毕业设计（论文）-BZ350-A型糖果包装机工序盘传动装置设计.doc

全套图纸加扣 3012250582广东轻工职业技术学院毕业设计（机电系2012级）专业班级： 机电122 学生姓名： 设计题目：BZ350-A型糖果包装机工序盘传动装置设计指导教师： 教研室主任： 系（教学）主任： 任务书发给日期： 2014年 09月09日 机电工程系2014年 09月09日目录前言 3国内糖果包装形式 4扭结式糖果包装机的概述及现状分析 4ZB350-A传糖果包装机传动系统总图 6设计部分1、 传动部分的设计 62、 无级调整设计 6 3、 皮带轮及弹簧的设计 174、 齿轮的设计 23 5、 轴的设计 286、 槽轮机构的设计 33 7、 总结 348、 主要参考文献 36 39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。 国内糖果包装形式 目前国内糖果包装形式主要有包装成型机械扭结式包装、枕式包装、折叠式包装。 1）扭结式包装是最古老的包装形式，这种包装形式多用于糖果，不仅可以通过高速、自动化的立式包装机来完成，也可以通过手工操作完成； 2）枕式包装在国际上流行于上世纪70年代，国内从80年代开始流行。由于立式包装机比较普及，目前多数糖果、巧克力生产企业均采用枕式包装。3）而折叠式包装，多用于巧克力产品，糖果适宜做成卷包、条包、合装，这种包装形式对包装设备和包装材料有较高要求。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。扭结式糖果包装机的概述及现状分析用挠性包装材料裹包产品，将末端伸出的裹包材料扭结封闭的机器称为扭结式裹包机。其裹包方式由单端和双端扭结。我国糖果包装六七十年代前主要以手工作业为主，这是由我国.M1时的特殊国情决定的，对糖果扭结包装机的研究很少。随着市场需求的不断扩大和食品丁.业的快速发展， 改革开放前我国幵始从欧美等发达国家引进他们的糖果钮装机械设备，并幵始有计划的 进行仿制和改造，吸收国外糖果包装机械的设计理念和制造经验。 到八十年代初已经基本完成了对引进的糖果包装机械装置的消化吸收制作，并对糖果包装机开发出自己的新 技术、新设备。九十年代，我国研制出伺服电机驱动的食品包装机械，食品包装机械行 业实现了由机械装置为主向电脑程控为主的技术升级。在这种情况下，我国糖果包装机 取得了长久的发展。伺服电机驱动的糖果包装机生产速度更快,自动化程度更高，机械性能的柔软性、系统化程度也迅速提高。中国以糖果包装机、颗粒充填机、液体灌装机 等为代表的食品包装机械以其独特性赢得了世界市场广阔的销售空间。例如上海久丰食 品机械有限公司自行研发制造的双扭型糖果包装机处于世界领先水平，申请专利并取得 国家级鉴定备案。冃前糖果包装机的研究和幵发主要是抓住一个核心技术：计算机技术 进入食品包装机械领域。我国已成功地研发出具有世界领先水品的微电脑程控式扭结包 装机，并实现实用化，开始叫众多国内外食品包装机械厂家提供该设备。该机釆用国际 流行的两端扭结式包装，设计合理、结构新颖、经济实用，受到广东、福建、浙江、上海、 山东、四川、河南等地及东南亚地K各使用厂家的一致好评。随着时代的不断发展和科 技的不断进步，中国制造的糖果包装机械必将走向世界。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. ZB350A传糖果包装机传动系统总图图1-1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传动系统设计原则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。第二部分：设计部分一传动部分的设计 设计要求:设计后的糖果包装机的生产能力在200300粒/min，能够实现无极调速，主电机的功率为0.75kw,额定转速为1410r/min。糖果规格：圆柱形糖的直径13mm、长度32mm； 长方形糖的厚11mm、宽16mm、长27mm；以下是电机、传动轴、分配轴之间的传动简图马氏轮拨销盘力： 200300粒/min (无级调速)；糖果规格：圆柱形糖的直径13mm、长度32mm； 长方形糖的厚11mm、宽16mm、长27mm；主电机：0.75kW，额定转速n=1410r/min。拨盘转盘图2-1按设计要求，糖果包装机每分钟生产200300颗糖，简单分析可得转盘和拨盘要求转速也为200300r/min,因为拨盘与轴配合处齿轮的齿数相同，所以得出轴的转速为200300r/min。由图2-1得出轴与轴的传动比为 可算出轴的转速由于知道和可以得到皮带的传动比二无级调整的设计（1） 确定计算功率根据V带工作载荷变动微小，工作时间长的工作情况工作情况空，轻载启动重载启动每天工作小时数1010161610101616载荷变动微小液体搅拌机，通风机，鼓风机，离心式水泵和压缩，轻型输送机等1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式输送机，通风机。压缩机，发电杨金属切削机床，印刷机等1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大制砖机，斗式提升机，起重机，冲剪床机，纺织机，橡胶机械，重载输送机，磨粉机等1.21.31.41.41.51.6载荷变动大破碎机，磨碎机等1.31.41.51.51.61.8图2-1可得到工作情况系数=1.3，根据 可得出计算功率为0.975kw。（2） 确定带轮基准直径和 1）确定小带轮的基准直径图2-2 根据和，由上图应该z型V带。 并据下图出于方便计算的原因初选取图2-3若的把当成直径最小时，即，又可得 由得 ，再根据图表2-3，圆整得2）验算带速v在小带轮直径确定后，可根据 若 时， 若时 ， 算出的带速均在525m/s范围内，故初选合理。3）确定大带轮基准直径把代入得；把代入得，据上计算和图表2-3取带轮直径系列标准值。（3）确定中心距和基准直径长度（按）因为设计要求中没有给出中心距，可以按下式初步确定中心距得出，由计算方便的原则初选。根据下列式计算V带的初选长度 由下表选取基准长度图表2-4计算实际中心距a 计算给中心距的调整余量（4）验算小带轮上的包角当 时，时，主动轮上的包角合适。（5）计算所需要V带的根数Z，根据和下表用插值法可得图2-5，由下表得出而图2-4得图2-6，设计要求能实现无级调整，故要满足经济性，V带根数等于1的要求。初选Z型带不合适，再选用A型V带。（6）重新选取小带轮基准直径及计算其它参数根据、在图2-2上交得的点可以看出交点在A型区的上方区域，故要选择与A型带配合的小带轮的基准直径比较小，所以由图2-3得出，因为与上的小带轮直径相同，可以得出以下相同的结论：1 、23 ，所选取的V带满足要求。4 ，5 ，6 ，满足要求。（7）重新计算所需要V带的根数Z4） ，根据从图2-4，2-5，2-6表中使用插值法可以得到：，本次选用的是A型V带，经查阅相关单根A型V带的基本额定功率为Z小于1，即使用一根带就能满足要求，所以选A型V带满足设计要求。（8） 计算V带的初拉力和作用在轴上的载荷图2-7保持适当的初拉力传动工件 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。图2-8 每米V带的质量型号YZABCDE0.020.060.100.170.300.620.90由上表得到q=0.10kg/m,再由图2-6得到包角系数三、皮带轮及弹簧的设计1、 带传动的工作原理图如下图2-9 工作前，如左图所示两边初拉力相等为；工作时如右图所示，主动轮的一边被拉紧 ，其上拉力由增大到，从动轮的一边则被放松，带上的拉力由减少到 。设带的总长度不变，则带紧边拉力的增加量就等于松边拉力的减少量，即. .在图2-9的右图中，当取主动轮一端的带为分离时，则总摩擦力和两边拉力对轴心力矩的代数和为零。即 在带传动中，去边拉力和松边拉力之差就是带传动传递的圆周力，称为有效拉力F，这在数值上等于任意一个带轮接触弧上的摩擦力总和，即 .带传动所能传递的功率P .由得，结合得 .由得 ,从欧拉公式，化简可得 解出，由上算得结合，解得N=363.17N。由图2-10得出，为带轮轮槽的角度，下次设计选用的轮槽角为，故2、 皮带轮部分参数确定（1）带轮轮槽的选择由上方计算得知当选择 图2-10图2-11本次设计选用的是A型V带，由上表可以得出A型V带的顶宽为13mm,若槽轮角选用，当两片带轮合紧时，最边缘的距离为比13mm多出较多，故槽轮角不可以选择38o。再次试用，当选用,，边缘只有0.76mm的差距，长度差小，不影响调速。选择。 图2-12根据左表，f取10mm3、弹簧的设计（1）由力的相互作用性可得弹簧受到最大载荷与相等。已知和可求得弹簧的最大变化量根据弹簧所受载荷特性，选用类碳素弹簧钢丝，B级制造。（2）查相关的表格得到许用应力应力，G=80 000MPa。假设d=2.55mm,查阅可得到对应值（3） 初选弹簧指数C=5（4） 根据由度系数K求出弹簧直径d圆整后d=3。（5） 求出弹簧内径本次设计要满足弹簧的内径必须大于电机轴心的直径的要求，经查阅BZ350-A型糖果包装机使用电动机的型号是Y8024，功率为0.75Kw，额定频率和电压分别为50Hz和380V,2对磁极，同步转速为1500r/min.根据，可得电动机的转差率为6%中心高为80mm ；地脚孔距100mm（轴向）125mm（横向）；轴径19mm ；轴伸长40mm ；键槽宽6mm ；长宽高为285mm235mm170mm。40615.5 3.5图2-11（6） 重新选择弹簧指数C 当C=8时， ，圆整d=4mm (7) 计算弹簧有效圈数n两端各取1.5圈死圈，则压缩弹簧总圈数n1=2+1.52=5圈(8) 计算工作极限载荷和变形量(类载荷)(9) 计算弹簧的其它几何参数1 弹簧外径D=D2 +d=32+4=36mm2 弹簧内径D1=D2d=32-4=28mm3 节距mm4 弹簧自由高度5 为了使弹簧能可靠而稳定地安装在预定位置上，一般要在弹簧上预加一初始载荷，而，取由于，解得 。、常态下弹簧的长度为图2-124、 齿轮的设计1、 选择齿轮材料及精度等级因传递功率只有0.75Kw是小功率的传递，故小齿轮选用45钢调质，大齿轮选用45 钢正火，查下图表2-12硬度分别为217255HBS和169217HBS。因为该齿轮是一级减速，所以可以早、归类为普通减速器，由图表2-13选择8级精度，要求大齿轮粗糙度Rs 3.26.3m。 图2-132、 确定设计准则因为齿轮的硬度小于350是软齿面齿轮传动，故按接触疲劳强度设计。（1） 扭矩T（2）载荷系数K。可查得K=1.1（3）确定齿宽系数。小齿轮的齿数为25，大齿轮的齿数为80。因单级齿轮传动为非对称布置，且为软齿面，所以，选用。图2-14（4） 许用接触应力通过查阅相关资料可得，安全系数。假设机器使用寿命为10年，每天工作20h，则由下图可得图2-15 故，根据渐开线齿轮的模数表，在第一系列中选取m=2mm。（5） 主要参数的计算1)2)3)4)（6）弯曲疲劳强度的校核查下表可得 图2-16由下图可查得安全系数软齿面硬齿面重要传动、渗碳淬火齿轮1.01.11.11.21.31.31.41.41.61.62.2 从图2-18得图2-18 齿根弯曲强度合格（7） 验算齿轮的圆周速度v,故选择精度8是合适的5、 轴的设计（一） Z图2-19电机外伸轴的长度分布如上图2-11，下图为2-12和2-13为电机俯视和侧视的受力图Fy 图2-20 图2-21分析该轴受力属于压弯组合，由上可得(1) 水平方向（压应力）图2-22(2) 正应力：。 轴使用的为碳钢。查表可得E=216GPa变形量（2）垂直方向(弯曲变形)，扭矩：电机轴的弯矩和扭矩图如右图所示 图2-234、 轴的设计（二）轴（1） 选料并确定最小直径本次设计选用的是经调质处理的45号钢，经查阅相关资料得到轴的材料和受载情况决定系数C=118107，C取110。，该轴的最小直径为T，考虑到键槽的影响，根据轴的标准直径，选用d=20mm进行设计。（2）确定轴各段的直径大小轴各段直径的确定，先从确定两边，逐渐向中间确定。直径20mm最小处用于安装皮带轮；轴环处是该轴的最大处选用28mm；与齿轮配合处d=26mm;与轴承配合处d=24mm;图2-24（3） 轴的受力分析如下FQFrFAyFCyFCzFAz图2-25FtDFCy 图2-26根据，p=0.75Kw,n=640N,得,故,算得bz350-a糖果包装机的齿轮模数为2,所轴上的齿轮直径垂直面内的弯矩图 图2-27由 得轴在垂直面内没有均布载荷，故只要求出B处弯矩便可画出该面的弯矩图。求水平面内的弯矩图由受力分析可得，由可算得FCy=N,则FCy方向与原图2-25设的方向相反。把FCy=157.51N代入中可得FAy=-257.51N轴在水平面内没有均布载荷,只需求出B和C处的弯矩便可画出该面的弯矩图。 根据上方的计算画出右图2-27合成弯矩，求斜率分别合成B、C处的弯矩AB段斜率:BC:段斜率：CD:段斜率： 图2-28 轴的弯矩合力图求B处当量弯矩由图2-18可以看出B截面的弯矩约是C截面处的弯矩大小的10倍左右，B处直径为25mm,而C处为22mm俩者只相差4mm，故只有B是危险截面，轴只要求单向转动，因此可以认为是脉动循环变化型的扭矩，可查得修正系数0.6。B截面处的当量弯矩为计算B处应具有最小的直径因为B处要使用键与齿轮链接，因此要把上面直径所得的直径放大5%，。B处开始设定直径为26mm,所以B处能满足设计要求。 六、槽轮机构的设计1. 槽轮机构，以叫马尔他机构或日内瓦机构，主要由带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮组成。2. 类型：平面槽轮机构 外啮合槽轮机构 内啮合槽轮机构 空间槽轮机构3. 特点：槽轮机构结构简单，易加工，工作可靠，转角准确，机械效率高。但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大，有冲击，并随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不宜用于高速，多用来实现不需经常调节转位角度的转位运动。4. 主要参数的计算槽数 z=6mm 圆销数k=1mm 中心距 a=150mm 1 圆销转动半径 2 圆销半径 3 槽顶高 4 槽底高 ，取b=50mm5 槽深 6 锁止弧半径 7 槽顶口壁宽 8 锁止弧张开角 9 运动系数 七、总结本次毕业设计是对三年大学所学知识的一次检验，与以前每个学期末的考试不一样的是，这次所涉及到的知识不是单单的某一科而是好几个科，设计中所用到的知识