机械设计制造及其自动化毕业设计-BZ350-A型糖果包装机的总体设计.doc

毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 题目：题目：糖糖 果果 包包 装装 机机 总总 体体 设设 计计 班班 级：级： 机机 电电 082 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 戚戚 长长 政政 评定成绩：评定成绩： 设计日期：设计日期： 2011 年年 2 月月 21 至至 4 月月 8 日日 糖果包装机的总体设计 2 目录目录 目录目录.1 前前言言.3 摘摘要要.5 第一章第一章 糖果包装机的概述及现状分析糖果包装机的概述及现状分析.5 第二章第二章 传动传动系系统的设计统的设计.7 第三章第三章 无级调无级调速速的设计的设计.11 第四章第四章 皮带轮皮带轮轴轴的的设计设计.18 第五章第五章 弹簧的弹簧的设设计计.25 总结总结.31 糖果包装机的总体设计 3 前言前言 随着我国轻工业生产的高速发展，产品包装已逐步实现自动化 和机械化，随之出现了生产率比一般工作机高得多的自动机械，现 在糖果包装机有了很大的发展，我国已能生产多种型号的糖果包装 机，大、中型糖果厂已实现了糖果的机械化包装，一些工厂还装备 有保温、匀条、成型及包装一体化的糖果生产流水线。但是，我国 糖果包装机械和世界先进水平相比，差距仍然很大，因此，必须加 速提高糖果包装机械化的水平。 糖果包装机有一定的优点： 1.自动化程度高 糖果包装机一般都是自动包装机，其结构复 杂，自动化程度高。它可以使送纸、切纸、抄纸、理糖、裹包及打 糖过程自动完成。 2.易于调节糖块的形状、大小及包装纸的性能。为使糖果包装 机能可靠地工作，糖果包装机都有调节系统和一定范围内的无极变 速装置。 3.消耗的功率小 糖果包装机的包装对象（糖块）的质量小 （一般不超过 20g） ，机器的功率主要用于克服摩擦力，所以功率消 耗小，一般电动机功率都在 2kw 一下。 4.卫生要求高 糖果包装机必须保证糖果的卫生质量。直接和 糖块接触的构件应符合食品卫生要求，且能迅速地分解和组合，形 状简单，便于洗涤。 糖果包装机属于食品类产品包装机，按照包装的形式有折叠式 包裹、扭结式包裹两大类。这种包装机一般采用卷盘式包装材料， 在主机上实现包装材料分切、包裹及封口工序。 本设计是在 bz350a 型糖果包装机做深入调查研究基础上， 对某些结构进行改进设计，特别是对糖果包装机实现了无级调速的 设计，对无级调速的皮带轮的结构做了精心设计，提高了机器的适 用性，使机器操作更加容易，也保证了机构运行稳定性，提高了机 器的生产率。 糖果包装机的总体设计 4 摘要摘要 糖果包装机属于食品类产品包装机，按照包装的形式有折叠式包裹、 扭结式包裹两大类。这种包装机一般采用卷盘式包装材料，在主机 上实现包装材料分切、包裹及封口工序。 本次设计的 bz350a 型糖果包装机属于扭结式包裹，是较为 传动的一种糖果包装机。它广泛应用于中小型糖果生产企业，自动 化程度较高，既可以完成单层或多层纸的包装，也可以包装多种形 状的硬糖或软糖，包装方法简单美观，结实牢靠，消费者使用方面。 另外，本次设计的主要是采用机械式传动控制机构，因为糖果包装 机，一般包装速度均在 140 粒min 以上，高的可达 1600 粒 min（如德国帕克太克得累斯顿公司生产的 pactecekz 双扭 结手式糖果包装机） 。要实现这样高的包装速度，而且要保证动作的 相互协调和工作可靠稳定，用液压或气压控制机构尚有困难，因为 油液和气体有可压缩性，而且油液粘度大，高速换向运动时惯性冲 击大，发热高。液压还会因为温度升高而使粘度变化，影响动作的 准确性，所以，一般只适用于活塞往复动作在 40 次min 左右的机 械。目前国内外糖果包装机太多采用机械传动式。因为连杆、凸轮 机构一经调整后，就能 严格保证动作的可靠性，并且能实现比较复杂的动作。 糖果包装机的总体设计 5 第一章第一章 糖果包装机的概述及现状分析糖果包装机的概述及现状分析 一、糖果包装机的概述糖果包装机的概述 糖果包装机属于食品类产品包装机，按照包装的形式有折叠式 包裹、扭结式包裹两大类。这种包装机一般采用卷盘式包装材料， 在主机上实现包装材料分切、包裹及封口工序。 本节所介绍的 bz350-a 型糖果包装机属于扭结式包裹，是较 为传统的一种糖果包装机。它广泛应用于中小型糖果生产企业，自 动化程度较高，既可以完成单层或多层纸的包装，也可以包装多种 形状的硬糖或软糖，包装方法简单美观、结实牢靠，消费者使用方 便。 二、二、包装机械化的重要意义包装机械化的重要意义 包装是对产品进行定量装载、裹包、封装等工艺过程的总称。包 装的作用是对产品进行保护并使之便于运输、仓储与销售。轻工业 产品主要是供消费，所以既要实用又要注重包装装潢，以发挥其美 化产品、宣传产品和吸引消费者的作用。 随着科学技术的发展，现代化的生产日益趋向商品化、社会化和 国际化。其产品已不单纯供应本地区或本国的消费，而是要发展出 口创汇，逐步形成外向型的经济。所以产品包装已不可能依靠手工 操作，因手工包装不仅在速度、质量、卫生条件和花色品种等方面 都无法和机械化包装相比拟，现代化的包装机械已超越简单地模仿 人的动作，有许多功能是手工操作根本不能实现的。 现代化生产的产品包装，甚至已不能满足单机操作的机械化和只 糖果包装机的总体设计 6 能适应单一包装品种、规格的包装机。大量的连续化生产要求包装 作业也要成为由一系列自动包装机、联动机、输送机、自动储存装 置、自动检测装置组合起来的自动包装生产线。如产品为适应市场 需要而经常变换包装品种和规格的话，也要求包装机具有稍加调整 即可适应新的品种规格产品包装的功能，这就是所谓多用包装机。 小现实的生活中，实现包装机械化不但把生产率大大提高了，而 且使更多的工人从繁重、单调的工作中解放出来，同时，包装机械 化的实现扩大了生产规模、生产范围、产品品种，大大缩减了生产 周期，有利于产品不断更新换代，以满足不断增长的需要。在企业 节约成本、提高利润等方面，也显示出越来越大的优越性。 近半个多世纪以来，随着生产与流通日益社会化、现代化，产 品包装正以崭新的面貌崛起，受到人们普遍重视。 现代包装的基本含义是：对不同批量的产品，选用某种有保护 性、装饰性的包装材料或包装容器，并借助适当的技术手段实施包 装作业，以达到规定的数量和质量，同时设法改善外部结构，降低 包装成本，从而在流通直至消费的整个过程中使之容易储存搬运， 防止产品破损变质，不污染环境，便于识别应用和回收废料，有吸 引力，广开销路，不断促进扩大再生产。 无论在国内或国外，包装工作已涉及到各行各业，面广量大， 对人民生活、国际贸易和国防建设都带来深刻的影响，甚至在现代 生活中出现了过去难以想象的新情况:未经包装出售的商品变得越来 越少了，而且包装上的失败往往会使很好的产品得不到成功的销售。 因而不妨这样说，在将来，如果没有现代化的包装就没有商品的生 产和销售;可是如果没有先进的工业与科学技术的综合发展，也不可 能出现高水平的现代化包装。 迄今，一些科学技术发达的国家，在食品、医药、轻工、化工、 纺织、电子、仪表和兵器等工业部门，已经程度不同地形成了由原 料处理、中间加工和产品包装三大基本环节 糖果包装机的总体设计 7 所组成的包装连续化和自动化的生产过程，有的还将包装材料 加工、包装容器成型及包装成品储存系统都联系起来组成高效率的 流水作业线。 大量事实表明，实现包装的机械化和自动化，尤其是实现具有 高度灵活性(或称柔性)的自动包装线，不仅体现了现代生产的发展 方向，同时也可以获得巨大的经济效益。 1)能增加花色品种，改善产品质量，加强市场竞争能力 现代包装机械所能完成的工作已远远超出了简单地模仿人的动 作，甚至可以说在很多场合用巧妙的机械方法包装出来的成品，不 论在式样、质地或精度等方面，大都是手工操作无法胜任和媲美的. 随着商品的多样化 ，这一点越来越引起了人们的重视.另外，用机 械手代替人手，就足以最大限度地避免操作人员同产品直接接触时 可能产生的感染，从而保证食品药物的清洁卫生和金属制品的防锈 防蚀。 2)能改善劳动条件，避免污染危害环境 对有剧毒、刺激性的，低温、潮湿性、爆炸、发射性的，以及 必须放置在暗室的物品，实现了包装的机械化和自动化，便可大大 改善操作条件，避免污染危害环境。至于对需要进行长期、频繁、 重复的以及其他笨重的包装工作，如能实现机械化和自动化，则能 大大减轻体力劳动强度，增进工人健康和提高生产效率。 3)能节约原材料，减少浪费，降低成本 有些粉末、液体物料在手工包装过程中容易发生逸散、起泡、 飞溅现象，若改善机械包装则会大大减轻损伤。 4)能提高生产效率，加速产品的不断更新 机械包装的生产能力往往比手工包装提高几倍、十几倍甚至几 十倍，无疑这将会更好地适应市场的实际需要，合理安排劳动力， 为社会多创造财富。 由此可见，实现包装机械化和建立现代包装工业，乃是关系到 国家长远规划的一件大事，也是搞好社会主义四个现代化的一项重 要内容。 三、包装机械的主要特点及发展现状三、包装机械的主要特点及发展现状 1、主要特点 包装机械的作用是给有关行业提供必要的技术装备，以完成所 糖果包装机的总体设计 8 要求的产品包装工艺过程。为了对包装机械的发生和发展找出规律 性认识并制订适当的对策，有必要深入地了解它的一些特点。 （1）包装机械是特殊类型专业机械 现代包装不单作为一个独立的工业部门已经取得了惊人的进展， 同时也逐步形成为一门崭新的综合性学科，即国际上公认的“包装工 程学”。其中包括包装材料学、包装工艺学、包装设计学、包装印刷 学、包装动力学、包装机械学、包装检测学、包装管理学、 以及包 装标准化等重要分支。反过来，这又为包装工业的健全发展打下坚 实的理论与实践基础。 （2）在发展专用机种的同时，积极开发通用包装机械 包装机械在发展专用机种的同时，为满足现代包装的实际需要 正在不断扩大其通用能力，积极开发各种新型的通用包装机。 （3）包装机械日趋联动化、高速化、自动化 从八十年代初开始，在某些包装领域里将微机、机械人更多地 应用于供料、检测和管理等方面，准备向柔性自动包装线和“无人化” 自动包装车间过渡。 现在，依靠机电等综合技术对产品包装实行记 忆式自动控制逐渐增多，其主要特点是，将检测出来的信息通域记 忆构件或记忆演算，指令远距离执行机构完成所规定的动作，如自 动剔除不合格品、无料不送袋、断瓶不充填、缺盒不上标等等。微 型电子计算机的迅速普及，使得包装机械的自动化水平发生了巨大 变化，尤其是随机处理多品种、多规格的产品更能发挥它的独特功 效。 2. 包装机械工业的发展现状 在世界范围内，包装工业的发展历史比较短些，科学技术发达 的欧美各国大体上是在本世纪初叶起步的，及至五十年代步伐才大 为加快。由于社会上各方面的积极推动和有力配合，终于逐步地建 立起包装材料、包装印刷、包装机械等生产部门和与之相适应的科 研、设计、情报、教育、学术、管理等组织机构，进而形成了独立 完整的包装工业体系，且在整个国民经济中占居着重要地位。 现在投产使用的包装机已超过千余种(约半数属于食品包装机械)， 同时包装联合机及自动线的配套设备已与单机等量齐观了。根据世 界新技术革命的发展趋势，预料包装材料以及与此紧密相关的包装 工艺和包装机械将会取得一系列新的突破，并且带动更多的产业部 门进入包装行列。 糖果包装机的总体设计 9 美国的包装工业发展较早，门类齐全，基础扎实，水平很高。 仅就包装机械制造业而论，实力相当雄厚，其品种与总产值均居世 界首位。由于国内已实现了工业现代化，自选市场蓬勃兴起，客观 上要求包装机械沿着自动化方向发展，并将电子计算机及其他有关 新技术广泛应用于生产过程。 日本的包装工业大体上是从第二次世界大战结束以后才开始发 展起来的。因善于引进、模仿、创新、经营，仅用十余年时间就奠 定了初步基础。如今，日本已建立起独立的包装工业体系，其包装 工业总产值约为美国的一半而跃居世界的第二位。日本拥有一批规 模不大的包装机械制造厂，侧重于开发中小型、半自动的包装机及 配套设备，其技术水平好多已进入国际的先进行列。 联邦德国的包装机械工业非常发达，现拥有几家堪称世界最大 规模的包装机械制造厂，其包装机械工业总产值仅次于美国，但每 年的出口总额却比其他国家遥遥领先。 除此之外，荷兰、丹麦、苏联、民主德国、罗马尼亚和加拿大 等国，在发展自己的包装工业方面，也都获得了长足的进步，开始 引起国际包装界的关注。 中国有着悠久的包装历史。我国古代劳动人民对包装的发展曾 做出许多杰出的贡献。特别是防腐包装、防震包装和礼品包装更带 有民族的传统特色，一直延续至今。可是中国的现代包装工业起步 比较迟缓，解放前只有几个大城市的少数啤酒厂、汽水厂、罐头厂、 卷烟厂才配备一些包装机械。到了五十年代末期，开始引进仿造， 形成小规模的生产能力 近十多年内，中央曾采取一系列有力措施，有计划地改造从前 遗留下来的陈旧设备，同时采取引进与研制相结合的办法，逐步提 高我国包装机械的生产水平。 然而从全局看，我国的包装工业同国际的先进水平相比依然存 在着明显的差距，尚且是国民经济中较为薄弱的一个环节。但是我 们相信，只要立足本国，放眼世界，不屈不挠，艰苦奋斗，那么， 在不远的将来，建立起中国的独立完整的包装工业体系这一宏大目 标，就一定能够实现! 3、几种典型糖果包装机 糖果包装机的总体设计 10 类 别名 称 举 例 单端扭结式糖果包装 机 gd2400 双端扭结式糖果包装 机 bbfn150按包装形式分 叩头式糖果包装机gd2650 间歇运动多工位糖果bbfn150按工艺过程 连续性分连续运动多工位糖果bbfn400 冷包型糖果包装机bbfn150按包装的工 艺方法分热包型糖果包装机乳始糖果包装机 糖果包装机的总体设计 11 第二章第二章 传动系统传动系统的设计的设计 传动系统的总传动图确定传动系统的总传动图确定 传动系统是自动机的重要组成部分，由它驱动各个机构按工艺 要求完成各种动作。传动系统的传动精度将直接影响自动机的加工 质量；传动系统的振动、噪声是自动机振动、噪声的主要来源；传 动系统的布局将直接影响自动机结构的复杂程度。因此，传动系统 关系到自动机的性能和结构。 自动机的传动系统一般都比较复杂，对整机性能影响很大，所 以在确定传动系统方案时要十分重视。应注意以下原则： 1）自动机的传动系统应力求最短。 2）自动机传动系统应具有无级调速功能。 3）自动机传动系统的精度保持性要好。 4）自动机的传动应具有安全装置和调整环节。 5）自动机传动系统设计应尽量采用标件、通用件。 以下是传动系统图： 糖果包装机的总体设计 12 图图 1-1 传动系统总图传动系统总图 1卷纸筒 2滚刀轴 3橡皮滚筒 4扭手 5扭手套轴 6糖钳 7转盘 8凸轮 9马氏轮 10偏心轮（2） 11拨销 12拨盘 13扭手凸轮 14手轮 15后冲头 16偏心轮（4） 17打棒 18偏心轮（3） 19偏心轮 （1） 20扇形齿轮 21齿条 22后冲头 23抄纸板 24盘 手手轮 糖果包装机的总体设计 13 电动机的选型电动机的选型 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，考虑 bz350a 糖果包装机的实际情况，选电机的运动参数为： 机型 y8024，功率 0.75 kw，同步转速 1500 r/min，额定频率 50hz，电压 380v，满载时转速 1390 r/min。 安装尺寸：利用机座号为 80 查相关资料得型号为 y8024 的基本 尺寸（这里只研究轴部分，如图 1-2）如下： 图 1-2 d=19，e=40，f=6，g=15.5，gd=6 注：因为这次的设计要求实现无级调速，为了满足要求，从而电机 糖果包装机的总体设计 14 轴的长度可以适当放大为 100，即 e=10 糖果包装机的总体设计 15 第三章第三章 无级调速的无级调速的设计设计 1、求、求， i带 已知条件：生产能力：200300 粒min（即是分配轴上获得的转速 为 =200300 粒min）主电机参数：额定功率 p=0.75kw，转速 n n=1390rmin。 下图 1-3 为电机、传动轴、分配轴之间的传动简图： 图 1-3 传动简图 注：为皮带轮轴的转速，为分配轴上的转速。 nn 由图 1-2 可知 =，即=（200300） i齿 80z 25z nn 25z 80z 糖果包装机的总体设计 16 =960640rmin， 25 80 所以， =1.452.2 i带 n1 n 640960 1390 2、皮带选型及带轮设计皮带选型及带轮设计 注意：为了实现无极调速，小带轮必须能够实现直径可调，因此以 下就是确定小带轮的直径范围。 、确定计算功率、确定计算功率 因为糖果包装机承受的载荷变动小，且是小批量生产，依此查相关 资料可知工作情况系数=1.2， ka 所以=p=1.20.75=0.9kw， pcka 、选择带型、选择带型，根据=0.9kw，n=1390rmin 由相关资料选择 z pc 型 v 带， 、确定小带轮基准直径、确定小带轮基准直径 d， 、初选小带轮基准直径， 由相关资料并遵循 d，初选 d=80mm， dd min 、验算带速， v= =3.146ms 100060 nd 100060 139080 符合带速应在 525ms 范围内。也即初选 d=80 符合要求。 糖果包装机的总体设计 17 因为=，若 d=80mm 为小带轮的最小直径，则由 i带 d d 45 . 1 2 . 2 d d d max min d 可以求得80=118.9mm，圆整为 125mm。 45 . 1 2 . 2 dmax 所以小带轮的直径范围为 d=80125mm。 、确定大带轮的直径，因次由 d=d=2.2=1.45=176mm，圆整为 180mm。即 i带dmimdmax d=180mm。 、确定中心距、确定中心距 a 和带的基准长度和带的基准长度。 ld 0.7dd2dd，此处 d 取=80mm，代入 a0dmax 数据求得， 182mm520mm a0 初选=500mm， a0 计算带所需的基准长度=2 l0a0 2 )(dd a d 0 2 4 )d( 即=2500=1413.2mm，相关资料 l0 2 )180(80 5004 )80180( 2 取带的基准长度为=1400mm， ld 实际中心距 a=500=493.4mm， a0 2 0lld 2 2 . 14131400 为了便于装配，算出中心距的调整范围： =a0.015=472.4mm，=a0.03=535.4mm。 aminldamaxld 即中心距的调整范围为：472.4535.4mm。 糖果包装机的总体设计 18 、验算小带轮的包角验算小带轮的包角1。 1180 a dd 3 . 57 当 d=80mm 时，169.42120 dmim1 当 d=125mm 时，173.61120。 dmax 1 因此验证都能满足要求。 、确定确定 v 带的根数带的根数 z。 z= p p 0 c kkpp p l )( 00 c 查相关资料，用插值法，得=0.35kw，查相关资料，用插值法， p0 得=0.03kw，查相关资料得=0.96，=1.11 p0 kkl 所以，z=2.2 kkpp p l )( 00 c 11 . 1 96 . 0 03 . 0 35 . 0 9 . 0 ）（ 因为要实现无极调速的要求，且从经济效益等各方面综合考虑，一 般只用一根皮带传动，可以比较方便改变转速。所以 z=2.2 不符合 要求，因此需重新选带型。 选用 a 型 v 带，查相关资料得知单根 a 型 v 带的基本额定功 率=1.80kw，基本尺寸为：节宽=11mm，顶宽=13mm，高度 p0bpb h=8mm 、确定中心距确定中心距 a 和带的基准长度和带的基准长度ld。 0.7dd2dd，此处 d 取=80mm，代入 a0dmax 数据求得， 糖果包装机的总体设计 19 182mm520mm a0 初选=500mm， a0 计算带所需的基准长度=2 l0a0 2 )(dd a d 0 2 4 )d( 即=2500=1413.2mm，相关资料 l0 2 )180(80 5004 )80180( 2 取带的基准长度为=1400mm， ld 实际中心距 a=500=493.4mm， a0 2 0lld 2 2 . 14131400 为了便于装配，算出中心距的调整范围： =a0.015=472.4mm，=a0.03=535.4mm。 aminldamaxld 即中心距的调整范围为：472.4535.4mm。 、验算小带轮的包角验算小带轮的包角1。 1180 a dd 3 . 57 当 d=80mm 时，169.42120 dmim1 当 d=125mm 时，173.61120。 dmax 1 因此验证都能满足要求。 、确定确定 a 型型 v 带的根数带的根数 z。 z= p p 0 c kkpp p l )( 00 c 查相关资料，用插值法，得=0.16kw， =0.96，=0.96 p0 kkl 糖果包装机的总体设计 20 z=0.5 p p 0 c kkpp p l )( 00 c 齿齿齿96 . 0 96 . 0 16 . 0 80 . 1 9 . 0 z 取 1 根。 、计算初拉力计算初拉力f0和轴上压力和轴上压力fq（也即是径向力）（也即是径向力）。 fq zf0 zf0 a fq zf0 zf0 a 图 1-4 带传动对轴压力简图 保持适当的初拉力是带传动工作的首要条件。初拉力不足，极限摩 擦力小，传动能力下降；初拉力过大，将增大作用在轴上的载荷并 降低带的寿命。单根普通 v 带合适的初拉力可按下式计算 f0 糖果包装机的总体设计 21 =500q f0 vz pc ) 1 5 . 2 ( k v 2 式中，v带速，ms； z带的根数； 包角系数； k 计算功率，kw； pc q带单位长度的质量，kgm，见机表 7.9，查 z 型带 为 0.06 kgm。. 代入数据可得，=500 f0 19 . 5 9 . 0 1 96 . 0 5 . 2 0.06130n 9 . 5 2 由图 1-4 可知 =2zsin=21130sin260n fqf0 2 1 2 89.170 糖果包装机的总体设计 22 第四章第四章 皮带轮轴的设计皮带轮轴的设计 按无损耗传动，则已知条件为：p=0.75kw，n=640960rmin。 、选择轴选择轴的材料并确定许用应力的材料并确定许用应力 因为减速器属小功率，而且是用于一般用途，因此选择含碳量为 0.25%0.5%的中碳钢（45#钢） ， 、计算轴计算轴的计算直径的计算直径 查相关资料轴的材料和受载情况决定系数 c=110 该轴的最小直径为 dc=110=11.59mm 3 n p 3 640 0.75 考虑到键槽的影响，则 d=1.0511.59=12.17mm，初取标准直径 d=20mm（最终确定需校核弯曲强度后） 。 确定轴确定轴各段的直径各段的直径。 采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中央的顺序确定。 外伸端取最小直径 20mm，参考相关资料轴各段直径的确定可选出 各段轴径如下（图 1-5 为轴的简图）： 糖果包装机的总体设计 23 图 1-5 轴身=d2a，a 为轴肩的高度，a（0.070.1）d，取 d1 a=0.1d=2，即=24mm， d1 轴颈=（15）mm，考虑轴承为标准件，所以取=25mm， d2d1d2 轴头=（15）mm，取=28mm。 d3d2d3 轴身=26mm。 d4 轴轴的强度校核的强度校核 绘出轴的总体受力图，图 1-6， 1 图 1-6 轴的总体受力图 作扭矩图。由图 1-7 可知，t=9549=9549 m1m0 n p 糖果包装机的总体设计 24 =11.2nm，扭矩图如图 1-6， min/640 0.75kw r 1 图 1-7 扭矩图 作水平面内的弯矩图。 =1000=448n ft d 2 齿 t 50 . 2 . 112mn =tan20=163.1n，由前面计算可知=130n，=260n。 frftf0fq 由可得， 0 0).(. 211tam ffff llflf hbthah hb 0 0).( 448 104240240448m hba fff f hbhah =312.56n，=-135.44n， fhbfha 糖果包装机的总体设计 25 截面 c 处的弯矩为=-32.82nm。即水平面内的弯 mhcfhbl2 矩图如图 1-8 图 1-8 水平面的弯矩图 作垂直面内的弯矩图如图 1-8，由以下两式 0 0). 322 1 vab ( m fffff lflfl l f qvbrvav qr 02601 .163 0130260104 1 . 163104240 ff f vbva va 齿齿 可得，=147.57n，=275.53n， fvafvb 截面 c 处的弯矩为 = =147.57240=35.42nm mvcfval1 截面 b 处的弯矩为 糖果包装机的总体设计 26 =260104=27.04nm。 mvbfql2 垂直平面的弯矩图如下 图 1-9 垂直平面的弯矩图 作合成弯矩图 截面 c 处的弯矩为 =48.29m mc齿齿mm 2 vc 2 hc 2/1 齿齿 35.4232.82 22 2/1 截面 b 处的弯矩为 =28.379nm。 mb齿齿mm 2 vb 2 hb 2/1 齿齿 28.3790 22 2/1 bc 段的斜率=0.19， kbc l2 cbmm 104 29.48379.28 bd 段的斜率=0.22， kbd l3 bdmm 130 379.280 糖果包装机的总体设计 27 kbckbd 可画出合成弯矩图如 1-10 图 1-10 合成弯矩 求当量弯矩 由图 1-10 可知 c、b 两处都可能为危险截面，因为单向转动，可以 认为扭矩是脉动循环变化，故修正系数 0.6，则危险截面 c、b 两处的当量弯矩分别为 =48.36nm mce齿齿齿齿tm 22 c 2/1 齿 齿齿 齿 11.26 . 048.29 22 2/1 =29.164nm mbe齿齿齿齿t m 22 b 2/1 齿 齿齿 齿 11.26 . 028.379 22 2/1 分别计算危险截面 c、b 处的轴径 由 c 处，d=20.62mm， 3 e 11 . 0 m 3 3 551 . 0 36.48 10 糖果包装机的总体设计 28 b 处，d=17.437mm 3 e 11 . 0 m 3 3 551 . 0 164.29 10 考虑截面 c 处键槽，故将直径放大 5%，即 20.621.05=21.651mm，因为此处直径为 28mm，因此强度足够。 而 b 处为装轴承，此处设计的尺寸为 25mm，因此强度也足够大。 绘制轴的工作图 （附件） 糖果包装机的总体设计 29 第五章第五章 弹簧的设计弹簧的设计 、弹簧最大载荷弹簧最大载荷fxmax，最大变形量，最大变形量max的计算的计算 由下图 1-7 可求得动轮动片的水平移动最大距离 x=tan=22.50.3057=6.9mm 也即是弹簧的最大变形量。 2 minmaxdd 2 有效拉力 f=，由 p=，得 f=127.1n fff1f2 kw fv 1000v p1000 即=127.1n，=2=248.88n f1f2f1f2f0 =187.9n，为紧边=60.89n 为松边。 f1f2 由欧拉公式=（ 为包角，单位为 ） f2 1f e f f=，即 f170.89=1.1268 f2 1f 180 89.60 9 . 187 f=0.378 糖果包装机的总体设计 30 图 1-12 动片的受力简图 =127.1=0.378n，即 n=336.24n ff =ncos17=321.55n fx 此时的已知条件为：弹簧的最大工作载荷=321.55n，最大变 fxmax 形量=6.9mm。 max 、弹簧丝材料的选择，确定许用应力弹簧丝材料的选择，确定许用应力 ， 糖果包装机的总体设计 31 根据弹簧所受载荷特性，选用类碳素弹簧钢丝，b 级制造，在相 关资料中查得许用应力=0.5，g=80000mpa，与弹簧的簧丝 bb 直径有关，假设=2.56mm，则对应的许用应力 簧丝 d 簧丝 d =1620mpa， b =0.5=0.51620=810mpa b 、初选弹簧指数初选弹簧指数 c=9 、求簧丝直径求簧丝直径 簧丝 d ，由 k=求得曲度系数 4c4 1c4 c 615. 0 1.162 由1.6=1.6=3.2mm 簧丝 d kfc 810 9321.5541.162 钢丝直径在所预设的范围内，并圆整为= 5mm 簧丝 d 、由弹簧中径=c=95=45mm，符合直径系列 d2 簧丝 d 、设计弹簧有效圈数设计弹簧有效圈数 n，根据 n=1.5 圈，圆整为 2 圈 d f 3 2 4 8 g d簧丝 45 55.3