糖果包裝機(jī)工序盤傳動裝置的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】

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ZB350―A傳糖果包裝機(jī)傳動系統(tǒng)總圖 圖1-1傳動系統(tǒng)總圖 1－卷紙筒 2－滾刀軸 3－橡皮滾筒 4－扭手 5－扭手套軸 6－糖鉗 7－轉(zhuǎn)盤 8－凸輪 9－馬氏輪 10－偏心輪（2） 11－撥銷 12－撥盤 13－扭手凸輪 14－手輪 15－后沖頭 16－偏心輪（4） 17－打棒 18－偏心輪（3） 19－偏心輪（1） 20－扇形齒輪 21－齒條 22－后沖頭 23－抄紙板 24－盤手手輪 糖果包裝機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 自動機(jī)的傳動系統(tǒng)一般都比較復(fù)雜，對整機(jī)性能影響很大，所以在確定傳動系統(tǒng)方案時(shí)要十分重視。應(yīng)注意以下原則： 1） 自動機(jī)的傳動系統(tǒng)應(yīng)力求最短。 2） 自動機(jī)傳動系統(tǒng)應(yīng)具有無級調(diào)速功能。 3） 自動機(jī)傳動系統(tǒng)的精度保持性要好。 4） 自動機(jī)的傳動應(yīng)具有安全裝置和調(diào)整環(huán)節(jié)。 5） 自動機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用標(biāo)件、通用件。 第二部分：設(shè)計(jì)部分 一﹑傳動部分的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求:設(shè)計(jì)后的糖果包裝機(jī)的生產(chǎn)能力在200～300粒/min，能夠?qū)崿F(xiàn)無極調(diào)速，主電機(jī)的功率為0.75kw,額定轉(zhuǎn)速為1410r/min。 糖果規(guī)格：圓柱形糖的直徑Ф13mm、長度Ф32mm； 長方形糖的厚11mm、寬16mm、長27mm； 以下是電機(jī)、傳動軸、分配軸之間的傳動簡圖 馬氏輪 撥銷盤力： 200～300粒/min (無級調(diào)速)； 糖果規(guī)格：圓柱形糖的直徑Ф13mm、長度Ф32mm； 長方形糖的厚11mm、寬16mm、長27mm； 主電機(jī)：0.75kW，額定轉(zhuǎn)速n=1410r/min。 撥盤 轉(zhuǎn)盤 圖2-1 按設(shè)計(jì)要求，糖果包裝機(jī)每分鐘生產(chǎn)200~300顆糖，簡單分析可得轉(zhuǎn)盤和撥盤要求轉(zhuǎn)速也為200~300r/min,因?yàn)閾鼙P與軸Ⅱ配合處齒輪的齒數(shù)相同，所以得出軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速為200~300r/min。 由圖2-1得出軸Ⅱ與軸Ⅰ的傳動比為 可算出軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速 由于知道和可以得到皮帶的傳動比 二﹑無級調(diào)整的設(shè)計(jì) （1） 確定計(jì)算功率 根據(jù)V帶工作載荷變動微小，工作時(shí)間長的工作情況 工作情況 空，輕載啟動 重載啟動 每天工作小時(shí)數(shù) ＜10 10~16 ﹥16 ＜10 10~16 ﹥16 載荷變動微小 液體攪拌機(jī)，通風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)，離心式水泵和壓縮，輕型輸送機(jī)等 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷變動小 帶式輸送機(jī)，通風(fēng)機(jī)。壓縮機(jī)，發(fā)電楊金屬切削機(jī)床，印刷機(jī)等 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷變動較大 制磚機(jī)，斗式提升機(jī)，起重機(jī)，沖剪床機(jī)，紡織機(jī)，橡膠機(jī)械，重載輸送機(jī)，磨粉機(jī)等 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷變動大 破碎機(jī)，磨碎機(jī)等 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 圖2-1 可得到工作情況系數(shù)=1.3，根據(jù) 可得出計(jì)算功率為0.975kw。 （2） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑和 1）確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑 圖2-2 根據(jù)和，由上圖應(yīng)該z型V帶。 并據(jù)下圖出于方便計(jì)算的原因初選取 圖2-3 若的把當(dāng)成直徑最小時(shí)，即， 又∵可得 ① ② 由①②得 ，再根據(jù)圖表2-3，圓整得 2）驗(yàn)算帶速v 在小帶輪直徑確定后，可根據(jù) 若 時(shí)， 若時(shí) ， 算出的帶速均在5~25m/s范圍內(nèi)，故初選合理。 3）確定大帶輪基準(zhǔn)直徑 把代入①得； 把代入②得，據(jù)上計(jì)算和圖表2-3 取帶輪直徑系列標(biāo)準(zhǔn)值。 （3）確定中心距和基準(zhǔn)直徑長度（按） 因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求中沒有給出中心距，可以按下式初步確定中心距 得出，由計(jì)算方便的原則初選。 根據(jù)下列式計(jì)算V帶的初選長度 由下表選取基準(zhǔn)長度 圖表2-4 計(jì)算實(shí)際中心距a 計(jì)算給中心距的調(diào)整余量 （4）驗(yàn)算小帶輪上的包角 當(dāng) 時(shí)， 時(shí)， ∴主動輪上的包角合適。 （5）計(jì)算所需要V帶的根數(shù)Z ，根據(jù)和下表用插值法可得 圖2-5 ，，由下表得出而圖2-4得 圖2-6 ∴，設(shè)計(jì)要求能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)整，故要滿足經(jīng)濟(jì)性， V帶根數(shù)等于1的要求。 ∴初選Z型帶不合適，再選用A型V帶。 （6）重新選取小帶輪基準(zhǔn)直徑及計(jì)算其它參數(shù) 根據(jù)、在圖2-2上交得的點(diǎn)可以看出交點(diǎn)在A型區(qū)的上方區(qū)域，故要選擇與A型帶配合的小帶輪的基準(zhǔn)直徑比較小，所以由圖2-3得出，因?yàn)榕c上的小帶輪直徑相同，可以得出以下相同的結(jié)論： 1　 、 2　 3　 ，所選取的V帶滿足要求。 4　 ， 5　 ， 6　 ，滿足要求。 （7）重新計(jì)算所需要V帶的根數(shù)Z 4） ，根據(jù)從圖2-4，2-5，2-6表中使用插值法可以得到： ，， 本次選用的是A型V帶，經(jīng)查閱相關(guān)單根A型V帶的基本額定功率為 ∴ Z小于1，即使用一根帶就能滿足要求，所以選A型V帶滿足設(shè)計(jì)要求。 （8） 計(jì)算V帶的初拉力和作用在軸上的載荷 圖2-7 保持適當(dāng)?shù)某趵鲃庸ぜ?的首要條件。初拉力不足，極限摩擦力小，傳動能力下降，初拉力過大，將增大作用在軸上的載荷并降低帶的壽命。 圖2-8 每米V帶的質(zhì)量 型號 Y Z A B C D E 0.02 0.06 0.10 0.17 0.30 0.62 0.90 由上表得到q=0.10kg/m,再由圖2-6得到包角系數(shù) ∴ ∴ 三、皮帶輪及彈簧的設(shè)計(jì) 1、 帶傳動的工作原理圖如下 圖2-9 工作前，如左圖所示兩邊初拉力相等為；工作時(shí)如右圖所示，主動輪的一邊被拉緊 ，其上拉力由增大到，從動輪的一邊則被放松，帶上的拉力由減少到 。 設(shè)帶的總長度不變，則帶緊邊拉力的增加量就等于松邊拉力的減少量，即 ........① .........② 在圖2-9的右圖中，當(dāng)取主動輪一端的帶為分離時(shí)，則總摩擦力和兩邊拉力對軸心力矩的代數(shù)和為零。即 在帶傳動中，去邊拉力和松邊拉力之差就是帶傳動傳遞的圓周力，稱為有效拉力F，這在數(shù)值上等于任意一個(gè)帶輪接觸弧上的摩擦力總和，即 ..........③ 帶傳動所能傳遞的功率P ........................④ 由④得，結(jié)合②得 ...........⑤ .........⑥ 由⑤⑥得 , 從歐拉公式，化簡可得 解出 ，由上算得結(jié)合 ，解得N=363.17N。 由圖2-10得出，為帶輪輪槽的角度，下次設(shè)計(jì)選用的輪槽角為，故 2、 皮帶輪部分參數(shù)確定 （1）帶輪輪槽的選擇 由上方計(jì)算得知 △ 當(dāng)選擇 圖2-10 圖2-11 本次設(shè)計(jì)選用的是A型V帶，由上表可以得出A型V帶的頂寬為13mm,若槽輪角選用，當(dāng)兩片帶輪合緊時(shí)，最邊緣的距離為比13mm多出較多，故槽輪角不可以選擇38o。 再次試用，當(dāng)選用, ，邊緣只有0.76mm的差距，長度差小，不影響調(diào)速。 ∴選擇。 圖2-12 根據(jù)左表，f取10mm 3、彈簧的設(shè)計(jì) （1）由力的相互作用性可得彈簧受到最大載荷與相等。 已知和可求得彈簧的最大變化量 根據(jù)彈簧所受載荷特性，選用Ⅲ類碳素彈簧鋼絲，B級制造。 （2）查相關(guān)的表格得到許用應(yīng)力應(yīng)力，G=80 000MPa。假設(shè)d=2.5~5mm,查閱可得到對應(yīng)值 （3） 初選彈簧指數(shù)C=5 （4） 根據(jù)由度系數(shù)K求出彈簧直徑d 圓整后d=3。 （5） 求出彈簧內(nèi)徑 本次設(shè)計(jì)要滿足彈簧的內(nèi)徑必須大于電機(jī)軸心的直徑的要求，經(jīng)查閱BZ350-A型糖果包裝機(jī)使用電動機(jī)的型號是Y802——4，功率為0.75Kw，額定頻率和電壓分別為50Hz和380V,2對磁極，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min. 根據(jù)，可得電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率為6% 中心高為80mm ；地腳孔距100mm（軸向）×125mm（橫向）；軸徑19mm ；軸伸長40mm ；鍵槽寬6mm ；長×寬×高為285mm×235mm×170mm。 40 6 15.5 3.5 圖2-11 （6） 重新選擇彈簧指數(shù)C 當(dāng)C=8時(shí)， ，圓整d=4mm (7) 計(jì)算彈簧有效圈數(shù)n 兩端各取1.5圈死圈，則壓縮彈簧總?cè)?shù)n1=2+1.5×2=5圈 (8) 計(jì)算工作極限載荷和變形量(Ⅲ類載荷) (9) 計(jì)算彈簧的其它幾何參數(shù) 1　 彈簧外徑D=D2 +d=32+4=36mm 2　 彈簧內(nèi)徑D1=D2－d=32-4=28mm 3　 節(jié)距mm 4　 彈簧自由高度 5　 為了使彈簧能可靠而穩(wěn)定地安裝在預(yù)定位置上，一般要在彈簧上預(yù)加一初始載荷，而，∴取 由于，解得 。、 ∴常態(tài)下彈簧的長度為 圖2-12 4、 齒輪的設(shè)計(jì) 1、 選擇齒輪材料及精度等級 因傳遞功率只有0.75Kw是小功率的傳遞，故小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪選用45 鋼正火，查下圖表2-12硬度分別為217~255HBS和169~217HBS。因?yàn)樵擙X輪是一級減速，所以可以早、歸類為普通減 速器，由圖表2-13選擇8級精度，要求大齒輪粗糙度Rs ≤3.2~6.3μm。 圖2-13 2、 確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 因?yàn)辇X輪的硬度小于350是軟齒面齒輪傳動，故按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 （1） 扭矩T （2）載荷系數(shù)K?？刹榈肒=1.1 （3）確定齒寬系數(shù)。 小齒輪的齒數(shù)為25，大齒輪的齒數(shù)為80。因單級齒輪傳動為非對稱布置，且為軟齒面，所以，選用。 圖2-14 （4） 許用接觸應(yīng)力 通過查閱相關(guān)資料可得，，安全系數(shù)。 假設(shè)機(jī)器使用壽命為10年，每天工作20h，則 由下圖可得 圖2-15 ∴ ∵ ∴ 故，根據(jù)漸開線齒輪的模數(shù)表，在第一系列中選取m=2mm。 （5） 主要參數(shù)的計(jì)算 1) 2) 3) 4) （6）彎曲疲勞強(qiáng)度的校核 查下表可得 圖2-16 由下圖可查得 安全系數(shù) 軟齒面 硬齒面 重要傳動、滲碳淬火齒輪 1.0~1.1 1.1~1.2 1.3 1.3~1.4 1.4~1.6 1.6~2.2 從圖2-18得 圖2-18 ∴ 齒根彎曲強(qiáng)度合格 （7） 驗(yàn)算齒輪的圓周速度v ,故選擇精度8是合適的 5、 軸的設(shè)計(jì)（一） Z 圖2-19 電機(jī)外伸軸的長度分布如上圖2-11，下圖為2-12和2-13為電機(jī)俯視和側(cè)視的受力圖 Fy 圖2-20 圖2-21 分析該軸受力屬于壓彎組合，由上可得 (1) 水平方向（壓應(yīng)力） 圖2-22 (2) 正應(yīng)力： 。 軸使用的為碳鋼。查表可得E=216GPa 變形量 （2）垂直方向(彎曲變形) ， 扭矩： ∴電機(jī)軸的彎矩和扭矩圖如右圖所示 圖2-23 4、 軸的設(shè)計(jì)（二）~Ⅰ軸 （1） 選料并確定最小直徑 本次設(shè)計(jì)選用的是經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的45號鋼，經(jīng)查閱相關(guān)資料得到軸的材料和受載情況決定系數(shù)C=118~107，C取110。 ， 該軸的最小直徑為T ，考慮到鍵槽的影響，，根據(jù)軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑，選用d=20mm進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （2）確定軸Ⅰ各段的直徑大小 軸Ⅰ各段直徑的確定，先從確定兩邊，逐漸向中間確定。 直徑20mm最小處用于安裝皮帶輪；軸環(huán)處是該軸的最大處選用28mm； 與齒輪配合處d=26mm;與軸承配合處d=24mm; 圖2-24 （3） 軸Ⅰ的受力分析如下 FQ Fr FAy FCy FCz FAz 圖2-25 Ft D FCy 圖2-26 ①根據(jù)，p=0.75Kw,n=640N,得 ∵,故 ②,算得bz350-a糖果包裝機(jī)的齒輪模數(shù)為2,所軸Ⅰ上的齒輪直徑 ∵ ③垂直面內(nèi)的彎矩圖 圖2-27 由 ①②得 軸在垂直面內(nèi)沒有均布載荷，故只要求出B 處彎矩便可畫出該面的彎矩圖。 ④求水平面內(nèi)的彎矩圖 由受力分析可得 ，由④可算得FCy=N,則FCy方向與原圖 2-25設(shè)的方向相反。 把FCy=157.51N代入③中可得FAy=-257.51N 軸在水平面內(nèi)沒有均布載荷,只需求出B和C處的彎矩便可畫出該面的彎矩圖。 根據(jù)上方的計(jì)算畫出右圖2-27 ⑤合成彎矩，求斜率 分別合成B、C處的彎矩 AB段斜率: BC:段斜率： CD:段斜率： 圖2-28 軸Ⅰ的彎矩合力圖 ⑥求B處當(dāng)量彎矩 由圖2-18可以看出B截面的彎矩約是C截面處的彎矩大小的10倍左右，B處直徑為25mm,而C處為22mm倆者只相差4mm，故只有B是危險(xiǎn)截面，軸Ⅰ只要求單向轉(zhuǎn)動，因此可以認(rèn)為是脈動循環(huán)變化型的扭矩，可查得修正系數(shù)α≈0.6。 ∴B截面處的當(dāng)量彎矩為 ⑦計(jì)算B處應(yīng)具有最小的直徑 因?yàn)锽處要使用鍵與齒輪鏈接，因此要把上面直徑所得的直徑放大5%，∴。B處開始設(shè)定直徑為26mm,所以B處能滿足設(shè)計(jì)要求。 六、槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1. 槽輪機(jī)構(gòu)，以叫馬爾他機(jī)構(gòu)或日內(nèi)瓦機(jī)構(gòu)，主要由帶圓銷的撥盤、帶有徑向槽的槽輪組成。 2. 類型：Ⅰ平面槽輪機(jī)構(gòu) ①外嚙合槽輪機(jī)構(gòu) ②內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu) Ⅱ空間槽輪機(jī)構(gòu) 3. 特點(diǎn)：槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易加工，工作可靠，轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確，機(jī)械效率高。但是其動程不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不能太小，槽輪在起、停時(shí)的加速度大，有沖擊，并隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速，多用來實(shí)現(xiàn)不需經(jīng)常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)位角度的轉(zhuǎn)位運(yùn)動。 4. 主要參數(shù)的計(jì)算 槽數(shù) z=6mm 圓銷數(shù)k=1mm 中心距 a=150mm 1　 圓銷轉(zhuǎn)動半徑 2　 圓銷半徑 3　 槽頂高 4　 槽底高 ，取b=50mm 5　 槽深 6　 鎖止弧半徑 7　 槽頂口壁寬 8　 鎖止弧張開角 9　 運(yùn)動系數(shù) 七、總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對三年大學(xué)所學(xué)知識的一次檢驗(yàn)，與以前每個(gè)學(xué)期末的考試不一樣的是，這次所涉及到的知識不是單單的某一科而是好幾個(gè)科，設(shè)計(jì)中所用到的知識較多來自《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《自動機(jī)與生產(chǎn)線》、《工程力學(xué)》、《工程材料》、《機(jī)械制圖》、《autoCAD》等，而涉及其中卻使用很少的有機(jī)電傳動控制、機(jī)械制造工程等。由于本人在大二上學(xué)期到外地實(shí)習(xí)，把該學(xué)期的學(xué)習(xí)科目都壓到下學(xué)期的周末來進(jìn)行學(xué)習(xí)，所以對于其中涉及最多的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》并沒有學(xué)得很牢固。這讓我不得不花比較多的時(shí)間去再學(xué)習(xí)一次，還有像《工程力學(xué)》、《工程材料》、《機(jī)械制圖》這幾門課都是大一時(shí)所習(xí)的，事過兩年，其中有很多的知識也忘了，單單用在復(fù)習(xí)相關(guān)的知識就用了差不多2~3周的時(shí)間。 設(shè)計(jì)中遇到是最大問題就是課本上的例子和內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求相差較大，但是辦法總比困難多。通過上網(wǎng)查閱相關(guān)例子和詢問老師的意見后，得出今天大家所看到的報(bào)告。文中使用的表格多數(shù)來自網(wǎng)絡(luò)搜索得來，其中的受力分析，彎矩、扭矩圖則是使用autocad來完成。暫時(shí)完成的是畢業(yè)設(shè)計(jì)的文檔部分，還有零件圖和裝配圖尚未完成，個(gè)人會盡力來完成剩余部分。 三年時(shí)間匆匆而過，很快我就要離開校園的懷抱，去迎接社會的挑戰(zhàn)。在這里我要感謝日夜相伴的同學(xué)和朋友，是你們支持著我走到今天，更要感謝老師們的辛勤付出。如果在大學(xué)的路途中沒有你們的關(guān)心和提醒，也就沒有今天的我。不管將來我們走到何方何地，你們永遠(yuǎn)在我心中，我會時(shí)時(shí)刻刻記著你們，記著我是輕工的一份子。 馮健釗 機(jī)電122班 2014年10月6日 七、主要參考文獻(xiàn) 1．所學(xué)習(xí)過的相關(guān)教材； 2．中國輕工總會. 輕工業(yè)裝備技術(shù)手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997 3．戚長政.自動機(jī)與生產(chǎn)線. 北京：科學(xué)出版社，2004 4．尚久浩. 自動機(jī)械設(shè)計(jì). 北京：中國輕工業(yè)出版社，2003 5．張聰. 自動化食品包裝機(jī). 廣州：廣東科技出版社，2003 6．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊. 北京：石化出版社， 7、廣東輕工業(yè)機(jī)械集團(tuán)公司.全國啤酒瓶裝設(shè)備技術(shù)培訓(xùn)教材，1996 8、其他技術(shù)資料及產(chǎn)品手冊。 六、指導(dǎo)教師： 陳學(xué)文 教研室主任： 系（教學(xué)）主任： 校外指導(dǎo)教師：