action execution time. Designed packaging machine institutions normal production rate of 120r/min.
Keywords: packing machine; chocolate packaging; mechanical hand.
目 錄
1緒 論 1
2粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工藝確定 1
2.1產(chǎn)品特征 1
2.2包裝材料 1
2.3包裝工藝方案擬定 2
2.4巧克力糖包裝工藝的實(shí)驗(yàn) 2
3粒狀巧克力糖包裝機(jī)的總體布局 3
3.1機(jī)型選擇 3
3.2自動機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 3
3.3包裝機(jī)總體布置 4
4粒狀巧克力糖包裝機(jī)的傳動系統(tǒng) 5
5粒狀巧克力糖包裝機(jī)的電機(jī)選擇 5
5.1電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 5
5.2電動機(jī)容量選擇 6
5.3確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 6
5.4分配各級傳動裝置傳動比 7
6 V帶傳動設(shè)計 7
6.1確定設(shè)計功率 7
6.2選擇帶的型號 7
6.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 7
6.4驗(yàn)算帶的速度 7
6.5確定中心距a和V帶基準(zhǔn)長度Ld 8
6.6計算小輪包角 8
6.7確定V帶根數(shù)Z 8
6.8確定初拉力 9
6.9計算作用在軸上的壓力FQ 9
6.10帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 10
7鏈傳動設(shè)計 11
7.1選擇鏈輪齒數(shù) 11
7.2確定計算功率 11
7.3確定鏈節(jié)距p 11
7.4初定中心距a0，取定鏈節(jié)數(shù)Lp 11
7.5確定鏈長和中心距 12
7.6求作用在軸上的力 12
7.7確定潤滑方式 12
7.8鏈輪的設(shè)計 12
8螺旋齒輪設(shè)計 13
8.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 13
8.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 14
8.2.1確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 14
8.2.2計算 14
8.2.3幾何尺寸計算 15
9軸設(shè)計 16
10凸輪和槽輪設(shè)計 17
結(jié) 論 21
參考文獻(xiàn) 22
致 謝 23
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計
1緒 論
粒裝巧克力糖呈圓臺形，輪廓清楚，但質(zhì)地疏松，容易碰傷,且生產(chǎn)批量很大，暢銷國內(nèi)外，手工包裝質(zhì)量存在包裝質(zhì)量不均。上料時需要人工定時放料，每分鐘放80粒糖，工人勞動強(qiáng)度大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)市場的需要，因此改進(jìn)粒裝巧克力糖包裝機(jī)傳動系統(tǒng)，提高生產(chǎn)率，提高質(zhì)量，是迫切需要解決的。本論文主要工作是完成粒狀巧克力包裝機(jī)傳動系統(tǒng)的設(shè)計，確定包裝機(jī)工作循環(huán)圖，設(shè)計動力的傳遞方式和方法，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的傳遞，完成包裝機(jī)的傳動，提高生產(chǎn)力，減少工人工作量。具體內(nèi)容有總體設(shè)計的初步構(gòu)思；電動機(jī)的選擇；V帶傳動設(shè)計；螺旋齒輪設(shè)計；槽輪設(shè)計；凸輪等設(shè)計。
2粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工藝確定
2.1產(chǎn)品特征
粒裝巧克力糖呈圓臺形，輪廓清楚，但質(zhì)地疏松，容易碰傷。因此，考慮機(jī)械動作時應(yīng)適合它的特點(diǎn)，以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。產(chǎn)品夾緊力要適當(dāng)；在進(jìn)出料時避免碰撞而損傷產(chǎn)品；包裝速度應(yīng)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，像巧克力糖之類的產(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(jī)的進(jìn)料系統(tǒng)直接與巧克力糖澆注成形機(jī)的出口相銜接，則比較容易解決巧克力糖的自動上料問題。
2.2包裝材料
食品包裝材料應(yīng)十分注重衛(wèi)生。粒狀巧克力糖包裝紙采用厚度為0.008mm的金色鋁箔紙，它的特點(diǎn)是薄而脆，抗拉力較小，容易撕裂，也容易褶皺。因此，在設(shè)計供紙部件時對速度應(yīng)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(yàn)，一般送紙速度應(yīng)小于500mm/s。
選擇供紙機(jī)結(jié)構(gòu)時，主要依據(jù)下列兩點(diǎn)：
1）采用紙片供料或是采用卷筒紙供料。本機(jī)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。
2.3包裝工藝方案擬定
圖2-1 包裝工序分解圖
圖2-1為最初的巧克力糖包裝工藝圖.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(jī)包裝工藝如下:
1) 將75mm×75mm鋁箔紙覆蓋在巧克力糖小端正上方,如圖2-1(a)所示。
2) 使鋁箔紙沿糖塊錐面強(qiáng)迫成行如圖2-1(b)所示.
3)將余下的鋁箔紙分成兩半,先后向大端中央折去,迫使包裝紙緊貼巧克力糖,如圖2-1(c),(d)所示.
2.4巧克力糖包裝工藝的實(shí)驗(yàn)
由于條件限制實(shí)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)，以下為《自動機(jī)械設(shè)計》[1]相關(guān)內(nèi)容
根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn).
圖2-3為鉗糖機(jī)械手及巧克力糖包裝簡圖.
圖2-2 鉗糖機(jī)械手及巧克力糖包裝
1-轉(zhuǎn)軸 2-轉(zhuǎn)盤 3-彈簧 4-接糖桿 5-鉗糖機(jī)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(jī)械手設(shè)計上是具有彈性的錐形模腔,這樣能適應(yīng)巧克力糖外形尺寸的變化,I 不存在拉破鋁箔紙的現(xiàn)象.在機(jī)械手下面有圓環(huán)形托板,以防止糖塊下落。
工藝實(shí)驗(yàn)的過程如下:
當(dāng)鉗糖機(jī)械手轉(zhuǎn)至裝糖未位置時,接糖桿4向下運(yùn)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(jìn)入機(jī)械手5,迫使鋁箔紙成型如圖2-2(b)所示,接著折邊器10向左折邊,成圖2-2(c)狀,然后轉(zhuǎn)盤2帶機(jī)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2-2(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(jìn)一步改進(jìn).
經(jīng)過實(shí)驗(yàn),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(dá)到預(yù)期的外觀包裝質(zhì)量要求.因此增設(shè)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(jìn)入機(jī)械手成形，結(jié)果使包裝紙光滑、平整、美觀，完全達(dá)到包裝質(zhì)量要求。
圖2-3是經(jīng)過改進(jìn)后的巧克力糖包裝成型機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖。
圖2-3 巧克力糖包裝成型機(jī)構(gòu)
1-左抄板紙 2-鉗糖機(jī)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(jī)工作的可靠性，在成品出料口增設(shè)撥糖桿，確保機(jī)械手中的糖塊落入輸送帶上。這樣的工藝方案就此確定。
3粒狀巧克力糖包裝機(jī)的總體布局
3.1機(jī)型選擇
由于大批量生產(chǎn)，所以選擇全自動機(jī)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(jī)型。
根據(jù)工藝路線分析，實(shí)際上需要兩個工位，一個是進(jìn)料、成型、折邊工位另一個是出料工位。自動機(jī)采用四槽槽輪機(jī)構(gòu)作工件步進(jìn)傳送。
3.2自動機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)
圖3-1 鉗糖機(jī)械手及進(jìn)出糖塊機(jī)構(gòu)
根據(jù)巧克力糖包裝工藝，確定自動機(jī)由下列執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成：
1) 送糖機(jī)構(gòu)；
1-輸送帶 2-糖塊 3-托盤
4-鉗糖機(jī)構(gòu) 5-鉗糖機(jī)械手
6-彈簧 7-托板8-機(jī)械手
9-機(jī)械手開合凸輪 10-輸料帶
I-進(jìn)料,成型,折邊工位 II-出糖工位
2) 供紙機(jī)構(gòu)；
3) 接糖和頂糖機(jī)構(gòu)；
4) 抄紙機(jī)構(gòu)；
5) 撥糖機(jī)構(gòu)；
6) 鉗糖機(jī)械手的開合機(jī)
7) 轉(zhuǎn)盤步進(jìn)傳動機(jī)
下面是主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理。
圖3-1為鉗糖機(jī)械手、進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。送糖
盤4與機(jī)械手作同步間歇回轉(zhuǎn)，逐一將糖塊送至包裝工位Ⅰ。機(jī)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(dāng)從動滾子在大半徑弧上，機(jī)械手就張開；從動滾子在小半徑弧上，機(jī)械手靠彈簧6閉合。
圖3-2為接糖和頂糖機(jī)構(gòu)示意圖。接糖桿和頂糖桿的運(yùn)動，不僅具有時間上的順序關(guān)系，而且具有空間上的相互干涉關(guān)系，因此它們的運(yùn)動循環(huán)必須遵循空間同步化的原則設(shè)計，并在結(jié)構(gòu)上應(yīng)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(yīng)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。
3.3包裝機(jī)總體布置
圖3-1 接糖和頂糖桿機(jī)構(gòu)
1-圓柱凸輪 2-接糖桿 3-糖塊 4-頂糖桿 5-平面槽凸輪
圖3-3 總體布置圖
4粒狀巧克力糖包裝機(jī)的傳動系統(tǒng)
粒狀巧克力糖包裝機(jī)是專用自動機(jī)，根據(jù)自動機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計的一般原則和巧克力糖包裝工藝的具體要求，如圖9所示安排傳動系統(tǒng)。
17
16
圖4-1 粒狀巧克力糖包裝機(jī)傳動系統(tǒng)簡圖
1-電動機(jī) 2-帶式無級變速機(jī)構(gòu) 3-鏈輪幅 4-盤車手輪
5-頂糖桿凸輪 6-剪紙導(dǎo)凸輪 7-撥糖桿凸輪 8-抄紙板凸輪
9-接糖桿凸輪 10-鉗糖機(jī)械手 11-撥糖桿 12-槽輪機(jī)構(gòu)
13-接糖桿 14-頂糖桿 15-送糖盤 16-螺旋齒輪副
17-分配軸
5粒狀巧克力糖包裝機(jī)的電機(jī)選擇
5.1電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇
由《機(jī)械設(shè)計》[2]選擇Y系列三相異步電動機(jī)，此系列電動機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械.
5.2電動機(jī)容量選擇
由《機(jī)械設(shè)計》[2]根據(jù)已知條件，電動機(jī)工作所需要的有效功率為：
公式（5-1）
式中Fw＝1600N Vw ＝120r/min
ηw —軸承的效率0.98
ηb —V帶傳動效率0.98
ηg —齒輪傳動效率0.97
ηl —鏈輪傳動效率0.96
由電動機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動總效率為：
公式（5-2）
則：
所以：電機(jī)所需的工作功率：
公式（5-3）
代入數(shù)值: =0.4／0.88=0.46(kw)
因載荷平穩(wěn)，電動機(jī)額定功率Pm只需略大于P0即可，選Y系列電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動機(jī)的額定功率為0.55KW。
5.3確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速
取螺旋圓斜柱齒輪傳動一級傳動比范圍.取V帶傳動比,鏈輪的傳動比,則總傳動比例的范圍.故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為
n=×120 r/min
=(2~16)×120 r/min
=240~1920r/min
則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750r/min、1000 r/min、1500 r/min三種。
根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由《機(jī)械設(shè)計》[2]查出適用的電動機(jī)型號為Y801-4額定功率0.55kw，額定轉(zhuǎn)速1390r/min。
根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速得總的傳動比:
=1500/120
=12.5
5.4分配各級傳動裝置傳動比
由《機(jī)械設(shè)計》[2]查，確定帶輪的傳動比，鏈輪的傳動比，齒輪傳動比
表5-1 各軸數(shù)據(jù)參數(shù)
參數(shù)
電動機(jī)軸
1軸
2軸
3軸
轉(zhuǎn)速/（r/min）
1390
348
174
116
功率P/kW
0.55
0.539
0.507
0.482
轉(zhuǎn)矩T/(N?m)
3.78
14.79
27.83
39.68
6 V帶傳動設(shè)計
6.1確定設(shè)計功率
由《機(jī)械設(shè)計》[2]查得工作情況系數(shù)，則。
6.2選擇帶的型號
V帶型號根據(jù)設(shè)計功率Pd 和小帶輪轉(zhuǎn)速n1確定，查《機(jī)械設(shè)計》[2]可選取Z型帶。
6.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和
由《機(jī)械設(shè)計》[2]查， V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑，知z型帶=50mm,選取小帶輪基準(zhǔn)直徑： =63mm；因此，大帶輪基準(zhǔn)直徑： =4×63mm=252mm。選取大帶輪基準(zhǔn)直徑=250mm。
6.4驗(yàn)算帶的速度
由帶的速度公式：
公式（6-1）
代入數(shù)值: =3.14x63x1390/(60x1000)
=4.6m/s
式中: n為電動機(jī)轉(zhuǎn)速；
D為小帶輪基準(zhǔn)直徑。
即v=4.6m/s< Vmax=25m/s,符合要求。
6.5確定中心距a和V帶基準(zhǔn)長度Ld
根據(jù) 初步確定中心距
0.7x（63+250）=219mm≦a0≦2x（63+250）=626mm
要求工作平穩(wěn)，選取中心距a0=440mm。
初算帶的基準(zhǔn)長度Ld：
公式（6-2）
代入數(shù)值: =2x440+3.14x313/2+187x187/(4x440)
=1391mm
式中: Ld為帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長度；
Ld’為帶的初算基準(zhǔn)長度；
a0為初選中心距。
查教材表5.2普通帶基準(zhǔn)長度Ld及長度系數(shù)KL ，確定帶的基準(zhǔn)長度Ld=1400mm。
計算實(shí)際中心距a，由
公式（6-3）
代入數(shù)值:
=440+(1400-1391)/2=445mm
6.6計算小輪包角
小帶輪包角：
公式（6-4）
代入數(shù)值:
180-187x57.3/445=156>90
6.7確定V帶根數(shù)Z
由《機(jī)械設(shè)計》[2]查得
公式（6-5）
確定式中各值：
為包角修正系數(shù)，考慮包角對傳動能力的影響，由參考文獻(xiàn)查得；
為帶長修正系數(shù)，考慮帶長不為特定帶長時對使用壽命的影響，由參考文獻(xiàn)查得；
為V帶基本額定功率，由《機(jī)械設(shè)計》[2]單根V帶所能傳遞的功率為=0.28kW；計算功率增量=0.03。
公式（6-6）
代入數(shù)值:
z=0.605/[(0.28+0.03)x093x1.14]=1.84
所以，選取V帶根數(shù)z=2。
6.8確定初拉力
單根普通V帶初拉力計算公式：
公式（6-7）
式中 Pd 為設(shè)計功率；
υ為V帶速度；
z為帶的根數(shù)；
為包角修正系數(shù)；
m為普通V帶每米長度質(zhì)量，由參考文獻(xiàn)查得m=0.1kg/m。
所以
6.9計算作用在軸上的壓力
壓力等于松邊和緊邊拉力的向量和，如果不考慮帶兩邊的拉力差，可以近似為按帶兩邊所受初拉力的合力來計算：
公式（6-8）
式中， 為初拉力；
z為帶的根數(shù)；
為小輪包角。
所以
6.10帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖6-1 小帶輪
圖6-2 大帶輪
7鏈傳動設(shè)計
7.1選擇鏈輪齒數(shù)
鏈傳動速比： 。由《機(jī)械設(shè)計》[2]查表得：
小鏈輪齒數(shù)；
大鏈輪齒數(shù)，，合適。
7.2確定計算功率
已知鏈傳動工作平穩(wěn)，電動機(jī)拖動，由表選KA=1.0，，單排鏈則計算功率為: 公式（7-1）
7.3確定鏈節(jié)距p
首先確定系數(shù)。
由《機(jī)械設(shè)計》[2]查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)。選單排鏈，。所需傳遞的額定功率為：
公式（7-2）
選擇滾子鏈型號為10A，鏈節(jié)距p=15.875mm。
7.4初定中心距a0，取定鏈節(jié)數(shù)Lp
初定中心距=(30~50)p：
公式（7-3）
取640mm；
公式（7-4）
帶入數(shù)值得111.9節(jié)；
由《機(jī)械設(shè)計》[2]取鏈節(jié)數(shù)為112節(jié)。
7.5確定鏈長和中心距
鏈長L=Lp p/1000=112×15.875/1000=1.778m
中心距：
公式（7-5）
取a=653mm，a>550mm，符合設(shè)計要求。
7.6求作用在軸上的力
鏈速： 公式（7-6）
工作拉力： F=1000P/v=1000×0.539/1.7=317N；
由《機(jī)械設(shè)計》[2]查得，工作平穩(wěn)，取壓軸力系數(shù)=1.15。
軸上的壓力: ==1.15×317N=365N
7.7確定潤滑方式
由《機(jī)械設(shè)計》[2]根據(jù)P、v查表，知可采用油脂潤滑。
7.8鏈輪的設(shè)計
圖7-1 小鏈輪
圖7-2大鏈輪
8螺旋齒輪設(shè)計
8.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)
8.1.1高速級選用直齒圓柱齒輪傳動；
8.1.2運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級精度；
8.1.3材料選擇
選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪材料為45 (調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS；
8.1.4初選小齒輪齒數(shù)Z1=40，大齒輪齒數(shù)
=1.5×24=60，取；Z2=60
8.1.5選取螺旋角β=45度
8.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計
由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算
公式（8-1）
8.2.1確定公式內(nèi)各計算數(shù)值
1) 試選載荷系數(shù)Kt=1.6。
2) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
3) 由《機(jī)械設(shè)計》[2]查得，選取齒寬系數(shù)Φd=1。
4)由《機(jī)械設(shè)計》[2]查得材料的彈性影響系數(shù)鍛鋼ZE=189.8MPa
5)由《機(jī)械設(shè)計》[2]查得按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σlim1=600MPa；大齒輪的接觸疲勞極限σlim2=550MPa。
6)由《機(jī)械設(shè)計》[2]查得計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(設(shè)每年工作300天)
公式（8-2）
公式（8-3）
7) 由《機(jī)械設(shè)計》[2]查得，取接觸疲勞壽命系數(shù)
8) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1﹪，安全系數(shù)S=1,則
9)區(qū)域系數(shù)
10)端面齒和度
8.2.2計算
1)試算小齒輪分度圓直徑d1t，由計算公式得
2)計算圓周速度
3)計算齒寬b
公式（8-4）
4)計算齒寬與齒高比b/h
模數(shù)：
齒高：
5)計算縱向重合度
公式（8-5）
6)計算載荷系數(shù)K
由《機(jī)械設(shè)計》[2]查得使用系數(shù)KA=1；根據(jù)7級精度，由《機(jī)械設(shè)計》[2]查得,動載系數(shù)KV=1.11；查表
故載荷系數(shù)
公式（8-6）
7)按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，有
公式（8-7）
8)計算模數(shù)
取模數(shù)為
取小齒數(shù)為40，則大齒數(shù)為60。
8.2.3幾何尺寸計算
1)計算大小齒輪的分度圓直徑
2)計算中心距
，
圓整取中心距為43mm。
3)按圓整后的中心距修正螺旋角
公式（8-8）
4)計算齒輪寬度
圓整后取B2=35mm, B1=40 mm。
9軸設(shè)計
由《機(jī)械設(shè)計》[2]初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查取=112
mm 公式（8-9）
初定軸的直徑為20mm，其余尺寸根據(jù)各零件相應(yīng)確定。
圖9-1 大帶輪軸
圖9-2 單螺旋齒輪軸
圖9-3 凸輪軸
圖9-4 雙螺旋齒輪軸
10凸輪和槽輪設(shè)計
表10-1 頂糖桿槽凸輪5參數(shù)
R=（40~70）
50
H=（50~100）
80
推程h=H-R
30
圖10-1 頂糖桿槽凸輪5
表10-2 撥糖桿偏心凸輪參數(shù)
R=（40~70）
50
H=（50~100）
87
推程h=H-R
37
圖10-2 撥糖桿偏心凸輪
表10-3 剪紙刀平面凸輪6參數(shù)
序號
凸輪運(yùn)動角δ
推桿的運(yùn)動規(guī)律
1
0°~120°
等速上升h= 60
2
120°~180°
推桿遠(yuǎn)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
表10-4 抄紙板平面凸輪8參數(shù)
序號
凸輪運(yùn)動角δ
推桿的運(yùn)動規(guī)律
1
0°~120°
等速上升h= 50
2
120°~180°
推桿遠(yuǎn)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
圖10-3 剪紙刀平面凸輪及抄紙板平面凸輪
表10-5 接糖桿圓柱凸輪參數(shù)
R=（50~150）
60
推程h=（50~120）
100
圖10-4 接糖桿圓柱凸輪
圖10－5 槽輪
結(jié) 論
粒狀巧克力糖包裝機(jī)的傳動系統(tǒng)已經(jīng)完成，該傳動裝置有三級減速，有帶輪傳動，鏈輪傳動，螺旋齒輪傳動并通過與凸輪槽輪的配合，將電機(jī)工作轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為設(shè)計要求的轉(zhuǎn)速，該傳動有一亮點(diǎn)，就是螺旋齒輪傳動，該傳動將水平轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為豎直方向的轉(zhuǎn)動，減少了零件的尺寸。通過豎直軸與凸輪，槽輪的配合，凸輪軸轉(zhuǎn)動帶動頂糖桿，接糖桿同時與槽輪軸帶動的有間歇機(jī)構(gòu)的送料盤，機(jī)械手巧妙的配合完成了巧克力糖的包裝，實(shí)現(xiàn)人工包裝效果。但該論文也有一些缺陷，就是整體比較大，比較笨重，望今后的同學(xué)能夠有待改進(jìn)。
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[12] 孔凌嘉，毛謙德主編. 簡明機(jī)械設(shè)計手冊. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.
致 謝
首先，我要鄭重地感謝我的導(dǎo)師。自我因個人興趣而選擇本論文主題開始，牛老師便給予充分的理解和支持，就論文的立意選材、謀篇布局做了必不可少的指導(dǎo)，牛老師對學(xué)術(shù)的敏銳以及思路的開闊為本文的順利完成提供了富有成效的保證。
“師者，傳道授業(yè)解惑也?！睆呐＠蠋熒砩?，我深刻地領(lǐng)略到這句話的精彩內(nèi)涵。在過去兩年多的學(xué)習(xí)和生活中，尤其是當(dāng)我遇到挫折、陷入迷?；蛘咦鲥e事時，牛老師總是以師者的智慧、長輩的寬容、朋友的坦誠，給我難能可貴的指點(diǎn)和幫助。為遇到這樣的導(dǎo)師而感到慶幸。
其次，要感謝我的同門師兄妹，尤其是室友對論文修改提出了可貴的建議；還要感謝我的同學(xué)，感謝工程系的所有老師，他們使我的研究生生活變得豐富、充實(shí)。
最后，我必須要感謝我的家人。感謝我的父母含辛茹苦、無怨無悔地把我撫養(yǎng)、栽培到現(xiàn)在；感謝我的姐姐，早早就毅然分擔(dān)起家庭生活的重?fù)?dān)，多年來對我無私的支持、關(guān)愛與呵護(hù)。家人永遠(yuǎn)是我的依托，也是鞭策我不斷前進(jìn)的力量。
附錄：外文翻譯
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯
系 別：工程技術(shù)系
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
姓 名：董帥
學(xué) 號：05208336
2011年 12 月 31 日
外文資料翻譯譯文
包裝機(jī)定義：
簡單來說，包裝機(jī)就是把產(chǎn)品包裝起來機(jī)器，起著保護(hù)，美觀的作用。 包裝機(jī)主要分兩個方面，一是流水線式整體生產(chǎn)包裝，二是產(chǎn)品外圍包裝設(shè)備。
包裝機(jī)的分類：
包裝機(jī)的種類繁多，分類方法很多。從不同的觀點(diǎn)出發(fā)可有多種，按產(chǎn)品狀態(tài)分，有液體、塊狀、散粒體包裝機(jī)；按包裝作用分，有內(nèi)包裝、外包包裝機(jī)；按包裝行業(yè)分，有食品、日用化工、紡織品等包裝機(jī)；按包裝工位分，有單工位、多工位包裝機(jī)；按自動化程度分，有半自動、全自動包裝機(jī)等。
自動包裝機(jī)的優(yōu)勢：
要想在規(guī)定的時間內(nèi)，為自己創(chuàng)造出最大的利益，就要確保自己的食品包裝生產(chǎn)線運(yùn)行良好，在生產(chǎn)過程中不會出現(xiàn)錯誤，這樣在盡量避免錯誤出現(xiàn)和故障的影響，才會為企業(yè)獲得最大的利益。自動化水平在制造工業(yè)中不斷提高，應(yīng)用范圍正在拓展。包裝機(jī)械行業(yè)中自動化操作正在改變著包裝過程的動作方式和包裝容器及材料的加工方法。實(shí)現(xiàn)自動控制的包裝系統(tǒng)能夠極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，顯著消除包裝工序及印刷貼標(biāo)等造成的誤差，有效減輕職工的勞動強(qiáng)度并降低能源和資源的消耗。具有革命意義的自動化改變著包裝機(jī)械行業(yè)的制造方法及其產(chǎn)品的傳輸方式。設(shè)計、安裝的自動控制包裝系統(tǒng)，無論從提高包裝機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率方面，還是從消除加工誤差和減輕勞動強(qiáng)度方面，都表現(xiàn)出十分明顯的作用。尤其是對食品、飲料、藥品、電子等行業(yè)而言，都是至關(guān)重要的。自動裝置和系統(tǒng)工程方面的技術(shù)正在進(jìn)一步深化，并得到更廣泛的應(yīng)用。
研究現(xiàn)狀：
中國包裝機(jī)形成行業(yè)僅20年，基礎(chǔ)相對薄弱，技術(shù)及科研力量不足，其發(fā)展相對滯后，在某種程度上拖了食品和包裝工業(yè)的后腿。預(yù)測到2010年，國內(nèi)行業(yè)總產(chǎn)值可達(dá)到1300億元(現(xiàn)價)，而市場需求可能達(dá)到2000億元。如何能夠盡快的趕上并且抓住這個巨大的市場是我們迫切需要解決的問題。
我國包裝機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀：
我國包裝機(jī)起步于上個世紀(jì)70年代末，年產(chǎn)值只有七八千萬元，產(chǎn)品品種僅有100多種。近5年來食品和包裝機(jī)行業(yè)每年以11%～12%的平均增長速度發(fā)展，高于同期國民經(jīng)濟(jì)增長速度，銷售總額由1994年的150億元增加到2000年的300億元，產(chǎn)品品種由1994年的270種發(fā)展到2000年的3700種。產(chǎn)品水平上了新臺階，開始出現(xiàn)規(guī)?；⒊商谆?、自動化的趨勢，傳動復(fù)雜、技術(shù)含量高的設(shè)備開始出現(xiàn)。可以說我國的機(jī)械生產(chǎn)已滿足了國內(nèi)的基本需求，并開始向東南亞及第三世界國家出口，如我國2000年的進(jìn)出口總額為27.37億美元，其中出口額為12.9億美元，比1999年提高了22.2%。在出口的機(jī)械品種中以食品(乳品、糕點(diǎn)、肉類、水果)加工機(jī)、烤箱、封裝、貼標(biāo)簽機(jī)、紙塑鋁復(fù)合罐生產(chǎn)設(shè)備等機(jī)械出口較多，食品機(jī)械如制糖、、飲料、包裝機(jī)等設(shè)備已開始成套出口。
近十余年來，國際包裝界十分重視提高包裝機(jī)械及整個包裝系統(tǒng)的通用能力和多功能集成能力，為市場開拓日新月異的多樣化商品提供及時靈活應(yīng)變的生產(chǎn)手段。同時基于合理簡化包裝和優(yōu)勢包裝工藝方法的實(shí)際需要，不斷探索，明顯地加快了自身技術(shù)革新的步伐。尤其是與現(xiàn)代自動機(jī)床同步發(fā)展相呼應(yīng)，逐步明確。要想建立多樣化、通用化、多功能集成化的包裝機(jī)械新體系，首先必須著重解決組合化和機(jī)電一體化的大問題，無疑這是今后的重要發(fā)展方向。
隨著我國商品經(jīng)濟(jì)的繁榮和人民生活水平的提高，食品包裝機(jī)械包裝技術(shù)的前景十分樂觀。近年來，國家加大了對食品和藥品質(zhì)量和安全的監(jiān)督力度，對食品的生產(chǎn)加工包裝技術(shù)都提出了新的要求。一批食品生產(chǎn)企業(yè)先后投入資金進(jìn)行包裝設(shè)備的技術(shù)改造和生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，在一定程度上提升了我國食品行業(yè)的水平和市場競爭力。盡管我國食品包裝機(jī)械包裝技術(shù)的水平有了提高，但是我國的食品包裝機(jī)械包裝技術(shù)與發(fā)達(dá)國家的相比在競爭中還是明顯處于弱勢。我國包裝機(jī)械行業(yè)30%左右的企業(yè)存在低水平的重復(fù)建設(shè)。這種狀況不但浪費(fèi)了有限的資金、人力等重要資源，還造成了包裝機(jī)械市場的無序混亂，阻礙了行業(yè)的健康發(fā)展，制約了我國中小食品機(jī)械包裝機(jī)械的升級換代和包裝技術(shù)的創(chuàng)新。
我國的食品包裝機(jī)械多以單機(jī)為主，科技含量和自動化程度低，在新技術(shù)、新工藝、新材料方面應(yīng)用的少，滿足不了我國當(dāng)前食品企業(yè)發(fā)展的要求。一些食品企業(yè)為了技術(shù)改造，不得不花費(fèi)大量的資金從國外引進(jìn)一些技術(shù)先進(jìn)的、生產(chǎn)效率高、包裝精度高的成套食品包裝生產(chǎn)線，導(dǎo)致很大一部分國內(nèi)的市場份額被國外品牌所占領(lǐng)。我國的食品包裝機(jī)械發(fā)展空間依然廣闊，食品包裝機(jī)械包裝技術(shù)的水平有待迫切開發(fā)的需要。
外國包裝機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀：
德國：
德國的包裝機(jī)械在計量、制造、技術(shù)性能方面均屬世界一流。該國生產(chǎn)的啤酒、飲料灌裝成套設(shè)備生產(chǎn)速度快、自動化程度高、可靠性好。主要體現(xiàn)在：工藝流程的自動化、生產(chǎn)效率高，滿足了交貨期短和降低工藝流程成本的要求;設(shè)備具有更高的柔性和靈活性。主要體現(xiàn)在生產(chǎn)的靈活性、構(gòu)造的靈活性和供貨的靈活性，以適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的需要;利用計算機(jī)和仿真技術(shù)提供成套設(shè)備，故障率低，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷服務(wù);對環(huán)境污染少，主要包括噪音、粉塵和廢棄物的污染。
意大利：
意大利生產(chǎn)的包裝機(jī)械中，40%是食品包裝機(jī)械，如糖果包裝機(jī)、茶葉包裝機(jī)、灌裝機(jī)等。產(chǎn)品的特點(diǎn)是外觀考究、性能優(yōu)良、價格便宜。意大利包裝機(jī)械行業(yè)的最大優(yōu)勢就在于可以按照用戶的要求進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn)，并能保證很好地完成設(shè)計、生產(chǎn)、試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)督、檢驗(yàn)、組裝、調(diào)整和用戶需求分析等。
國產(chǎn)食品包裝機(jī)械與國際的主要差距：
1、生產(chǎn)效率低、能耗高、穩(wěn)定性和可靠性差，產(chǎn)品造型落后，外觀粗糙，基礎(chǔ)件和配套件壽命低，國產(chǎn)的氣動件和電器元件質(zhì)量差。比如河南星火包裝機(jī)械有限公司就在參照國外先進(jìn)包裝機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行改造和創(chuàng)新產(chǎn)品，星火牌系列的灌裝機(jī)上的氣動部分均采用德國FESTO和臺灣AirTac的氣動元件。
2、控制技術(shù)應(yīng)用得少。比如遠(yuǎn)距離遙控技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)等。專家指出，世界上德國、意大利、美國和日本的包裝機(jī)械水平處于領(lǐng)先地位。其中，在美國成型、充填、封口三種機(jī)械設(shè)備的技術(shù)更新很快。如美國液體灌裝設(shè)備公司(EJF)生產(chǎn)的液體灌裝機(jī)，一臺設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)重力灌裝、壓力灌裝以及正壓移動泵式灌裝。就是說，任何黏度的液體，只要通過微機(jī)控制來改變灌裝方式就可以實(shí)現(xiàn)。近幾年來，這種技術(shù)在國內(nèi)出現(xiàn)了，比如江蘇群杰包裝機(jī)械廠、廣州澳特包裝機(jī)公司等等。
包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢預(yù)測分析：
食品包裝行業(yè)正向打造新型包裝機(jī)械，引領(lǐng)包裝機(jī)械向集成化、高效化、智能化等方向發(fā)展。邁川伺服驅(qū)動器將成為一個核心的部件產(chǎn)品。目前自動化技術(shù)在包裝生產(chǎn)線中已占50%以上，大量使用了電腦設(shè)計和機(jī)電一體化控制，提高生產(chǎn)率、設(shè)備的柔性和靈活性，增加機(jī)械手以完成復(fù)雜的包裝動作。 總看食品包裝機(jī)械的發(fā)展，其在設(shè)備規(guī)模上不僅擴(kuò)大了，而且正加速向光機(jī)電一體化、自動化推進(jìn)。隨著科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步，未來微電子、電腦、工業(yè)機(jī)器人、圖像傳感技術(shù)和新材料等在包裝機(jī)械中將會得到越來越廣泛的應(yīng)用，各企業(yè)亟須引進(jìn)新技術(shù)，向生產(chǎn)效率高、自動化程度高、可靠性好、靈活性強(qiáng)、技術(shù)含量高的包裝設(shè)備進(jìn)軍。
目前在灌裝設(shè)備、包裝設(shè)備、包裝材料生產(chǎn)設(shè)備等方面，國內(nèi)企業(yè)都有了長足的進(jìn)步。但是，我國包裝機(jī)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(shù)助力包裝機(jī)械產(chǎn)品升級。
效率化：食品加工的高度效率化，主要是采用機(jī)電一體化技術(shù)和光、電、液、自動化控制技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)的，由連續(xù)式生產(chǎn)設(shè)備代替間歇式生產(chǎn)設(shè)備，由專業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備代替通用化生產(chǎn)設(shè)備，由人性化生產(chǎn)設(shè)備代替中小型生產(chǎn)設(shè)備。使生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)、專業(yè)化作業(yè)、自動化調(diào)節(jié)、規(guī)?；?jīng)營等，可顯著提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。
自動化：未來的包裝機(jī)械將配合產(chǎn)業(yè)自動化趨勢，促進(jìn)包裝設(shè)備總體水平提高。如高智能數(shù)控系統(tǒng)、編碼器及數(shù)字控制組件、動力負(fù)載控制等新型智能設(shè)備已經(jīng)普遍應(yīng)用到包裝機(jī)械設(shè)備中，使設(shè)備使用者在操作過程中更具有獨(dú)立性、靈活度、操作正確性、高效率和兼容性。
外文原文
The packaging machine definition:
Simply put, the packaging machine is the product packaging up the machine, plays a protection role of the beautiful. The packaging machine in two main areas, the overall production pipeline packaging products periphery packaging equipment.
Classification of packaging machines:
A wide range of packaging machines, many of the classification method. Starting from different points of view can have a variety, by sub-state, liquid, massive, granular packaging machine; divided by the role of packaging within the packaging, outsourcing packaging machine; points, by the packaging industry, food, household chemical, textile, and other packaging machines; Packers points, single-station, multi-station packaging machine; divided by the degree of automation, semi-automatic and automatic packaging machines.
Advantage of automatic packaging machines:
To within the stipulated time for themselves to create the maximum benefit, it is necessary to ensure their own food packaging production line is running well, without error in the production process, so in order to avoid errors and failure of will enterprises to obtain the maximum benefit. Level of automation in the manufacturing industry, continuous improvement, is expanding its range of applications. Automation in the packaging machinery industry is changing the action mode of the packaging process and packaging containers and materials processing methods. Packaging systems for automatic control can greatly improve production efficiency and product quality, significantly eliminate the packaging process and printed labeling error, effectively reducing the labor intensity of workers and reduce energy and resource consumption. The automation of revolutionary change the transmission of the manufacturing method of the packaging machinery industry and its products. Design, install the automatic control of packaging systems, in terms of improving product quality and production efficiency of the packaging machinery industry, or from the elimination of processing errors and reduce labor intensity, have demonstrated a very significant role. Especially for food, beverages, pharmaceuticals, electronics and other industries, are essential. Automatic devices and systems engineering aspects of the technology is further deepened, and a wider range of applications.
Research:
The packaging machine form the industry's only 20 years, the foundation is relatively weak, and lack of technical and scientific research efforts, its development is lagging behind, dragged the hind legs of the food and packaging industry in a way. The forecast for 2010, the domestic industry output value reached 130 billion yuan (current prices), while the market demand may reach 200 billion yuan. How can catch up and seize this huge market we urgently need to be resolved as soon as possible.
Development status of the packaging machine industry in China:
Packaging machine in China started in the late 1970s of the last century, only seven or eight million yuan of annual output value, product variety is only 100. Past five years, the food and packaging machine industry an annual average growth rate of 11% to 12% higher than the national growth rate, total sales increased from $ 150 billion in 1994 to 30 billion yuan in 2000, product variety by 270 kinds of development in 1994 to 2000 of 3700 kinds. Product level to a new level, began to scale, complete automation trends, complex transmission equipment of high technical content began to appear. It can be said that China's machinery production to meet the basic needs of the domestic and export to Southeast Asia and Third World countries such as China's 2000 import and export volume of $ 2,737,000,000, of which exports $ 1.29 billion, compared