【某糖果包装机进出糖机构和机械手的设计案例分析4100字】

某糖果包装机进出糖机构和机械手的设计案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u25701某糖果包装机进出糖机构和机械手的设计案例分析 184361.1夹持装置设计 1115641.1.1设计要求 1325851.1.2夹紧力计算 2121201.1.3弹簧的选择 3194311.2凸轮设计 5205391.2.1机械手凸轮 5216751.2.2顶糖杆槽凸轮 11298931.2.3拔糖杆偏心凸轮 17100251.2.4剪纸刀平面凸轮、抄纸板平面凸轮 18181991.2.5接糖杆圆柱凸轮 20134231.3棘轮设计 20174101.4槽轮机构设计 211.1夹持装置设计1.1.1设计要求夹持器设计的基本要求(1)良好驱动能力保证机器正常运行和适当的夹紧力以保证机械手能不损坏糖果(2)手指应当具有一定的开合，以保证完整的抓住糖果确保程序正常运行；(3)不仅要能够保证开合更应该保证手指内材料的夹持精准(4)重量轻尽量要轻盈、工作要效率高要能够满足生产；有一般情况和特殊情况。设计参数及要求（1）选择机械手手指的握手方式，以机械手手指握、机械手手指松的方式进行；(2)机械手手指的被持物的外观性状呈现的是截锥状；（3）糖果的材料质地比较若软，易变性，松散，害怕碰撞等特征；(4)机械手手指的夹持强度应满足对于物品的握住；机械手如下图1.1 机械手的夹持装置1.1.2夹紧力计算机械手在材料上的作用力对于手指的设计非常的重要。一定要满足可以识别和计算糖果的大小和方向以及作用点。机器人在运行过程中，为保证机械手能夹持工件，其所需的夹持力P可按以下模型计算得：P夹k1：安全系数（通常取1.5→2）所以取kk2：工作情况系数：k2=1+最大加速度a=8.18m/s2所以k2=1+8.18k3：工作方位系数：k3=其中摩擦系数f=0.3—0.4→取f=0.3G：糖果质量：G=0.098（N）所以P夹≥9.8×1.8×1.825→取P夹1.1.3弹簧的选择关键的功能:控制其它机器零部件的运动,如控制内燃机气门弹簧和控制离合器的控制弹簧。此外,输出的能量也储存转换为其他动力。各种减震器，以及压力测量。就像压力表上的弹簧。选择圆柱螺旋拉簧。分为以下这几大类:1.螺旋弹簧,即扭簧,是指一种用于承受机械扭转及变形负荷的橡胶弹簧,其各个工作螺旋部分通常也会牢固有效地互相缠绕而成螺旋状。2.拧动弹簧,螺母转动弹性材料,材料柔软,韧性高,机械能大。3.渐进式弹簧,其厚度和密度不一致。即使压力不大,也有通过零件吸收路面波的低弹性模量,保证行走舒适性的优点。当压力增大到一定程度时,弹簧较厚的部分支撑着车身,但这种弹簧存在间接操作、精度差的缺点。1.线簧和线簧管的厚度和相对密度均是相对恒定变化的,弹性模量则是固定值。5.短弹簧比原来的弹簧更短更粗。在本论文设计中根据设计的要求我们直接选择螺旋弹簧拉伸弹簧，因为唯有螺旋弹簧更加符合我的设计要求。螺旋弹簧如下图所示；图1.2 机械手部分装置弹簧(2）弹簧材料的选择：低铬硅锰弹簧钢通常又分为有非低硅碳弹簧钢(65和70钢)、低碳铬锰弹簧钢(65Mn)钢等钢型等类别。这里建议大家选用进口优质高强度低硅锰弹簧钢锭(65Mn)来生产。和其它中粗碳弹簧钢材质一样,低中碳锰弹簧钢料还同时具有提供了相对更好快一些的淬火成形速度优势和高温回火变形强度优势。低锰弹簧钢材料存在最大的最突出的缺点之一则可能是在其进行淬火变形加工成形后该产品材料在高回火变形高温情况作用下就极可能容易断裂造成开裂等现象发生和导致氧化腐蚀变性脆。由于成本低,它被用于机械制造小弹簧。1.2凸轮设计凸轮机械系列的突出特征:从主动件出发,只有要经过设计出适当大小的凸轮轮廓之后才最终达到所预期的凸轮运动的路线,构造上更简洁和紧凑,易于工程设计,因而可广泛地被用作各种自动成型机械设备、轻工业机器、纤维机械设备、打印制版机械设备、食物加工机械、包装制造机械设备、机电液一体化的产品等等。凸轮机构的最大的只有两个缺点:凸轮机构只可与从起动件点面接触或接线面接触,佩戴方便,因此只适合低力传递的机会。凸轮的轮廓精度也必须高,因此加工时必须使用CNC机床。从凸轮分起动件开始的行程尺寸就变化不大一定应该说是变化太多过大,否则凸轮的总行程尺寸的变化幅度也将只会更显得很大。1.2.1机械手凸轮（1）选择凸轮种类凸轮,是指在每一平面中带有曲线轮廓的凸出,或由凹陷与凸起所构成的平面结构。一般按外形可分为三类:圆盘形凸轮:凸轮机构只会围绕着恒定的主轴旋转而运动而且不会旋转产生有变形的直径圆盘形状构件;可移动式凸轮:凸轮和从动件做相对的直线平移运动;圆柱型凸轮:凸轮也是一个圆柱体,可以看做是移动的圆柱凸轮卷缩为另一个圆柱体图1.3 机械手凸轮选择盘状：见图特点；结构简单，体积小（2）材料选择从动件应当具有耐磨性，能够承受大的动态载荷。因此重要凸轮主要是优质碳钢或合金结构钢。硬度HRC=60~62。（3）尺寸计算如上图所示r1=95mmr必须遵循以下规则：a.满足生产过程，保证生产寿命；b.使机器工作更加高效提高生产效率；c.凸轮轮廓支架易于设计以及生产；d.减少振动并改善工作的机械性能；而且还要从以下几个方面考虑并注意到：一定要能够满足生产过程中的工艺要求；一定要能够提高机器的生产效率，以及生产质量；c、有良好的缓冲效果,能够提高机器自身的稳定性;d、最重要的是凸轮的轮廓曲线尽量容易制造出来。0V0a s20图4-4凸轮上的位移、速度及加速度图（4）凸轮强度计算σ=ZE×Squrt[F/(b×ρ)]≤[σH]Kgf/mm2其中b：接触宽度b=8mmF：法向作用力（N）如图P夹×（L1+L2）=因为P夹=0.588（N），L1=20mm,图4-5机械手受力分析所以F预=0.15又如图（F预+∆F）×L1=F×其中L3→所以F=1.247（N）ρ：ρ=ρ1×ρ2/（其中滚子半径ρ1=8凸轮接触点曲率半径ρ2所以ρ=7.38mmZE→ZE[σH[σH]=27.44-29.4N/mm2→取[σH所以σ=27.44N/mm2在此σ≤[σH符合要求。1.2.2顶糖杆槽凸轮图1.6顶糖杆槽凸轮（1）凸轮机构的结构设计根据包装机的工艺特点,顶糖杆凸轮机构采用摆动滚子型的平面槽形凸轮机构,从动件使用水平摆动,触头类型3采用滚轮型,触头与凸轮机构的锁合方法为凸轮沟槽式,凸轮机构与轴承之间的联接结构采用钉销固定结构。如下图图1.7凸轮固定结构（2）凸轮轮廓线设计①选择从动件的运动规律h=H(tt②选择最佳压力角凸轮的最优的压力角可由表1.1得出表1.1 凸轮机构最佳压力角升 程回 程推 杆摆 杆推 杆摆 杆αmax≤30~38αmaxα≤70~80°顶糖杆凸轮摇动滚子式槽凸轮最恰的压力角是α③从动件滚子半径为改变从动件和凸轮机构之间的磨擦状况,通常选用滚子触头。凸轮理论廓线最小曲率半径ρmin故选择滚子半径γ<0.8ρmin根据设计要求以及使用要求直接选用γ=9mm④rb根据设计要求直接取r⑤图解法画凸轮的轮廓曲线图1.8凸轮轮廓设计图作图步骤：选中rb作为半径作基圆且需要主要比例，将基圆与从动件二者之间的相交点Ab.自OA0沿（-ω）方向取Φ、Φ′、ΦS′，并在Φ、Φ′中再细分成若干等分，连接OA1′、OAc.选择点A1A1′=11′、A2Ad.将一下若干点A0、A1、应该注意以下两点：1.选择移动的比例要求和我们所画出的基圆比例保持一致不能有误差。2.移动的起点要求在基圆上向外量起（3）制造精度，凸轮尺寸、材料表面粗糙度和热处理的办法表1.2 材料和热处理工作情况凸轮从动件接触端凸轮材料热处理方式从动件材料热处理方式低速度轻负载40度45度50度调质45#表面淬火优质灰铸铁170~250HB尼龙球墨铸铁190~270HB中等速度速中等负载45°表面淬火20Cr渗碳淬火45°40Cr表面高频淬火15°、20°、20Cr渗碳淬火较高的速度以及较重负载40Cr高频淬火工具钢淬火38CCr25Cr氮化表面硬度表1.3凸轮技术条件凸轮工作要求向径偏差（mm）角度偏差槽形凸轮槽宽凸轮孔与凸轮与滚子的配合凸轮（mm）Dd的比值表面粗糙度盘形槽形精确±（~1)±（109~209）H7或H8H7H88~15≤25D∇t∇7中等±（0.）±（309~409）H8∇7∇6一般±（0.）±1°H9∇6∇5顶糖杆凸轮选用45调质HBS220~260。1.2.3拔糖杆偏心凸轮图1.10拔糖杆凸轮拨糖杆的设计过程与顶糖杆凸轮相同,所以拨糖杆凸轮的设计过程就不在一一列出，但重要的技术参数要求依旧列出如下所述（1）凸轮机构从动件和凸轮几何封闭从动件运动规律也为正弦运动h=H(tt凸轮主要设计尺寸1.4拔糖杆主要尺寸表1.2.4剪纸刀平面凸轮、抄纸板平面凸轮1.11剪纸刀凸轮参数图数字运动角δ运动规律10°~120°等速上升h=602120°~180°推杆远休3180°~270°正弦加速度下降h=604270°~360°推杆近休偏心距e=25基圆半径r0=50表1.5剪纸刀凸轮表表1.6 抄纸板凸轮参数数字运动角δ运动规律10°~120°等速上升h=502120°~180°推杆远休3180°~270°正弦加速度下降h=504270°~360°推杆近休偏心距e=20基圆半径r0=401.2.5接糖杆圆柱凸轮图1.12接糖杆圆柱凸轮表1.7接糖杆圆柱凸轮运动规律表R=（50~150）60推程h=（50~120）1001.3棘轮设计1.3.1棘轮材料选择通常,棘轮机构可以与棘轮机构和爪机构同时配合安装使用,以方便实现间歇回转运动或有效防止机体反向旋转。技术参数棘轮机构爪由外角啮合机构和角内齿轮啮合装置组成。一般来说,爪机构是一种主要机械传动结构部件,棘轮是被动传动部件。但是,由于它必须在其工作运转过程中几乎总是要与外界糖果接触,因此也对棘轮板的新材料性能要求提出来了许多新方面的严格要求。选40Cr材质：耐腐蚀性好；选择40Cr棘轮的形状如下图所示：图1.7棘轮1.4槽轮机构设计1.1.1槽轮种类和材料选择滑轮、旋转臂配备有圆销和形成滑轮的轴。拔盘是自动的,它以相同的速度旋转,穿过拉销启动履带轮,形成单向旋转。本发明的滑轮结构,具有构造简洁紧凑、使用方便、工作安全性高、效率高、滑轮动静比成本恒定等特点。.滑轮材料及热处理：38CrM0Al，调质240HBS，氮化0.5mm，550HV，拨盘整体及热处理：45钢调质240HBS拔盘圆柱销热处理：45钢，外壳42HRC。有许多不同类型的滑轮机构，见下图。外滑轮（图A）和内滑轮（图B）、球形滑轮（图C）和负外滑轮（图D）图1.8槽轮机构型式1.1.2槽轮尺寸设计槽轮机构的主要尺寸如下图图1.9六槽槽轮机构形状尺寸槽数Z=6圆销数=2，两圆销夹角α=180°，2∅2中心距L=60mm，圆销半径r=5mm翻阅