【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)計說明書 第 29頁 共 43頁 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 取分配軸為研究對象 ：選用 45號鋼進行調(diào)質(zhì)處理，查表取 , ：即 （ ） 即軸的最小直徑為 ，由于軸上開有兩個鍵槽安裝齒輪， 4 對銷孔用來安裝圓柱偏心輪，故直徑應(yīng)增加 ，即 ，圓整后取軸最細部分直徑大于 25mm。 參考上所述齒輪設(shè)計的方法，確定齒輪的傳遞功率，齒輪轉(zhuǎn)速，齒輪傳動比以及其他一下條件后進行設(shè)計。 2） 設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸強度計算的模數(shù) m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強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) 彎曲強度算得的模數(shù) 并就近圓整為標準值 ，按接觸強度算得的分度圓直徑 。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 24頁 共 43頁 由設(shè)計公式進行試算，即 （ ） 1)確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 （ 1） 試選載荷系數(shù) （ 2） 計算小齒輪傳遞的轉(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度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強度極限； （ 6） 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （ 7） 接觸疲勞壽命系數(shù) ； （ 8） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概 率為 ，安全系數(shù) ,有 2） 計算 （ 1） 試計算齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 25頁 共 43頁 （ 2） 計算圓周速度 v （ 3） 計算齒寬 b （ 4） 計算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) 齒高 （ 5） 計算載荷系數(shù) 根據(jù) ， 7級精度，動載系數(shù) 直齒輪，假設(shè) 。 、精度等級、材料及齒數(shù) 1)選用直齒圓柱齒輪傳動。為此從電動機到分配軸采用兩級降速，第一節(jié)用寬三角帶無級變速，第二節(jié)用齒輪降速。 理糖供送系統(tǒng)選用 A1724 型電動機，功率為 ，滿載轉(zhuǎn)速為1350r/min。 8)成品輸出工位 當工序盤剛停止時，此工位的糖鉗即由夾緊狀態(tài)迅速張開，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)機械手的指部動作分解為： (一 )旋轉(zhuǎn)運動：作等速轉(zhuǎn)動，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，確定其行程時間為 80176。 )、折紙運動三個動作，即停留時間應(yīng)大于。當推糖結(jié)束時它閉合到最小距離，閉鉗時間為 35176。的時間。 1)推 糖桿：在推糖桿將糖塊向左推送和隨后的回程運動期間內(nèi)，包裝紙最多只能供送所需長度的一半，否則包裝紙與推糖桿發(fā)生干涉，而包裝紙是連續(xù)等速運動的，也就是說，此階段最多只能占用分配軸轉(zhuǎn) 180176。 編制工作循環(huán)圖 (1)擬定運動規(guī)律 該機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)。由于采用了馬氏機構(gòu)，因此，中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 20頁 共 43頁 該機不宜高速。另一傳動路線為經(jīng)齒輪傳動帶動軸 Ⅴ 、 Ⅵ 轉(zhuǎn)動，從而帶動扭結(jié)手完成扭結(jié)動作，軸 Ⅴ 經(jīng)鏈傳動、齒輪傳動帶動供紙輥及切刀運動，實線包裝紙的供送及切斷。 圖 打糖機構(gòu)簡圖 自動控制系統(tǒng) 為使理糖轉(zhuǎn)盤上的糖塊始終維持適當數(shù)量，槽式電振動給料器應(yīng)配備自動控制裝置，以實現(xiàn)自動給料；另外，還設(shè)置包裝紙用完及斷紙、缺糖時的自動停機裝置。 如圖 所示 ： 圖 推糖機構(gòu)簡圖 1— 推糖桿； 2— 糖塊 2)折紙機構(gòu) 選用曲柄搖扦機構(gòu)來驅(qū)動折紙板作無停留往復(fù)擺動。 各機構(gòu)的實現(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動，選用曲柄搖桿與凸輪串聯(lián)組合機構(gòu) 驅(qū)動。輸入軸 1 的運動經(jīng)齒輪 7 傳動后，帶動扭結(jié)手 2 實現(xiàn)扭結(jié)轉(zhuǎn)動；輸 入軸 1 的運動經(jīng)齒輪 5帶動槽凸輪 12轉(zhuǎn)動，經(jīng)過擺桿 撥輪 傘齒輪齒條 3帶動扭結(jié)手的張、合運動；輸入軸 1的運動經(jīng)齒輪 5帶動槽凸輪 12轉(zhuǎn)動，經(jīng)過擺桿撥輪 9 實現(xiàn)扭結(jié)手的軸向位移運動。 (a)方案中 扭手指部夾緊時凸輪會與滾子脫離接觸； （ b）方案中兩凸輪不在一個零件上， 因此在此選擇 (c)方案。 活動 糖鉗手 2 到出糖工位時，凸輪 8 的曲線最高點與滾子 4接觸， 活動糖鉗手轉(zhuǎn)動 ，使糖鉗手張開，打糖桿將糖打出。 工序盤的 組 成及工作原理。本機采用 一只活動鉗手，一只固定鉗手 ， 可用于包裝部同寬度的糖果。送糖時，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，當分糖格內(nèi)缺糖時，傳感器可控制送紙機構(gòu)停止送紙，實觀無 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）振動料斗式 （ d）轉(zhuǎn)盤式 圖 理糖方案簡圖 比較這 4種方案 ， 并根據(jù)實際需要 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)動的毛刷以將豎立的和重疊的糖塊拔掉。 圖 常用切紙機構(gòu)示意圖 （ 3） 糖塊整理與供送系統(tǒng) 可供本機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)運動將糖塊整理成 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)。當商標紙和內(nèi)襯紙的位置不對中時，通過調(diào)節(jié)螺桿 10進行調(diào)整。兩個供紙輥分別裝有商標紙和內(nèi)襯紙，經(jīng)導(dǎo)向輥后，由一對拉紙輥 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配置兩個扭結(jié)機械手 扭結(jié)時 作開閉、旋轉(zhuǎn)和軸向移動三種配合運動。工序盤采用有六個槽的糟輪機構(gòu)驅(qū)動，這樣就可將槽輪與工序盤布置在一根軸上以簡化主傳送系統(tǒng)和提高傳動精度。每張紙長為 56— 65mm，當紙長改變時，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 機構(gòu) 的動力特性，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，這樣可簡化傳動，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 理糖機構(gòu)、推搪機構(gòu) 送到 工序盤的 指定位置后，內(nèi)襯紙和外商標紙同時圍繞糖塊 進行 裹包 動作，將糖塊裹包成呈筒狀。但它 如果用兩層紙 包裝糖果 時要求內(nèi)襯紙與外商標紙一樣 寬，這樣會造成內(nèi)襯紙的很大浪費。 電動機：理糖電動機 ，主電動機 。圓柱形糖塊規(guī)格為長 26— 30mm，直徑 Φ為 12— 16mm，長方體形糖塊規(guī)格為長 25— 30mm，高 12— 18mm，厚 10— 14mm。只有 這樣，我國的糖果 包裝機械才能在激烈的全球競爭中找到立足之地，并最終獲得巨大的發(fā)展 [ 10]。 總體來說，今后 我國的 糖果包裝設(shè)備將會向著多功能、高性能、自動化 和智能化 的方向發(fā)展。與糖果包裝機連接的傳送帶的自動轉(zhuǎn)向、整理、急停、加速也被廣 泛應(yīng)用。而今后國內(nèi)糖果包裝的發(fā)展趨勢必然會朝包裝機的高速自動化、一機多能化及包裝設(shè)計的特色化方向發(fā)展。結(jié)構(gòu)設(shè)計及結(jié)構(gòu)運動控制等事關(guān)包裝機械性能的優(yōu)劣，可通過馬達、編碼器及數(shù)字控制（ NC）、動力負載控制（ PLC）等高精密控制器來完成，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)。充分利用原有機型模組化設(shè)計，可在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機型。 目前我國 糖果類 食品 包裝機械出口額還不足總產(chǎn)值的 5%，進口額卻與總產(chǎn)值大抵相當，與發(fā)達國家相去甚遠。許多企業(yè)忙于現(xiàn)有產(chǎn)品擴大市場，忙于仿制和抄襲他人的產(chǎn)品，根本不去考慮產(chǎn)品如何升級換代，如何實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。 從產(chǎn)品開發(fā)看 ： 我國糖果 包裝機械主要還是仿制、測繪，稍加國產(chǎn)化改進，談不上 正真意義的 開發(fā)研究。 糖果包裝機 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 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，并實現(xiàn)實用化 ，開始 向眾多 國 內(nèi) 外食品 包裝機械廠家提供該設(shè)備 。 伺服電機驅(qū)動的 糖果包裝機生產(chǎn)速度更快，自動化程度更高， 機械性能的柔軟性、系統(tǒng)化程度 也 迅速提高 。隨著 市場需求的不斷擴大和 食品工業(yè)的快速發(fā)展，改革開放前 我國 開始 從歐美 等發(fā)達國家 引進 他們的糖果包裝機械 設(shè) 備， 并開始有計劃的進行仿制和改造，吸收國外糖果包裝機械的設(shè)計理念和制造經(jīng)驗。 所以此次課題對 這方面的 研究對于優(yōu)化糖果扭結(jié)包裝機的結(jié)構(gòu)、提高 生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本 以及減少機器故障等 方面 有著重要意義 [ 4]。 糖果 扭結(jié) 包裝機的 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 段時期 后 又 走 上了 舞 臺 [ 2]。 多 年 以來 , 糖果包 裝 一 直是 以 枕 式 包裝獨 占 鰲 頭 ，風(fēng)靡一時 。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 。枕式包裝在國際上流行于上個世紀 60— 70 年代 , 國內(nèi)從 80 年代開始流行至今。 因此 曾 一 度 被枕式包裝機的出 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 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 越受到人們的 青睞 。例如：由于 包裝速度過快，糖 塊會嚴重偏移，使糖塊超前運動，碰著運動零部件；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；包裝材料制動力太小，拉伸時容易出現(xiàn)松弛，包裝材料因飄動而跑偏；糖果通道間隙大，包裝 材料難以緊貼 糖果。 我國糖果包裝六七十年代 前 主要 以手工作業(yè)為主， 這是由我國當時的特殊國情決定的，對 糖果 扭結(jié) 包裝機 的研究很少。 在這種情況下， 我國 糖果包裝機取得了長 久的發(fā)展 。 目前 糖果包裝機的研究和開發(fā) 主要是抓住 一 個核心技術(shù) ： 計算機技術(shù)進入 食品 包裝機械領(lǐng)域 。 雖然我國的糖果包裝機械發(fā)展較快， 但由于 歷史原因和 我國 的 一些 特殊國情，我國食品 包裝機械起步較晚，技術(shù)水平從整體 上 看 要 比 先進國家的枝術(shù)水平整體落后 好幾年 。 自行研發(fā)的 糖果 包裝機 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 。我國糖果包裝 機械行業(yè)缺乏知識產(chǎn)權(quán)意識， 這也是其他行業(yè)的通病， 往往剛設(shè)計出來的產(chǎn)品很快就被仿制出來了，短時間內(nèi)有上千家企業(yè)同時投放市場，到最后甚至根本找不到誰是該設(shè)備產(chǎn)品的開發(fā)者。其原因：一是我國勞動力多、成本低；二是我國制造企業(yè)總體規(guī)模不大，而 產(chǎn)能大的機型一次性投入大，會給企業(yè)帶來很大的負擔(dān) [ 7]。二是結(jié)構(gòu)設(shè)計標準化、模組化。四是結(jié)構(gòu)高精度化。 要快速縮短國內(nèi)糖果制造 業(yè) 與發(fā)達國家的差距，只有走技術(shù)革新之路。在這類包裝機上，采用了當今最新的技術(shù)，如伺服電機、光電追蹤、高速攝影等，以達到包裝機效能。 該類型 糖果 包裝機不追求速度，而是尋求個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)展對策，找準有潛力的發(fā)展方向，爭取與世界同步，并到世界市場上一爭高低。 糖塊規(guī)格：圓柱形和長方體形兩種糖塊。 裹包方式：雙端扭結(jié)式裹包。連續(xù)運動型一般用于一層紙包裝， 包裝速度較間歇運動型要快。 又由于糖果 生產(chǎn)批量大，扭結(jié)式裹包動作也較多，故選用多工位裹包機。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 6頁 共 43頁 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