方糖堆积机构的设计【4张CAD图纸+文档全套文件】
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毕业设计(论文)开题报告题目: 方糖堆积机构的设计院 (系) 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2010年 3月 10 日1. 毕业设计(论文)综述(题目背景、研究意义及国内外相关研究情况)题目背景及研究意义;随着经济和技术的飞速发展,人们的生活质量不断提高,对商品的要求也越来越高,因此,包装机械行业成为包装工程工业的重要组成部分,包装机械是产品包装实现机械化,自动化的根本保证。方糖堆积机构是把成型后经干燥机烘干分散在链板上的糖块,堆集成要求的糖阵,然后进行下道工序。这次毕业设计,能进一步提高我利用网络资源和图书馆资源的能力。并把这些理论知识与实践相结合,提高我独立设计的能力,为以后的工作打下基础包装机械国外研究情况:德国的包装机械在计量、制造、技术性能等方面居领先地位,特别是啤酒、饮料灌装设备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点,享誉全球。一些大公司生产的包装机械集机-电-仪及微机控制于一体,采用光电感应,以光标控制,并配有防静电装置。其大型自动包装机不仅包装容积大,而且能集制袋、称重、充填、抽真空、封口等工序在一台单机上完成。德国包装机械业多年来始终处于稳定增长状态,出口比例占80%左右。德国是世界上最大的包装机械出口国。意大利是第二大包装机械出口国。意大利的包装机械多用于食品工业,具有性能优良、外观考究、价格便宜的特点,出口比例占80%左右,美国是其最大的出口市场。上世纪90年代以来,意大利对中国的包装机械出口额迅速增长,1995年在意大利的出口排名榜上,中国已跃上为第2位。我国包装机械发展状况:我国现在包装机械制造业存在问题:一是缺乏宏观统筹规划;二是缺乏资金投入,企业用于研究和开发的投资占销售额平均水平不到1%;三是缺乏专业技术人员; 我国包装机械起步较晚,经过20多年的发展,国内包装机械已成为机械工业中十大行业之一,为我国包装工业快速发展提供了有效的保障。有些包装机械填补了国内空白,已能基本满足国内市场的需求,部分产品还有出口。但在目前,包装机械出口额还不足总产值的5%,进口额却与总产值大抵相当,与发达国家相去甚远。 随着我国包装工业快速发展,国内的包装机械行业水平还处于低纸阶段,一些含量高的包装成套设备仍一度的依靠国外进口来满足内需。这种过度依靠现象,已严重制约我国包装工业的持续、稳定的发展,也使国内一些无竞争力的包装机械企业处于濒危境况。因此,专家指出,包装机械的低水平发展将影响到整个包装工业的快速发展,所以必须努力改变其落后状况。2本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施本课题研究的主要内容:(1)方糖规格:纵向20毫米,横向18毫米,厚度12-13毫米,堆积厚度3层,每层6x6块,共108块。(2)确定堆积机构的工作原理及设计方案,采取平面四杆机构的组合机构进行机构设计计算,确定满足实现所要求的运动规律。(3)进行机构的总体设计,绘制其装配图。(4)进行该机构零部件的设计,包括连杆机构,画出零件图。本课题研究的初步方案:方糖堆积机构是把成型后经干燥机烘干分散在链板上的糖块,堆集成6x6得糖阵,然后经机械手迭合三层成为一包,共108块。动力由干燥机链轮输入。纵向堆积机构和真空机械手的动作必须正确地对应每一块干燥链板,所以在开车前一定要调整好同步位置。在每一块干燥链板上方糖的排列为:横向每排为6块,纵向共有6排。链板在前进的工程中,先横向六排拍拢;后沿着轨道纵向合拢。拟采用的传动方案:方案一:采用凸轮机构 特点:只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线,就可以使推杆得到预期的运动规律,而且响应快速,机构简单紧凑。但凸轮轮廓线与推杆之间为点、线接触,易磨损,凸轮制造较困难。 方案二: 采用平面四杆机构 特点:其运动副元素为面接触,压力较小,承载能力较大,润滑好,磨损小,加工制造容易,且连杆机构中的低副是几何封闭,对保证工作的可靠性有利。利用连杆机构还可很方便地达到改变运动的传递方向,扩大行程,实现增力和远距离传动的目的鉴于以上两种方案的特点,用平面四杆机构的组合机构来完成动力的传递,兼顾着上述两者方案的优势,这样就推杆就可以按照预先的顺序运动。 3本课题研究的重点及难点,前期已开展工作重点:(1)纵向堆积机构和真空机械手的动作必须正确地对应每一块干燥链板(2)在链板前进的过程中,方糖如何按照预期的顺序合拢。(3)确保各运动动作不相互干扰。难点:(1)方糖纵向堆积过程设计,各个机构的连接情况,各零部件的配合.(2)平面四杆机构的设计及相关计算。(3)机械手动作时间的合理设计。(4)整体装配关系,配合公差。前期已开展工作:到现在已经调研并翻阅了相关资料,了解到国内外同类机器的发展现状和前景,并通过网络了解到整个工艺流程以及在实际生产中各个机构的动作情况和所存在的问题。因此有了一个初步的设计方案,正在通过对资料的深入学习和对实物的深入分析比较确定最终的设计方案。4完成本课题的工作方案及进度计划 工作方案:(1)使用平面四杆和凸轮的组合机构,在干燥轮的动力支配下完成方糖的纵向合拢。(2)利用链板轨道,让方糖横向合拢。(3)当合拢后的方糖行至适当位置时,由三支真空吸头机械手一起吸糖,每只吸糖36块,然后把吸起的方糖放到步移输送机的链板上。(4)步移输送机每走一块链板,机械手放一次糖,所以从左边移到右边时已堆成三层,然后移到包装位置,由推杆推出进行包装。 进度计划:第1-3周 明确设计要求,调研并收集资料,了解本课题的背景,同时也了解国内外同类机器的发展现状和前景,写开题报告。第4-7周: 完成外文翻译,提出初步设计方案,对整个机构的关键部件进行方案选择。第8-12周 计算各个机构的运动,确定重要零部件的具体尺寸,绘制出装配草图和主要零部件的装配关系。第13-16周 完成整个机构的装配设计,绘制出总装配图,并完善各个零部件,编写毕业设计说明书。第17周 准备答辩。本科毕业设计论文题目:方糖堆积机构的设计 院 系: 机电工程学院 专 业: 机械设计制造及其自动化学 生: 学 号: 指导教师: 2010年 6月0 方糖堆积机构的设计摘要随着人们对商品包装要求越来越高,包装机械行业成为包装工业的重要组成部分。包装机械能使产品包装过程机械化、自动化,大大提高生产效率。本次设计的方糖堆积过程是方糖包装过程中最重要的阶段,堆积机构顺利地工作直接影响到产品包装的生产效率。方糖成型后均匀分散在不钢传送带上,该产品随着传送带平稳地运动。先在运动轨道上设置横向堆积调节装置来完成横向堆积,再通过一组平面四杆机构完成纵向堆积,紧接着经机械手四杆机构和真空泵吸盘的配合使用,产品被迭合为三层成为一包,共108块,完成方糖包装前的堆积工作,然后进行下道工序。通过对各部分的作用分析,设计出相应能解决其各自功能的机构,本文进行了总体设计和设计计算,最后使得四杆机构能够按照预期的运动轨迹完成产品堆积。关键词:横向堆积、纵向堆积。Devising for the agency of accumulationAbstractAs the increasingly demanding for goods packaging, packaging machinery industry now is to become an important part of the packaging industry. Packaging machine can make packaging process more mechanization and automation, dramatically improve productivity. The process of sugar accumulation is the most important procedure of sugar packaging. Whether the accumulation mechanism work smoothly directly influence on product packaging productivity. After forming, sugar dispersed on stainless steel conveyor belt, the product move smoothly on belt .Firstly,we set a horizontal lateral stacking conditioning devise to regulate the horizontal accumulation; then through a vertical plane four-bar linkage complete accumulation, followed by the four-bar linkage manipulator and vacuum suction cups for use with the products to be Recessed into a package for the three A total of 108, before the completion of the accumulation of sugar packaging work, and then proceed to the next process. With the analysis of the various parts of analysis, we designed to solve the corresponding problems with the functions institutions, the paper showed the design and the corresponding calculations.Then ultimately made the four-bar linkage to move as expected and completely realize the accumulation of products.Key words: horizontal stacking;vertical stacking. 目录中文摘要I英文摘要II主要符号表i1 绪论11.1 我国包装机械发展现状及存在问题11.2国外包装和食品加工机械呈现新趋势21.3国际包装机械的方向发展31.4本课题研究的主要工作31.4.1研究的主要内容31.4.2研究的初步方案42堆积机构方案的确定52.1 传动系统方案设定52.2传动系统示意图63堆积机构的工作原理及设计73.1 连杆机构及其传动特点73.2机械手平面四杆机构的设计83.3纵向堆积机构平面四杆机构的设计114链传动134.1 链传动的整体介绍134.2 套筒滚子链的结构、基本参数及尺寸134.3传动滚子链的设计计算144.3.1传动滚子链的设计计算内容154.3.2传动链链轮选择174.4 输送链的选择184.5标准输送用平顶链链轮204.5.1基本参数和直径尺寸204.5.2齿槽形状及轴向齿廓204.5.3 链轮材料及热处理215槽轮机构225.1槽轮机构的工作原理225.2 槽轮机构的类型、特点及应用225.3运动系数与槽数的确定236 真空泵的选型266.1选用真空泵时的注意事项266.2水环式真空泵的选择266.2.1泵类型的确定266.2.2根据系统所需气量选择真空泵277横向堆积装置设计298中间轴的结构设计308.1轴材料的选择308.2拟定轴上零件的装配方案308.3根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度308.4轴上零件的固定方法319 结论33致谢34参考文献35毕业设计(论文)知识产权声明36毕业设计(论文)独创性声明37附录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38主 要 符 号 表z 小链轮齿数P 传动效率a 中心距 槽轮角速度 槽轮的槽间半角,Z 槽轮槽数F 真空泵吸附力 1 绪论 1 绪论1.1 我国包装机械发展现状及存在的问题现在我国包装机械制造业存在问题是缺乏宏观统筹规划、缺乏资金投入,企业用于研究和开发的投资占销售额平均水平不到1%,缺乏专业技术人员等。我国包装机械起步较晚,经过20多年的发展,国内包装机械已成为机械工业中十大行业之一,这为我国包装工业快速发展提供了有效的保障,有些包装机械填补了国内空白,已能基本满足国内市场的需求,部分产品还有出口.但在目前,国内包装机械出口额还不足总产值的5%,进口额却与总产值大抵相当,与发达国家相去甚远。 随着我国包装工业的快速发展,国内包装机械行业水平还处于低纸阶段,一些含量高的包装成套设备仍一度地依靠国外进口来满足内需。这种过度依靠现象,已严重制约我国包装工业的持续、稳定的发展,也使国内一些无竞争力的包装机械企业处于濒危境况。因此,专家指出,包装机械的低水平发展将影响到整个包装工业的快速发展,所以必须努力改变其落后状况。 与发达国家相比,我国包装机械行业的产品和技术差距主要表现在以下几个方面: 从产品结构看,国包装机械品种只有1300多种,例如枕式包装机,茶叶包装机,颗粒包装机等型号,其配套数量少,缺少高精度和大型化产产品,不能满足市场需求:产品质量差距表现在产品性能低,稳定性和可靠性差、外观造型不美观、表面处理粗糙,许多元器件质量差,寿命短、可靠性低,影响了整体产品的质量从企业状况看,国内包装机械行业缺少龙头企业,生产规模大、产品档次高的企业不多从产品开发看,我国还基本停留在测试仿制阶段,自行开发能力弱,缺少科研生产中试基地,科研经费仅占销售额的1%,而国外高达8%10%。 我国包装机械的技术水平从整体看先进国家的枝术水平整体看落后20年,产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中处于劣势。据内有关专家预计,2005年我国包装机械产量将增加到67万台(套),2010年将增至93万台(套),但是仅靠增加资金投入、扩生产规模的粗放式经营已不能满足形势发展的需要,国内的包装生产已进入调整产品结构、提高开发能力的新时期、技术升级、产品换代、经营管理的重要课题。 产品结构上,应以市场为导向,改变目前以低技术含量为主、低水平竞争的西安工业大学毕业设计(论文)状况,淘汰一批低效高耗、低档次、低附加值、劳动密集型的产品,努力开发生产高效低耗,产销对路的大型成套设备和高新技术产品.在包装功能上,工农业产品要趋向精致化与多元化,包装机械产品要朝着产品多功能与单一高速的两极化方向发展,对于糖果包装就需要枕式的、异形的、联体的,这样的产品则要求在一台包装机上完成系列产品包装。 技术性能上,要将其他领域的先进技术应用在包装机械上,如机电一体化技术、热管技术、远距离遥控技术、自动柔性补偿技术等,使产品技术性能大幅度提高。 生产制造上,专业化生产已成为趋势.国际包装机械厂商都十分重视包装机械与整个包装系统的通用能力,一些通用标准件不再由包装机械厂生产,某些特殊的零部件则由高度专业化的生产厂家生产,而真正的包装机械在某种意义上是组装厂。 有关专家指出,软环境方面,国包装机械应从以下几方面努力:加强宏观指导与行业协调.根据我国包装行业的发展状况,合理引进先进没备,加快消化吸收进程。对于市场需求大、技术难度大的包装机械设备,集中行业优势力量,走产、学,研结合的道路,有组织、有针对性地进行消化吸收,科研攻关,开发出拥有知识产权的包装机械,打破国外的技术垄断,加速提升我国包装的技术水平与自给能力。 国家在政策与资金上给予支持.对于包转机械的重点项目,争取国家在政策与资金上给予的支持,以调动包装机械骨干企业研发新产品的积极性.通过研发过程,扶持一批具有创新精神的包装机械骨干企业,培养起我国自已的专业设计队伍,创出具有中国特色的包装机械名牌产品。 调整产业结构,提高生产集中度,促进专业化、系列化生产,提高产品质量和对市场的适应能力加快创新体系的建立,尽快形成企业的自我开发能力.在行业内大力推广使用CAD/CAM技术,把我国的包装机械产品做精,做细、做专、做强。1.2国外包装和食品加工机械呈现新趋势目前,国外包装和食品机械水平高的国家主要有美国、德国、日本、意大利和英国。而德国的包装机械在设计、制造及技术性能等方面则居于领先地位。 最近几年,这些国家包装和食品机械设备发展呈现出新的趋势。工艺流程自动化程度越来越高,在包装生产线中已占50以上,大量使用了电脑设计和机电一体化控制,目的是提高生产率,提高设备的柔性和灵活性,增加机械手以完成复杂的包装动作。每个机械手均由单独的电脑控制,摄像机监控包装动作并将信息反馈到电脑以调整动作幅度,保证包装的高质量。同时对包装材质及厚度有自动识别功能,再由电脑计算后去控制机械动作,完全是个自适应系统,保证系统在最优状态下工作。提高生产效率,降低工艺流程成本,最大限度地满足生产要求。 1.3国际包装机械的方向发展众所周知,保健食品除必须注重质量外,包装也是其营销成败的关键因素之一,因此,优质高效的包装设备不仅提升行业的自动化程度,还能提高工作效率。据专业人士介绍,包装机械根据包装物与包装材料的供给方式,可分为全自动包装机械及半自动包装机械;按包装物的使用范围划分,还可分为通用包装机、兼用包装机及专用包装机;依包装种类可分为内包装机及外包装机等。目前,国际包装机械竞争日趋激烈,郑州星火包装机械公司专家建议,未来应配合产业自动化趋势,朝研发技术、人才及发展更高速包装机等方向进行,在技术发展上今后将会朝着以下四个方向努力:第一,结构设计标准化、模组化利用原有机型模组化设计,可在短时间内转换新机型。第二,结构运动高精度化。结构设计及结构运动控制等关系到包装机械性能的优劣,可通过马达、编码器及数字控制、动力负载控制(PLC)等高精密控制器来完成,并适度地做产品延伸,朝高科技产业的包装设备来研发。第三,控制智能化。控制器是机械的大脑,也就是下达动作命令的主要设备,目前包装机械厂家普遍使用PLC控制器,虽然PLC弹性很大,但仍不如电脑(含软件)所拥有的功能强大。未来包装机械必须具备多功能化、调整操作简单等条件,基于电脑的智能型仪器将成为食品包装机械控制器的新趋势。第四,机械功能多元化。目前,工商业产品已趋向精致化、多元化,因此,具有多种切换功能的包装机械市场需求量较大。 1.4本课题研究的主要工作1.4.1研究的主要内容(1)方糖规格:纵向20毫米,横向18毫米,厚度12-13毫米,堆积厚度3层,每层6x6块,共108块。(2)确定堆积机构的工作原理及设计方案,采取平面四杆机构的组合机构进行机构设计计算,确定满足实现所要求的运动规律。(3)进行机构的总体设计,绘制其装配图。(4)进行该机构零部件的设计,包括连杆机构,画出零件图。1.4.2研究的初步方案方糖堆积机构是把成型后经干燥后的糖块,堆积成6x6的糖阵,然后经机械手迭合三层成为一包,共108块。纵向堆积机构和真空机械手的动作必须正确地配合,互不干扰,所以在开车前一定要调整好同步位置。在每一块干燥链板上方糖的排列为:横向每排为6块,纵向共有6排。链板在前进的工程中,先沿着轨道横向合拢,后纵向六排拍拢。2 堆积机构方案的确定2堆积机构方案的确定堆积机构是本次设计的重点,也是难点。方糖的顺利堆积才能保证包装过程顺利进行,从而确保生产效率。2.1 传动系统方案设定方案一:采用凸轮机构特点:只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线,就可以使推杆得到预期的运动规律,而且响应快速,机构简单紧凑。但是凸轮轮廓线与推杆之间为点、线接触,易磨损,因该机构所涉及到的零件较多,各个机构之间的间隙比较小,不方便更换磨损零件,故这样会影响该堆积机构的生产效率,况且凸轮制造较困难,使用凸轮机构会增大机构的成本。 方案二: 采用平面四杆机构 特点:其运动副元素为面接触,压力较小,承载能力较大,润滑好,磨损小,使用寿命长,不会经常更换零件而影响产品生产,平面四杆机构加工制造容易,且连杆机构中的低副是几何封闭,保证了堆积工作的可靠性。利用连杆机构还可很方便地完成纵向堆积和机械手吸盘的按照预期运动。鉴于以上两种方案的特点,用平面四杆机构的组合机构来完成动力的传递,可以在经济上和可靠性上优于凸轮机构,使用平面四杆机构能使推杆稳定地按照预先的顺序运动,完成方糖的堆积。西安工业大学毕业设计(论文)2.2传动系统示意图图2.1堆积传动示意图其中每个轴直径是相同的,每个链轮的直径也是相等的,这样就能保证两个纵向堆积机构的运动顺序一致;机械手轴到中间轴的距离与纵向堆积机构轴到中间轴的距离是相等的,当机械手的真空吸盘到达吸糖位置时,纵向堆积机构所带动的推杆离吸糖位置最远,可以避免了两机构动作相互影响。3 堆积机构的工作原理及设计3堆积机构的工作原理及设计3.1 连杆机构及其传动特点连杆机构的应用十分广泛,它不仅在众多工农业机械和工程机械中得到广泛应用,而且诸如人造卫星太阳能板的展开机构、机械手的传动机构、折叠伞的手收放机构及人体假肢等也都用有连杆机构。连杆机构具有以下传动特点:连杆机构中的运动副一般均为低副,其运动副元素为面接触,压力较小,承载能力较大。且在连杆机构中,连杆上的各点轨迹是各种不同形状的曲线(称为连杆曲线),其形状随着各构件相对长度的改变而改变,故连杆曲线的形式多样,可用来满足一些特定工作的需要。在连杆机构中,在原动件的运动规律不变的条件下,可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律连杆机构也存在如下一些缺点:由于连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递,因而传动路线较长,易产生较大的误差累积,同时也使机械效率降低。在连杆机构运动中,连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般平衡方法加以消除,因而连杆机构不宜用于高速运动。此外虽然可以利用连杆机构来满足一些运动规律和运动轨迹的设计要求,但其设计十分繁难,且一般只能近似地得到满足。正因如此,如何根据最优化方法来设计连杆机构,使其能最佳地满足设计要求,一直是连杆机构研究的一个重要课题。 近年来,对平面连杆机构的研究,不论从研究范围还是方法上都有了很大的进展。对多杆多自由度平面连杆机构的研究,也提出一些有关的分析及综合方法。同时,在设计要求上也不再局限于运动学的要求,而是同时兼顾机构的动力学特性【1】。西安工业大学毕业设计(论文)3.2机械手平面四杆机构的设计在用解析法设计四杆机构时,首先需要建立包含机构各尺度参数和运动变量在内的解析式,然后根据已知的运动变量求机构的尺度参数。解析法的特点为可以借助计算器和计算机求解,计算精度比较高,适应于对三个和三个以上位置设计的求解,尤其是对机构进行优化设计和精度分析十分有利。在该设计中,机械手和真空泵配合使用把堆积好的6X6方糖吸起,当机械手运动到步移输送机上。设计该机械手四杆机构时可以按预定的运动规律设计四杆机。图 3.1按预定的两连架杆对应位置设计公式推导图按预定的两连架杆对应位置设计 如图3.1所示,设要求从动件3与主动件1的转角之间满足一系列的对应关系,即,i=1,2,3,4,n,设计此四杆机构。在图示机构中,运动变量为机构的转角,由设计要求知,仅、为已知条件,为未知。又因机构按比例放大或缩小,不会改变机构的转角关系,故设计变量应为各个构件的相对长度,如取 故设计变量为l、m、以及、的计量起始角、共5个。如图3.1所示建立坐标系oxy,并把各杆矢向坐标系轴投影,可得mcos( (3.1) (3.2)为消去未知角,将式(3.1),(3.2)两端各自平方相加,经整理可得 令p=m, p=- p=则上式可简化为 (3.3)式3.3中包含特定参数p、p、p、及故平面四杆机构最多可按两连假杆的5个对应位置精确求解。在该机构中,运动变量为机构的转角,有计算要求可以得出该四杆机构的运动极限位置。图 3.2 解析法设计四杆机构=45 =135 =225 =30 =90 =150如果取=l , =m , =n令p=m , p=- ,p= =cos+cos(-)+p (3.4) cos = pcos+pcos(-)+p (3.5) cos = pcos+cos(-)+p (3.6)将公式(3.4) ,(3.5),(3.6)带入数值得: cos45=pcos30+pcos(30-45)+pcos135=pcos90+cos(90-135)+p cos225=pcos150+pcos(-150-225)+p+cos15p+p解以上方程组可得:p=3.88 p=-1.36 p=0.69故 m=3.88 n=2.65 =0.69l=4.53可以求得各个杆的相对长度m=3.88 n=2.65 l=4.53 再根据结构条件,选定曲柄长度后,即可求得各杆的绝对长度 结合设计情况,曲柄长度a=150mml= m= n=b= a.3.3纵向堆积机构平面四杆机构的设计对于四杆机构来说,当其铰链中心位置确定后,各个杆的长度也就确定了。用作图法进行设计时,就是利用各铰链之间相对运动的几何关系,通过作图确定各铰链的位置,从而定出各杆的位置。图解法的优点是直观,简单,快捷,对三个设计以下的设计是十分方便的,其设计精度也能满足工作要求,并能为解析法精确求解和优化设计提供初始值。按预定轨迹上的五个点位设计,当用作图法按预定的轨迹设计四杆机构时,一般只能按给定轨迹上的一些选定点M来进行设计,即所设计的四杆机构的某一连杆曲线将通过这些点位。在设计中要用到点位并归和反转法原理。作图法设计纵向堆积机构如下:图3.3 作图法设计四杆机构设计时,为了进行点位并归,在M中取5个点,其中取两对点(如M与M,M与M)分别作其连线的垂直平分线m、m,并取连线的交点作为固定铰链D。为了确定另一固定铰链A,过点D作任一射线,作方向角=MDM和,得射线、,在射线上选取活动铰链B,为连杆的一个标线,根据M点及的垂直平分线,其与射线的交点即为固定铰链。再根据M M M点,可在圆上定出B B B的位置(不难说明,B与B和与对AD线是对称的)这时仅活动铰链C的位置未知,用反转法得固定铰链中心D的另外四个位置、,其中与,与重合,由点(,)所确定圆弧的圆心即为待求的活动铰链中心C,而ABCD即为所求的平面四杆机构。根据如图3.3 上各杆的比例: 根据设计的实际情况,取a=90mm b=1.89=170mmc=1.0290=92mmd=3.3390=300mm 4 链传动4链传动4.1 链传动的整体介绍链传动是以链条为中间挠性件的啮合传动。它兼有齿轮传动和带轮传动的特点,与齿轮传动比较,链传动的安装精度和制造精度要求低;链轮的承载能力比齿轮大,齿面磨损较轻,链传动较齿轮传动的缓冲吸震能力较轻。只在传动中心距小,要求传动比恒定,转速极高,噪声很小的情况下才去选择齿轮传动。链传动与带传动比较,链传动的传动比准确,传动效率高;链条对轴的作用力较小;结构紧凑,传动比较大,要求的中心距较小,对环境的适应力强,能在多尘、腐蚀性的气体和高温条件下工作。但它的噪声比带传动大,需要润滑;中心距很大、转速极高时,它不如带传动【2】。链传动的型式很多,根据本次设计的需要,选择套筒滚子链。4.2 套筒滚子链的结构、基本参数及尺寸套筒滚子链的结构如图4.1,他由外链板、内链板、销轴,滚子和套筒组成。内链板和套筒、外链板与销轴间则用间歇配合连接。所以链条与链轮啮合时,滚子与链轮间基本上为滚动摩擦。 图4.1套筒滚子链链条结构西安工业大学毕业设计(论文)套筒滚子链相邻两销轴中心的距离叫做节距P。链的节距越大,则链的各个组成构件和能传递的功率均越大。当需要传递更大功率时,可用双排链和多排链,但链的排数越多,链的制造与安装精度要求越高。链条的长度用链的节数表示。链的节数尽量取偶数,接头用开口销(大节距链)或弹簧卡片(用于小节距链)固定。链的节数如为奇数,则应采用过渡链节连接。过渡链节的链板在工作时产生附加弯应力,强度也差,应避免使用。套筒滚子链已标准化,其标准及规格参数见机械设计师手册表3-2-1 所示。套筒滚子链分A、B两系列。系列分级的依据时:在最低破断载荷和在规定的测量节数下,链节总长的偏差和单链节的节距偏差。A系列用于高速和重要传动,B系列链用于一般传动。套筒滚子链的标记包括:链号系列、(B级不标)、排数(单列不标)、节数及国家标准号。例如,12A-1X30 GB1243.1-83,表示按GB1243.1-83制造的A系列、节距19.05、单排、30节的滚子链。4.3传动滚子链的设计计算设计滚子链传动时应了解其原始设计数据和工作条件:使用场合、传动功率、载荷性质、小链轮转速、大链轮转速或传动比、传动布置方式、外部尺寸限制要求、可能采用润滑方式及张紧装置等。已知条件:1.传动效率P P=0.55KW 2.大、小链轮的转速 3.传动用途、载荷性质以及原动机的种类。设计计算:1.确定链节距、列数; 2.链节数和润滑方式; 3.链轮齿数和传动中心距;西安工业大学毕业设计(论文)4.3.1传动滚子链的设计计算内容a平均传动比i的选择考虑到链传送方糖时需要平稳的条件,可以取i=1,这样两链轮可以安装在同一水平面上,这样方糖在运输过程中不会因为外界环境的影响而影响堆积过程.b小链轮齿数z的确定大,链条总拉力下降,多边形效应减弱,但结构重量增大。取=20c大链轮齿数=iz=20d初定中心距a的长度一般取a=(3050)p , 脉动载荷、无张紧装置时a1.2据表4.1,a=1.2=1.2=144mm a=350mme计算功率 P (KW) P=KP K:工作情况系数 P:传递功率(KW)表4.2 工作情况系数K载荷种类工作机原动机内燃机-液力传动电动机械或汽轮机内燃机-机械传动平稳载荷滚体搅拌器;中小型离风式鼓风机,离心式压缩机;轻型提升机;离心泵;均匀负载取反转的一般机械1.01.01.2中等冲击固夜比大的搅拌器;大型的或不均匀负载的输送机;中型起重机和提升机;一般机床;食品机械;木工机械;印染纺织机械,回转窖;干燥机,粉碎机;农业机械1.21.81.4较大冲击较大冲击破碎机;工程机械;矿山机械;振动机械;石油钻井机械;锻压机械;线材拉拔机械冲床、剪床;重型起重机械;有逆转或冲击载荷的一般机械1.41.51.7据表4.2 K=1.0 P=1.00.55=0.55KWf特定条件下单排链条传递的功率P(KW) PK(K):小链轮齿数系数,见表4.3K:排数系数,见表4.4表4.3小链轮齿数系数Kz1819202122232425K0.9431.001.061.111.171.231.291.34 表4.4 排数系数K排数n 1 2 3 4 5 6K 1 1.7 2.5 3.3 4 4.6据表4.3,表4.4可得:K=1.34 K=1 P=0.41g链条节距p 为使传动平稳、结构紧凑,宜选用小节距单排链;根据P和由机械设计师手册 图3-2-2套筒滚子链功率曲线,初选链号为16A的链条,节距为25.4mmh以节距计的初定中心距aa=13.8节i以节距计的链条长度L+= =20+27.6+0.41=48.01节避免使用过渡链节,宜圆整为偶数 L=50节j链条长度LL= Lp=5025.4=1270mm圆整为L=1170mmk计算中心距a =】=376mml实际中心距a a=a- 为保证链条松边合理垂度,须将计算中心距减少,其值由于用途不同相差很大,对固定中心距且无张紧装置的链传动,应谨慎选取。取=16mm实际中心距a=376-16=360mm4.3.2传动链链轮选择链轮齿数为20,可选定齿顶圆最大直径为123.29,齿根圆直径为110.16,选取齿顶圆直径为120;齿根圆直径为110mm。链轮厚度为30mm4.4 输送链的选择 单铰链式 图4.2标准输送用平顶链相关标准参数见下表,单位 表4.5平顶链相关标准参数因链板较宽,应选择双铰链,所以选取链号为C30D的双铰链,由表4.5其链板宽度为190.5mm,链板长度为37.28mm,平顶链的节距为38.1mm链链轮的中心距为900mm,所需要的平顶链的节数为 节西安工业大学毕业设计(论文)4.5标准输送用平顶链链轮4.5.1基本参数和直径尺寸齿槽形状 轴向齿廓图4.3链轮直径尺寸选用不带导向环的轴向齿廓,选用实际齿数为204.5.2齿槽形状及轴向齿廓图4.4齿槽形状和齿宽尺寸选取齿宽为42.5mm。链轮直径尺寸图4.5链轮直径尺寸根据选定有效齿数为10,可选定齿顶圆最大直径为123.29,齿根圆直径为110.16,选取齿顶圆直径为120;齿根圆直径为110mm。4.5.3 链轮材料及热处理 表4.5链轮材料及热处理材料热处理齿面硬度应用范围15、20渗碳,淬火、回火HRC50-60z25 有冲击载荷的链轮35正火HB160-200正常工作条件下在z的链轮45、50ZG310-570淬火、回火HRC40-45z没有激烈冲击振动且在磨损条件下工作的链轮15C、20C渗碳,淬火、回火HRC50-60z25有动载荷及传递功率较大的链轮夹布胶木P610101818303050508080120120180C或R0.50.60.81.01.21.62.02.53.0参考表8.2,取周端倒角为。9 结论9 结论通过对堆积机构的资料收集,做出了初步的堆积的设计方案。对凸轮机构和平面四杆机构方案的比较,选择了平面四杆机构的堆积方案,对所选择的设计方案进行了完善和整理,详细了解方糖堆积机构的工作原理,确定了堆积过程中需要工作机构和布置出具体传动方案,如横向堆积机构,纵向堆积机构等等。根据给定的工作参数,用解析法和作图法两种不同的方法设计出平面四杆,完成了传动中间轴的结构设计,传动链中心距的计算和输送链链轮的选择,选择了水环真空泵后,运用其参数验证改泵是否满足要求等等。绘制出了堆积机构总装配图、部分组件图和零件图,完成了设计任务。在各种零件的选用标准,各种机构的合理布局上还有很多的不足之处,在细节问题上还需要完善。 致谢本文是在李小丽老师的悉心指导下完成的,导师的专业修养、严谨求实的治学态度;勇于探索、不断创新的科研作风;开放活跃的学术思想都使我受益匪浅。感谢包装工程教研室所有老师有益的教诲和热情的帮助,在此,谨向我尊敬的导师们致以崇高的敬意和衷心的感谢!感谢包装专业各位同学的大力支持和热情帮助!并且,向本论文所引用或参考的所有著者表示敬意和谢意! 参考文献1 孙桓,陈作模主编.机械原理.第七版.北京:高等教育出版社,2006.5.109-1252 濮良贵主编.机械设计.第八版.北京:高等教育出版社,2006.5 165-1753 姜乃昌主编.泵与泵站.北京:中国建筑工业出版社,2007.124 孙凤兰主编.包装机械概论.北京:印刷工业出版社, 1998.6.5 尹章伟主编.包装机械. 北京:化学工业出版社,2006.17 黄颖为主编.包装机械结构与设计.北京:化学工业出版社 2007.88 侯一江主编.多功能糖果包装机机构及性能的研究J.包装与食品机械,1996.29 蒋惠忠,郭小青等.枕式糖果包装机光电自动定位系统分析研究J.机电程,2001 510 高德主编.包装机械设计.北京:化学工业出版社,2005.111 华大年,华志宏主编.连杆机构设计与运用创新.机械工业出版社 2008.112 郭敬孙主编.包装机械应用技术M.上海:上海市包装技术协会,1989.113 汤瑞主编.轻工自动机.上海:上海交通大学出版社,1985.114 Design for Env
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