【正文】 軸向工作空間，并保證彈簧在空載時(shí)各圈相互壓緊，常在卷繞的過程中，同時(shí)使彈簧絲繞其本身的軸線產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。但由于它價(jià)格便宜，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。它常用來傳動(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。 選擇凸輪類型 常用的凸輪有：盤狀、柱狀、板狀。 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。 常用的材料有 45號(hào)鋼、 50號(hào)鋼、 20Cr 鋼或 40Cr 鋼等。 又 ? ? 31 LFLFF ?????預(yù) (58) 其中： mmL 403 ? → 所以 ? ?NF ? 2121 ?? ??? ??? (59) 其中：滾子半徑 mm81 ?? ，凸輪接觸點(diǎn)曲率半徑 mm95?? ，所以 ?? 。其功能主要有間歇進(jìn)給、制動(dòng)、轉(zhuǎn)位分度和超越離合。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。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。在此采用的是外嚙合槽輪。 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) z 和圓銷數(shù)目 K 的選取： 在外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)中，為了避免槽輪開始轉(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)過計(jì)算得出 Z 一般去 8~4 ，因此取 6?z 。 因槽底與槽輪軸孔之間有間隙 ： 所以 22 2/ Rhd ?? ，則 mmd 442 ? , 取mmd 302 ? 。 抄紙機(jī)構(gòu)相關(guān)尺寸的計(jì)算： 抄紙板的厚度：因?yàn)樗吞寝D(zhuǎn)盤與機(jī)械手的間距為 6mm，而抄紙板必須可以中間插入，所以其厚度不免受到一定的約束，取它的厚度為 mm。 其次來研究機(jī)械手、送糖盤轉(zhuǎn)位、供紙機(jī)構(gòu)、剪紙機(jī)構(gòu)、抄紙機(jī)構(gòu)、 接糖機(jī)構(gòu)、頂糖機(jī)構(gòu)及 Ⅰ 工位機(jī)械手閉合情況的關(guān)系： 120176。它們直至下一循環(huán)又開始運(yùn)動(dòng)。時(shí)，剪紙機(jī)構(gòu)開始啟動(dòng)，凸輪帶動(dòng)連桿使剪紙刀頭快速地向下切。 170176。時(shí)再開始啟動(dòng)。 280176。時(shí)，抄紙機(jī)構(gòu)開始啟動(dòng)，它將實(shí)現(xiàn)對(duì)巧克力糖底邊鋁箔紙的包裝。 350176。左右又開始。 140176。時(shí)，撥糖裝置到達(dá)行程的最下端，即在機(jī)械手裝置的下表面左右，隨后慢慢退回。在證實(shí)方案的可行性之后，針對(duì)每個(gè)工位的任務(wù)設(shè)計(jì)了各自的功能機(jī)構(gòu)，完成的主要的工作有： ，制定了符合生產(chǎn)實(shí)際情況的加工工序和工藝路線，確定了包裝機(jī)的各個(gè)組成部分。 使用 Auto CAD 設(shè)計(jì)軟件對(duì)包裝機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分進(jìn)行了繪圖，準(zhǔn)確地描述了元件和裝配件的關(guān)鍵尺寸，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了檢查和修改。再比如：如何進(jìn) 一步提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和協(xié)調(diào)性，使系統(tǒng)對(duì)故障具有一定的應(yīng)變能力。 在每次設(shè)計(jì)遇到問題時(shí)老師不辭辛苦 地 講解才使得我的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行。老師的博學(xué)和人品，不僅在學(xué)業(yè)對(duì)我悉心引導(dǎo)，而且在生活、做人等方面也給予我很大的關(guān)心和悉心指導(dǎo)，這些都令我終身難忘，我將銘記在心。 從畢業(yè)設(shè)計(jì)到結(jié)束 ，高英武老師一絲不茍地對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)， 導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生 。這是未來的趨勢(shì)。 本設(shè)計(jì)這是針對(duì)一個(gè)具體的巧克力糖的包裝生產(chǎn)情況下應(yīng)用的機(jī)器，今后需要進(jìn)一步的研究。 ，結(jié)構(gòu)緊湊、可以自由調(diào)節(jié)紙筒水平位置的供紙鋸 ，特別是它的水平調(diào)節(jié)很有特色。在確定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)可行的類型時(shí)，主要依據(jù)是機(jī)構(gòu)手冊(cè)、實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等。左右完全張開，而此時(shí)的撥糖機(jī)構(gòu)已慢慢地壓入機(jī)械手，將糖慢慢地向下擠。的時(shí)候，撥糖機(jī)構(gòu)回至原位，緊接著不作任何停頓又慢慢地向下呀，到分配軸轉(zhuǎn)位 120176。時(shí)重新開始啟動(dòng)。時(shí)，頂糖機(jī)構(gòu)退至起始位置保持靜止，直至下一循環(huán)分配軸轉(zhuǎn)位 130176。隨后頂糖 機(jī)構(gòu)往回退（向下），而接糖機(jī)構(gòu)還是往上退，此時(shí)的巧克力糖已被機(jī)械手Ⅰ工位機(jī)械手的閉合夾得死死的，不會(huì)掉下來。左右，Ⅰ工位機(jī)械手開始閉合，直到分配軸轉(zhuǎn)位 240176。到分配軸轉(zhuǎn)位 197176。 160176。左右接糖機(jī)構(gòu)開始啟動(dòng)，它不斷地向下運(yùn)動(dòng)。在次期間供紙機(jī)構(gòu)不斷供紙，直至分配軸轉(zhuǎn)位 120176。所以凸輪要有 足夠的偏心距，這對(duì)凸輪的尺寸提出了要求，取它兩極端位置離軸心的距離分別為45mm， 20mm，其偏心距為 25mm，也就使得抄紙板的行程為 25mm。 6 其它機(jī)構(gòu)原理 頂糖、接糖機(jī)構(gòu)示意圖 示意圖見附圖 17。 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) z 銷數(shù) K 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) 6?z ，圓銷數(shù) 2?K ，兩圓銷夾角 ??180? ， 3/22 2 ?? ? ，中心距mmL 60? ，圓銷半徑 mmr 5? ， 3/222 11 ???? ??? ，因?yàn)????12 ，所以所取條件可行。 （ 2） 材料 槽輪工作部分的材料采用 Cr40 鋼，經(jīng)表面淬火硬度達(dá) 50~45HRC ；曲柄材料可用軸承綱，經(jīng)表面淬火硬度達(dá) 63~59HRC （也可采用 Cr20 鋼，經(jīng)表面滲碳淬火硬度達(dá)62~56HRC ）。內(nèi)接槽輪機(jī)構(gòu)則相反。 選 40Cr 棘輪形狀確定 圖 15 棘輪 Fig .15 Ratchet 六槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 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)。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。 棘輪設(shè)計(jì) 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)。 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。 圖 13 凸輪 Fig 13 The CAM 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。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小。由于凸輪的輪廓曲線上各點(diǎn)具有不同大小的向徑，通過其曲線輪廓與從動(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)。凸輪機(jī)構(gòu)通常是由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架及輔助裝置組成。 ⑶計(jì)算彈簧曲度系數(shù) K : 由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 P406 圖 ， CCCK 14 ???? (52) 其中：旋繞比 )10~5(?? DdC →取 8?C ， 所以 1 8 7 6 0 7 ???K 選彈簧絲直徑 mmmmdCDmmd ?????? ， 。 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（ 6 70 鋼）、低錳彈簧鋼（ 65Mn）、硅錳彈簧鋼（ 60SiMnA）、鉻釩鋼（ 50CrVA）。在這里選用的是拉伸彈簧。使之重量輕，動(dòng)作靈活。手指的開閉角應(yīng)能適應(yīng)工件尺寸變化范圍及手部的運(yùn)動(dòng)路線。 所以符合條件。其極限功率圖有： 圖 10 鏈輪轉(zhuǎn)速功率圖 Fig .10 Sprocket speed power figure 0P （曲線Ⅰ）： ppnZP )( ??? (419) 其中： 1Z 為小鏈輪齒數(shù)： 191?Z ； 1n 為小鏈輪轉(zhuǎn)速： min/ rn ? 。 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)。 所以 ? ?)(2 211 ZZLpfa p ??? (416) 其中： 1f 為中心距計(jì)算系數(shù)，見《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P180 表 97 取節(jié)距 p 為 ，則中心距 mma ? 。 LK 為鏈長(zhǎng)系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 910 得：取鏈數(shù) 116?pL 節(jié)， ??? LK L 。 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。 又因?yàn)閮奢嗛g的傳動(dòng)比 鏈i 要求為 :1 ，所以大輪的直徑 mmD 2020 ? ,則小輪的轉(zhuǎn)速 100060 111 ? ??? nDv ? （ 412） sm/? 又有《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P177 表 98得： 171?Z ，取 191?Z ，則 512?Z 。鏈輪的齒形按 GB/T 12431997 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。 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。其中傳動(dòng)用的滾子鏈占主要地位。 所以 smdnv / ???? ?大輪 。 ⑻確定皮帶預(yù)緊力 0F 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。 LK 為長(zhǎng)度系數(shù)：因?yàn)?mmLi 1250? ，所以取 ?LK 。另外，為保證帶在工作中不出現(xiàn)打滑所能傳遞的功率。 a ： mmLLaa pp 00 ???? （ 47） ⑹計(jì)算小輪包角 1? ： 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。 ⑸計(jì)算中心距 a ，帶長(zhǎng) 0L ： a. 粗選中心距 0a ： 中心距過大，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 2? 減小，摩擦力降低，傳動(dòng)能力減??；中心距過大，除有相反的利弊外，還易因速度較高引起膠帶顫動(dòng)。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 L? 過大，而降低疲勞強(qiáng)度。 + ⑶選擇大小帶輪的直徑 1d 、 2d 為獲得盡可能小的 dh: 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 1d ，但直徑大，會(huì)使傳動(dòng)尺寸增大，所以 1d 不宜過大。 計(jì)算功率 cP 和小輪轉(zhuǎn)速 小n 分別為 、 min/1400r 。 ⑵選定三角帶型別 三角帶型號(hào)決定了帶的截面，型號(hào)過大，雖然減少了膠帶的根數(shù)，但帶高 h 大，帶高與帶輪直徑的比值 ?? dh: 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。 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。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帶動(dòng)從動(dòng)輪工作。 所以 ?機(jī)械手軸P 。 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。 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)性能和過載情況）來選擇。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 5 巧克力糖包裝成型機(jī)構(gòu) Chocolate candy packaging forming mechanism 1左抄板紙 2鉗糖機(jī)械手 3接糖桿 4右抄