顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)
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附錄 A：外文翻譯
齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)對齒損壞檢測靈敏度的影響
摘要
本文建立一個分析模型來模擬一對齒輪的齒輪嚙合接觸,沒有牙齒的損害。三種常見的齒輪齒故障模擬包括點(diǎn)蝕、磨損和根的裂縫。齒面寬度的影響檢測靈敏度為點(diǎn)蝕和裂紋的裂縫寬度對檢測靈敏度的影響。使用靜態(tài)性能的措施,比如傳輸誤差,結(jié)果表明基本齒輪設(shè)計(jì)參數(shù),徑節(jié)、壓力角等,可能對損傷檢測靈敏度有顯著影響。因此徑節(jié)將增強(qiáng)損傷檢測靈敏度下降的所有三種類型的損傷。壓力角的增加或牙齒數(shù)目將為點(diǎn)蝕損傷, 提高檢測靈敏度,但傾向于降低裂紋或磨損損傷的敏感性。
1 介紹
因?yàn)橐泽@人的速度增加旋翼飛機(jī)事故相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸錯誤,傳輸診斷繼續(xù)受到相當(dāng)多的關(guān)注文學(xué)。旋翼飛機(jī)事故最常見的失敗原因是傳動系故障或變速箱之一。在美國海軍和海洋集團(tuán)旋翼飛機(jī)事故的調(diào)查,34%的疲勞事故是由于傳輸組件(2)。雖然許多研究支持這一事實(shí)衛(wèi)生和使用監(jiān)測系統(tǒng)嗡嗡作響!也可以防止災(zāi)難性故障和降低運(yùn)營成本與維護(hù),這些系統(tǒng)仍然容易受到假警示。這主要是因?yàn)樗麄円蕾嚀p傷指標(biāo),在敏感性損害不同的齒輪系統(tǒng)或網(wǎng)到另一個地方。此外,這種損傷檢測靈敏度也不同在不同載荷和環(huán)境條件。然而,這些損傷指標(biāo)在實(shí)踐中使用,因?yàn)槠渲械囊粋€問題是齒輪箱的詳細(xì)的力學(xué)模型傳輸通常是不可用的。因此,必須開發(fā)一個 phenomenon-logical-based 模型通過收集原始振動數(shù)據(jù)來推斷損傷。這種方法通常涉及幾個步驟可分為以下幾類：
——數(shù)據(jù)采樣和信號調(diào)節(jié)
——同步時間平均
——刪除普通網(wǎng)格組件
——計(jì)算平穩(wěn)或非平穩(wěn)故障指標(biāo)(FM0 FM4,NA4 NE)
因此,傳統(tǒng)的傳輸診斷方法的核心是殘余振動信號的敏感性和相應(yīng)的故障度量破壞類型和程度,不考慮齒輪的設(shè)計(jì)。當(dāng)一個這些故障指標(biāo)適用于各種傳輸時,有許多問題可以不予考慮。例如,某一故障的敏感性指標(biāo)是什么一種特殊的損害?齒輪設(shè)計(jì)如何影響這種損傷檢測靈敏度?為什么基本齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)提高損傷檢測靈敏度不影響齒輪系統(tǒng)性能?
本文試圖回答上述問題的一些確定齒之間的基本聯(lián)系設(shè)計(jì)和損傷檢測靈敏度。損傷檢測靈敏度的概念是出于齒輪設(shè)計(jì)的概念可能會影響性能的各種故障度量不同類型的損傷。因此,根據(jù)齒輪設(shè)計(jì),某些故障指標(biāo)可能對特定類型的損傷更加敏感。
已經(jīng)有大量研究涉及固定（3-5）的發(fā)展和應(yīng)用,數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定（6-8）損傷指標(biāo)診斷。然而,很少有工作在公開文獻(xiàn)報(bào)道,鏈接齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)與增強(qiáng)靈敏度潛在失效模式。過去的研究主要集中在定性的發(fā)展破壞指標(biāo)使用某種形式的振動信號分析。然而, 有一些工作在公開文獻(xiàn)報(bào)道有關(guān)缺陷的振動特征。例如,蘭德爾調(diào)查的影響不同類型的故障振動信號（9-10）。齒接觸動力學(xué)建模和分析當(dāng)?shù)氐难例X缺陷的齒輪傳動系統(tǒng)。這些缺陷包括損傷牙齒磨損的形式、點(diǎn)蝕和剝落。他們得出的結(jié)論是,響應(yīng)幾乎是平均深度和寬度的乘積成正比的缺陷除了故障覆蓋整個齒面齒輪的寬度。林鄺和牙齒磨損的影響研究一對齒輪的振動信號（11）。拜里和 Klosner 結(jié)合實(shí)驗(yàn)/影響的調(diào)查,分析了齒輪齒的動力傳動系統(tǒng)的振動特性。他們的工作集中在確定裂紋之間的關(guān)系大小和輸出信號的動態(tài)特性。（12）此外,一些研究已經(jīng)完成在齒輪設(shè)計(jì)過程包括預(yù)防失敗的標(biāo)準(zhǔn)。（13） 提出了緊湊的標(biāo)準(zhǔn)齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法集。他們開發(fā)了基于設(shè)計(jì)模型的設(shè)計(jì)規(guī)則,認(rèn)為
是定點(diǎn),點(diǎn)蝕,彎曲疲勞和漸開線干涉?？_爾和約翰遜野蠻擴(kuò)張的模式,包括 AGMA（14） 幾何和動態(tài)因素。Lewicki 調(diào)查的設(shè)計(jì)指導(dǎo)方針,以防止災(zāi)難性的邊緣斷裂失效模式在考慮齒彎曲疲勞（15）?？傊?過去的研究已經(jīng)試圖探索牙損傷和振動信號的變化之間的關(guān)系,以及如何考慮失敗的預(yù)防在齒輪設(shè)計(jì)。本文試圖探索基本齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)的影響為一對損壞齒輪靜態(tài)性能指標(biāo)。
2 問題公式化
調(diào)查設(shè)計(jì)參數(shù)和損傷檢測靈敏度的關(guān)系,我們必須首先開發(fā)一個模型的齒輪輪齒嚙合漸開線齒輪齒幾何圖形。其次,我們必須模擬損傷類型和程度評估他們的靜態(tài)影響齒輪傳動誤差等性能參數(shù)。一種刺激類型齒輪副是摘要。接下來的兩個部分討論齒輪模型和損傷類型在這個研究調(diào)查。
2.1 開發(fā)的齒輪嚙合剛度模型。嚙合剛度是一個時變參數(shù),反映了齒輪嚙合條件隨著牙齒接觸的數(shù)量的不同,以及不同的線接觸嚙合齒輪的牙齒。齒的嚙合剛度是一個函數(shù)幾何、接觸點(diǎn)的位置,齒變位,齒輪齒形誤差、齒輪轂扭轉(zhuǎn)變形,最后牙齒上的本地錯誤。時變嚙合剛度是一個齒輪振動和噪聲的主要來源。更重要的是,這種時變嚙合剛度將導(dǎo)致不穩(wěn)定在一個齒輪系統(tǒng)在某些嚙合頻率（16）。因此,準(zhǔn)確規(guī)范的齒廓是網(wǎng)狀模型開發(fā)的關(guān)鍵。在這項(xiàng)工作中,我們修改一個分析方法由 Kasuba（17）。這種方法將齒廓劃分為許多部分通過一個數(shù)字化的過程。迭代過程中使用的數(shù)字化檔案點(diǎn)建立接觸點(diǎn)上的齒輪齒用于估計(jì)變形對漸開線和 noninvolute 行動。當(dāng)有本地錯誤出現(xiàn)在牙齒,嚙合漸開線行動將經(jīng)歷一個變化。為了捕捉這種效果,接觸弧分為許多部分。5 雙牙網(wǎng)期間電弧跟蹤確定齒對嚙合。一旦齒形的幾何建模、三步過程是用來確定嚙合剛度。首先,角點(diǎn)位置確定的初始接觸點(diǎn)脫離的理論嚙合線。兩個數(shù)字化牙概要文件放置在各自的初始接處的位置。兩對事先牙和兩對后牙跟蹤旋轉(zhuǎn)通過接觸區(qū)。通過追蹤這五個齒對,可以找到接觸點(diǎn)。齒變位計(jì)算基于接觸點(diǎn)由跟蹤運(yùn)動的中間齒對嚙合。在第三步中,變形量添加到各自的數(shù)字化檔案,以模擬齒輪彈性。中間齒對再次跟蹤通過接觸弧,但在加載和轉(zhuǎn)移條件。新的接觸點(diǎn)和位置的 5 齒對現(xiàn)在在滿載下決定。
2.2 模型的齒損壞。使用這個模型,三種類型的本地牙齒損傷進(jìn)行了研究。它們包括點(diǎn)蝕、齒根裂紋和磨損。點(diǎn)蝕是一個疲勞效應(yīng),發(fā)生在存在比表面能承受更高的赫茲接觸應(yīng)力。它的特點(diǎn)是粒子的材料斷裂表面的一定數(shù)量后齒輪齒嚙合周期。一個齒根裂紋從小冒口牙齒的根通常導(dǎo)致的損失一大塊牙齒或邊緣。穿包括去除的金屬齒輪齒齒面, 通常微粒的存在造成的石油或缺乏足夠的潤滑。磨損牙齒表面拋光可以改變,中度磨損過度和磨料磨損。過度和磨料磨損將導(dǎo)致快速的損失漸開線齒廓的形狀會引起改變網(wǎng)格
（18-19）的靜態(tài)和動態(tài)特征。
附錄 B：外文原文
56
任務(wù)書
論文(設(shè)計(jì))題目：顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)
工作日期：2016年12月09日 ~ 2017年05月26日
1.選題依據(jù):
隨著社會發(fā)展，消費(fèi)者的要求不斷提高，給從事包裝工程研究的科技人員帶來了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，本設(shè)計(jì)的任務(wù)是顆粒裝糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)。該題目對糖果包裝機(jī)進(jìn)行了較系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用了新型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與傳動機(jī)構(gòu)，如帶式無級變速器以提高包裝機(jī)的的技術(shù)水平，主要進(jìn)行帶傳動機(jī)構(gòu)，鏈傳動機(jī)構(gòu)，和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
2.論文要求(設(shè)計(jì)參數(shù)):
1.把已加工成型的圓臺狀糖果用鋁箔紙包裝起來，并逐個輸出，生產(chǎn)率為150—200顆
/分，糖紙為方形70mm×70mm，厚0.008mm，的鋁箔紙。 2.要求糖果包裝后外觀美觀，鋁箔紙無明顯損傷、撕裂。機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單，工藝可靠
，操作方便、安全，維修容易。
3.個人工作重點(diǎn):
方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：選擇全自動機(jī)型，自動機(jī)采用六槽槽輪機(jī)構(gòu)作步進(jìn)傳送；自動機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為送糖機(jī)構(gòu)、供紙機(jī)構(gòu)、接糖和頂糖機(jī)構(gòu)、抄紙機(jī)構(gòu)、撥糖機(jī)構(gòu)、鉗糖機(jī)械手的開合機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)盤步進(jìn)傳動機(jī)構(gòu)
設(shè)計(jì)：糖果包裝機(jī)方案、工作循環(huán)圖、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核計(jì)算：機(jī)械手、凸輪、槽輪、齒輪、帶輪、鏈 零件圖繪制：槽輪機(jī)構(gòu)、進(jìn)出糖裝置
裝配圖繪制：包裝機(jī)整體布置圖
4.時間安排及應(yīng)完成的工作:
第1周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解設(shè)計(jì)內(nèi)容第2周：初步方案設(shè)計(jì)
第3周：總體方案設(shè)計(jì)
第4周：開題報(bào)告撰寫及準(zhǔn)備開題答辯
第5周：顆粒狀糖果包裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算第6周：顆粒狀糖果包裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 第7周：顆粒狀糖果包裝機(jī)各傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 第8周：顆粒狀糖果包裝機(jī)各傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算第9周：開始繪制相關(guān)CAD圖紙
第10周：中期檢查及相關(guān)文檔處理第11周：繪制相關(guān)CAD圖紙
第12周：修改相關(guān)CAD圖紙 第13周：完善相關(guān)CAD圖紙 第14周：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第15周：完善畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
第16周：準(zhǔn)備答辯及相關(guān)文檔整理
5.應(yīng)閱讀的基本文獻(xiàn):
[1] 趙惠健.怎樣調(diào)試枕式熱封型糖果包裝機(jī)[J].食品與機(jī)械,1992,(2) :36. [2] 馬駿.糖果包裝機(jī)推糖機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析[J].包裝工程,2014,35(21):53～58.
[3] 趙志旭.基于PLC糖果包裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].食品與機(jī)械,2008,24（2）：77～79. [4] 陳桂珍.糖果包裝機(jī)縱封器的設(shè)計(jì)與研究[J].長春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào)
,1997,20（1）:49～52.
[5] 王江濤.自動化模塊設(shè)計(jì)在糖果包裝機(jī)上的應(yīng)用[J].包裝與食品機(jī)械
,2012，30（1）：65～67.
[6] 候一江.多功能糖果包裝機(jī)機(jī)構(gòu)及性能的研究[J].包裝與食品機(jī)械,1996,14（2）：20～26. [7] 王英玲.基于Pro/E的糖果包裝機(jī)機(jī)械手產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)[J].機(jī)械管理開發(fā),2016,(10):34～35. [8] A.P.Burger.Scheduling multi-colour print jobs with sequence-dependent setup times[J].Journal of Scheduling,2015,2:131～145.
[9] Ceszniewski.The total package is right[J].Candy Industry,2016,9:35～37.
[10] Watt.Food Trends 2016:Machines,the new "healthy" and sustainability[J].Candy Industry,2016,1:18～20.
[11] 濮良貴,陳國定,吳立言. 機(jī)械設(shè)計(jì)(第九版)[M].北京.高等教育出版社,2013. [12]劉朝儒
.機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社，2001 [13]孫毅.理論力學(xué)I[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.2002. [14] 廖漢元，孔建益.機(jī)械原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2012.
[15] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京.化學(xué)出版社,2002.
[16]祝守新 韓連英.機(jī)械工程控制基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.
指導(dǎo)教師簽字：
XX
教研室主任意見：
同意
簽字：XX 2016年12月11日
教學(xué)指導(dǎo)分委會意見：
同意
簽字：XX 2016年12月11日 學(xué)院公章
進(jìn)度檢查表
第
-3
周
工作進(jìn)展情況
查閱了16篇文獻(xiàn)資料，充分了解設(shè)計(jì)內(nèi)容，完成初步方案設(shè)計(jì)，并開始 撰寫開題報(bào)告
2017年01月02日
指導(dǎo)教師意見
本周工作主要是查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)，了解糖果包裝機(jī)械國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。該生文獻(xiàn)量較少，基本確定了初步方案及需要完成的相關(guān)任務(wù)。
指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2017年02月28日
第
-1
周
工作進(jìn)展情況
完成了開題報(bào)告的撰寫工作,完成了總體方案設(shè)計(jì)，并且通過了開題報(bào) 告答辯，準(zhǔn)備開展下一階段的工作
2017年03月16日
指導(dǎo)教師意見
本周工作主要是外文文獻(xiàn)翻譯，分析糖果包裝機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，確定設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。撰寫及修改開題報(bào)告，準(zhǔn)備開題答辯！該生進(jìn)展較慢！
指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2017年04月17日
第 1
周
工作進(jìn)展情況
完成了顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算工作，準(zhǔn)備開展下一階段的工作。
2017年03月16日
指導(dǎo)教師意見
顆粒狀糖果包裝機(jī)方案確定，運(yùn)動簡圖繪制完畢，相關(guān)外形尺寸計(jì)算基本完成！進(jìn)展較慢！
指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2017年03月16日
第 7
周
工作進(jìn)展情況
開始繪制顆粒狀糖果包裝機(jī)相關(guān)CAD圖紙，準(zhǔn)備開展下一階段工作
2017年04月17日
指導(dǎo)教師意見
顆粒狀糖果包裝機(jī)開始繪圖，設(shè)計(jì)進(jìn)度慢，須加快進(jìn)度！
指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2017年05月15日
第 11
周
工作進(jìn)展情況
修改顆粒狀糖果包裝機(jī)相關(guān)CAD圖紙并針對論文查重中一些相似度的
修改
2017年05月15日
指導(dǎo)教師意見
顆粒狀糖果包裝機(jī)視圖、三維造型已經(jīng)完成，需要修改的地方較多，論文尚未收尾，須加快進(jìn)度。
指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2017年05月18日
第周
工作進(jìn)展情況
年 月 日
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師(簽字)： 年 月 日
過程管理評價表
評價內(nèi)容
具體要求
總分
評分
工作態(tài)度
態(tài)度認(rèn)真，刻苦努力，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)
3
2
遵守紀(jì)律
自覺遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，主動聯(lián)系指導(dǎo)教師,接受指導(dǎo)
3
2
開題報(bào)告
內(nèi)容詳實(shí)，符合規(guī)范要求
5
3
任務(wù)完成
按時、圓滿完成各項(xiàng)工作任務(wù)
4
3
過程管理評分合計(jì)
10
過程管 理評語
該題目涉及食品機(jī)械方案設(shè)計(jì)。XX在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中態(tài)度基本認(rèn)真，比較誠懇，由于該生基礎(chǔ)較弱，需要補(bǔ)充學(xué)習(xí)的內(nèi)容較多，對每種觀點(diǎn)、理論都需要花費(fèi)大量精力去消化吸收；對于設(shè)計(jì)中涉及到的各種知識都積極主動尋求多種方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，刻苦努力，作風(fēng)比較嚴(yán)謹(jǐn)。設(shè)計(jì)中基本能自覺遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，除了能積極響應(yīng)指導(dǎo)教師的響應(yīng)外，能主動以QQ、微信、email及面談等方式聯(lián)系指導(dǎo)教師，與指導(dǎo)教師認(rèn)真交流討論，虛心接受教師指導(dǎo)，并能認(rèn)真做好筆記。該生開題報(bào)告符合規(guī)范要求，內(nèi)容比較全面詳實(shí)。工作計(jì)劃制訂基本合理，前期進(jìn)展較慢，后期刻苦努力最終基本能按時圓滿的完成各階段各項(xiàng)工作任務(wù)。
指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2017-05-22
指導(dǎo)教師評價表
評價內(nèi)容
具體要求
總分
評分
選題質(zhì)量
符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究價值和實(shí)踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿
5
4
能力水平
有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表達(dá)與外語能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力
5
3
完成質(zhì)量
文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)
10
6
指導(dǎo)教師評分合計(jì)
13
指導(dǎo)教 師評語
畢業(yè)設(shè)計(jì)針對糖果包裝機(jī)開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，符合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)方案要求，符合機(jī)械工程卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)，有一定的的研究價值與實(shí)踐意義，設(shè)計(jì)工作深度、難度適宜。設(shè)計(jì)方案合理，過程分析基本全面，計(jì)算基本正確。畢業(yè)設(shè)計(jì)共完成圖紙14張，說明書一份，畢業(yè)設(shè)計(jì)工作量滿足要求。圖紙基本符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，論文格式基本正確，書寫規(guī)范，條理清晰，語言流暢。英文摘要和外文翻譯能做到語言基本流暢，基本完整表達(dá)原文意思。在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程，學(xué)生態(tài)度比較端正，學(xué)習(xí)比較認(rèn)真，時間安排較合理，基本能按時與指導(dǎo)教師溝通，盡管初期進(jìn)展緩慢，后期基本上能加快進(jìn)度，基本滿足要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)表明，該生具有一定的獨(dú)立工作能力。
同意該生參加畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯！
指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2017-05-27
評閱人評價表
評價內(nèi)容
具體要求
總分
評分
選題質(zhì)量
符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究價值和實(shí)踐意義,有一定的
開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿
5
4
能力水平
有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表
達(dá)與外語能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力
5
3
完成質(zhì)量
文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確
合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)
10
6
評閱人評分合計(jì)
13
評閱人 評語
XX同學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是“顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)”，過程涉及計(jì)算、繪圖和三維建模等內(nèi)容，是機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)生典型設(shè)計(jì)題目之一，符合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的要求，有一定的難度和較強(qiáng)的實(shí)際意義，工作量飽和。該生能夠在規(guī)定時間內(nèi)完成設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的各項(xiàng)任務(wù)，設(shè)計(jì)說明書的重復(fù)率也滿足要求。從所提交的圖紙、說明書和外文翻譯所完成的質(zhì)量看，該生對專業(yè)知識掌握基本全面，有基本的綜合運(yùn)用能力和文獻(xiàn)檢索能力；該生具有一定的中文表達(dá)能力和使用計(jì)算機(jī)軟件繪制基本零件圖及裝配圖的能力；對外文文獻(xiàn)的翻譯能力還有待進(jìn)一步鍛煉和提高。所提交的設(shè)計(jì)說明書符合規(guī)范要求，語句基本通順
，層次清楚，內(nèi)容較齊全。所繪制的裝配圖和零件圖數(shù)量充足，質(zhì)量一般，有細(xì)節(jié)錯誤已經(jīng)改正。對部分零件進(jìn)行了三維實(shí)體建模。同意該生參加答辯。
評閱人簽字：XX 評閱人工作單位：機(jī)械工程學(xué)院日期：2017-05-23
答辯紀(jì)錄
學(xué)生姓名：XX 專業(yè)班級：XX
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目： 顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)
答辯時間：2017年05月24日 時 分 ~ 時 分
答辯委員會(答
主任委員(組長)： XX
辯小組)成員
委 員(組 員)： XX XX XX
答辯委員會(答辯小組)提出的問題和答辯情況
問題1：包裝過程通過哪些動作實(shí)現(xiàn)的？
回 答： 先經(jīng)過剪紙凸輪把包裝紙切開，在由頂糖桿把糖頂進(jìn)機(jī)械手
，然后經(jīng)過抄紙版凸輪把包裝紙的另外一邊減掉，最后把糖包裝好
問題2：機(jī)械手的夾持力在論文里是否有體現(xiàn)？ 回 答： 在論文體現(xiàn)第4章凸輪設(shè)計(jì)有體現(xiàn)
問題3：圖紙是否是1:1畫的？
回 答： 不是，我的圖紙是按照3：1畫的！
問題4：凸輪的設(shè)計(jì)輪廓曲線是用何種方法實(shí)現(xiàn)的？ 回 答： 我用的是反轉(zhuǎn)法
問題5：運(yùn)用了幾種類型的凸輪？
回 答： 頂糖桿凸輪、接糖桿凸輪、撥糖桿凸輪、剪紙刀凸輪、抄紙版凸輪
問題6：圓柱型凸輪工作時，從動桿實(shí)現(xiàn)什么運(yùn)動？ 回 答： 從動桿實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動
問題7：整個設(shè)計(jì)使用了多少種傳動方式？有沒有先后關(guān)系？
回 答： 使用了齒輪傳動、鏈傳動、帶傳動。有先后關(guān)系，鏈傳動第一，鏈傳動第二，齒輪傳動第三。
問題8：那塊是齒輪傳動？
回 答： 機(jī)械手和分配軸以及送糖軸是齒輪傳動
記錄人： XX 2017年05月24日
答辯委員會評價表
評價內(nèi)容
具體要求
總分
評分
自述總結(jié)
思路清晰,語言表達(dá)準(zhǔn)確,概念清楚,論點(diǎn)正確,分析歸納合理
10
6
答辯過程
能夠正確回答所提出的問題,基本概念清楚,有理論根據(jù)
10
6
選題質(zhì)量
符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究價值和實(shí)踐意義,有一定的
開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿
5
3
完成質(zhì)量
文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確
合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)
10
6
能力水平
有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表
達(dá)與外語應(yīng)用能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力
10
7
答辯委員會評分合計(jì)
28
答辯委員會評語
XX同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作期間，基本遵守各項(xiàng)紀(jì)律，表現(xiàn)一般。
能按時完成畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)任務(wù)。
論文立論正確，立論分析無原則性的錯誤，解決問題方案有一定的參考價值，結(jié)論基本正確。
論文使用的概念基本正確，語句通順，條理比較清楚。
論文中使用的圖表，設(shè)計(jì)中的圖紙?jiān)跁鴮懞椭谱鲿r，能夠執(zhí)行國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，基本規(guī)范。
能夠查閱文獻(xiàn)資料，原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng)，實(shí)驗(yàn)或計(jì)算結(jié)論基本準(zhǔn)確。
答辯過程中，能夠闡述出論文的主要內(nèi)容，主要問題經(jīng)答辯教師啟發(fā)后能夠回答出來。
答辯成績： 28 答辯委員會主任： XX 2017年05月27日
成績評定
項(xiàng)目分類
成績評定
過程管理評分
10
指導(dǎo)教師評分
13
評閱人評分
13
答辯委員會評分
28
總分
64
成績等級
D
成績等級按“A、B、C、D、F”記載
成績審核人簽章： XX
學(xué)院審核人簽章： XX
摘
要
機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的典型范例之一是顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)過程主要包括機(jī)構(gòu)的大小、強(qiáng)度大小的設(shè)計(jì)和傳動機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要講述的是如何用鋁箔紙包裝顆粒狀糖果。設(shè)計(jì)有三部分：設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)機(jī)械手和進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)鏈。
本設(shè)計(jì)的功能是否可以順利執(zhí)行主要依靠的是機(jī)械手和進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，它主要實(shí)現(xiàn)的功能是顆粒狀糖果的輸入、折邊、抄底邊等，最后通過輸送帶輸出包裝好的顆粒狀糖果。在這個設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，機(jī)械手需要實(shí)現(xiàn)夾糖、折邊和傳送等主要功能，所以對于機(jī)械手的外形、夾緊力、轉(zhuǎn)位的角度也提出了各自的設(shè)計(jì)條件。
動力對于一個動作運(yùn)行系統(tǒng)來說是極為重要的，因此，傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也變得相當(dāng)重要。要在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)送糖盤的轉(zhuǎn)位、機(jī)械手的轉(zhuǎn)位、供紙、裁紙、撥糖、頂糖等，需要傳動系統(tǒng)控制大小不同的動力。如在機(jī)械手轉(zhuǎn)位的功能中，用傳動鏈中的槽輪機(jī)構(gòu)去完成間歇的轉(zhuǎn)位，給頂糖、接糖、撥糖這些功能的實(shí)施提供充足的運(yùn)行時間，槽輪機(jī)構(gòu)必須在機(jī)械手轉(zhuǎn)到位后停留一段時間。該設(shè)計(jì)的顆粒狀糖果包裝機(jī)正常運(yùn)行時平均的生產(chǎn)速度為180顆/分鐘。
關(guān)鍵詞：包裝機(jī)；機(jī)械手；顆粒狀糖果
I
One of the typical examples of mechanical system design is the design of granular candy packaging machines, which include the design of the size of the organization, the design of the strength and the design of the transmission machinery system. The design is mainly about how to use aluminum foil packaging granular candy. The design is divided into three parts: design, design of the robot and the import and export of sugar, the design of transmission system chain.
Whether the function of the design can be carried out mainly depends on the design of the robot and the import and export of the sugar body. The main function of the design is the input of the granular candy, the edge of the corrugated, the bottom of the board, etc. Finally, The In this design system, the robot needs to achieve the main function of holding sugar, hemming and transmission, so for the shape of the robot, clamping force, indexing angle also put forward their own design conditions.
Power is very important for an action system, so the design of the drive system becomes quite important. To the system to achieve the transfer of sugar plate, the transfer of the robot, paper, paper, sugar, sugar and other functions, which requires the transmission system through the size of different power to adjust. For example, in the function of the robot to achieve the index, through the transmission chain in the wheel mechanism to achieve intermittent indexing function, in order to the top sugar, sugar, sugar, the implementation of these functions to provide adequate running time, After the robots turn in place, stay for a while. The design of the granular candy packaging machine in the normal operation of the average production speed of 180 / min.
Key Words: Packing Maching; Iron-hand; Granular Candy
目 錄
I
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 設(shè)計(jì)工作的理論意義和應(yīng)用價值 1
1.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 1
1.3 本設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容 3
2 顆粒狀糖果包裝機(jī)方案設(shè)計(jì) 4
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化 4
2.2 確定工藝原理 4
2.3 顆粒狀糖包裝機(jī)的總體布局 6
3 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8
3.1 顆粒狀糖果包裝機(jī)傳動機(jī)構(gòu)圖 8
3.2 選用電動機(jī) 8
3.3 帶輪設(shè)計(jì) 9
3.4 鏈輪設(shè)計(jì) 12
3.5 齒輪的設(shè)計(jì) 13
3.6 標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪副 16 設(shè)計(jì)表 15
4 進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)和機(jī)械手的設(shè)計(jì) 16
4.1 夾持裝置設(shè)計(jì) 16
4.2 凸輪設(shè)計(jì) 19
4.3 棘輪設(shè)計(jì) 28
4.4 六槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
5 其他機(jī)構(gòu)原理 34
5.1 頂糖和接糖結(jié)構(gòu)簡易圖 34
5.2 抄紙和拔糖結(jié)構(gòu)簡易圖 34
6 顆粒狀糖果包裝機(jī)工作圖 35
6.1 機(jī)械手Ⅰ工位段 35
6.2 機(jī)械手Ⅱ工位段 39
7 顆粒狀糖果包裝機(jī)三維圖 40
8 環(huán)保分析 41
9 結(jié) 論 42
參考文獻(xiàn) 43
致 謝 44
附錄 A：外文翻譯 45
附錄 B：外文原文 47
顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1 設(shè)計(jì)工作的理論意義和應(yīng)用價值
1.1.1 理論意義：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的日益提高，對產(chǎn)品的包裝要求也越來越高。顆粒包裝機(jī)是輕工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的自動機(jī)械之一，其主要用于各種顆粒產(chǎn)品的包裝。我國近些年來包裝工業(yè)發(fā)展迅速，但又在某種程度上受到機(jī)械工業(yè)發(fā)展相對滯后的影響， 包裝機(jī)械發(fā)展也較為緩慢.提高食品工業(yè)的機(jī)械化和自動化程度，是實(shí)現(xiàn)食品工業(yè)現(xiàn)代化的重要環(huán)節(jié)。用現(xiàn)代化設(shè)備裝備我國食品工廠，已成為一項(xiàng)迫切的重要任務(wù)。為了有利于食品工廠生產(chǎn)率的儲存、流通和消費(fèi)，必須根據(jù)需求對成品進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌b，因此進(jìn)行顆粒包裝機(jī)的設(shè)計(jì)研究具有一定的意義。
1.1.2 應(yīng)用價值：
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對包裝機(jī)械有一總體了解，對顆粒包裝機(jī)的工作過程進(jìn)行具體的分析、研究，盡量做到有所創(chuàng)新。同時培養(yǎng)學(xué)生對大學(xué)所學(xué)知識的理解，收集、查閱文獻(xiàn)資料的能力，發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。
實(shí)現(xiàn)包裝作業(yè)機(jī)械化可以節(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(qiáng)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(jī)械化、自動化目前正向著高速化、通用性、可靠性、費(fèi)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[1]。
1.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢
1.2.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀：
我國包裝機(jī)械業(yè)概況與展望目前我國包裝機(jī)械企業(yè)規(guī)模偏小，技術(shù)裝備不很完善， 管理水平比較低，自我發(fā)展和技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)能力較弱，產(chǎn)品品種單一。產(chǎn)品的技術(shù)含量、附加值較低：新產(chǎn)品開發(fā)周期長，不能及時響應(yīng)市場的需求，及時提供市場、用戶所急需的產(chǎn)品。企業(yè)主要精力都花費(fèi)在量的擴(kuò)張上，對質(zhì)的提升、科技進(jìn)步的投入嚴(yán)重不足， 產(chǎn)品在低水平上重復(fù)，許多企業(yè)生產(chǎn)相同的產(chǎn)品，從而使許多產(chǎn)品銷不出去。低價競爭已威脅到企業(yè)生存的地步；另外，產(chǎn)品安全防護(hù)措施較差，安全意識不強(qiáng)，這些都造成國內(nèi)產(chǎn)品與國外市場競爭能力偏低.目前我國包裝機(jī)械產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量不穩(wěn)定、性能單一、成本高、技術(shù)含量低的狀況[4]。隨著我國進(jìn)入世貿(mào)組織(WTO)，國際先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備和管理經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)入勢必會對我國剛剛發(fā)展起來的包裝機(jī)械工業(yè)造成巨大沖擊，企業(yè)面臨著前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)[7]。
9
1.2.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀：
國外包裝機(jī)械業(yè)概況美國、日本、德國、意大利是世界上包裝機(jī)械四大強(qiáng)國。美國是世界上包裝機(jī)械發(fā)展歷史較長的國家，早已形成了獨(dú)立完整的包裝機(jī)械體系，其品種和產(chǎn)量均居世界之首。10 多年來，美國始終保持著世界最大包裝機(jī)械生產(chǎn)和消費(fèi)大國的地位。其產(chǎn)品以高、大、精、尖產(chǎn)品居多，機(jī)械與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制。新型機(jī)械產(chǎn)品中以成型、填充、封口三種機(jī)械的增長最快，裹包機(jī)和薄膜包裝機(jī)占整個市場份額的 15%，紙盒封盒包裝機(jī)在市場占有率中居第二位。從 90 年代初以來，美國包裝機(jī)械業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢頭。散體物料包裝機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)日本與美國、德國相比，起步較晚。上世紀(jì) 60 年代以前，包裝機(jī)械廠家不足 60 家，只能包裝糖果、香煙等。60-70 年代，是日本包裝機(jī)械業(yè)起步階段，產(chǎn)值增長速度很快。70-80 年代，增長速度雖不如上一階段那么高，但年增長率仍達(dá) 13%。80-90 年代是穩(wěn)定增長分階段， 將微電子技術(shù)成功地應(yīng)用于包裝機(jī)械的控制，以后又將光導(dǎo)纖維技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、模塊化技術(shù)應(yīng)用于包裝機(jī)械，達(dá)到安全性高、無人操作、高生產(chǎn)率的水平，大大提高了其國際市場競爭力。因此從上世紀(jì) 60 年代到 90 年代初，日本包裝機(jī)械工業(yè)連續(xù) 30 多年高速增長，引進(jìn)--消化--發(fā)展的過程。德國、意大利、英國、瑞士和法國等，都是世界上很重要的包裝機(jī)械生產(chǎn)國家。德國的包裝機(jī)械在計(jì)量、制造、技術(shù)性能等方面居領(lǐng)先地位，特別是啤酒、飲料灌裝設(shè)備具有高速、成套、自動化程度高、可靠性好等特點(diǎn)， 享譽(yù)全球。一些大公司生產(chǎn)的包裝機(jī)械集機(jī)-電-儀及微機(jī)控制于一體，采用光電感應(yīng)， 以光標(biāo)控制，并配有防靜電裝置。其大型自動包裝機(jī)不僅包裝容積大，而且能集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等工序在一臺單機(jī)上完成。德國包裝機(jī)械業(yè)多年來始終處于穩(wěn)定增長狀態(tài)，出口比例占 80%左右。德國是世界上最大的包裝機(jī)械出口國。意大利是僅次于德國的第二大包裝機(jī)械出口國。意大利的包裝機(jī)械多用于食品工業(yè),具有性能優(yōu)良、外觀考究、價格便宜的特點(diǎn)，出口比例占 80%左右[5]。目前，世界各國對包裝機(jī)械的發(fā)展都十分重視，集機(jī)、電、氣、光、生、磁為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。生產(chǎn)高效率化、資源高利用化、產(chǎn)品節(jié)能化、高新技術(shù)實(shí)用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國包裝機(jī)械發(fā)展的趨勢[8]。
1.2.3 發(fā)展趨勢：
盡管我國包裝機(jī)行業(yè)擁有巨大的發(fā)展空間，但是其發(fā)展?fàn)顩r卻不令人理想，有種裹足不前的現(xiàn)象，這也令人百思不得其解國內(nèi)包裝機(jī)企業(yè)由于缺乏高端科技，所以很多產(chǎn)品都是由國外引進(jìn)的，這樣做雖然大大加快了我國包裝工業(yè)的發(fā)展速度，縮小了我國包裝工業(yè)與發(fā)展國家的差距，但是過分依賴國外依賴國外的高端技術(shù)與技術(shù)裝備，很不利于我國包裝行業(yè)技術(shù)水平的整體提高，不利于發(fā)展自己的知識產(chǎn)權(quán)，不利于培育自己的專業(yè)設(shè)計(jì)人員，所以我們應(yīng)該加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)投入，杜絕過分依賴國外高端技術(shù)，加強(qiáng)自主創(chuàng)新力度。再者，我國包裝機(jī)行業(yè)內(nèi)缺乏專業(yè)的高技術(shù)人才，科研力度不夠，這樣不
利于新產(chǎn)品的研發(fā)，許多企業(yè)主要以銷售為主，缺乏科研機(jī)構(gòu)，不能把技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，所以還應(yīng)該培養(yǎng)大批科研人員，成立專門的科研機(jī)構(gòu)，增強(qiáng)產(chǎn)品創(chuàng)新力。由此可見， 包裝機(jī)行業(yè)的長久發(fā)展還是打破陳規(guī)，還離不開創(chuàng)新。目前我國包裝機(jī)械企業(yè)規(guī)模偏小， 技術(shù)裝備不很完善，管理水平比較低，自我發(fā)展和技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)能力較弱，產(chǎn)品品種單一。需要設(shè)計(jì)出獨(dú)立完整的包裝機(jī)體系，以實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)要求。
1.3 本設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容
1.3.1 重點(diǎn)解決的問題
（1）顆粒狀糖果包裝機(jī)方案選擇
（2）包裝及傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（3）機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.3.2 本設(shè)計(jì)預(yù)期取得的成果
（1）顆粒狀糖果包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)方案
（2）顆粒狀糖果包裝機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一套
（3）顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)圖紙一套.三維模型
（4）完成畢業(yè)論文一份
（5）電子版一份
2 顆粒狀糖果包裝機(jī)方案設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化
設(shè)計(jì)要求：把已加工成型的顆粒狀糖果用鋁箔紙包裹起來，讓加工速度120塊/ min， 能調(diào)控的波動是70 -130塊/ min。設(shè)計(jì)時，取速度86件/ min使之易運(yùn)算。用 220V 交流電。
功能分解：
圖 2.1 功能分解簡圖
2.2 確定工藝原理
2.2.1 產(chǎn)品特征
顆粒狀糖質(zhì)地軟，易變形。所以，機(jī)械動作時，應(yīng)該有恰當(dāng)?shù)膴A緊力，以確保產(chǎn)品加工質(zhì)量；進(jìn)出料時，包裝速度也是如此，因?yàn)樘鞎a(chǎn)生沖擊有可能破壞產(chǎn)品等。
2.2.2 包裝原料
食品包裝材料應(yīng)十分注重衛(wèi)生。顆粒狀糖果包裝紙是鋁箔紙，它的厚度是0.008mm。因?yàn)樗喽?，易裂和變形。所以，送紙速度小?00mm / s 。
供紙機(jī)結(jié)構(gòu)，使用卷筒紙，并且采用間歇式剪切供紙方法。
2.2.3 包裝工藝方案
圖 2.2 糖果包裝流程圖
1)將 75 × 75mm 鋁箔紙蓋在顆粒狀糖果正上方,看圖 2.2(a)。
2)鋁箔紙沿糖塊錐面被迫覆蓋，看圖 2.2(b)。
3) 剩下鋁箔紙分成兩 半, 按照順序?qū)χ醒胝?, 使紙貼在顆粒狀糖 果, 看圖
2.2(c),(d)。(實(shí)際是顆粒狀，本次使用，以圓臺形方便表示）
2.2.4 顆粒狀糖果包裝工藝的實(shí)驗(yàn)
根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)。
圖 2.3 鉗糖機(jī)械手圖 圖 2.4 顆粒狀糖果包裝過程圖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
上圖可知,機(jī)械手上有彈性的錐形模腔,可以適應(yīng)顆粒狀糖尺寸大小,不會拉破鋁箔紙。機(jī)械手有圓環(huán)形托板,目的是確保糖塊不會落下。(實(shí)際是顆粒狀，本次使用，以圓臺形方便表示）
實(shí)驗(yàn)流程:
鉗糖機(jī)械手轉(zhuǎn)到裝糖未位置,4 向下運(yùn)行,7 向上頂 6 和 8,讓 6 和 8 夾在 4 和 7 中間,
之后一起同步上升,進(jìn)入 5,迫使 8 成圖 2.2 (b),然后 10 向左折邊,成圖 2.2 (c)狀,然后
2 帶動 5 作順時針方向旋轉(zhuǎn),路過 9,使之 8 完全包裹在糖塊表面,這樣就形成圖 2.2 (d) 所示。
因?yàn)榘b紙表面不夠平滑,會產(chǎn)生褶皺現(xiàn)象,必須優(yōu)化。
通過試驗(yàn),得出鋁箔紙用柔軟之物輕輕一抹,就會光滑地緊貼在糖塊上.于是填入一個錐形毛刷圈（軟性尼龍絲）。頂糖過程中，糖塊和鋁箔紙先過毛刷圈，再到機(jī)械手成形，最后包裝紙光滑和美觀。
圖 2.5 顆粒狀糖果包裝成型機(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
2.3 顆粒狀糖包裝機(jī)的總體布局
2.3.1 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。經(jīng)過程得出，要兩工位，是進(jìn)料和成型以及折邊工位和出料工位。自動機(jī)用六槽槽輪機(jī)構(gòu)作工件步進(jìn)來傳送。
2.3.2 自動機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)
依據(jù)顆粒狀糖果包裝工藝，確定自動機(jī)有以下機(jī)構(gòu)：
（1）送糖機(jī)構(gòu)；
（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)
圖 2.6 鉗糖機(jī)械手
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
2.4 總功能及包裝機(jī)總體布置
圖 2.7 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 2.8 總體布置圖
3 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 顆粒狀糖果包裝機(jī)傳動機(jī)構(gòu)圖
顆粒狀糖果包裝機(jī)是專用的自動機(jī)其中一類，依據(jù)自動機(jī)傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)普通原則和顆粒狀糖果包裝的工藝的確切要求，如下圖 2.1 表達(dá)的傳動系統(tǒng)。
圖 3.1 顆粒狀糖果包裝機(jī)傳動機(jī)構(gòu)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-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
3.2 選用電動機(jī)
輕工自動機(jī)功率多數(shù)是消耗是運(yùn)動件的摩擦。。所以，現(xiàn)在比較困難用計(jì)算的方法去解決所設(shè)計(jì)自動機(jī)功率大小。一般使用類比法去得出自動機(jī)電機(jī)的功率，然后把這個當(dāng)做自動機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，等到之后自動機(jī)試制，把實(shí)際測量出自動機(jī)電機(jī)的功率與之相比較，假如差距比較大，那么就應(yīng)該調(diào)整。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》可知，顆粒狀糖果包裝機(jī)的電動機(jī)功率應(yīng)為0.4kw，電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度是1440r / min
電動機(jī)選擇 YD 系列（ IP44 ）中的變極多速三相異步，型號是YD802 - 4 / 2
技術(shù)數(shù)據(jù)：額定功率0.55KW 額定轉(zhuǎn)速1500r / min
部分參數(shù)如下 D = 42 F = 12 G = 37 E = 110 N = 250 P = 350
3.3 帶輪設(shè)計(jì)
依據(jù)顆粒狀糖果包裝機(jī)傳動變速機(jī)構(gòu)用帶式無極變速可得 V 帶。
3.3.1 帶輪優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行穩(wěn)沒有噪音；超載時，帶和帶輪之間出現(xiàn)的打滑現(xiàn)象可以防止其他構(gòu)件破壞；簡單結(jié)構(gòu)，拆裝便捷。
缺點(diǎn)：彈性滑動和打滑，效率低，以至于不可以擁有精準(zhǔn)的沖動比；需要張緊裝置； 帶的壽命較短；軸及軸承受力較大。
3.3.2 帶輪設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)帶輪時，應(yīng)使用其結(jié)構(gòu)便與制造。
寬 V 帶設(shè)計(jì)已知數(shù)據(jù)：帶輪轉(zhuǎn)動速度，傳遞的功率，運(yùn)行環(huán)境和外部輪廓尺寸等。內(nèi)容有：最小帶輪直徑和帶厚比，最大與最小帶輪直徑比，帶輪中層寬度和帶輪厚
度比，傳動比等。
下圖為單向分離錐輪機(jī)構(gòu)。
圖 3.2 分離錐輪結(jié)構(gòu)
3.3.3 設(shè)計(jì) v 帶變速傳動
圖 3.3 v 帶變速傳動圖
19
（1）傳動比is
ismax
= n1 n2min
= 1440 = 7h7
1t7
（2）變速比Rbs
ismin
= n1 n2max
= 1440 = 4h15 347
R = n2max = 347 = 1ht?
bs n2min 1t7
（3）帶輪最小工作直徑和帶輪厚度的比 1
1
此處 1 = ?
= Dmin = 5h0~th0 h
（4）帶輪最大與最小工作直徑之比 2
此 處 2 = 2
= Dmax = 2h0~4h0
2 Dmin
（5）帶中層寬度和帶厚比bp / h （ c = 0.5 ~ 0.67 /
j= 34°）
bp
h ≤ 2 — 1
（6）帶輪最小工作直徑Dmax
Dmin
+ 2h t?n 2 = 2h14
Dmin ≤ 3203
12P1
b
= 59h49??
1
p n h
圓整取Dmin = ?0
（7）帶寬bp帶厚 h 楔形角 0（取整）
（8）帶的截面積 A
b = 31 ? ? h = Dmin = 13 ? ?
p 1 0
= 34
A = b — 2h t?n
h = 351??2
1 2
（9）帶輪最大工作直徑Dmax
Dmax = RbDmin = 112 ? ?
（10）中心距?0 按結(jié)構(gòu)取定，通?？扇?
?0 = 0h7~2 Dmax + Dmin
應(yīng)該按帶輪長度 L 的規(guī)格決定最后圓整?0 = 272??
（11）帶的節(jié)線長度Lp
Lp = 2?0 + 0h5n Dmax + Dmin +
4? = t12h7??
將計(jì)算值與規(guī)格圓整后并重新計(jì)算中心距 ?，Lp = t12h7 帶內(nèi)周長 867
a = ?0 + 2
= 270 + 2
= 243??
（12）帶在帶輪上的最小包角αmin
αmin
= 1t0°—
? 57h3 = 1??h93°
（13）計(jì)算圓周力Fmax KA = 1
Fmax =
191 ×105KAP1
Dminn1 = 121h??
（14）驗(yàn)算工作應(yīng)力σ
滿足條件。
σ = Fmax = 0h34? ≤ 0h4~0ht? AK?
（15）加壓彈簧的壓緊力 μ = 0h2
955 ×104PDmax
Qtmax =
μDmaxn1 hts 2 = 1?2ht?
955 ×104PDmin
Qtmin =
μDminn1 hts 2 = 304h0?
（16）帶輪楔角φ（一般φ = 4°）
φ = φ0 — 6 = 30°
（17）帶輪外直徑 De
（18）帶輪內(nèi)直徑 Di
De = Dmax + 2h1 + 0h5~1h0 = 122??
符合設(shè)計(jì)要求。
Di = Dmin — 2 h — h1 — 0h2~1h4 = 54??
3.4 鏈輪設(shè)計(jì)
3.4.1 鏈傳動優(yōu)缺點(diǎn)
它和帶傳動比較，鏈傳動優(yōu)點(diǎn)是：可以在比較高的溫度、比較大的濕度以及有比較多的油污等不好的環(huán)境條件下工作；與齒輪傳動相比，效率較高；應(yīng)有的張緊力比較小， 軸被作用的壓力??；沒有,就維持均衡傳動比；工作狀況一樣時，傳動的尺寸比較緊密。制造和安裝精度對于鏈傳動來說不高。缺點(diǎn)：只用在平行軸間傳動；磨損了之后容易發(fā)生跳齒；瞬間鏈傳動速度與瞬間的傳動比不是常數(shù)，運(yùn)行過程中，它的平衡性比較差， 產(chǎn)生噪音。
3.4.2 鏈傳動設(shè)計(jì)
鏈傳動的功率 P1 =hv帶 ′ P = 0.96 ′ 0.55 = 0.528kw
鏈傳動的傳動比i1 = 2.67
（1）選擇鏈輪齒數(shù)Z1 和Z2
小鏈輪齒數(shù)Z1
鏈速0.6 ~ 8m / s
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5.3 算出Z1 = 19
大鏈輪齒數(shù)Z2 Z2 = iZ1 = 2.67 ′19 = 50.73 得出圓整 Z2 = 51
（2） 確定鏈節(jié)數(shù) Lp
初取中心距a0 = 40Lp ，則鏈節(jié)數(shù)是
L = 2a0 + Z1 + Z2 +
p ( Z1 - Z2 )2 = 80 p + 19 + 51 +
?
p (51-19 )2 = 115.65
p p 2
a0 2p
p 2 40 p 2p
所以 Lp = 115節(jié)
（3） 確定鏈節(jié)距 p
載荷系數(shù) K A
小鏈輪齒數(shù)系數(shù) KZ多排鏈的系數(shù) Km 鏈長系數(shù) K L
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5.4 得 Ka = 1
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5.5，鏈板疲勞得 K z = 1
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5.6 得 Km = 1
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 5-13 得 KL = 1.02
0
P 3 K A P1 = 1′ 0.528
= 0.518mm
K2 KL Km 1′1.02 ′1
小鏈輪轉(zhuǎn)速n1 和 p0 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》5-12， 08A 是鏈條型號， p = 12.7mm
（4）中心距a
a = P [(L
- Z1 + Z2 ) +
- 8( Z1 - Z2 )2 ] = 12.7 [(115 - 19 + 51) +
???
= 504mm
4 P 2 2p 4 2
（5）驗(yàn)算鏈速ν
v = Z1n1 p
60 ′100
= 0.75 ~ 1.39mm / s
符合估計(jì)。
（6）計(jì)算壓軸力 Q鏈條工作拉力 F
壓軸力系數(shù) KQ
F = 10000 ′ 528 = 379.8 ~ 704N 0.75 ~ 1.39
KQ = 1.2
壓軸力Q = KQ F = 455.8 ~ 844.8N
3.5 齒輪的設(shè)計(jì)
3.5.1 螺旋齒輪
機(jī)械手和分配軸以及送糖軸的齒輪全都是螺旋齒輪。螺旋齒輪一般應(yīng)用在傳遞空間交錯軸運(yùn)動，因?yàn)樗c(diǎn)觸碰和容易磨，用在儀表和載荷較小的輔助傳動。在主傳動，有時候也使用螺旋齒輪，例如在小模數(shù)齒輪機(jī)床里。另外，螺旋齒輪的傳動經(jīng)常會應(yīng)用在輕工業(yè)的生產(chǎn)中。
3.5.2 齒輪材料選擇
齒輪用 40Cr 調(diào)質(zhì)出 40Cr 調(diào)質(zhì)240 ~ 270 HB ，用淬火處理齒面得是 HRC 45 ~ 50 。根
據(jù)《齒輪手冊》查圖及查表得：sH lim1
= sH lim 2
= 1000N / mm2 ，s
= sF lim 2
= 280N / mm2
F lim1
3.5.3 主要尺寸的確定mn = 3mm
a
已知參數(shù)，齒數(shù)比μ = 1，初定中心距 a = 100mm，α = 20°， h* = 1， c* = 0.25
（1）確定傳動比 i
依據(jù)顆粒狀糖果自動包裝機(jī)工藝的要求，三螺旋齒輪齒數(shù)傳動比是 i = 1
（2）計(jì)算系數(shù) K '
根據(jù)《齒輪手冊》表 3.1—1 查得k ' = 0.707(m= 1)
（3）齒數(shù)Z1,2
1
Z ' = a mn
K ' = 100 ′ 0.707 = 23.6 3
計(jì)算后圓整得
（4）圓整后計(jì)算 k
Z1 = 23, Z2 = mZ1 = 23
k = Z1m = 23′ 3 = 0.69
a 100
（5）分度圓柱上螺旋角
按式 b1 = arctan 算出b1 = 45°
按式 K =
2 sin b1 計(jì)算
a + tan b1
當(dāng)b1 = 40°時 k = 0h70710?
當(dāng)b1 = 45°時 k = 0h?9902
當(dāng)b1 = 50° 時 k = 0h?7472
用內(nèi)差法得
（6）實(shí)際中心距a實(shí)
b1 = 52.2557°
b2 = 90° - 52.2557° = 37.7443°
a = mn (
實(shí) 2
Z1
cos b1
+ Z2
cos b2
) = 112.71956mm
（7）齒輪端面分度圓壓力角at1,t 2
由式a = arctan( tan an )
t1,t 2
cos b1,2
at1 = 30.73521°
at 2 = 24.71589°
（8）分度圓半徑r1,2
r1 =
mZ1
2 cos b1
= 3′ 23 2 ′ cos 52.2557°
= 56.35978mm
r2
（9）齒頂圓半徑ra1,2
= mZ2
2 cos b2
= 3′ 23 2 cos 37.7443°
= 43.62944mm
r = r + h*m = 56.35978 +1′ 3 = 59.35978
a1 1 a n
r = r + h*m
= 43.62944 +1′ 3 = 46.62944
a 2 2 a n
（10）齒輪寬度b1,2
b1 ? (2 ~ 3)pmn sin b1 = 3′p′ 3sin b52.2557° = 22.3579
b2 ? (2 ~ 3)pmn sin b2 = 3′p′ 3sin b37.7443° = 17.3078
（11）端面上分度圓弧齒厚St1,t 2
St1
t 2
S
= pmn
2 cos b2
= pmn
= p′ 3 2 cos 52.2557°
= p′ 3
= 7.698238
= 5.959388
2 cos b2
2 cos 37.7443°
3.6 標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪副 16 設(shè)計(jì)表
表 3.1 直齒齒輪設(shè)計(jì)表
類型
計(jì)算
計(jì)算過程
單位
計(jì)算答案
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 = (20 ~ 40)
個
Z 2 = iZ1
U = Z 2
Z1 = 32
Z2 = 1h?7 × 32
32
Z1
54
4.齒寬系數(shù)Фd
0.5
5.選擇模數(shù) mn
看模數(shù)表
mm
2
6.計(jì)算齒輪的
mm
64
分度圓直徑 d
108
7.計(jì)算齒輪寬度 B
b = φdd1
圓整后?。?B1 = 32
B2 = 54
mm
32
54
4 進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)和機(jī)械手的設(shè)計(jì)
4.1 夾持裝置設(shè)計(jì)
4.1.1 設(shè)計(jì)要求
夾持器設(shè)計(jì)的基本要求
（1）有恰當(dāng)驅(qū)動和夾緊力；
（2）手指應(yīng)具有一定的開閉范圍；
（3）產(chǎn)品在手指的夾持準(zhǔn)確度應(yīng)該得到保障
（4）分量輕，效率高；
（5）有通用性和特殊條件。設(shè)計(jì)參數(shù)及要求
（1）選取手指夾持器，通過抓緊和放松來執(zhí)行；
（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；
4.1.2 基本結(jié)構(gòu)如下圖
圖 4.1 夾持裝置
4.1.3 加緊力 P夾 計(jì)算.
手指在產(chǎn)品上的力，是設(shè)計(jì)手部的重要憑據(jù)。一定要對它的大小和方向以及作用點(diǎn)實(shí)行解析、運(yùn)算。通常，加緊力一定需要解決工件重力產(chǎn)生的靜載荷來確保工作可以維持加緊形態(tài)。
在機(jī)械手運(yùn)行期間，為了確保手指可以把工件夾緊，它要求的夾緊力 P 可以根據(jù)如下公式進(jìn)行運(yùn)算
由《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》得：
P夾 = 9.8* K1 * K2 * K3 *G
（N）
其中 K1：安全系數(shù)（通常取 1.5~2） → K1 = 1.8
K2：工作情況系數(shù)： K2
= 1+ a
g
最大加速度 a = th1tm/s2（由凸輪計(jì)算得）
所以 K2
= 1+ 8.18 = 1.835
9.8
1
K3：工作方位系數(shù)： K3 = 2 f
其中摩擦系數(shù) ? = 0h3~0h4→取 ? = 0h3
所以k3 = 1.67
G:顆粒狀糖果質(zhì)量
所以 P夾 3 9.8*1.8*1.835 *1.67 * 0.01 = 0.53949
→取 P = 0h5tt (N)
4.1.4 彈簧力 P彈簧 計(jì)算
（N）
彈性元件中包括彈簧，在載荷推動下彈簧能夠形成很大的彈性形變。它的使用在各類機(jī)械十分多，一般在：
a.緩解振動，例如轎車以及各類緩沖器中的的彈簧；
b.存儲和輸出量，例如表彈簧；
c.檢測力大小。例如測力器里面的彈簧；
d.把持機(jī)構(gòu)運(yùn)動，例如制動器。
1 ）選擇圓柱螺旋拉伸彈簧：
彈簧分壓縮、拉伸、彎曲和扭曲四類。我們選擇是拉伸彈簧。下圖所示，彈簧空載，各個圈一起靠攏。
圖 4.2 夾持裝置彈簧
2）材料：低錳彈簧鋼（?5Mn） 一般彈簧鋼有下面幾類：
碳素鋼 ?5h70、低錳鋼（?5Mn）、硅 錳鋼（?0SiMnA）、鉻釩鋼（50CrVA）。它的弊端是淬火以后易發(fā)生裂紋及熱脆性現(xiàn)象。因?yàn)樗飪r低，機(jī)械上用它制造尺寸小的彈簧。
3）計(jì)算彈簧系數(shù) KF:
由《機(jī)械設(shè)計(jì)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 D=C*d=8*0.6mm=4.8mm
運(yùn)算彈簧伸長量
X = 20 / 3mm 時,變化量拉伸力是DF ：
在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第二版 P1002 表 9-15 ΔF =9.8*π*d3*[τ]/(8*K*D) (3.1.4-2)
v 4 — 12 在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 第二版 P1004 表 9-17
→取[τ]=7
6F = 9ht ? 3h14 ? 0h?3 ? 7 = 1h0231(N) t ? 1h1t4 ? 4ht
彈簧=ΔF+ F 預(yù)=2.4931（N）
4.1.5 開閉角 a 的計(jì)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 = tga * (L1+ L2 +15) = 0.25 * (20 + 30 +15)mm = 16.25mm
4.2 凸輪設(shè)計(jì)
4.2.1 機(jī)械手凸輪
在機(jī)床自動化以及半自動化中，凸輪機(jī)構(gòu)是其中的一種。一般用在傳動部件中的進(jìn)給和調(diào)動運(yùn)動以及操控一些其它輔助的機(jī)構(gòu)。它的突出點(diǎn)是運(yùn)行靠譜、個體小、比較簡單的結(jié)構(gòu)，經(jīng)常用在路程短、運(yùn)動復(fù)雜、轉(zhuǎn)動速度在500 轉(zhuǎn)/分以下的運(yùn)動循環(huán)。
（1）選擇凸輪類型盤狀、柱狀、板狀。
用盤狀：看下圖，盤狀零件是沿徑向變化曲線。構(gòu)造簡單，個頭小，半徑差不大， 通常在100 ~ 200 mm 之間。
在此處半徑差取 10 毫米。
圖 4.3 機(jī)械手凸輪
（2）凸輪材料選擇
凸輪以及從動件，他們一般要確保工作表面可以耐磨，而且還要可以承受大的動載荷。因此通常貴重的凸輪材料用優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼。如 50 號鋼或 20Cr 鋼等。
所以用 20Cr 鋼
（3）凸輪尺寸計(jì)算
如圖 取 r1=95mm, r2 =85mm
選取凸輪以及從動桿時必須研究下面的幾個要求： a、滿足生產(chǎn)工藝要求； b、盡量提高機(jī)器的生產(chǎn)效率； c、凸輪輪廓曲線易于制造； d、 降低沖擊，改變的工作環(huán)境。
由 r1 到 r2 過渡為勻變速過渡
它的行程和速度還有加速度如下圖所示：
圖 4.4 凸輪機(jī)構(gòu)的 s 和 V 以及 a 圖
（4）凸輪強(qiáng)度計(jì)算
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得
s= ZE * Squrt[F /(b *r)] ￡ [sH ]Kgf / mm2
其中 b： 接觸寬度 b=8mm F ： 法向作用力（N）
29
如圖 P 夾*（L1 +L2）=F 預(yù)*L1
圖 4.5 機(jī)械手受力分析
因?yàn)?P 夾=0.588（N），L1 =20mm,L2=30mm
所以 F 預(yù)=0.15 L3
又如圖（F 預(yù)+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(diǎn)曲率半徑 ρ2=95mm 所 以 ρ=7.38mm ZE： 系數(shù)（鋼對鋼）
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 中冊→ ZE=60.6 [σH] ：許用接觸應(yīng)力
[σH]=27.44-29.4N/mm 2 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 中冊→取[σH]=28.42N/mm 2
所以σ= 27.44N/mm 2
在此σ≤[σH]
符合強(qiáng)度要求。
4.2.2 頂糖桿槽凸輪 5 設(shè)計(jì)
圖 4.6 頂糖桿槽凸輪
（1）凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)顆粒狀糖果包裝機(jī)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 4.7
圖 4.7 釘銷固定結(jié)構(gòu)
（2）凸輪輪廓線設(shè)計(jì)
①選擇從動件的運(yùn)動規(guī)律
根據(jù)工藝要求從動件的選用正弦運(yùn)動曲線正弦運(yùn)動的實(shí)際位移方程為
h = 為
— 1 sin 2nt
2n t為
用無因次量表示為
S = ? — 1
2n
sin2n?
②選擇最佳壓力角
V = 1 — hts2n?A = 2nsin2n ?
在工程使用的過程中，凸輪的最優(yōu)的壓力角可由表 4.1 得出
表 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)最佳壓力角
升 程
回 程
推 桿
擺 桿
推 桿
擺 桿
αmax ≤ 30~3t°
αmax ≤ 40~45°
α ≤ 70~t0°
頂糖桿凸輪搖動滾子式槽凸輪最恰的壓力角是αmax = 40°
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(jī)構(gòu)的使用壽命，一般采用滾子觸頭。凸輪理論廓線最小曲率半徑qmin約束著子半徑γ的大小，故選擇滾子γ < 0htqmin。推薦
g= 7.5 ~ 15mm
在這里確定從動件滾子半徑g= 9
④凸輪基圓半徑Rb的確定
凸輪半徑基圓是凸輪輪廓線的最小半徑，響凸輪機(jī)構(gòu)最大壓力角會被它影響。所以， 在研究過程中，凸輪基圓半徑確定經(jīng)常依據(jù)最大壓力角沒有多出允許值為條件。
另外，理論凸輪基圓半徑滿足凸輪結(jié)構(gòu)上的需求，所以 Rb
3 (1.75 ~ 2) d ，（d—軸
2
直徑）。
諾謨圖得凸輪基圓 R
諾謨圖見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》如下圖所示 4.8
由圖 4.8 可得正弦運(yùn)動規(guī)律是最大速度因數(shù)Vm = 1.76 ，amax = 40° ，凸輪h = 30 mm。將Vm = 1.76 與amax = 60°的兩點(diǎn)連起來，與直線 I 交點(diǎn) A,在將 A 點(diǎn)與h = 30mm 的點(diǎn)連在 一起，連的線和直線 II 交點(diǎn) B，再讓 B 點(diǎn)與b1 = 60° 的點(diǎn)連在一起，連線交 Rw 線于
R = 60° 。因此 R = R - h = 60 - 30 = 45mm
w b w 2 20
圖 4.8 求盤形凸輪 Rb 的線圖
⑤畫凸輪的理論和實(shí)際廓線
圖 4.9 輪的理論和實(shí)際廓線
作圖步驟：
（1）在圖中間隔 5°左右取一個q值，算出對應(yīng)的j值；圖示當(dāng)q= qn 時的j= jn
（2）任選凸輪轉(zhuǎn)動軸軸心 A，依據(jù)結(jié)構(gòu)布局取定從動件轉(zhuǎn)軸 B 的地點(diǎn)，作 A 和 B
的圓心，以 Rb 和l 半徑作弧交C0 點(diǎn)，那么 BC0 動件開始位置，并標(biāo)出輪轉(zhuǎn)向。
（3）把 BC0 作為始點(diǎn)，測量從動件位移jn 得到點(diǎn)Cn ； AB 當(dāng)做起點(diǎn)，qn 是逆凸輪 轉(zhuǎn)向量，得 B ； B 圓心、l 半徑畫弧，點(diǎn) A 圓心、 AC 半徑畫弧交點(diǎn)C / 。取不同q值，
n n n n
重復(fù)上面畫法，可得C 、C 、C / 、……。光滑連接即得。
0 1 2
（4）圓心確定是凸輪理論廓線點(diǎn)、一系列滾子圓的半徑是 Rr 由包羅線可得
（3）設(shè)計(jì)凸輪的工作圖
制造精度，凸輪尺寸、材料表面粗糙度和熱處理的辦法下列表 4.2 是凸輪機(jī)構(gòu)材料和熱處理方法
表 4.2 凸輪機(jī)構(gòu)材料和熱處理的方法
工作條件
凸 輪
從動件接觸端
材料
熱處理
材料
熱處理
低速輕載
40° 45° 50°
調(diào)質(zhì) HB220~260
45°
表面淬火 HRC40~45
優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵
HB170~250
尼龍
球墨鑄鐵
HB190~270
中速中載
45°
表面淬火 HRC40~45
20Cr
滲碳 0.8~1mm
淬火 HRC56~60
45° 40Cr
表面高頻淬火 HRC52~58
15°、20°、20Cr
滲碳 0.8~1.5mm
淬火 HRC56~62
高速重載
40Cr
高頻淬火 表面 HRC56~60 芯部 HRC45~50
工具鋼T5、T10、T12
淬火
HRC58~62
38CrM0AI
25CrAI
氮化
表面硬度 HRC60~67
凸輪機(jī)構(gòu)的技術(shù)條件如下表 4.3 所示。
表 4.3 凸輪機(jī)構(gòu)的技術(shù)條件
凸輪工作要求
向徑偏差
（mm）
角度偏差
槽形凸輪槽寬
凸輪孔與
凸輪與滾子的配合
凸輪厚度
（m m）
滾子外徑 D 與滾子軸徑 d 的比值
表面粗糙度
盤形
槽形
精確
± （0h05~0h1
± （
109~209）
H7 或 H8
為7 ~ 為7
js? h?
為t ft
8~15
最大
≤25
D = 1ht~2 d
?t
?7
中等
± （0h1~0h2）
± （
309~409）
H8
?7
??
一般
± （0h2~0h5）
± 1°
H9
??
?5
頂糖桿凸輪選用 45 調(diào)質(zhì) HBS220~260。
4.2.3 拔糖桿偏心凸輪 7
圖 4.10 拔糖桿凸輪
設(shè)計(jì)步驟與上述頂糖桿凸輪相似，此處具體設(shè)計(jì)步驟省略主要參數(shù)如下
（1）凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)
1
盤形凸輪的從動件和凸輪幾何封閉。從動件運(yùn)動規(guī)律也為正弦運(yùn)動
用無因次量表示為
h = H ( t
tH
- 2p
sin 2pt )
tH
S = T -
1 sin 2pT 2p
（2）主要尺寸
V = 1- cos 2pT
A = 2psin 2pT
表 4.4 拔糖桿主要尺寸
壓力角a
0
基圓半徑 R=（40~70）
50
H=（50~100）
87
推程 h=H-R
37
4.2.4 剪紙刀平面凸輪 6、抄紙板平面凸輪 8
圖 4.11 剪紙刀凸輪
剪紙刀平面凸輪 6 參數(shù)：
表 4.5 剪紙刀凸輪參數(shù)
數(shù)字
運(yùn)動角δ
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
抄紙板平面凸輪 8 參數(shù)：
表 4.6 抄紙板凸輪參數(shù)
數(shù)字
運(yùn)動角δ
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
4.2.5 接糖桿圓柱凸輪 9
圖 4.12 接糖桿圓柱凸輪
表 4.7 接糖桿圓柱凸輪運(yùn)動規(guī)律表
R=（50~150）
60
推程 h=（50~120）
100
4.3 棘輪設(shè)計(jì)
4.3.1 棘輪材料選擇
通常棘輪以及棘爪兩部分構(gòu)成棘輪機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)分為內(nèi)、外嚙合兩種類型，通常棘爪是主動件并且棘輪是從動件。我們用它來完成對顆粒狀糖果的運(yùn)輸，它的周向力非常小， 并且基本沒有任何磨損，所以棘輪材料強(qiáng)度需求不高。然而他工作時與顆粒狀糖果緊挨， 因此需求它應(yīng)該擁有比較好的耐腐蝕性。
材料：耐腐蝕較好，強(qiáng)度沒有需求； 選 40Cr。
4.3.2 棘輪形狀確定基本形狀如圖：
圖 4.13 棘輪
其中 d=24mm，d1=60mm ，D1=300mm。
4.4 六槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.4.1 槽輪分類及材料選擇
槽輪、裝有圓銷轉(zhuǎn)臂和機(jī)架構(gòu)成槽輪。拔盤是自動件，它是相同速度一直轉(zhuǎn)動，路過拔銷發(fā)動從動件槽輪做間歇單向轉(zhuǎn)過。槽輪構(gòu)造擁有結(jié)構(gòu)簡單緊密、制造方便、工作安全和效率高、槽輪的動靜比是不變值等特點(diǎn)，然而槽輪機(jī)構(gòu)在工作中會沖擊，轉(zhuǎn)動速度的變大和槽輪槽數(shù)的縮小會加重，所以當(dāng)速度很快時不適合使用。常用于某些自動機(jī)械和輕工機(jī)械中做轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。槽輪機(jī)構(gòu)種類很多看下圖。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）。
根據(jù)工藝要求，
槽輪的材料與熱處理：
38CrM0Al，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 4.14 槽輪機(jī)構(gòu)型式
4.4.2 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸設(shè)計(jì)槽輪機(jī)構(gòu)的主要尺寸如下圖
圖 4.15 正外槽輪機(jī)構(gòu)形狀尺寸
（1）中心距l(xiāng)
依據(jù)顆粒狀糖果自動包裝機(jī)的工藝規(guī)定，中心距l(xiāng) = 100mm
（2）槽輪槽數(shù) Z
Z=6
39
（3）槽輪每次轉(zhuǎn)角2a
2a= 2p = 2p = 60°
Z 6
（4）曲柄銷對應(yīng)轉(zhuǎn)角2b
2b= p(Z - 2) = p(6 - 2) = 120o
Z 6
（5）槽輪半徑 Rk
R = l cos p = 100 cos p = 86.60
k z 6
（6）曲柄銷轉(zhuǎn)動半徑 R
R = l sin p = 100 sin p = 50
Z 6
（7）曲柄銷直徑ds
d z = (0.1 ~ 0.15)l = 15
（8）曲柄軸直徑d á2(l - Rk ) （指兩端支承的曲柄軸）
d á2(l - Rk ) = 26.8 d = 20
（9）槽輪的槽深
h = Rk
- (l - R) + ds +d, (d= 3 ~ 5mm)
2
（10）槽輪軸徑dk á2(Rk - h)
h = Rk
- (l - R) + ds +d= 50 2
dk á2(Rk - h) = 73.2 ; dk = 25
（11）定位弧半徑 R0 = (0.7 ~ 0.15)l ，（Z 值小選擇比較大的數(shù)，反之選擇比較小的數(shù)字）
R0 = (0.7 ~ 0.15)l = 34
（12）定位弧角度;g= p(Z + 2)
Z
g= p(Z + 2) = 240°
Z
（13）槽輪機(jī)構(gòu)動靜比= t動
t靜
= Z - 2
Z + 2
t動
= Z - 2 = 1
t靜
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