包装机械课程设计

包装机械课程设计说明书题目：糖果包装机扭结手的设计

学生姓名：翁馨

学号： 3080614050

院（系）：机电与能源工程分院

专业： 08包装工程2班

指导教师：张炜

一、课程设计目的及内容

（一）目的

包装机械课程设计是专业课教学的一个重要实践性环节，是机械零件课程设计的延伸，是包装机械设计的一次全面训练，目的是：

1．联系实际生产，运用所学知识，培养独立分析问题、解决问题的能力；

2．利用“包装机械设”、“机械原理”、“机械设计”等前序课知识，学会并掌握包装机械的特点及方法；

3．加强机械设计基本技能的训练，加强计算能力和运用有关设计资料、设计手册、标准、规范及经验数据的能力的培养，加强机械绘图能力的培

养，综合培养学生工程设计的能力；

4．巩固和加强学生进行技术总结及编制技术文件的能力。

（二）内容

本课程以间歇双端扭结式糖果包装机的扭结手作为设计课题，需学生两周内，完成糖果包装机扭结手的全部设计，获得包装机械设计的基本训练。

1.参数设计根据课题设计任务，确定糖果包装机扭结手主要构件的结构

形式和尺寸参数、运动参数。

2.方案设计根据糖果包装扭结手的结构形式、性质及运动参数，拟定扭

结手的机械传动链、传动系统图、工作循环图。计算并确定各级传动的

传动比，齿轮传动、凸轮传动等传动构建的结构参数及尺寸，拟定扭结

手的结构方案图。

3.结构设计根据结构方案图，在正式图纸上拟订传动构件与执行构件的

位置，然后依次进行执行构件设计、传动系统设计、操纵机构设计、密

封及润滑的结构设计。

二、设计要求

（一）根据课程设计任务书，在两周时间内，独立完成糖果包装机扭结手的设计。

（二）图纸设计要求

1．图量

1）完成0号图一张，进行糖果包装机扭结手总装配图的设计

2）完成3号图三张，进行三个主要零件的零件图设计

2．要求

1)设计方案必须合理

2）装配图必须表明扭结手的全部结构、原理

3）标明每个机械零件的功能、形状、尺寸、位置及相互联接的方法、相互配合的性质及运动关系；

4）必须标明所有配合尺寸、定位及联结尺寸、位置及相互联接方法、相互配合的性质及运动关系；

5）必须由视图及剖视图组成，视图完整，投影关系准确，线条及画法、尺寸及配合的标注必须符合国家标准，技术条件齐全；

6）零件图必须标清零件的形状、大小及结构、尺寸精度、表面粗糙度；

形状及位置公差，按国家标准绘制，技术条件齐全。

（三）设计说明书要求

设计说明书是设计的主要依据，内容必须详尽准确，必须使用工程术语，文字通顺简练，字迹工整，总文字不少于5000字。设计说明书具体包括：

1.设计题目；

2.用途与规格（生产能力）；

3.运动参数、动力参数及主要结构尺寸的确定；

4.结构形式、传动方式、传动系统的拟定，方案的论证，画结构草图；

5.机构及主要零部件的设计、选用；

6.主要零件、部件的强度、刚度设计计算校核；

7.操纵机构及润滑方式的设计计算；

8.设计说明书中的理论及计算公式要注明出处；参考文献标注规范。

三、扭结手工作原理

间歇式双端扭结式糖果包装机主要由料斗、理糖部件、送纸部件、工序盘以及传动操作系统等组成，昌东系统如图1所示。包装机工作时，住传送机构带动工序盘作间歇转动，随着工序盘转动，完成对单层或双层材料卷封糖果的双端扭结包装。调整主电机的转速，即可调整包装机的生产速度，从而适应不同的包装纸和糖果。

图3工作循环图

糖果经包装纸四面裹包后，两端扭结封闭。糖果包装机扭结手由左、右两手组成，左右对称布置，单端扭结手结构示意如图2所示，主要由扭结手、槽凸轮、摆杆、拨轮、齿轮及传动轴等组成。为满足包装纸扭结的要求，在扭结过程中，钳手应完成自身的转动、轴向移动和张合三种运动。输入轴1的运动经齿轮4、5、6、7传动后，带动钳手2实现扭结转动;输入轴1的运动经齿轮4、5带动凸轮12转动，经过摆杆10、拨轮、伞轮3齿条3带动钳手的张、合运动；输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动，经摆杆10、拨轮9实现钳手的轴向位移运动。弹簧11使钳手在复位时总保持张开的状态，钳手张合的角度的大小与轴向移动距离的大小，由凸轮12的曲线保证。齿轮5、齿轮6的齿数比，保证钳手每张、合一次，钳手旋转一定的圈数。

根据包装机各执行机构的运动规律及动作配合要求，可绘制出包装机的工作循环图，如图3。当工序盘携带糖块及包装纸旋转至扭结工位时，钳手进行张合、旋转和轴向位移，完成扭结工序。

扭结手的结构示意图如图4所示。扭结手的手动调整通过旋转手轮15实现。左右扭结手之间距离及对称度的调节，通过转动螺杆16来实现，转动手轮螺杆16，改变摆杆10的下支点位置，带动扭结手产生轴向位移。

四、设计步骤

（一）方案设计

1、设计的要求：

1）、设计题目：糖果包装机的机械扭结手设计。

2）、设计任务：

a、设计参数

生产能力：200~300块/分钟

包装物尺寸：

①圆柱形：直径13X长32mm

②长方形：长27X宽16X高11 mm

箱体外形尺寸：长320X宽230X高200 mm

传动比：1：2.5

钳手展开距离：30mm；包装一次旋转圈数2~3；钳手轴向移动

距离：5mm

包装扭转阻力矩：0.05Nm

2、钳手运动实现的结构形式

1）钳手实现张合运动，可采用多种不同结构，如图5所示，而且，需要一个复位装置，一般采用弹簧进行复位。

2）实现钳手轴向移动的结构形式有多种，图6所示。不同的机构形式，具有不同的优缺点。端面凸轮一连杆一滑移齿轮方式，结构紧凑；盘形凸轮一滑移齿轮方式，

空间结构比较大；四连杆机构比较简单，但体积比较大。

3）实现钳手转动，可采用齿轮传动、链传动、带传动（同步带）等方式。链传动和带传动可实现远距离传动，带传动磨损较快；齿轮传动结构紧凑，传动恒定，传递扭矩大。

3、扭结手应实现功能：

1）钳手可实现转动；

2）钳手可实现轴向直线运动；

3）扭结手各运动相对关系可手动调整；

4）扭结手可进行糖果的手动扭结包装。

4、确定扭结手的总体方案及总体布局

根据扭结手功能设计要求。对比不同机构形式的特点，类比现有糖果包装机扭结手形式，确定扭结手的总体方案及总体布局。初步确定扭结手箱体的总体尺寸320×230×200mm。

5、初步拟定传动方式，布置主要传动件的位置。

6、拟定扭结手的机械传动链、传动系统图、工作循环图。计算并确定各级传动的传动

比，齿轮传动、凸轮传动等传动构件的结构参数及尺寸。

7、参考机械设计理论，对各元件（主要是轴承、齿轮、轴）进行初步的手里分析和强

度校核。

（二）结构设计

方案设计结束后，审定方案的合理，进行结构设计。装配图的绘制与相关的设计、

计算应交替进行，相辅相成。

1、传动系统设计

传动系统设计在机械零件课程设计的基础上完成，主要包括：

1）齿轮传动设计计算齿轮、斜齿齿轮传动的中心距、模数、齿数及结构尺寸（如分度圆、顶圆、跟圆、齿宽等）；

2）凸轮传动设计计算凸轮的轮廓尺寸并进行强度校核；

3）根据轴上零件的结构尺寸以及支撑轴承的尺寸，确定各轴的结构尺寸；

4）对各轴的轴承润滑及密封进行设计；

5）对主要传动轴的轴承进行受力分析

2、各元件的空间布置、定位与支撑面结构设计

3、手动操作装置的设计

4、相对位置调整机构的设计

5、加黑，标注尺寸与公差配合，标注件号，填写明细栏及装配技术要求。（三）零件图设计

1、三件主要零件的设计，零件形式：轴类零件一件、齿轮零件一件、凸轮零件

一件。为防止学生之间有重复，零件的确定必须经指导老师指定。

2、要求：

1）零件工作图视图完整，必须表明零件的结构、形状、大小。

2）注明零件所有表面的尺寸、尺寸公差、表面粗糙度、形状及位置公差。

3）技术条件齐全。

（四）撰写设计计算说明书

五、计算说明

（一）、齿轮的计算

设扇形齿轮的全齿数Z 为17，模数M 为1.25，齿条厚度L=40mm 齿条厚度Hz 为9，扇形齿轮转过的角度为β。则

齿轮中心距Dz=MZ+Hz=17×1.25+9=30.25mm 。 ∠AO 1B=2arcsin(l/4L)=2arcsin （15/2/40）=21.62° [β]=K β=1.2×21.62°=25.95°。

△S9=[β]mZ/360°=25.95°×1.25×17/360°=1.532mm [S9]=Ks 9*S9=1.2×1.532=1.838mm

图6

（二）凸轮的计算

前面已给出凸轮图。设L1=5mm ，L2=10mm ，已知S8=5mm ，则槽轮中S8轨道的行程S8c 满足：

mm S L L L c S 33.382

128=?+=

于是确定工作循环图中对应曲线的最大位移为S 8c 。讨论S9对应槽轮曲线。如上图中手爪由左向右移动过程中对应于165°点，手爪处于最左侧，同时处于张开状态，并开始闭合到195°点完全闭合。此过程中构件9相对于构件8移动的距离为△S9（上面已求出），对应于槽轮12中S9的对应轨道行程S9c ：

mm S L L L c S 225.192

119=?+=

（三）应力计算

图7

1

12d T F t =

αt a n t r F F = α

c o s t n F F =

已知 T=0.05Nm=500Nmm ，小齿轮分度圆直径 mm d 25.211=，啮合角o 20=α，则计算出： 圆周力

N

d T F t 06.4725

.21500221

1=?=

=

径向力 N F F t r 13.17364.006.47tan =?==α

法向载荷

N F F t n 07.509397

.006.47cos ==

=

α

。

（四）配合说明

本次课程设计扭结手是可进行转动，轴向移动，钳手的张合三种运动。就要求有间隙配

合（如扭结轴和齿条轴的配合），过度配合（如扇形齿轮的固定）、过盈配合（如套筒和轴之间的配合）。具体的配合关系和公差详见附图。

六、总结

参考文献

【1】《机械设计基础》，陈秀宁，主编，浙江大学出版社

【2】《机械设计手册》（中册）第二版（修订），化学工业出版社【3】《包装机械结构参考图册》，楼任东，主编，上海科学技术出版社【4】《机械制造工程》（乙），张炜，主编