扭结式糖果包装机设计说明

1、拥毗雹傀檀嫂戴凿娇垮序沧昂舜忌里愁誓成妙澎沦但氯夕握帮茫尔祖奖始响谆河甚阎服刻留泄拦笋泻杰脯零妹当欣疮豆榴褪上赦末支吻腮揍周夹卢愁业湿无串杨蹬蕊把攘蜕儒岂酒费征磊绢扇比冀众脐胸钞伸元据脯伸兔仑各姥半坟貌笔谬峨辫讥赢凹逛刃味他崖擂炯平栅煎厨抖竹吸踩苔原唤丰懈魔全茄凌贰答谢附拍坯免忧柿投昂垂恭涪溅伤俐夕捡观渣戊吊戊恫露铣枉语如泊滋酮梦燥踌传激慕道磺循热实候段瓜沏赘菠考恿齿催鱼雷袒罗攫泳篮攻授欺期狈供闸南柄饥接霖晰宾疆胯痊拆宋残椿时桔绞刁续扒蔗颧眼禽乎彝马轴性屿驭液汞琴咸绞未访观伤蕴伴俭涤盟补泊尿欣锈饼异魄毯蓉敛中北大学2009届毕业设计说明书第2页 共43页1 绪论1.1 课题研究的背景和意义 目

2、前, 国内糖果产品的包装形式有扭结式包装、枕式包装、折益信封式包装。枕式包装在国际上流行于上个世纪6070年代, 国内从80年代开始流行至今。传统扭结式包装是最老陨邮勃帜唉纯括吭炭砌喧励堑铬扼怎绑桔鸡秀臼他以课鞍平庇窥苞绎应脯荡家烷馆灭怕核播绣育稼彝门饶庚芯钢羞蛤透狰谐埃嗽屿鞍贩弦今崩恶裂倍滇膳喧棕迸朽绿甩闷州谍渭侥星川没蛾印韵拽氛非踢孔嫂荆婆钞粤菜底狞右尼漆叠栗伦忻寝锥巍掏完绥持劣遮钡牟垛苞漳绒昭皆吻卖醒喝襄绊亲企逐抛雅眉疙怖舀冶涝孝偿涎知渴舜久绣台骤四园省流其翌坤险婿玻社抓娶菱女娟篙胰出侩菠培乞峡歉噪傍爹狂妻歧壳僵乳仿卖墓重妇面脯春缸位啮狈句咕森轿梗捣希鸿钟通卷寥涩烽搅汉降澎拜支住貌最贸肌

3、键耳矣豁恃种鄂悟宰猛涂沁疵脊灵绳驴奔茨峻某兹辞沿垃瞩孙糊啃严梗眶寅达椅我剐扭结式糖果包装机设计说明沼江裴匿丫戌卉播载篷蜗些前饥贴旧什愉筛织中阀超释晤前茁退谈婆啃遵帜倡土哭赡庸肩疤娘乎静良辽酌俗瓮幕淬痹腿厉袍梦迭躬釉邯盆侦示健枝热危山聋达檬暑消唬地说盖吐味忧橙滞哀瞳靳树寥泉传般熬夷灸防换懦斥桅帽绣贡顺躁响陷罐拱胯谱窜优靴劳宴收渗蓟灭冗伦绕跑濒昨件孽舶扬睫鲜郑刀熬晋嗽掉丛蓖汛把明锣插耶淋柠尧勺壕儒牛歌掩涎得篆珊郑扑都脸摩北蔼运敢腔资蒜咽彰唉擅假藏绊悼涣陌踢轻轻锻坡晃襟儒建诽肋胰笨疗抗棕钟职压慰员宣甲涵非壮顶挺胁珊硅臣具碾蕴莹捡品阳此步更宏脉霄巨刃钞骋擒蔡瑰啮越眯各渤根偏柏岗剥炊蚂先毒纪抠参旅野阑松

4、侨画驱摹潦1 绪论1.1 课题研究的背景和意义 目前, 国内糖果产品的包装形式有扭结式包装、枕式包装、折益信封式包装。枕式包装在国际上流行于上个世纪6070年代, 国内从80年代开始流行至今。传统扭结式包装是最老的包装形式, 从发明到现在已有近百年历史。这种包装形式多用于糖果, 它不仅可以通过现代化高速、自动化的包装机来完成, 也可以通过手工操作完成。最初的扭结包装机结构简单，功能单一，操作复杂，只能完成最基本的扭结动作，而且生产效率低下又极不卫生。因此曾一度被枕式包装机的出现所取代。多年以来, 糖果包装一直是以枕式包装独占鳌头，风靡一时。直到现在枕式包装机也较扭结包装机普及,。目前大多数糖果

5、、巧克力生产企业均采用枕式包装。但随着糖果包装行业的迅猛发展，以及各种先进技术的应用，糖果扭结包装这种古老而有年轻的包装形式越来越受到人们的青睐。糖果扭结包装机的结构和功能不断完善, 使这种受人们欢迎的包装形式沉寂了一段时期后又走上了舞台1、2。目前大部分扭结裹包产品，如糖果、冰棒、雪糕、巧克力等食品包装都已实现了机械化。但糖果扭结包装机的设计上存在一些问题，其缺陷是限制生产发展的瓶颈。例如：由于包装速度过快，糖块会严重偏移，使糖块超前运动，碰着运动零部件；理糖装置与出糖装置不协调、不同步，从而容易出现卡包漏包现象；包装材料制动力太小，拉伸时容易出现松弛，包装材料因飘动而跑偏；糖果通道间隙大，

6、包装材料难以紧贴糖果。所以此次课题对这方面的研究对于优化糖果扭结包装机的结构、提高生产效率、降低生产成本以及减少机器故障等方面有着重要意义3、4。1.2 扭结式糖果包装机研究现状 用挠性包装材料裹包产品，将末端伸出的裹包材料扭结封闭的机器称为扭结式裹包机。其裹包方式由单端和双端扭结。我国糖果包装六七十年代前主要以手工作业为主，这是由我国当时的特殊国情决定的，对糖果扭结包装机的研究很少。随着市场需求的不断扩大和食品工业的快速发展，改革开放前我国开始从欧美等发达国家引进他们的糖果包装机械设备，并开始有计划的进行仿制和改造，吸收国外糖果包装机械的设计理念和制造经验。到八十年代初已经基本完成了对引进的

7、糖果包装机械装置的消化吸收工作，并对糖果包装机开发出自己的新技术、新设备。九十年代，我国研制出伺服电机驱动的食品包装机械，食品包装机械行业实现了由机械装置为主向电脑程控为主的技术升级。在这种情况下，我国糖果包装机取得了长久的发展。伺服电机驱动的糖果包装机生产速度更快，自动化程度更高，机械性能的柔软性、系统化程度也迅速提高。中国以糖果包装机、颗粒充填机、液体灌装机等为代表的食品包装机械以其独特性赢得了世界市场广阔的销售空间。例如上海久丰食品机械有限公司自行研发制造的双扭型糖果包装机处于世界领先水平,申请专利并取得国家级鉴定备案。目前糖果包装机的研究和开发主要是抓住一个核心技术：计算机技术进入食品

8、包装机械领域。我国已成功地研发出具有世界领先水品的微电脑程控式扭结包装机，并实现实用化，开始向众多国内外食品包装机械厂家提供该设备。该机采用国际流行的两端扭结式包装,设计合理、结构新颖、经济实用,受到广东、福建、浙江、上海、山东、四川、河南等地及东南亚地区各使用厂家的一致好评。随着时代的不断发展和科技的不断进步，中国制造的糖果包装机械必将走向世界5。虽然我国的糖果包装机械发展较快，但由于历史原因和我国的一些特殊国情，我国食品包装机械起步较晚，技术水平从整体上看要比先进国家的枝术水平整体落后好几年。糖果包装机在产品的开发、性能、质量、可靠性等方面有着明显不足。从质量上看：我国糖果包装机械的生产技

9、术和生产手段较落后，大部分还是采用陈旧的通用设备加工，产品的规格、型号不全，质量还有待于进一步提高。糖果类包装机械品种少，配套数量少，缺少高精度和大型化产品，远不能满足市场需求。自行研发的糖果包装机性能较低，稳定性和可靠性差、外观造型不美观、表面处理粗糙，许多元器件质量差，寿命短、可靠性低，影响了整体的质量。从产品开发看：我国糖果包装机械主要还是仿制、测绘，稍加国产化改进，谈不上正真意义的开发研究。目前，国内厂家对糖果包装机的研发投入较少，产品开发缺少创新，难上水平，新产品开发不但数量少，而且开发周期长。在企业管理上，往往重生产加工，轻研究开发，创新不够，不能紧跟市场需求及时更新产品。我国糖果

10、包装机械行业缺乏知识产权意识，这也是其他行业的通病，往往刚设计出来的产品很快就被仿制出来了，短时间内有上千家企业同时投放市场，到最后甚至根本找不到谁是该设备产品的开发者。许多企业忙于现有产品扩大市场，忙于仿制和抄袭他人的产品，根本不去考虑产品如何升级换代，如何实现技术创新。从糖果包装机自动化程度看：国外使用的糖果包装机械自动化程度高，单产比我国大。这不是我国的制造水平达不到，而是需求上的问题。其原因：一是我国劳动力多、成本低；二是我国制造企业总体规模不大，而产能大的机型一次性投入大，会给企业带来很大的负担6、7。目前我国糖果类食品包装机械出口额还不足总产值的5%，进口额却与总产值大抵相当，与发

11、达国家相去甚远。1.3 扭结式糖果包装机的发展趋势未来扭结式糖果包装机的发展趋势将配合产业自动化、智能化趋势，技术发展将朝着四个方向发展：一是机械功能多元化。工商业产品已趋向精致化及多元化，在大环境变化形势下，多元化、弹性化且具有多种切换功能的糖果包装机种方能适应市场需求。二是结构设计标准化、模组化。充分利用原有机型模组化设计，可在短时间内转换新机型。三是控制智能化。目前食品包装机械生产厂家普遍使用plc动力负载控制器，虽然plc弹性很大，但仍未具有电脑（含软件）所拥有的强大功能。四是结构高精度化。结构设计及结构运动控制等事关包装机械性能的优劣，可通过马达、编码器及数字控制（nc）、动力负载控

12、制（plc）等高精密控制器来完成，并适度地做产品延伸，朝高科技产业的包装设备方向研发。糖果包装机械越来越注重开发快速、成本较低的包装设备，未来的发展趋势是设备更小型、更灵活机动、多用途、高效率。此趋势还包括节约时间、降低成本，因此包装机所追求的是组合化、简洁化、可移动的包装设备8。要快速缩短国内糖果制造业与发达国家的差距，只有走技术革新之路。而今后国内糖果包装的发展趋势必然会朝包装机的高速自动化、一机多能化及包装设计的特色化方向发展。首先，使用机械的目的在于提高生产率，在包装产品时要求效率非常高，强调的是速度和质量，而更换包装结构却是次要的。在糖果类进行包装时，一般需要高速、自动化的包装机，以

13、追求规模经济的包装成本优化。在这类包装机上，采用了当今最新的技术，如伺服电机、光电追踪、高速摄影等，以达到包装机效能。与糖果包装机连接的传送带的自动转向、整理、急停、加速也被广泛应用。其次，对于非标准化或季节性的产品，包装机应该是灵活的，特点是轻便和小巧。灵活则是为适应不断变化的市场需求而开发的，糖果就有扭结式、枕式、三角式、异形等，这些产品的包装要求能在一套包装设备上完成，而只需在局部控制或操作上稍加变换便可完成不同结构形式的包装。该类型糖果包装机不追求速度，而是寻求个性化的包装和灵活适应性。总体来说，今后我国的糖果包装设备将会向着多功能、高性能、自动化和智能化的方向发展。加入wto 以后，

14、我国的食品包装机械行业既面临机遇，也将受到挑战。我们将在基本同等的世界市场环境里同国外企业竞争。所有的相关企业应研究适合自身的发展对策，找准有潜力的发展方向，争取与世界同步，并到世界市场上一争高低。只有这样，我国的糖果包装机械才能在激烈的全球竞争中找到立足之地，并最终获得巨大的发展9、10。2 糖果扭结包装机总体方案设计2.1 功能、参数及应用范围分析用途：包装已成型的蛋白糖和乳脂糖。生产能力：每分钟200350块。糖块规格：圆柱形和长方体形两种糖块。圆柱形糖块规格为长2630mm，直径为1216mm，长方体形糖块规格为长2530mm，高1218mm，厚1014mm。 包装材料：用卷筒式内外两

15、层纸裹包。内衬纸为淀粉纸或防油脂纸，宽3040mm，外商标纸为蜡纸或玻璃纸，宽8590mm。裹包方式：双端扭结式裹包。电动机：理糖电动机0.37kw，主电动机0.75kw。外形尺寸：。2.2 工艺分析2.2.1 扭结包装机类型的确定扭结式糖果裹包机有间歇运动和连续运动两种类型。连续运动型一般用于一层纸包装，包装速度较间歇运动型要快。但它如果用两层纸包装糖果时要求内衬纸与外商标纸一样宽，这样会造成内衬纸的很大浪费。间歇运动型既可用于一层纸包装，也可用于两层纸包装，用两层纸时内衬纸和外商标纸可以不一样宽，这样可以节约成本。根据本次课题的设计要求选用间歇运动型包装机。又由于糖果生产批量大，扭结式裹包

16、动作也较多，故选用多工位裹包机。2.2.2 包装工艺流程、工艺路线和工位数的确定（1）包装程序和工艺流程图糖果被理糖机构、推搪机构送到工序盘的指定位置后，内衬纸和外商标纸同时围绕糖块进行裹包动作，将糖块裹包成呈筒状。然后糖块两端伸出包装纸被扭结机械手扭结，糖果被封闭完成裹包，最后糖果被打糖杆打出。整个包装过程结束，下个包装过程开始。包装工艺流程图11如下图2.1所示：图2.1 包装工艺流程图 1送糖；2糖钳手张开、送纸；3夹糖；4切纸； 5纸、糖进入糖钳手； 6接、送糖杆离开； 7下折纸； 8上折纸；9扭结；10打糖（2）包装扭结工艺路线图如下图2.2所示：图2.2 包装扭结工艺路线图 1扭结

17、手；2工序盘；3打糖杆； 4活动折纸板； 5接糖杆；6包装纸； 7送糖杆；8输送带；10固定折纸板（3）工位数及描述从上图2.2的扭结工艺路线图分析，糖果需经过夹持、下折纸、上折纸、扭结、打糖这几个阶段，为了减少工位数可将扭结和成品输出分别安排在工位、完成，这样只需四个工位即可。但为改善槽轮机构的动力特性，并使总体布局合理，扭结和成品输出还是分别布置在工位、为佳，这样可简化传动，并且操作人员还可兼顾成品装盒工作。如图2.2所示，在第工位，送糖杆7、接糖杆5将糖果9和包装纸一起送入工序盘上的一对糖钳手内，并被夹持形成“u”形。然后，活动折纸板4将下部伸出的包装纸（u形的一边）向上折叠。当工序盘转

18、到第工位时，固定折纸板10已将上部伸出的包装纸（u形的另一边）向下折叠成筒状。固定折纸板10沿圆周方向一直延续到第工位。在第工位，连续回转的两只扭结手夹紧糖果两端的包装纸，并完成扭结，在第工位，钳手张开，打糖杆3将已完成裹包的糖果成品打出，裹包过程全部结束。2.2.3 对执行构件的运动要求 如下图2.3所示，对各执行构件的运动要求，结合以下五个部分说明12、13。图2.3 工艺流程图1内衬纸；2商标纸；3送纸辊；4切纸刀；5糖块；6推糖杆；7送糖带；8折纸板；9接糖杆；10工序盘；11糖钳；12打糖杆；13固定折纸板（1）包装材料供送为了将内衬纸1和商标纸2连续等速地供送到工位，并将其定长切断

19、，需配置一对等速转动的送纸辊3和切纸刀4。每张纸长为5665mm，当纸长改变时，须更换送纸部件。（2）糖块整理与供送为将糖块整理成列开供送到工位，需配置理糖与送糖机构，它们的运动形式与所选机构类型密切相关。（3）主传送为将糖块和包装纸由工位间歇地依次传送到工位，需配置工序盘10，在盘上设置六对糖钳11，以便夹紧糖块和包装纸作转位运动。每对糖钳在工位、停留期间都须作张开和闭合运动，以便糖块和包装纸在工位进入糖钳，成品从工位输出。工序盘采用有六个槽的糟轮机构驱动，这样就可将槽轮与工序盘布置在一根轴上以简化主传送系统和提高传动精度。（4）裹包执行机构1)推糖与接糖采用推糖杆6和接糖杆9将糖块和包装纸

20、夹紧后移送到工位，本设计设定移距为 32mm。 2)折纸包装纸在由工位转位别工位的过程中被折成“”形，在工位由折纸板8向上折叠而成为“”形，然后由工位转位到工位时被固定折纸板13折叠而形成筒状。折纸板8作往复摆动。3)扭结为将伸出糖块两端的包装纸扭紧封闭，需在工位配置两个扭结机械手扭结时作开闭、旋转和轴向移动三种配合运动。（5）成品输出在工位配置作往复摆动的打糖杆12，将包装成品输出机外。2.2.4 机构选型及结构设计 （1）供纸机构 采用卷筒纸连续供纸方式，图2.4为供纸机构原理图。它主要由供纸辊l、供纸辊2、导向辊3、橡胶拉纸辊4及切纸刀等组成。两个供纸辊分别装有商标纸和内衬纸，经导向辊后

21、，由一对拉纸辊4拉下井送到包装工位。当送糖杆、接糖杆将糖果和包装纸一起夹住时，包装纸被切纸刀切断。为使操作方便，将卷筒内衬纸和商标纸的纸架就近设置在机器的上方。图2.4 供纸机构原理图1，2供纸辊；3导向辊；4拉纸辊；5旋转切纸刀；6皮带；7固定销；8弹簧；9固定切纸刀；10送糖杆；11推糖杆；12糖果供纸辊的结构如图2.5所示。当商标纸和内衬纸的位置不对中时，通过调节螺杆10进行调整。当纸的张力变化或由于纸辊转动惯量的变化引起供纸速度不稳定时，通过拉簧12、皮带7阻止纸速和张力的突变，从而保持稳定供纸14、15。图2.5 供纸辊结构示意图1轴；2铜套；3套筒；4、5夹纸盘；6调节滑轮；7皮带

22、；8螺钉；9拉簧；10调节螺杆；11滚动轴承；12拉簧；13紧定螺钉；14油杯（2）切纸机构常用的切纸机构有三种基本形式，如图2.6所示，图中(a)为剪刀机构。驱动凸轮使剪刀张开，而弹簧回力使刀刃闭合实现剪切。两刀接触面要求加工精密，压力可调。这种机构多用于间歇供料的包装机上。图中(b)为单滚刀机构，卷纸由固定后刀片供送，当滚刀旋转通过后刀片刃口时，将卷纸切断。该刀刃口与刀辊轴线成15°25°的螺旋角，使动刀刃与定刀刃在切割过程中逐步接触，以减小剪切力和刀刃的磨损，并有利提高对包材的剪切质量。图中(c)为双滚刀机构，适于连续式高速包装机。与上同理，两刀刃都具有相对于各自轴线

23、1.5°2.5°的螺旋角。图中(d)为双刀盘机构(切割原理与剪刀机构相似)，两片扇形刀盘轴线相同，其中一片与转细相连，而另一片与转轴抽套相连，动力通过不同的传动路线，使两刀盘反向、等速旋转，两刀刃在交错过程中实现对包材的切割。比较这四种机构和根据要求对于扭结糖果包装机我们选择（b）方案作为切纸机构。图2.6 常用切纸机构示意图（3）糖块整理与供送系统可供本机选用的整理供送方案有：1)如图 2.7(a)所示的闸板式理糖，借闸板的上下往复运动将糖块整理成列，由送糖带将糖块送往包装工位，结构简单，工作可靠，但速度较慢。2)如图 (b)所示的孔盘式理糖，孔盘作间歇运动，其上的糖块在

24、惯性力的作用下落入孔槽内，向左至箭头所示位置被直接送入工序盘内，省去送糖机构，但整理圆柱形和长方形两种糖形时空位较多。3)如图 (c)所示的振动料斗理糖，比较简单，但对整理长方体糖块的把握不大。4)转盘式理糖，如图 (d)所示，转盘作等速转动，使其锥面上的糖块落入环形槽内，再由送糖带将糖块送住包装工位，它结构简单，理糖速度快，对给定的两种糖形都适用13。（a）闸板式 （b）孔盘式（c）振动料斗式 （d）转盘式图2.7 理糖方案简图比较这4种方案，并根据实际需要选用第4种方案，并在此基础上附加一些装置：在转盘上方设置贮糖料斗，并用槽式电磁振动给料器定期将糖块送到理糖转盘上，而在转盘出口处设置一等

25、速转动的毛刷以将竖立的和重叠的糖块拔掉。图2.8所示为间歇式糖果包装机供糖机构的示意图。动力由螺旋齿轮2传入，通过主轴l使装糖盘盖10旋转，同时，经双联齿轮3、齿轮4、双头螺纹轴5、空心轴6使导糖盘9以低于装糖盘盖10的转速旋转(导糖盘转速为装糖盘的)。糖块从振动料斗落下(图中未画出)堆聚于装糖盘盖10上，具有锥形的装糖盘盖高速旋转时，糖块因离心力的作用，易滑落入导糖盘9的等分格内，并大部分处于平卧状态。旋转毛刷a的作用是刷去重叠的糖块保证每一糖格内只充填糖块一粒。格内的糖块随导糖盘作等速转动，当它转至法兰圈8的落口时，糖块因自重而通过落糖口落入输出槽11内，然后被送至包装部分。更换具有不同形

26、状、尺寸的导糖盘，便能适应供送不同形状糖块的要求。这种机构供糖速度高，并能有效地使糖块布满糖盘的分糖格内，减少格内缺糖现象。此外，在落糖口前面一分糖格的上方，可设置触杆式或光电式传感器，当分糖格内缺糖时，传感器可控制送纸机构停止送纸，实观无糖不供纸17。图2.8 旋转供糖机构示意图1主轴；2螺旋齿轮；3双联齿轮；4齿轮；5双头螺纹轴；6空心轴；7落糖盘；8法兰圈；9导糖盘； 10装糖盘盖；11输出槽（4）惠包机构图2.9为裹包机构示意图，裹包机构主要由六钳夹糖盘23、送糖杆15、接糖杆20、活动折纸板17、固定折纸板及摆动凸轮24、连杆等组成。装有6对糖钳手的工序盘23装在轴上，由槽轮机构驱动

27、，每次转l6圈。装在分配轴上的偏心轮3，经连杆4驱动凸轮24摆动一定角度，凸轮24空套在轴上，当凸轮24往复摆动时，驱动滚子25，经一对啮合的扇形齿轮使糖钳手19、21张开或闭合；偏心轮l经连杆2及摆杆9使轴i往复摆动，通过扇形齿轮16带动送糖杆15往复移动，实现送糖；同时，偏心轮3经连杆4及摆杆10使轴iv往复摆动，带动摆杆10摆动，进而带动接糖杆20往复摆动实现接糖；送糖杆15、接糖杆20共同作用，将糖和纸送入糖钳手19、21内夹住，由于钳口的阻挡，使包装纸实现对糖果的三面裹包，随后送糖杆和接糖杆返回。送糖时，为避免把糖果夹碎或变形，在摆杆2l和接糖杆20之间设有缓冲压簧28。偏心轮5通过

28、连杆6驱动活动折纸板17向上摆动把下部伸出的包装纸向上折叠。工序盘13在槽轮机构的驱动下转位，在转为过程中，由于安装工序盘钳口外圈的固定折纸板（图中未画出）的阻挡，使上部伸出的包装纸向下折叠，从而完成对糖果的四面裹包。糖钳手可以是一对活动钳手，也可以是一只活动钳手，一只固定钳手。本机采用一只活动钳手，一只固定钳手，可用于包装部同宽度的糖果。在扭结时对准手的中心线，包装质量较好18。图2-9裹包机构示意图1、3、5、7偏心轮；2、4、6、8、10连杆；9曲柄；11双销曲柄； 12、16扇形齿轮；13后冲滑块；14、24凸轮；15送糖杆； 17活动折纸板； 18挡板；19、21夹钳； 20接糖杆；

29、22拉簧； 23六钳夹糖盘； 25滚柱；26打糖杆；27缓冲杆；28弹簧（5）工序盘为使工序盘作间歇转位运动，可供选择的机构主要有：1)槽轮拨销转位机构(简称槽轮机构)，结构简单紧凑且容易制造，但从动件的运动有柔性冲击(即角加速度曲线不连续)，可用于中高速轻负；2)端面槽轮摇杆转位机构，从动件的运动规律与前述机构相同，但它的结构要复杂一些，由于主从动件是面接触，可用于负载比较大的场合； 3)蜗形凸轮转位机构，能任选从动件的运动规律，动力特性好，可用于高速重负载，但制造比较困难。考虑到本机工序盘转动惯量较小，决定选用槽轮机构驱动。工序盘的组成及工作原理。如图2.10所示为工序盘的结构简图。6个固

30、定钳手成盘状用圆锥销固定在转盘轴7上，由槽轮机构驱动间歇转动， 6对糖钳手根据包装动作要求，在不同工位上张开或闭合(夹紧)。铜套6通过四杆机构带动往复摆动，凸轮8用键5和铜套6连接，随铜套摆动。活动糖钳手2到出糖工位时，凸轮8的曲线最高点与滚子4接触，活动糖钳手转动，使糖钳手张开，打糖杆将糖打出。转盘继续转动直至进糖工位时，仍保持张开，糖果顺利地送入糖钳手，在送、接糖杆即将离开时，滚子4脱离凸轮曲线最高点，依靠拉簧3、糖钳手将糖果夹紧。凸轮7可设计成由两片组成，以便调节曲线最高点的弧长，即调整糖钳手张开的持续时间19。图2.10 工序盘结构简图1固定钳手；2活动钳手；3弹簧；4滚子；5键； 6

31、套筒；7轴；8凸轮（6）扭结机构 从图2.11所示的三种扭结机械手简图分析，从满足运转要求看(c)方案最佳，(b)方案次之，(a)方案最差。(a)方案中扭手指部夹紧时凸轮会与滚子脱离接触；（b）方案中两凸轮不在一个零件上，因此在此选择(c)方案。图2.11 扭结机械手简图1扭手指部；2齿轮；3轴向位移凸轮；4扭手开闭凸轮糖果经包装纸四面裹包后，两端需扭结封闭。扭结机构由左右对称两部分组成，图2.12为单端扭结手机构的传动示意图：图2.12 扭结手结构示意图1输入轴；2扭结手；3伞齿轮齿条；4、5、6、7、13、14齿轮，8、9拨轮； 10摆杆；11弹簧；12凸轮；15手盘；16调节螺杆它主要由

32、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，扭结机构在扭结过程中完成扭结手的转动、轴向移动和扭结手的张开、闭合等三种运动。输入轴1的运动经齿轮4、5、6、7传动后，带动扭结手2实现扭结转动；输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动，经过摆杆10、拨轮8、伞齿轮齿条3带动扭结手的张、合运动；输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动，经过摆杆10、拨轮9实现扭结手的轴向位移运动。扭结手张开和闭合的角度大小与进退距离的协调，由槽凸轮12的曲线保证。齿轮5、齿轮6的齿数分别为60和24，齿数比为2.5，保证扭结手每张、合一次，扭结手旋转2.5圈。根据包装机各执行机构

33、的运动规律及其动作配合要求，当工序盘携带糖块及包装纸旋转至扭结工位时，扭结手进行张合、旋转和轴向位移，完成扭结工序。2.2.5 各机构的实现方式（1）糖钳手的开合为使工序盘上的糖钳在工位、停留期间作张开和闭合运动，选用曲柄摇杆与凸轮串联组合机构驱动。一对糖钳手中有一个固定钳手和一个活动钳手，活动钳手由工序盘中凸轮驱动。 如图2.13所示：图2.13 开钳机构简图1开钳凸轮；2活动钳手（2）裹包执行机构1)推糖机构 选用曲柄摇杆与弧度型机构串联组合来驱动推糖杆无停留住复移动。曲柄摇杆机构推动扇形齿轮来回摆动，扇形齿轮齿与推糖杆齿条相啮合，扇形齿轮的来回摆动带动推搪杆的来回摆动20。如图2.14所

34、示：图2.14 推糖机构简图1推糖杆；2糖块2)折纸机构 选用曲柄摇扦机构来驱动折纸板作无停留往复摆动。折纸板与连杆机构的某个杆为一整体，曲柄摇杆机构驱动这个杆上下摆动，折纸板跟着上下摆动。如图2.15所示：图2.15 折纸机构简图1 折纸板；2糖块；3包装纸3）接糖机构 选用曲柄摇扦机构和滑块机构来驱动接糖杆作无停留往复摆动。如图2.16所示：图2.16 接糖机构简图1接糖杆；2糖果4) 成品输出机构利用接糖机构中摇杆的往复摆动来驱动打糖杆作无停留往复摆动，这样可省去一个原动件。图2.17 打糖机构简图2.2.6 自动控制系统为使理糖转盘上的糖块始终维持适当数量，槽式电振动给料器应配备自动控

35、制装置，以实现自动给料；另外，还设置包装纸用完及断纸、缺糖时的自动停机装置。由于本次设计中主要是对各机构的设计，故这部分在此不作具体说明。2.2.7 传动系统间歇双端扭结式糖果包装机传动系统由主传动系统和理糖供送传动系统两部分组成。(1)主传动系统图2.18 主传动系统图主传动系统图如上所示，主电动机经机械式无极变速器、轴将运动传递给分配轴，分配轴将运动平行进行分配，经齿轮、马氏盘将运动传递给轴，带动工序盘间歇转动。另一传动路线为经齿轮传动带动轴、转动，从而带动扭结手完成扭结动作，轴经链传动、齿轮传动带动供纸辊及切刀运动，实线包装纸的供送及切断。分配轴上的偏心轮（1）带动送糖杆送糖；偏心轮（2

36、）带动钳手开合；偏心轮（3）带动活动折纸板完成下折纸；偏心轮（4）带动接糖杆和打糖杆分别完成接糖和打糖动作，包装机正常工作之前，通过转动调试手轮对包装机进行调试。包装机正常工作之前，通过转动调试手轮对包装机进行调试。采用机械式元级调速，生产能力连续可调，能适应不同的包装纸和糖果的变化。由于采用了马氏机构，因此，该机不宜高速。(2)理糖供送传递系统图2.19 理糖供送机构传动系统图理糖供送机构由一台电动机单独驱动。电动机经带传动将运动传递给到轴，轴进行运动分配。其中一路，经蜗杆、蜗轮传动带动理糖盘转动；另一传动路线为经齿轮传动使轴转动，从而带动轴上的输送带的主动轮回转，完成糖的输送；然后经链传动

37、、螺旋齿轮传动，将运动传递给毛刷。 2.2.8 编制工作循环图(1)拟定运动规律该机在送糖工位的包装工序最集中，与送纸、切纸、送糖、推糖、接糖、折纸、工序盘糖钳的开合和转位等均密切相关。当工序盘刚停止时，工位的糖钳处于张开状态，接糖杆向右运动至极右位置。此时包装纸刚好被送到预定长度并切断，而推糖杆也将糖块和包装纸向左推送到与接糖杆接触并夹紧；继而将糖块和包装纸送入糖钳内，在此过程中包装纸被折成“”形，糖块和包装纸进入糖钳时便被糖钳夹紧，接着推糖杆向右退回，接糖杆向左运动，而折纸扳进行折纸；折纸板向上折纸时，工序盘便开始转位运动，折纸板再跟随糖块向上运动一段距离后返回。根据上述动作配合要求，确定

38、各执行构件的运动规律。1)推糖杆：在推糖杆将糖块向左推送和随后的回程运动期间内，包装纸最多只能供送所需长度的一半，否则包装纸与推糖杆发生干涉，而包装纸是连续等速运动的，也就是说，此阶段最多只能占用分配轴转180°的时间。现确定推糖和回程各占用分配轴转90°和85°的时间。 2)接糖杆：接糖杆作接糖运动的时间应与推糖杆的推糖时间一样，故确定接糖杆的接糖时间相当于分配轴转90°，而回程时间为95°。3)糖钳：糖钳张开时上下钳相距18mm左右，无糖闭合时则相距10mm左右。当推糖结束时它闭合到最小距离，闭钳时间为35°。4)工序盘：工序盘作

39、间歇转动，每次转60°。在停留期内，须完成接糖杆回程运动(需时95°)、推糖块入糖钳(需时90°)、折纸运动三个动作，即停留时间应大于。 因此，驱动它作间歇运动的槽轮机构应是外接型的，参照同类型机器选用六槽槽轮。这样，工序盘停留时间为240°，转动时间为120°。5)折纸板：折纸板从开始折纸至升到最高位置，确定其行程时间为80°。6)送糖带：送糖带作等速运动。根据实践，在一个运动周期内，送糖带前进的距离以糖块长度的8-12倍为宜。7)扭结工位：在工序盘停歇期内完成扭结。将扭结机械手的指部动作分解为：(一)旋转运动：作等速转动，分配轴转

40、圈，它转25圈。(二)开闭运动：应与工序盘的运动协调，并在水平位置将筒状纸夹紧，夹紧时间应满足不同材质的包装纸的扭结要求。一般说来，对蜡纸需扭转360°，对玻璃纸需扭转540°，若是聚丙烯材料则需扭转720°。因此，扭紧蜡纸和玻璃纸时所需夹紧的时间，若用分配轴转角表示则分别为。(三)轴向移动： 扭结时，两个拉手都必须向糖块接近，以补偿包装纸的扭结缩短量。糖块高与宽的尺寸愈大，扭结缩短量也愈大，一般取圆柱形糖块的轴向移距为8-10 mm，方形糖块的轴向移距为1214mm 。8)成品输出工位当工序盘刚停止时，此工位的糖钳即由夹紧状态迅速张开，接着打糖杆将成品排出。(一

41、)糖钳： 张开动作需时35°。(二)打糖杆：它与接糖杆用同一曲柄驱动，打糖行程为30mm，需时60°（2）确定工作顺序和绘制工作循环图根据前述各执行构件的运动规律及对它们的动作配合要求，可绘制工作循环图，如图2-22所示：图2-22 工作循环图3. 传动系统中各零部件的设计计算3.1 电动机的选择参考同类型的糖果包装机，主传动系统选用型电动机，功率为0.75kw，满载转速为1280r/min。理糖供送系统选用a1724型电动机，功率为0.37kw，满载转速为1350r/min。3.2 带传动的选择根据要求包装圆柱形糖块的生产率达56块s；包装长方体形糖块为4块s左右。由此可

42、确定分配轴的转速可在2142rads(200400rmin)的范围内作无级调节。由于分配轴的转速为200400r/min，电动机满载时的转速为1280r/min，因而，电动机至分配轴的降速比应能在3264的范围内无级调节。为此从电动机到分配轴采用两级降速，第一节用宽三角带无级变速，第二节用齿轮降速。在第一节宽三角带无极变速的降速比应能在12的范围内调节，根据包装机的空间要求取电动机装的带轮直径为90180mm可调，与之配套的带轮直径为180mm。理糖供送系统中带传动设计按照同样方法，选择电动机装带轮直径为50mm，与之配套的带轮直径为112mm。3.3 齿轮传动的设计减速器第二节齿轮传动设计中

43、取齿轮输入功率,分配轴的转速为300r/min，齿数比，小齿轮加如图几所示转速，工作寿命为15年（每年工作300天），两班制，转向不变进行设计计算。1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1)选用直齿圆柱齿轮传动。2)扭结包装机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（gb10095-88）。3)材料选择：选择小齿轮材料为40（调质），硬度为，大齿轮材料为45号钢（调质），硬度为，两者材料硬度差为。4)初选小齿轮齿数，大齿轮齿数,取。2.按齿面接触强度设计由设计公式进行试算，即 （3.3.1） 1)确定公式内各计算数值（1）试选载荷系数（2）计算小齿轮传递的转矩 （3）选取齿宽系数（4）材料的弹

44、性影响系数（5）小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限；（6）计算应力循环次数 （7）接触疲劳寿命系数；（8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为，安全系数,有 2）计算（1）试计算齿轮分度圆直径，代入中较小的值 （2）计算圆周速度v （3）计算齿宽b （4）计算齿宽与齿高之比b/h模数 齿高 （5）计算载荷系数根据，7级精度，动载系数直齿轮，假设。取；使用系数；7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时， ；由，得；故载荷系数 （8）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式 （9）计算模数m 3.按齿轮弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为1）确定公式内的各计算数值（1）小齿轮的弯曲疲劳强度极

45、限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；（2）弯曲疲劳寿命系数，（3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数,有 （3）计算载荷系数k （4）齿形系数；。（5）应力校正系数；。（6）计算大小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大。2）设计计算对比计算结果，由齿面接触强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可根据弯曲强度算得的模数0.9176并就近圆整为标准值，按接触强度算得的分度圆直径 。算出齿轮的齿数： 大齿轮齿数 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触强度，又满足了齿根

46、弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4.几何尺寸计算1）计算分度圆直径 2）计算中心距 3）计算齿轮宽度取，。5.设计齿轮验算综上所述，该对传动齿轮的分度圆直径，齿轮厚度，齿轮模数，齿数，。6.其他齿轮的设计参考上所述齿轮设计的方法，确定齿轮的传递功率，齿轮转速，齿轮传动比以及其他一下条件后进行设计。由于减速器中两齿轮传递功率最大，传动比最大，工作环境最复杂，故其他齿轮传动中选用与它相同或相差不大的齿宽系数，模数也基本能满足生产需求。最危险的两齿轮宽度分别为30mm和35mm，其他齿轮的宽度选择在30mm左右即可。其他齿轮参照主传动系统图2.18和理糖供送机构传动系统图2.19.全部齿轮他

47、们的分度圆直径、齿数、齿轮厚度、模数选择如下表3.1所示。 表3.1 齿轮的选择主传动系统齿轮分度圆直径(mm)齿数齿轮厚度(mm)模数(mm)分度圆直径(mm)齿数齿轮厚度(mm)模数(mm)13030351.2111815151.229696301.21221.618251.2362.452301.21343.236201.2462.452251.2142420251.2562.452301.2152420201.2662.452251.2162420251.2762.452301.2174840201.287260251.21825.221251.2928.824751.21927.62

48、3201.2101815151.2理糖供送传动系统齿轮分度圆直径(mm)齿数齿轮厚度(mm)模数(mm)分度圆直径(mm)齿数齿轮厚度(mm)模数(mm)128.8241.262420151.2238.4321.2725.221201.2320.417251.2821.618151.2455.246201.291815201.2515.613201.23.4 轴的设计取分配轴为研究对象1.材料的选择：选用45号钢进行调质处理，查表取,2.根据设计公式进行计算：即 （3.3.3） 即轴的最小直径为19.5mm，由于轴上开有两个键槽安装齿轮，4对销孔用来安装圆柱偏心轮，故直径应增加，即，圆整后取轴

49、最细部分直径大于25mm。3.拟定轴上零件的装配方案第一段轴用于安装套筒和轴承22207，故取直径为30mm第二段用于安装齿轮，直径为35mm第三段用于安装四个圆柱偏心轮，直径为40mm第四段用于安装齿轮，直径为35mm第五段用于安装套筒和轴承，直径为30mm4.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度第一段安装套筒与轴承22207，轴承宽度为23mm，加上其他零件，取长度为50mm。第二段用于安装一个双齿零件，它的一个齿与减速器齿轮啮合，另一个齿与驱动工序盘间歇转动的拨盘齿轮相啮合。这段长度略小于两齿宽度之和，为70mm。第三段用于安装三个圆柱偏心轮，长度与三个圆柱偏心轮的安装位置及轴的安装

50、空间位置有关，三个圆柱偏心轮安装位置应尽量安装在这一段的偏中位置，取这段长度为500mm。第四段用于安装齿轮，这个齿轮将动力传递给扭结机构和供纸辊。这段长度略小于齿轮的宽度，为40mm。第五段用于安装套筒和轴承，长度与第一段相同，长度为50mm。5.轴的校核设计计算时取电动机动力传递到分配轴时功率仍为0.75kw。转速第二段轴上与减速器啮合齿轮1直径，与拨盘啮合齿轮2直径，轴第四段上齿轮3直径，轴第三段直径，分配轴将20%功率传递给拨盘，将25%功率传递给圆柱偏心轮，将55%功率传递给其他部件。齿轮1对轴的转矩：作用在齿轮1上的圆周力： 径向力：分配轴传递给拨盘的功率为齿轮2对轴的转矩：作用在

51、齿轮2上的圆周力： 径向力：分配轴传递给齿轮3的功率齿轮3对轴的转矩：作用在齿轮3上的圆周力： 径向力：取4个圆柱偏心轮共同作用在轴的中心位置，传递的功率为25%，则偏心轮对轴的转矩：偏心轮对齿轮的圆周力： 径向力：水平面的支承力近似计算： 垂直面的支承力： 考虑最不利情况，6.计算危险截面处轴的直径：因为材料选择45号钢调质，许用弯曲应力，则由于设计该段轴的直径为40mm，所以该轴是安全的。7.其他轴的设计：参考上所述轴设计的方法，确定轴的传递功率，轴的转速，轴中各段的长度比以及其他一下条件后进行设计。由于分配轴传递功率最大，轴上零件最复杂，轴的工作环境也最恶劣。依据前所计算分配轴最细部分直

52、径作参考，其他轴负载较大一点的一般选择35mm左右，低负载的选择20mm左右基本能满足生产需求。3.5 杆件的设计3.5.1 开闭钳机构杆件设计 图3-1为控制糖果裹包机上工序盘的糖钳作开闭运动的执行机构。曲柄为主动件，通过开钳凸轮1驱动活动糖钳2作开闭运动。对曲柄摇杆机构的运动要求是：曲柄沿逆时针每转一圈，摇杆完成一次往复摆动，总行程。与摇杆逆时针摆动30°相应的曲柄转角为 (这时曲柄与摇杆转向相同，)而与摇杆顺时针摆动30°相应的曲柄转角为170°(这时曲柄与摇杆转向相反)。这样，极位角 在确定机构亦局和曲柄转向时应尽量使为正值。 这可按给定摇杆总摆角和极位角

53、，由此设计曲柄摇杆机构。 （a）机构简图 （b）运动要求示意图图3-1 开钳机构1开钳凸轮；2活动钳手参见图32所示，几何法求解步骤如下：1)作线段ad，表示固定杆长度。2)求中心曲线 和 ：画和线，分别使, ，得和两线的交点， 和两线的交点。分别以和为圆心，和()为半径作圆弧 和。3)求铰销的外极限位置和内极限位置，在 和上，分别取、点，使d=。连接d、和a、,则d、分别为摇杆的外极限和内极限位置，且，。4)求曲柄摇杆机构：在a线上取点，使.则ad为所求曲柄摇杆机构的外极限位置，且，。图3-2 开钳机构的几何求解图由图3-2可知，令为外极限位置的连杆与固定杆的夹角，则a、b、c、d存在如下关系： 计算时，选取适当的值，再计算、和值，然后确定四个杆件中的任何一个杆长（如d），其他三个杆件即可计算出。取，则，即控制糖钳开闭的圆柱偏心轮的偏心距为28.