糖果包装机扭结手设计(机械手)【含全套CAD图纸】【JS系列】
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包装机械 课程设计说明书题目: 糖果包装机扭结手的设计 学生姓名: 翁馨 学 号: 3080614050 院 (系): 机电与能源工程分院 专 业: 08包装工程2班 指导教师: 张 炜 一、课程设计目的及内容(一)目的包装机械课程设计是专业课教学的一个重要实践性环节,是机械零件课程设计的延伸,是包装机械设计的一次全面训练,目的是:1 联系实际生产,运用所学知识,培养独立分析问题、解决问题的能力;2 利用“包装机械设” 、“机械原理” 、“机械设计”等前序课知识,学会并掌握包装机械的特点及方法;3 加强机械设计基本技能的训练,加强计算能力和运用有关设计资料、设计手册、标准、规范及经验数据的能力的培养,加强机械绘图能力的培养,综合培养学生工程设计的能力;4 巩固和加强学生进行技术总结及编制技术文件的能力。(二)内容本课程以间歇双端扭结式糖果包装机的扭结手作为设计课题,需学生两周内,完成糖果包装机扭结手的全部设计,获得包装机械设计的基本训练。1. 参数设计 根据课题设计任务,确定糖果包装机扭结手主要构件的结构形式和尺寸参数、运动参数。2. 方案设计 根据糖果包装扭结手的结构形式、性质及运动参数,拟定扭结手的机械传动链、传动系统图、工作循环图。计算并确定各级传动的传动比,齿轮传动、凸轮传动等传动构建的结构参数及尺寸,拟定扭结手的结构方案图。3. 结构设计 根据结构方案图,在正式图纸上拟订传动构件与执行构件的位置,然后依次进行执行构件设计、传动系统设计、操纵机构设计、密封及润滑的结构设计。二、设计要求(一)根据课程设计任务书,在两周时间内,独立完成糖果包装机扭结手的设计。(二)图纸设计要求 1图量 1)完成0号图一张,进行糖果包装机扭结手总装配图的设计 2)完成3号图三张,进行三个主要零件的零件图设计 2要求 1)设计方案必须合理 2)装配图必须表明扭结手的全部结构、原理 3)标明每个机械零件的功能、形状、尺寸、位置及相互联接的方法、相互配合的性质及运动关系; 4)必须标明所有配合尺寸、定位及联结尺寸、位置及相互联接方法、相互配合的性质及运动关系; 5)必须由视图及剖视图组成,视图完整,投影关系准确,线条及画法、尺寸及配合的标注必须符合国家标准,技术条件齐全; 6)零件图必须标清零件的形状、大小及结构、尺寸精度、表面粗糙度;形状及位置公差,按国家标准绘制,技术条件齐全。(三)设计说明书要求 设计说明书是设计的主要依据,内容必须详尽准确,必须使用工程术语,文字通顺简练,字迹工整,总文字不少于5000字。设计说明书具体包括:1. 设计题目;2. 用途与规格(生产能力);3. 运动参数、动力参数及主要结构尺寸的确定;4. 结构形式、传动方式、传动系统的拟定,方案的论证,画结构草图;5. 机构及主要零部件的设计、选用;6. 主要零件、部件的强度、刚度设计计算校核;7. 操纵机构及润滑方式的设计计算;8. 设计说明书中的理论及计算公式要 注明出处;参考文献标注规范。三、扭结手工作原理间歇式双端扭结式糖果包装机主要由料斗、理糖部件、送纸部件、工序盘以及传动操作系统等组成,昌东系统如图1所示。包装机工作时,住传送机构带动工序盘作间歇转动,随着工序盘转动,完成对单层或双层材料卷封糖果的双端扭结包装。调整主电机的转速,即可调整包装机的生产速度,从而适应不同的包装纸和糖果。图3工作循环图糖果经包装纸四面裹包后,两端扭结封闭。糖果包装机扭结手由左、右两手组成,左右对称布置,单端扭结手结构示意如图2所示,主要由扭结手、槽凸轮、摆杆、拨轮、齿轮及传动轴等组成。为满足包装纸扭结的要求,在扭结过程中,钳手应完成自身的转动、轴向移动和张合三种运动。输入轴1的运动经齿轮4、5、6、7传动后,带动钳手2实现扭结转动;输入轴1的运动经齿轮4、5带动凸轮12转动,经过摆杆10、拨轮、伞轮3齿条3带动钳手的张、合运动;输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动,经摆杆10、拨轮9实现钳手的轴向位移运动。弹簧11使钳手在复位时总保持张开的状态,钳手张合的角度的大小与轴向移动距离的大小,由凸轮12的曲线保证。齿轮5、齿轮6的齿数比,保证钳手每张、合一次,钳手旋转一定的圈数。根据包装机各执行机构的运动规律及动作配合要求,可绘制出包装机的工作循环图,如图3。当工序盘携带糖块及包装纸旋转至扭结工位时,钳手进行张合、旋转和轴向位移,完成扭结工序。扭结手的结构示意图如图4所示。扭结手的手动调整通过旋转手轮15实现。左右扭结手之间距离及对称度的调节,通过转动螺杆16来实现,转动手轮螺杆16,改变摆杆10的下支点位置,带动扭结手产生轴向位移。四、设计步骤(一)方案设计1、 设计的要求:1)、设计题目:糖果包装机的机械扭结手设计。2)、设计任务: a、设计参数 生产能力:200300块/分钟 包装物尺寸: 圆柱形:直径13X长32mm 长方形:长27X宽16X高11 mm 箱体外形尺寸:长320X宽230X高200 mm传 动 比:1:2.5钳手展开距离:30mm;包装一次旋转圈数23;钳手轴向移动距离:5mm包装扭转阻力矩:0.05Nm2、 钳手运动实现的结构形式1) 钳手实现张合运动,可采用多种不同结构,如图5所示,而且,需要一个复位装置,一般采用弹簧进行复位。2) 实现钳手轴向移动的结构形式有多种,图6所示。不同的机构形式,具有不同的优缺点。端面凸轮一连杆一滑移齿轮方式,结构紧凑;盘形凸轮一滑移齿轮方式,空间结构比较大;四连杆机构比较简单,但体积比较大。 3) 实现钳手转动,可采用齿轮传动、链传动、带传动(同步带)等方式。链传动和带传动可实现远距离传动,带传动磨损较快;齿轮传动结构紧凑,传动恒定,传递扭矩大。3、 扭结手应实现功能:1) 钳手可实现转动;2) 钳手可实现轴向直线运动 ;3) 扭结手各运动相对关系可手动调整;4) 扭结手可进行糖果的手动扭结包装。4、 确定扭结手的总体方案及总体布局根据扭结手功能设计要求。对比不同机构形式的特点,类比现有糖果包装机扭结手形式,确定扭结手的总体方案及总体布局。初步确定扭结手箱体的总体尺寸320230200mm。5、 初步拟定传动方式,布置主要传动件的位置。6、 拟定扭结手的机械传动链、传动系统图、工作循环图。计算并确定各级传动的传动比,齿轮传动、凸轮传动等传动构件的结构参数及尺寸。7、 参考机械设计理论,对各元件(主要是轴承、齿轮、轴)进行初步的手里分析和强度校核。(二)结构设计 方案设计结束后,审定方案的合理,进行结构设计。装配图的绘制与相关的设计、计算应交替进行,相辅相成。 1、 传动系统设计传动系统设计在机械零件课程设计的基础上完成,主要包括:1) 齿轮传动设计 计算齿轮、斜齿齿轮传动的中心距、模数、齿数及结构尺寸(如分度圆、顶圆、跟圆、齿宽等);2) 凸轮传动设计 计算凸轮的轮廓尺寸并进行强度校核;3) 根据轴上零件的结构尺寸以及支撑轴承的尺寸,确定各轴的结构尺寸;4) 对各轴的轴承润滑及密封进行设计;5) 对主要传动轴的轴承进行受力分析2、 各元件的空间布置、定位与支撑面结构设计3、 手动操作装置的设计4、 相对位置调整机构的设计5、 加黑,标注尺寸与公差配合,标注件号,填写明细栏及装配技术要求。 (三)零件图设计 1、三件主要零件的设计,零件形式:轴类零件一件、齿轮零件一件、凸轮零件一件。为防止学生之间有重复,零件的确定必须经指导老师指定。 2、要求: 1)零件工作图视图完整,必须表明零件的结构、形状、大小。 2)注明零件所有表面的尺寸、尺寸公差、表面粗糙度、形状及位置公差。 3)技术条件齐全。 (四)撰写设计计算说明书 五、计算说明 (一)、齿轮的计算 设扇形齿轮的全齿数Z为17,模数M为1.25,齿条厚度L=40mm齿条厚度Hz为9,扇形齿轮转过的角度为。则齿轮中心距Dz=MZ+Hz=171.25+9=30.25mm。AO1B=2arcsin(l/4L)=2arcsin(15/2/40)=21.62=K=1.221.62=25.95。S9=mZ/360=25.951.2517/360=1.532mmS9=Ks9*S9=1.21.532=1.838mm图6(二)凸轮的计算前面已给出凸轮图。设L1=5mm,L2=10mm,已知S8=5mm,则槽轮中S8轨道的行程S8c满足:于是确定工作循环图中对应曲线的最大位移为S8c。讨论S9对应槽轮曲线。如上图中手爪由左向右移动过程中对应于165点,手爪处于最左侧,同时处于张开状态,并开始闭合到195点完全闭合。此过程中构件9相对于构件8移动的距离为S9(上面已求出),对应于槽轮12中S9的对应轨道行程S9c: (三)应力计算 图7 已知 T=0.05Nm=500Nmm,小齿轮分度圆直径 ,啮合角,则计算出:圆周力 径向力 法向载荷 。 (四)配合说明本次课程设计扭结手是可进行转动,轴向移动,钳手的张合三种运动。就要求有间隙配合(如扭结轴和齿条轴的配合),过度配合(如扇形齿轮的固定)、过盈配合(如套筒和轴之间的配合)。具体的配合关系和公差详见附图。9 目录第一章 课程设计的任务1.1 目的1.2 内容第二章 课程设计的设计内容第三章 间歇双端扭结式糖果包装机的组成及工作原理3.1 间歇双端扭结式糖果包装机3.2 扭结手运动与结构分析第四章 设计步骤4.1 电动机的选择4.2 扭结手的方案设计4.3 扭结手的结构设计第五章 计算说明5.1 齿轮的计算5.2 凸轮的计算5.3 应力的计算5.4 配合说明第一章 课程设计的任务1.1、目的 1) 包装机械课程设计是该课程的延续,通过设计实践,进一步学习掌握包装机械设计的一般方法。 2) 培养学生综合运用所学专业基础课、专业课理论知识与生产实际进行有效结合的能力。 3) 培养综合运用机械制图、机械设计基础、机械制造基础等相关知识进行工程设计的能力。 4) 培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。 5) 提高技术总结及编制技术文件的能力。 6) 提高学生独立分析问题和解决问题的能力。 7) 为毕业设计教学环节的实施奠定基础。1.2 内容 1) 参数设计 根据课题设计任务,确定糖果包装机扭结手主要构件(例如滑移齿轮、凸轮)的结构形式与尺寸参数、运动参数。 2) 方案设计 根据糖果包装机扭结手的结构形式、性质及运动参数,拟定扭结手的机械传动链、运动系统图、工作循环图。计算并确定各级传动的传动比,齿轮传动、凸轮传动等传动构件的结构参数及尺寸,拟定扭结手的结构方案图。 3) 结构设计 根据结构方案图,在正式图纸上拟定传动构件与执行构件的位置。第二章 课程设计的设计内容 本次课程设计需要完成的是间歇双端扭结式糖果包装机扭结手的设计,其主要技术参数如下:(1) 生产能力 200350块min (2) 糖块规格 圆柱形(直径长度) 1332 长方形(长宽高) 271611 (3) 包装纸规格 商标纸 宽90 ,内衬纸 宽30 (4) 电机 理糖电机 0.37kW,主电机 0.75kW (5) 外形尺寸 14506501620第三章 间歇双端扭结式糖果包装机的组成及工作原理3.1 间歇双端扭结式糖果包装机间歇双端扭结式糖果包装机主要由料斗、理糖部件、送纸部件、工序盘以及传动操作系统等组成。可完成单层或双层包装材料的双端扭结裹包。其包装工艺流程图如图1所示。 包装机工作时,主传送机构带动工序盘2作间歇转动,如图2所示,随着工序盘2的转动,分别完成对糖果的四边裹包及双端扭结。在第1工位,工序盘2停歇时,送糖杆7、接糖杆5将糖果9和包装纸6一起送入工序盘上的一对糖钳手内,并被夹持形成U形状。然后,活动折纸板4将下部伸出的包装纸(U形的一边)向上折叠。当工序盘转动到第工位时,固定折纸板10已将上部伸出的包装纸 (U形的另一边)向下折叠成筒状。固定折纸板10沿圆周方向一直延续到第工位。在第工位,连续回转的两只扭结手夹紧糖果两端的包装纸,并且完成扭结。在第工位,钳手张开,打糖杆3将已完成裹包的糖果成品打出,裹包过程全部结束。图1 包装工艺流程图1送糖;2糖钳手张开、送纸;3夹糖;4切纸;5纸、糖送入糖钳手;6接、送糖杆离开;7下折纸;8上折纸;9扭结;10打糖图2 包装扭结工艺路线图1扭结手;2工序盘;3打糖杆;4活动折纸板;5接糖杆;6包装纸;7送糖杆;8输送带;9糖果;10固定折纸板包装机传动系统由主传动系统和理糖供送系统两部分组成。图3所示为间歇双端扭结糖果包装机主传动系统图。主电机经机械式无级变速器、轴I将运动传递给分配轴,分配轴将运动平行进行分配。经齿轮、马氏盘将运动传递给轴,带动工序盘间歇转动,轴每转动一圈,工序盘转动一个工位(60)。另一传动路线为经齿轮传动带动轴V、转动,从而带动扭结手完成扭结动作。轴V经链传动、齿轮传动带动供纸辊及切刀运动,实现包装纸的供送及切断。分配轴上的偏心轮(1)带动送糖杆送糖;偏心轮(2)带动钳手开、合;偏心轮(3) 带动活动折纸板完成下折纸;偏心凸轮(4)带动接糖杆和打糖杆分别完成接糖和打糖动作。包装机正常工作之前,通过转动调试手轮对包装机进行调试。主机采用机械式无级调速,生产能力连续可调,能适应不同的包装纸和糖果的变化。由于采用马氏机构,该机不宜高速运转。图3 间歇双端扭结糖果包装机主传动系统图3.2 扭结手运动与结构分析 糖果经包装纸四面裹包后,两端需扭结封闭。扭结机构由左右对称两部分组成,图4为单端扭结手机构的传动示意图,主要由扭结手、槽凸轮、摆杆、拨轮、齿轮及传动轴等组成,图5是扭结手的空间立体图。为满足包装纸扭结的要求,扭结机构在扭结过程中完成扭结手的转动、轴向移动和扭结手的张开、闭合等三种运动。输入轴1的运动经齿轮4、5、6、7传动后,带动扭结手2实现扭结转动;输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动,经过摆杆10、拨轮8、伞齿轮齿条3带动扭结手的张、合运动;输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动,经过摆杆10、拨轮9实现扭结手的轴向位移运动。扭结手张开和闭合的角度大小与进退距离的协调,由槽凸轮12的曲线保证。齿轮5、齿轮6的齿数分别为60和24,齿数比为2.5,保证扭结手每张、合一次,扭结手旋转2.5圈。根据包装机各执行机构的运动规律及其动作配合要求,可绘制出包装机的工作循环图。当工序盘携带糖块及包装纸旋转至扭结工位时,扭结手进行张合、旋转和轴向位移,完成扭结工序,其工作循环图如图6所示。图4 扭结手机构示意图1-输入轴 2-扭结手 3-伞齿轮齿条 4、5、6、7、13、14-齿轮8、9-拨轮 10-摆杆 11-弹簧 12-凸轮 15-手盘 16-调节螺杆 图5 扭结手的空间立体图图6 扭结手工作循环图图7为扭结手机构的装配简图。左右扭结手之间的距离及对称度的调节,通过转动手轮20来实现。转动手轮20旋转,带动滑座23左右移动,改变摆杆12的下支点位置,实现扭结手产生轴向位移。图7 扭结手结构装配简图 1-扭结手 2-套轴 3-扭结手轴 4、13、16-齿轮 5-螺母 6-拨轮 7-弹簧 812-摆杆 9、15-销 10-槽凸轮 11-凸轮轴 14-输入轴 17-滑块 18-滑块轴 19-滚子轴 20-手轮 21-固定板 22-调节螺杆 23-滑座 24-螺栓 25-箱体第四章 设计步骤4.1 电动机的选择 用电动机具有结构简单、价格便宜、效率高、控制使用方便等优点,所以本设计采用电动机作原动机。 电动机在输出同样功率时转速越高,电动机的极数越小,尺寸和重量就越小,价格也越低。从价格方面考虑一般尽量用选用高速电动机,选电机的运动参数为:机型Y802-4,功率0.75Kw,同步转速1500r/min,额定频率50Hz,电压380V,满载时转速1390r/min。4.2扭结手的方案设计4.2.1、嵌手运动实现的结构形式1) 嵌手实现张合运动,可采用多种不同的结构,如图8所示,而且,需要一个复位装置,一般是采用弹簧进行复位。2) 实现嵌手轴向移动的结构形式有多种,如图9所示。不同的机构形式,具有不同的优缺点。端面凸轮连杆滑移齿轮方式,结构紧凑;盘形凸轮滑移齿轮方式,空间结构较大;四连杆机构机构简单,但体积较大。3) 实现嵌手转动,可采用齿轮传动、链传动、带传动(同步带)等方式。链传动和带传动可实现远距离传动,带传动磨损较快;齿轮传动结构紧凑,传动比恒定,传递扭矩大。4.2.2扭结手应实现的功能1) 嵌手可实现转动;2) 嵌手可实现轴向直线运动;3) 扭结手各运动相对运动关系可手动调整;4) 扭结手可进行糖果的手动扭结包装。4.2.3确定扭结手的总体方案及总体布局 根据扭结手功能设计要求,对比不同结构形式的特点,类比现有糖果包装机扭结手形式,确定扭结手的总体方案及总体布局。初步确定扭结手箱体的总体尺寸为320230200mm。4.2.4拟定扭结手的传动系统图、工作循环图、部件的装配图、有关零件的零件图,如图纸所示。并完成相关参数的确定及尺寸的计算。 图8 嵌手张合机构简图 图9 嵌手轴向移动简图4.3扭结手的结构设计 方案设计结束后,审定方案的合理性,进行结构设计。装配图的绘制与相关的设计、计算应交替进行,相辅相成。4.3.1传动系统设计 传动系统设计在机械零件课程设计的基础上完成,主要包括:1) 齿轮传动设计。计算直齿、斜齿齿轮传动的中心距、模数、齿数及结构尺寸。2) 凸轮传动设计。计算凸轮的轮廓尺寸进行强度校核;3) 根据轴上零件的结构尺寸以及支撑轴承的尺寸,确定各轴的结构尺寸;4) 对各轴的轴承润滑及密封进行设计;5) 对主要传动轴的轴承进行受力分析、强度校核及寿命校核。4.3.2各元件的空间布置、定位与支撑结构设计。4.3.3手动操作装置的设计4.3.4相对位置调整机构的设计第五章 计算说明5.1 齿轮的计算 设扇形齿轮的全齿数Z为17,模数M为1.25,齿条厚度L=40mm,Hz=9,扇形齿轮转过的角度为 ,则齿轮中心距Dz=Mz+Hz=171.25+9=30.25mmAO1B=2arcsin(1/4L)=2arcsin(15/2/40)=21.62=K=1.221.62=25.95S9=mZ/360=25.951.2517/360=1.532mmS9=Ks9S9=1.21.532=1.838mm5.2 凸轮的计算 前面已给出凸轮图。设L1=5mm,L2=10mm,已知S8=5mm,则槽轮中S8轨道的行程S8c满足: 于是确定工作循环图中对应曲线的最大位移为S8c。讨论S9对应槽轮曲线。如上图中手爪由左向右移动过程中对应于165点,手爪处于最左侧,同时处于张开状态,并开始闭合到195点完成闭合。此过程中运动的距离为S9(上面已求出),对应于槽轮12中S9的对应轨道行程S9c: 5.3 应力计算Ft=2T/d Fr=Fttan Fn=Ft/cos 已知T=0.05Nm=500Nmm,小齿轮分度圆直径d=21.25mm,啮合角=20,则计算出:圆周力:Ft=2T/d=2500/21.25=47.06N径向力:Fr=Fttan=47.060.364=17.13N法向载荷:Fn=Ft/cos=47.06/0.9397=50.07N5.4 配合说明 本次课程设计扭结手是可进行转动,轴向移动,嵌手的张合三种运动。这就要求有间隙配合(如扭结轴和齿条轴的配合)、过渡配合(如扇形齿轮的固定)以及过盈配合(如套筒和轴之间的配合)。具体的配合关系和公差详见机械制图书中的附表。参考文献:1 包装机械结构与设计,黄颖为,主编,化学工业出版社2 机械设计基础(中册)第二版(修订),化学工业出版社3 百度文库,www.baidu.com目录1简介 21.1 糖果包装机的优点 21.2 几种典型糖果包装机 32设计目的与任务32.1 目的 32.2 内容 32.3 主要技术参数 43.间歇双端扭结式糖果包装机的组成及工作原理43.1 间歇双端扭结式糖果包装机的组成 43.2 扭结手运动与结构分析 64总体设计84.1 扭结包装机类型的确定 84.2 包装工艺流程、工艺路线和工位数的确定 94.3 扭结手结构 95总结10间歇双端扭结式裹包机扭结手设计1简介随着我国轻工业生产的高速发展,产品包装已逐步实现自动化和机械化随之出现了生产率比一般工作机高得多的自动机械,现在糖果包装机有了很大的发展,我国已能生产多种型号的糖果包装机,大、中型糖果厂已实现了糖果的机械化包装,一些工厂还装备有保温、匀条、成型及包装一体化的糖果生产流水线。但是,我国糖果包装机械和世界先进水平相比,差距仍然很大,因此,必须加速提高糖果包装机械化的水平。1.1糖果包装机的优点(1)自动化程度高 糖果包装机一般都是自动包装机,其结构复杂,自动化程度高。它可以使送纸、切纸、抄纸、理糖、裹包及打糖过程自动完成。(2)易于调节糖块的形状、大小及包装纸的性能。为使糖果包装机能可靠地工作,糖果包装机都有调节系统和一定范围内的无极变速装置。(3)消耗的功率小 糖果包装机的包装对象(糖块)的质量小(一般不超过20g),机器的功率主要用于克服摩擦力,所以功率消耗小,一般电动机功率都在2kW一下。(4)卫生要求高 糖果包装机必须保证糖果的卫生质量。直接和糖块接触的构件应符合食品卫生要求,且能迅速地分解和组合,形状简单,便于洗涤。糖果包装机属于食品类产品包装机,按照包装的形式有折叠式包裹、扭结式包裹两大类。这种包装机一般采用卷盘式包装材料,在主机上实现包装材料分切、包裹及封口工序。糖果包装机属于食品类产品包装机,按照包装的形式有折叠式包裹、扭结式包裹两大类。这种包装机一般采用卷盘式包装材料,在主机上实现包装材料分切、包裹及封口工序。1.2几种典型糖果包装机类 别名 称 举 例按包装形式分单端扭结式糖果包装机GD2400双端扭结式糖果包装机BBFN150叩头式糖果包装机GD2650按工艺过程连续性分间歇运动多工位糖果BBFN150连续运动多工位糖果BBFN4002设计目的与任务2.1目的(1) 包装机械课程设计是该课程的延续,通过设计实践,进一步学习掌握包装机械设计的一般方法。(2) 培养学生综合运用所学专业基础课、专业课理论知识与生产实际进行有效结合的能力。(3) 培养综合运用机械制图、机械设计基础、机械制造基础等相关知识进行工程设计的能力。(4) 培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。(5) 提高技术总结及编制技术文件的能力。(6) 提高学生独立分析问题和解决问题的能力。(7) 为毕业设计教学环节的实施奠定基础。2.2内容(1) 参数设计 根据课题设计任务,确定糖果包装机扭结手主要构件(例如滑移齿轮、凸轮)的结构形式与尺寸参数、运动参数。(2) 方案设计 根据糖果包装机扭结手的结构形式、性质及运动参数,拟定扭结手的机械传动链、运动系统图、工作循环图。计算并确定各级传动的传动比,齿轮传动、凸轮传动等传动构件的结构参数及尺寸,拟定扭结手的结构方案图。(3) 结构设计 根据结构方案图,在正式图纸上拟定传动构件与执行构件的位置。2.3主要技术参数(1) 生产能力 200350块min (2) 糖块规格 圆柱形(直径长度) 1332 长方形(长宽高) 271611 (3) 包装纸规格 商标纸 宽90 ,内衬纸 宽30 (4) 电机 理糖电机 0.37kW,主电机 0.75kW (5) 外形尺寸 145065016203.间歇双端扭结式糖果包装机的组成及工作原理3.1 间歇双端扭结式糖果包装机的组成间歇双端扭结式糖果包装机主要由料斗、理糖部件、送纸部件、工序盘以及传动操作系统等组成。可完成单层或双层包装材料的双端扭结裹包。其包装工艺流程图如图1所示。 包装机工作时,主传送机构带动工序盘2作间歇转动,如图2所示,随着工序盘2的转动,分别完成对糖果的四边裹包及双端扭结。在第1工位,工序盘2停歇时,送糖杆7、接糖杆5将糖果9和包装纸6一起送入工序盘上的一对糖钳手内,并被夹持形成U形状。然后,活动折纸板4将下部伸出的包装纸(U形的一边)向上折叠。当工序盘转动到第工位时,固定折纸板10已将上部伸出的包装纸 (U形的另一边)向下折叠成筒状。固定折纸板10沿圆周方向一直延续到第工位。在第工位,连续回转的两只扭结手夹紧糖果两端的包装纸,并且完成扭结。在第工位,钳手张开,打糖杆3将已完成裹包的糖果成品打出,裹包过程全部结束。图1 包装工艺流程图1-送糖;2糖钳手张开、送纸;3夹糖;4切纸;5纸、糖送入糖钳手;6接、送糖杆离开;7下折纸;8上折纸;9扭结;10打糖图2 包装扭结工艺路线图1扭结手;2工序盘;3打糖杆;4活动折纸板;5接糖杆;6包装纸;7送糖杆;8输送带;9糖果;10固定折纸板包装机传动系统由主传动系统和理糖供送系统两部分组成。图3所示为间歇双端扭结糖果包装机主传动系统图。主电机经机械式无级变速器、轴I将运动传递给分配轴,分配轴将运动平行进行分配。经齿轮、马氏盘将运动传递给轴,带动工序盘间歇转动,轴每转动一圈,工序盘转动一个工位(60)。另一传动路线为经齿轮传动带动轴V、转动,从而带动扭结手完成扭结动作。轴V经链传动、齿轮传动带动供纸辊及切刀运动,实现包装纸的供送及切断。分配轴上的偏心轮(1)带动送糖杆送糖;偏心轮(2)带动钳手开、合;偏心轮(3) 带动活动折纸板完成下折纸;偏心凸轮(4)带动接糖杆和打糖杆分别完成接糖和打糖动作。包装机正常工作之前,通过转动调试手轮对包装机进行调试。主机采用机械式无级调速,生产能力连续可调,能适应不同的包装纸和糖果的变化。由于采用马氏机构,该机不宜高速运转。图3 间歇双端扭结糖果包装机主传动系统图3.2 扭结手运动与结构分析 糖果经包装纸四面裹包后,两端需扭结封闭。扭结机构由左右对称两部分组成,图4为单端扭结手机构的传动示意图,主要由扭结手、槽凸轮、摆杆、拨轮、齿轮及传动轴等组成,图5是扭结手的空间立体图。为满足包装纸扭结的要求,扭结机构在扭结过程中完成扭结手的转动、轴向移动和扭结手的张开、闭合等三种运动。输入轴1的运动经齿轮4、5、6、7传动后,带动扭结手2实现扭结转动;输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动,经过摆杆10、拨轮8、伞齿轮齿条3带动扭结手的张、合运动;输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动,经过摆杆10、拨轮9实现扭结手的轴向位移运动。扭结手张开和闭合的角度大小与进退距离的协调,由槽凸轮12的曲线保证。齿轮5、齿轮6的齿数分别为60和24,齿数比为2.5,保证扭结手每张、合一次,扭结手旋转2.5圈。根据包装机各执行机构的运动规律及其动作配合要求,可绘制出包装机的工作循环图。当工序盘携带糖块及包装纸旋转至扭结工位时,扭结手进行张合、旋转和轴向位移,完成扭结工序,其工作循环图如图6。图4 扭结手机构示意图1-输入轴 2-扭结手 3-伞齿轮齿条 4、5、6、7、13、14-齿轮8、9-拨轮 10-摆杆 11-弹簧 12-凸轮 15-手盘 16-调节螺杆 图5 扭结手的空间立体图图6 扭结手工作循环图图7为扭结手机构的装配简图。左右扭结手之间的距离及对称度的调节,通过转动手轮20来实现。转动手轮20旋转,带动滑座23左右移动,改变摆杆12的下支点位置,实现扭结手产生轴向位移。图7 扭结手结构装配简图 1-扭结手 2-套轴 3-扭结手轴 4、13、16-齿轮 5-螺母 6-拨轮 7-弹簧 812-摆杆 9、15-销 10-槽凸轮 11-凸轮轴 14-输入轴 17-滑块 18-滑块轴 19-滚子轴 20-手轮 21-固定板 22-调节螺杆 23-滑座 24-螺栓 25-箱体4总体设计4.1 扭结包装机类型的确定扭结式糖果裹包机有间歇运动和连续运动两种类型。连续运动型一般用于一层纸包装,包装速度较间歇运动型要快。但它如果用两层纸包装糖果时要求内衬纸与外商标纸一样宽,这样会造成内衬纸的很大浪费。间歇运动型既可用于一层纸包装,也可用于两层纸包装,用两层纸时内衬纸和外商标纸可以不一样宽,这样可以节约成本。根据本次课题的设计要求选用间歇运动型包装机。又由于糖果生产批量大,扭结式裹包动作也较多,故选用多工位裹包机。4.2 包装工艺流程、工艺路线和工位数的确定(1)包装程序和工艺流程图:如图1.(2)包装扭结工艺路线图:如图2.(3)工位数及描述从上图2.的扭结工艺路线图分析,糖果需经过夹持、下折纸、上折纸、扭结、打糖这几个阶段,为了减少工位数可将扭结和成品输出分别安排在工位、完成,这样只需四个工位即可。但为改善槽轮机构的动力特性,并使总体布局合理,扭结和成品输出还是分别布置在工位、为佳,这样可简化传动,并且操作人员还可兼顾成品装盒工作。如图2.所示,在第工位,送糖杆7、接糖杆5将糖果9和包装纸一起送入工序盘上的一对糖钳手内,并被夹持形成“U”形。然后,活动折纸板4将下部伸出的包装纸(U形的一边)向上折叠。当工序盘转到第工位时,固定折纸板10已将上部伸出的包装纸(U形的另一边)向下折叠成筒状。固定折纸板10沿圆周方向一直延续到第工位。在第工位,连续回转的两只扭结手夹紧糖果两端的包装纸,并完成扭结,在第工位,钳手张开,打糖杆3将已完成裹包的糖果成品打出,裹包过程全部结束。4.3扭结手结构糖果经包装纸四面裹包后,两端需扭结封闭。扭结机构由左右对称两部分组成,图4为单端扭结手机构的传动示意图:它主要由扭结手、槽凸轮、摆杆、拨轮、齿轮及传动轴等组成。为满足包装纸扭结的要求,扭结机构在扭结过程中完成扭结手的转动、轴向移动和扭结手的张开、闭合等三种运动。输入轴1的运动经齿轮4、5、6、7传动后,带动扭结手2实现扭结转动;输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动,经过摆杆10、拨轮8、伞齿轮齿条3带动扭结手的张、合运动;输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动,经过摆杆10、拨轮9实现扭结手的轴向位移运动。扭结手张开和闭合的角度大小与进退距离的协调,由槽凸轮12的曲线保证。齿轮5、齿轮6的齿数分别为60和24,齿数比为2.5,保证扭结手每张、合一次,扭结手旋转2.5圈。根据包装机各执行机构的运动规律及其动作配合要求,当工序盘携带糖块及包装纸旋转至扭结工位时,扭结手进行张合、旋转和轴向位移,完成扭结工序。5.总结 通过这次课程设计对本学期所学的知识有了综合的掌握,锻炼了自己独立思考、独立处理问题的能力,掌握了更多的画图方法,更加熟练了办公软件的应用,是对本学期学习的最好总结,为以后学习包装机械方面的知识打下了基础,更为毕业论文设计做下准备。10前言随着我国轻工业生产的高速发展,产品包装已逐步实现自动化和机械化,随之出现了生产率比一般工作机高得多的自动机械,现在糖果包装机有了很大的发展,我国已能生产多种型号的糖果包装机,大、中型糖果厂已实现了糖果的机械化包装,一些工厂还装备有保温、匀条、成型及包装一体化的糖果生产流水线。但是,我国糖果包装机械和世界先进水平相比,差距仍然很大,因此,必须加速提高糖果包装机械化的水平。糖果包装机有一定的优点:1.自动化程度高 糖果包装机一般都是自动包装机,其结构复杂,自动化程度高。它可以使送纸、切纸、抄纸、理糖、裹包及打糖过程自动完成。2.易于调节糖块的形状、大小及包装纸的性能。为使糖果包装机能可靠地工作,糖果包装机都有调节系统和一定范围内的无极变速装置。3.消耗的功率小 糖果包装机的包装对象(糖块)的质量小(一般不超过20g),机器的功率主要用于克服摩擦力,所以功率消耗小,一般电动机功率都在2kW一下。4.卫生要求高 糖果包装机必须保证糖果的卫生质量。直接和糖块接触的构件应符合食品卫生要求,且能迅速地分解和组合,形状简单,便于洗涤。糖果包装机属于食品类产品包装机,按照包装的形式有折叠式包裹、扭结式包裹两大类。这种包装机一般采用卷盘式包装材料,在主机上实现包装材料分切、包裹及封口工序。本设计是在BZ350I型糖果包装机做深入调查研究基础上,对某些结构进行改进设计,特别是对糖果包装机扭结手的设计,对扭结手实现三种运动的结构做了精心设计,提高了机器自动化程度,使机器操作更加容易,也保证了机构运行稳定性,提高了机器的生产率。 目录摘要3第一章 糖果包装机的现状分析4一、包装机械化的重要意义4二、包装机械的主要特点及其概述和展望51. 包装机械的主要特点52. 包装机械工业的概况及展望6第二章 BZ350-A型糖果包装机8一、BZ350-A型糖果包装机主要特性及工艺流程8二、BZ350-A型糖果包装机主要组成结构10第三章 扭结手的设计18一、扭结机械手的工作过程18二、电动机的选择19三、皮带的计算和选用19四、皮带轮轴的计算与校核23五、凸轮机构的的设计261、轴向位移计算262、扭结手部分工作循环图273、凸轮设计27总结28参考文献:29摘要本次我们的毕业设计就是要在对BA253I型糖果包装机做深入调查研究基础上,对某些结构进行改进设计,把原来利用改变皮带轮皮带直径调速的方法重新设计计算,并增加了包装纸用完或断纸时的自动停车控制装置等。其目的是为了提高生长率,提高自动化程度,改善工作操作条件,更好地满足人们日益增长地物质需求和社会大生产的发展。通过这次毕业设计培养了我们独力地、系统地运用所学的理论知识与实际计技能,提高分析解决机器设计实际问题的能力。 AbstractThis our graduation project is needs in to be used as in the thoroughinvestigation and study basis to the BA253 - I candy packagingmachine, carries on the improvement design to certain structures, theoriginal use change belt pulley leather belt diameter velocitymodulation method redesign computation, and increased the packingpaper uses up or breaks when the paper the automatic stop controldevice and so on. Its goal is for enhance the growth rate, enhancesthe automaticity, the improvement work operating condition, satisfiesthe people to grow day by day well the material demand and the socialbig production development.Has raised the theory knowledge and the actual idea skill through thisgraduation project which we on ones own, systematically utilizesstudies, enhances the analysis solution machine design actual problemthe ability第一章 糖果包装机的概述及现状分析 一、糖果包装机的概述糖果包装机属于食品类产品包装机,按照包装的形式有折叠式包裹、扭结式包裹两大类。这种包装机一般采用卷盘式包装材料,在主机上实现包装材料分切、包裹及封口工序。 本节所介绍的BZ350-A型糖果包装机属于扭结式包裹,是较为传统的一种糖果包装机。它广泛应用于中小型糖果生产企业,自动化程度较高,既可以完成单层或多层纸的包装,也可以包装多种形状的硬糖或软糖,包装方法简单美观、结实牢靠,消费者使用方便。二、 包装机械化的重要意义 包装是对产品进行定量装载、裹包、封装等工艺过程的总称。包装的作用是对产品进行保护并使之便于运输、仓储与销售。轻工业产品主要是供消费,所以既要实用又要注重包装装潢,以发挥其美化产品、宣传产品和吸引消费者的作用。 随着科学技术的发展,现代化的生产日益趋向商品化、社会化和国际化。其产品已不单纯供应本地区或本国的消费,而是要发展出口创汇,逐步形成外向型的经济。所以产品包装已不可能依靠手工操作,因手工包装不仅在速度、质量、卫生条件和花色品种等方面都无法和机械化包装相比拟,现代化的包装机械已超越简单地模仿人的动作,有许多功能是手工操作根本不能实现的。 现代化生产的产品包装,甚至已不能满足单机操作的机械化和只能适应单一包装品种、规格的包装机。大量的连续化生产要求包装作业也要成为由一系列自动包装机、联动机、输送机、自动储存装置、自动检测装置组合起来的自动包装生产线。如产品为适应市场需要而经常变换包装品种和规格的话,也要求包装机具有稍加调整即可适应新的品种规格产品包装的功能,这就是所谓多用包装机。 小现实的生活中,实现包装机械化不但把生产率大大提高了,而且使更多的工人从繁重、单调的工作中解放出来,同时,包装机械化的实现扩大了生产规模、生产范围、产品品种,大大缩减了生产周期,有利于产品不断更新换代,以满足不断增长的需要。在企业节约成本、提高利润等方面,也显示出越来越大的优越性。近半个多世纪以来,随着生产与流通日益社会化、现代化,产品包装正以崭新的面貌崛起,受到人们普遍重视。现代包装的基本含义是:对不同批量的产品,选用某种有保护性、装饰性的包装材料或包装容器,并借助适当的技术手段实施包装作业,以达到规定的数量和质量,同时设法改善外部结构,降低包装成本,从而在流通直至消费的整个过程中使之容易储存搬运,防止产品破损变质,不污染环境,便于识别应用和回收废料,有吸引力,广开销路,不断促进扩大再生产。无论在国内或国外,包装工作已涉及到各行各业,面广量大,对人民生活、国际贸易和国防建设都带来深刻的影响,甚至在现代生活中出现了过去难以想象的新情况:未经包装出售的商品变得越来越少了,而且包装上的失败往往会使很好的产品得不到成功的销售。因而不妨这样说,在将来,如果没有现代化的包装就没有商品的生产和销售;可是如果没有先进的工业与科学技术的综合发展,也不可能出现高水平的现代化包装。迄今,一些科学技术发达的国家,在食品、医药、轻工、化工、纺织、电子、仪表和兵器等工业部门,已经程度不同地形成了由原料处理、中间加工和产品包装三大基本环节所组成的包装连续化和自动化的生产过程,有的还将包装材料加工、包装容器成型及包装成品储存系统都联系起来组成高效率的流水作业线。大量事实表明,实现包装的机械化和自动化,尤其是实现具有高度灵活性(或称柔性)的自动包装线,不仅体现了现代生产的发展方向,同时也可以获得巨大的经济效益。1)能增加花色品种,改善产品质量,加强市场竞争能力现代包装机械所能完成的工作已远远超出了简单地模仿人的动作,甚至可以说在很多场合用巧妙的机械方法包装出来的成品,不论在式样、质地或精度等方面,大都是手工操作无法胜任和媲美的.随着商品的多样化 ,这一点越来越引起了人们的重视.另外,用机械手代替人手,就足以最大限度地避免操作人员同产品直接接触时可能产生的感染,从而保证食品药物的清洁卫生和金属制品的防锈防蚀。2)能改善劳动条件,避免污染危害环境对有剧毒、刺激性的,低温、潮湿性、爆炸、发射性的,以及必须放置在暗室的物品,实现了包装的机械化和自动化,便可大大改善操作条件,避免污染危害环境。至于对需要进行长期、频繁、重复的以及其他笨重的包装工作,如能实现机械化和自动化,则能大大减轻体力劳动强度,增进工人健康和提高生产效率。3)能节约原材料,减少浪费,降低成本有些粉末、液体物料在手工包装过程中容易发生逸散、起泡、飞溅现象,若改善机械包装则会大大减轻损伤。4)能提高生产效率,加速产品的不断更新机械包装的生产能力往往比手工包装提高几倍、十几倍甚至几十倍,无疑这将会更好地适应市场的实际需要,合理安排劳动力,为社会多创造财富。由此可见,实现包装机械化和建立现代包装工业,乃是关系到国家长远规划的一件大事,也是搞好社会主义四个现代化的一项重要内容。 三、包装机械的主要特点及发展现状1、主要特点包装机械的作用是给有关行业提供必要的技术装备,以完成所要求的产品包装工艺过程。为了对包装机械的发生和发展找出规律性认识并制订适当的对策,有必要深入地了解它的一些特点。(1)包装机械是特殊类型专业机械现代包装不单作为一个独立的工业部门已经取得了惊人的进展,同时也逐步形成为一门崭新的综合性学科,即国际上公认的“包装工程学”。其中包括包装材料学、包装工艺学、包装设计学、包装印刷学、包装动力学、包装机械学、包装检测学、包装管理学、 以及包装标准化等重要分支。反过来,这又为包装工业的健全发展打下坚实的理论与实践基础。(2)在发展专用机种的同时,积极开发通用包装机械包装机械在发展专用机种的同时,为满足现代包装的实际需要正在不断扩大其通用能力,积极开发各种新型的通用包装机。 (3)包装机械日趋联动化、高速化、自动化从八十年代初开始,在某些包装领域里将微机、机械人更多地应用于供料、检测和管理等方面,准备向柔性自动包装线和“无人化”自动包装车间过渡。 现在,依靠机电等综合技术对产品包装实行记忆式自动控制逐渐增多,其主要特点是,将检测出来的信息通域记忆构件或记忆演算,指令远距离执行机构完成所规定的动作,如自动剔除不合格品、无料不送袋、断瓶不充填、缺盒不上标等等。微型电子计算机的迅速普及,使得包装机械的自动化水平发生了巨大变化,尤其是随机处理多品种、多规格的产品更能发挥它的独特功效。2. 包装机械工业的发展现状在世界范围内,包装工业的发展历史比较短些,科学技术发达的欧美各国大体上是在本世纪初叶起步的,及至五十年代步伐才大为加快。由于社会上各方面的积极推动和有力配合,终于逐步地建立起包装材料、包装印刷、包装机械等生产部门和与之相适应的科研、设计、情报、教育、学术、管理等组织机构,进而形成了独立完整的包装工业体系,且在整个国民经济中占居着重要地位。现在投产使用的包装机已超过千余种(约半数属于食品包装机械),同时包装联合机及自动线的配套设备已与单机等量齐观了。根据世界新技术革命的发展趋势,预料包装材料以及与此紧密相关的包装工艺和包装机械将会取得一系列新的突破,并且带动更多的产业部门进入包装行列。美国的包装工业发展较早,门类齐全,基础扎实,水平很高。仅就包装机械制造业而论,实力相当雄厚,其品种与总产值均居世界首位。由于国内已实现了工业现代化,自选市场蓬勃兴起,客观上要求包装机械沿着自动化方向发展,并将电子计算机及其他有关新技术广泛应用于生产过程。日本的包装工业大体上是从第二次世界大战结束以后才开始发展起来的。因善于引进、模仿、创新、经营,仅用十余年时间就奠定了初步基础。如今,日本已建立起独立的包装工业体系,其包装工业总产值约为美国的一半而跃居世界的第二位。日本拥有一批规模不大的包装机械制造厂,侧重于开发中小型、半自动的包装机及配套设备,其技术水平好多已进入国际的先进行列。联邦德国的包装机械工业非常发达,现拥有几家堪称世界最大规模的包装机械制造厂,其包装机械工业总产值仅次于美国,但每年的出口总额却比其他国家遥遥领先。除此之外,荷兰、丹麦、苏联、民主德国、罗马尼亚和加拿大等国,在发展自己的包装工业方面,也都获得了长足的进步,开始引起国际包装界的关注。 中国有着悠久的包装历史。我国古代劳动人民对包装的发展曾做出许多杰出的贡献。特别是防腐包装、防震包装和礼品包装更带有民族的传统特色,一直延续至今。可是中国的现代包装工业起步比较迟缓,解放前只有几个大城市的少数啤酒厂、汽水厂、罐头厂、卷烟厂才配备一些包装机械。到了五十年代末期,开始引进仿造,形成小规模的生产能力近十多年内,中央曾采取一系列有力措施,有计划地改造从前遗留下来的陈旧设备,同时采取引进与研制相结合的办法,逐步提高我国包装机械的生产水平。然而从全局看,我国的包装工业同国际的先进水平相比依然存在着明显的差距,尚且是国民经济中较为薄弱的一个环节。但是我们相信,只要立足本国,放眼世界,不屈不挠,艰苦奋斗,那么,在不远的将来,建立起中国的独立完整的包装工业体系这一宏大目标,就一定能够实现!3、几种典型糖果包装机类 别名 称 举 例按包装形式分单端扭结式糖果包装机GD2400双端扭结式糖果包装机BBFN150叩头式糖果包装机GD2650按工艺过程连续性分间歇运动多工位糖果BBFN150连续运动多工位糖果BBFN400按包装的工艺方法分冷包型糖果包装机BBFN150热包型糖果包装机乳始糖果包装机第二章 BZ350-A型糖果包装机一、BZ350-A型糖果包装机主要特性及工艺流程1. BZ350型糖果包装机主要技术特性BZ350型糖果包装机主要技术参数如下:生产能力:200300粒min(无级调速)。糖块规格:圆柱形糖(直径长度)(1216)(2530)长方形糖(厚宽长) (1014mm)(1218mm)(2530mm)包装纸规格:衬纸:宽度为4050mm的糯米卷筒纸或铝箔塑料复合卷筒纸。商标纸:宽度为8590mm的透明卷筒纸。 主电机:0.75kW,额定转速为n= 1390 r/min。理糖电机:0.35 kW,额定转速为n= 1350 r/min。外型尺寸(长宽高):1530mm970mm1570mm。整机重量:约700kg。2. 工艺流程及循环图图2.1是BZ350A型糖果包装机外形图。整个包装过程为:糖块从振动料斗3被送入理糖盘装置4,理糖盘为一定高速旋转着的螺旋槽被甩到理塘盘的外围,经过初步定向,在出口处,由旋转着的毛刷将竖立活重叠着的糖块刷平且成单层排布,进一步定向后进入输送带被送往下一工序;同时,安装在卷纸上成卷的薄膜纸也由牵引辊被送到供纸位置,由旋转刀实行定长切割,并置于托纸板上;输送带送来的糖块被推送到托纸板上后,安装在工序盘上的钳糖机械手将包装纸和糖块一起夹紧,接着前后冲头相继动作,糖块便由包装纸裹包起来;工序盘转位刀扭结工位停歇,扭结机械手夹住糖果的纵向两边并在驱动机构作用下同向回转约450o ,完成扭结工序。在扭结回转过程中,扭结机械手沿糖果的纵向要有一个微小的进给量,以抵消糖果的纵向尺寸变化,否则,糖纸会被扭破;扭结结束后,工序盘继续转位,糖钳机械手在凸轮的控制下开启,由打糖杆将已经包装好的糖果打下,糖果沿输送槽被送入后续装盒工位。图2.1 BZ350A型糖果包装机外形图1盘车手轮 2扭结部分 3料斗 4理塘盘装置 5离合器手柄 6张紧轮 7开关 8调速轮 9机座 10支架 11工序盘 12薄膜卷 13内衬薄膜卷 14供纸装置 15成品输出装置图2.2是其扭结裹包工艺流程示意图。图2.2 扭结裹包工艺流程示意图1输送带 2糖块 3前冲头 4辊到 5裹包薄膜 6后冲头7固定抄纸板 8钳糖手 9下抄纸板 10扭结手 11打糖杆二、BZ350-A型糖果包装机主要组成结构 BZ350I型糖果包装机主要由传动系统、理糖盘装置、供纸切纸装置、钳糖工序盘、扭结机械手及裹包装置、电器控制装置、缺糖检测装置等组成。1. 传动系统(1)主传动系统图2.3是BZ350-A型糖果包装机的住传动系统示意图。图2.3 BZ350-A型糖果包装机的主传动系统1卷纸筒 2滚刀轴 3橡皮滚筒 4扭手 5扭手套轴 6糖钳 7转盘 8凸轮 9马氏轮 10偏心轮(2) 11拨销 12拨盘 13扭手凸轮 14手轮 15后冲头 16偏心轮(4) 17打棒 18偏心轮(3) 19偏心轮(1) 20扇形齿轮 21齿条 22后冲头 23抄纸板 24盘手手轮由主电机驱动各执行机构,主电机至分配轴II间采用两级减速,第一级用宽带实现无级变速,第二级为齿轮传动,在分配轴II上装有偏心轮(1)、(2)、(3)、(4)和两个齿轮Z52,传动到各个执行机构完成裹包作业。在主电机轴上设置有一对分离锥轮,通过调节手轮14来调节带轮的中心距,靠分离锥轮分开或趋近,改变锥轮的接触半径,从而达到调节带轮传动比的要求。分配轴上装有四个偏心轮,其中偏心轮(1)通过连杆带动扇形齿轮来回摆动,扇形齿轮再驱动与前冲头一体的齿条往复运动,完成钳糖工作;偏心轮(2)通过安装在工序盘根部的斜面凸轮8驱动糖钳6开合,完成钳糖和放糖工作;偏心轮(3)通过连杆驱动活动折纸板23折纸;偏心轮(4)通过连杆驱动后冲头15和打糖杆17工作。采用偏心轮机构,使得整个传动链结构紧凑,容易布局,维护方便。供纸部分(1、2、3)是经轴II由齿轮、链轮传动的;扭结手由轴II经过齿轮、槽凸轮、摆杆等传动的;转盘由轴II经齿轮、槽轮机构来传动。糖果包装机设置无级调速系统,一方面,可以满足当产品规格变化即糖块外形变化时,要求生产率随着改变;二是由于包装材料对生产率地要求不同,随着季节的变化,其延展性也不一样,因此,生产率要做相应的改变。机器还设置手动调整,可通过手轮24实现。(2)理塘传动系统理塘装置的作用是使待包装糖块通过整理排列,依次整齐的传入输送带,由输送带被送至裹包工位。图2.4为理塘部分的传动系统示意图。理塘电机1通过D50/D112的三角皮带传动,驱动轴I旋转,再经过齿轮Z17/Z46带动轴II。轴II上装有输送带轮,驱动输送带6运动,把转盘送来的糖块送到包裹工位。轴I通过蜗杆涡轮Z4/Z32带动轴IV,由轴IV驱动转盘3回转运动,周边装有固定的螺旋导向板5。转盘3回转时,由料斗2落下的糖块受到离心力的作用甩向周边,再导向板作用下沿环形槽列队排列整齐,依次落入输送带上。另外,轴II通过链杆Z13/Z20带动轴III,经螺旋齿轮Z11/Z28、Z25/Z15带动轴VI,由轴IV驱动毛刷4旋转,毛刷的作用是将重叠在一起的糖块扫平,使其一粒接着一粒排队由输送带向前输送。2. 钳糖工序盘装置如图2.5所示是BZ350A型糖果包装机的钳糖工序盘的结构简图。 图2.5 理塘传动示意图1理塘电机 2料斗 3转盘 4毛刷 5导向板 6糖块输送带 7带轮图2.6 钳糖工序盘结构简图1糖钳 2弹簧 3、4扇形齿轮 5滚子 6滚子臂7键 8衬套 9转盘轴 10转盘 11上凸轮 12下凸轮3. 供纸和切纸装置如图2.6所示是BZ350A型糖果包装机的供纸装置示意图,件1和件2为纸卷架,件3为导纸辊。一般情况下,包装机的两个纸卷架同时送纸,分别为内层衬纸和外商标纸。由纸卷架松卷和退纸,经导纸辊3进入切纸装置4。图2.6 供纸装置1、2退纸架 3导纸板 4切纸装置图2.7是纸卷架的结构简图。成卷的包装纸被安装在夹纸盘4和5之间,靠卷纸轴与橡胶滚筒牵引着向下输送,轴1的右端用螺柱安装在托架9上,左端部装有油杯14,用来润滑衬套2,安装轴1时,油孔的出油口朝下,以利于加润滑油。夹纸盘4和5用紧定螺钉固定在套筒3上,而套筒3的两端支撑在衬套2上,衬套与轴1之间成动配合连接,由此可见,当包装卷纸被牵引时,两侧夹纸盘4和5、套筒3、衬套2同时转动。图中件6为调节滑轮,用螺钉8与套筒3固连在一起,件10为调节螺杆,转动此螺杆,其左端的滚轮11便带动调节轮6左右移动,从而带动整个套筒在轴1上移动以调节卷纸的左右位置为最合适,从此可以看出设置长套筒3的作用。另外,在调节轮6上绕有制动皮带7,皮带的端头安装在拉簧12以使卷纸在供时始终保持一定的张力,否则,卷纸会出现松展现象。 图2.7图纸卷架结构简图1轴 2衬套 3套筒 4、5夹纸盘 6调节滑轮 7制动皮带 8螺钉9托架 10调节螺杆 11滚动轴承 12弹簧 13紧定螺钉 14油杯图2.8是切纸装置的结构简图,其中(b)是把橡胶辊8拨开时的位置状态。包装卷纸经导纸辊后受到卷轴3和橡胶辊8的牵引,通过导板6后被滚刀27切断。每切一张纸进行一颗糖的裹包与扭结,因此,滚刀轴的转动与传动轴II及V(见主传动系统图)的转动要同步。滚刀7的转速是卷纸轴3转速的两倍,即切下的纸长度近似于卷纸轴周长的一半。当糖块规格变化时,应该调换相应直径的卷纸轴;为保证卷纸轴3的线速度与橡胶辊8的线速度一致,调换卷纸绉的同时应调换其上的输出齿轮。图2.8中卷纸轴3装在刀架4上,橡胶辊8装在支架9上,支架9与刀架4用销轴14和12铰链,以销轴为支点转动;支架9上配有重锤11,其作用是给橡胶辊8施加一定的压力,使其压紧卷纸轴,保证包装纸在卷纸轴与橡胶辊相对滚动的摩擦力作用下连续送进。安装时应使固定刀5的刀刃稍后于导板6的前侧平面,以避免包装纸沿导板送下时碰到刀口而受阻卷曲。滚刀7和固定刀5的位置调整刀使两刃口能轻轻擦过,保证能顺利切断包装纸,而且纸边光滑平整。为适应前后接糖杆顶接糖位置,必须调整固定刀刃口到台板的距离。调整方法如下:旋松法兰盘1的三个 螺栓2,整个刀架4便可以绕垂直位置,应放松刀架4上的三个螺栓10,转动刀架4使导板6恢复到垂直位置。经过这样的调整之后,因刀刃高低位置发生了变化,切纸时间可能产生超前或滞后现象,这时应滚刀轴右端的小齿轮相对于滚刀轴向前或向后转过一个轮齿(图2.5),以补偿超前或滞后的时间,从而改变滚刀的切纸时间。图2.8切纸装置1法兰盘 2、10螺栓 3卷纸轴 4刀架 5固定刀 6导板 7滚刀 8橡胶辊 9支架 11重锥 12、14销轴 13螺母4. 裹包机构BZ350A型糖果包装机的裹包机构完成如下几个动作:前冲头送糖、后冲头接糖、活动折纸纸板折纸、固定折纸板折纸,见工艺流程图2.2的(b)(c)(d)(e)所示。图2.9 偏心轮机构1连杆 2销轴 3连接叉 4螺母 5双头螺杆6套环 7定位板 8偏心轮 9轴根据主传动系统图,其前冲头、后冲头、折纸板各动作通过偏心轮和连杆结构实现,图2.9是偏心轮机构结构简图。四个偏心轮安装在分配轴9上,分别控制前冲头、后冲头、折纸板和钳糖手开合的动作,调整偏心轮在分配轴上的相对位置,就可以使这些动作相互协调。初步调整时,各个偏心轮在轴上用紧定螺钉固定,经过试车,确认各个动作无误之后,用圆锥销将偏心轮与轴固定。设置六角螺杆5的作用使:各部分若需要微量调整,就可以先松开两个锁紧螺母4,扳动六角螺杆,杆长度就会变化,因为螺杆一端螺纹使左旋,另一端使右旋,当所需长度调整好后,再旋紧锁紧螺母。5. 扭结机械手扭结结构的作用是把裹包着糖块的包装纸的两端伸出部分扭结成麻花状,使之与糖块紧紧地贴合在一起。详细工作过程见下章扭结手的设计的介绍。6. 缺糖检测装置如图2.10所示是机器的缺糖检测机构示意图。当糖块输送带上缺糖时,主电机可以得到缺糖信号而自动停机,一旦糖块输送跟上,主机便自动启动,这样避免了缺糖时机器继续动作而产生故障及包装纸的浪费。图中检测杠杆1可以绕销轴3转动,2为接近开关。当糖块在输送带上一粒紧接一粒地被输送向前时,检测杠杆1便被糖块顶起,杠杆上部地接近开关2就能检测到正常地供送糖块信号,主机便正常工作;一旦缺糖,输送带上就会出现空位,检测杠杆绕铰点3下摆,其上部偏离接近开关,信号中断,主机便停机。恢复糖块供应时,主机重新启动,正常工作。图2.10 缺糖检测装置1检测杠杆 2接近开关 3铰链 4重块 5糖块 6输送带第三章 工序盘装置的设计一、电动机的选择用电动机具有结构简单、价格便宜、效率高、控制使用方便等优点,所以本设计采用电动机作原动机。电动机在输出同样功率时转速越高,电动机的极数越小,尺寸和重量就越小,价格也越低。从价格方面考虑一般尽量用选用高速电动机,考虑BZ350A糖果包装机的实际情况,选电机的运动参数为:机型Y8024,功率0.75 kw,同步转速1500 r/min,额定频率 50HZ,电压 380V,满载时转速 1390 r/min。二、皮带的计算和选用本次设计采用机械方法的无级调速方案,在主电机轴上设置有一对分离锥轮,通过调节手轮14来调节带轮的中心距,靠分离锥轮分开或趋近,改变锥轮的接触半径,从而达到调节带轮传动比的要求。因为采用这种调速方法,皮带的磨损很大,所以皮带的耐磨性要很强,并且要经常更换皮带。已知:电机的转速1390r/min,I轴的转速 =(200300)3.2640960r/min,传递功率P1390r/min,传动比i2.21.41.确定计算功率根据已知工作条件查表得工作系数1.0,得 P1.40.751.05 kW2.选取V带型号根据1.05 kW,1390r/min,因要实现无级调速,V带只能选一根普通A带。3.确定带轮基准直径、查表取80mm,且80 mm80 mm , = =125 mm。大带轮基准直径为当大带轮最大时,=125 mm=175 mm查表取标准值180,则实际传动比I,从动轮实际转动分别是 /180/1251.44 180/802.25从动轮转速误差率为: 100 3 100 5在5以内,为允许值。4.验算带速v 5.8/s 9.1m/s带速在525 m/s范围内。5.确定带的基准长度和实际中心距初定中心距 0.7()2() 0.7(125180)2(125180)所以 213.5610,初选400 mm。带基准长度: 2()2200(125180)1297 mm取标准长度1250mm。则实际中心距400380 mm中心距的变动范围为:-0.0153800.0151250361 mm0.03 3800.031250418 mm6.校验小带轮包角 18057.318057.3 18091711207确定V带根数zZ 根据125 mm、1390 r/min,查表,用内插法得 0.22 0.783 kW功率增量查表得1.0275根据传动比i1.44(取最小值)得1.1202,则1.02751390(1) kW0.153 kW查表得带厂修正系数0.93,包角系数0.98,得普通V带根数Z 0.88圆整得z=1 根。8设计结果选用1根A4000GB 1154489V带,中心距380 mm,带轮直径80125 mm(无级调速),180 mm。三、皮带轮轴的计算与校核1、分配主传动轴的转速范围根据原始资料,该机生产率为200300粒/min,电机选用 Y8024,夹糖盘转一圈能包装6颗糖,则其转速应为(200300)/6=33.350。取n的范围为3350转。主轴经三级传动传到夹糖盘上,从夹糖盘到主轴分别经过星轮与凸轮(传动比为6)、齿轮与双联齿轮(传动比为1),双联齿轮与主轴齿轮(传动比为3.2)。所以夹糖盘与主轴间的总传动比i =63.2=19.2。当n=30时,主轴转速n1=3319.2640 r/min当n=50时,主轴转速n2=5019.2=960 r/min2、按纯扭力对轴估算。电机功率为P=0.75选择轴材料,确定许用应力。减速器属小功率,对材料无特殊要求,故选45#钢并调质,查表得强度极限b=650MPa,抗弯应力-1b=60MPa。按扭力估算直径查表得C=118107,由公式dC =(107118)11.312.1因有键槽所以轴要增大5%左右,因为轴还要承受弯矩,轴的直径预算增加一倍,查表得取轴的标准直径d=22mm3、设计轴的结构并绘制结构草图1)确定各轴上零件位置和固定方式,轴从右边装入,左端用轴环定位,右端用轴肩定位,轴承用轴肩定位,齿轮用销钉固定。2)确定各段轴的直径。轴段1(外伸端)最小。d1=22mm,轴段2要配合轴承,取d2=25mm,轴段3要有轴肩定位齿轮,取d3=28mm,轴段4配合齿轮取 d4=25mm。3)确定各轴长度L1+L2=100,L3=326,L4=16。4)轴前后倒角为245,退刀槽为22。4、按弯扭强度校核轴径。 圆周力Ft=2T1/d1=29.55106 P/(n1d1) =29.551060.75/(64050)=448N 径向力Fr=Fttan=448tan20=163N轴承间长度L=360,齿轮到左轴承L1=255,齿轮到右轴承L2=105,轴承到皮带L3=100。1)画轴的受力图2)水平面内的弯矩 支点反力为: F=L2Ft/L=105448/360=131N F=L1Ft/L=255448/360=317NII截面处弯矩为: MHIFHAL1131255=81Nm3)作垂直面内的弯矩图(直齿,不计轴向力),左支点反力为F=Fr=163=48N F= FrF=163-48=115NII截面处弯矩为:MHI = FHA L1=131255=33.4NmII截面左侧弯矩为M = FL1=48255=12240Nmm=12.24NmM= FL2=115105=12.08Nm4)作合成弯矩图及计算,由公式M=M=35.6NmM=35.5Nm5)作转矩图:T=9550=95500.75/640=11.2Nm6)确定当量弯矩,因电机为单向运转,转矩为脉动变化,查表修正系数取0.6Me=36.1Nm确定危险截面及强度校核7)齿轮处既受扭矩又受弯矩,为危险截面=36.11000/0.1283=16.4Mpa查表得60Mpa,满足,故强度足够并有一定裕量。5、修改轴的结构因所设计轴的强度裕度不大,此轴不必再作修改。6、绘制轴的零件图(BZ350A02-7)。四、设计方案1.确定工艺方案工艺方案的确定必须从产品的质量、生产率、技术先进性、成本、劳动条件和环境保护等多方面进行综合考虑,BZ350A型包装机的整个包装过程为:糖块从振动料斗3被送入理糖盘装置4,理糖盘为一高速旋转步定向,在出口处,由旋转着的毛刷将竖立或重叠着的糖块刷平且成单层排布,进一步定向后进入输送带被送往下一个工序;同时,安装在卷纸架上成卷的薄膜纸也由牵引锟经导锟被送到供纸位置,有旋转刀实行定长切割,并置于托纸板上;输送带送来的糖块被推动到托纸板上后,安装在工序盘上的糖钳机械手将包装纸和糖块一起夹紧,接着前后冲头相继动作,糖块便由包装纸裹包起来;工序盘转位到扭结工位停歇,扭结机械手夹住糖果的纵向两边并在驱动机构作用下同向回转约450度,完成扭结工序。在扭结回转过程中,扭结机械手沿糖果的纵向要有一个微小的进给量,以抵消糖果的纵向尺寸变化,否则,糖纸会被扭破;扭结结束后,工序盘继续转位,糖钳机械手在凸轮的控制下开启,由打糖杆将已经包装好的糖果打下,糖果沿输送槽被送入后续装盒工位。下图为BZ350A型包装机外形图。1盘车手轮 2扭结部分 3料斗 4理塘盘装置 5离合器手柄 6张紧轮 7开关 8调速轮 9机座 10支架 11工序盘 12薄膜卷 13内衬薄膜卷 14供纸装置 15成品输出装置2、确定传动系统方案传动系统是自动机的重要组成部分,由它驱动各个机构按工艺要求完成各种动作。传动系统的传动精度将直接影响自动机的加工质量;传动系统的振动、噪声是自动机振动、噪声的主要来源;传动系统的布局将直接影响自动机结构的复杂程度。因此,传动系统关系到自动机的性能和结构。 自动机的传动系统一般都比较复杂,对整机性能影响很大,所以在确定传动系统方案时要十分重视。应注意以下原则:1) 自动机的传动系统应力求最短。2) 自动机传动系统应具有无级调速功能。3) 自动机传动系统的精度保持性要好。4) 自动机的传动应具有安全装置和调整环节。5) 自动机传动系统设计应尽量采用标件、通用件。本设计的工序盘装置的传动系统图如下:1卷纸筒 2滚刀轴 3橡皮滚筒 4扭手 5扭手套轴 6糖钳 7转盘 8凸轮 9马氏轮 10偏心轮(2) 11拨销 12拨盘 13扭手凸轮 14手轮 15后冲头 16偏心轮(4) 17打棒 18偏心轮(3) 19偏心轮(1) 20扇形齿轮 21齿条 22后冲头 23抄纸板 24盘手手轮本糖果包装机设置了无级调速系统,一方面,可以满足当产品规格变化即糖块外形变化时,要求生产率随着改变;另一方面,由于包装材料对生产率的要求不同,随着季节的变化,其延展性也不一样,因此,生产率要做相应的改变。3、确定执行机构本设计有采用偏心轮机构图如下:四个偏心轮安装在分配轴9上,分别控制前冲头、后冲头、折纸板和钳糖手开合的动作,调整偏心轮在分配轴上的相对位置,就可以使这些动作相互协调。初步调整时,各个偏心轮在轴上用紧定螺钉固定,经过试车,确认各个动作无误之后,用圆锥销将偏心轮与轴固定。设置六角螺杆5的作用是:各部分若需要微量调整,就可以先松开两个锁紧螺母4,扳动六角螺杆,杆长度就会变化以为螺杆一端螺纹是左旋,另一端是右旋,当所需长度调整好后,再旋紧锁紧螺母。1连杆 2销轴 3连接叉 4螺母 5双头螺杆6套环 7定位板 8偏心轮 9轴4总装图根据已经确定的方案,以及初步确定的部件和尺寸,绘成总装草图,从草图中可以判别各个部件或执行机构所安排的位置是否恰当,是否有足够的运动空间,机构是否发生干涉,以及安装、维修、操作是否方便。经过几次大改,数次小改之后,最后绘出了总装图。5部件装配图根据总装图所确定部件之间空间位置和主要尺寸,绘制部件装配图。部件装配图可以是执行机构的支撑部件或其他部件,也可以是由一个或若干个执行机构组成。部件装配图必须将所有零件的装配关系表示清楚,即零件的相对位置、装配尺寸及配合符号、装配要求等。部件的设计基准尽可能也装配图基准一致,同时尽可能采用国家标准件。最后将非标准件和标准件单独列成明细表。在第2章图2.6是BZ350A型糖果包装机的钳糖工序盘结构简图转盘轴9与转盘以圆锥销固联,在转盘轴上装有铜套8,通过偏心轮及连杆机构使铜套在转盘轴上转动。下凸轮12用键7固定在铜套上,上凸轮11用螺钉与下凸轮12固联,凸轮11和12会随着铜套一起摆动。钳糖工序盘上安装有六副钳糖机械手,实现两个运动:间歇转动,每次转过60, 停歇一个工序时间。间歇转动运动由六槽轮机构(图中未绘出)带动;糖钳的开合运动,工序盘转一圈,糖钳只打开一次、关闭一次。糖钳的开合运动由凸轮驱动滚子5带动摆臂6摆动,摆臂6带动扇形齿轮3和4弹簧控制来完成。设置两片凸轮的目的是,通过调整上下两片凸轮的位置可以改变凸轮的工作曲线,从而改变钳糖机械手的开口大小和持续时间,以满足不同厚度的糖块包装要求,保证扭结质量。总结毕业设计是大学最后一次课堂作业,所以我认认真真地去完成它,用了将近两个月的时间把它完成了,这也就意味着三年大学生活也就结束了!在此时此刻心里百感交杂,毕竟是该写上句号。这次的设计作业跟往常的不一样,不仅仅是时间,更重要的是知识面要广,因为这次的设计综合了三年所学的知识,也耗费的时间比较长,要完成它要运用到大一所学的基础课机械制图,大二的专业课机械基础设计、公差配合,大三的自动机与生产线等课程。那就体现了要完成这设计的要具有综合的知识面。也是三年大学所学的知识的综合。也是课本上所学的知识的实际运用。从开始构思设计方案到初步画出草图,在这过程遇到不少的困难,但经过老师的指导和讲解说明,都一一攻破了。在草图一步一步完善到最后的总装图出来,再到部件装配图、零件图的出来,都花费不少的精力去查资料和计算!最终设计完成,从中将三年的知识回顾一下,可以说是三年学习的缩影!参考文献:1. 陈立德2004机械设计基础(第二版)北京:高等教育出版社2. 戚长政2004自动机与生产线北京:科学出版社3. 中国轻工总会1997轻工业装备技术手册北京:机械工业出版社4. 广东轻工业机械集团公司1996全国啤酒瓶装技术培训教材5. 尚久浩自动机械设计2003北京:中国轻工业出版社6. 张聪2003自动化食品包装机广州:广东科技出版社7. 机械设计手册北京:石化出版社- 33 -
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