BZ350-A型糖果包裝機(jī)工序盤傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)【含CAD圖紙】
1 前言 隨著我國(guó)輕工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展,產(chǎn)品包裝已逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化,隨之出現(xiàn)了生產(chǎn)率比一般工作機(jī)高得多的自動(dòng)機(jī)械,現(xiàn)在糖果包裝機(jī)有了很大的發(fā)展,我國(guó)已能生產(chǎn)多種型號(hào)的糖果包裝機(jī),大、中型糖果廠已實(shí)現(xiàn)了糖果的機(jī)械化包裝,一些工廠還裝備有保溫、勻條、成型及包裝一體化的糖果生產(chǎn)流水線。但是,我國(guó)糖果包裝機(jī)械和世界先進(jìn)水平相比,差距仍然很大,因此,必須加速提高糖果包裝機(jī)械化的水平。 糖果包裝機(jī)有一定的優(yōu)點(diǎn): 糖果包裝機(jī)一般都是自動(dòng)包裝機(jī),其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,自動(dòng)化程度高。它可以使送紙、切紙、抄紙、 理糖、裹包及打糖過程自動(dòng)完成。 小及包裝紙的性能。為使糖果包裝機(jī)能可靠地工作,糖果包裝機(jī)都有調(diào)節(jié)系統(tǒng)和一定范圍內(nèi)的無(wú)極變速裝置。 糖果包裝機(jī)的包裝對(duì)象(糖塊)的質(zhì)量小(一般不超過 20g),機(jī)器的功率主要用于克服摩擦力,所以功率消耗小,一般電動(dòng)機(jī)功率都在 2 糖果包裝機(jī)必須保證糖果的衛(wèi)生質(zhì)量。直接和糖塊接觸 的構(gòu) 件應(yīng)符合食品衛(wèi)生要求,且能迅速地分解和組合,形狀簡(jiǎn)單,便于洗滌。 糖果包裝機(jī)屬于食品類產(chǎn)品包裝機(jī),按照包裝的形式有折疊式包裹、 扭結(jié)式包裹兩大類。這種包裝機(jī)一般采用卷盤式包裝材料,在主機(jī)上實(shí)現(xiàn)包裝材料分切、包裹及封口工序。 國(guó)內(nèi)糖果包裝形式 目前國(guó)內(nèi)糖果包裝形式主要有包裝成型機(jī)械扭結(jié)式包裝、枕式包裝、折疊式包裝。 2 1)扭結(jié)式包裝是最古老的包裝形式,這種包裝形式多用于糖果,不僅可以通過高速、自動(dòng)化的立式包裝機(jī)來完成,也可以通過手工操作完成; 2)枕式包裝在國(guó)際上流行于上世紀(jì) 70 年代,國(guó)內(nèi)從 80 年代開始流行。由于立式包裝機(jī)比較普及,目前多數(shù)糖果、巧克力生產(chǎn)企業(yè)均采用枕式包裝。 3)而折疊式包裝,多用于巧 克力產(chǎn)品,糖果適宜做成卷包、條包、合裝,這種包裝形式對(duì)包裝設(shè)備和包裝材料有較高要求。 本設(shè)計(jì)是在 A 型糖果包裝機(jī)做深入調(diào)查研究基礎(chǔ)上,對(duì)某些結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),特別是對(duì)糖果包裝機(jī)實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)速的設(shè)計(jì),對(duì)無(wú)級(jí)調(diào)速的皮帶輪的結(jié)構(gòu)做了精心設(shè)計(jì),提高了機(jī)器的適用性,使機(jī)器操作更加容易,也保證了機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定性,提高了機(jī)器的生產(chǎn)率。 扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的概述及現(xiàn)狀分析 用撓性包裝材料裹包產(chǎn)品,將末端伸出的裹包材料扭結(jié)封閉的機(jī)器稱為扭結(jié)式裹包機(jī)。其裹包方式由單端和雙端扭結(jié)。 我國(guó)糖果包裝六七十年代前主要以手工 作業(yè)為主,這是由我國(guó) 的特殊國(guó)情決定的,對(duì)糖果扭結(jié)包裝機(jī)的研究很少。隨著市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大和食品丁 改革開放前我國(guó)幵始從歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)他們的糖果鈕裝機(jī)械設(shè)備,并幵始有計(jì)劃的 進(jìn)行仿制和改造,吸收國(guó)外糖果包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)理念和制造經(jīng)驗(yàn)。 到八十年代初已經(jīng)基本完成了對(duì)引進(jìn)的糖果包裝機(jī)械裝置的消化吸收制作,并對(duì)糖果包裝機(jī)開發(fā)出自己的新 技術(shù)、新設(shè)備。九十年代,我國(guó)研制出伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的食品 3 包裝機(jī)械,食品包裝機(jī)械行 業(yè)實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械裝置為主向電腦程控為主的技術(shù)升級(jí)。在這種情況下,我國(guó)糖果包 裝機(jī) 取得了長(zhǎng)久的發(fā)展。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的糖果包裝機(jī)生產(chǎn)速度更快 ,自動(dòng)化程度更高,機(jī)械性能的柔軟性、系統(tǒng)化程度也迅速提高。中國(guó)以糖果包裝機(jī)、顆粒充填機(jī)、液體灌裝機(jī) 等為代表的食品包裝機(jī)械以其獨(dú)特性贏得了世界市場(chǎng)廣闊的銷售空間。例如上海久豐食 品機(jī)械有限公司自行研發(fā)制造的雙扭型糖果包裝機(jī)處于世界領(lǐng)先水平,申請(qǐng)專利并取得 國(guó)家級(jí)鑒定備案。冃前糖果包裝機(jī)的研究和幵發(fā)主要是抓住一個(gè)核心技術(shù):計(jì)算機(jī)技術(shù) 進(jìn)入食品包裝機(jī)械領(lǐng)域。我國(guó)已成功地研發(fā)出具有世界領(lǐng)先水品的微電腦程控式扭結(jié)包 裝機(jī),并實(shí)現(xiàn)實(shí)用化,開始叫眾多國(guó)內(nèi)外食品 包裝機(jī)械廠家提供該設(shè)備。該機(jī)釆用國(guó)際 流行的兩端扭結(jié)式包裝,設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)新穎、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,受到廣東、福建、浙江、上海、 山東、四川、河南等地及東南亞地 K 各使用廠家的一致好評(píng)。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和科 技的不斷進(jìn)步,中國(guó)制造的糖果包裝機(jī)械必將走向世界。 本次設(shè)計(jì)的 A 型糖果包裝機(jī)屬于扭結(jié)式包裹,是較為傳動(dòng)的一種糖果包裝機(jī)。它廣泛應(yīng)用于中小型糖果生產(chǎn)企業(yè),自動(dòng)化程度較高,既可以完成單層或多層紙的包裝,也可以包裝多種形狀的硬糖或軟糖,包裝方法簡(jiǎn)單美觀,結(jié)實(shí)牢靠,消費(fèi)者使用方面。 另外,本次設(shè)計(jì)的主要是采用 機(jī)械式傳動(dòng)控制機(jī)構(gòu),因?yàn)樘枪b機(jī),一般包裝速度均在 140 粒 上,高的可達(dá) 1600 粒 德國(guó)帕克 ?太克得累斯頓公司生產(chǎn)的 扭結(jié)手式糖果包裝機(jī))。要實(shí)現(xiàn)這樣高的包裝速度,而且要保證動(dòng)作的相互協(xié)調(diào)和工作可靠穩(wěn)定,用液壓或氣壓控制機(jī)構(gòu)尚有困難,因?yàn)橛鸵汉蜌怏w有可壓縮性,而且油液粘度大,高速換向運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性沖擊大,發(fā)熱高。液壓還會(huì)因?yàn)闇囟壬叨拐扯茸兓?,影響?dòng)作的準(zhǔn)確性,所以,一般只適用于活塞往復(fù)動(dòng)作在 4 40次 右的機(jī)械。目前國(guó)內(nèi)外糖果包裝機(jī)太多采用機(jī)械傳動(dòng)式。因?yàn)檫B桿、凸輪機(jī)構(gòu)一經(jīng)調(diào)整后,就能嚴(yán)格保證動(dòng)作的可靠性,并且能實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的動(dòng)作 . A 傳糖果包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)總圖 圖 1動(dòng)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 5 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(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 自動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)一般都比較復(fù)雜,對(duì)整機(jī)性能影響很大,所以在確定傳動(dòng)系統(tǒng)方案時(shí)要十分重視。應(yīng)注意以下原則: 1) 自動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)力求最短。 2) 自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有無(wú)級(jí)調(diào)速功能。 3) 自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的精度保持性要好。 4) 自動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)應(yīng)具有安全裝置和調(diào)整環(huán)節(jié)。 5) 自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)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(dòng)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 /夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)極調(diào)速,主電機(jī)的功率為 定轉(zhuǎn)速為 1410r/ 糖果 規(guī)格:圓柱形糖的直徑 13度 32 長(zhǎng)方形糖的厚 11 16 27 以下是電機(jī)、傳動(dòng)軸、分配軸之間的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 6 圖 2設(shè)計(jì)要求,糖果包裝機(jī)每分鐘生產(chǎn) 200300 顆糖,簡(jiǎn)單分析可得轉(zhuǎn)盤和撥盤要求轉(zhuǎn)速也為 200300r/為撥盤與軸配合處齒輪的齒數(shù)相同,所以得出軸的轉(zhuǎn)速為 200300r/ 馬氏輪 撥銷盤力: 200300粒/無(wú)級(jí)調(diào)速 ); 糖果規(guī)格:圓柱形糖的直徑13度32 長(zhǎng)方形糖的厚111627 主電機(jī):定轉(zhuǎn)速n=1410r/ 撥盤 轉(zhuǎn)盤 7 由圖 2軸的傳動(dòng)比為 2580軸可算出軸的轉(zhuǎn)速 m 606402580300200n 軸 由于知道 n 和 以得到皮帶的傳動(dòng)比 06 4 0 1 4 1 0 帶 二無(wú)級(jí)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(dòng)微小,工作時(shí)間長(zhǎng)的工作情況 圖 2得到工作情況系數(shù) 據(jù) 工作情況 空,輕載啟動(dòng) 重載啟動(dòng) 每天工作小時(shí)數(shù) 10 1016 16 10 1016 16 載荷變動(dòng)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 荷變動(dòng)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 荷變動(dòng)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 荷變動(dòng)大 破碎機(jī),磨碎機(jī)等 8 c 9 7 可得出計(jì)算功率為 ( 2) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 1 21)確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1圖 2據(jù) 和 m 410 ,由上圖應(yīng)該 z 型 并據(jù)下圖出于方便計(jì)算的原因初選取 d 801 圖 29 若的把 d 801 當(dāng)成直徑最小時(shí),即 d 80m , 又 得 由得 d a ,再根據(jù) 圖表 2整得 d 125m a 2)驗(yàn)算帶速 v 在小帶輪直徑確定后,可根據(jù)100060d 1Md 若 d 80m 時(shí), 若 d 125m 時(shí) , 10 算出的帶速均在 525m/初選 d 125801 合理。 3)確定大帶輪基準(zhǔn)直徑 把 d 125m a 代入得 d 32 ; 把 d 80m 代入得 d 176 2 ,據(jù)上計(jì)算和 圖表 2帶輪直徑系列標(biāo)準(zhǔn)值 d 1802 。 ( 3)確定中心距和基準(zhǔn)直徑長(zhǎng)度 按 d 801 ) 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 0a )(2)(1021 得出 2 01 8 2 0 ,由計(jì)算方便的原則初選 000 。 根據(jù)下列式計(jì)算 L 02122100 422 1 35 0 04801 8 01 8 02 2 由下表選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度 1400 11 圖表 2算實(shí)際中心距 a d 計(jì)算給中心距的調(diào)整余量 d 0 i n d 51 4 0 a x ( 4)驗(yàn)算小帶輪上的包角 1 21 當(dāng) 01 時(shí), 251 時(shí), 251801801 12 主動(dòng)輪上的包角合適。 ( 5)計(jì)算所需要 ( 00 ,根據(jù) 7.1 r/m 0帶 和下 表用插值法可得圖 2P , 0 ,由下表得出 k 而 圖 2 14.1 13 圖 2 7 Z,設(shè)計(jì)要求能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)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 選用 A 型 ( 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) 帶 2交得的點(diǎn)可以看出交點(diǎn)在 要選擇與 所以由 圖 2d 801 ,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: d 80m 、 25m 802 6 ,所選取的 V 帶滿足要求。 2 01 8 2 0 , 14 1400 , d 3, 91 ,滿足要求。 ( 7)重新計(jì)算所需要 V 帶的根數(shù) Z 4)( 00 ,根據(jù) 7.1 r/m 0帶 從圖 222中使用插值法可以得到: wP 0 , k , 98.0本次選用的是 A 型 V 帶,經(jīng)查閱相關(guān)單根 A 型 wP 7 于 1,即使用一根帶就能滿足要求,所以選 A 型 ( 8) 計(jì)算 V 帶的初拉力 0F 和作用在軸上的載荷持適當(dāng)?shù)某趵鲃?dòng)工件 的首要條件。初拉力不足,極限摩擦力小,傳動(dòng)能00005 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米 V 帶的質(zhì)量 型號(hào) Y Z A B C D E ,再由圖 2系數(shù) k 三、皮帶輪及彈簧的設(shè)計(jì) 1、 帶傳動(dòng)的工作原理圖如下 圖 216 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(dòng)輪的一邊被拉緊 , 其上拉力由 大到 1F ,從動(dòng)輪的一邊則被放松,帶上的拉力由 少到 2F 。 設(shè)帶的總長(zhǎng)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 2001 . 021 2 . 在圖 2取主動(dòng)輪一端的帶為分離時(shí),則總摩擦力 21 f 在帶傳動(dòng)中,去邊拉力和松邊拉力之差就是帶傳動(dòng)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 21. 帶傳動(dòng)所能傳遞的功率 P 1000 . 由 得 ,結(jié)合 得 17 701 . 2221 . 由 得 , 從歐拉公式 2221 ,化簡(jiǎn)可得 )2221 180170)222221 解出 35.0f 圖 2f , 由上算得 35.0f 結(jié)合 ,解得 N= 由圖 2出2, 為帶輪輪槽的角度,下次設(shè)計(jì)選用的輪槽角為 故 o o s 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 d 45801 2 5m a x 當(dāng)選擇a a n2 d 時(shí), 18 圖 2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 13槽輪角選用,當(dāng)兩片帶輪合緊時(shí),最邊緣的距離為 2 比 13出較多,故槽輪角不可以選擇 38o。 再次試用 a a 時(shí), ,當(dāng)選用 , ,邊緣只有 度差小,不影響調(diào)速。 選擇 。 圖 2據(jù)左表, f 取 10mm 1 19 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 等。 已知 d 125801 和 d t a nm a x 根據(jù)彈簧所受載荷特性,選用類碳素彈簧鋼絲, ( 2)查相關(guān)的表格得到許用應(yīng)力應(yīng)力 b G=80 000設(shè) d=閱可得到對(duì)應(yīng)值 620 M P 1 01 6 2 ( 3) 初選彈簧指數(shù) C=5 ( 4) 根據(jù)由度系數(shù) d 4 圓整后 d=3。 ( 5) 求出彈簧內(nèi)徑 2D 5352 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 糖果包裝機(jī)使用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是 4,功率為 定頻率和電壓分別為 5080V,2 對(duì)磁極,同步轉(zhuǎn)速為 1500r/ 20 根據(jù) %6%100150014101500 o ,可得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率為 6% 中心高為 80地腳孔距 100向) 125向);軸徑 19 軸伸長(zhǎng) 40鍵槽寬 6長(zhǎng)寬高為 285235170 圖 2 6) 重新選擇彈簧指數(shù) C 當(dāng) C=8時(shí), ,圓整 d=4mm 2482 (7)計(jì)算彈簧有效圈數(shù) n 4324 FD 兩端各取 死圈,則壓縮彈簧總?cè)?shù) +2=5圈 (8)計(jì)算工作極限載荷和變形量 (類載荷 ) 40 6 21 m a (9)計(jì)算彈簧的其它幾何參數(shù) 彈簧外徑 D=d=32+4=36 彈簧內(nèi)徑 2 d=328 節(jié)距 (m a x 彈簧自由高度 2 0 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 ( m a xm 由于 a xm a xm ,解得 。、 常態(tài)下彈簧的長(zhǎng)度為 四、 齒輪的設(shè)計(jì) 1、 選擇齒輪材料及精度等級(jí) 因傳遞功率只有 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度分別圖 222 為 217255 169217為該齒輪是一級(jí)減速,所以可以早、歸類為普通減 速器,由圖表 2擇 8級(jí)精度,要求大齒輪粗糙度 m。 圖 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(dòng),故按接觸疲勞強(qiáng)度 設(shè)計(jì)。 ( 1) 扭矩 T 1 91640 m ( 2)載荷系數(shù) K。可查得 K= 3)確定齒寬系數(shù)d。 小齒輪的齒數(shù)為 25,大齒輪的齒數(shù)為 80。因單級(jí)齒輪傳動(dòng)為非對(duì)稱布置,且為軟齒面,所以 ,選用 1d 。 圖 223 ( 4) 許用接觸應(yīng)力 H 通過查閱相關(guān)資料可得 601 , 302 ,安全系數(shù) 1 假設(shè)機(jī)器使用壽命為 10年,每天工作 20h,則 91 4 05210(16 4 06060 hn 8912 由下圖可得 Z ,圖 2 M P 515 6 M P 2 24 43d 3 23 11 故 根據(jù)漸開線齒輪的模數(shù)表,在第一系列中選取 m=2 ( 5) 主要參數(shù)的計(jì)算 1) 025211 2) 6 080222 3) 05011 4) 05802522121( 6)彎曲疲勞強(qiáng)度的校核 查下表可得 ,由下圖可查得 10 ,M P a 安全系數(shù) 軟齒面 硬齒面 重要傳動(dòng)、滲碳淬火齒輪 S 25 從圖 2 M P M P 8 12111211 1 9 2112212 齒根彎曲強(qiáng)度合格 ( 7) 驗(yàn)算齒輪的圓周速度 v m5/1 ,故選擇精度 8 是合適的 26 五、 軸的設(shè)計(jì)(一) 圖 2機(jī)外伸軸的長(zhǎng)度分布如上圖 2圖為 2電機(jī)俯視和側(cè)視的受力圖 圖 2 圖 2 27 分析該軸受力屬于壓彎組合,由上可得 6 21 7, 4 (1)水平方向(壓應(yīng)力) (2)正應(yīng)力: M P 2m a x 。 軸使用的為碳鋼。查表可得 E=216形量 C 7629l ( 2)垂直方向 (彎曲變形 ) 0 y 扭矩: 6(2/(2 21 電機(jī)軸的彎矩和扭矩圖如右圖所示 4、 軸的設(shè)計(jì)(二) 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(hào)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=118107, C 取 110。 0 , 圖 2 228 該軸的最小直徑為 m ,考慮到鍵槽的影響, ,根據(jù)軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑,選用 d=20行設(shè)計(jì)。 ( 2)確定軸各段的直徑大小 軸各段直 徑的確定,先從確定兩邊,逐漸向中間確定。 直徑 20小處用于安裝皮帶輪;軸環(huán)處是該軸的最大處選用 28 與齒輪配合處 d=26軸承配合處 d=24圖 2 3) 軸的受力分析如下 圖 2 Q r 29 根據(jù)549 , p=n=640N,得 4 9 0M,故 m 由. 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。 B 求水平面內(nèi)的彎矩圖 由受力分析可得 . 圖 2 ,算得 果包裝機(jī)的齒輪模數(shù)為 2,所軸上的齒輪直徑0252 F t 72/50 3 720t 垂直面內(nèi)的彎矩圖 D 230 據(jù)上文可知 ,由可算得 ,則 2 把 入中可得 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合成彎矩,求斜率 分別合成 B、 C 處的彎矩 ( ( 斜率: 斜率: D 31 圖 2的彎矩合力圖 求 B 處當(dāng)量彎矩 由圖 2以看出 B 截面的彎矩約是 0倍左右, B 處直徑為25 C 處為 22者只相差 4只有 只要求單向 轉(zhuǎn)動(dòng),因此可以認(rèn)為是脈動(dòng)循環(huán)變化型的扭矩,可查得修正系數(shù) B 截面處的當(dāng)量彎矩為 計(jì)算 33 因?yàn)?B 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 。 B 處開始設(shè)定直徑為 26以 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:平面槽輪機(jī)構(gòu) 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu) 內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu) 空間槽輪機(jī)構(gòu) 3. 特點(diǎn):槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易加工,工作可靠,轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確,機(jī)械效率高。但是其動(dòng)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) 32 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(dòng)。 4. 主要參數(shù)的計(jì)算 槽數(shù) z=6銷數(shù) k=1心距 a=150 圓銷轉(zhuǎn)動(dòng)半 徑 圓銷半徑 槽頂高 o o s 槽底高 2751 5 0b 1 ,取 b=50 槽深 2 9h 2 鎖止弧半徑 R 槽頂口壁寬 鎖止弧張開角 34211 K 運(yùn)動(dòng)系數(shù) z 33 七、總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)三年大學(xué)所學(xué)知識(shí)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(shí)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(shí)較多來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、自動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)線、工程力學(xué)、工程材料、機(jī)械制圖、 ,而涉及其中卻使用很少的有機(jī)電傳動(dòng)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?jí)旱较聦W(xué)期的周末來進(jìn)行學(xué)習(xí),所以對(duì)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(shí)也忘了,單單用在復(fù)習(xí)相關(guān) 的知識(shí)就用了差不多 23周的時(shí)間。 34 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 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(huì)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(huì)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(huì)時(shí)時(shí)刻刻記著你們,記著我是輕工的一份子。 七、主要參考文獻(xiàn) 1所學(xué)習(xí)過的相關(guān)教材; 2中國(guó)輕工總會(huì) . 輕工業(yè)裝備技術(shù)手冊(cè) . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1997 3戚長(zhǎng)政 北京:科學(xué)出版社, 2004 4尚久浩 . 自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì) . 北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2003 5張聰 . 自動(dòng) 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(cè) . 北京:石化出版社, 7、廣東輕工業(yè)機(jī)械集團(tuán)公司 1996 8、其他技術(shù)資料及產(chǎn)品手冊(cè)。 35 1 前言 隨著我國(guó)輕工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展,產(chǎn)品包裝已逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化,隨之出現(xiàn)了生產(chǎn)率比一般工作機(jī)高得多的自動(dòng)機(jī)械,現(xiàn)在糖果包裝機(jī)有了很大的發(fā)展,我國(guó)已能生產(chǎn)多種型號(hào)的糖果包裝機(jī),大、中型糖果廠已實(shí)現(xiàn)了糖果的機(jī)械化包裝,一些工廠還裝備有保溫、勻條、成型及包裝一體化的糖果生產(chǎn)流水線。但是,我國(guó)糖果包裝機(jī)械和世界先進(jìn)水平相比,差距仍然很大,因此,必須加速提高糖果包裝機(jī)械化的水平。 糖果包裝機(jī)有一定的優(yōu)點(diǎn): 糖果包裝機(jī)一般都是自動(dòng)包裝機(jī),其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,自動(dòng)化程度高。它可以使送紙、切紙、抄紙、 理糖、裹包及打糖過程自動(dòng)完成。 小及包裝紙的性能。為使糖果包裝機(jī)能可靠地工作,糖果包裝機(jī)都有調(diào)節(jié)系統(tǒng)和一定范圍內(nèi)的無(wú)極變速裝置。 糖果包裝機(jī)的包裝對(duì)象(糖塊)的質(zhì)量小(一般不超過 20g),機(jī)器的功率主要用于克服摩擦力,所以功率消耗小,一般電動(dòng)機(jī)功率都在 2 糖果包裝機(jī)必須保證糖果的衛(wèi)生質(zhì)量。直接和糖塊接觸 的構(gòu) 件應(yīng)符合食品衛(wèi)生要求,且能迅速地分解和組合,形狀簡(jiǎn)單,便于洗滌。 糖果包裝機(jī)屬于食品類產(chǎn)品包裝機(jī),按照包裝的形式有折疊式包裹、 扭結(jié)式包裹兩大類。這種包裝機(jī)一般采用卷盤式包裝材料,在主機(jī)上實(shí)現(xiàn)包裝材料分切、包裹及封口工序。 國(guó)內(nèi)糖果包裝形式 目前國(guó)內(nèi)糖果包裝形式主要有包裝成型機(jī)械扭結(jié)式包裝、枕式包裝、折疊式包裝。 2 1)扭結(jié)式包裝是最古老的包裝形式,這種包裝形式多用于糖果,不僅可以通過高速、自動(dòng)化的立式包裝機(jī)來完成,也可以通過手工操作完成; 2)枕式包裝在國(guó)際上流行于上世紀(jì) 70 年代,國(guó)內(nèi)從 80 年代開始流行。由于立式包裝機(jī)比較普及,目前多數(shù)糖果、巧克力生產(chǎn)企業(yè)均采用枕式包裝。 3)而折疊式包裝,多用于巧 克力產(chǎn)品,糖果適宜做成卷包、條包、合裝,這種包裝形式對(duì)包裝設(shè)備和包裝材料有較高要求。 本設(shè)計(jì)是在 A 型糖果包裝機(jī)做深入調(diào)查研究基礎(chǔ)上,對(duì)某些結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),特別是對(duì)糖果包裝機(jī)實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)速的設(shè)計(jì),對(duì)無(wú)級(jí)調(diào)速的皮帶輪的結(jié)構(gòu)做了精心設(shè)計(jì),提高了機(jī)器的適用性,使機(jī)器操作更加容易,也保證了機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定性,提高了機(jī)器的生產(chǎn)率。 扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的概述及現(xiàn)狀分析 用撓性包裝材料裹包產(chǎn)品,將末端伸出的裹包材料扭結(jié)封閉的機(jī)器稱為扭結(jié)式裹包機(jī)。其裹包方式由單端和雙端扭結(jié)。 我國(guó)糖果包裝六七十年代前主要以手工 作業(yè)為主,這是由我國(guó) 的特殊國(guó)情決定的,對(duì)糖果扭結(jié)包裝機(jī)的研究很少。隨著市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大和食品丁 改革開放前我國(guó)幵始從歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)他們的糖果鈕裝機(jī)械設(shè)備,并幵始有計(jì)劃的 進(jìn)行仿制和改造,吸收國(guó)外糖果包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)理念和制造經(jīng)驗(yàn)。 到八十年代初已經(jīng)基本完成了對(duì)引進(jìn)的糖果包裝機(jī)械裝置的消化吸收制作,并對(duì)糖果包裝機(jī)開發(fā)出自己的新 技術(shù)、新設(shè)備。九十年代,我國(guó)研制出伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的食品 3 包裝機(jī)械,食品包裝機(jī)械行 業(yè)實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械裝置為主向電腦程控為主的技術(shù)升級(jí)。在這種情況下,我國(guó)糖果包 裝機(jī) 取得了長(zhǎng)久的發(fā)展。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的糖果包裝機(jī)生產(chǎn)速度更快 ,自動(dòng)化程度更高,機(jī)械性能的柔軟性、系統(tǒng)化程度也迅速提高。中國(guó)以糖果包裝機(jī)、顆粒充填機(jī)、液體灌裝機(jī) 等為代表的食品包裝機(jī)械以其獨(dú)特性贏得了世界市場(chǎng)廣闊的銷售空間。例如上海久豐食 品機(jī)械有限公司自行研發(fā)制造的雙扭型糖果包裝機(jī)處于世界領(lǐng)先水平,申請(qǐng)專利并取得 國(guó)家級(jí)鑒定備案。冃前糖果包裝機(jī)的研究和幵發(fā)主要是抓住一個(gè)核心技術(shù):計(jì)算機(jī)技術(shù) 進(jìn)入食品包裝機(jī)械領(lǐng)域。我國(guó)已成功地研發(fā)出具有世界領(lǐng)先水品的微電腦程控式扭結(jié)包 裝機(jī),并實(shí)現(xiàn)實(shí)用化,開始叫眾多國(guó)內(nèi)外食品 包裝機(jī)械廠家提供該設(shè)備。該機(jī)釆用國(guó)際 流行的兩端扭結(jié)式包裝,設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)新穎、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,受到廣東、福建、浙江、上海、 山東、四川、河南等地及東南亞地 K 各使用廠家的一致好評(píng)。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和科 技的不斷進(jìn)步,中國(guó)制造的糖果包裝機(jī)械必將走向世界。 本次設(shè)計(jì)的 A 型糖果包裝機(jī)屬于扭結(jié)式包裹,是較為傳動(dòng)的一種糖果包裝機(jī)。它廣泛應(yīng)用于中小型糖果生產(chǎn)企業(yè),自動(dòng)化程度較高,既可以完成單層或多層紙的包裝,也可以包裝多種形狀的硬糖或軟糖,包裝方法簡(jiǎn)單美觀,結(jié)實(shí)牢靠,消費(fèi)者使用方面。 另外,本次設(shè)計(jì)的主要是采用 機(jī)械式傳動(dòng)控制機(jī)構(gòu),因?yàn)樘枪b機(jī),一般包裝速度均在 140 粒 上,高的可達(dá) 1600 粒 德國(guó)帕克 ?太克得累斯頓公司生產(chǎn)的 扭結(jié)手式糖果包裝機(jī))。要實(shí)現(xiàn)這樣高的包裝速度,而且要保證動(dòng)作的相互協(xié)調(diào)和工作可靠穩(wěn)定,用液壓或氣壓控制機(jī)構(gòu)尚有困難,因?yàn)橛鸵汉蜌怏w有可壓縮性,而且油液粘度大,高速換向運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性沖擊大,發(fā)熱高。液壓還會(huì)因?yàn)闇囟壬叨拐扯茸兓?,影響?dòng)作的準(zhǔn)確性,所以,一般只適用于活塞往復(fù)動(dòng)作在 4 40次 右的機(jī)械。目前國(guó)內(nèi)外糖果包裝機(jī)太多采用機(jī)械傳動(dòng)式。因?yàn)檫B桿、凸輪機(jī)構(gòu)一經(jīng)調(diào)整后,就能嚴(yán)格保證動(dòng)作的可靠性,并且能實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的動(dòng)作 . A 傳糖果包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)總圖 圖 1動(dòng)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 5 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(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 自動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)一般都比較復(fù)雜,對(duì)整機(jī)性能影響很大,所以在確定傳動(dòng)系統(tǒng)方案時(shí)要十分重視。應(yīng)注意以下原則: 1) 自動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)力求最短。 2) 自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有無(wú)級(jí)調(diào)速功能。 3) 自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的精度保持性要好。 4) 自動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)應(yīng)具有安全裝置和調(diào)整環(huán)節(jié)。 5) 自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)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(dòng)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 /夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)極調(diào)速,主電機(jī)的功率為 定轉(zhuǎn)速為 1410r/ 糖果 規(guī)格:圓柱形糖的直徑 13度 32 長(zhǎng)方形糖的厚 11 16 27 以下是電機(jī)、傳動(dòng)軸、分配軸之間的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 6 圖 2設(shè)計(jì)要求,糖果包裝機(jī)每分鐘生產(chǎn) 200300 顆糖,簡(jiǎn)單分析可得轉(zhuǎn)盤和撥盤要求轉(zhuǎn)速也為 200300r/為撥盤與軸配合處齒輪的齒數(shù)相同,所以得出軸的轉(zhuǎn)速為 200300r/ 馬氏輪 撥銷盤力: 200300粒/無(wú)級(jí)調(diào)速 ); 糖果規(guī)格:圓柱形糖的直徑13度32 長(zhǎng)方形糖的厚111627 主電機(jī):定轉(zhuǎn)速n=1410r/ 撥盤 轉(zhuǎn)盤 7 由圖 2軸的傳動(dòng)比為 2580軸可算出軸的轉(zhuǎn)速 m 606402580300200n 軸 由于知道 n 和 以得到皮帶的傳動(dòng)比 06 4 0 1 4 1 0 帶 二無(wú)級(jí)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(dòng)微小,工作時(shí)間長(zhǎng)的工作情況 圖 2得到工作情況系數(shù) 據(jù) 工作情況 空,輕載啟動(dòng) 重載啟動(dòng) 每天工作小時(shí)數(shù) 10 1016 16 10 1016 16 載荷變動(dòng)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 荷變動(dòng)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 荷變動(dòng)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 荷變動(dòng)大 破碎機(jī),磨碎機(jī)等 8 c 9 7 可得出計(jì)算功率為 ( 2) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 1 21)確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1圖 2據(jù) 和 m 410 ,由上圖應(yīng)該 z 型 并據(jù)下圖出于方便計(jì)算的原因初選取 d 801 圖 29 若的把 d 801 當(dāng)成直徑最小時(shí),即 d 80m , 又 得 由得 d a ,再根據(jù) 圖表 2整得 d 125m a 2)驗(yàn)算帶速 v 在小帶輪直徑確定后,可根據(jù)100060d 1Md 若 d 80m 時(shí), 若 d 125m 時(shí) , 10 算出的帶速均在 525m/初選 d 125801 合理。 3)確定大帶輪基準(zhǔn)直徑 把 d 125m a 代入得 d 32 ; 把 d 80m 代入得 d 176 2 ,據(jù)上計(jì)算和 圖表 2帶輪直徑系列標(biāo)準(zhǔn)值 d 1802 。 ( 3)確定中心距和基準(zhǔn)直徑長(zhǎng)度 按 d 801 ) 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 0a )(2)(1021 得出 2 01 8 2 0 ,由計(jì)算方便的原則初選 000 。 根據(jù)下列式計(jì)算 L 02122100 422 1 35 0 04801 8 01 8 02 2 由下表選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度 1400 11 圖表 2算實(shí)際中心距 a d 計(jì)算給中心距的調(diào)整余量 d 0 i n d 51 4 0 a x ( 4)驗(yàn)算小帶輪上的包角 1 21 當(dāng) 01 時(shí), 251 時(shí), 251801801 12 主動(dòng)輪上的包角合適。 ( 5)計(jì)算所需要 ( 00 ,根據(jù) 7.1 r/m 0帶 和下 表用插值法可得圖 2P , 0 ,由下表得出 k 而 圖 2 14.1 13 圖 2 7 Z,設(shè)計(jì)要求能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)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 選用 A 型 ( 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) 帶 2交得的點(diǎn)可以看出交點(diǎn)在 要選擇與 所以由 圖 2d 801 ,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: d 80m 、 25m 802 6 ,所選取的 V 帶滿足要求。 2 01 8 2 0 , 14 1400 , d 3, 91 ,滿足要求。 ( 7)重新計(jì)算所需要 V 帶的根數(shù) Z 4)( 00 ,根據(jù) 7.1 r/m 0帶 從圖 222中使用插值法可以得到: wP 0 , k , 98.0本次選用的是 A 型 V 帶,經(jīng)查閱相關(guān)單根 A 型 wP 7 于 1,即使用一根帶就能滿足要求,所以選 A 型 ( 8) 計(jì)算 V 帶的初拉力 0F 和作用在軸上的載荷持適當(dāng)?shù)某趵鲃?dòng)工件 的首要條件。初拉力不足,極限摩擦力小,傳動(dòng)能00005 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米 V 帶的質(zhì)量 型號(hào) Y Z A B C D E ,再由圖 2系數(shù) k 三、皮帶輪及彈簧的設(shè)計(jì) 1、 帶傳動(dòng)的工作原理圖如下 圖 216 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(dòng)輪的一邊被拉緊 , 其上拉力由 大到 1F ,從動(dòng)輪的一邊則被放松,帶上的拉力由 少到 2F 。 設(shè)帶的總長(zhǎng)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 2001 . 021 2 . 在圖 2取主動(dòng)輪一端的帶為分離時(shí),則總摩擦力 21 f 在帶傳動(dòng)中,去邊拉力和松邊拉力之差就是帶傳動(dòng)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 21. 帶傳動(dòng)所能傳遞的功率 P 1000 . 由 得 ,結(jié)合 得 17 701 . 2221 . 由 得 , 從歐拉公式 2221 ,化簡(jiǎn)可得 )2221 180170)222221 解出 35.0f 圖 2f , 由上算得 35.0f 結(jié)合 ,解得 N= 由圖 2出2, 為帶輪輪槽的角度,下次設(shè)計(jì)選用的輪槽角為 故 o o s 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 d 45801 2 5m a x 當(dāng)選擇a a n2 d 時(shí), 18 圖 2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 13槽輪角選用,當(dāng)兩片帶輪合緊時(shí),最邊緣的距離為 2 比 13出較多,故槽輪角不可以選擇 38o。 再次試用 a a 時(shí), ,當(dāng)選用 , ,邊緣只有 度差小,不影響調(diào)速。 選擇 。 圖 2據(jù)左表, f 取 10mm 1 19 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 等。 已知 d 125801 和 d t a nm a x 根據(jù)彈簧所受載荷特性,選用類碳素彈簧鋼絲, ( 2)查相關(guān)的表格得到許用應(yīng)力應(yīng)力 b G=80 000設(shè) d=閱可得到對(duì)應(yīng)值 620 M P 1 01 6 2 ( 3) 初選彈簧指數(shù) C=5 ( 4) 根據(jù)由度系數(shù) d 4 圓整后 d=3。 ( 5) 求出彈簧內(nèi)徑 2D 5352 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 糖果包裝機(jī)使用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是 4,功率為 定頻率和電壓分別為 5080V,2 對(duì)磁極,同步轉(zhuǎn)速為 1500r/ 20 根據(jù) %6%100150014101500 o ,可得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率為 6% 中心高為 80地腳孔距 100向) 125向);軸徑 19 軸伸長(zhǎng) 40鍵槽寬 6長(zhǎng)寬高為 285235170 圖 2 6) 重新選擇彈簧指數(shù) C 當(dāng) C=8時(shí), ,圓整 d=4mm 2482 (7)計(jì)算彈簧有效圈數(shù) n 4324 FD 兩端各取 死圈,則壓縮彈簧總?cè)?shù) +2=5圈 (8)計(jì)算工作極限載荷和變形量 (類載荷 ) 40 6 21 m a (9)計(jì)算彈簧的其它幾何參數(shù) 彈簧外徑 D=d=32+4=36 彈簧內(nèi)徑 2 d=328 節(jié)距 (m a x 彈簧自由高度 2 0 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 ( m a xm 由于 a xm a xm ,解得 。、 常態(tài)下彈簧的長(zhǎng)度為 四、 齒輪的設(shè)計(jì) 1、 選擇齒輪材料及精度等級(jí) 因傳遞功率只有 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度分別圖 222 為 217255 169217為該齒輪是一級(jí)減速,所以可以早、歸類為普通減 速器,由圖表 2擇 8級(jí)精度,要求大齒輪粗糙度 m。 圖 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(dòng),故按接觸疲勞強(qiáng)度 設(shè)計(jì)。 ( 1) 扭矩 T 1 91640 m ( 2)載荷系數(shù) K??刹榈?K= 3)確定齒寬系數(shù)d。 小齒輪的齒數(shù)為 25,大齒輪的齒數(shù)為 80。因單級(jí)齒輪傳動(dòng)為非對(duì)稱布置,且為軟齒面,所以 ,選用 1d 。 圖 223 ( 4) 許用接觸應(yīng)力 H 通過查閱相關(guān)資料可得 601 , 302 ,安全系數(shù) 1 假設(shè)機(jī)器使用壽命為 10年,每天工作 20h,則 91 4 05210(16 4 06060 hn 8912 由下圖可得 Z ,圖 2 M P 515 6 M P 2 24 43d 3 23 11 故 根據(jù)漸開線齒輪的模數(shù)表,在第一系列中選取 m=2 ( 5) 主要參數(shù)的計(jì)算 1) 025211 2) 6 080222 3) 05011 4) 05802522121( 6)彎曲疲勞強(qiáng)度的校核 查下表可得 ,由下圖可查得 10 ,M P a 安全系數(shù) 軟齒面 硬齒面 重要傳動(dòng)、滲碳淬火齒輪 S 25 從圖 2 M P M P 8 12111211 1 9 2112212 齒根彎曲強(qiáng)度合格 ( 7) 驗(yàn)算齒輪的圓周速度 v m5/1 ,故選擇精度 8 是合適的 26 五、 軸的設(shè)計(jì)(一) 圖 2機(jī)外伸軸的長(zhǎng)度分布如上圖 2圖為 2電機(jī)俯視和側(cè)視的受力圖 圖 2 圖 2 27 分析該軸受力屬于壓彎組合,由上可得 6 21 7, 4 (1)水平方向(壓應(yīng)力) (2)正應(yīng)力: M P 2m a x 。 軸使用的為碳鋼。查表可得 E=216形量 C 7629l ( 2)垂直方向 (彎曲變形 ) 0 y 扭矩: 6(2/(2 21 電機(jī)軸的彎矩和扭矩圖如右圖所示 4、 軸的設(shè)計(jì)(二) 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(hào)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=118107, C 取 110。 0 , 圖 2 228 該軸的最小直徑為 m ,考慮到鍵槽的影響, ,根據(jù)軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑,選用 d=20行設(shè)計(jì)。 ( 2)確定軸各段的直徑大小 軸各段直 徑的確定,先從確定兩邊,逐漸向中間確定。 直徑 20小處用于安裝皮帶輪;軸環(huán)處是該軸的最大處選用 28 與齒輪配合處 d=26軸承配合處 d=24圖 2 3) 軸的受力分析如下 圖 2 Q r 29 根據(jù)549 , p=n=640N,得 4 9 0M,故 m 由. 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。 B 求水平面內(nèi)的彎矩圖 由受力分析可得 . 圖 2 ,算得 果包裝機(jī)的齒輪模數(shù)為 2,所軸上的齒輪直徑0252 F t 72/50 3 720t 垂直面內(nèi)的彎矩圖 D 230 據(jù)上文可知 ,由可算得 ,則 2 把 入中可得 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合成彎矩,求斜率 分別合成 B、 C 處的彎矩 ( ( 斜率: 斜率: D 31 圖 2的彎矩合力圖 求 B 處當(dāng)量彎矩 由圖 2以看出 B 截面的彎矩約是 0倍左右, B 處直徑為25 C 處為 22者只相差 4只有 只要求單向 轉(zhuǎn)動(dòng),因此可以認(rèn)為是脈動(dòng)循環(huán)變化型的扭矩,可查得修正系數(shù) B 截面處的當(dāng)量彎矩為 計(jì)算 33 因?yàn)?B 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 。 B 處開始設(shè)定直徑為 26以 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:平面槽輪機(jī)構(gòu) 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu) 內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu) 空間槽輪機(jī)構(gòu) 3. 特點(diǎn):槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易加工,工作可靠,轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確,機(jī)械效率高。但是其動(dòng)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) 32 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(dòng)。 4. 主要參數(shù)的計(jì)算 槽數(shù) z=6銷數(shù) k=1心距 a=150 圓銷轉(zhuǎn)動(dòng)半 徑 圓銷半徑 槽頂高 o o s 槽底高 2751 5 0b 1 ,取 b=50 槽深 2 9h 2 鎖止弧半徑 R 槽頂口壁寬 鎖止弧張開角 34211 K 運(yùn)動(dòng)系數(shù) z 33 七、總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)三年大學(xué)所學(xué)知識(shí)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(shí)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(shí)較多來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、自動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)線、工程力學(xué)、工程材料、機(jī)械制圖、 ,而涉及其中卻使用很少的有機(jī)電傳動(dòng)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?jí)旱较聦W(xué)期的周末來進(jìn)行學(xué)習(xí),所以對(duì)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(shí)也忘了,單單用在復(fù)習(xí)相關(guān) 的知識(shí)就用了差不多 23周的時(shí)間。 34 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 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(huì)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(huì)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(huì)時(shí)時(shí)刻刻記著你們,記著我是輕工的一份子。 七、主要參考文獻(xiàn) 1所學(xué)習(xí)過的相關(guān)教材; 2中國(guó)輕工總會(huì) . 輕工業(yè)裝備技術(shù)手冊(cè) . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1997 3戚長(zhǎng)政 北京:科學(xué)出版社, 2004 4尚久浩 . 自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì) . 北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2003 5張聰 . 自動(dòng) 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(cè) . 北京:石化出版社, 7、廣東輕工業(yè)機(jī)械集團(tuán)公司 1996 8、其他技術(shù)資料及產(chǎn)品手冊(cè)。 35
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