糖果包装机构设计_毕业设计

糖果包装机构设计

目录

摘要 (1)

关键词 (1)

1前言 (2)

1.1课题的来源 (2)

1.2包装机发展方向 (2)

1.3 国内外糖果包装机的发展现状 (3)

1.4本课题的研究意义 (3)

2粒状巧克力糖果包装机总体方案设计 (4)

2.1产品特征 (4)

2.2包装材料 (5)

2.3粒状巧克力糖果包装机的设计要求 (5)

2.4包装工艺方案拟定 (5)

2.5粒状巧克力糖果包装工艺的实验 (6)

3粒状巧克力糖果包装机的执行机构 (8)

3.1机型选择 (8)

3.2包装机的执行机构 (8)

4粒状巧克力糖果包装机的传动系统设计 (9)

4.1粒状巧克力糖果包装机的传动系统设计简图 (9)

4.2选择原动机 (10)

4.2.1机械特性 (11)

4.2.2转速 (11)

4.2.3运行经济性 (11)

4.3电动机的选择 (11)

4.4 带轮设计 (12)

4.4.1带轮的优缺点 (12)

4.4.2选用带轮要求 (13)

4.4.4带轮设计过程 (13)

4.5链轮设计 (17)

4.5.1链传动优缺点 (17)

4.5.2链传动的设计过程 (18)

5 机械手及进出糖机构设计 (21)

5.1夹持装置设计 (21)

5.1.1 设计要求 (21)

5.1.2基本结构如图 (21)

5.1.3 夹紧力P夹计算 (22)

5.1.4 弹簧力P弹簧计算 (22)

5.1.5开闭角а的计算 (24)

5.2凸轮设计 (24)

5.2.1选择凸轮类型 (24)

5.2.2凸轮材料的选择 (25)

5.2.3 凸轮尺寸计算 (25)

5.2.4 凸轮强度计算 (26)

5.3 棘轮设计 (27)

5.3.1 棘轮材料选择 (27)

5.3.2 棘轮形状确定 (27)

5.4六槽槽轮机构设计 (28)

5.4.1槽轮分类及材料选择 (28)

5.4.2槽轮机构设计及尺寸计算 (28)

6 其它机构原理 (29)

6.1 顶糖、接糖机构示意图 (29)

6.2 抄纸和拨糖机构示意图 (29)

7 绘制粒状巧克力糖包装机的工作循环图 (31)

8 粒状巧克力糖果包装机执行机构形态矩阵 (32)

9结论 (33)

参考文献 (33)

致谢 (34)

糖果包装机构设计

摘要：颗粒状糖果包装机设计是典型的机械系统设计，它不仅包括机构的尺寸、强度设计，还包括了传动机械系统设计。本设计主要是针对圆台柱状巧克力糖的铝箔纸包装。设计主要内容有三方面：设计方案设计、机械手及进出糖机构设计与传动系统链设计。机械手及进出糖机构设计是本设计功能能否执行的灵魂，它也是本设计的设计重点之一。它要实现巧克力糖的输入、折边、抄底边、等等功能，直到最后由输送带输出。整个系统功能实现中，机械手要实现的是夹糖、折边、转送等重要功能。

关键词：包装机，巧克力糖包装，机械手。

Candy packaging design

Abstract:Granular candy packaging machine design is a typical mechanical system design, it includes not only the size of the organization, the strength design, also includes the mechanical transmission system design. This design mainly is aims at the circle pillar shape chocolate aluminum foil paper. Main content has three aspects: design project design, manipulators and in and out of the sugar chain institutions design and transmission system design. Manipulator and in and out of the sugar mechanism design is the soul of the design function can be performed, it is also one of the design key of this design. It to implement a chocolate candy input, ruffled, copy the bottom edge, and so on functions, until the final output by the conveyor belt. To implement the whole system function implementation, manipulator clamp is sugar, ruffled, transfer and other important function.

Key words: packing machine, chocolate candy packing, manipulator.

1 前言

1.1 课题的来源

随着市场经济的发展，人民生活的不断提高，包装工业在国民经济中所占比重和作用也越来越大。一方面映射出全球全球工业化生产的高速发展，另一方面又可以看出人们在追求商品内在质量的同时，对商品包装的要求也越来越高，这为推动包装机械工业带来的巨大的动力。

综观世界范围来看，包装机械工业是一个市场潜力巨大的朝阳行业，特别是在近几年发展迅猛，已经在各国国民经济中具有重要的地位，它可以提高劳动生产率，改善生产环境，降低生产成本，提高商品档次，增加附加值，从而增强商品的市场竞争力、带来更大的社会效益和经济效益。目前，美、日、德、意是世界包装机械的四大强国，这些国家生产的包装机械品种多、数量大，在国际市场上具有较高的占有率。

1.2 包装机发展方向

目前，国外包装和食品机械水平高的国家主要是美国、德国、日本、意大利和英国。而德国的包装机械在设计、制造及技术性能等方面则居于领先地位，

2002年德国包装机械产值达34亿欧元，其产量的77 %为出口产品。最近几年，这些国家包装和食品机械设备发展呈现出新的趋势。

德国包装机械设计的新趋势:

德国与美国、日本、意大利均为世界包装机械大国。在包装机械设计、制造、技术性能等方面居于领先地位。德国包装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，德国包装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。德国包装机械以饮料、啤酒灌装机械和食品包装机械见长，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，小袋包装机的包装速度高达900袋／min。

3) 使产品机械和包装机械一体化。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，因此要求包装机械具有良好的柔性和灵活性，使包装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，德国包装机械设计普遍采用了计算机仿真设计技术，大大缩短了包装机械的开发设计周期。

包装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6％～8％，其他的就是运转成本。[3]

1.3 国内外糖果包装机的发展现状

就糖果包装机而言，要数美国、西德、意大利和英国名列前茅。这些国家的包装机制造商一般都有四、五十年的历史，可称得上经验丰富，名不虚传。纵观门类繁多的包装机，各有不同的特点。其一在保持中速稳定的基础上，向高速包装前进。目前比较有影响的高速包装机有意大利的G.D.-1200型连续切断包装机。更甚者为英国Rose Theegarten公司出产的U1-F1型和“Twister”型。其二，同一部机器的包装花样多种。具有代表性的有西德的Otto Hansel公司出产的X8003型糖果包装机，西德的Robert Bosch 公司H.H.211型糖果包装机另外，即使单一品种的包装机器，可包尺寸范围也比较大。其三采用多层包装，一般为三层。如意大利G.D.包装机一般为是多层式包装，还有美国的、西德的、英国的都不少于二层。

中国包装机械起步较晚，经过20多年的发展，中国包装机械已成为机械工业中十大行业之一，为中国包装工业快速发展提供了有力的保障，有些包装机械填补了国内空白，已能基本满足国内市场的需求，部分产品还有出口。为使包装机械具有良好的柔性和灵活性，提高自动化程度，须大量采用微电脑技术、模块技术和单元组合形式。为适应包装产品品种和包装类型的变化，包装机械设备的柔性和灵活性常表现在以下三个方面：一、量的灵活性。二、构造的灵活性。三、供货的灵活性。采用单元组合，将各单元组合在一起供货。如糖果包装机，在一个共同基础上，组合不同的单元，三个进料口，四种不同的折叠包装形式，这样一台机器就可同时包装8～10种不同的糖果。由多个机械手操作，在一台摄像机的监控下，指挥其动作，按指令以不同的方式对不同种类的糖果进行包装。若产品改变了，只要改变摄像机内的程序即可，从而使设备具有良好的柔性和灵活性。[4]

1.4 本课题的研究意义

糖果是以白砂糖、粉糖浆(淀或其它食糖)或允许使用的甜味剂,食用色素为主要原料，按一定生产工艺要求加工制成的固态或半固态甜味食品。糖果分类：糖果可以分为硬质糖果、硬质夹心糖果、乳脂糖果、凝胶糖果，抛光糖果、胶基糖果、充气糖果和压片糖果。值得注意的是:随着糖果制造业的迅速发展，糖果制品的品种和式样层出不穷，日益新颖。为了适应市场变化的需要，大规模的提高劳动生产率，糖果包装机制造商迎来了蓬勃生机的行业春天。在糖果的包装过程中，必须快速将糖果包装起来还要有各色的包装样式，由此各色的糖果包装机便应运而生。糖果包装机主要有以下

优点：一、降低了人们的劳动强度，提高了工作效益。二、同款样式的包装一致性高，损耗低。[7]

2 粒状巧克力糖果包装机总体方案设计

2.1 产品特征

粒装巧克力糖呈圆台形，轮廓清楚，但质地疏松，容易碰伤。因此，考虑机械动作时应适合它的特点，以保证产品的加工质量。产品夹紧力要适当；在进出料时避免碰撞而损伤产品；包装速度应适中，过快会引起冲击而可能损伤产品等。包装工艺首要的是解决坯件的上料问题。显然，像巧克力糖之类的产品，使用一般料斗上料方法是不适宜的。如果采用料仓式上料方法，则需要人工定时放料，每分钟放80粒糖也够紧张的。如果将自动机的进料系统直接与巧克力糖浇注成形机的出口相衔接，则比较容易解决巧克力糖的自动上料问题。[10]

图1 圆台状巧克力糖果

Fig.1 Frustum of a cone shaped chocolate

2.2 包装材料

食品包装材料应十分注重卫生。粒状巧克力糖包装纸采用厚度为0.008mm的金色铝箔纸，它的特点是薄而脆，抗拉力较小，容易撕裂，也容易褶皱。因此，在设计供纸部件时对速度应十分注意。一般包装的速度越高，纸张的拉力就越大。根据经验，一般送纸速度应小于500mm/s。

选择供纸机结构时，主要依据下列两点：

1）采用纸片供料或是采用卷筒纸供料。本机采用卷筒纸。

2）纸张送出时的空间位置时垂直置放的还是水平置放的。将纸片水平置放对包装工艺有利。但卷筒纸水平输送，只能采用间歇式剪切供纸方法。

2.3 粒状巧克力糖包装机的设计要求

1) 生产率约为 120 粒/min。自动机的生产率为 70--130 粒/min。

2) 要求巧克力糖包装后外形美观、挺括，金属铝箔纸无明显损伤、撕裂、皱褶。

3) 机械结构简单，工作可靠、稳定、操作方便、安全、维修容易，造价低。

4) 要求设计糖果包装机的间歇剪切机构、铝箔纸锥面成型机构、褶纸机构以及巧克力糖果的送推料机构。

5) 整台机器外形尺寸（长×宽）不超过 800mm×1000mm。

6) 锥面成形机构不论采用平面连杆机构、凸轮机构或者其他常用机构，要求成形动作尽量等速，启动与停顿时冲击小。[10]

2.4 包装工艺方案拟定

图2 包装工序分解图

Fig.2 Packaging process diagram

图2为最初的巧克力糖包装工艺图.根据人工包装动作顺序,针对产品包装质量要求,该机包装工艺如下:

1) 将75mm×75mm铝箔纸覆盖在巧克力糖小端正上方,如图2(a)所示。

2) 使铝箔纸沿糖块锥面强迫成行如图2（b)所示。

3) 将余下的铝箔纸分成两半,先后向大端中央折去,迫使包装纸紧贴巧克力糖,如图2(c),(d)所示。

2.5 粒状巧克力糖果包装工艺的实验

根据初拟的包装工艺方案,进行工艺实验。

如下图所示,机械手设计上是具有弹性的锥形模腔,这样能适应巧克力糖外形尺寸

的变化,不存在拉破铝箔纸的现象。在机械手下面有圆环形托板,以防止糖块下落。

图3为钳糖机械手简图。

图3 钳糖机械手

Fig.3 Manipulator clamp sugar

1-转轴 2-转盘 3-弹簧 4-钳糖机械手（共6组） 5-环形托板

图4 巧克力糖包装

Fig.4 chocolate packaging

1-铝箔纸 2-接糖杆 3-糖块 4-顶糖杆 5-折边器 6-环形托板工艺实验的过程如下：

当钳糖机械手转至包装糖块位置时,接糖杆向下运动,顶糖杆向上推糖块和包装纸,使糖块和铝箔纸夹在顶糖杆和接糖杆之间,然后它们同步上升,进入机械手,迫使铝箔纸成型如图2(b)所示,接着折边器向左折边,成图2(c)状,然后转盘带机械手作顺时针方向转动,途径环行托板,使铝箔纸全部覆盖在糖块的大端面上,完成全部包装工艺如图2(d)所示.

由于包装纸表面还不够光滑,有时还发生褶皱现象,需要进一步改进.

经过实验,发现铝箔纸只要用柔软之物轻轻一抹,就很光滑平整地紧贴在糖块表面上,达到预期的外观包装质量要求.因此增设了一个带有锥形毛刷圈（软性尼龙丝），在定糖过程中，先让糖块和铝箔纸通过毛刷圈，然后再进入机械手成形，结果使包装纸光滑、平整、美观，完全达到包装质量要求。

图5 巧克力糖包装成型机构

Fig.5 Chocolate candy packaging forming mechanism

1-左抄板纸 2-钳糖机械手 3-接糖杆 4-右抄板纸

5-锥形尼龙丝圈 6-铝箔纸 7-糖块 8-顶糖杆另外，考虑自动机工作的可靠性，在成品出料口增设拨糖杆，确保机械手中的糖块落入输送带上。这样的工艺方案就此确定。

3 粒状巧克力糖果包装机的执行机构

此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣：九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩

4 粒状巧克力糖果包装机的传动系统设计

4．1 粒状巧克力糖果包装机的传动系统简图

巧克力糖果包装机的传动系统是将电动机转速通过减速并传递到各个执行机构的驱动构件，使之完成机器的工作循环。根据自动机传动系统设计的一般原则和粒状巧克力糖包装工艺的具体要求，拟定如图7所示的传动系统。

图7 粒状巧克力糖包装机传动系统

Fig.7 Granulated sugar packets chocolate machine drive system 1-电动机 2-带式无级变速机构 3-链轮幅 4-盘车手轮 5-顶糖杆凸轮

6-剪纸导凸轮 7-拨糖杆凸轮 8-抄纸板凸轮 9-接糖杆凸轮 10-钳糖机械手11-拨糖杆 12-槽轮机构 13-接糖杆 14-顶糖杆 15-送糖盘 16-齿轮副17-供纸部件链轮 18-输送带链轮 19-螺旋齿轮副 20-分配轴

4.2 选择原动机

原动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，有电动机、内燃机、蒸汽机、水轮机、汽轮机、液动机等。电动机的构造简单、工作可靠、控制简便、维护容易，一般生产机械上大多采用电动机驱动。所以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。

电动机类型和结构形式可以根据电源种类（直流、交流）、工作条件（温度、环境、空间尺寸）和载荷特点（性质、大小、启动性能和过载情况）来选择。

工业上广泛应用Y 系列三相交流异步电动机。它具有高效、节能、振动小、噪声小和运行安全可靠的特点，安装尺寸和功率等级符合国际标准，适合于无特殊要求的各种机械设备。

电动机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：

4.2.1 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。

4.2.2 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。[11]

4.2.3 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。[11]

4.3 电动机的选择

因为设计中涉及的都是低速轻载荷工作条件,所以粗取电机额定转速和额定功率：

min /1440r n =，kW P 4.0=。

校核电机功率：系统中主要的功率消耗点为机械手的凸轮转动点，

FV P =机械手轴 (4-1)

其中 F 为凸轮上所受的力：N F 247.1=（由设计计算得）

V 为凸轮接触点的线速度：

60/n r 2???=πV （4-2）

其中转速min /60r n =，接触点半径m r 095.0=，则s m V /5966.0=。

所以W 744.0=机械手轴P 。

电机要求功率：

)/(

螺旋齿轮槽轮链带机械手轴需ηηηη???=P P （4-3） 查《机械零件手册》机械传动的特点和性能：[15]

表1 机械传动效率的概略数值与取值

类 别

效 率η 取 值 带传动

0.90～0.94 带η取0.92 链传动

0.95～0.97 链η取0.96 槽轮传动 0.88～0.98 槽轮η取0.90 螺旋齿轮传动 0.96～0.99 螺旋齿轮η取0.97

由于查不到功率为kW 4.0，转速为 min /1440r 电机，选的电机功率为kW 55.0，转速为min /1390r ，其型号为Y801-4。

4.4 带轮设计

4.4.1 带轮及其优缺点

⑴带传动是应用较广的一种机械传动机构。V 带由主动轮、从动轮和中间挠性带组成。带传动的工作原理是由主动轮转动，依靠带与带轮摩擦来带动从动轮工作。其主要尺寸有小带轮直径1d 、大带轮直径2d 、包角1α和2α、中心距a 及带长L 。其中包角α是带与带轮接触弧所对应的中心角。带传动的几何关系图如下：

图8 带传动几何关系简图

Fig.8 Tape drive geometry relationship diagram

⑵优点：传动带富有弹性，可以缓和冲击和振动，运转平稳，无噪音；当机器过载时，带子会在带轮上产生打滑，可防止其它零件损伤；制造、安装精度较低，成本低，维护方便； 适用于中心距较大时的传动。

⑶缺点：因带和带轮间有相对滑动（弹性滑动），所以不能严格保证一定的传动比（一般为理论转速的98%～99%）；有一定的摩擦损失，通常传动效率为90%～97%；由于传动带需要张紧，因此轴和轴承受力较大。

4.4.2 选用带轮要求

⑴传动的用途和工作情况选定：所选带轮可实现传动比为1/4.4～1/8的无级传动； ⑵传动的功率：kW N 55.0=；

⑶大小轮的转速大n 、小n 分别为min /312r n =大，min /1400r n =小；

⑷轮槽的尺寸要求：（由设计得）

基准宽度mm b d 5.8=，基准线上槽深mm h a 0.2min =，基准线下槽深mm h f 0.7min =，槽间距mm e 3.012±=，第一槽对称面至端面的距离mm f 0.7min =，带轮宽mm b 50=，外径mm d a 300=，轮槽角?=38?相应的基准直经mm d 296=。

图9 轮槽结构图

Fig.9 Pulley structure

4.4.3 带轮设计要求

⑴带轮的类型、长度、根数为选用 V 带，根数（由设计得）；

⑵带轮的尺寸、材料、结构；(HT15-33或HT20-40)

⑶中心距；

⑷作用于轴上的力Q F 。

4.4.4 带轮设计过程

⑴确定计算功率c P

带传动传递的名义功率P 可由工作部分计算，如工作部分计算困难也可简以电机的额定功率代替，但设计计算时应考虑机器工作载荷的性质和连续工作时间长短的影响，其计算功率c P 的计算公式如下：

P K P A c = (4-4)

其中P 为机器的名义功率（kW ）；kW P 55.0=；

A K 为工作情况系数：因为该传动的载荷平稳，每天工作时间大于16小时， 所以取3.1=A K ，故kW P c 715.0=。

⑵选定三角带型别

三角带型号决定了带的截面，型号过大，虽然减少了胶带的根数，但带高h 大，带高与带轮直径的比值??d h :也就大，因而会增大传动时的弯曲应力，降低胶带寿命和效率。型号过大还使直径d 、中心距a 加大。而型号太小，弯曲应力虽小，但能传递的功率也小，也使根数过多，容易因制造误差而造成胶带松紧不一。所以正确选定胶带型号十分重要。

计算功率c P 和小轮转速小n 分别为kW 715.0、min /1400r 。查《机械课程设计简明

手册》P157，图6-4 普通V 带选型图。

所以选用Z 型带。其截面尺寸如下表：

表2 Z 型带的截面尺寸

Table 2 Taking the section size of Z type

型号

节宽p b 顶宽b 高度h 楔角? 露出高度T h 最大 最小 Z 8.5 10 6.0 40° +1.6 -1.6 ⑶选择大小带轮的直径1d 、2d

为获得尽可能小的d h :值，减小弯曲应力，在选定型号后，应尽可能采用较大的大轮直径1d ，但直径大，会使传动尺寸增大，所以1d 不宜过大。

取mm d 3001=，为实现传动比1/4.4～1/8 ，所以mm mm d 18.68~5.372=，则取mm mm d 70~352=，也就是小带轮的最小直径为mm 35，其最大直径为mm 70。

⑷计算胶带的速度v 1000601

1???=n d v π)/(s m （4-5）

其中mm d 3001=，正常工作时大轮转速1n 为分配轴转速除以I 链，分配轴转速为 min /120r ，I 链为67.2 ，即min /4.3201r n =，所以)/(03.5s m v =。

由上式知轮径确定了，带速随之也确定了，又由102/v P N *=，传递同样功率，带速v 越小，传递的圆周力就越大，需要胶带的根数越多。带速太高会因胶带离心力太大而降低带和带轮间的正压力，从而降低摩擦力，降低工作能力，同时会因L σ过大，而降低疲劳强度。所以在结构尺寸允许的条件下，最适当的速度是s m /20~1010~20。

若Z 、A 、B 、C 型v 大于25m/s ，轮径应重选。因为s m s m v /25/03.5<=。

⑸计算中心距a ，带长0L ：

a. 粗选中心距0a ：

中心距过大，虽然结构紧凑，但带长亦小，应力变化加快，使使用寿命降低，并使包角2α减小，摩擦力降低，传动能力减小；中心距过大，除有相反的利弊外，还易因速度较高引起胶带颤动。因此三角胶带初选中心距0a ，一般根据结构和传动位置需要。因此粗选中心距0a 应满足如下的范围：

)(2)(7.021021d d a d d +≤≤+

其中：

（当分配轴为120r/min 时）mm d mm d 75.66,30021==，

所以

mm a mm 5.73375.2560≤≤

取mm a 3000=。

b.由0a 确定胶带节线周长0p L ： 0

21210042)

(2a d d d d a L p ?-++?+=π （4-6） 所以 mm L p 12200=，圆整到相似标准节线的周长p L 和标准内周长i L ，因为胶带型号为Z 型，mm L mm L mm L i p p 1250,1275,12200===。

c.修整中心距a ： mm L L a a p p 5.312200=-+

= （4-7）

⑹计算小轮包角1α：

三角胶带传递最大摩擦力是小轮包角范围内摩擦力的总和。如包角太大，摩擦力不足，则带容易打滑。

小轮包角可按下式计算： ??=??--

≈35.13360)(18021a d d α (4-8) 因为?≥120α，所以符合包角要求。

⑺确定胶带根数z

工作中常将几根三角胶带成组使用，各型号的三角胶带的截面积一定，这样，在一定条件下单根三角胶带所能传递的功率也是一定的。另外，为保证带在工作中不出现打滑所能传递的功率。因此，胶带根数Z 可由下式求得：

L

C KaK P P P z )(1?+≥ (4-9) 其中：C P 为传递的计算功率：kW P C 52.0=，

P 为当包角?==18021αα（1=i ）、传动平稳情况下的单根三角胶带所能传递的功率（kW ）。因为带型为Z 型， 1d 为mm 75.66，带速v 为s m /03.5 ，所以取42.0=P 。

P ?为考虑实际传动比1≠i 时，由于带在大轮上弯曲较小而提高的传递功率，其值为： i w K n K P /11-?=?)(kW ，其中：w K 为弯曲影响系数，因为带型为Z 型 ，所以10329.0?=w K ，1n 为小轮的转速，所以min /14401r n =，i k 为传动比系数： 因为传动比95.28~4.4≥=i ， 所以取14.1=i K K ，则05128.0=?P 。

L K 为长度系数：因为mm L i 1250=，所以取11.1=L K 。

αK 为包角系数：因为包角?=35.1332α，所以取89.0=αK 。

k 为强力层材料系数，胶带材料聚酯、锦纶等合成纤维线绳结构的三角带；所以取33.1=k ，所以胶带根数7658.0≥Z Z 。

最后取1=z 。

⑻确定皮带预紧力0F

适当的预紧力是保证带传动正常工作的重要因素。预紧力不足，摩擦力就小，不能传递所需要的功率；预紧力过大，会使用胶带寿命降低，轴和轴承的压力增大，胶带容易松弛。较适宜的预紧力应按下式算出： )()15.2(50020N qv K zv P F C +-=α

(4-10) 其中：

q 为V 带每米的重量（N/m ）： 查表得：)/(588.0m N q =

C P 为计算功率：由前面计算的kW P C 52.0=，

αK 为包角系数：查表得：89.0=αK 。

v 为带速：

因为正常工作时，r/min 120=分配轴n ，又因为67.2i =链，所以r/min 4.320=大论n 。 所

以s m d n v /03.51=??=π大轮。

z 为带数：由前面给定1=z ，

所以N F 950=。

⑼求轴上的压力Q F )(2

sin 21

0N zF F Q α= (4-11) 其中:预紧力N F 950= , 根数1=z ,包角?=35.1332α,所以轴上压力

N F Q 47.174=。

最后，总结如下表：

表3 带轮设计计算方法

Table 3 Pulley design calculation method

序号

计算项目 符号 单位 计算公式 计算结果 1 确定计算

功率

c P kW P K P A c = kW P C 52.0= 2 选择

V 带型号

根据c P 和1n 确定，查图 Z 型 3 选择

大小带轮

直径

1d 、2d mm 查表 mm d 3001=，mm mm d 70~352= 4 验算

带速

v s m / 10006011?**=n d v π )/(03.5s m v = 5 初选

中心

距

0a mm )(2)(7.021021d d a d d +≤≤+ mm a 3000= 6 初选

长度

0p L mm 021210042)(2a d d d d a L p ?-++?+=π mm L p 12200= 7 实际

中心

距

a mm 200p p L L a a -+= mm a 5.312= 8 验算

包角

1α )(? a d d ??--≈?60)(18021α ?≈35.133α 9 计算

V 带

根数

z 根 L C KaK P P P z )(1?+≥ 1=z 10 确定

单根

V 带

预拉

力

0F )(N 20)15.2(500qv K zv P F C +-=α N F 950= 11 确定

带对

轴的

压力 Q F )(N 2sin 210αzF F Q = N F Q 47.174=

4.5 链轮设计

4.5.1 链传动及其优缺点

链传动是一种广泛应用于各种机械传动中的传动形式。其中传动用的滚子链占主要地位。滚子链传动主要用于平均传动比要求准确，且两轮轴间距较大，工作条件恶劣，低速重载、润滑良好且不宜采用带传动和齿轮传动的场合。通常滚子链传动的功

率kW P 100≤；传动比8≤i ；链速s m v /15≤；效率约为98.0~95.0。

⑴优点：与摩擦传动的带传动相比，它无弹性滑动和打滑现象；能够保持准确的平均传动比；传动效率高；又因链条不需要像带那样张得很紧，所以作用在轴上的径向压力较小；其结构较紧凑；制造与安装精度要求较低，成本低廉。

⑵缺点：它只能用于回转的传动；运转时不能保持恒定的瞬时传动比； 磨损后会跳齿； 工作时噪音大；不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。

4.5.2 链传动的设计过程

⑴链传动的失效形式：

a. 链的疲劳破坏；

b. 链条铰链的磨损；

c. 链条铰链的胶合；

d. 链条静力拉断。

⑵链轮不是标准件，但链轮上的齿形必须按照国家标准中规定的参数制作，其结构也要参照国家标准制作。滚子链的链轮结构主要根据链轮直径的大小确定，小直径的链轮可制成实心式；中等直径的链轮课制成孔板式，对于大直径的链轮，为了提高轮齿的耐磨性，常将齿圈和齿心不同的材料制造，然后用焊接或螺栓联接的方法装配在一起。链轮的齿形按GB/T 1243-1997中规定的参数制造，该标准中给链轮结构轮齿的具体形状流出了较大的余地，目前的链轮轮齿多采用三圆弧一直线齿形。

⑶选择链轮齿数1Z 、2Z 及传动比链i 及其它尺寸：

当该糖果包装机正常工作时，即其分配轴的转速为r/min 120，大链轮的转速与其相同也为r/min 120。

因为两轮间的传动比链i 要求为67.2:1，则小轮的转速min /4.3201r n =。取小轮的直径mm D 751=。

又因为两轮间的传动比链i 要求为67.2:1，所以大轮的直径mm D 2002= ,则小轮的转速 1000

601

11???=n D v π （4-12）

s m /255.1= 又有《机械设计》P177表9-8得： 171≥Z ，取191=Z ，则512=Z 。

⑷确定计算功率ca P

P K P A ca ?= (4-13)

其中: