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糖果包裝機中三輪四桿機構改進設計

發(fā)布時間：2020-07-14 15:32:41 |來源：網絡轉載

在輕工機械中，?？梢娙喫臈U機構用于實現(xiàn)短暫停歇":，它具有便于調節(jié)、結構緊湊, 制造方便，運轉平穩(wěn)等許多優(yōu)點。如上海益民食品一廠從德國引進的太妃糖包裝機中、驅動 糖條輸送部件就是用圖1所示的三輪四桿機構叫圖中，1為齒輪，2為連桿，3為主動齒輪，4 為盤形曲柄,5為揺桿,6為從動齒輪"

糖團被熱軋成條狀后，連續(xù)被送入包裝機進行切塊、包裝。在刀接觸糖條而進行切糖時， 希望糖條停止輸送;切糖完畢，刀離開糖條后，又希望糖條快速送進"以此來保證糖塊外形整 齊，并有較高生產率，該三輪四肝機構能滿足上述工藝要求.

1運動分析

三輪四桿機構運動簡圖如圖2所示，山齒輪1、4利5與曲柄揺桿機構Ao ABBo組成.

       
  包裝機三輪四桿機構圖
    包裝機三輪四桿機構運動簡圖
 

 

 

 

2 W與。的關系式

在三輪四桿機構中，主動齒輪1(即曲柄現(xiàn)勻速轉動一周期間，從動齒輪5作周期性不等 速轉動一次，令調節(jié)曲柄a的長度，可使從動齒輪5實現(xiàn)三種不同s的運 動規(guī)律g".
  1. 無停歇單向不等速轉動，W>。；
  2. 正轉一瞬時停歇一正轉，W=0;
  3. 正轉一瞬時停歇一倒轉一瞬時停歇一正轉.W<0.

 
  包裝機三輪四桿機構的刀的瞬時位置圖

顯然，第二種運動規(guī)律是第一種運動規(guī)律和第三種 運動規(guī)律的臨界狀態(tài)，在理論上，第二種運動規(guī)律只是出 現(xiàn)一次瞬時停歇，但在實際機構中,山于齒輪嚙合存在齒 側問隙，轉動副中的冋隙和構件的彈性變形等影響，在通 常的制造偏差范圍內，從動齒輪5的停歇時間約等于齒 輪1轉過45°角，即相當于1/8周期嘰于是,第一種運動， 齒輪5的停歇時冋小于1/8周期，第三種運動齒輪5的 停歇時間大于1/8周期。

 

三輪四桿機構的刀的瞬時位置如圖4所示.齒輪5和齒輪1的相對速度瞬心p位于直 線AoBt和CD的交點上。于是可得關系式W~ [ cLts/ci) I Lin = Xmin/(xmi„ -F d).式中， 端m= PAo,貝 11 d/xmi„= (1— W}/W.

過點，作A『平行CD分別交A礦和BaB于E和F點,再過8。點，作B.G垂直

交于G點.在相似三角形PB.D和A0B0F中 B^F/FD =   W)/ W

BaF + FD = —s 將式(16)和(17)聯(lián)立求解，得瓦戸=(1 一甲)％初=口一 W*.

又因EC=FD,故 AE=ri~ Wr5=

在直角三角形A.B.G中

小=(E 十薜十頁⑦2 +瓦匸

式中:

AaE — AEcosji — acos5 = (r, — Wr5)cos/i — acos<5 EF— 2(r< + FDcosfi— 2(r4 4- Wr5)cos^

FG = BtiFcosji = (1 一 W)rscos/S

BoG = 8oFsin步=(1 一 W)rssin#

在三角形A0AE中心sind =①一 Wrs)sin^r于是

ccostS = ^/(rc~ VK?'s)cos2/?-(ri - Wrs)z +a2 將式Q9)和式(20)代入式(18),得   

d，= [ (6 + c) cos^—J 尸 eosj—尸+ a'] ’ + bs in 節(jié) 式中，B = □ + r<, C= r< +r 5，T= r, — Wr,. U= (1 — W)r^

 

16&c(&c-7U)rcos7-16&c(6c-T£7)(T2-a2)cos^-(& + c)!(^-a2)=0 (22) 解式(22)得   

cos^=[(7B-aI)/2r]{l + C(64-c)2-r-[72V4y6c(bc-TL0                           (23)

將式(23                                

 
  包裝機從運齒輪運動線圈

 

(24) 式(24)就是W和儉的關系式’

原包裝機的三輪四桿機構中，齒輪模數均為 m = 2mm,齒輪1的齒數= 25 ,其節(jié)圓半徑 rl = niZ1/2 = 25mm;齒輪4的齒數么=55,其節(jié)圓 半徑七=50mm;齒輪5的齒數％ = 2乙=50,其節(jié) 圓半徑r；= 2ri = 50mm;機架長度d= 115mm=取 1¥=0.25,0.20, -0.05,代人式(24)分別求出相 應的曲柄長度a.再按式(12), (14)和(15).可繪出如 圖5所示從動齒輪5的運動線圖。

 

 

 

 
  包裝機從運齒輪運動線圈

 

圖5從運齒輪運動線圈
由下式

= arccosfX.b1+c2 ~ (d— ayj/2bc) 1

fi = arccos([(J2 + a2)—(62+cs)]/2&c)' 求y,和y2 ,可得最小傳動角編l Min加,呢｝'虬 再以饑為變量，分別以[w/co^Tmax 和I £s/oj2|Tmax為目標函數用黃金分割法捜索

表1

W

a

 

 

|e"礎 lw

0>25

9,9S50

67.62

0.075476

0.26433

0.20

12.01013

66.06

0.80690

0.32160

CL15

14.04612

64.50

0.85^15

0.33074

0J0

16.09368

62.94

0091243

0.441%

0,05

18.15357

61,39

0,96585

D.50549

0.00

20.22662

59.B3

1.01973

0.57157

-0.05

22.31368

58.27

1.07408

0.6d048

可得原機構的和丨C5/(yi|->max列于表L

 

由表1可見，曲柄長度a調節(jié)得愈短，相應的愈大，[伽和丨鴕/岡皿愈小, 即運動愈平穩(wěn).但a愈短則W愈大，即淳歇時間愈短.因此,只要停歇時冋能滿足工藝要求， 盡可能取IV大些,國外引進的先進機器中，往往取陟等于平均傳動比之半E%由式(11)可 知，原機構的平均傳動比為0.5,故秘可取到0.25.

3改進設計保持原機構的機架長度4、齒輪1和5不變，取W=0.25,Z, = 55,54, •、••、- ,40,可由 式(24)求得a,由式(25)求得加”,列于表2o
從表 2 可見.當 Z」= 43.即 r〈 = 43mm 時，a = 8.96713mm, 6 = 68mm,c= 93mm,其最小 傳動角 7ml„=80.47° 較大.逬一步保持 d= 115mm不變，取 0.25, Z, = 25,24r - 17, Z5 = 2Zi，Z4 = 55,54, - ,40,由式（24）和（25）可求得a和y„in.比較后可得：當 務= 18,么=54肘.有最大的？亦=83.38°.如表3所示.

 

表2

表3

&

a

b

c

,皿貝

 

a

b

C

:，nir>

55

9.98500

80

105

67.62

55

6.19578

73

91

82.05

54

9.91947

79

104

68.53

54

6 J1874

72

90

83.38

53

9,85116

78

103

69,46

53

6.33767

71

89

81.99

52

9.77988

77

102

70.43

52

6,225225

70

S8

80.38

 

9.70545

76

101

7偵3

51

6.16212

69

87

78.71

6C

9.62766

75

100

72,46

50

6.0668€

68

86

76.97

49

9.54628

74

&9

73.52

卻

5.96601

67

85

75.15

48

9,46107

73

98

74.62

48

5.85906

66

8-1

75.25

47

9,37177

72

97

76.76

47

6.71539

65

83

71.27

J6

9.27806

71

96

76.94

46

5.62433

64

32

69.18

45

9.17964

70

95

78.17

45

5.49506

63

81

66用9

44

9,07613

69

94

79.44

44

5.3^665

62

B0

64.69

43

3.96713

68

93

80.47

43

5.207^9

61

79

62.25

42

8.85220

67

92

78.84

42

5.04775

60

78

59-66

41

8.730S3

66

91

77.16

41

4.S7430

59

77

56,92

•40

8.G0247

65

90

75.38

40

4,68565

58

76

53.98

圖6所示為改進后三輪四桿機構的運動線圈.在該機構中，機架長度rf-115mm保持不 變.齒輪1的齒數務=18,其節(jié)圓半徑□ = 18mm;齒輪4的齒數務= 54,其節(jié)圓半徑r,— 54mm;齒輪5的齒數爲=2務=36,其節(jié)圓 半徑s = 36mm。連桿長度 6=rL + n —72mm,搖桿長度 C=n + rs=9D mm.仍取 W7=0.25.0.20,…，一0.05,可計 算出 a,y„in, Ecos/coilma.和 I £s/列表.

 

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