【正文】 (mm) 齒數(shù) 齒輪厚度 (mm) 模數(shù)(mm) 1 24 6 24 20 15 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 29頁(yè) 共 43頁(yè) 2 32 7 21 20 3 17 25 8 18 15 4 46 20 9 18 15 20 5 13 20 軸的設(shè)計(jì) 取分配軸為研究對(duì)象 ：選用 45號(hào)鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，查表取 , ：即 （ ） 即軸的最小直徑為 ，由于軸上開有兩個(gè)鍵槽安裝齒輪， 4 對(duì)銷孔用來(lái)安裝圓柱偏心輪，故直徑應(yīng)增加 ，即 ，圓整后取軸最細(xì)部分直徑大于 25mm。 參考上所述齒輪設(shè)計(jì)的方法，確定齒輪的傳遞功率，齒輪轉(zhuǎn)速，齒輪傳動(dòng)比以及其他一下條件后進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可 根據(jù) 彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 ，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 24頁(yè) 共 43頁(yè) 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算，即 （ ） 1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 （ 1） 試選載荷系數(shù) （ 2） 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （ 3） 選取齒寬系數(shù) （ 4） 材料的彈性影響系數(shù) （ 5） 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限； （ 6） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （ 7） 接觸疲勞壽命系數(shù) ； （ 8） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概 率為 ，安全系數(shù) ,有 2） 計(jì)算 （ 1） 試計(jì)算齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 25頁(yè) 共 43頁(yè) （ 2） 計(jì)算圓周速度 v （ 3） 計(jì)算齒寬 b （ 4） 計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) 齒高 （ 5） 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) ， 7級(jí)精度，動(dòng)載系數(shù) 直齒輪，假設(shè) 。 、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。為此從電動(dòng)機(jī)到分配軸采用兩級(jí)降速，第一節(jié)用寬三角帶無(wú)級(jí)變速，第二節(jié)用齒輪降速。 理糖供送系統(tǒng)選用 A1724 型電動(dòng)機(jī)，功率為 ，滿載轉(zhuǎn)速為1350r/min。 8)成品輸出工位 當(dāng)工序盤剛停止時(shí)，此工位的糖鉗即由夾緊狀態(tài)迅速?gòu)堥_，接著打糖桿將成品排出。若是聚丙烯材料則需扭轉(zhuǎn) 720176。 將扭結(jié)機(jī)械手的指部動(dòng)作分解為： (一 )旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，分配軸轉(zhuǎn) — 圈，它轉(zhuǎn) 2． 5圈。 5)折紙板：折紙板從開始折紙至升到最高位置，確定其行程時(shí)間為 80176。 )、折紙運(yùn)動(dòng)三個(gè)動(dòng)作，即停留時(shí)間應(yīng)大于。當(dāng)推糖結(jié)束時(shí)它閉合到最小距離，閉鉗時(shí)間為 35176。的時(shí)間。 1)推 糖桿：在推糖桿將糖塊向左推送和隨后的回程運(yùn)動(dòng)期間內(nèi)，包裝紙最多只能供送所需長(zhǎng)度的一半，否則包裝紙與推糖桿發(fā)生干涉，而包裝紙是連續(xù)等速運(yùn)動(dòng)的，也就是說(shuō)，此階段最多只能占用分配軸轉(zhuǎn) 180176。 編制工作循環(huán)圖 (1)擬定運(yùn)動(dòng)規(guī)律 該機(jī)在送糖工位的包裝工序最集中，與送紙、切紙 、送糖、推糖、接糖、折紙、工序盤糖鉗的開合和轉(zhuǎn)位等均密切相關(guān)。由于采用了馬氏機(jī)構(gòu)，因此，中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 20頁(yè) 共 43頁(yè) 該機(jī)不宜高速。另一傳動(dòng)路線為經(jīng)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)軸 Ⅴ 、 Ⅵ 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)扭結(jié)手完成扭結(jié)動(dòng)作，軸 Ⅴ 經(jīng)鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)供紙輥及切刀運(yùn)動(dòng)，實(shí)線包裝紙的供送及切斷。 圖 打糖機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 自動(dòng)控制系統(tǒng) 為使理糖轉(zhuǎn)盤上的糖塊始終維持適當(dāng)數(shù)量，槽式電振動(dòng)給料器應(yīng)配備自動(dòng)控制裝置，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)給料；另外，還設(shè)置包裝紙用完及斷紙、缺糖時(shí)的自動(dòng)停機(jī)裝置。 如圖 所示 ： 圖 推糖機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1— 推糖桿； 2— 糖塊 2)折紙機(jī)構(gòu) 選用曲柄搖扦機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)折紙板作無(wú)停留往復(fù)擺動(dòng)。 各機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式 （ 1） 糖鉗手的開合 為使工序盤上的糖鉗在工位 Ⅵ 、 Ⅰ 停留期間作張開和閉合運(yùn)動(dòng)，選用曲柄搖桿與凸輪串聯(lián)組合機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)。輸入軸 1 的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪 7 傳動(dòng)后，帶動(dòng)扭結(jié)手 2 實(shí)現(xiàn)扭結(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)；輸 入軸 1 的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪 5帶動(dòng)槽凸輪 12轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)擺桿 撥輪 傘齒輪齒條 3帶動(dòng)扭結(jié)手的張、合運(yùn)動(dòng)；輸入軸 1的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪 5帶動(dòng)槽凸輪 12轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)擺桿撥輪 9 實(shí)現(xiàn)扭結(jié)手的軸向位移運(yùn)動(dòng)。 (a)方案中 扭手指部夾緊時(shí)凸輪會(huì)與滾子脫離接觸； （ b）方案中兩凸輪不在一個(gè)零件上， 因此在此選擇 (c)方案。 活動(dòng) 糖鉗手 2 到出糖工位時(shí)，凸輪 8 的曲線最高點(diǎn)與滾子 4接觸， 活動(dòng)糖鉗手轉(zhuǎn)動(dòng) ，使糖鉗手張開，打糖桿將糖打出。 工序盤的 組 成及工作原理。本機(jī)采用 一只活動(dòng)鉗手，一只固定鉗手 ， 可用于包裝部同寬度的糖果。送糖時(shí)，為避免把糖果夾碎或變形，在擺桿 2l和接糖 桿 20 之間設(shè)有緩沖壓簧 28。此外，在落 糖 口前面一分 糖 格的上方，可設(shè)置觸桿式或光電式傳感器，當(dāng)分糖格內(nèi)缺糖時(shí)，傳感器可控制送紙機(jī)構(gòu)停止送紙，實(shí)觀無(wú) 糖 不供 紙 [17]。旋轉(zhuǎn)毛 刷 A的作用是刷去 重疊 的糖 塊 保證每一 糖 格內(nèi)只充填糖塊一 粒 。 （ a）閘板式 （ b）孔盤式 （ c）振動(dòng)料斗式 （ d）轉(zhuǎn)盤式 圖 理糖方案簡(jiǎn)圖 比較這 4種方案 ， 并根據(jù)實(shí)際需要 選用第 4種方案， 并 在此基礎(chǔ)上 附加一些裝置：在轉(zhuǎn)盤上方設(shè)置貯糖料斗，并用槽式電磁振動(dòng)給料器定期將糖塊送到理糖轉(zhuǎn)盤上，而在轉(zhuǎn)盤出口處設(shè)置一等速轉(zhuǎn)動(dòng)的毛刷以將豎立的和重疊的糖塊拔掉。 圖 常用切紙機(jī)構(gòu)示意圖 （ 3） 糖塊整理與供送系統(tǒng) 可供本機(jī)選用的整理供送方案有： 1)如圖 (a)所示的閘板式理糖，借閘板的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)將糖塊整理成 列，由送糖帶將糖塊送往包裝工位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但速度較慢。 — 176。 — 2． 5176。兩刀接觸面要求加工精密，壓力可調(diào)。當(dāng)商標(biāo)紙和內(nèi)襯紙的位置不對(duì)中時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿 10進(jìn)行調(diào)整。兩個(gè)供紙輥分別裝有商標(biāo)紙和內(nèi)襯紙，經(jīng)導(dǎo)向輥后，由一對(duì)拉紙輥 4拉下井送到包裝工位。 3)扭結(jié) 為將伸出糖塊兩端的包裝紙扭緊封閉，需在工位Ⅴ配置兩個(gè)扭結(jié)機(jī)械手 扭結(jié)時(shí) 作開閉、旋轉(zhuǎn)和軸向移動(dòng)三種配合運(yùn)動(dòng)。工序盤采用有六個(gè)槽的糟輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，這樣就可將槽輪與工序盤布置在一根軸上以簡(jiǎn)化主傳送系統(tǒng)和提高傳動(dòng)精度。每張紙長(zhǎng)為 56— 65mm，當(dāng)紙長(zhǎng)改變時(shí)，須更換送紙部件。固定折紙板 10沿圓周方向一直延續(xù)到第Ⅳ工位。 但 為改善槽輪 機(jī)構(gòu) 的動(dòng)力特性，并使總體布局合理，扭結(jié)和成品輸出還是分別布置在工位Ⅳ、Ⅵ為佳，這樣可簡(jiǎn)化傳動(dòng)，并且操作人員還可兼顧成品裝盒工作。 包裝 工藝流程、 工藝路線和 工位數(shù)的 確定 （ 1） 包裝程序 和工藝流程 圖 糖果被 理糖機(jī)構(gòu)、推搪機(jī)構(gòu) 送到 工序盤的 指定位置后，內(nèi)襯紙和外商標(biāo)紙同時(shí)圍繞糖塊 進(jìn)行 裹包 動(dòng)作，將糖塊裹包成呈筒狀。但它 如果用兩層紙 包裝糖果 時(shí)要求內(nèi)襯紙與外商標(biāo)紙一樣 寬，這樣會(huì)造成內(nèi)襯紙的很大浪費(fèi)。 電動(dòng)機(jī)：理糖電動(dòng)機(jī) ，主電動(dòng)機(jī) 。圓柱形糖塊規(guī)格為長(zhǎng) 26— 30mm，直徑 Φ為 12— 16mm，長(zhǎng)方體形糖塊規(guī)格為長(zhǎng) 25— 30mm，高 12— 18mm，厚 10— 14mm。只有 這樣，我國(guó)的糖果 包裝機(jī)械才能在激烈的全球競(jìng)爭(zhēng)中找到立足之地，并最終獲得巨大的發(fā)展 [ 10]。 總體來(lái)說(shuō)，今后 我國(guó)的 糖果包裝設(shè)備將會(huì)向著多功能、高性能、自動(dòng)化 和智能化 的方向發(fā)展。與糖果包裝機(jī)連接的傳送帶的自動(dòng)轉(zhuǎn)向、整理、急停、加速也被廣 泛應(yīng)用。而今后國(guó)內(nèi)糖果包裝的發(fā)展趨勢(shì)必然會(huì)朝包裝機(jī)的高速自動(dòng)化、一機(jī)多能化及包裝設(shè)計(jì)的特色化方向發(fā)展。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制等事關(guān)包裝機(jī)械性能的優(yōu)劣，可通過(guò)馬達(dá)、編碼器及數(shù)字控制（ NC）、動(dòng)力負(fù)載控制（ PLC）等高精密控制器來(lái)完成，并適度地做產(chǎn)品延伸，朝高科技產(chǎn)業(yè)的包裝設(shè)備方向研發(fā)。充分利用原有機(jī)型模組化設(shè)計(jì)，可在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機(jī)型。 目前我國(guó) 糖果類 食品 包裝機(jī)械出口額還不足總產(chǎn)值的 5%，進(jìn)口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相去甚遠(yuǎn)。許多企業(yè)忙于現(xiàn)有產(chǎn)品擴(kuò)大市場(chǎng)，忙于仿制和抄襲他人的產(chǎn)品，根本不去考慮產(chǎn)品如何升級(jí)換代，如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。 從產(chǎn)品開發(fā)看 ： 我國(guó)糖果 包裝機(jī)械主要還是仿制、測(cè)繪，稍加國(guó)產(chǎn)化改進(jìn)，談不上 正真意義的 開發(fā)研究。 糖果包裝機(jī) 在產(chǎn)品的開發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性等方面 有著明顯不足 。 我國(guó) 已 成功地 研 發(fā)出 具有 世界 領(lǐng)先水品的 微電腦程控 式扭結(jié)包裝 機(jī)，并實(shí)現(xiàn)實(shí)用化 ，開始 向眾多 國(guó) 內(nèi) 外食品 包裝機(jī)械廠家提供該設(shè)備 。 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的 糖果包裝機(jī)生產(chǎn)速度更快，自動(dòng)化程度更高， 機(jī)械性能的柔軟性、系統(tǒng)化程度 也 迅速提高 。隨著 市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大和 食品工業(yè)的快速發(fā)展，改革開放前 我國(guó) 開始 從歐美 等發(fā)達(dá)國(guó)家 引進(jìn) 他們的糖果包裝機(jī)械 設(shè) 備， 并開始有計(jì)劃的進(jìn)行仿制和改造，吸收國(guó)外糖果包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)理念和制造經(jīng)驗(yàn)。 所以此次課題對(duì) 這方面的 研究對(duì)于優(yōu)化糖果扭結(jié)包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)、提高 生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本 以及減少機(jī)器故障等 方面 有著重要意義 [ 4]。 糖果 扭結(jié) 包裝機(jī)的 結(jié)構(gòu)和功能 不斷完善 , 使 這 種受 人 們歡迎的包裝 形 式 沉寂 了 一 段時(shí)期 后 又 走 上了 舞 臺(tái) [ 2]。 多 年 以來(lái) , 糖果包 裝 一 直是 以 枕 式 包裝獨(dú) 占 鰲 頭 ，風(fēng)靡一時(shí) 。傳統(tǒng)扭結(jié)式包裝是最老的包裝形式 , 從發(fā)明到現(xiàn)在已有 近百年歷史 。枕式包裝在國(guó)際上流行于上個(gè)世紀(jì) 60— 70 年代 , 國(guó)內(nèi)從 80 年代開始流行至今。 因此 曾 一 度 被枕式包裝機(jī)的出 現(xiàn) 所 取代。 但隨著糖果包裝 行 業(yè)的迅猛發(fā)展，以及 各種先進(jìn) 技術(shù) 的應(yīng)用 ，糖果扭結(jié)包裝 這種 古老而有年輕的包裝 形 式越 來(lái) 越受到人們的 青睞 。例如：由于 包裝速度過(guò)快，糖 塊會(huì)嚴(yán)重偏移，使糖塊超前運(yùn)動(dòng)，碰著運(yùn)動(dòng)零部件；理糖裝置與出糖裝置不協(xié)調(diào)、不同步，從而容易出現(xiàn)卡包漏包現(xiàn)象；包裝材料制動(dòng)力太小，拉伸時(shí)容易出現(xiàn)松弛，包裝材料因飄動(dòng)而跑偏；糖果通道間隙大，包裝 材料難以緊貼 糖果。 我國(guó)糖果包裝六七十年代 前 主要 以手工作業(yè)為主， 這是由我國(guó)當(dāng)時(shí)的特殊國(guó)情決定的，對(duì) 糖果 扭結(jié) 包裝機(jī) 的研究很少。 在這種情況下， 我國(guó) 糖果包裝機(jī)取得了長(zhǎng) 久的發(fā)展 。 目前 糖果包裝機(jī)的研究和開發(fā) 主要是抓住 一 個(gè)核心技術(shù) ： 計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)入 食品 包裝機(jī)械領(lǐng)域 。 雖然我國(guó)的糖果包裝機(jī)械發(fā)展較快， 但由于 歷史原因和 我國(guó) 的 一些 特殊國(guó)情，我國(guó)食品 包裝機(jī)械起步較晚，技術(shù)水平從整體 上 看 要 比 先進(jìn)國(guó)家的枝術(shù)水平整體落后 好幾年 。 自行研發(fā)的 糖果 包裝機(jī) 性能較 低，穩(wěn)定性和可靠性差、外觀造型不美觀、表面處理粗糙，許多元 器件質(zhì)量差，壽命短、可靠性低，影響了整體的質(zhì)量 。我國(guó)糖果包裝 機(jī)械行業(yè)缺乏知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)， 這也是其他行業(yè)的通病， 往往剛設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品很快就被仿制出來(lái)了，短時(shí)間內(nèi)有上千家企業(yè)同時(shí)投放市場(chǎng)，到最后甚至根本找不到誰(shuí)是該設(shè)備產(chǎn)品的開發(fā)者。其原因：一是我國(guó)勞動(dòng)力多、成本低；二是我國(guó)制造企業(yè)總體規(guī)模不大，而 產(chǎn)能大的機(jī)型一次性投入大，會(huì)給企業(yè)帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān) [ 7]。二是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化。四是結(jié)構(gòu)高精度化。 要快速縮短國(guó)內(nèi)糖果制造 業(yè) 與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，只有走技術(shù)革新之路。在這類包裝機(jī)上，采用了當(dāng)今最新的技術(shù)，如伺服電機(jī)、光電追蹤、高速攝影等，以達(dá)到包裝機(jī)效能。 該類型 糖果 包裝機(jī)不追求速度，而是尋求個(gè)性化的包裝和靈活適應(yīng)性。所有的相關(guān)企業(yè)應(yīng)研究適合自身的發(fā)展對(duì)策，找準(zhǔn)有潛力的發(fā)展方向，爭(zhēng)取與世界同步，并到世界市場(chǎng)上一爭(zhēng)高低。 糖塊規(guī)格：圓柱形和長(zhǎng)方體形兩種糖塊。 裹包方式：雙端扭結(jié)式裹包。連續(xù)運(yùn)動(dòng)型一般用于一層紙包裝， 包裝速度較間歇運(yùn)動(dòng)型要快。 又由于糖果 生產(chǎn)批量大，扭結(jié)式裹包動(dòng)作也較多，故選用多工位裹包機(jī)。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 6頁(yè) 共 43頁(yè) 包裝工藝流程圖 [11]如下 圖 ： 圖 包裝工藝流程圖 1— 送糖； 2— 糖鉗手張開、送紙； 3