机械结构与设计.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date机械结构与设计包装机械结构与设计包装机械结构与设计课程设计说明书标题：间歇双端扭结式裹包机扭结手设计学生姓名：学 号：班 级： 指导教师：_江家伍_完成时间：_2012.1.1_ 目录第一章 课程设计的任务1.1 目的1.2 内容第二章 课程设计的设计内容第三章 间歇双端扭结式糖果包装机的组成及工作原理3.1 间歇双端扭结式糖果包装机3.2 扭结手运动与结构分析第四章 设计步骤4.1 电动机的选择4.2 扭结手的方案设计4.3 扭结手的结构设计第五章 计算说明5.1 齿轮的计算5.2 凸轮的计算5.3 应力的计算5.4 配合说明第一章 课程设计的任务1.1、目的 1) 包装机械课程设计是该课程的延续，通过设计实践，进一步学习掌握包装机械设计的一般方法。 2) 培养学生综合运用所学专业基础课、专业课理论知识与生产实际进行有效结合的能力。 3) 培养综合运用机械制图、机械设计基础、机械制造基础等相关知识进行工程设计的能力。 4) 培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。 5) 提高技术总结及编制技术文件的能力。 6) 提高学生独立分析问题和解决问题的能力。 7) 为毕业设计教学环节的实施奠定基础。1.2 内容 1) 参数设计 根据课题设计任务，确定糖果包装机扭结手主要构件（例如滑移齿轮、凸轮）的结构形式与尺寸参数、运动参数。 2) 方案设计 根据糖果包装机扭结手的结构形式、性质及运动参数，拟定扭结手的机械传动链、运动系统图、工作循环图。计算并确定各级传动的传动比，齿轮传动、凸轮传动等传动构件的结构参数及尺寸，拟定扭结手的结构方案图。 3) 结构设计 根据结构方案图，在正式图纸上拟定传动构件与执行构件的位置。第二章 课程设计的设计内容 本次课程设计需要完成的是间歇双端扭结式糖果包装机扭结手的设计，其主要技术参数如下：(1) 生产能力 200350块min (2) 糖块规格 圆柱形(直径×长度) 1332 长方形(长×宽×高) 27×16×11 (3) 包装纸规格 商标纸 宽90 ，内衬纸 宽30 (4) 电机 理糖电机 0.37kW，主电机 0.75kW (5) 外形尺寸 1450×650×1620第三章 间歇双端扭结式糖果包装机的组成及工作原理3.1 间歇双端扭结式糖果包装机间歇双端扭结式糖果包装机主要由料斗、理糖部件、送纸部件、工序盘以及传动操作系统等组成。可完成单层或双层包装材料的双端扭结裹包。其包装工艺流程图如图1所示。 包装机工作时,主传送机构带动工序盘2作间歇转动，如图2所示，随着工序盘2的转动，分别完成对糖果的四边裹包及双端扭结。在第1工位，工序盘2停歇时，送糖杆7、接糖杆5将糖果9和包装纸6一起送入工序盘上的一对糖钳手内，并被夹持形成U形状。然后，活动折纸板4将下部伸出的包装纸(U形的一边)向上折叠。当工序盘转动到第工位时，固定折纸板10已将上部伸出的包装纸 (U形的另一边)向下折叠成筒状。固定折纸板10沿圆周方向一直延续到第工位。在第工位，连续回转的两只扭结手夹紧糖果两端的包装纸，并且完成扭结。在第工位，钳手张开，打糖杆3将已完成裹包的糖果成品打出，裹包过程全部结束。图1 包装工艺流程图1送糖；2糖钳手张开、送纸；3夹糖；4切纸；5纸、糖送入糖钳手；6接、送糖杆离开；7下折纸；8上折纸；9扭结；10打糖图2 包装扭结工艺路线图1扭结手；2工序盘；3打糖杆；4活动折纸板；5接糖杆；6包装纸；7送糖杆；8输送带；9糖果；10固定折纸板包装机传动系统由主传动系统和理糖供送系统两部分组成。图3所示为间歇双端扭结糖果包装机主传动系统图。主电机经机械式无级变速器、轴I将运动传递给分配轴，分配轴将运动平行进行分配。经齿轮、马氏盘将运动传递给轴，带动工序盘间歇转动，轴每转动一圈，工序盘转动一个工位（60°）。另一传动路线为经齿轮传动带动轴V、转动，从而带动扭结手完成扭结动作。轴V经链传动、齿轮传动带动供纸辊及切刀运动，实现包装纸的供送及切断。分配轴上的偏心轮(1)带动送糖杆送糖；偏心轮(2)带动钳手开、合；偏心轮(3) 带动活动折纸板完成下折纸；偏心凸轮(4)带动接糖杆和打糖杆分别完成接糖和打糖动作。包装机正常工作之前，通过转动调试手轮对包装机进行调试。主机采用机械式无级调速，生产能力连续可调，能适应不同的包装纸和糖果的变化。由于采用马氏机构，该机不宜高速运转。图3 间歇双端扭结糖果包装机主传动系统图3.2 扭结手运动与结构分析 糖果经包装纸四面裹包后，两端需扭结封闭。扭结机构由左右对称两部分组成，图4为单端扭结手机构的传动示意图,主要由扭结手、槽凸轮、摆杆、拨轮、齿轮及传动轴等组成，图5是扭结手的空间立体图。为满足包装纸扭结的要求，扭结机构在扭结过程中完成扭结手的转动、轴向移动和扭结手的张开、闭合等三种运动。输入轴1的运动经齿轮4、5、6、7传动后，带动扭结手2实现扭结转动；输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动，经过摆杆10、拨轮8、伞齿轮齿条3带动扭结手的张、合运动；输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动，经过摆杆10、拨轮9实现扭结手的轴向位移运动。扭结手张开和闭合的角度大小与进退距离的协调，由槽凸轮12的曲线保证。齿轮5、齿轮6的齿数分别为60和24，齿数比为2.5，保证扭结手每张、合一次，扭结手旋转2.5圈。根据包装机各执行机构的运动规律及其动作配合要求，可绘制出包装机的工作循环图。当工序盘携带糖块及包装纸旋转至扭结工位时，扭结手进行张合、旋转和轴向位移，完成扭结工序，其工作循环图如图6所示。图4 扭结手机构示意图1-输入轴 2-扭结手 3-伞齿轮齿条 4、5、6、7、13、14-齿轮8、9-拨轮 10-摆杆 11-弹簧 12-凸轮 15-手盘 16-调节螺杆 图5 扭结手的空间立体图图6 扭结手工作循环图图7为扭结手机构的装配简图。左右扭结手之间的距离及对称度的调节，通过转动手轮20来实现。转动手轮20旋转，带动滑座23左右移动，改变摆杆12的下支点位置，实现扭结手产生轴向位移。图7 扭结手结构装配简图 1-扭结手 2-套轴 3-扭结手轴 4、13、16-齿轮 5-螺母 6-拨轮 7-弹簧 812-摆杆 9、15-销 10-槽凸轮 11-凸轮轴 14-输入轴 17-滑块 18-滑块轴 19-滚子轴 20-手轮 21-固定板 22-调节螺杆 23-滑座 24-螺栓 25-箱体第四章 设计步骤4.1 电动机的选择 用电动机具有结构简单、价格便宜、效率高、控制使用方便等优点，所以本设计采用电动机作原动机。 电动机在输出同样功率时转速越高，电动机的极数越小，尺寸和重量就越小，价格也越低。从价格方面考虑一般尽量用选用高速电动机，选电机的运动参数为：机型Y802-4，功率0.75Kw，同步转速1500r/min，额定频率50Hz，电压380V，满载时转速1390r/min。4.2扭结手的方案设计4.2.1、嵌手运动实现的结构形式1） 嵌手实现张合运动，可采用多种不同的结构，如图8所示，而且，需要一个复位装置，一般是采用弹簧进行复位。2） 实现嵌手轴向移动的结构形式有多种，如图9所示。不同的机构形式，具有不同的优缺点。端面凸轮连杆滑移齿轮方式，结构紧凑；盘形凸轮滑移齿轮方式，空间结构较大；四连杆机构机构简单，但体积较大。3） 实现嵌手转动，可采用齿轮传动、链传动、带传动（同步带）等方式。链传动和带传动可实现远距离传动，带传动磨损较快；齿轮传动结构紧凑，传动比恒定，传递扭矩大。4.2.2扭结手应实现的功能1） 嵌手可实现转动；2） 嵌手可实现轴向直线运动；3） 扭结手各运动相对运动关系可手动调整；4） 扭结手可进行糖果的手动扭结包装。4.2.3确定扭结手的总体方案及总体布局 根据扭结手功能设计要求，对比不同结构形式的特点，类比现有糖果包装机扭结手形式，确定扭结手的总体方案及总体布局。初步确定扭结手箱体的总体尺寸为320×230×200mm。4.2.4拟定扭结手的传动系统图、工作循环图、部件的装配图、有关零件的零件图，如图纸所示。并完成相关参数的确定及尺寸的计算。 图8 嵌手张合机构简图 图9 嵌手轴向移动简图4.3扭结手的结构设计 方案设计结束后，审定方案的合理性，进行结构设计。装配图的绘制与相关的设计、计算应交替进行，相辅相成。4.3.1传动系统设计 传动系统设计在机械零件课程设计的基础上完成，主要包括：1） 齿轮传动设计。计算直齿、斜齿齿轮传动的中心距、模数、齿数及结构尺寸。2） 凸轮传动设计。计算凸轮的轮廓尺寸进行强度校核；3） 根据轴上零件的结构尺寸以及支撑轴承的尺寸，确定各轴的结构尺寸；4） 对各轴的轴承润滑及密封进行设计；5） 对主要传动轴的轴承进行受力分析、强度校核及寿命校核。4.3.2各元件的空间布置、定位与支撑结构设计。4.3.3手动操作装置的设计4.3.4相对位置调整机构的设计第五章 计算说明5.1 齿轮的计算 设扇形齿轮的全齿数Z为17，模数M为1.25，齿条厚度L=40mm，Hz=9，扇形齿轮转过的角度为 ，则齿轮中心距Dz=Mz+Hz=17×1.25+9=30.25mmAO1B=2arcsin（1/4L）=2arcsin(15/2/40)=21.62º=K=1.2×21.62º=25.95ºS9=mZ/360º=25.95º×1.25×17/360º=1.532mmS9=Ks9×S9=1.2×1.532=1.838mm5.2 凸轮的计算 前面已给出凸轮图。设L1=5mm，L2=10mm，已知S8=5mm，则槽轮中S8轨道的行程S8c满足： 于是确定工作循环图中对应曲线的最大位移为S8c。讨论S9对应槽轮曲线。如上图中手爪由左向右移动过程中对应于165º点，手爪处于最左侧，同时处于张开状态，并开始闭合到195º点完成闭合。此过程中运动的距离为S9（上面已求出），对应于槽轮12中S9的对应轨道行程S9c： 5.3 应力计算Ft=2T/d Fr=Fttan Fn=Ft/cos 已知T=0.05Nm=500Nmm，小齿轮分度圆直径d=21.25mm，啮合角=20，则计算出：圆周力：Ft=2T/d=2×500/21.25=47.06N径向力：Fr=Fttan=47.06×0.364=17.13N法向载荷：Fn=Ft/cos=47.06/0.9397=50.07N5.4 配合说明 本次课程设计扭结手是可进行转动，轴向移动，嵌手的张合三种运动。这就要求有间隙配合（如扭结轴和齿条轴的配合）、过渡配合（如扇形齿轮的固定）以及过盈配合（如套筒和轴之间的配合）。具体的配合关系和公差详见机械制图书中的附表。参考文献：1 包装机械结构与设计，黄颖为，主编，化学工业出版社2 机械设计基础（中册）第二版（修订），化学工业出版社3 百度文库，-