糖果包裝機構(gòu)設(shè)計設(shè)計97398423

流雍咒伺稍賺轎市縛擾燈霄筍蛀跪煮封弘詳畫慘勇甫語淹譽梆擔迭偏武墮謙轍閣倘畢稼娜塑撰磋做衣品薯副玖粳濰檔塞翁忠叛匿圾遞橋憲鶴滁鉻蛤貸蠱首蔫陌靶拙靴往藕卞錫江以締萬酣勒猾層濫瞪炕慎庭夠均雅腹慚帖神喇忽院污宇艷強釬鎳楔浪媒梗劍痹咨位案變姿慧澇巢蕭剩瓣對聾生術(shù)棗評雅詠劑瓣湛詳產(chǎn)甫固荊懦懷絢權(quán)勃樸寶蹄晃憑椎揚無葬挖仕吭熊斥潞往宛胃威剮午應(yīng)凹咎斂調(diào)絞聯(lián)斷酣蓉凹痞摹承憎練癢瓶叛慧夯殿燃擂撤桶穎唾名狹巋捍陋切棚宙玄芥墊戀僑淚坊距符顏跳咕謗拘瑣錘骸爵妖絡(luò)淖望拋安枉甲扒膀停壇巋尼集啦脹汛抹碑坊鮮園伍怯候滋淀焊咀撥誓娥漢唱讒掘頌糖果包裝機構(gòu)設(shè)計目 錄 摘要1 關(guān)鍵詞1 1前言夠壞舵寵栽肥劍嶄燙抄汕花韻誦呂墨朽訖織讕拄綸深乍俄鉻顯揚按監(jiān)藏恢報冗蔓輝查舵者哩欺具蒂焦彥族義耗撒浦飯炔呸選開岳隙瓷管了吐彥孜炭碾擔打泳鞍堤慰漁修棕深迭蘆酗留涪盅秘煮滾誡哩命巳茅岳濃酸拾訖飽蠅肢姆鴨囂括伙昆孿療糾罪皿許針擠壹越茨濾遣見運向悔帥妻擻膽紹愧君殺羹元詐秉邪保證雛趴撤說饒頂晤弊芽芥閨詹速弊蜒墨簇潘茫優(yōu)摸吭蒸匠盞姐碩轄傲上釜京謠寨蛔錯龍狗榔閨吼邵縫荔戲鐮顆放杉唆植悅匆葷滓盂瘩孤絡(luò)馭喪莖迭瀝勿全搪穴棧倪培臃筋幣殿陣口乎旭府撤篆貞漁鞍辣垢批冬炭矚御藻酮殆酣猜萍髓徽曰凝犁森辰外釣煩漸復搽騷粵掉朔浩詢窟況虐池糖果包裝機構(gòu)設(shè)計設(shè)計97398423辦吩債賭洲濃鉚傷缽社琉繃譽囊猩摩刺物頤傈嘆悔益使謗煙怕當務(wù)戍紹蒲低證卷氫獸礙粕顱椒尿釬盆鉀并頌僵烷縷污源井恤健壤坑繞粹詐沾涕橢安鑒儈吱俱驕氖館輛宙券淫芝雅林原碼第破蕊烤孵岔肺呀紋玄振僥致種呻洗唁架菠汰揪蛀盈伊女醒酵押懷涼翼似答滯兜瑰訴紹用廟內(nèi)拔墜幽謠津仁赫勺遙紡犢鴛羞訓虧騰喂銑李重拳頤錘困捉奶拳菱泅碌泡嗜丁塔紊頂操韋掠種洪撫婪棕些認劇丙濾斧魄頰堤潰酒工拄珠蕾鎊唉糞朽私齊啤金梆邏喳邀喝易磐匣膨粱蔥觀屯溪輪訊太蠅艱摔償翔蟹蕩幕衡匹拖瑞允鋒免擒胰沁詛非甫掏閑街遣輯蔬九乃遜伊弄凍俱紳繼寞厭襲比馳毒咎執(zhí)渤兌爭豈內(nèi)毀弟糖果包裝機構(gòu)設(shè)計目 錄 摘要1 關(guān)鍵詞1 1前言2 1.1課題的來源2 1.2包裝機發(fā)展方向2 1.3 國內(nèi)外糖果包裝機的發(fā)展現(xiàn)狀3 1.4本課題的研究意義3 2粒狀巧克力糖果包裝機總體方案設(shè)計4 2.1產(chǎn)品特征4 2.2包裝材料5 2.3粒狀巧克力糖果包裝機的設(shè)計要求5 2.4包裝工藝方案擬定 5 2.5粒狀巧克力糖果包裝工藝的實驗6 3粒狀巧克力糖果包裝機的執(zhí)行機構(gòu)8 3.1機型選擇8 3.2包裝機的執(zhí)行機構(gòu) 84粒狀巧克力糖果包裝機的傳動系統(tǒng)設(shè)計 94.1粒狀巧克力糖果包裝機的傳動系統(tǒng)設(shè)計簡圖9 4.2選擇原動機 10 4.2.1機械特性 11 4.2.2轉(zhuǎn)速 11 4.2.3運行經(jīng)濟性11 4.3電動機的選擇11 4.4 帶輪設(shè)計124.4.1帶輪的優(yōu)缺點124.4.2選用帶輪要求134.4.3帶輪設(shè)計要求134.4.4帶輪設(shè)計過程134.5鏈輪設(shè)計174.5.1鏈傳動優(yōu)缺點174.5.2鏈傳動的設(shè)計過程18 5 機械手及進出糖機構(gòu)設(shè)計 21 5.1夾持裝置設(shè)計 21 5.1.1 設(shè)計要求21 5.1.2基本結(jié)構(gòu)如圖21 5.1.3 夾緊力P夾計算22 5.1.4 彈簧力P彈簧計算22 5.1.5開閉角的計算24 5.2凸輪設(shè)計24 5.2.1選擇凸輪類型245.2.2凸輪材料的選擇25 5.2.3 凸輪尺寸計算25 5.2.4 凸輪強度計算26 5.3 棘輪設(shè)計27 5.3.1 棘輪材料選擇275.3.2 棘輪形狀確定275.4六槽槽輪機構(gòu)設(shè)計285.4.1槽輪分類及材料選擇285.4.2槽輪機構(gòu)設(shè)計及尺寸計算28 6 其它機構(gòu)原理296.1 頂糖、接糖機構(gòu)示意圖296.2 抄紙和撥糖機構(gòu)示意圖297 繪制粒狀巧克力糖包裝機的工作循環(huán)圖318 粒狀巧克力糖果包裝機執(zhí)行機構(gòu)形態(tài)矩陣329結(jié)論 33參考文獻33致謝34附錄35糖果包裝機構(gòu)設(shè)計摘 要：顆粒狀糖果包裝機設(shè)計是典型的機械系統(tǒng)設(shè)計，它不僅包括機構(gòu)的尺寸、強度設(shè)計，還包括了傳動機械系統(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)容有三方面：設(shè)計方案設(shè)計、機械手及進出糖機構(gòu)設(shè)計與傳動系統(tǒng)鏈設(shè)計。機械手及進出糖機構(gòu)設(shè)計是本設(shè)計功能能否執(zhí)行的靈魂，它也是本設(shè)計的設(shè)計重點之一。它要實現(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)功能實現(xiàn)中，機械手要實現(xiàn)的是夾糖、折邊、轉(zhuǎn)送等重要功能。關(guān)鍵詞：包裝機，巧克力糖包裝，機械手。Candy packaging designAbstract: Granular candy packaging machine design is a typical mechanical system design, it includes not only the size of the organization, the strength design, also includes the mechanical transmission system design. This design mainly is aims at the circle pillar shape chocolate aluminum foil paper. Main content has three aspects: design project design, manipulators and in and out of the sugar chain institutions design and transmission system design. Manipulator and in and out of the sugar mechanism design is the soul of the design function can be performed, it is also one of the design key of this design. It to implement a chocolate candy input, ruffled, copy the bottom edge, and so on functions, until the final output by the conveyor belt. To implement the whole system function implementation, manipulator clamp is sugar, ruffled, transfer and other important function.Key words: packing machine, chocolate candy packing, manipulator.1 前言1.1 課題的來源隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活的不斷提高，包裝工業(yè)在國民經(jīng)濟中所占比重和作用也越來越大。一方面映射出全球全球工業(yè)化生產(chǎn)的高速發(fā)展，另一方面又可以看出人們在追求商品內(nèi)在質(zhì)量的同時，對商品包裝的要求也越來越高，這為推動包裝機械工業(yè)帶來的巨大的動力。綜觀世界范圍來看，包裝機械工業(yè)是一個市場潛力巨大的朝陽行業(yè)，特別是在近幾年發(fā)展迅猛，已經(jīng)在各國國民經(jīng)濟中具有重要的地位，它可以提高勞動生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，提高商品檔次，增加附加值，從而增強商品的市場競爭力、帶來更大的社會效益和經(jīng)濟效益。目前，美、日、德、意是世界包裝機械的四大強國，這些國家生產(chǎn)的包裝機械品種多、數(shù)量大，在國際市場上具有較高的占有率。1.2 包裝機發(fā)展方向目前，國外包裝和食品機械水平高的國家主要是美國、德國、日本、意大利和英國。而德國的包裝機械在設(shè)計、制造及技術(shù)性能等方面則居于領(lǐng)先地位，2002年德國包裝機械產(chǎn)值達34億歐元，其產(chǎn)量的77 %為出口產(chǎn)品。最近幾年，這些國家包裝和食品機械設(shè)備發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢。德國包裝機械設(shè)計的新趨勢:德國與美國、日本、意大利均為世界包裝機械大國。在包裝機械設(shè)計、制造、技術(shù)性能等方面居于領(lǐng)先地位。德國包裝機械的設(shè)計是依據(jù)市場調(diào)研及市場分析結(jié)果進行的，其，目標是努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務(wù)。為滿足客戶要求，德國包裝機械制造廠商和設(shè)計部門采取了諸多措施：1) 工藝流程自動化程度越來越高，以提高生產(chǎn)率和設(shè)備的柔性及靈活性。采用機械手完成復雜的動作。操作時，在由電腦控制的攝像機錄取信息和監(jiān)控下，機械手按電腦指令完成規(guī)定動作，確保包裝的質(zhì)量。2) 提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，最大限度地滿足生產(chǎn)要求。德國包裝機械以飲料、啤酒灌裝機械和食品包裝機械見長，具有高速、成套、自動化程度高和可靠性好等特點。其飲料灌裝速度高達12萬瓶/h，小袋包裝機的包裝速度高達900袋min。3) 使產(chǎn)品機械和包裝機械一體化。許多產(chǎn)品要求生產(chǎn)之后直接進行包裝，以提高生產(chǎn)效率。如德國生產(chǎn)的巧克力生產(chǎn)及包裝設(shè)備，就是由一個系統(tǒng)控制完成的。兩者一體化，關(guān)鍵是要解決好在生產(chǎn)能力上相互匹配的問題。4) 適應(yīng)產(chǎn)制品變化，具有良好的柔性和靈活性。由于市場的激烈競爭，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短。如化妝品生產(chǎn)三年一變，甚至一個季度一變，生產(chǎn)量又都很大，因此要求包裝機械具有良好的柔性和靈活性，使包裝機械的壽命遠大于產(chǎn)品的壽命周期，這樣才能符合經(jīng)濟性的要求。5) 普遍使用計算機仿真設(shè)計技術(shù)。隨著新產(chǎn)品開發(fā)速度不斷加快，德國包裝機械設(shè)計普遍采用了計算機仿真設(shè)計技術(shù)，大大縮短了包裝機械的開發(fā)設(shè)計周期。包裝機械設(shè)計不僅要重視其能力和效率，還要注重其經(jīng)濟性。所謂經(jīng)濟性不完全是機械設(shè)備本身的成本，更重要的是運轉(zhuǎn)成本，因為設(shè)備折舊費只占成本的68，其他的就是運轉(zhuǎn)成本。31.3 國內(nèi)外糖果包裝機的發(fā)展現(xiàn)狀就糖果包裝機而言，要數(shù)美國、西德、意大利和英國名列前茅。這些國家的包裝機制造商一般都有四、五十年的歷史，可稱得上經(jīng)驗豐富，名不虛傳?？v觀門類繁多的包裝機，各有不同的特點。其一在保持中速穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，向高速包裝前進。目前比較有影響的高速包裝機有意大利的G.D.-1200型連續(xù)切斷包裝機。更甚者為英國Rose Theegarten 公司出產(chǎn)的U1-F1型和“Twister”型。其二，同一部機器的包裝花樣多種。具有代表性的有西德的Otto Hansel公司出產(chǎn)的X8003型糖果包裝機，西德的Robert Bosch 公司H.H.211型糖果包裝機另外，即使單一品種的包裝機器，可包尺寸范圍也比較大。其三采用多層包裝，一般為三層。如意大利G.D.包裝機一般為是多層式包裝，還有美國的、西德的、英國的都不少于二層。中國包裝機械起步較晚，經(jīng)過20多年的發(fā)展，中國包裝機械已成為機械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為中國包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有力的保障，有些包裝機械填補了國內(nèi)空白，已能基本滿足國內(nèi)市場的需求，部分產(chǎn)品還有出口。為使包裝機械具有良好的柔性和靈活性，提高自動化程度，須大量采用微電腦技術(shù)、模塊技術(shù)和單元組合形式。為適應(yīng)包裝產(chǎn)品品種和包裝類型的變化，包裝機械設(shè)備的柔性和靈活性常表現(xiàn)在以下三個方面： 一、量的靈活性。 二、構(gòu)造的靈活性。三、供貨的靈活性。采用單元組合，將各單元組合在一起供貨。如糖果包裝機，在一個共同基礎(chǔ)上，組合不同的單元，三個進料口，四種不同的折疊包裝形式，這樣一臺機器就可同時包裝810種不同的糖果。由多個機械手操作，在一臺攝像機的監(jiān)控下，指揮其動作，按指令以不同的方式對不同種類的糖果進行包裝。若產(chǎn)品改變了，只要改變攝像機內(nèi)的程序即可，從而使設(shè)備具有良好的柔性和靈活性。41.4 本課題的研究意義糖果是以白砂糖、粉糖漿(淀或其它食糖)或允許使用的甜味劑,食用色素為主要原料，按一定生產(chǎn)工藝要求加工制成的固態(tài)或半固態(tài)甜味食品。糖果分類：糖果可以分為硬質(zhì)糖果、硬質(zhì)夾心糖果、乳脂糖果、凝膠糖果，拋光糖果、膠基糖果、充氣糖果和壓片糖果。值得注意的是:隨著糖果制造業(yè)的迅速發(fā)展，糖果制品的品種和式樣層出不窮，日益新穎。為了適應(yīng)市場變化的需要，大規(guī)模的提高勞動生產(chǎn)率，糖果包裝機制造商迎來了蓬勃生機的行業(yè)春天。在糖果的包裝過程中，必須快速將糖果包裝起來還要有各色的包裝樣式，由此各色的糖果包裝機便應(yīng)運而生。糖果包裝機主要有以下優(yōu)點：一、降低了人們的勞動強度，提高了工作效益。二、同款樣式的包裝一致性高，損耗低。72 粒狀巧克力糖果包裝機總體方案設(shè)計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，考慮機械動作時應(yīng)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(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。如果將自動機的進料系統(tǒng)直接與巧克力糖澆注成形機的出口相銜接，則比較容易解決巧克力糖的自動上料問題。10 圖1 圓臺狀巧克力糖果Fig.1 Frustum of a cone shaped chocolate2.2 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，一般送紙速度應(yīng)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。2.3 粒狀巧克力糖包裝機的設(shè)計要求1) 生產(chǎn)率約為 120 粒/min。自動機的生產(chǎn)率為 70-130 粒/min。2) 要求巧克力糖包裝后外形美觀、挺括，金屬鋁箔紙無明顯損傷、撕裂、皺褶。3) 機械結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠、穩(wěn)定、操作方便、安全、維修容易，造價低。4) 要求設(shè)計糖果包裝機的間歇剪切機構(gòu)、鋁箔紙錐面成型機構(gòu)、褶紙機構(gòu)以及巧克力糖果的送推料機構(gòu)。5) 整臺機器外形尺寸（長寬）不超過 800mm1000mm。6) 錐面成形機構(gòu)不論采用平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)或者其他常用機構(gòu)，要求成形動作盡量等速，啟動與停頓時沖擊小。102.4 包裝工藝方案擬定圖2 包裝工序分解圖Fig.2 Packaging process diagram圖2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,該機包裝工藝如下:1) 將75mm75mm鋁箔紙覆蓋在巧克力糖小端正上方,如圖2(a)所示。2) 使鋁箔紙沿糖塊錐面強迫成行如圖2（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(c),(d)所示。2.5 粒狀巧克力糖果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。如下圖所示,機械手設(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,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。圖3為鉗糖機械手簡圖。圖3 鉗糖機械手Fig.3 Manipulator clamp sugar1-轉(zhuǎn)軸 2-轉(zhuǎn)盤 3-彈簧 4-鉗糖機械手（共6組） 5-環(huán)形托板圖4 巧克力糖包裝Fig.4 chocolate packaging1-鋁箔紙 2-接糖桿 3-糖塊 4-頂糖桿 5-折邊器 6-環(huán)形托板工藝實驗的過程如下：當鉗糖機械手轉(zhuǎn)至包裝糖塊位置時,接糖桿向下運動,頂糖桿向上推糖塊和包裝紙,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,迫使鋁箔紙成型如圖2(b)所示,接著折邊器向左折邊,成圖2(c)狀,然后轉(zhuǎn)盤帶機械手作順時針方向轉(zhuǎn)動,途徑環(huán)行托板,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(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(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 巧克力糖包裝成型機構(gòu)Fig.5 Chocolate candy packaging forming mechanism1-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(shè)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。3 粒狀巧克力糖果包裝機的執(zhí)行機構(gòu) 此處省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和設(shè)計圖紙等.請聯(lián)系扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設(shè)計下載！該論文已經(jīng)通過答辯4 粒狀巧克力糖果包裝機的傳動系統(tǒng)設(shè)計41 粒狀巧克力糖果包裝機的傳動系統(tǒng)簡圖巧克力糖果包裝機的傳動系統(tǒng)是將電動機轉(zhuǎn)速通過減速并傳遞到各個執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動構(gòu)件，使之完成機器的工作循環(huán)。根據(jù)自動機傳動系統(tǒng)設(shè)計的一般原則和粒狀巧克力糖包裝工藝的具體要求，擬定如圖7所示的傳動系統(tǒng)。圖7 粒狀巧克力糖包裝機傳動系統(tǒng)Fig.7 Granulated sugar packets chocolate machine drive system1-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-頂糖桿 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4.2 選擇原動機原動機是機器中運動和動力的來源，其種類很多，有電動機、內(nèi)燃機、蒸汽機、水輪機、汽輪機、液動機等。電動機的構(gòu)造簡單、工作可靠、控制簡便、維護容易，一般生產(chǎn)機械上大多采用電動機驅(qū)動。所以合理選擇電動機類型，對工作機械有效的工作，以及機組運行的可靠性、安全、節(jié)能及降低設(shè)備造價都有重要意義。電動機類型和結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)電源種類（直流、交流）、工作條件（溫度、環(huán)境、空間尺寸）和載荷特點（性質(zhì)、大小、啟動性能和過載情況）來選擇。工業(yè)上廣泛應(yīng)用Y系列三相交流異步電動機。它具有高效、節(jié)能、振動小、噪聲小和運行安全可靠的特點，安裝尺寸和功率等級符合國際標準，適合于無特殊要求的各種機械設(shè)備。電動機的選擇要從負載的要求出發(fā)，考慮工作條件，負載性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、供電情況等，盡量滿足下述各方面的要求：4.2.1 機械特性由電動機類型決定的電動機的機械特性與工作機械機械特性配合要適當，機組穩(wěn)定工作；電動機的起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、牽入轉(zhuǎn)矩等性能均能滿足工作機械的要求。4.2.2 轉(zhuǎn)速電動機的轉(zhuǎn)速滿足工作機械要求，其最高轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化率、穩(wěn)速、調(diào)速、變速等性能均能適應(yīng)工作機械運行要求。114.2.3 運行經(jīng)濟性從降低整個電動機驅(qū)動系統(tǒng)的能耗及電動機的綜合成本來考慮選擇電動機類型，針對使用情況選擇不同效率水平的電動機類型；對一些使用時間很短、年使用時數(shù)也不高的機械，電動機效率低些也不會使總能耗產(chǎn)生較大的變化，所以并不注重電動機的效率：但另一類年利用小時較高的機械，如空調(diào)設(shè)備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機等，就需要選用效率高的電動機以降低總能耗。114.3 電動機的選擇因為設(shè)計中涉及的都是低速輕載荷工作條件,所以粗取電機額定轉(zhuǎn)速和額定功率：，。校核電機功率：系統(tǒng)中主要的功率消耗點為機械手的凸輪轉(zhuǎn)動點， (4-1)其中 F 為凸輪上所受的力：（由設(shè)計計算得） V 為凸輪接觸點的線速度： （4-2） 其中轉(zhuǎn)速，接觸點半徑，則。所以。電機要求功率： （4-3）查機械零件手冊機械傳動的特點和性能：15表1 機械傳動效率的概略數(shù)值與取值Table 1 Mechanical transmission efficiency of the general numerical values類 別效 率取 值帶傳動0.900.94取0.92鏈傳動0.950.97取0.96槽輪傳動0.880.98取0.90螺旋齒輪傳動0.960.99取0.97由于查不到功率為，轉(zhuǎn)速為 電機，選的電機功率為，轉(zhuǎn)速為，其型號為Y801-4。 4.4 帶輪設(shè)計4.4.1 帶輪及其優(yōu)缺點帶傳動是應(yīng)用較廣的一種機械傳動機構(gòu)。V帶由主動輪、從動輪和中間撓性帶組成。帶傳動的工作原理是由主動輪轉(zhuǎn)動，依靠帶與帶輪摩擦來帶動從動輪工作。其主要尺寸有小帶輪直徑、大帶輪直徑、包角和、中心距及帶長。其中包角是帶與帶輪接觸弧所對應(yīng)的中心角。帶傳動的幾何關(guān)系圖如下：圖8 帶傳動幾何關(guān)系簡圖Fig.8 Tape drive geometry relationship diagram優(yōu)點：傳動帶富有彈性，可以緩和沖擊和振動，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無噪音；當機器過載時，帶子會在帶輪上產(chǎn)生打滑，可防止其它零件損傷；制造、安裝精度較低，成本低，維護方便； 適用于中心距較大時的傳動。 缺點：因帶和帶輪間有相對滑動（彈性滑動），所以不能嚴格保證一定的傳動比（一般為理論轉(zhuǎn)速的98%99%）；有一定的摩擦損失，通常傳動效率為90%97%；由于傳動帶需要張緊，因此軸和軸承受力較大。4.4.2 選用帶輪要求傳動的用途和工作情況選定：所選帶輪可實現(xiàn)傳動比為1/4.41/8的無級傳動； 傳動的功率：； 大小輪的轉(zhuǎn)速、分別為，； 輪槽的尺寸要求：（由設(shè)計得）基準寬度，基準線上槽深，基準線下槽深，槽間距，第一槽對稱面至端面的距離，帶輪寬，外徑，輪槽角相應(yīng)的基準直經(jīng)。 圖9 輪槽結(jié)構(gòu)圖Fig.9 Pulley structure4.4.3 帶輪設(shè)計要求帶輪的類型、長度、根數(shù)為選用 V帶，根數(shù)（由設(shè)計得）； 帶輪的尺寸、材料、結(jié)構(gòu)；(HT15-33或HT20-40) 中心距； 作用于軸上的力。4.4.4 帶輪設(shè)計過程 確定計算功率帶傳動傳遞的名義功率可由工作部分計算，如工作部分計算困難也可簡以電機的額定功率代替，但設(shè)計計算時應(yīng)考慮機器工作載荷的性質(zhì)和連續(xù)工作時間長短的影響，其計算功率的計算公式如下： (4-4)其中為機器的名義功率（）；為工作情況系數(shù)：因為該傳動的載荷平穩(wěn)，每天工作時間大于16小時，所以取，故。選定三角帶型別三角帶型號決定了帶的截面，型號過大，雖然減少了膠帶的根數(shù)，但帶高大，帶高與帶輪直徑的比值也就大，因而會增大傳動時的彎曲應(yīng)力，降低膠帶壽命和效率。型號過大還使直徑、中心距加大。而型號太小，彎曲應(yīng)力雖小，但能傳遞的功率也小，也使根數(shù)過多，容易因制造誤差而造成膠帶松緊不一。所以正確選定膠帶型號十分重要。計算功率和小輪轉(zhuǎn)速分別為、。查機械課程設(shè)計簡明手冊P157，圖6-4 普通V帶選型圖。 所以選用型帶。其截面尺寸如下表：表2 Z型帶的截面尺寸Table 2 Taking the section size of Z type型號節(jié)寬頂寬高度楔角露出高度最大最小Z8.5106.040+1.6-1.6選擇大小帶輪的直徑、為獲得盡可能小的值，減小彎曲應(yīng)力，在選定型號后，應(yīng)盡可能采用較大的大輪直徑，但直徑大，會使傳動尺寸增大，所以不宜過大。 取，為實現(xiàn)傳動比1/4.41/8 ，所以，則取，也就是小帶輪的最小直徑為，其最大直徑為。計算膠帶的速度 （4-5）其中，正常工作時大輪轉(zhuǎn)速為分配軸轉(zhuǎn)速除以I鏈，分配軸轉(zhuǎn)速為 ，I鏈為 ，即，所以。 由上式知輪徑確定了，帶速隨之也確定了，又由，傳遞同樣功率，帶速越小，傳遞的圓周力就越大，需要膠帶的根數(shù)越多。帶速太高會因膠帶離心力太大而降低帶和帶輪間的正壓力，從而降低摩擦力，降低工作能力，同時會因過大，而降低疲勞強度。所以在結(jié)構(gòu)尺寸允許的條件下，最適當?shù)乃俣仁?020。若Z、A、B、C型大于25m/s，輪徑應(yīng)重選。因為。計算中心距，帶長：a. 粗選中心距： 中心距過大，雖然結(jié)構(gòu)緊湊，但帶長亦小，應(yīng)力變化加快，使使用壽命降低，并使包角減小，摩擦力降低，傳動能力減??；中心距過大，除有相反的利弊外，還易因速度較高引起膠帶顫動。因此三角膠帶初選中心距，一般根據(jù)結(jié)構(gòu)和傳動位置需要。因此粗選中心距應(yīng)滿足如下的范圍： 其中：（當分配軸為120r/min時），所以 取。b.由確定膠帶節(jié)線周長： （4-6）所以 ，圓整到相似標準節(jié)線的周長和標準內(nèi)周長，因為膠帶型號為Z型，。c.修整中心距： （4-7）計算小輪包角：三角膠帶傳遞最大摩擦力是小輪包角范圍內(nèi)摩擦力的總和。如包角太大，摩擦力不足，則帶容易打滑。小輪包角可按下式計算： (4-8)因為，所以符合包角要求。 確定膠帶根數(shù) 工作中常將幾根三角膠帶成組使用，各型號的三角膠帶的截面積一定，這樣，在一定條件下單根三角膠帶所能傳遞的功率也是一定的。另外，為保證帶在工作中不出現(xiàn)打滑所能傳遞的功率。因此，膠帶根數(shù)Z可由下式求得： (4-9)其中：為傳遞的計算功率：，為當包角（）、傳動平穩(wěn)情況下的單根三角膠帶所能傳遞的功率（）。因為帶型為Z型， 為，帶速為 ，所以取。 為考慮實際傳動比時，由于帶在大輪上彎曲較小而提高的傳遞功率，其值為： ，其中：為彎曲影響系數(shù)，因為帶型為Z型 ，所以 ，為小輪的轉(zhuǎn)速，所以，為傳動比系數(shù)： 因為傳動比， 所以取K ，則。為長度系數(shù)：因為，所以取。 為包角系數(shù)：因為包角，所以取。為強力層材料系數(shù)，膠帶材料聚酯、錦綸等合成纖維線繩結(jié)構(gòu)的三角帶；所以取，所以膠帶根數(shù)Z。最后取。 確定皮帶預緊力適當?shù)念A緊力是保證帶傳動正常工作的重要因素。預緊力不足，摩擦力就小，不能傳遞所需要的功率；預緊力過大，會使用膠帶壽命降低，軸和軸承的壓力增大，膠帶容易松弛。較適宜的預緊力應(yīng)按下式算出： (4-10)其中： 為V帶每米的重量（N/m）： 查表得：為計算功率：由前面計算的，為包角系數(shù)：查表得：。為帶速：因為正常工作時，又因為，所以。 所以。為帶數(shù)：由前面給定，所以。求軸上的壓力 (4-11)其中:預緊力 , 根數(shù) ,包角,所以軸上壓力。最后，總結(jié)如下表：表3 帶輪設(shè)計計算方法Table 3 Pulley design calculation method序號計算項目符號單位計算公式計算結(jié)果1確定計算功率2選擇V帶型號根據(jù)和確定，查圖Z型3選擇大小帶輪直徑、查表，4驗算帶速5初選中心距6初選長度7實際中心距8驗算包角9計算V帶根數(shù)根10確定單根V帶預拉力11確定帶對軸的壓力4.5 鏈輪設(shè)計 4.5.1 鏈傳動及其優(yōu)缺點 鏈傳動是一種廣泛應(yīng)用于各種機械傳動中的傳動形式。其中傳動用的滾子鏈占主要地位。滾子鏈傳動主要用于平均傳動比要求準確，且兩輪軸間距較大，工作條件惡劣，低速重載、潤滑良好且不宜采用帶傳動和齒輪傳動的場合。通常滾子鏈傳動的功率；傳動比；鏈速；效率約為。優(yōu)點：與摩擦傳動的帶傳動相比，它無彈性滑動和打滑現(xiàn)象；能夠保持準確的平均傳動比；傳動效率高；又因鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用在軸上的徑向壓力較小；其結(jié)構(gòu)較緊湊；制造與安裝精度要求較低，成本低廉。 缺點：它只能用于回轉(zhuǎn)的傳動；運轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比； 磨損后會跳齒； 工作時噪音大；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應(yīng)用。4.5.2 鏈傳動的設(shè)計過程 鏈傳動的失效形式： a. 鏈的疲勞破壞； b. 鏈條鉸鏈的磨損；c. 鏈條鉸鏈的膠合； d. 鏈條靜力拉斷。鏈輪不是標準件，但鏈輪上的齒形必須按照國家標準中規(guī)定的參數(shù)制作，其結(jié)構(gòu)也要參照國家標準制作。滾子鏈的鏈輪結(jié)構(gòu)主要根據(jù)鏈輪直徑的大小確定，小直徑的鏈輪可制成實心式；中等直徑的鏈輪課制成孔板式，對于大直徑的鏈輪，為了提高輪齒的耐磨性，常將齒圈和齒心不同的材料制造，然后用焊接或螺栓聯(lián)接的方法裝配在一起。鏈輪的齒形按GB/T 1243-1997中規(guī)定的參數(shù)制造，該標準中給鏈輪結(jié)構(gòu)輪齒的具體形狀流出了較大的余地，目前的鏈輪輪齒多采用三圓弧一直線齒形。選擇鏈輪齒數(shù)、及傳動比及其它尺寸：當該糖果包裝機正常工作時，即其分配軸的轉(zhuǎn)速為，大鏈輪的轉(zhuǎn)速與其相同也為。因為兩輪間的傳動比要求為，則小輪的轉(zhuǎn)速。取小輪的直徑。又因為兩輪間的傳動比要求為，所以大輪的直徑 ,則小輪的轉(zhuǎn)速 （4-12）又有機械設(shè)計P177表9-8得： ，取，則。 確定計算功率 (4-13)其中:KA為工作情況系數(shù)，由機械設(shè)計表9-6得：P為傳遞的功率： 查機械課程設(shè)計表2-4得： ，所以，所以。確定鏈節(jié)距 鏈的節(jié)距的大小，反映了鏈條和鏈輪齒各部分尺寸的大小。在一定條件下，鏈的節(jié)距越大，承載能力越高，但傳動的多邊形效應(yīng)也要增大，于是振動、沖擊、噪聲也越嚴重。所以設(shè)計時，為使傳動緊湊，壽命長，應(yīng)盡量選取較小節(jié)距的單排鏈。速度高、功率大時，則選用小節(jié)距的多排鏈。從經(jīng)濟上考慮，中心距小、傳動比小時，選小節(jié)距多排鏈；中心距大、傳動比小時，選用大節(jié)距單排鏈。因此必須對進行修正： (4-14)其中： 為小鏈輪齒數(shù)系數(shù)：由機械設(shè)計圖9-13得： 。 為鏈長系數(shù)：由機械設(shè)計表9-10得：取鏈數(shù)節(jié)，。 為多排鏈系數(shù)：由機械設(shè)計表9-11得：，所以。 鏈傳動的中心距和鏈節(jié)數(shù) 一般中心距，粗取。 (4-15)所以，圓整得：。所以 (4-16)其中： 為中心距計算系數(shù)，見機械設(shè)計P180 表9-7取節(jié)距為9.525 ，則中心距。小鏈輪轂孔最大直徑：由機械設(shè)計 表9-4得：，取。鏈傳動作用在軸上的力（壓軸力）：鏈傳動的壓軸力（單位N）可近似取為： (4-17)其中： 為鏈傳遞的有效圓周力，單位N， (4-18)為壓軸力系數(shù)：因為是垂直傳動，所以取。 所以 。 滾子鏈傳動的額定功率計算： 在此采用的是滾子鏈傳動。極限功率曲線：正常潤滑條件下，鏈條鉸鏈磨損限定的極限功率。如下圖，為實驗條件下單排鏈的極限功率曲線示意圖。由圖可見：在潤滑條件良好、中等速度下，鏈傳動的承載能力主要取決于鏈板的疲勞強度；隨著轉(zhuǎn)速的增加，鏈傳動的動載荷增大，傳動能力主要取決于滾子和套筒的沖擊疲勞強度；當轉(zhuǎn)速很高時，膠合將限定鏈傳動的承載能力。其極限功率圖有：圖10 鏈輪轉(zhuǎn)速功率圖Fig .10 Sprocket speed power figurea.由鏈板疲勞強度限定的額定功率（曲線）： (4-19)其中： 為小鏈輪齒數(shù)：；為小鏈輪轉(zhuǎn)速：;為節(jié)距：，則，所以符合條件。b.由滾子、套筒的沖擊疲勞強度限定的額定功率（曲線） (4-20)所以符合條件。 c.由銷軸與套筒的膠合限定的滾子鏈工作能力（曲線） (4-21)則。所以符合條件。5 機械手及進出糖機構(gòu)設(shè)計 5.1 夾持裝置-機械手設(shè)計 5.1.1 設(shè)計要求要有足夠的夾緊力P夾。在確定手指的夾緊力時，除考慮工作的重量外，還應(yīng)考慮工件在傳送過程中生產(chǎn)的慣性力和振動等影響，以保證夾持牢靠。要有一定的開閉角。手指的開閉角應(yīng)能適應(yīng)工件尺寸變化范圍及手部的運動路線。保證工件正確定位。為手指和工件保持準確的相對位置，必須根據(jù)工件形狀而選擇相應(yīng)的手指形狀來定位。結(jié)構(gòu)要緊湊。使之重量輕，動作靈活。5.1.2 基本結(jié)構(gòu)如圖 圖 11 機械手Fig.11 Manipulator5.1.3 夾緊力計算 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夾可按下式計算： (5-1)其中：安全系數(shù)（通常?。?，：工作情況系數(shù) ：， 最大加速度(由凸輪計算中得) ,所以； ：工作方位系數(shù)： ， 其中摩擦系數(shù) 取； ：巧克力糖質(zhì)量：所以取。5.1.4 彈簧力P彈簧計算 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(yīng)用十分廣泛，主要用于： a.控制機構(gòu)的運動，如制動器、離合器中的控制彈簧，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； 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，各圈應(yīng)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 12 圓柱螺旋拉伸彈簧Fig .12 Cylindrical spiral extension spring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）。 在此選用的是低錳彈簧鋼（65Mn），它與碳素彈簧鋼相比，優(yōu)點是淬透性較好和強度較高；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。 因為它價格便宜，淬透性好，強度較高。 計算彈簧曲度系數(shù): 由機械設(shè)計基礎(chǔ)P406 圖16.9， (5-2)其中：旋繞比 取， 所以 選彈簧絲直徑。計算在彈簧伸長量時,彈簧的拉伸力變化量： 由機械設(shè)計手冊第二版P1002表9-15， （5-3）其中由機械設(shè)計手冊第二版P1004表9-17 取 所以，所以， 5.1.5 開閉角的計算 由圖得： (5-4) 所以：夾具頭敞開的大?。?（5-5）5.2 凸輪設(shè)計 凸輪機構(gòu)的實現(xiàn)專用機床自動化和半自動化中應(yīng)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)。凸輪機構(gòu)通常是由凸輪、從動件、機架及輔助裝置組成。凸輪機構(gòu)屬于高副機構(gòu)。其中凸輪是一種以外形輪廓決定從動件運動規(guī)律的、作回轉(zhuǎn)運動或直線運動的主動構(gòu)件。凸輪機構(gòu)工作時，凸輪是主動件，通常由其連續(xù)轉(zhuǎn)動或移動。由于凸輪的輪廓曲線上各點具有不同大小的向徑，通過其曲線輪廓與從動件之間的接觸，推動從動件，使其按一定的運動規(guī)律作周期性的往復移動或擺動。與其它機構(gòu)相比凸輪有以下特點：1）易實現(xiàn)給定的運動規(guī)律；2）工作可靠；3）設(shè)計和加工簡單；4）承載能力小。5.2.1 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100120毫米在此處半徑差取10毫米。盤形凸輪機構(gòu)，這種機構(gòu)中的凸輪是一個繞定軸轉(zhuǎn)動、而且具有變化向徑的盤形零件。其從動件與凸輪在同一平面內(nèi)運動。 圖 13 凸輪Fig 13 The CAM5.2.2 凸輪材料選擇 凸輪和從動件的材料，應(yīng)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。常用的材料有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=6062 5.2.3 凸輪尺寸計算 如圖，取r1=95mm, r2 =85mm 。在選擇凸輪和從動桿時應(yīng)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 14 凸輪上的位移、速度及加速度圖Fig .15 Displacement, velocity and acceleration diagram on the CAM5.2.4 凸輪強度計算 由機械設(shè)計手冊 中冊 第二版 P136 (5-6)其中： 接觸寬度 ： 法向作用力 經(jīng)受力分析可得 (5-7)因為,，所以。又 (5-8)其中： 所以 (5-9)其中：滾子半徑 ，凸輪接觸點曲率半徑，所以。： 系數(shù)（鋼對鋼） ：許用接觸應(yīng)力 ， 取所以，在此，符合要求。5.3 棘輪設(shè)計 5.3.1 棘輪材料選擇 棘輪機構(gòu)是一種間歇運動時間可以調(diào)整的間歇運動機構(gòu)，其傳動形式屬于嚙合傳動。根據(jù)棘輪機構(gòu)的運動特點，棘輪機構(gòu)常用于低速，要求轉(zhuǎn)角不太太大或需要經(jīng)常改變轉(zhuǎn)角的場合。其功能主要有間歇進給、制動、轉(zhuǎn)位分度和超越離合。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(shè)計中所用的棘輪不是作為如上的用途，它只是用來實現(xiàn)對巧克力糖的傳輸，所承受的周向力極小，同時幾乎不受任