分件供送螺杆与星型拨轮设计说明书

1目录一设计概述...............................................2二四段式分件供送螺杆与星型拨轮参数的设计..................32.1星型拨轮的设计......................................32.2螺杆螺旋线的组合特征................................32.3螺杆螺旋线的基本参数................................42.4组合螺旋线的设计....................................52.41螺杆输入等速段螺旋线......................................52.4.2螺杆变加速段螺旋线........................................62.4.3螺杆等加速段螺旋线........................................72.4.4螺杆输出等速段螺旋线......................................9三设计小结..............................................10四参考文献..............................................112一设计概述1.1设计的目的这个课程设计是一个重要的实践性教学环节，也是提高我们这些工科学生工程设计能力的一个重要途径。是让我们这些包装机械专业方向的学生学好专业知识课程和充分利用所学资源进行设计分析的重要方法，对我们以后的学习工作具有非常重大的意义。1.1.1设计的基本数据袋装机生产能力为6000瓶/小时；包装容器容积5升；被包装产品为食用油。1.1.2设计任务1、1张1号图纸；2、3张零件图；3、设计说明书3000字。1.1.3设计起止时间开始时间：2015.6.15结束时间：2015.6.26变螺距螺杆与星形拨轮组合供送装置简图3二四段式分件供送螺杆与星形拨轮装置的参数确定2.1星形拨轮的设计图2.1所示为星形拨轮的结构简图。图2.1星形拨轮的结构简图为了满足课程设计任务要求，据市场调研的结果，得到5升的油瓶底面半径为ρ=80mm，高h=250mm。假定设星形拨轮齿数为Zb=6；根据Q=n*Zb故得到拨轮的转速为bn=16.7r/min；拨轮同时传送两个被供送体时入手所需距离为140mm；因被供送体的直径直径为2ρ=160mm，高h=250mm，则取拨轮的节距为bC=300mm,设拨轮节圆半径为bR，因为容器以等间距定时供送，则bbbZCR2)2/(bbbZCR则拨轮的节圆半径为Rb=286.62mm拨轮高度依据被供送体的高度为bh=200mm拨轮转速与螺杆转速的关系应满足：bbznn，则螺杆的转速可确定。n=16.7×6=100r/min2.2螺杆螺旋线的组合特征在工件传送过程中，有的能顺利导入螺旋槽，有的却被螺杆端面阻挡甚至同输送过来的其他瓶罐产生冲撞，另外还可能使输出过程出现：“局部断流”现象。4面对这些错综复杂的工作状况，为了更好地实现缓冲和“定时整流”的目的，对分件供送来说，就不宜采用螺距全是bC的等螺距螺杆，而应在螺杆的进中附近配备可调式减速装置，使瓶罐自动减速相互靠近，以便逐个依次顺利地导入螺旋槽内，接着再增速达到预定间距，借助拨轮有节奏地引导到包装工们。因此，当螺杆应用于高速度分件定时供送时，其螺旋线最标准的组合模式最好是四段式：①输入等速段，螺距小于bC，有助于稳定的导入口②变加速度段，加速度由零增至某最大值，以消除冲击。③等加速段，与输送带拖动瓶罐的摩擦作用力相适应，采用等加速运动规律使之增大间距，以保证在整个供送过程中与螺旋槽有可靠的接触摸点而不易晃动和倾倒。④输出等速段，使螺距等于bC，以改善星形拨轮齿槽的结构形式及其啮入状态，这对供送导形瓶罐尤为重要。2.3螺杆螺旋线的基本参数参阅图2.2,所示为四段式变螺距螺杆。通常螺杆的前端多呈圆锥台形，而后端则有同瓶罐主体半径相适应的过渡角，以利改善导入效果，缓和输入输出两端的陡振和磨损，延长使用寿命。设螺杆的内外直径各为,2,200RDrd为使螺旋槽对瓶罐产生适宜的侧向力，一般取R=（0.7～1.0）（0r）。图2.2变螺距螺杆对供送正圆柱形容器，其圆弧半径为=80mm，螺杆的内外半径分别为0r、R，则可取0rR（2-1）5至于0r的值，一般情况下主要根据螺杆芯部及其支轴的结构尺寸等因素加以确定。实际中也可从满足某种工艺要求的角度来考虑这个问题，例如供送安瓿，为防止倾倒挤碎，应选用较大的螺杆内径和较小的螺旋角。因为设计要求供送主体瓶灌的尺寸为：直径为2=160mm，高h=250mm。为满足设计任务要求，我们先暂取供送螺杆的内径为r0=150mm，根据式（2-1）取螺杆的外径R=200mm2.4组合螺旋线的设计2.4.1输入等速段螺杆等速段的螺距应取为201S(2-2)式中——两相邻容器间的平均间隙（一般为几毫米，主要与容器加工精度有关）暂取mm10，则螺杆等速段的螺距为S01=160+10=170设等速段螺旋线的最大圈数为mi1（通常取为1～1.5），中间任意mii110，我们在这取11mi，对应螺旋角DS0101tan（2-3）式中D为螺杆的直径，D=2R=400mm.则螺旋角tanα01=170/400π=0.1354（2-4）对其单头外螺旋线，因其展开图形为一条斜直线，故相应的周向展开长度11DiL，L1m=1256mm（2-5）轴向长度1011iSH，H1m=170mm（2-6）供送速度V0=S01*n=170mm*100r/min=283.3mm/s(2-7)对于图1.1所示的变螺距螺杆与星形拨轮组合供送装置，包装容器的供入速度r另有控制要求：当0r时，依靠送带对包装容器的摩擦拖动作用加速，以接近于螺杆的初始供送速度。当0r时，借助于可调式波形尼龙板或刷板等缓冲装置使其减速。据此可求得供入段的输送长度gLdrr2220（2-8）式中d——容器与输送带的滑动摩擦因数螺杆等速段包装容器与输送带的最大速差m6nSCbm)(0101（2-9）设计时，要尽量小m值，拨轮节距和螺杆转速都不宜过大，以免加快链板工作表面磨损，引起容器强烈的振动。2.4.2螺杆变加速段螺旋线针对满足包装容器供送平稳的要求，选取该段螺杆的供送加速度2a，使2a由零值依正弦函数变化规律增加到某一最大a,则mttca22122sin（2-10）相应的供送速度及轴向位移为：222212222cos2ctttcdtamm（2-11）3222222212222sin4ctctttcdtHmn（2-12）式中2t、mt2分别表示被供送容器移过行程2H及其最大值mH2所需的时间。由边界条件得知：当02t时，02H，V2=V0=283.3mm/s；而当mtt22时，aa2，故可确定各待定系数：ac1，mtac2022，03c。将1c、2c、3c各值代入式（2-12），得mmmittattaH222222022sin4)2(（2-13）设该段螺旋线的最大圈数为1(2通常取为mi～2），我们取22mi，其中任意2i为mii220，由于nitnitmm2222,=2s。上式可改写成)2sin2(42222222012mmmiiiitaiSH（2-14）可以证明，该段螺旋线的展开图形是由一条斜直线和一条按摆线投影规律变化的曲线叠加而成的曲线。由于此段外螺旋线的周向展开长度mmDiLDiL2222,=2512mm。将此值代7入式（2-14），得2H22222222012)2sin2(4nLLLLiatgLmmm（2-15）视2L为自变量，对上式求导，可求出该段外螺旋线的螺旋角2)2cos1(tantan2222201222mmiiRniadLdH(2-16)其最大值为Rniamm222012tantan(2-17)根据式（2-14），可求出该段限定区间（mii221）内的任意螺距值mmmmiiiiniaSS2222220124sin4)12(cos2214(2-18)再将1c和2c值分别代入式（2-10）和（2-11），导出该段的加速度及速度的计算式：miiaa2222sin(2-19)mmiinia222022cos12(2-20)mmmDnmia2202tan2(2-21)由于可知，当其他条件一定时，变加速段的外螺旋螺旋角、螺距和供速度均随螺旋圈数的增大而增大。若取,02i则012，02，,00a符合螺杆的前两段的位移、速度及加速度曲线的衔要求。2.4.3螺杆等加速度段螺旋线设螺杆等加速度段的供送加速度aa3，则相应的供送速度及轴向位移为4333ctadta(2-22)8534233332ctctadtH(2-23)式中3t——被供送容器移过行程3H所需要的时间由边界条件可知：当03t时，3H=0，m23，故可确定各特定各系数：mc24，05c。将4c和5c值代入（2-23），得233232tatHm(2-24)设等加速度段螺旋线的最大圈数为mi3通常取（3～5），我们取43mi，中间任意值mii330，由于3t=ni3，且令当量螺距220122032tanniaSDnSmmm(2-25)由式（2-23），解出等加速段的位移为332201342iiinaSHm(2-26)可见，等加速段螺旋线的展开图形是一条斜直线和一条抛物线规律变化的曲线叠加机而成的曲线。将此段外螺旋线展开长度：33DiL,L3m=5024mm代入上式，可求得轴向位移232222332tanLnDaLHm(2-27)视3L为自变量，对上式求导，刚等加速度段外螺旋线的螺旋角及其最大值分别为：232333tantanDniadLdHm(2-28)DCDniabmmm2323tantan(2-29)由以上两式导出9mmbiiSCna320122(2-30)可得等加速段的加速度为：a=68.47mm/s这表明，等加速段的供送加速度与螺杆转速度的平方成正比；当星形拨轮节距和等速度段螺距保持定值时，适当地增加后两段螺旋线的总圏数，有助于降低螺杆的供送加速度，或提高螺杆转速。根据式（2-26），可求得等加速段限定区间（mii331）内的任意螺距值)2(2)21(4)(323201013mmmbiiiiSCSS(2-31)其最大值bmmbbmCiiSCCS)2(2(32)013(2-32)再将4C值代入式(2-22)得)2(2)(32320103iiiiSCnmmmb(2-33)其最大值mmDn33tan(2-34)以上表明，当其他条件一定时，螺杆等加速度段的外螺旋线螺旋角、螺距和供送速度同样随螺旋圈数的增大而增大。若取,03i则maa23，m23，aa3，符合螺杆后两段的位移、速度及加速度曲线的衔接要求。2.4.4螺杆输出等速段螺旋线对输出等速段，为改善星形拨轮齿槽的结构形式及其啮入状态，使该段螺距bCS4=300mm，设等速段螺旋线的最大圈数为mi4（通常取为1～1.5），中间任意mii440，我们在这取14mi，对应螺旋角DS404tan（2-35）根据边界条件可得供送速度m34式中D为螺杆的直径，D=2R=400mm.则螺旋角ta