《糖果包裝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《糖果包裝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（37頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、目 錄 摘要……………………………………………………………………………………1 關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………1 1前言…………………………………………………………………………………2 1.1課題的來(lái)源………………………………………………………………………2 1.2包裝機(jī)發(fā)展方向…………………………………………………………………2 1.3 國(guó)內(nèi)外糖果包裝機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………3 1.4本課題的研究意義……………………………………………………………

2、…3 2粒狀巧克力糖果包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì)……………………………………………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(jī)的設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)………………………………………………6 3粒狀巧克力糖果包裝機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)………………………………………………8

3、 3.1機(jī)型選擇…………………………………………………………………………8 3.2包裝機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ………………………………………………………………8 4粒狀巧克力糖果包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………………………………9 4.1粒狀巧克力糖果包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖…………………………………9 4.2選擇原動(dòng)機(jī) ……………………………………………………………………10 4.2.1機(jī)械特性 ……………………………………………………………………11 4.2.2轉(zhuǎn)速 …………………………………………………………………………11 4.2.

4、3運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性……………………………………………………………………11 4.3電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………………………………11 4.4 帶輪設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………12 4.4.1帶輪的優(yōu)缺點(diǎn)…………………………………………………………………12 4.4.2選用帶輪要求…………………………………………………………………13 4.4.3帶輪設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………………13 4.4.4帶輪設(shè)計(jì)過(guò)程……………………………………………………………………13 4.5鏈輪設(shè)計(jì)……………………

5、……………………………………………………17 4.5.1鏈傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)……………………………………………………………………17 4.5.2鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)過(guò)程………………………………………………………………18 5 機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………………21 5.1夾持裝置設(shè)計(jì) …………………………………………………………………21 5.1.1 設(shè)計(jì)要求………………………………………………………………………21 5.1.2基本結(jié)構(gòu)如圖……………………………………………………………………21 5.1.3 夾緊力P夾計(jì)算

6、…………………………………………………………………22 5.1.4 彈簧力P彈簧計(jì)算………………………………………………………………22 5.1.5開(kāi)閉角а的計(jì)算………………………………………………………………24 5.2凸輪設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………24 5.2.1選擇凸輪類型…………………………………………………………………24 5.2.2凸輪材料的選擇…………………………………………………………………25 5.2.3 凸輪尺寸計(jì)算…………………………………………………………………25 5.2.

7、4 凸輪強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………………26 5.3 棘輪設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………27 5.3.1 棘輪材料選擇…………………………………………………………………27 5.3.2 棘輪形狀確定…………………………………………………………………27 5.4六槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………28 5.4.1槽輪分類及材料選擇……………………………………………………………28 5.4.2槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算……………………………………………………28 6 其它機(jī)構(gòu)原理…

8、……………………………………………………………………29 6.1 頂糖、接糖機(jī)構(gòu)示意圖…………………………………………………………29 6.2 抄紙和撥糖機(jī)構(gòu)示意圖…………………………………………………………29 7 繪制粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工作循環(huán)圖………………………………………31 8 粒狀巧克力糖果包裝機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)形態(tài)矩陣………………………………………32 9結(jié)論 ………………………………………………………………………………33 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………33 致謝……………………………………………………………………………………34

9、 附錄……………………………………………………………………………………35 糖果包裝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要：顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)是典型的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，它不僅包括機(jī)構(gòu)的尺寸、強(qiáng)度設(shè)計(jì)，還包括了傳動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)圓臺(tái)柱狀巧克力糖的鋁箔紙包裝。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有三方面：設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)、機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與傳動(dòng)系統(tǒng)鏈設(shè)計(jì)。機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)功能能否執(zhí)行的靈魂，它也是本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)之一。它要實(shí)

10、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(gè)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。 關(guān)鍵詞：包裝機(jī)，巧克力糖包裝，機(jī)械手。 Candy packaging design Abstract: 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 mechan

11、ical 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 o

12、f 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 f

13、unction 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(lái)源 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活的不斷提高，包裝工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所占比重和作用也越來(lái)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?cè)谧非笊唐穬?nèi)在質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)商品包裝的要求也越來(lái)越高，這為推動(dòng)包裝機(jī)械工

14、業(yè)帶來(lái)的巨大的動(dòng)力。 綜觀世界范圍來(lái)看，包裝機(jī)械工業(yè)是一個(gè)市場(chǎng)潛力巨大的朝陽(yáng)行業(yè)，特別是在近幾年發(fā)展迅猛，已經(jīng)在各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要的地位，它可以提高勞動(dòng)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(qiáng)商品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、帶來(lái)更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前，美、日、德、意是世界包裝機(jī)械的四大強(qiáng)國(guó)，這些國(guó)家生產(chǎn)的包裝機(jī)械品種多、數(shù)量大，在國(guó)際市場(chǎng)上具有較高的占有率。 1.2 包裝機(jī)發(fā)展方向 目前，國(guó)外包裝和食品機(jī)械水平高的國(guó)家主要是美國(guó)、德國(guó)、日本、意大利和英國(guó)。而德國(guó)的包裝機(jī)械在設(shè)計(jì)、制造及技術(shù)性能等方面則居于領(lǐng)先地位， 2002年德國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)值達(dá)34億歐元，

15、其產(chǎn)量的77 %為出口產(chǎn)品。最近幾年，這些國(guó)家包裝和食品機(jī)械設(shè)備發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)。 德國(guó)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的新趨勢(shì): 德國(guó)與美國(guó)、日本、意大利均為世界包裝機(jī)械大國(guó)。在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、技術(shù)性能等方面居于領(lǐng)先地位。德國(guó)包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)是依據(jù)市場(chǎng)調(diào)研及市場(chǎng)分析結(jié)果進(jìn)行的，其，目標(biāo)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(guó)包裝機(jī)械制造廠商和設(shè)計(jì)部門采取了諸多措施： 1) 工藝流程自動(dòng)化程度越來(lái)越高，以提高生產(chǎn)率和設(shè)備的柔性及靈活性。采用機(jī)械手完成復(fù)雜的動(dòng)作。操作時(shí)，在由電腦控制的攝像機(jī)錄取信息和監(jiān)控下，機(jī)械手按電腦指令完成規(guī)定動(dòng)作，確保包裝的質(zhì)量。 2) 提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本

16、，最大限度地滿足生產(chǎn)要求。德國(guó)包裝機(jī)械以飲料、啤酒灌裝機(jī)械和食品包裝機(jī)械見(jiàn)長(zhǎng)，具有高速、成套、自動(dòng)化程度高和可靠性好等特點(diǎn)。其飲料灌裝速度高達(dá)12萬(wàn)瓶/h，小袋包裝機(jī)的包裝速度高達(dá)900袋／min。3) 使產(chǎn)品機(jī)械和包裝機(jī)械一體化。許多產(chǎn)品要求生產(chǎn)之后直接進(jìn)行包裝，以提高生產(chǎn)效率。如德國(guó)生產(chǎn)的巧克力生產(chǎn)及包裝設(shè)備，就是由一個(gè)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(wèn)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(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短。如化妝品生產(chǎn)三年一變，甚至一個(gè)季度一變，生產(chǎn)量又都很大，因此要求包裝機(jī)械具有良好的柔性和靈活性，使包裝機(jī)

17、械的壽命遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽命周期，這樣才能符合經(jīng)濟(jì)性的要求。 5) 普遍使用計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)。隨著新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度不斷加快，德國(guó)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)普遍采用了計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)，大大縮短了包裝機(jī)械的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)周期。 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)不僅要重視其能力和效率，還要注重其經(jīng)濟(jì)性。所謂經(jīng)濟(jì)性不完全是機(jī)械設(shè)備本身的成本，更重要的是運(yùn)轉(zhuǎn)成本，因?yàn)樵O(shè)備折舊費(fèi)只占成本的6％～8％，其他的就是運(yùn)轉(zhuǎn)成本。[3] 1.3 國(guó)內(nèi)外糖果包裝機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 就糖果包裝機(jī)而言，要數(shù)美國(guó)、西德、意大利和英國(guó)名列前茅。這些國(guó)家的包裝機(jī)制造商一般都有四、五十年的歷史，可稱得上經(jīng)驗(yàn)豐富，名不虛傳?？v觀門類繁多的包裝機(jī)，各有不同的特點(diǎn)。其一在保

18、持中速穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，向高速包裝前進(jìn)。目前比較有影響的高速包裝機(jī)有意大利的G.D.-1200型連續(xù)切斷包裝機(jī)。更甚者為英國(guó)Rose Theegarten 公司出產(chǎn)的U1-F1型和“Twister”型。其二，同一部機(jī)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(jī)，西德的Robert Bosch 公司H.H.211型糖果包裝機(jī)另外，即使單一品種的包裝機(jī)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(jī)一般為是多層式包裝，還有美國(guó)的、西德的、英國(guó)的都不少于二層。 中國(guó)包裝機(jī)械起步較晚，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，中國(guó)包裝機(jī)械已成為機(jī)械

19、工業(yè)中十大行業(yè)之一，為中國(guó)包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有力的保障，有些包裝機(jī)械填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，已能基本滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，部分產(chǎn)品還有出口。為使包裝機(jī)械具有良好的柔性和靈活性，提高自動(dòng)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(jī)械設(shè)備的柔性和靈活性常表現(xiàn)在以下三個(gè)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(jī)，在一個(gè)共同基礎(chǔ)上，組合不同的單元，三個(gè)進(jìn)料口，四種不同的折疊包裝形式，這樣一臺(tái)機(jī)器就可同時(shí)包裝8～10種不同的糖果。由多個(gè)機(jī)械手操作，在一臺(tái)攝像機(jī)的監(jiān)控下，指揮其動(dòng)作，按指令以

20、不同的方式對(duì)不同種類的糖果進(jìn)行包裝。若產(chǎn)品改變了，只要改變攝像機(jī)內(nèi)的程序即可，從而使設(shè)備具有良好的柔性和靈活性。[4] 1.4 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(chǎng)變化的需要，大規(guī)模的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，糖果包裝機(jī)制造商迎來(lái)了蓬勃生機(jī)的行業(yè)春天。在糖果的包裝過(guò)程中，必須快速將糖果包裝起來(lái)還

21、要有各色的包裝樣式，由此各色的糖果包裝機(jī)便應(yīng)運(yùn)而生。糖果包裝機(jī)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：一、降低了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效益。二、同款樣式的包裝一致性高，損耗低。[7] 2 粒狀巧克力糖果包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 2.1 產(chǎn)品特征 粒裝巧克力糖呈圓臺(tái)形，輪廓清楚，但質(zhì)地疏松，容易碰傷。因此，考慮機(jī)械動(dòng)作時(shí)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(shí)避免碰撞而損傷產(chǎn)品；包裝速度應(yīng)適中，過(guò)快會(huì)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(wèn)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(cāng)式上料方法，則需要人工定時(shí)放料，每分鐘放80粒糖也夠緊

22、張的。如果將自動(dòng)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(dòng)上料問(wèn)題。[10] 圖1 圓臺(tái)狀巧克力糖果 Fig.1 Frustum of a cone shaped chocolate 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(jì)供紙部件時(shí)對(duì)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

23、度應(yīng)小于500mm/s。 選擇供紙機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，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(shí)的空間位置時(shí)垂直置放的還是水平置放的。將紙片水平置放對(duì)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(jī)的設(shè)計(jì)要求 1) 生產(chǎn)率約為 120 粒/min。自動(dòng)機(jī)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(wú)明顯損傷、撕裂、皺褶。 3) 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠、穩(wěn)定、操作方便、安全、維修容易，造價(jià)低。 4) 要求設(shè)計(jì)糖果包裝機(jī)的間歇剪切機(jī)構(gòu)、鋁箔紙錐面成型機(jī)構(gòu)、褶

24、紙機(jī)構(gòu)以及巧克力糖果的送推料機(jī)構(gòu)。 5) 整臺(tái)機(jī)器外形尺寸（長(zhǎng)寬）不超過(guò) 800mm1000mm。 6) 錐面成形機(jī)構(gòu)不論采用平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)或者其他常用機(jī)構(gòu)，要求成形動(dòng)作盡量等速，啟動(dòng)與停頓時(shí)沖擊小。[10] 2.4 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(dòng)作順序,針對(duì)產(chǎn)品包裝質(zhì)量要求,該機(jī)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(qiáng)迫成行如圖2（b)所示。 3) 將余下的鋁箔

25、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(shí)驗(yàn) 根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)。 如下圖所示,機(jī)械手設(shè)計(jì)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(jī)械手下面有圓環(huán)形托板,以防止糖塊下落。 圖3為鉗糖機(jī)械手簡(jiǎn)圖。 圖3 鉗糖機(jī)械手 Fig.3 Manipulator clamp sugar 1-轉(zhuǎn)軸 2-轉(zhuǎn)盤 3-彈簧 4-鉗糖機(jī)械手（共6組） 5-環(huán)形托板 圖4 巧克力糖包裝 Fig.4 chocolate pac

26、kaging 1-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(shí)驗(yàn)的過(guò)程如下： 當(dāng)鉗糖機(jī)械手轉(zhuǎn)至包裝糖塊位置時(shí),接糖桿向下運(yùn)動(dòng),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(jìn)入機(jī)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(jī)械手作順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),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(shí)還發(fā)生褶皺現(xiàn)象,需要進(jìn)一步改進(jìn). 經(jīng)過(guò)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)

27、到預(yù)期的外觀包裝質(zhì)量要求.因此增設(shè)了一個(gè)帶有錐形毛刷圈（軟性尼龍絲），在定糖過(guò)程中，先讓糖塊和鋁箔紙通過(guò)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5 巧克力糖包裝成型機(jī)構(gòu) Fig.5 Chocolate candy packaging forming mechanism 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(dòng)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

28、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(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 此處省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說(shuō)明書和設(shè)計(jì)圖紙等.請(qǐng)聯(lián)系扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過(guò)答辯 4 粒狀巧克力糖果包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4．1 粒狀巧克力糖果包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 巧克力糖果包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)是將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速通過(guò)減速并傳遞到各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，使之完成機(jī)器的工作循環(huán)。根據(jù)自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)系統(tǒng)。 圖7 粒狀巧克力糖包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) Fig.7 Granu

29、lated sugar packets chocolate machine drive system 1-電動(dòng)機(jī) 2-帶式無(wú)級(jí)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 4.2 選擇原動(dòng)機(jī) 原動(dòng)機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的來(lái)源，其種類很

30、多，有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、水輪機(jī)、汽輪機(jī)、液動(dòng)機(jī)等。電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造簡(jiǎn)單、工作可靠、控制簡(jiǎn)便、維護(hù)容易，一般生產(chǎn)機(jī)械上大多采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。所以合理選擇電動(dòng)機(jī)類型，對(duì)工作機(jī)械有效的工作，以及機(jī)組運(yùn)行的可靠性、安全、節(jié)能及降低設(shè)備造價(jià)都有重要意義。 電動(dòng)機(jī)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(diǎn)（性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過(guò)載情況）來(lái)選擇。 工業(yè)上廣泛應(yīng)用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。它具有高效、節(jié)能、振動(dòng)小、噪聲小和運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，安裝尺寸和功率等級(jí)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，適合于無(wú)特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備。 電動(dòng)機(jī)的選擇要從負(fù)載的要求出發(fā)，考慮工作條件，負(fù)載

31、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(jī)械特性 由電動(dòng)機(jī)類型決定的電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)械機(jī)械特性配合要適當(dāng)，機(jī)組穩(wěn)定工作；電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、牽入轉(zhuǎn)矩等性能均能滿足工作機(jī)械的要求。 4.2.2 轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足工作機(jī)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(jī)械運(yùn)行要求。[11] 4.2.3 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性 從降低整個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能耗及電動(dòng)機(jī)的綜合成本來(lái)考慮選擇電動(dòng)機(jī)類型，針對(duì)使用情況選擇不同效率水平的電動(dòng)機(jī)類型；對(duì)一些使用時(shí)間很短、年使用時(shí)數(shù)也不高的機(jī)械，電動(dòng)機(jī)效率低些也不會(huì)使總能耗產(chǎn)生較大的變化，所以

32、并不注重電動(dòng)機(jī)的效率：但另一類年利用小時(shí)較高的機(jī)械，如空調(diào)設(shè)備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機(jī)等，就需要選用效率高的電動(dòng)機(jī)以降低總能耗。[11] 4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 因?yàn)樵O(shè)計(jì)中涉及的都是低速輕載荷工作條件,所以粗取電機(jī)額定轉(zhuǎn)速和額定功率： ，。 校核電機(jī)功率：系統(tǒng)中主要的功率消耗點(diǎn)為機(jī)械手的凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)， (4-1) 其中 F 為凸輪上所受的力：（由設(shè)計(jì)計(jì)算得） V 為凸輪接觸點(diǎn)的線速度：

33、 （4-2） 其中轉(zhuǎn)速，接觸點(diǎn)半徑，則。 所以。 電機(jī)要求功率： （4-3） 查《機(jī)械零件手冊(cè)》機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)和性能：[15] 表1 機(jī)械傳動(dòng)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(dòng) 0.90～0.94 取0.92 鏈傳動(dòng) 0.95～0.97 取0

34、.96 槽輪傳動(dòng) 0.88～0.98 取0.90 螺旋齒輪傳動(dòng) 0.96～0.99 取0.97 由于查不到功率為，轉(zhuǎn)速為 電機(jī)，選的電機(jī)功率為，轉(zhuǎn)速為，其型號(hào)為Y801-4。 4.4 帶輪設(shè)計(jì) 4.4.1 帶輪及其優(yōu)缺點(diǎn) ⑴帶傳動(dòng)是應(yīng)用較廣的一種機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。V帶由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和中間撓性帶組成。帶傳動(dòng)的工作原理是由主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠帶與帶輪摩擦來(lái)帶動(dòng)從動(dòng)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(zhǎng)。其中包角是帶與帶輪接觸弧所對(duì)應(yīng)的中心角。帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系圖如下： 圖8 帶傳動(dòng)幾何關(guān)系簡(jiǎn)圖 Fig.8 Tap

35、e drive geometry relationship diagram ⑵優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)帶富有彈性，可以緩和沖擊和振動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無(wú)噪音；當(dāng)機(jī)器過(guò)載時(shí)，帶子會(huì)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(hù)方便； 適用于中心距較大時(shí)的傳動(dòng)。 ⑶缺點(diǎn)：因帶和帶輪間有相對(duì)滑動(dòng)（彈性滑動(dòng)），所以不能嚴(yán)格保證一定的傳動(dòng)比（一般為理論轉(zhuǎn)速的98%～99%）；有一定的摩擦損失，通常傳動(dòng)效率為90%～97%；由于傳動(dòng)帶需要張緊，因此軸和軸承受力較大。 4.4.2 選用帶輪要求 ⑴傳動(dòng)的用途和工作情況選定：所選帶輪可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比為1/4.4～1/8的無(wú)級(jí)傳動(dòng)； ⑵傳動(dòng)的功率

36、：； ⑶大小輪的轉(zhuǎn)速、分別為，； ⑷輪槽的尺寸要求：（由設(shè)計(jì)得） 基準(zhǔn)寬度，基準(zhǔn)線上槽深，基準(zhǔn)線下槽深，槽間距，第一槽對(duì)稱面至端面的距離，帶輪寬，外徑，輪槽角相應(yīng)的基準(zhǔn)直經(jīng)。 圖9 輪槽結(jié)構(gòu)圖 Fig.9 Pulley structure 4.4.3 帶輪設(shè)計(jì)要求 ⑴帶輪的類型、長(zhǎng)度、根數(shù)為選用 V帶，根數(shù)（由設(shè)計(jì)得）； ⑵帶輪的尺寸、材料、結(jié)構(gòu)；(HT15-33或HT20-40) ⑶中心距； ⑷作用于軸上的力。 4.4.4 帶輪設(shè)計(jì)過(guò)程 ⑴確定計(jì)算功率 帶傳動(dòng)傳遞的名義功率可由工作部分計(jì)算，如工

37、作部分計(jì)算困難也可簡(jiǎn)以電機(jī)的額定功率代替，但設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮機(jī)器工作載荷的性質(zhì)和連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)短的影響，其計(jì)算功率的計(jì)算公式如下： (4-4) 其中為機(jī)器的名義功率（）；； 為工作情況系數(shù)：因?yàn)樵搨鲃?dòng)的載荷平穩(wěn)，每天工作時(shí)間大于16小時(shí)， 所以取，故。 ⑵選定三角帶型別 三角帶型號(hào)決定了帶的截面，型號(hào)過(guò)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(huì)增大傳動(dòng)時(shí)的彎曲應(yīng)力，降低膠帶壽命和效率。型號(hào)過(guò)大還使直徑、中心距加大。而型號(hào)太小，彎曲應(yīng)

38、力雖小，但能傳遞的功率也小，也使根數(shù)過(guò)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(hào)十分重要。 計(jì)算功率和小輪轉(zhuǎn)速分別為、。查《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》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(hào) 節(jié)寬 頂寬 高度 楔角 露出高度 最大 最小 Z 8.5 10 6.0 40 +1.6 -1.6 ⑶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(hào)后，應(yīng)盡可能采用較大的大輪直徑，但直徑

39、大，會(huì)使傳動(dòng)尺寸增大，所以不宜過(guò)大。 取，為實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比1/4.4～1/8 ，所以，則取，也就是小帶輪的最小直徑為，其最大直徑為。 ⑷計(jì)算膠帶的速度 （4-5） 其中，正常工作時(shí)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(huì)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(shí)會(huì)因過(guò)大，而降低疲勞強(qiáng)度。所以在結(jié)構(gòu)尺寸允許的條件下，

40、最適當(dāng)?shù)乃俣仁?0~20。若Z、A、B、C型大于25m/s，輪徑應(yīng)重選。因?yàn)椤? ⑸計(jì)算中心距，帶長(zhǎng)： a. 粗選中心距： 中心距過(guò)大，雖然結(jié)構(gòu)緊湊，但帶長(zhǎng)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(dòng)能力減?。恢行木噙^(guò)大，除有相反的利弊外，還易因速度較高引起膠帶顫動(dòng)。因此三角膠帶初選中心距，一般根據(jù)結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)位置需要。因此粗選中心距應(yīng)滿足如下的范圍： 其中： （當(dāng)分配軸為120r/min時(shí)）， 所以 取。 b.由確定膠帶節(jié)線周長(zhǎng)： （4-6） 所以 ，圓整到相

41、似標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線的周長(zhǎng)和標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)周長(zhǎng)，因?yàn)槟z帶型號(hào)為Z型，。 c.修整中心距： （4-7） ⑹計(jì)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(jì)算： (4-8) 因?yàn)?，所以符合包角要求? ⑺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(hào)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

42、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(jì)算功率：， 為當(dāng)包角（）、傳動(dòng)平穩(wěn)情況下的單根三角膠帶所能傳遞的功率（）。因?yàn)閹蜑閆型， 為，帶速為 ，所以取。 為考慮實(shí)際傳動(dòng)比時(shí)，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?yàn)閹蜑閆型 ，所以 ，為小輪的轉(zhuǎn)速，所以，為傳動(dòng)比系數(shù)： 因?yàn)閭鲃?dòng)比， 所以取K ，則。 為長(zhǎng)度系數(shù)：因?yàn)?，所以取? 為包角系數(shù)：因?yàn)榘牵匀　? 為強(qiáng)力

43、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。 ⑻確定皮帶預(yù)緊力 適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力是保證帶傳動(dòng)正常工作的重要因素。預(yù)緊力不足，摩擦力就小，不能傳遞所需要的功率；預(yù)緊力過(guò)大，會(huì)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(yù)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(jì)算功率：由前面計(jì)算的， 為包角系數(shù)：查表得：。 為帶速： 因?yàn)檎９ぷ鲿r(shí)，，又因?yàn)?，所以?所以。 為帶數(shù)：由前面給定，

44、 所以。 ⑼求軸上的壓力 (4-11) 其中:預(yù)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(jì)計(jì)算方法 Table 3 Pulley design calculation method 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 確定計(jì)算功率 2 選擇V帶型號(hào) 根據(jù)和確定，查圖 Z型 3 選擇大小帶輪直徑 、 查表 ， 4 驗(yàn)算帶速 5

45、 初選中心距 6 初選長(zhǎng)度 7 實(shí)際中心距 8 驗(yàn)算包角 9 計(jì)算V帶根數(shù) 根 10 確定單根V帶預(yù)拉力 11 確定帶對(duì)軸的壓力 4.5 鏈輪設(shè)計(jì) 4.5.1 鏈傳動(dòng)及其優(yōu)缺點(diǎn) 鏈傳動(dòng)是一種廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械傳動(dòng)中的傳動(dòng)形式。其中傳動(dòng)用的滾子鏈占主要地位。滾子鏈傳動(dòng)主要用于平均傳動(dòng)比要求準(zhǔn)確，且兩輪軸間距較大，工作條件惡劣，低速重載、潤(rùn)滑良好且不宜采用帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。通常滾子鏈傳動(dòng)的功率；傳動(dòng)比；鏈速；效率約為。 ⑴優(yōu)點(diǎn)：與摩擦傳動(dòng)的帶

46、傳動(dòng)相比，它無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象；能夠保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比；傳動(dòng)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??；其結(jié)構(gòu)較緊湊；制造與安裝精度要求較低，成本低廉。 ⑵缺點(diǎn)：它只能用于回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比； 磨損后會(huì)跳齒； 工作時(shí)噪音大；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中應(yīng)用。 4.5.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)過(guò)程 ⑴鏈傳動(dòng)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。 ⑵鏈輪不是標(biāo)準(zhǔn)件，但鏈輪上的齒形必須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的參數(shù)制作，其結(jié)構(gòu)也要參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制作。滾子鏈的鏈輪

47、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(shí)心式；中等直徑的鏈輪課制成孔板式，對(duì)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(biāo)準(zhǔn)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。 ⑶選擇鏈輪齒數(shù)、及傳動(dòng)比及其它尺寸： 當(dāng)該糖果包裝機(jī)正常工作時(shí)，即其分配軸的轉(zhuǎn)速為，大鏈輪的轉(zhuǎn)速與其相同也為。 因?yàn)閮奢嗛g的傳動(dòng)比要求為，則小輪的轉(zhuǎn)速。取小輪的直徑。 又因?yàn)閮奢嗛g的傳動(dòng)比要求為，所以大輪的直徑 ,則小輪的轉(zhuǎn)速

48、 （4-12） 又有《機(jī)械設(shè)計(jì)》P177表9-8得： ，取，則。 ⑷確定計(jì)算功率 (4-13) 其中: KA為工作情況系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-6得： P為傳遞的功率： 查《機(jī)械課程設(shè)計(jì)》表2-4得： ，所以，所以。 ⑸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

49、下，鏈的節(jié)距越大，承載能力越高，但傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)也要增大，于是振動(dòng)、沖擊、噪聲也越嚴(yán)重。 所以設(shè)計(jì)時(shí)，為使傳動(dòng)緊湊，壽命長(zhǎng)，應(yīng)盡量選取較小節(jié)距的單排鏈。速度高、功率大時(shí)，則選用小節(jié)距的多排鏈。從經(jīng)濟(jì)上考慮，中心距小、傳動(dòng)比小時(shí)，選小節(jié)距多排鏈；中心距大、傳動(dòng)比小時(shí)，選用大節(jié)距單排鏈。 因此必須對(duì)進(jìn)行修正： (4-14) 其中： 為小鏈輪齒數(shù)系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9-13得： 。 為鏈長(zhǎng)系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-10得：取鏈數(shù)節(jié)，。 為多排鏈系數(shù)：由《

50、機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-11得：，所以。 ⑹鏈傳動(dòng)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(jì)算系數(shù)，見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》P180 表9-7 取節(jié)距為9.525 ，則中心距。 ⑺小鏈輪轂孔最大直徑： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表9-4得：，取。 ⑻鏈傳動(dòng)作用在軸上的力（壓軸力）： 鏈傳動(dòng)的壓軸力（單位N）可近似取為：

51、 (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?yàn)槭谴怪眰鲃?dòng)，所以取。 所以 。 ⑼滾子鏈傳動(dòng)的額定功率計(jì)算： 在此采用的是滾子鏈傳動(dòng)。 極限功率曲線：正常潤(rùn)滑條件下，鏈條鉸鏈磨損限定的極限功率。如下圖，為實(shí)驗(yàn)條件下單排鏈的極限功率曲線示意圖。由圖可見(jiàn)：在潤(rùn)滑條件良好、中等速度下，鏈傳動(dòng)的承載能力主要取決于鏈板的疲勞強(qiáng)度；隨著轉(zhuǎn)速的增加，鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷增大，傳動(dòng)能力主要取決于滾子和套筒的沖擊疲勞強(qiáng)

52、度；當(dāng)轉(zhuǎn)速很高時(shí)，膠合將限定鏈傳動(dòng)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 figure a.由鏈板疲勞強(qiáng)度限定的額定功率（曲線Ⅰ）： (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(qiáng)度限定的額定功率（曲線Ⅱ） (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Ⅲ）

53、 (4-21) 則。 所以符合條件。 5 機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 夾持裝置-機(jī)械手設(shè)計(jì) 5.1.1 設(shè)計(jì)要求 ⑴要有足夠的夾緊力P夾。在確定手指的夾緊力時(shí)，除考慮工作的重量外，還應(yīng)考慮工件在傳送過(guò)程中生產(chǎn)的慣性力和振動(dòng)等影響，以保證夾持牢靠。⑵要有一定的開(kāi)閉角а。手指的開(kāi)閉角應(yīng)能適應(yīng)工件尺寸變化范圍及手部的運(yùn)動(dòng)路線。⑶保證工件正確定位。為手指和工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須根據(jù)工件形狀而選擇相應(yīng)的手指形狀來(lái)定位。⑷結(jié)構(gòu)要緊湊。使之重量輕，動(dòng)作靈活。 5.1.2 基本結(jié)構(gòu)如圖 圖 11 機(jī)械手

54、 Fig.11 Manipulator 5.1.3 夾緊力計(jì)算 機(jī)械手工作時(shí)，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(jì)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(jì)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(jì)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(jī)械

55、中應(yīng)用十分廣泛，主要用于： a.控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，如制動(dòng)器、離合器中的控制彈簧，內(nèi)燃機(jī)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(chǔ)存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧等； d.測(cè)量力的大小，如測(cè)力器和彈簧稱中的彈簧等； ⑴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(shí)，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(shí)各圈相互壓緊，常在卷繞的過(guò)程中，同時(shí)使彈簧絲

56、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(yù)緊力，故也稱為有預(yù)緊力的拉伸彈簧。 圖 12 圓柱螺旋拉伸彈簧 Fig .12 Cylindrical spiral extension spring ⑵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(diǎn)是淬透性較好和強(qiáng)度較高；缺點(diǎn)是淬火后容易產(chǎn)生裂紋及熱脆性。但由于它價(jià)格便

57、宜，所以一般機(jī)械上常用于制造尺寸不大的彈簧，例如離合器彈簧等。 因?yàn)樗鼉r(jià)格便宜，淬透性好，強(qiáng)度較高。 ⑶計(jì)算彈簧曲度系數(shù): 由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P406 圖16.9， (5-2) 其中：旋繞比 →取， 所以 選彈簧絲直徑。 ⑷計(jì)算在彈簧伸長(zhǎng)量時(shí),彈簧的拉伸力變化量： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版P1002表9-15， （5-3） 其中由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版P1004表9

58、-17 →取 所以， 所以， 5.1.5 開(kāi)閉角а的計(jì)算 由圖得： (5-4) 所以： 夾具頭敞開(kāi)的大?。? （5-5） 5.2 凸輪設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)專用機(jī)床自動(dòng)化和半自動(dòng)化中應(yīng)用較廣泛的一種機(jī)構(gòu)。它常用來(lái)傳動(dòng)工作部件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、調(diào)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和控制其它一些輔助機(jī)構(gòu)。其特點(diǎn)是工作可靠、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多是適用于行程小、運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)雜、轉(zhuǎn)速在500轉(zhuǎn)/分以下的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。凸輪機(jī)構(gòu)

59、通常是由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架及輔助裝置組成。凸輪機(jī)構(gòu)屬于高副機(jī)構(gòu)。其中凸輪是一種以外形輪廓決定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的、作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)構(gòu)件。 凸輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，凸輪是主動(dòng)件，通常由其連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)。由于凸輪的輪廓曲線上各點(diǎn)具有不同大小的向徑，通過(guò)其曲線輪廓與從動(dòng)件之間的接觸，推動(dòng)從動(dòng)件，使其按一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作周期性的往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。 與其它機(jī)構(gòu)相比凸輪有以下特點(diǎn)： 1）易實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律； 2）工作可靠； 3）設(shè)計(jì)和加工簡(jiǎn)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(diǎn)

60、是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小。但其半徑差不宜過(guò)大，一般不超過(guò)100~120毫米在此處半徑差取10毫米。 盤形凸輪機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)中的凸輪是一個(gè)繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)、而且具有變化向徑的盤形零件。其從動(dòng)件與凸輪在同一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。 圖 13 凸輪 Fig 13 The CAM 5.2.2 凸輪材料選擇 凸輪和從動(dòng)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(dòng)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。

61、 常用的材料有45號(hào)鋼、50號(hào)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=60～62 5.2.3 凸輪尺寸計(jì)算 如圖，取r1=95mm, r2 =85mm 。 在選擇凸輪和從動(dòng)桿時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 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、減少?zèng)_擊振動(dòng)，改善機(jī)器的工作性能； d、凸輪輪廓曲線易于制造。 由r1 到r2過(guò)渡為勻變速過(guò)渡 其行程圖、速度圖及加速度圖分別如下： 圖 14

62、 凸輪上的位移、速度及加速度圖 Fig .15 Displacement, velocity and acceleration diagram on the CAM 5.2.4 凸輪強(qiáng)度計(jì)算 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 中冊(cè) 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?yàn)?， 所以。 又

63、 (5-8) 其中： → 所以 (5-9) 其中：滾子半徑 ，凸輪接觸點(diǎn)曲率半徑，所以。 ： 系數(shù)（鋼對(duì)鋼） → ：許用接觸應(yīng)力 ， →取 所以，在此，符合要求。 5.3 棘輪設(shè)計(jì) 5.3.1 棘輪材料選擇 棘輪機(jī)構(gòu)是一種間歇運(yùn)動(dòng)時(shí)間可以調(diào)整的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其傳動(dòng)形式屬于嚙合傳動(dòng)。根據(jù)棘輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，棘輪機(jī)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(chǎng)合。其功能主要有

64、間歇進(jìn)給、制動(dòng)、轉(zhuǎn)位分度和超越離合。 一般的棘輪機(jī)構(gòu)是由棘輪和棘爪機(jī)構(gòu)兩部分組成，用來(lái)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)或防止逆轉(zhuǎn)的制逆裝置。棘輪機(jī)構(gòu)有外嚙合、內(nèi)嚙合兩種，一般棘爪是主動(dòng)件，棘輪是從動(dòng)件。但在本設(shè)計(jì)中所用的棘輪不是作為如上的用途，它只是用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)巧克力糖的傳輸，所承受的周向力極小，同時(shí)幾乎不受任何機(jī)械磨損的作用，因此對(duì)該棘輪的材料強(qiáng)度要求不高。但它工作時(shí)一直與巧克力糖接觸，所以對(duì)該棘輪的材料性能提出了新的要求，那就是要求它具有相當(dāng)好的耐腐蝕性。 材料：要求耐腐蝕，對(duì)其強(qiáng)度沒(méi)要求 。選40Cr 5.3.2 棘輪形狀確定 圖15 棘輪 Fig .1

65、5 Ratchet 5.4 六槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.4.1 槽輪分類及材料選擇 （1）分類 槽輪機(jī)構(gòu)（又稱馬爾他機(jī)構(gòu)）能把主動(dòng)軸的勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為從動(dòng)軸的周期性間歇運(yùn)動(dòng)。常用于各種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中。棘輪機(jī)構(gòu)的基本型式分為外嚙合、內(nèi)嚙合和球面槽輪叫三類。外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的主、從動(dòng)件轉(zhuǎn)向相反，槽輪的停歇時(shí)間轉(zhuǎn)位時(shí)間長(zhǎng)。內(nèi)接槽輪機(jī)構(gòu)則相反。球面槽輪的轉(zhuǎn)位時(shí)間等于停歇時(shí)間。在此采用的是外嚙合槽輪。 按槽的方位不同，槽輪機(jī)構(gòu)可分為： 1.徑向槽輪：它沖擊小，制造簡(jiǎn)單，最為常用，槽輪的動(dòng)停時(shí)間比取決于槽數(shù)Z； 2.非徑向槽輪：在槽數(shù)不變的條件下，可以用不同的中心距與曲半徑的組合來(lái)獲得不同的動(dòng)

66、停時(shí)間比，但沖擊較大。 （2）材料 槽輪工作部分的材料采用鋼，經(jīng)表面淬火硬度達(dá)；曲柄材料可用軸承綱，經(jīng)表面淬火硬度達(dá)（也可采用鋼，經(jīng)表面滲碳淬火硬度達(dá)）。槽輪機(jī)構(gòu)一般不作強(qiáng)度校核。 5.4.2 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 圖 16 槽輪 Fig. 16 Slot wheel (1) 槽輪機(jī)構(gòu)槽數(shù)和圓銷數(shù)目的選?。? 在外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)中，為了避免槽輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)和停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)生沖擊，應(yīng)使撥盤上的圓銷在進(jìn)槽和出槽時(shí)的瞬時(shí)速度方向沿著槽輪鏡像槽的方向，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出一般去，因此取。根據(jù)表可以得出圓銷數(shù)K=2。 表4 圓銷數(shù)目K與槽數(shù)z的對(duì)應(yīng)關(guān)系 Table 4 Round pin number K and the slot number z corresponding relation 槽數(shù) 銷數(shù) 3 1～5 4 1～3 5 1～3 ≥6 1～2 (2) 槽輪機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算 取槽數(shù)，圓銷數(shù)，兩圓銷夾角， ，中心距，圓銷半徑，，因?yàn)椋运l件可行。 當(dāng)槽輪停留時(shí)：轉(zhuǎn)角，運(yùn)動(dòng)系