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1、包装机械课程设计指导书（一）糖果包装机扭结手的设计一、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教学环节，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. 联系生产实际，运用所学知识，培养独立分析问题、解决问题的能力；2. 利用“包装机械设计”、“机械原理”、“机械设计”等前序课知识，学会并掌握包装机械设计的特点及方法；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，综合培养学生进行工程设计的能力；4. 巩固和加强机械零件设计、机械精度设计、机械制造工艺等方
2、面知识；5. 提高学生进行技术总结及编制技术文件的能力。（二）内容本课程设计选择具有代表性的间歇双端扭结式糖果包装机的扭结手作为设计课题，使学生能在较短的三周时间内，完成糖果包装机扭结手设计全部过程的基本训练。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（例如滑移齿轮、凸轮）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机扭结手的结构形式、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、凸轮传动等传动构件的结构参数及尺寸，拟定扭结手的结构方案图。3. 结构设计根据结构方案图，在正式图纸上拟定传动构件与执行构件的位
3、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、基本要求（一）根据课程设计任务书，在三周时间内，独立完成糖果包装机扭结手的设计。所设计糖果包装机扭结手的技术参数：1. 生产能力：200360 块/分钟2. 包装物尺寸：1）圆柱形：直径13 x 长 322）长方形：长27 x 宽 16 x 高113. 箱体外形尺寸：长320 x宽230 x高2004. 钳手展开距离：30； 包装一次旋转圈数：23； 钳手轴向移动距离：5mm5. 包装扭转阻力矩：0.05 Nm6. 功率输入：电机经带传动或链传动减速输入。（二）图纸设计要求1图量 1）完成 1 号图一张，进行糖
4、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（凸轮、滑移齿轮、轴）的零件图设计。2要求1）方案设计必须合理；2）装配图必须标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；3） 必须标明所有配合尺寸、定位及联结尺寸、总体尺寸；4） 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；5） 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
5、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。设计说明书具体内容包括：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、刚度设计计算及校核；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；三、扭结手工作原理间歇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，传动系统如图1所示。包装机工作时，主传送机构带动工序盘作间歇转动，
6、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。糖果经包装纸四面裹包后，两端需扭结封闭。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带动槽凸轮12转动，经过摆杆10、拨轮8、伞齿轮齿条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
7、，经过摆杆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状态，钳手张合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其动作配合要求，可绘制出包装机的工作循环图。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，其工作循环图如图3所示。扭结手的结构示意简图如图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。图1
8、间歇双端扭结糖果包装机主传动系统图10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 12 13 15 16 14 11 图2 糖果包装机扭结手机构示意图1-输入轴2-钳手 3-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-调节螺杆图3 扭结手工作循环图图4 扭结手结构简图1-扭结手 2-套轴 3-扭结手轴 4、13、16-齿轮 5-螺母 6-拨轮 7-弹簧 8、12-摆杆 9、15-销 10-槽凸轮 11-凸轮轴 14-输入轴 17-滑块 18-滑块轴 19-滚子轴 20-手轮21-固定板 22-调节螺杆 23-滑座 24-螺栓 25-箱
9、体四、设计步骤（一）方案设计1钳手运动实现的结构形式1）钳手实现张合运动，可采用多种不同的结构，如图5所示，而且，需要一个复位装置，一般是采用弹簧进行复位。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。端面凸轮连杆滑移齿轮方式，结构紧凑；盘形凸轮滑移齿轮方式，空间结构较大；四连杆机构机构简单，但体积较大。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，传动比恒定，传递扭矩大。2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）钳手可实现转动；4）扭结手各运
10、动相对运动关系可手动调整；5）扭结手可进行糖果的手动扭结包装。3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 x 230 x 200mm，4初步拟定传动方式，布置主要传动件位置。5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；6参考机械设计理论，对各元件（主要是轴承、齿轮、轴）进行初步的受力分析和强度校核。 斜楔杠杆式 滑槽杠杆式 齿轮齿条杠杆式 凹槽连杆式 图5 钳手张合机构简图端面凸轮连
11、杆滑移齿轮形式 盘形凸轮滑移齿轮形式图6 钳手轴向移动机构简图 （二）结构设计方案设计结束后，审定方案的合理性，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 计算直齿、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、根圆、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、强度校核及寿命校核。2各元件的空间布置、定位与支撑结构设计
12、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，填写明细表及装配技术要求。（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教师指定。2要求：1）零件工作图视图完整，必须标明零件的结构、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。3完成一个比较复杂零件的三维建模。（四）撰写设计算说明书具体零件的设计计算在以下几项中选择完成3项，设计计算过程可参照机械设计教材或机械设计手册。1. 齿轮校核2. 轴校核3. 轴承校核4. 凸轮轮廓曲线计算5. 带传动计算6. 链传动计算7. 电机功率计算五、日程安排1方案设计：包括参数确定、扭结方式拟定、传动系统图拟定； 2天2结构草图设计； 3天3校核计算； 1天4部件装配图绘制； 4天5零件图绘制 1天6编写设计说明书： 2天7机动： 1天8答辩： 1天