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粒狀巧克力糖包裝機(jī)設(shè)計(jì)
系 別 ：
專業(yè)（班級(jí)）：
作者（學(xué)號(hào)）：
指導(dǎo)教師：
完成日期：
2011年5月20日
XXXX教務(wù)處制
4
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目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1 引 言 1
1.1 包裝機(jī)械 1
1.1.1 包裝的分類及作用 1
1.1.2 包裝機(jī)械的組成 1
1.1.3 包裝機(jī)械的特點(diǎn) 2
1.2 包裝機(jī)發(fā)展方向 3
1.3 國(guó)內(nèi)包裝機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 4
1.4 我國(guó)包裝技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)包裝技術(shù)的差距 6
2 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工藝確定 7
2.1 產(chǎn)品特征 7
2.2 包裝材料 7
2.3 包裝工藝方案擬定 7
2.4 巧克力糖包裝工藝的實(shí)驗(yàn) 8
3 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的總體布局 10
3.1 機(jī)型選擇 10
3.2 自動(dòng)機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 10
3.3 包裝機(jī)總體布置 11
4 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng) 12
4.1 選擇電動(dòng)機(jī) 12
4.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 13
4.3傳動(dòng)方案的確定 14
5 電機(jī)到主輸送帶裝置的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 16
5.1 第一級(jí)傳動(dòng)——帶的設(shè)計(jì) 16
5.2 齒輪的設(shè)計(jì) 18
5.2.1 齒輪材料 18
5.2.2 分配軸上螺旋齒輪的尺寸計(jì)算 18
5.2.3 機(jī)械手及送糖軸上的螺旋齒輪的尺寸計(jì)算 19
5.3 第三級(jí)傳動(dòng)——鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 20
5.4 主傳送帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 21
5.4.1 主傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算 21
5.4.2 計(jì)算主傳送帶的牽引力F 23
5.4.3 驗(yàn)算主鏈條輸送裝置的功率 23
6 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工作循環(huán)圖 26
6.1 分析各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 26
6.2 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的時(shí)間同步化設(shè)計(jì) 28
6.3 繪制粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán) 29
6.4 修正自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)圖 29
7 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的齒輪設(shè)計(jì) 31
7.1 斜齒輪副1、2、3的設(shè)計(jì)計(jì)算表 31
7.2 標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪副16的設(shè)計(jì)計(jì)算表 32
8 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的機(jī)械手設(shè)計(jì) 33
9 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的凸輪設(shè)計(jì) 34
9.1 頂糖桿槽凸輪5 34
9.2 撥糖桿偏心凸輪7 34
9.3 剪紙刀平面凸輪6 、抄紙板平面凸輪8 35
9.4 接糖桿圓柱凸輪9 36
10 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的槽輪設(shè)計(jì) 37
11 巧克力包裝機(jī)Solidworks三維建模 38
1? 基本簡(jiǎn)介 38
2?軟件特點(diǎn) 38
2.1?全動(dòng)感用戶界面 38
2.2?配置管理 39
2.3?協(xié)同工作 39
2.4?裝配設(shè)計(jì) 39
2.5?工程圖 40
3巧克力包裝三維圖 41
3.2送料與夾持 41
3.3 整體裝配圖 41
12結(jié)論 42
謝 詞 43
參考文獻(xiàn) 44
摘 要
粒狀巧克力糖包裝機(jī)
摘 要: 由于生產(chǎn)和流通的日益社會(huì)化，現(xiàn)代化，尤其是半個(gè)世紀(jì)以產(chǎn)品包裝得到了飛速的發(fā)展，在市場(chǎng)商品交換的重要地位也越來(lái)越來(lái)突出，目前，已普遍引起人們的重視。
科技的發(fā)展在當(dāng)代社會(huì)各個(gè)不同的領(lǐng)域都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。特別是機(jī)械化，自動(dòng)化設(shè)備的普遍應(yīng)用，更為這些領(lǐng)域增添了活力，包裝業(yè)也不例外?，F(xiàn)在大部分的包裝過(guò)程已有手工作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械化作業(yè)。這不僅僅降低了人的勞動(dòng)程度，而且也加快了生產(chǎn)速度，提高了生產(chǎn)率，同時(shí)也使包裝的形式在不斷的改進(jìn)、革新，使廣大的消費(fèi)者普遍能夠接受。這在客觀上促進(jìn)了產(chǎn)品的營(yíng)銷，提高了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，也可以為企業(yè)帶來(lái)高額的利潤(rùn)。
本次設(shè)計(jì)，通過(guò)許多種方案的綜合評(píng)價(jià)、篩選，最后確定了這一臺(tái)連續(xù)式包裝機(jī)。該機(jī)由電磁震動(dòng)上料斗、分糖落糖部件、鉗糖部件、扭結(jié)部件、紙架部件、切紙部件以及動(dòng)力源——無(wú)級(jí)變速部件、動(dòng)力分度箱等幾大部件，整個(gè)包裝過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，與現(xiàn)代機(jī)械相比，本機(jī)器實(shí)現(xiàn)了高速、連續(xù)性，具有高的生產(chǎn)率、低動(dòng)力消耗、使用簡(jiǎn)單、維修方便可靠等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：上料；分糖落糖部件；切紙部件；自動(dòng)化；現(xiàn)代化
55
ABSTRACT
Granular chocolate packaging machine
ABSTRACT: With sociality and modernization of manufacture and circulation, especially since half of century produce packing has developed at high speed. At the same time, it is important for produce industry to packing.
Development of science and technology throw great impact on all industry in our sociality, especially devices that realize the mechanizing and automation have been widely used, so produce packing has also been poured into great vigor. Nowadays, almost much of produce packing to mechanical operation. This change not only lowers people’s intensity of labor, but also increases, produce speed, and raise productivity, at the same time, the style of produce packing has also been made better and innovated, that not only improves produce competitiveness at market but also achieve enormous economical benefit for factory.
My graduated project is to design a continuous produce packing machine through a synthetically study and screening of some plans. This machine is composed of electromcgnetign vibration raise candy funnel, separate and lover candy part, grip-candy part, energy source-source-steppes speed change paretic. This produce-packing process realize atomization and continuous of produce. This machine has advantage of high produce capability, low energy consume, simplify the use of reliability of maintenance et.
Keyword: Anticipate Divide sugar to fall a sugar parts
Slice a paper parts and automate Modernize up
1 引 言
1.1 包裝機(jī)械
包裝機(jī)械是指完成全部或部分包裝過(guò)程的機(jī)器。包裝過(guò)程包括成型、充填封、口裹、包等主要包裝工序以及清洗、干燥、殺菌、貼標(biāo)、困扎、集裝、拆卸等前后包裝工序，轉(zhuǎn)送、選別等其他輔助包裝工序。
1.1.1 包裝的分類及作用
包裝的分類方法很多，按包裝產(chǎn)品的流通領(lǐng)域分類，有工業(yè)產(chǎn)品包裝和商業(yè)產(chǎn)品包裝，按產(chǎn)品包裝的結(jié)構(gòu)形式分類，有內(nèi)包裝和外包裝；還可以按包裝材料或包裝容器的品種類別分類以及按包裝對(duì)象即包裝物品的名稱分類等等。其中按包裝的結(jié)構(gòu)形式分類比較有意義，內(nèi)包裝是一種基本的包裝結(jié)構(gòu)形式，它包括直接包裝和中間包裝。直接包裝是用包裝材料或容器直接裹包產(chǎn)品或裝載的包裝形式；包裝材料或容器與被包裝物品間保持著直接觸，是最小的包裝單元。直接包裝時(shí)，必須根據(jù)被包裝物品的物理性能，按包裝要求，選擇包裝材料或容器，制定包裝工藝，選擇或設(shè)計(jì)包裝機(jī)械設(shè)備。中間包裝是以一定數(shù)量的直接包裝品經(jīng)組合后再作一次包裝的包裝形式。如物品裝瓶或裝袋后的裝盒包裝；卷煙小包包裝后的條包包裝；牙膏類物品的裝管封尾后的裝盒包裝等。
隨著消費(fèi)者需要的多樣化，尤其是超級(jí)市場(chǎng)的發(fā)展，內(nèi)包裝突出日益重要的地位。完成內(nèi)包裝所需的機(jī)器設(shè)備，在包裝工業(yè)中的需求量最大。 外包裝是以一定數(shù)額的、經(jīng)內(nèi)包裝后的產(chǎn)品裝裁到包裝箱的包裝結(jié)構(gòu)形式。包裝箱現(xiàn)在多用瓦楞紙板箱。內(nèi)包裝的主要目的，在于促進(jìn)銷售，并為消費(fèi)者提供使用上的方便，在包裝設(shè)計(jì)中，除保證包裝內(nèi)容物質(zhì)和量的要求外，還需重視包裝裝潢的重要作用。外包裝的主要目的，是為流通儲(chǔ)運(yùn)提供保障，要求包裝堅(jiān)固牢實(shí)。
包裝是對(duì)被包裝物所采取的一種保護(hù)性措施，包裝的主要目的在于保護(hù)產(chǎn)品的使用價(jià)值。因此，包裝中還要顧及到物品在流通中的運(yùn)輸、裝卸、存貯保管和銷售的方便；此外，包裝的裝潢還起到美化、宣傳和推銷的作用。包裝加工是產(chǎn)品在生產(chǎn)中的最后環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品的商品價(jià)值不可忽視的重要環(huán)節(jié)。
1.1.2 包裝機(jī)械的組成
圖1.1包裝機(jī)械的組成和特點(diǎn)
1.1.3 包裝機(jī)械的特點(diǎn)
（1）大多數(shù)包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)速度快且動(dòng)作配合要求高。
（2）用于食品和藥品的包裝機(jī)要便于清洗，符合藥品和食品的衛(wèi)生和安全要求。
（3）包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作力一般都較小，所以包裝機(jī)的電機(jī)功率較小。
（4）包裝機(jī)一般都采用無(wú)級(jí)變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度、調(diào)節(jié)包裝機(jī)的生產(chǎn)能力。
（5）包裝機(jī)械是特殊類型的專業(yè)機(jī)械，種類繁多，生產(chǎn)數(shù)量有限。為便于制造和維修，減少設(shè)備投資，在包裝機(jī)的設(shè)計(jì)中應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)化、通用性及多功能性。
（6）包裝機(jī)械的自動(dòng)化程度高，大部分已采用PLC、單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了智能化。
（7）包裝機(jī)械實(shí)現(xiàn)了包裝生產(chǎn)的專業(yè)化，大幅度地提高生產(chǎn)效率。
（8）包裝機(jī)械化降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產(chǎn)品成本。
（9）保證了包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生和安全，提高了產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強(qiáng)市場(chǎng)銷售的競(jìng)爭(zhēng)力。
（10）延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通。產(chǎn)品采用包裝機(jī)，可減少包裝場(chǎng)地面積，節(jié)約基建投資 。
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，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(mén)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，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)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。?
1.3 國(guó)內(nèi)包裝機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)起步于20世紀(jì)70年代，在80年代末和90年代中得到迅速發(fā)展。已成為機(jī)械工業(yè)中的10大行業(yè)之一，無(wú)論是產(chǎn)量，還是品種上，都取得了令人矚目的成就，為我國(guó)包裝工業(yè)的快速發(fā)展提供了有力的保障。目前，我國(guó)已成為世界包裝機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)之一。?
????包裝機(jī)械作為一種產(chǎn)品，它的含義不僅僅是產(chǎn)品本身的物質(zhì)意義，而是包括形式產(chǎn)品、隱形產(chǎn)品及延伸產(chǎn)品3層含義。形式產(chǎn)品是指包裝機(jī)本身的具體形態(tài)和基本功能；隱形產(chǎn)品是指包裝機(jī)給用戶提供的實(shí)際效用；延伸產(chǎn)品是指包裝機(jī)的質(zhì)量保證、使用指導(dǎo)和售后服務(wù)等。所以包裝機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)該包括：市場(chǎng)調(diào)研、原理圖設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、使用說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)及售后服務(wù)預(yù)案等。?
????包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的類別主要有：測(cè)繪仿制設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)、改進(jìn)性設(shè)計(jì)、系列化設(shè)計(jì)。如啤酒灌裝生產(chǎn)線生產(chǎn)能力為1．6～4萬(wàn)瓶/h，其中灌裝機(jī)的灌裝閥工位數(shù)從48個(gè)、60個(gè)、90個(gè)到120個(gè)就屬于系列化設(shè)計(jì)。?
????由普通啤酒灌裝生產(chǎn)線到純生啤酒灌裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)就屬于改進(jìn)、開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)。對(duì)于中低速運(yùn)行的包裝機(jī)，目前我們基本上可以進(jìn)行自主設(shè)計(jì)。而高速運(yùn)行的包裝機(jī)，特別是一些先進(jìn)機(jī)型，大多是測(cè)繪、仿制國(guó)外的同類機(jī)型，進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)和系列化設(shè)計(jì)。其主要的原因是：(1)大多數(shù)設(shè)計(jì)人員還沒(méi)有真正掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，如高速包裝機(jī)械的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)理論和方法等，對(duì)高速工況下機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)精度分析等問(wèn)題還不能模擬解決；(2)產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合不夠緊密，理論上的科研成果不能及時(shí)地在實(shí)際設(shè)計(jì)中運(yùn)用，設(shè)計(jì)人員缺乏及時(shí)的技術(shù)培訓(xùn)；(3)整個(gè)行業(yè)缺乏宏觀調(diào)控的力度，優(yōu)勢(shì)資源不能得到合理的配置與調(diào)整。?
????在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，絕大多數(shù)設(shè)計(jì)人員仍沿用以前的設(shè)計(jì)方法：(1)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)尋找同類機(jī)型作為樣機(jī)；(2)參考樣機(jī)制定各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)及使用范圍；(3)設(shè)計(jì)工作原理圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖；(4)設(shè)計(jì)關(guān)鍵零件，部件；(5)設(shè)計(jì)總裝圖方案和動(dòng)作循環(huán)圖；(6)設(shè)計(jì)部件圖、總裝圖和零件圖；(7)對(duì)主要部件中的關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核；(8)設(shè)計(jì)控制原理圖、施工圖等。?
????而今，國(guó)內(nèi)一些大學(xué)的設(shè)計(jì)軟件，可以對(duì)包裝機(jī)中常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，其開(kāi)發(fā)的凸輪連桿機(jī)構(gòu)CAD／CAM軟件已經(jīng)能夠滿足企業(yè)進(jìn)行凸輪連桿機(jī)構(gòu)自主設(shè)計(jì)的能力，但在實(shí)際包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)中應(yīng)用還不普遍。?
????新型包裝機(jī)械往往是機(jī)、電、氣一體化的設(shè)備。充分利用信息產(chǎn)品的最新成果，采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)等分離傳動(dòng)技術(shù)，可使整機(jī)的傳動(dòng)鏈大大縮短，結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，工作精度和速度大大提高。其中的關(guān)鍵技術(shù)之一是采用了多電機(jī)拖動(dòng)的同步控制技術(shù)。其實(shí)掌握這種技術(shù)并不很難，只是一些設(shè)計(jì)人員不了解包裝機(jī)械的這一發(fā)展趨勢(shì)。如果說(shuō)以前我國(guó)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)是仿制、學(xué)習(xí)階段，那么現(xiàn)在我們應(yīng)該有創(chuàng)新設(shè)計(jì)的意識(shí)
我國(guó)包裝業(yè)技術(shù)與機(jī)械近些年所取得的成績(jī)是顯著的，其起步于20世紀(jì)70年代末，剛起步時(shí)年產(chǎn)值僅七、八千萬(wàn)元，產(chǎn)品品種僅100 余種，技術(shù)水平也較低。在20紀(jì)80年代中期至20世紀(jì)年代中期十余年的時(shí)間里，才得到快速發(fā)展，年增長(zhǎng)率達(dá)到20%—30% ，到1999年底食品和包裝機(jī)械達(dá)40 大類，品種達(dá)1700種，到2000年產(chǎn)值增加到300億元，且技術(shù)水平也上了個(gè)臺(tái)階，開(kāi)始出現(xiàn)了規(guī)?；⒆詣?dòng)化趨勢(shì)，傳動(dòng)復(fù)雜、技術(shù)含量高的設(shè)備也開(kāi)始出現(xiàn)，許多包裝機(jī)械如液體食品灌裝機(jī)等設(shè)備已開(kāi)始成套出口。我國(guó)包裝行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)主要有如下幾個(gè)方面：
(1) 制袋—充填—封口包裝機(jī)械
大多數(shù)是小包裝機(jī)械，在這一范圍內(nèi)已較好地解決了顆粒、膏體和粉狀的包裝的問(wèn)題。
(2) 無(wú)菌包裝機(jī)械
無(wú)菌包裝是將經(jīng)過(guò)消毒的食品在無(wú)菌環(huán)境裝入消毒的容器中，可最大限度地保持食品的天然風(fēng)味、品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)，確保產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)菌包裝機(jī)主要分為無(wú)菌袋式大包裝和無(wú)菌袋式小包裝。無(wú)菌袋式大包裝一般在原料產(chǎn)地用于果蔬濃縮汁包裝。而無(wú)菌袋式小包裝通常用于飲料品，供市場(chǎng)零售。無(wú)菌袋式小包裝又分為杯式、盒式、袋式成型充填密封小包裝三種類型。由于無(wú)菌包裝機(jī)械制造工藝和技術(shù)比較復(fù)雜，我國(guó)以前一直依靠進(jìn)口。當(dāng)然，近年來(lái)，我國(guó)一些企業(yè)努力，在這方面取得了很大的進(jìn)展，如上海輕工裝備（集團(tuán)）公司研制的屋頂盒式紙盒無(wú)菌包裝機(jī)。
(3) 啤酒灌裝成套設(shè)備
隨著國(guó)內(nèi)啤酒行業(yè)向規(guī)?；s化經(jīng)營(yíng)方向發(fā)展，啤酒灌裝成套設(shè)備要重點(diǎn)發(fā)展年產(chǎn)5萬(wàn)噸以上的大型灌裝成套設(shè)備，適度發(fā)展10萬(wàn)噸以上的大型灌裝成套設(shè)備。目前我國(guó)廣州輕工機(jī)械廠已能生產(chǎn)4萬(wàn)瓶/小時(shí)、6萬(wàn)每小時(shí)的啤酒灌裝成套設(shè)備。
包裝業(yè)在生產(chǎn)自動(dòng)化趨勢(shì)的影響下 ，呈現(xiàn)高度自動(dòng)化的包裝鏈、機(jī)械功能要求多元化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模塊化、控制功能智能化要求、裝重安全方便環(huán)保等特點(diǎn)。今后朝著高速、低耗、計(jì)量精確、自動(dòng)檢測(cè)、多功能、全自動(dòng)大型化成套設(shè)備發(fā)展。其他還有真空包裝機(jī)械和塑料中空容器加工機(jī)械。
1.4 我國(guó)包裝技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)包裝技術(shù)的差距
雖然我們食品包裝技術(shù)與機(jī)械在近年來(lái)取得驕人的成績(jī)，但同國(guó)外比較，技術(shù)上仍存在二十年的差距，其具體表現(xiàn)在：
1） 產(chǎn)品品種單調(diào)，成套設(shè)備少
到2000年為止,國(guó)外食品包裝機(jī)械達(dá)2300余種，且大多配套生產(chǎn)；國(guó)內(nèi)食品包裝機(jī)械只有1700余種，且多以單機(jī)為主。
2） 技術(shù)水平低
主要表現(xiàn)在產(chǎn)品可靠性差，技術(shù)更新速度慢，新技術(shù)、新工藝、新料材應(yīng)用少，單機(jī)多，成套機(jī)少，技術(shù)含量低的產(chǎn)品多，高技術(shù)含量的產(chǎn)品少，智能化的設(shè)備還處于研制階段。
3） 產(chǎn)品質(zhì)量低
主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性可靠性差，造型落后，外觀粗糙，且大多數(shù)產(chǎn)品還無(wú)可靠標(biāo)準(zhǔn)。
4） 開(kāi)發(fā)能力不足
主要表現(xiàn)是我們還在仿制、測(cè)繪或稍加國(guó)產(chǎn)化的改進(jìn)，更談不上系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究。
2 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工藝確定
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。
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 包裝工藝方案擬定
圖2 包裝工序分解圖
圖3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75mm×75mm鋁箔紙覆蓋在巧克力糖小端正上方,如圖3(a)所示。
2) 使鋁箔紙沿糖塊錐面強(qiáng)迫成行如圖3(b)所示.
3) 將余下的鋁箔紙分成兩半,先后向大端中央折去,迫使包裝紙緊貼巧克力糖,如圖3(c),(d)所示.
2.4 巧克力糖包裝工藝的實(shí)驗(yàn)
根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn).
圖5為鉗糖機(jī)械手及巧克力糖包裝簡(jiǎn)圖.
圖3 鉗糖機(jī)械手及巧克力糖包裝
1-轉(zhuǎn)軸 2-轉(zhuǎn)盤(pán) 3-彈簧 4-接糖桿 5-鉗糖機(jī)械手(共6組)
6-糖塊 7-頂糖桿 8-鋁箔紙 9-環(huán)行托板 10-折邊器
如上圖所示,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,I 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。
工藝實(shí)驗(yàn)的過(guò)程如下:
當(dāng)鉗糖機(jī)械手轉(zhuǎn)至裝糖未位置時(shí),接糖桿4向下運(yùn)動(dòng),頂糖桿7向上推糖塊6和包裝紙8,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5,迫使鋁箔紙成型如圖4(b)所示,接著折邊器10向左折邊,成圖4(c)狀,然后轉(zhuǎn)盤(pán)2帶機(jī)械手5作順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),途徑環(huán)行托板9,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4(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)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是經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的巧克力糖包裝成型機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
圖4 巧克力糖包裝成型機(jī)構(gòu)
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送帶上。這樣的工藝方案就此確定。
3 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的總體布局
3.1 機(jī)型選擇
由于大批量生產(chǎn)，所以選擇全自動(dòng)機(jī)型。
根據(jù)前述工藝過(guò)程，選擇回轉(zhuǎn)式工藝路線的多工位自動(dòng)機(jī)型。
根據(jù)工藝路線分析，實(shí)際上需要兩個(gè)工位，一個(gè)是進(jìn)料、成型、折邊工位另一個(gè)是出料工位。自動(dòng)機(jī)采用六槽槽輪機(jī)構(gòu)作工件步進(jìn)傳送。
3.2 自動(dòng)機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)
圖5 鉗糖機(jī)械手及進(jìn)出糖塊機(jī)構(gòu)
1-輸送帶 2-糖塊 3-托盤(pán)
4-鉗糖機(jī)構(gòu) 5-鉗糖機(jī)械手
6-彈簧 7-托板8-機(jī)械手
9-機(jī)械手開(kāi)合凸輪 10-輸料帶
I-進(jìn)料,成型,折邊工位 II-出糖工位
根據(jù)巧克力糖包裝工藝，確定自動(dòng)機(jī)由下列執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成：
1) 送糖機(jī)構(gòu)；
2) 供紙機(jī)構(gòu)；
3) 接糖和頂糖機(jī)構(gòu)；
4) 抄紙機(jī)構(gòu)；
5) 撥糖機(jī)構(gòu)；
6) 鉗糖機(jī)械手的開(kāi)合機(jī)
7) 轉(zhuǎn)盤(pán)步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)
下面是主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理。
圖6為鉗糖機(jī)械手、進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。送糖盤(pán)4與機(jī)械手作同步間歇回轉(zhuǎn)，逐一將糖塊送至包裝工位Ⅰ。機(jī)械手的開(kāi)合動(dòng)作，由固定的凸輪8控制，凸輪8的廓線是由兩個(gè)半徑不同的圓弧組成，當(dāng)從動(dòng)滾子在大半徑弧上，機(jī)械手就張開(kāi)；從動(dòng)滾子在小半徑弧上，機(jī)械手靠彈簧6閉合。
圖7為接糖和頂糖機(jī)構(gòu)示意圖。接糖桿和頂糖桿的運(yùn)動(dòng)，不僅具有時(shí)間上的順序關(guān)系，而且具有空間上的相互干涉關(guān)系，因此它們的運(yùn)動(dòng)循環(huán)必須遵循空間同步化的原則設(shè)計(jì)，并在結(jié)構(gòu)上應(yīng)予以重視。
接糖桿和頂糖桿夾住糖塊和包裝紙同步上升時(shí)，夾緊力不能太大，以免損傷糖塊。同時(shí)應(yīng)使夾緊力保持穩(wěn)定，因此在接糖桿的頭部采用如橡皮類的彈性件。
圖6 接糖和頂糖桿機(jī)構(gòu)
1-圓柱凸輪 2-接糖桿 3-糖塊4-頂糖桿 5-平面槽凸輪
3.3 包裝機(jī)總體布置
圖7 總體布置圖
4 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)
粒狀巧克力糖包裝機(jī)是專用自動(dòng)機(jī)，根據(jù)自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則和巧克力糖包裝工藝的具體要求，擬定如圖9所示的傳動(dòng)系統(tǒng)。
圖8 粒狀巧克力糖包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)
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(pán)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-頂躺桿 15-送糖盤(pán) 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
如圖所示，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min，功率為0.4kW,分配轉(zhuǎn)速為70～130r/min，總降速比，采用平帶、鏈輪兩級(jí)降速，其中，。而無(wú)級(jí)變速的錐輪直徑。螺旋齒輪副1、2、3的傳動(dòng)比,直齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪副的傳動(dòng)比i=1.67。
運(yùn)動(dòng)分析
電動(dòng)機(jī)通過(guò)鏈輪減速至 24r/min，帶動(dòng)主動(dòng)軸，主動(dòng)軸通過(guò)錐齒輪，槽輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得工作順利進(jìn)行。 此次選定的加工速度是 120 粒/分，即要求機(jī)械手和送糖盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為 20r/min。 傳動(dòng)比
i12=ω1/ω2 = =24020=1.2
選定推桿滾子半徑為 5mm。其次要選定推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，由于該運(yùn)動(dòng)為中高速輕載，推程運(yùn)動(dòng)選擇正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，回程運(yùn)動(dòng)選擇五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律。對(duì)推桿的要求：凸輪轉(zhuǎn)過(guò) 90°，推桿上升 h，凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò) 90°推桿停止不動(dòng)；凸輪再繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò) 60°，推桿下降 h，轉(zhuǎn)過(guò)其余角度，推桿又不動(dòng)。
對(duì)于對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪的理論廓線的坐標(biāo)為
x=r0+ssinδ y=r0+scosδ （a）
位移 s 分段計(jì)算。
（1）推程階段
δ01=90 °= π/2
s1=h[δ1δ01-sin?(2πδ1/δ01)/(2π)]
（2）遠(yuǎn)休止階段
δ02=90 °= π/2
s2=h δ2=[0,π/2]
（3）回程階段
δ03=60 °= π/3
s3=10hδ33δ033-15hδ34δ034+6hδ35/π5 δ3=[0,π/3]
（4）近休止階段
δ04=120 °= 2π/3
s2=h δ2=[0,π/2]
取計(jì)算間隔為 5°，將以上各相應(yīng)值代入式（a）計(jì)算理論輪廓線上各點(diǎn)的坐標(biāo)值。計(jì)算時(shí)應(yīng)注意，在推程階段應(yīng)取δ=δ1，在遠(yuǎn)休止階段取δ=δ01+δ2，在回程階段取δ=δ01+δ02+δ3，在近休止階段δ=δ01+δ02+δ3+δ4。
剪紙機(jī)構(gòu)：紙的厚度大約是 0.008mm，取 h=0.1mm；抄紙 機(jī) 構(gòu) h=15.00mm；頂糖機(jī)構(gòu) h=30.00mm；拔糖機(jī)構(gòu)h=15.00mm；
4.1 選擇電動(dòng)機(jī)
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)類型的選擇要從負(fù)載的要求出發(fā)，考慮工作條件，負(fù)載性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、供電情況等，盡量滿足下述各方面的要求：
4.1.1 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。
4.1.2 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。
4.1.3 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。
4.2 電動(dòng)機(jī)的選擇
本機(jī)器的動(dòng)力選用交流380V。包裝機(jī)械中常用的點(diǎn)機(jī)轉(zhuǎn)速多為1400分轉(zhuǎn)/分，由于整個(gè)載荷比較小，所以綜合考慮最終選用Y112M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓為380V，功率為180W，額定轉(zhuǎn)速為1400r/min，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速及效率要求確定各級(jí)傳動(dòng)比。其中轉(zhuǎn)送帶為主要工作部件，其效率直接影響整機(jī)工作效率。電動(dòng)機(jī)的外形圖及尺寸見(jiàn)表2.1和圖2.1。
圖9 Y112M-4型電動(dòng)機(jī)外形尺寸
表1-1電動(dòng)機(jī)外形尺寸
機(jī)座號(hào)
安裝尺寸
D(j6)
E
F(N9)
G
M
N(j6)
P
R
S
T
80
19
+0.009
-0.004
40
6
-0.03
15.5
-0.1
165
130
+0.014
-0.011
200
0
12
+0.43
3.5
外形尺寸不大于
AC
AD
AE
L
175
120
110
300
5 電機(jī)到主輸送帶裝置的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
5.1 第一級(jí)傳動(dòng)——帶的設(shè)計(jì)
1）確定帶的計(jì)算功率
由表8-6[1]查得帶的工作情況系數(shù)，故
w =198w (5.1)
2） 選取窄V帶帶型
根據(jù) 、由圖8-9確定選用SPZ型。
3） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由表8-3和表8-7取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑63mm。
根據(jù)式（8-15），，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑。
=252 mm (5.2)
根據(jù)表8-7，取。
按式==4.618 m/s (5.3)
=4.618m/s
所以帶的速度合適。
4） 確定窄V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距
根據(jù)0.7（，初步確定中心距400 mm。
根據(jù)下式計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
=
=1316.9mm (5.4)
由表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=1400mm。
則按式（8-21）計(jì)算實(shí)際的中心距a
=442.4mm (5.5)
圓整取a=442mm
5） 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角
由式（8-6）得
(5.6)
主動(dòng)輪上的包角合適。
6）計(jì)算窄V帶的根數(shù)Z
由 (5.7)
又1400 r/min 、63mm、4,查表8-5a和表8-6b得
0.24 kw
△P0=0.03 kw
查表8-8得 包角系數(shù)0.93，查表8-2得長(zhǎng)度系數(shù)0.99，則
=0.7
則取Z=1根。
7） 計(jì)算預(yù)緊力
由 (5.8)
查表8-4得q=0.06kg/m，故
N=33.08N
8） 計(jì)算作用在軸上的壓軸力
==65.35 N (5.9)
5.2 齒輪的設(shè)計(jì)
5.2.1 齒輪材料
由齒輪的失效形式可知，設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合及
抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷能力。因此齒輪材料性能的基本要求為：齒面硬，齒芯要韌。所以齒輪材料選用：40Cr調(diào)質(zhì)鋼。
5.2.2 分配軸上螺旋齒輪的尺寸計(jì)算
軸空間布置如圖：供紙鏈輪鏈輪槽輪 送糖螺旋齒輪 輸送帶鏈輪 機(jī)械手螺旋齒輪 凸輪組螺旋齒輪 頂糖桿凸輪 圖 11 分配軸空間配置圖
槽輪=1:3，螺旋齒輪=1:2，螺旋齒輪=1:2，螺旋齒輪=1:62-5，手柄軸面方向軸空間布置圖圖中該齒輪嚙合的傳動(dòng)比i1=1/6 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中冊(cè) 第二版P305表8-89：取小螺旋齒輪的齒數(shù)Z1=18，又取其模數(shù)m=2.0 所以小螺旋齒輪的分度圓直徑d1=m*Z1=36mm 又因?yàn)閭鲃?dòng)比i1=1/6，所以大螺旋齒輪的分度圓直徑d2=216mm 又由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中冊(cè) 第二版P314表8-93：因?yàn)閮奢S的交錯(cuò)角Σ=90°，又取β1=β2=45° 則有中心距a1=（d1+d2）/2=126mm
5.2.3 機(jī)械手及送糖軸上的螺旋齒輪的尺寸計(jì)算
圖中：這兩對(duì)齒輪的形狀相同；其傳動(dòng)比i也相同都為1/2
圖11 螺旋齒輪
β1，β2圖11 螺旋齒輪由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中冊(cè) 第二版P305表8-89：取小螺旋齒輪的齒數(shù)Z1=18，又取其模數(shù)m=2.0 所以小螺旋齒輪的分度圓直徑d1=m*Z1=36mm 又因?yàn)閭鲃?dòng)比i1=1/2, 所以大螺旋齒輪的分度圓直徑d2=72mm 又由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中冊(cè) 第二版P314表8-93 因?yàn)閮奢S的交錯(cuò)角Σ=90°，又取β1=β2=45°則有中心距a1=（d1+d2）/2=54mm5.3 第三級(jí)傳動(dòng)——鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.3 第三級(jí)傳動(dòng)——鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
由設(shè)計(jì)條件可知傳動(dòng)比i=1，輸入的功率為=89 W，轉(zhuǎn)速n=14 r/min ，載荷平穩(wěn)。則可進(jìn)行如下設(shè)計(jì)
1）選擇鏈輪齒數(shù)
假定鏈輪轉(zhuǎn)速為0.6—3 m/s ，由表9—8選取小鏈輪齒數(shù)=20；從動(dòng)輪齒數(shù)=20。
2）計(jì)算功率
由表9—9[1]查得工作情況系數(shù)=1，故
==89 W
確定鏈條鏈節(jié)數(shù)
初定中心距=30p,則鏈節(jié)數(shù)為
=80 節(jié) (5.20)[1]
3）確定鏈條的節(jié)距p
由圖9—13[1]按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線頂點(diǎn)的左側(cè)時(shí)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表9—10查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)=1.05；=0.94；選取單排鏈，由表9—11查得多排鏈系數(shù)=1.0，故得所需傳遞的功率為
=90 W
根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速=14 r/min，及=89 W，可選鏈號(hào)為08A單排鏈。同時(shí)也證實(shí)原估計(jì)鏈的工作在額定功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)是正確的。此時(shí)查得鏈節(jié)距p=12.70mm。
4）確定鏈長(zhǎng)L及中心距a
=1.012 m
(5.21)
==445 mm
中心距減小量 △a=(0.002～0.004)a=(0.002～0.004)×445 mm
=0.89～1.78 mm
實(shí)際中心距 =a- △a =445-(0.89～1.78)=444.11～443.22 mm
取 =444 mm
5）驗(yàn)算鏈速
==0.06 m/s (5.22)
6）驗(yàn)算小鏈輪轂孔
由表查得鏈輪轂孔最大許用直徑=34 mm，大于蝸輪軸徑
=25 mm,故合適。
7）作用在軸上的壓軸力
有效圓周力 =1483 N (5.23)
按水平布置取壓軸力系數(shù)，故
=1705 N
5.4 主傳送帶的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.4.1 主傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算
由前述可知，選取08A型滾子鏈。P=12.7 mm。
1） 選擇鏈輪的齒數(shù)：
選取鏈輪的齒數(shù)=36。
2） 計(jì)算功率：
工作情況系數(shù)=1.0，輸入功率=51.2 W
其中 ——為輸入主軸的功率分配給主傳動(dòng)鏈的分配比
故 ==51.2 W
3）確定鏈條鏈節(jié)數(shù)：
初定中心距=100p，則鏈節(jié)數(shù)為
=236 節(jié)
為了能均勻的分配三角擋板，故選取=240 節(jié)。
4）確定鏈長(zhǎng)L及中心距a：
=3.05 m
=1295.4 mm
中心距減小量：
△a=(0.002～0.004)a=(0.002～0.004)×445 mm
=2.60～5.20 mm
實(shí)際中心距：
a-△a=1295.4-（2.60～5.20）=1292.8～1290.2 mm
取 1292 mm
5） 驗(yàn)算鏈速：
==0.1067 m/s
6） 選取輪轂孔：
由表可查的輪轂許用最大直徑，以及參考第二傳動(dòng)鏈的輪轂許用最大直徑，擬選擇此段軸徑=35 mm。
7） 作用在軸上的壓軸力：
又主傳動(dòng)帶的輸入功率=
有效圓周力 =480 N
按水平布置取壓軸力系數(shù)，故
=552 N
5.4.2 計(jì)算主傳送帶的牽引力F
假設(shè)回程鏈條有支托的水平式輸送裝置，則
(3.24)[6]
式中 F——輸送鏈條的牽引力，N；
L——物品輸送的水平長(zhǎng)度，m；
——每米長(zhǎng)度上的輸送鏈質(zhì)量，kg；
W——輸送機(jī)每米長(zhǎng)度上的輸送物品質(zhì)量，kg；
——物體與滑臺(tái)表面間摩擦系數(shù)；
——鏈條與導(dǎo)軌間摩擦系數(shù)；
3 ——為鏈條數(shù)。
在本設(shè)計(jì)中瓶子由鏈條本身傳送，所以選=0.40；由于08A滾子鏈單排每米質(zhì)量q=0.60 kg/m，則0.60 kg；在開(kāi)始確定瓶間距時(shí)H=10P=127mm, 又在設(shè)計(jì)時(shí)我選用娃哈哈礦泉水作為參考物品，所以 取W=4 kg/m，式中L由上可知L= 785 mm 。
在設(shè)計(jì)中送料機(jī)構(gòu)給一個(gè)瓶子灌料時(shí)，輸送帶上有10個(gè)待灌瓶子。這樣它們所需要的鏈長(zhǎng)為==1270 mm，（<1290 mm）故符合設(shè)計(jì)條件。
所以
=
=59.43
5.4.3 驗(yàn)算主鏈條輸送裝置的功率
由于精確計(jì)算鏈條運(yùn)輸物品時(shí)所遇的阻力相當(dāng)?shù)睦щy，故均采用經(jīng)驗(yàn)方法來(lái)計(jì)算?？捎孟率焦浪爿斔玩溳喌墓β省?
(5.25)[6]
式中 ——主傳動(dòng)帶的功率，W；
F ——鏈條牽引力，N；
V ——牽引鏈條的速度，m/s；
K ——系數(shù)，有潤(rùn)滑的鏈條取K=1.15，無(wú)潤(rùn)滑的鏈條取K=1.20。
==7.2 W
式（2）中的輸入功率
其中 ——為輸入主軸的功率分配給主傳動(dòng)鏈的分配比
根據(jù)設(shè)計(jì)需要我取0.6；鏈條的傳動(dòng)效率0.96。
此時(shí)實(shí)際能輸入的功率為 =51.2 W，所以滿足設(shè)計(jì)條件。
由設(shè)計(jì)條件可知傳動(dòng)比i=1，輸入的功率為=89 W，轉(zhuǎn)速n=7 r/min ，載荷平穩(wěn)。則可進(jìn)行如下設(shè)計(jì)
1）選擇鏈輪齒數(shù) ：
假定鏈輪轉(zhuǎn)速為0.6—3 m/s ，由表9—8選取小鏈輪齒數(shù)=20；從動(dòng)輪齒數(shù)=20。
2）計(jì)算功率：
由表9—9[1]查得工作情況系數(shù)=1，故
==89 W
確定鏈條鏈節(jié)數(shù)
初定中心距=30p,則鏈節(jié)數(shù)為
=80 節(jié) (3.26)[1]
3）確定鏈條的節(jié)距p：
由圖9—13[1]按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線頂點(diǎn)的左側(cè)時(shí)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表9—10查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)=1.05；=0.94；選取單排鏈，由表9—11查得多排鏈系數(shù)=1.0，故得所需傳遞的功率為
=90 W
根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速=7 r/min，及=89 W，可選鏈號(hào)為08A單排鏈。同時(shí)也證實(shí)原估計(jì)鏈的工作在額定功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)是正確的。此時(shí)查得鏈節(jié)距p=12.70mm。
4）確定鏈長(zhǎng)L及中心距a：
=1.012 m
(3.27)
==445 mm
中心距減小量 △a=(0.002～0.004)a=(0.002～0.004)×445 mm
=0.89～1.78 mm
實(shí)際中心距 =a- △a =445-(0.89～1.78)=444.11～443.22 mm
取 =444 mm
5）驗(yàn)算鏈速：
==0.06 m/s
6）驗(yàn)算小鏈輪轂孔：
由表查得鏈輪轂孔最大許用直徑=34 mm，大于蝸輪軸徑
=25 mm,故合適。
7）作用在軸上的壓軸力：
有效圓周力 =1483 N (3.28)
按水平布置取壓軸力系數(shù)，故=1705 N
6 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工作循環(huán)圖
6.1 分析各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖
1) 確定各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。
已知＝120件/min，則分配軸的轉(zhuǎn)速為
n=120(r/min)
分配軸每轉(zhuǎn)的時(shí)間就是該機(jī)的工作循環(huán)，即等于各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)，所以
＝60/120=60/120=0.5（s）
2) 確定各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的組成區(qū)段。
撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位都是間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它們的運(yùn)動(dòng)循環(huán)由兩個(gè)區(qū)段組成：
——撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位等三個(gè)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)時(shí)間；
——撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位等三個(gè)機(jī)構(gòu)的的停歇時(shí)間。
因此，應(yīng)有 ＝＋ (6.1)
相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為 (6.2)
剪刀機(jī)構(gòu)8的運(yùn)動(dòng)循環(huán)可分為三個(gè)區(qū)段：
——剪刀機(jī)構(gòu)的剪切工作行程時(shí)間；
——剪刀機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間；
——剪刀機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間。
因此，應(yīng)有
＝＋＋ (6.3)
相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為
(6.4)
頂糖桿機(jī)構(gòu)5的運(yùn)動(dòng)循環(huán)的組成區(qū)段為：
——頂糖桿機(jī)構(gòu)的頂糖工作行程時(shí)間；
——頂糖桿機(jī)構(gòu)在工作位置的停留時(shí)間
——頂糖桿機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間；
——頂糖桿機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間。
因此，應(yīng)有
(6.5)
相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為
(6.6)
活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)6的運(yùn)動(dòng)循環(huán)也可以分為四個(gè)區(qū)段：
——活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)的折紙工作行程時(shí)間；
——活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)在工作位置的停留實(shí)際；
——活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間；
——活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間；
因此，應(yīng)有
(6.7)
相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為
(6.8)
3) 確定各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角
由于粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)是從送料開(kāi)始的，因此以送料輥輪機(jī)構(gòu)的工作起點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行同步化設(shè)計(jì)，撥糖盤(pán)和機(jī)械手轉(zhuǎn)位兩個(gè)機(jī)構(gòu)與之相同。
a.送料輥輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取送料時(shí)間＝s，則停歇時(shí)間為＝s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為
=360°×=360°×1/5/0.5＝144°
=360°×=360°×2/5/0.5＝288°
b．剪刀機(jī)構(gòu)8運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取剪切工作行程時(shí)間＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為：
＝360°×＝360°×2/45/0.5＝32°
初定＝s，則＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為：
＝360°×＝360°×4/45/0.69＝64°
＝360°×＝360°×13/27/0.5＝346.67°
c.頂糖桿機(jī)構(gòu)5運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取工作位置停留時(shí)間＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為：
＝360°× ＝360°×2/135/0.5＝10.67°
初定＝s，＝s，則＝s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為：
＝360°×＝360°×4/135/0.5＝21.33°
＝360°×＝360°×14/135/0.5＝74.67°
＝360°×＝360°×53/135/0.5＝282.66°
d．活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)6運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取折紙工作行程時(shí)間＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為：
＝360°×＝360°×4/65/0.5＝44.31°
初定＝s，＝s，則＝s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為：
＝360°×＝360°×2/65/0.5＝22.15°
＝360°×＝360°×31/195/0.5＝114.46°
＝360°×＝360°×68/195/0.5＝251.07°
6.2 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的時(shí)間同步化設(shè)計(jì)
1) 確定粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)最短的工作循環(huán)。