食品切断装置的设计

分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院毕 业 设 计 (论 文 )食品切断装置的设计所 在 学 院 机 电 学 院专 业 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化班 级 08 机 自 1 班姓 名 沈 鑫 斌学 号 08141010119指 导 老 师 杨 光2012 年 3 月 30 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文食品切断装置的设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。承诺人（签名）： 2012 年 3 月 30 日摘 要目前国产的设备大多是对国外进口产品的简单仿制，因此针对食品机械关键部件的深入研究，对原理、结构、运动、功能等分析，提供结构简单可靠、操作方便、机械化程度高、使用范围广的食品机械是很有必要的。本文在分析食品机械的工艺和使用要求的基础上，通过对关键部件的理论分析，提出一种实用、简单、可靠和通用的传动系统，将结构等关键部件的设计原理、结构特点等做了较为详细的研究和设计;本文分析各机构的运动学规律，提出可行的优化结构满足切割工艺;对关键部件提出完整的设计方法，旨在满足市场需求，推动企业创新步伐。本文借助了 Autocad，pro/e 等软件分析运动规律和结构设计，这种利用计算机辅助设计和分析的方法，可以应用于其它类型食品机械设备的设计和分析中。关键词：食品机械 ，传动系统，结构设计，计算机辅助设计AbstractAs the demand for food diversification, personalization, automatic powder food machine applications more generally. Most of the current China-made equipment is to copy。Simple import of imitation products, the automatic food machine for powder-depth study of key components, the basic principles, structure, movement, functional analysis, to provide a simple and reliable structure, convenient operation, high degree of automation with a wide range of food machines is necessary.Based on the analysis of powder food machine automatic food processes and the use of the requirements on the basis of the key components of the theoretical analysis, a practical, simple, reliable and versatile drive system, a single package for the bag to expand the size and output of long adjustable structure; for delivery of the film structure, the structure of closed traction, closed-end structure, such as cutting off key parts of the design principles, structural features, such as doing a more detailed study and design; This paper analyzes the law of the Kinematics , optimizing the structure and put forward feasible to meet the food process; a key component of a complete design method, designed to meet the market demand,Promoting innovation.In this paper, using the autocad, pro/e, such as movement of software analysis and structural design, such as the use of computer-aided design and analysis methods can be applied to other types of food equipment design and analysis.Key Words: automatic food machine, technology transmission, structure designing, CAD目 录摘 要 .IAbstract .II目 录 .III第 1 章 绪 论.11.1 食品切断装置(机械) 的应用及适用范围 .11.2 食品装置(机械) 的国内外发展情况 .11.3 食品装置(机械) 研究开发的意义 .4第 2 章 课题研究的内容及要求.52.1 课题研究内容 .52.2 课题的研究要求 .5第 3 章 食品切断装置的传动方案设计.63.1 选择电动机的条件 .63.2 电动机类型的选择及功率的确定 .63.3 传动方案的确定 .83.4 各级传动比的确定 .9第 4 章 切断装置的设计.104.1 切断装置间歇比的分配 .104.1.1 不完全齿轮机构 .104.1.2 凸轮式间歇机构 .114.1.3 切断装置间歇比的分配 .114.2 不完全齿轮机构副设计 .124.2.1 基本型式与啮合特性 .124.2.2 设计参数的计算 .144.2.3 不完全齿轮机构的设计计算公式及工作图 .204.3 凸轮机构的设计 .244.4 刀架设计 .254.5 轴(凸轮,小齿轮) 设计 .264.6 刀架上下导杆设计 .274.7 刀架固定定位板设计 .274.8 销轴(位于凸轮和刀架间)设计 .284.9 轴承座(轴上两端) 设计 .294.10 箱体设计 .304.11 切断装置的其它部件设计 .31总结与展望.32参考文献.33致 谢.34第 1 章 绪 论1.1 食品切断装置(机械)的应用及适用范围现代经济生活中，绝大多数产品都需要经过机械加工来提高产品的生产率。而有些产品的包装要借助包装技术及装备。所以包装设备在包装过程中是不可或缺的工艺手段。食品切断装置是包装设备中较为重要的一种机械设备形式，可广泛应用于一般块状食品的包装，尤其适用于大批量的转移、称重、封口 、码放等过程。利用小型自动包装机械包装是提高装袋速度，减轻工人劳动强度的有效方法。1.2 食品装置(机械)的国内外发展情况食品机械，最初是由美国于上世纪五十年代开发出来的产品。后来日本得到发展，并于上世纪六七十年代随日本经济高速发展，技术性能得到长足的进步。上世纪八十年代初，我国大量引进食品机械并生产出自己的产品。以日清品牌为代表，主要针对方便面生产线配套使用。上世纪九十年代，这种机型开始大量用于粮食流通，同时派生出各种各样的类似包装机。随着机电一体化的应用，粉料自动包装也向着高速全自动模块化的方向发展及创新。现今国外开发的食品机械已极其人性化:高速、节能、全自动、模块化。就国内外食品机械的开发情况来看，主要从以下几点进行:(l)不断扩大其通用能力，以满足多种属性粉料的包装。(2)高速全自动，配备微机控制系统，借助预先储存的程序控制多台伺服电机，分别驱动有关执行机构。(3)参数化调整和设置，对主要操作部件(供送、袋成型、牵引、封切等)作适当调整有关工作参数，便可在较宽的尺寸范围内，满足不同品种不同尺寸的包装。(4)模块化结构设计，对供送、牵引、封切等主要部件进行相对独立并又能较为自由组合的结构设计，以满足卧式组合和立式组合的包装机。德国与美国、日本、意大利均为世界食品机械机械大国。在食品机械机械设计、制造、技术性能等方面居于领先地位。德国食品机械机械的设计是依据市场调研及市场分析结果进行的，其，目标是努力为客户，尤其是为大型企业服务。为满足客户要求，德国食品机械机械制造厂商和设计部门采取了诸多措施： (1)工艺流程自动化程度越来越高，以提高生产率和设备的柔性及灵活性。采用机械手完成复杂的动作。操作时，在由电脑控制的摄像机录取信息和监控下，机械手按电脑指令完成规定动作，确保包装的质量。 (2)提高生产效率，降低生产成本，最大限度地满足生产要求。德国食品机械机械以饮料、啤酒灌装机械和塑料食品机械机械见长，具有高速、成套、自动化程度高和可靠性好等特点。其饮料灌装速度高达 12 万瓶/h，小袋食品机械机的包装速度高达 900袋min。 (3)使产品机械和食品机械机械一体化。许多产品要求生产之后直接进行包装，以提高生产效率。如德国生产的巧克力生产及包装设备，就是由一个系统控制完成的。两者一体化，关键是要解决好在生产能力上相互匹配的问题。 (4)适应产制品变化，具有良好的柔性和灵活性。由于市场的激烈竞争，产品更新换代的周期越来越短。如化妆品生产三年一变，甚至一个季度一变，生产量又都很大，因此要求食品机械机械具有良好的柔性和灵活性，使食品机械机械的寿命远大于产品的寿命周期，这样才能符合经济性的要求。 (5)普遍使用计算机仿真设计技术。随着新产品开发速度不断加快，德国食品机械机械设计普遍采用了计算机仿真设计技术，大大缩短了食品机械机械的开发设计周期.食品机械设计不仅要重视其能力和效率，还要注重其经济性。所谓经济性不完全是机械设备本身的成本，更重要的是运转成本，因为设备折旧费只占成本的 68，其他的就是运转成本。我国食品机械行业起步于 20 世纪 70 年代，在 80 年代末和 90 年代中得到迅速发展。已成为机械工业中的 10 大行业之一，无论是产量，还是品种上，都取得了令人瞩目的成就，为我国包装工业的快速发展提供了有力的保障。目前，我国已成为世界食品机械工业生产和消费大国之一。 食品机械作为一种产品，它的含义不仅仅是产品本身的物质意义，而是包括形式产品、隐形产品及延伸产品 3 层含义。形式产品是指食品机本身的具体形态和基本功能；隐形产品是指食品机给用户提供的实际效用；延伸产品是指食品机的质量保证、使用指导和售后服务等。所以食品机的设计应该包括：市场调研、原理图设计、结构设计、施工图设计、使用说明书编写及售后服务预案等。 食品机械设计的类别主要有：测绘仿制设计、开发性设计、改进性设计、系列化设计。如啤酒灌装生产线生产能力为 164 万瓶/h，其中灌装机的灌装阀工位数从48 个、60 个、90 个到 120 个就属于系列化设计。 由普通啤酒灌装生产线到纯生啤酒灌装生产线的设计就属于改进、开发性设计。对于中低速运行的食品机，目前我们基本上可以进行自主设计。而高速运行的食品机，特别是一些先进机型，大多是测绘、仿制国外的同类机型，进行国产化设计和系列化设计。其主要的原因是：(1)大多数设计人员还没有真正掌握先进的设计方法，如高速食品机械的动力学设计理论和方法等，对高速工况下机构的动态精度分析等问题还不能模拟解决；(2)产、学、研结合不够紧密，理论上的科研成果不能及时地在实际设计中运用，设计人员缺乏及时的技术培训；(3)整个行业缺乏宏观调控的力度，优势资源不能得到合理的配置与调整。 在食品机械设计领域，绝大多数设计人员仍沿用以前的设计方法：(1)根据设计任务书寻找同类机型作为样机；(2)参考样机制定各项技术性能指标及使用范围；(3)设计工作原理图、传动系统图；(4)设计关键零件，部件；(5)设计总装图方案和动作循环图；(6)设计部件图、总装图和零件图；(7)对主要部件中的关键零件进行强度、刚度校核；(8)设计控制原理图、施工图等。 而今，国内一些大学的设计软件，可以对食品机中常用机构进行有限元分析和优化设计，其开发的凸轮连杆机构 CADCAM 软件已经能够满足企业进行凸轮连杆机构自主设计的能力，但在实际食品机械的设计中应用还不普遍。 新型食品机械往往是机、电、气一体化的设备。充分利用信息产品的最新成果，采用气动执行机构、伺服电机驱动等分离传动技术，可使整机的传动链大大缩短，结构大为简化，工作精度和速度大大提高。其中的关键技术之一是采用了多电机拖动的同步控制技术。其实掌握这种技术并不很难，只是一些设计人员不了解食品机械的这一发展趋势。如果说以前我国食品机械设计是仿制、学习阶段，那么现在我们应该有创新设计的意识。我国食品行业技术与机械近些年所取得的成绩是显著的，其起步于 20 世纪 70 年代末，刚起步时年产值仅七、八千万元，产品品种仅 100 余种，技术水平也较低。在20 纪 80 年代中期至 20 世纪年代中期十余年的时间里，才得到快速发展，年增长率达到 20%30% ，到 1999 年底塑料和食品机械达 40 大类，品种达 1700 种，到 2000 年产值增加到 300 亿元，且技术水平也上了个台阶，开始出现了规模化、自动化趋势，传动复杂、技术含量高的设备也开始出现，许多食品机械如液体塑料灌装机等设备已开始成套出口。1.3 食品装置(机械)研究开发的意义针对国内许多部门对食品切断机械的需求，本设计着重探讨食品切断机械的整体结构设计和模块化结构，开发出具有包装速度快，通用性好以及结构简单可靠、操作方便、自动化程度高的新颖食品切断机械，对我国食品行业发展有着积极的意义。第 2 章 课题研究的内容及要求2.1 课题研究内容食品机械的切断装置是食品加工业常用的一种设备，它主要用于各种食品的分割或整形。图 2-1 流水线机架尺寸本课题的切断装置安装在生产流水线上，流水线机架尺寸如上图,用调节电机转速来控制切断点的间隔，采用间歇运动机构，让刀片以垂直的角度与糕体接触。2.2 课题的研究要求(1)该装置刀体上下运动的频率为每秒钟 45 次；刀体完成一次动作的时间与停歇时间之比约为 1：19。为了对流水线上的糕体进行定长分割，拟采用一套不完全齿轮机构来实现刀体的间歇运动，并利用凸轮机构来转换运动形式。完成该切断装置的设计。(2)对凸轮机构、不完全齿轮等主要零部件进行相关结构设计与校验；(3)绘制总装图和主要零件图；(4)撰写 10000 字以上的设计说明书一份。第 3 章 食品切断装置的传动方案设计3.1 选择电动机的条件合理选择电动机类型，对工作机械有效的工作，以及机组运行的可靠性、安全、节能及降低设备造价都有重要意义。电动机类型的选择要从负载的要求出发，考虑工作条件，负载性质、生产工艺、供电情况等，尽量满足下述各方面的要求：1机械特性由电动机类型决定的电动机的机械特性与工作机械机械特性配合要适当，机组稳定工作；电动机的起动转矩、最大转矩、牵入转矩等性能均能满足工作机械的要求。2转速电动机的转速满足工作机械要求，其最高转速、转速变化率、稳速、调速、变速等性能均能适应工作机械运行要求。3运行经济性从降低整个电动机驱动系统的能耗及电动机的综合成本来考虑选择电动机类型，针对使用情况选择不同效率水平的电动机类型；对一些使用时间很短、年使用时数也不高的机械，电动机效率低些也不会使总能耗产生较大的变化，所以并不注重电动机的效率：但另一类年利用小时较高的机械，如空调设备、循环泵、冰箱压缩机等，就需要选用效率高的电动机以降低总能耗。3.2 电动机类型的选择及功率的确定本机器的动力选用交流 380V。食品切断装置械中常用的电机由于整个载荷比较小，工作速度为 240r/s。电动机的功率可按下式估算 LPmPM)5.21(式中： 电动机功率 ；W负载力矩 ；LPmN负载转速 ；LPsrad/传动装置的效率，初步估算取 0.9；系数 1.52.5 为经验数据，取 1.5p764Nm如果用直流电机，由于受转速和力矩的影响，要配减速器。而如果用步进电机，控制位置精度比较高可以达到 1.8 度。而且不需要减速器避免造成结构冗繁。因此选择步进电机作为驱动电机。步进电机作为一种新型的自动控制系统的执行机构，得到了越来越广泛的应用，进入了一些高、精、尖的控制领域。步进电机虽然有一些不足，如启动频率过高或负载过大时易出现丢步或堵转，停止时转速过高易出现过冲，且一般无过载能力，往往需要选取有较大转距的电机来克服惯性力矩。但步进电机点位控制性能好，没有积累误差，易于实现控制，能够在负载力矩适当的情况下，以较小的成本与复杂度实现电机的同步控制。因此，选择了北京和利时公司的 57BYG250E-0152 型号电机。静转矩为 1.5 NM 。该电机在相近产品中具有在转速变高一定范围内能够保持平稳的力矩。其力矩随转速的关系如下图所示。图 3-2 电机转矩图下面是所选电机的外形尺寸。 图 3-33.3 传动方案的确定不完全齿轮机构 工作原理及特点工作原理：在主动齿轮只做出一个或几个齿，根据运动时间和停歇时间的要求在从动轮上做出与主动轮相啮合的轮齿。其余部分为锁止圆弧。当两轮齿进入啮合时，与齿轮传动一样，无齿部分由锁止弧定位使从动轮静止。优点：结构简单、制造容易、工作可靠、从动轮运动时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。缺点：从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故一般只用于低速、轻载场合。根据题设条件, 可知凸轮带动刀架上下运动工作时的转速为 4-5 次/min, 换算一下也就是带动凸轮的轴的转速为 240-300r/s. 还有条件刀体完成一次动作的时间与停歇时间之比约为 1：19。那么结合具体架结构要求分配间歇时间。 图 3-4 切断装置传动原理图电动机带动带动切断装置传动(切断装置由输入轴带动不完全齿轮传动,带动小齿轮及其轴传动,带动凸轮刀架上下运动).3.4 各级传动比的确定刀架每分钟上下 4 次,即对应的轴转速为 240r/s。第 4 章 切断装置的设计4.1 切断装置间歇比的分配4.1.1 不完全齿轮机构它由一个或几个齿的不完全齿轮 1，具有正常轮齿和带锁止弧的齿轮 2 及机架组成。在轮 1 主动等速连续转动中，当主动轮 1 上的轮齿与从动轮 2 的正常齿相啮合时，主动轮 1 驱动从动轮 2 转动；当主动轮 1 的锁止弧 s1 与从动轮 2 的锁止弧 s2 接触时，则从动轮 2 停歇不动并停止在确定的位置上，从而实现周期性的单向间歇运动。图 1 所示的不完全齿轮机构的主动轮 1 每转 1 周，从动轮 2 只转 1/4 周。不完全齿轮机构有外啮合不完全齿轮机构和内啮合不完全机构。如图 1 和图 2 所示两种形式，一般常见外啮合形式。外啮合不完全齿轮机构，两轮转向相反。内啮合不完全齿轮机构，两轮转向相同。图 4-1-1 内啮合不完全齿轮机构 图 4-1-2 外啮合不完全齿轮机构 不完全齿轮机构与其他间歇运动机构相比，优点是结构简单，制造方便，从动轮的运动时间和静止时间的比例不受机构结构的限制。缺点是从动轮在转动开始和终止时，角速度有突变，冲击较大，故一般只用于低速 或轻载场合。如果用于高速，则可安装瞬心附加杆使从动件的角速度由零 图 4-1-3 齿条不完全齿轮机构逐渐增加到某一数值，以使机构传动平稳。不完全齿轮机构常用于多工位自动机和半自动机工作台的间歇转位及某些间歇进给机构中，如蜂窝煤压制工作台转盘的间歇转位机构等。其它不完全齿轮机构，如图 3 所示为齿条与不完全齿轮机构，连续转动的圆盘通过销带动不完全齿轮摆动，驱动齿条往复运动。4.1.2 凸轮式间歇机构 图 4 所示是一种圆柱凸轮式间歇运动机构。机构的主动轮 1 为具有曲线沟槽的圆柱凸轮，从动件 2 则为均布有柱销 3 的圆盘。当主动轮 1 转动时，拨动柱销 3，使从动圆盘 2 作间歇运动。从动圆盘的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，适当的凸轮轮廓曲线可满足机构高速运转的要求。不过，凸轮加工较复杂，加工精度要求较高，装配调整的要求也较严格。这种机构常用在轻载情况下的间歇运动（如火柴包装机） ，间歇运动的频率每分钟可高达 1500 次左右。凸轮式间歇机构的优点是：运动可靠、传动平稳、承载能力较大；转盘可以实现任何运动规律，以适应高速运动要求；转盘停歇时一般依靠凸轮棱边进行定位，不需要附加任何定位装置。缺点是凸轮加工精度要求较高。因此，凸轮式间歇机构常用于各种高速机械的分度、 图 4-1-4转位装置和步进机构中。4.1.3 切断装置间歇比的分配根据题设，刀体完成一次动作的时间与停歇时间之比约为 1：19。机构设定的结构尺寸，结合机构设计的具体实际，确定通过不完全齿轮副的动作时间/该机构周期时间取 1：5，凸轮机构带动刀架实现动作的时间/该机构周期时间为 1：4。那么总的间歇比为 1：(5 4-1)=1:19。4.2 不完全齿轮机构副设计图 4-1-5如上图示，不完全齿轮的轮齿部分只占整个圆周的 72，也就是 72/360=1/5,这样大齿轮的齿数和小齿轮的齿数和模数都相同。当不完全齿轮对应的转轴带动大齿轮转动一周也只能带动小齿轮转动小齿轮转动一周。那样就可以实现不完全齿轮副的动作时间/该机构周期时间取 1：5。不完全渐开线齿轮机构能将主动轮的等速连续转动转换为从动轮的间歇运动。其动停时间比不受机构结构的限制，制造方便，但是从动轮在每次间歇运动的始末有剧烈冲击，故一般只用于低速，轻载及机构冲击不影响正常工作的场所。若设置缓冲结构可改善机构的动力性能。4.2.1 基本型式与啮合特性不完全齿轮机构分外啮合与内啮合两类（图 4-2-22、4-2-23） 。机构由三部分组成：主动轮 1 与 2；一对锁止弧 3，主动轮上的凸弧和从动轮上的凹弧可以直接切出或装配而成，也可单独制成一对锁止弧；缓冲结构，用以缓和或消除间歇涌动始.末时的剧烈冲击，改善机构的动力性能。本节只讨论没有缓冲结构的运动分析与尺寸设计。根据工作特点,在这选择外啮合齿轮副。图 4-2-22 图 4-2-23不完全齿轮的啮合特性：每一次简谐运动，可以只由一对齿啮合来完成，也可以由若干对齿来完成。不完全齿轮机构首.末二对齿的啮合过程与完全齿轮机构不同，而中间各对齿的啮合过程与完全齿轮相同。首对齿：从动轮所处的静止位置，应使主动轮旋转时其首齿 S 能顺利地通过二轮顶圆右侧交点 G，从动轮具有锁止弧的齿 K 啮合（图 4-2-24a b） 。首啮点 E 由从动轮的静止位置决定，它可能位于从动轮齿顶圆弧 上（图 b）或1GB啮合线段 B P 上（图 a） 。首齿开始推动从动轮 .锁止弧恰好脱开。轮齿在 段啮合时，1从动轮变速转动；E 点离 B 点越远，则开始啮合时冲击越大；齿轮在 段啮合时，1 21从动轮匀速转动。如所选参数满足连续传动条件，则第一对齿到 B 点终止啮合时，第二对齿已进入啮合。末对齿：末对齿啮合至 B 点时，因无后续齿所以并不立即脱齿，而以主动齿顶尖2角与从动末齿根部啮合，经圆弧 ，最终于二顶圆左侧交点 F 处分离。在 段啮F2 F2合过程中，从动轮角速度逐渐降低。在 F 点终止啮合时，锁止弧恰好锁住，从动轮突然停止。中间各对齿开始啮合与 B 点，终止啮合于 B 点。12 图 4-2-24ab仅由一对齿啮合来完成一次间歇运动时，啮合轨迹的前半段 EB P（或 EP）与首对1齿的前半段相同；后半段 PB F 与末对齿的后半段相同。2同时看到，由于啮合轨迹较长，每次间歇运动中，从动轮所转过的角度较大，其中包含的周节数为 z 2z =z -1+k (4-2-1)21式中 z 一次间歇运动中，主动轮转过的齿数；k锁止弧覆盖部分所包含的周节数加上 0.5，一般 k 取整数。当 z =1 时，从动1轮每次转过 k 个周节。4.2.2 设计参数的计算（1）k 值与首.末齿齿顶高 、 的确定*ash*am从动轮的静止位置由二齿顶圆的交点 F 确定，当模数 m.压力角 和布满齿后的假象齿数 确定后，可通过改变齿顶高来改变 F 点的位置。为了简化设计步骤，通常取 k21z、为整数，从动轮在静止位置时锁止弧对称与连心线 O O ，从动轮齿顶高系数为标准值12=1，而仅改变主动轮首,末二齿的齿顶高系数 、 。*2ah *ash*am为保证从动轮每次转位前都具有相同的静止位置，应使从动轮过（2 - ）的角度2内，恰好包含 K 个周节（图 4-2-25）即 K= =整数 (4-2-2)2/360z式中 为从动轮具有标准齿顶高，主动轮为修正齿顶高 has=ham 时，二顶圆交点2G，F 所对从动轮中心角之半 =2212arcosOF（4-2-3） )()()(arcos*221 *2 aamahzzz 图 4-2-25ab 为 =1 时从动轮吃顶圆齿槽所对中心角2*ah（4-2-4） )(21802 inviza为从动轮齿顶压力角，其中（ ）值应化成度数后代入2aia2)cosar(*22ahZ（4-2-5）将式（4-2-4）式（4-2-6）代入式（4-2-2）后，仍有两个未知数 K、 ，不能直接*amh解得。可先假定 求出近视值 和 （图 4-2-25b） 。这时 可能不是整数。12*amh2KK令 小数 =整数，并解出 。当 +小数=整数时， 1;当 小数=整数时，kK*am *amh（ ）时22a1sQ（4-2-11）主动轮过 E 点的向径 之间的夹角，1SO1与 )cos()(2()()2( sinarcsin)sin(arci 221*21*1221 zhzzhzOaaa（4-2-12）1向径 O E 与首齿中线 Ms 之间的夹角1inviE1z901（4-2-13）主动轮过 E 点的压力角，1E（4-2-)cos()(2()()2(cosarcos 221*21*1 zhzzhz aa14）第二种情况：始啮点 E 与 B 点重合，或落在 B P 段上（图 4-2-28） ；即 11 )(2时,当啮合点由 E 移动到节 P，主、从动轮渐开线轮廓在分度圆上对应的二点)(2aM、N 都移到节点 P。因此从动轮转过角 ，主动轮转角 2028)5.(zk 210z010120898)5.( zKzKQS（4-2-15）图 4-2-28锁止凸弧起 T 的确定：即确定通过 T 点的向径 O T 与末齿中线 O Mm 之间夹角11Q ， （图 4-2-26） 。T1TQ （4-2-16）式中 在终齿点啮合时，主动轮上向径 O T 与 O F 间的夹角，1 *122122 sin)(arcsinsiarcinamhzFO（4-2-17）主动轮上顶圆齿厚所对中心角之半，1invizam1109（4-2-18）主动轮末齿顶圆压力角，1am*112cosarammhz（4-2-19）（4）运动时间 和静止时间dtjt间歇运动机构从动轮的运动时间 和静止时间 是设计的旋转时，从动轮在一次间歇运djt动中的运动时间 可以看成 z =1 时传动所需的时间与（z -1）对中间齿传动所需时间dt1 1之和。（s ） 11060)36(nzQtrSd（4-2-20）式中 n 主动轮转速， r/min。 （s） 1 dNnjtt160（4-2-21）重要参数之一。当主动轮等速式中 N主动轮每转一转，完成间歇运动次数。4.2.3 不完全齿轮机构的设计计算公式及工作图（1）不完全齿轮机构的计算公式名称 符号 计算公式假象在主、从动轮上布满齿 、1z2按工作条件决定 =25 =721z2时的齿数模数 m 按强度条件决定，并按 GB1357-1987 取标值压力角 =20主、从动轮的标准齿数顶高系数*21,ah1*21a中心距 (mm) 75)(21zm主动轮每转一周，从动轮完成简谐运动的次数N 按工作要求决定在每次间歇运动中，从动轮转过角度内所包含的周节数2z按设计要求决定的一对齿轮，齿1*2ash顶圆交点 、 所对的从动GF轮中心角之半2 )2(arcos1122 zz时，从动轮的齿顶压1*2ah力角2a)cos2ars(2z时，从动轮顶圆齿槽*2a所对的中心角2)(18022invia在一次间歇运动中，主动轮仅有一个齿时从动轮转过角度内所包含的周节数，一般取整数K 小数部分= 整数20362z或由表 4-2-74 按 、 查得1z2主动轮在相邻二锁止弧之间的齿数1zKz21为修正齿顶*2,1asmahh高系数时，二轮顶高系数时，二轮顶圆交点（F、G）所对从动轮中心角之半2)360(22z主动轮末齿修正齿顶高系数 *amh查表 4-2-30 或由下式解出)()(22)(cos *1*1*12aamahzzz 主动轮首齿修正齿顶高系数 *ash*amsh主动轮首齿的齿顶压力角 1*112cosrasz首齿与第二对齿之间的重合度a 1)tan(t)tn(t 22sa z从动轮上具有 0.5 模数的顶圆齿厚所对的中心角2*21ashz一对锁止弧凹弧与凸弧的半径，中心在主动轮轴心 O1aRd )cos()(2)()2( 2221*21* zhzzzmaada主动轮上过齿啮点 E 的向径与 间的夹角EO1S1 )cos()(2)()2( /)sinrcsin 221*21*1 zhzzhz aaa主动轮齿槽在始啮点 E 处的压力角1E )s()()()(/osr 221*2212*21 zzzz aaE主动轮上过始啮点的向径与首齿中间线的夹角EO11inviE109过主动轮锁止凸弧终点 S 的向径 与首齿中间线之间的S1夹角sQ第一种情况： 时，)()(22a 0118zKQss第二种情况：在终啮点啮合时，主动轮上向径 与 之间的夹角FO1T*122sin)(arcsinamhz主动轮末齿的齿顶压力角 1am*112oraa表 4-2-30根据 GB10095-1988 规定,齿轮精度等级分为 12 级,1 级最高,12 级最低,常用 69 级。根据表 7-8 选用 7 级精度的齿轮。啮合齿轮的几何尺寸(不完全齿轮和小齿轮参数)主动轮上顶圆齿厚所对中心角之半1invizam1109过主动轮锁止凸弧起点 T 的向径 与末齿中线之间的夹TO1角TQT主动轮等输旋转时，从动轮在一次间歇运动中的时间 ，dt静止时间 jtjt （s） ； （s）11060)36(nzQrSddNnjtt160一次间歇运动时间 t= =60/ (S)式中 主动jdt1轮转速，r/min名称 符号 公式分度圆直径dmzd2511mzd36012齿顶高 ahha齿根高 f mmcf 25.1).01()( 齿全高 hhfa.25. 齿顶圆直径1addaa71 hdaa5.1272齿根圆直径1f mhff 4521 mhdff 5.132表 4-2-31其中 Z2 是不完全齿轮的全齿参数,齿部只有 72 个齿。4.3 凸轮机构的设计如上图所示，凸轮带动刀架运动只能是在图示 90 度范围内实现刀架上下。也就是 90/360=1/4,其实真正实现凸轮功能的也就是在这部分。当其对应的转轴带动凸轮转动一周也只能带动刀架上下运动一次。那样就可以实现凸轮机构带动刀架的动作时间/该机构周期时间取 1：4。齿距 pmp14.3.齿厚 ss57.2/齿槽宽 ee.1/中心距 amda752)(1顶隙 cc.0.图 4-3-14.4 刀架设计固定和带动刀上下动的 图 4-4-14.5 轴(凸轮,小齿轮)设计固定凸轮小齿轮传动的轴图 4-5-14.6 刀架上下导杆设计图 4-6-14.7 刀架固定定位板设计刀架固定定位板,固定刀架和起导向作用的图 4-7-14.8 销轴(位于凸轮和刀架间)设计一端固定刀架,一端连接凸轮,实现上下运动图 4-8-14.9 轴承座(轴上两端)设计固定轴承,防止轴承跑出,使轴承定位定向.图 4-9-14.10 箱体设计箱体采用拼接焊接的方式成型,由于是轻载负荷,故采用 3mm 的钢板焊接形成即可.图 4-10-14.11 切断装置的其它部件设计由于该装置目前主要针对糕点类的食品进行的一个定长切断处理，属于轻载负荷状态。各部件选择常规的零配件进行合理的结构布局即可。其支架采用钢板拼接焊接的办法。轴承选择常用的深沟球轴承。其他的结构件采用钢板加工的办法。总结与展望一、总结本设计是对食品机械进行的一次有效的理论讨论。通过对食品机各级传动比的分配研究计算，了解了食品机实现送瓶，间歇运动及送料这一完整的过程。这为进一步了解包装的其他功能和发展要求打下了一定的基础。对食品机进行有效的理论分析，不仅有一定的使用价值，更有较高的理论参考价值，这有利于我们技术人员消化吸收国外先进技术，缩小与发达国家包装业的差距。在设计中，我通过分析研究食品机的功能和各级传动比，提出了设计不完全齿轮机构来实现食品机的有效间歇动作来完成食品机的功能要求。我着重讨论了电