包装机械课程设计副本.docx
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包装机械课程设计副本.docx
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包装机械课程设计副本
包装机械课程设计说明书
题目:
糖果包装机扭结手的设计
学生姓名:
孙巍伟
学号:
3080614032
院(系):
机电与能源工程分院
专业:
08包装工程1班
指导教师:
张炜
一、课程设计目的及内容
(一)目的
包装机械课程设计是专业课教学的一个重要实践性环节,是机械零件课程设计的延伸,是包装机械设计的一次全面训练,目的是:
1.联系实际生产,运用所学知识,培养独立分析问题、解决问题的能力;
2.利用“包装机械设”、“机械原理”、“机械设计”等前序课知识,学会并掌握包装机械的特点及方法;
3.加强机械设计基本技能的训练,加强计算能力和运用有关设计资料、设计手册、标准、规范及经验数据的能力的培养,加强机械绘图能力的培养,综合培养学生工程设计的能力;
4.巩固和加强学生进行技术总结及编制技术文件的能力。
(二)内容
本课程以间歇双端扭结式糖果包装机的扭结手作为设计课题,需学生两周内,完成糖果包装机扭结手的全部设计,获得包装机械设计的基本训练。
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的结构形式和尺寸参数、运动参数。
2.方案设计根据糖果包装扭结手的结构形式、性质及运动参数,拟定扭结手的机械传动链、传动系统图、工作循环图。
计算并确定各级传动的传动比,齿轮传动、凸轮传动等传动构建的结构参数及尺寸,拟定扭结手的结构方案图。
3.结构设计根据结构方案图,在正式图纸上拟订传动构件与执行构件的位置,然后依次进行执行构件设计、传动系统设计、操纵机构设计、密封及润滑的结构设计。
二、设计要求
(一)根据课程设计任务书,在两周时间内,独立完成糖果包装机扭结手的设计。
(二)图纸设计要求
1.图量
1)完成0号图一张,进行糖果包装机扭结手总装配图的设计
2)完成3号图三张,进行三个主要零件的零件图设计
2.要求
1)设计方案必须合理
2)装配图必须表明扭结手的全部结构、原理
3)标明每个机械零件的功能、形状、尺寸、位置及相互联接的方法、相互配合的性质及运动关系;
4)必须标明所有配合尺寸、定位及联结尺寸、位置及相互联接方法、相互配合的性质及运动关系;
5)必须由视图及剖视图组成,视图完整,投影关系准确,线条及画法、尺寸及配合的标注必须符合国家标准,技术条件齐全;
6)零件图必须标清零件的形状、大小及结构、尺寸精度、表面粗糙度;形状及位置公差,按国家标准绘制,技术条件齐全。
(三)设计说明书要求
设计说明书是设计的主要依据,内容必须详尽准确,必须使用工程术语,文字通顺简练,字迹工整,总文字不少于5000字。
设计说明书具体包括:
1.设计题目;
2.用途与规格(生产能力);
3.运动参数、动力参数及主要结构尺寸的确定;
4.结构形式、传动方式、传动系统的拟定,方案的论证,画结构草图;
5.机构及主要零部件的设计、选用;
6.主要零件、部件的强度、刚度设计计算校核;
7.操纵机构及润滑方式的设计计算;
8.设计说明书中的理论及计算公式要注明出处;参考文献标注规范。
三、扭结手工作原理
间歇式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,昌东系统如图1所示。
包装机工作时,住传送机构带动工序盘作间歇转动,随着工序盘转动,完成对单层或双层材料卷封糖果的双端扭结包装。
调整主电机的转速,即可调整包装机的生产速度,从而适应不同的包装纸和糖果。
图3工作循环图
糖果经包装纸四面裹包后,两端扭结封闭。
糖果包装机扭结手由左、右两手组成,左右对称布置,单端扭结手结构示意如图2所示,主要由扭结手、槽凸轮、摆杆、拨轮、齿轮及传动轴等组成。
为满足包装纸扭结的要求,在扭结过程中,钳手应完成自身的转动、轴向移动和张合三种运动。
输入轴1的运动经齿轮4、5、6、7传动后,带动钳手2实现扭结转动;输入轴1的运动经齿轮4、5带动凸轮12转动,经过摆杆10、拨轮、伞轮3齿条3带动钳手的张、合运动;输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动,经摆杆10、拨轮9实现钳手的轴向位移运动。
弹簧11使钳手在复位时总保持张开的状态,钳手张合的角度的大小与轴向移动距离的大小,由凸轮12的曲线保证。
齿轮5、齿轮6的齿数比,保证钳手每张、合一次,钳手旋转一定的圈数。
根据包装机各执行机构的运动规律及动作配合要求,可绘制出包装机的工作循环图,如图3。
当工序盘携带糖块及包装纸旋转至扭结工位时,钳手进行张合、旋转和轴向位移,完成扭结工序。
扭结手的结构示意图如图4所示。
扭结手的手动调整通过旋转手轮15实现。
左右扭结手之间距离及对称度的调节,通过转动螺杆16来实现,转动手轮螺杆16,改变摆杆10的下支点位置,带动扭结手产生轴向位移。
四、设计步骤
(一)方案设计
1、设计的要求:
1)、设计题目:
糖果包装机的机械扭结手设计。
2)、设计任务:
a、设计参数
生产能力:
200~300块/分钟
包装物尺寸:
①圆柱形:
直径13X长32mm
②长方形:
长27X宽16X高11mm
箱体外形尺寸:
长320X宽230X高200mm
传动比:
1:
2.5
钳手展开距离:
30mm;包装一次旋转圈数2~3;钳手轴向移动距离:
5mm
包装扭转阻力矩:
0.05Nm
2、钳手运动实现的结构形式
1)钳手实现张合运动,可采用多种不同结构,如图5所示,而且,需要一个复位装置,一般采用弹簧进行复位。
2)实现钳手轴向移动的结构形式有多种,图6所示。
不同的机构形式,具有不同的优缺点。
端面凸轮一连杆一滑移齿轮方式,结构紧凑;盘形凸轮一滑移齿轮方式,空间结构比较大;四连杆机构比较简单,但体积比较大。
3)实现钳手转动,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,传动恒定,传递扭矩大。
3、扭结手应实现功能:
1)钳手可实现转动;
2)钳手可实现轴向直线运动;
3)扭结手各运动相对关系可手动调整;
4)扭结手可进行糖果的手动扭结包装。
4、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。
对比不同机构形式的特点,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320×230×200mm。
5、初步拟定传动方式,布置主要传动件的位置。
6、拟定扭结手的机械传动链、传动系统图、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。
7、参考机械设计理论,对各元件(主要是轴承、齿轮、轴)进行初步的手里分析和强度校核。
(二)结构设计
方案设计结束后,审定方案的合理,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。
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)齿轮传动设计计算齿轮、斜齿齿轮传动的中心距、模数、齿数及结构尺寸(如分度圆、顶圆、跟圆、齿宽等);
2)凸轮传动设计计算凸轮的轮廓尺寸并进行强度校核;
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
2、各元件的空间布置、定位与支撑面结构设计
3、手动操作装置的设计
4、相对位置调整机构的设计
5、加黑,标注尺寸与公差配合,标注件号,填写明细栏及装配技术要求。
(三)零件图设计
1、三件主要零件的设计,零件形式:
轴类零件一件、齿轮零件一件、凸轮零件一件。
为防止学生之间有重复,零件的确定必须经指导老师指定。
2、要求:
1)零件工作图视图完整,必须表明零件的结构、形状、大小。
2)注明零件所有表面的尺寸、尺寸公差、表面粗糙度、形状及位置公差。
3)技术条件齐全。
(四)撰写设计计算说明书
五、计算说明
(一)、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齿条厚度Hz为9,扇形齿轮转过的角度为β。
则
齿轮中心距Dz=MZ+Hz=17×1.25+9=30.25mm。
∠AO1B=2arcsin(l/4L)=2arcsin(15/2/40)=21.62°
[β]=Kβ=1.2×21.62°=25.95°。
△S9=[β]mZ/360°=25.95°×1.25×17/360°=1.532mm
[S9]=Ks9*S9=1.2×1.532=1.838mm
图6
(二)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165°点,手爪处于最左侧,同时处于张开状态,并开始闭合到195°点完全闭合。
此过程中构件9相对于构件8移动的距离为△S9(上面已求出),对应于槽轮12中S9的对应轨道行程S9c:
(三)应力计算
图7
已知T=0.05Nm=500Nmm,小齿轮分度圆直径,啮合角,则计算出:
圆周力
径向力
法向载荷。
(四)配合说明
本次课程设计扭结手是可进行转动,轴向移动,钳手的张合三种运动。
就要求有间隙配合(如扭结轴和齿条轴的配合),过度配合(如扇形齿轮的固定)、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附图。
六、总结
参考文献
【1】《机械设计基础》,陈秀宁,主编,浙江大学出版社
【2】《机械设计手册》(中册)第二版(修订),化学工业出版社
【3】《包装机械结构参考图册》,楼任东,主编,上海科学技术出版社
【4】《机械制造工程》(乙),张炜,主编
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