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： ** 学 号： ********** 院 （系）： 机电与能源工程分院 专 业： 08包装工程2班 指导教师： * * 1

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。 2

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。 3

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 4 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。 5

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。 6 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、 7

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 8

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。 ∠AO1B=2arcsin(l/4L)=2arcsin（15/2/40）=21.62° [β]=Kβ=1.2×21.62°=25.95°。 △S9=[β]mZ/360°=25.95°×1.25×17/360°=1.532mm [S9]=Ks9*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：

mmSLLLcS33.382128 于是确定工作循环图中对应曲线的最大位移为S8c。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：

mmSLLLcS225.192119

（三）应力计算