糖果包装机械设计涵盖了机构设计、机械手装置设计、链轮、凸轮、棘轮、六槽轮、电机选用轴的设计(编辑修改稿)

糖果包装机械设计涵盖了机构设计、机械手装置设计、链轮、凸轮、棘轮、六槽轮、电机选用轴的设计(编辑修改稿)内容摘要：

18 图 链轮机构 链的节距的大小 ， 反映了链条和链轮齿各部分尺寸的大小。 在一定条件下 ， 链的节距越大 ， 承载能力越高，但传动的多 边形效应也要增大，于是振动、冲击、噪声 也越严重。 所以设计时， 为使传动紧凑 ， 寿命长 ， 应尽量选取较小节距的单排链。 速度高 、功 率大时 ， 则 选用小节 距的 多排链。 从经济上考虑 ， 中心距小 、 传动比小时 ， 选小节距多排链 ； 中心距大 、 传动比小时 ， 选用大节距单排链。 因此必须对 功率 P0进行修正： 由《机械设计 》（第七 版 ） [5]P175 P0=Pca/（ KZ*KL*KP） 其中： KZ为小链 轮 齿数系数： 由《机械设计 》[5]P178 表 910 得： KZ=Z1 /19 =1 KL为链长 系 数：由《机械设计 》[5]P178 表 910 得： 取链 数 LP=116 节 KL＝ (LP/100) ＝ KP为多排链系数： 由《机械设计 》 [5]P179 表 911 得 ： KP=1 所以 P0= KW （ 5）链传 动 的中心距 a和链节数 LP 一般 中 心距 a0=（ 30～ 50） p 粗 取 a0=40 p LP= 2a0/p+（ Z1+Z2） /2+[（ Z2Z1） /（ 2*π） ]2*p/a0 () 所以 LP=2*40+70/2+26/40= 圆整得： LP=116 所以 a=p*{[LP（ Z1+Z2） /2]+squrt[（ LPZ2/2Z1/2） 22*（ Z2/π Z1/π） 2]}/4 () 其中： 取节距 p 为 mm 则中心距 a = (6)小链轮毂孔最大直径 d kmax 由《机械设计 》（第七 版 ） [5]P168 表 94 得： dkmax=29mm 19 取 dk=26mm (7) 链 传 动作用在轴上的力（压轴力） FP 链传动的压轴力 FP（单位 N）可近似取为： FP≈ KF*Fe () 其中： Fe为链传递的有效圆周力，单位为 N。 Fe=1000P/V=60*1000*1000*P/（ π *D*n1） = （ ） KF 为压轴力系数 因为是垂直传动，所以取 KF= 所以 FP= N （ 8） 滚 子 链传动的额定功率计算： 在此采用的是滚子链传动。 其额定功率图有： 曲线 1 曲线 2 曲线 小链轮转速 n1（ r/min） 图 链 轮 转速功率图 ① 由链板疲 劳 强度限定的额定功率 P0（曲线Ⅰ ）： 由《 机 械设计 》（ 第 七版） P0= n1 pp 8*)(  其中： Z1为小链轮齿数： Z1=19 n1为小链轮转速： p 为节距： p= 则 P0= 千瓦 ≥ P 所以符合条件。 ② 由滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的额定功率 P0（曲线Ⅱ） 由《 机 械设计 》（ 第 七版） [5]P175 P0=n pz 20 所以符合条件。 ③ 由销轴与套筒的胶合限定的滚子链工作能力（曲线Ⅲ） 由《 机 械设计 》（ 第 七版 ） a x)(*)(*)()1000(Fezppn  则 n max=所以符合条件。 3 .链轮设计 （ 1）大、小链轮直径尺寸和端面齿廓的确定 已知链条节距 P= 小轮齿数 N1=19 大轮齿数 N2=51 小轮节圆直径 D1=75mm 大轮 D2=200mm 小轮内径 d=26mm 则齿顶圆直径 OD=D1+2 所以 小链轮齿顶圆直径 OD1=75+2 =86mm 大链轮齿顶圆直径 OD2=200+ =211mm 查《链轮设计制造应用手册》 [15]P243表 39得 节距 SC302 图 链轮端面齿廓 链轮端面齿廓如图 E（顶部）和 B（底部）可分别由下式得： 21 ) 8 0( c o t  NPE 2)( c o  NPB 则小链轮齿廓曲线中 心直径 E1=55mm B1=48mm 大链轮齿廓曲线中心直径 E2=180mm B2=173mm (2)链轮轴向齿廓形状的确定 图 链轮轴向齿廓形状 查表得链轮以下参数 Mmax= A= R=  W=  其中： M为链条最大全宽 所以取 M=15mm A= R=5mm W= 至此链轮设计 完毕。 22 凸轮设计 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，它运动时，通过高副接触可以使从动件获得连续或者不连续的任意预期往复运动。 凸轮机构的实现专用机床自动化和半自动化中应用较广泛的一种机构。 它常用来传动工作部件的进给运动 、 调动运动和控制其它一些辅助机构。 其特点是工作可靠 、 体积小 、 结构简单 ， 多 是适用于行程小、运动规律复杂、转速在 500 转 /分以下的运动循环。 凸轮机构的优点是：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单、紧凑、设计方便。 它的缺点： 1）凸轮和从动件为点接触或 线接触，易磨损，只宜用于传动力不大的场合； 2）凸轮轮廓加工比较困难； 3）从动件的行程不能过大，否则会使凸轮变得很笨重。 （ 1） 常用的凸轮有：盘状、柱状、板状。 在此 选 择 盘 状 ：（ 如 图 ） 它是 具 有 沿 径向 变 化 轮 廓曲 线 的 盘 状零 件。 其 特点 是 结 构 简单 ， 体 积小。 但其半径差不宜过大，一般不超过 100～ 120 毫米。 在此处半径差取 10mm。 （ 2） 凸轮材料选择 凸轮和从动件的材料 ， 应保证其工作表面有一定的耐磨性 ， 并能承受较大的动载荷。 所以一 般较重要的凸轮材料多用优质碳素钢或合金结构钢制造。 如 45号钢、 50号钢、 20Cr 钢或 40Cr 钢等。 在此取 20Cr 钢。 20Cr 钢经 表 面渗碳后淬硬并回火 ， 其硬度 HRC=60～ 62 23 图 凸轮 如图 取 r1=95mm, r2=85mm 在选择凸轮和从动杆时应考虑以下几点： a、 满足生产工艺要求； b、 尽量提高机器的生产效率； c、 减少冲击振动，改善机器的工作性能； d、 凸轮轮廓曲线易于制造。 10 0 V（ mm/s） 0 a (mm/s2 0 图 凸 轮 上的位移、速度及加速度图 由 r1到 r2过渡为匀变速过渡 其 行 程图、速度图及加速度 图 见上图 24 由《机械设计手册》 中 册 第二版 得凸轮强度 ς 计算公式为： ς =ZE*Squrt[F/(b*ρ )] ≤ [ς H] Kgf/ mm （ ） 其中 b： 接触宽 b=8mm F：法向作用力（ N） 如图 P夹 *（ L1+L2） =F预 *L1 因为 P夹 =（ N）， L1 =20mm,L2=30mm 所以 F预 = L3 又如图（ F预 +Δ F） * L1 = F* L3 其中 L3=40mm 所以 F=（ N） ρ ： ρ =2121*ρρ ρρ 其中 滚子 半 径 ρ 1=8mm 凸轮接触点曲率半径 ρ 2=95mm 所以ρ = ZE： 系 数 （钢对钢） ZE= 查《机械设计手册》 中 册 第二版 [13]P136 [ς H] ： 许 用接触应力 [ς H]=取 [ς H]=所以ς = ≤ [ς H] 符合要求。 棘轮设计 1棘轮材料选择 一般的棘轮机构是由棘轮和棘爪机构两部分组成 ，用来实现间歇运动或防止逆转的制逆装置。 棘轮机构有外啮合 、 内啮合两种 ， 一般棘爪是主动件 ， 棘轮是从动件。 但在本设计中所用的棘轮 不是作为如上的用途 ， 它只是用来实现对巧克力糖的传输 ， 所承受的周向力极小 ， 同时几乎不受 任何机械磨损的作用 ， 因此对该棘轮的材料强度要求 25 不高。 但它工作时一直与巧克力糖接触 ， 所 以对该棘轮的材料性能提出了新的要求，那就是要求它具有相当好的耐腐蚀性。 材料：要求耐腐蚀， 对其强度没要求 ， 选 40Cr。 2 棘轮形状确定 基本形状如图 图 棘轮 由设计得棘轮形状，其中 d=16mm ,d1=60mm ,D1=300mm。 六槽槽轮机构设计 （ 1） 分类 ： 槽轮机构（又称马尔他机构）能把主动轴的匀速连续转动转换为从动轴的周期性间歇运动。 常用于各种转位机构中。 槽 轮机构的基本型式分为外接 、 内接和球面槽轮叫三类。 外接槽轮机构的主 、 从动件转向相反 ， 槽轮的停歇时间转位时间长。 内接槽轮机构则相反。 球面槽轮的转位时间等于停歇时 间。 在此采用的是外接槽轮。 按槽的方位不同，槽轮机构可分为： ① 径向槽 轮 ：它冲击小，制造简单，最为常用，槽轮的 动停时间比取决于槽数 Z。 ② 非径 向 槽轮 ： 在槽数不变的条件下 ， 可以用不同的中心距与曲半径的组合来获得不同的动停时间比，但冲击较大。 (2)材料 26 槽轮工作部分的材料采用 40Cr 钢 ， 经表面淬火硬度达 HRC45～ 50；曲 柄 材料可用轴承纲， 经表面淬火硬度达 HRC59～ 63（也 可 采用 20Cr钢 ，经表面渗碳淬火硬度达 HRC56～ 62）)槽轮机构一般不作强度校核。 槽 轮基本形状如图： 图 取槽数 Z=6， 圆销数 =2，两圆销夹角α =180176。 ， 2φ 2 =π /3 ,中心距 L=60mm，圆销半径 r=5mm。 查《专用机床设计与制造》 [2] P318 2φ 1=π 2φ 2=2π /3 因为 2φ 1≤ α 所以所取条件可行。 当槽轮停留时：转角 2φ 0=2π 2φ 1=π /3 查《专用机床设计与制造》 [2] P318 运动系数σ =t1/t2=2φ 1 / 2φ 0=2 R1=L*sin（ φ 2） = 30mm R2=L*cos（ φ 2） = 52mm 查《专用机床设计与制造》 [2]。