大学毕业论文-—颗粒状巧克力糖果包装机的设计.doc

黑龙江东方学院本科毕业设计
颗粒状巧克力糖果包装机的设计
摘要
本文首先分析了现代生活对巧克力糖果包装机的需求，在进行大量查阅资料并进行比较后，提出设计方案、方法和步骤。本设计主要是针对圆台状巧克力糖的铝箔纸包装。设计主要内容有三方面：设计方案设计、机械手及进出糖机构设计与传动系统链设计。
机械手及进出糖机构设计是本设计功能能否执行的关键，它也是本设计的设计重点之一。它要实现巧克力糖的输入、折边、抄底边等功能，直到最后由输送带输出。整个系统功能实现中，机械手要实现的是夹糖、折边、转送等重要功能，因此对机械手的形状、夹紧力及转位角度也提出了不同的设计要求，设计机械手时，也始终围绕着这几点进行。
传动系统设计，作为一个动作执行系统，动力是必不可少的，当然对动力的传递系统也就显得尤其重要了。系统功能中要实现机械手转位、送糖盘转位、供纸、剪纸、抄纸、接糖、顶糖及拨糖等功能，它们都需要不同大小的动力，这就需要传动系统的调节。传动系统的设计,包括了带传动,链传动,齿轮传动,六槽轮机构的设计。如在机械手的转位功能中，为实现间歇的转位功能就得通过传动链中的槽轮机构来实现，该机构要保证机械手在转到位后，有一定的停留时间，从而为顶糖、接糖及拨糖功能的实现提供必要的机械动作执行时间。设计好的包装机其生产率可在100～150r/min范围内变动。

关键词:包装机；传动系统设计；机械手
The Design Of The Grain Form Chocolates Fruit Packer
Abstract
This article firstly analyzes the demanding for the chocolate packing machine in modern life. After checking enough data, I figure out the scheme, method and procedure of the design of the machine. This design primarily aims at the circle pillar chocolates' aluminum foil packing. The main contents of the design contain three sides: Design project design, machine hand and I/O sugar mechanism design and the transmission system design.
It is the most important whether the function of the machine hand and I/O sugar mechanism’s design can carry out in the machine. It is also one of the design points of this design. It must realize the importation, fold of the chocolates the sides and other functions. Until it finally is outputted by belt conveyer. In whole system function realizing, the machine hands realize many important function, for example: clip the sugar, fold of the chocolates the sides, transfer...etc. Therefore the shape of the machine hand, clip the tight dint and turn the cape also bring up the different design request. When designed the machine hands, it is also proceeding with the center of these points.
System, power is necessary. Certainly it is particularly important of the power transmission system. In the system function, it must realize moving the machine hands, moving the sugar dish, providing the paper, cutting paper, curling, connecting the sugar, cresting the sugar and dialing the sugar etc. All these functions need the different size of power. It can be controlled by the transmission system. Such as the function of turning machine hands, it needs the sheave of the transmission to regulate in order to realize a function of intermittent turning. After the machine in the exact position, the mechanism must stop over time, then it can take enough time to crest sugar, connect the sugar and dial sugar. At the same time it can be controlled the rate of production at 100 ～ 150 r/ min.
Key words: Packer; drive system design; machine hand

-II-
黑龙江东方学院本科毕业设计
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第1章 绪论
1.1 课题背景
我国的包装机械于20世纪80年代形成产业，到20世纪90年代进入高速成长阶段，已形成了比较完善的生产体系，并成为机械工业中十大行业之一。包装机械的高速成长，得益于食品工业的发展，因为无论过去或现在，包装机械在食品工业中的应用都是最广泛和最深入的。食品工业是与人们生活息息相关的产业，在激烈的市场竞争中，其产品要引起消费者的注意，必须要有精美的包装设计，这已经是不容置疑的事实。要实现精美的包装，配备自动化的包装生产线是不可缺少的，这是保证产品包装质量及提高竞争力的关键所在。
随着社会的发展，科技的进步，消费者的要求不断地提高。人们不但注重食品的美味及多元化，更注重其卫生、健康。因此，精美的外在包装给消费者带来的不但是愉悦的视觉感受，更加是卫生安全的需要。这一切，给从事食品包装工程研究的科技人员提出了更高的要求，不但带来了机遇，也带来了挑战。
本次毕业设计的任务是粒状巧克力糖果包装机的设计。巧克力糖包装机的设计是一个典型的机械系统设计。经过长时间的调查与查找资料，选出各种方案并对之进行比较，最后确定包装机的方案。此方案具有体积小，工作效率高等优点。
本次设计对包装机进行了较系统的设计。采用了新型的执行机构与传动机构，如带式无级变速器以提高包装机的技术水平。本部分主要进行传动系统如带传动机构、链传动机构和执行机构的设计。执行机构的设计主要进行了机械手的设计。
1.2 包装机简介
我国包装机械未来的发展趋势
1.工艺流程自动化程度越来越高。目前自动化包装机械技术在包装生产线中已占50%以上，大量使用了电脑设计和机电一体化控制，增加机械手以完成复杂的包装动作（模拟手工包装）。每个机械手均由单独的电脑控制，摄像机监控包装动作并将信息反馈到电脑以调整动作幅度，保证包装的高质量。同时对包装材质及厚度有自动识别功能，再由电脑计算后控制机械动作，完全是“自适应”系统，保证系统在最优状态下工作。
2.适应产品变化，设计具有好的柔性和灵活性。为了适应竞争需要，产品更新换代的周期越来越短，有的产品甚至一季一变。包装机械的使用寿命远大于产品的寿命周期，所以某些包装机械要适应产品的变化，只能以柔性和灵活性来适应，包括量的灵活、构造的灵活和供货的灵活。
3.普遍采用仿真设计技术。包装机械的设计流程，首先是把各种机器单元以数据库形式存入计算机，然后把图纸数字化后输入计算机，由计算机自动包装机械合成三维模型，再把实际生产的指标和数据、可能发生的故障等输入计算机。计算机三维模型即可依照实际工作情况进行操作，演示出生产能力、废品率、生产环节匹配、生产线瓶颈在何处等，还可根据用户意见进行修改模型直到用户满意。采用计算机仿真技术后，大大缩短了包装机械的设计周期及新产品开发周期。
包装机械技术含量逐步提高向高层次发展:随着中国包装工业的快速发展，包装机械市场也趋向更高层次，包装机械技术含量日渐提高，一些最新包装技术，例如远距离遥控技术、步进电机技术、自动柔性补偿技术、镭射切割技术、资讯处理技术等都已运用在包装机械上。
此外，国内包装机械零部件生产走向专业化，很多零部件不再由包装机械厂生产，而是由一些通用的标准件厂生产，某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家生产。
随着大型企业客户的增加，市场对于包装的高生产串和产品多样化倾向更明显，促使包装机械产品规格朝高科技发展。
食品包装机械行业应靠技术进步谋求发展。有关专家预测，到2007年我国包装机械产量将增加到67万台(套)，到2010年将增至93万台(套)。想靠简单的重复、扩大生产数量，靠向上下游延伸的方法已经行不通了。今后，我国的包装机械必须走专业化生产的道路。要努力提高包装机械技术含量，把产品做精、做细、做专、做强，靠技术进步来推动行业发展。
据了解，为配合我国食品工业的发展，包装机械设备正朝着机械功能多元化、结构设计标准化、模组化及控制智能化、结构高精度化方向研发。GE基础设施业务旗下的GEFanuc自动化美洲包装机械公司，推动了全新的针对包装机械制造商的"SixDegreesofDifferention"(SDD)自动化解决方案。它有高性能的控制器、可升级的操作界面、工厂信息软件和运动控制单元，可以显著提高包装机械运转率，提升整体设备效率。这套综合性自动化解决方案可帮助包装机械制造商在没有阻断的情况下，开发出能够在不同尺寸的批量或产品流程之间快速转换的高效设备。依靠经过更新的自动包装机械系统，它能在功能方面引领主流包装机械潮流，同时，设备使用者可以更具有独立性、灵活度、操作正确性、高效率、可兼容性，以及支持其最终用户获得更高性能和生产力。
因此开发配套设备，使主机的功能得到最大的应用，是提高设备的市场竞争力和经济性至关重要的因素。国外企业在为用户提供生产自动线或生产流水线设备时注重成套完整性，无论是高技术附加值还是较简单的设备门类，都按配套性要求提供。
未来包装机械还必须具备多功能、调整操作简单等条件，基于电脑的智能型仪器将成为食品包装机械控制器的新趋势。OEM制造业者与最终消费者将趋向购买操作简易且安装容易的包装机械，尤其是当前制造业大量裁员，对简易操作系统的需求将与日俱增。今后要想在包装市场取得一席之地，高效率的客户服务与机械维修也将是包装机械公司制造商所必须考虑的事情。
因此，在这种的发展趋势下，选择该课题有着重大意义。首先可以使设计者了解到世界上先进的包装技术。其次通过对包装机的设计，对包装机的整体结构有一个比较详细的了解，熟悉实现包装功能机构的原理及结构。
第2章 糖果包装机方案设计
2.1 设计要求
已知条件：把已加工成型的圆台状巧克力糖用铝箔纸包裹起来，并逐个输出，巧克力糖的形状尺寸大小如图。生产率为100~150颗/分，糖纸为方形64mm×64mm、厚0.008mm的铝箔纸，其尺寸如图2-1。
要求巧克力糖包装后外观美观，铝箔纸无明显损伤、撕裂。机器结构简单，工艺可靠，操作方便、安全，维修容易。

图2-1 巧克力的尺寸
2.1.1 建立黑箱
糖果包装机黑箱图见图2-2。

图2-2 糖果包装机黑箱图
由黑箱看出，要实现这些功能，必须由黑箱内部结构来实现，进而设计转变为对黑箱内部结构的设计。将黑箱转变为白箱。
2.1.2 确定技术过程
工作过程如图2-3所示。

图2-3技术过程简图

2.1.3 引进技术系统，确定边界
其系统及边界如图2-4所示。

图2-4 引进技术后的具体过程图

2.2 粒状巧克力糖果包装工艺的确定
通过翻阅书籍和在网上查阅资料，了解到糖果包装的方式有很多种，如扭结式、端折式、信封式、枕形式、裹封式。其中扭结式包括单扭结和双扭结两种形式。
一般来说，开始总是想模仿工人包装的动作作为机器工艺设计的初步依据，但是作为高明的设计者，不能只局限于模仿人工动作。
因此，在开始设计机器的工艺时，首先应对人工包装动作进行分析和研究，并在此基础上进行提高，现做如下分析：
产品的特征：粒状巧克力糖呈圆台形，轮廓清楚，但质地疏松，容易碰伤。因此，考虑机械动作时应适合它的特点，以保证产品的加工质量。例如产品的夹紧力要适当。在进料和出料时应避免因碰撞而损伤产品等。
首先要解决好产品的上料问题。显然，像巧克力糖之类产品使用料斗式上料机构是不适宜的。如果采用料仓式上料机构，则需要人工定时放料。如果将自动机的进料系统直接与巧克力糖的成形机的出料口相连接，则就比较容易解决巧克力糖的自动上料问题。
包装材料：
食品包装材料应十分注意卫生。粒状巧克力糖包装纸采用厚为0.008mm的铝箔纸，它的特点是薄而脆，抗拉力较小，容易撕裂。一般包装的速度较高，纸张的拉力越大，纸容易拉断。
在选择供纸机构结构时，主要依据下列两点：
1.纸坯形式是采用片纸还是采用卷筒纸.本机原始资料已决定采用卷筒纸。
2.纸张送出时的空间位置是垂直放的还是水平放的。在这里，已水平放置为宜。
包装工艺方案的拟定
根据人工包装动作顺序，针对产品包装质量的要求，务必使包装过程不损伤产品的表面，包装纸要紧贴巧克力糖，而且小端和圆台侧面的铝箔纸要平整、光滑、美观。该机的包装工艺初拟如下
1.将64*64铝箔纸覆盖在巧克力糖小端的正上方。
2.使铝箔纸沿糖快锥面强迫成形。
3.将余下的铝箔纸分半，先后向Ф24大端面上折去，迫使包装纸紧贴巧克力糖。

包装工序分解图如图2-5所示。

图2-5 巧克力糖果包装工序
2.3 确定功能结构
确定技术系统总功能，及进行功能分解。
功能是对于某产品的特定工作能力的抽象化的描述，它可定义为一个技术系统在以实现某种任务为目标时，其输入量和输出量之间的相互转换的关系。
2.3.1 总功能
通过输料带将圆台形巧克力糖送入糖果包装机中，经过包装机成型、折边等一系列动作后，将包装好的巧克力糖果输出。
2.3.2 功能分解
从系统论的观点看，系统可以分解为一些子系统，那么一个系统的总功能也应该可以分解为一些分功能。由总功能分解为分功能，最后作出功能结构图。这样一个过程，称为“功能分析”。
巧克力糖果包装机的功能分解如图2-6所示。

图2-6 包装机的功能分解
2.4 包装机的总体方案设计
1．机型选择
从产品的数量上看，属于大批量生产。因此，由文献综述中的方案比较，选择全自动机型。从产品的工艺过程看，选择回转式工艺路线多工位自动机型。
根据工艺路线分析，实际需要两个工位，一个是进料、成型、折边工位，另一个是出料工位。自动机采用六槽槽轮机构作步进传送。
2．自动机的各执行机构
根据巧克力糖的包装工艺，可确定自动机的执行机构为送糖机构、供纸机构、接糖和顶糖机构、抄纸机构、拨糖机构、钳糖机械手的开合机构、转盘步进传动机构等七种。
机器其总体布置如图2-7所示。

图2-7 巧克力糖果包装机总体布置
1-电动机 2-带式无级变速器 3-链传动机构
4-分配轴手轮5-顶糖机构 6-送糖盘部件7-供纸部件 8-剪纸刀
9-接糖机构10-凸轮箱 11-拨糖机构 12-机械手转盘13-输送带
(1) 机械手及进出糖机构 如图所示送糖盘6从输料带上取得糖块，并与钳糖机械手反向同步旋转至进料工位，经顶糖、折边后，经机械手送至出糖工位后落下或由拨糖杆11推下。
开闭由机械手开合凸轮，控制，该凸轮的轮廓线是由两个半径不同的圆弧组成，机械手的夹紧主要靠弹簧力。
(2) 顶糖和接糖机构 接糖杆的运动，不仅具有时间上的顺序关系，而且具有空间上的相互干涉关系。因此他们的运动循环设计必须遵循空间同步化的设计原则，在结构设计是应予充分重视。
此外，当接糖杆与顶糖杆同步上升时应使糖块上的夹紧力不能太大，以免损伤糖块，同时，应使夹紧力保持稳定。因此在接糖杆的头部采用橡皮类弹性元件制成。
(3) 抄纸和拨糖机构、抄纸和拨糖机构如图2-8所示。

图2-8 抄纸和拨糖机构
(4) 工位间步进传送机构、工件在工位间的步进传送，即钳糖手的间歇转位，由六槽槽轮机构带动两组螺旋齿轮副分别传动机械手的转盘和送糖盘，见第二章的传动系统图。
第3章 巧克力糖果包装机工作循环图
糖果包装机的各个工艺动作是相互独立的，它们各自实现自己的子功能。但为了实现糖果包装机的总功能，这些各自独立的动作又必须相互配合。这就要用运动循环图来描述各执行机构的运动循环图。它是机器各执行机构的运动循环图按同一时间比例绘制的总图，表示各执行机构的运动循环相对于主要执行机构的动作顺序。它是各执行机构之间的协调图。
运动循环图可用来核算机器的生产率，并通过分析运动循环图，从中寻找提高机器生产率的途径，可用来指导各个执行机构的设计、安装和调试，还可用来检验各执行机构中执行构件的动作是否紧密配合、相互协调。
3.1 机械手Ⅰ工位段
循环图的说明：首先我们选定分配轴的转向方位为参考对象，其工作转速为100～150r/min。巧克力糖包装机工作循环图如图3-1所示。

图3-1 巧克力糖包装机工作循环图
其次来研究机械手、送糖盘转位、供纸机构、剪纸机构、抄纸机构、接糖机构、顶糖机构及Ⅰ工位机械手闭合情况的关系：
1．当分配轴转位120°,此时机械手、送糖盘转位60°，在次期间供纸机构不断供纸，直至分配轴转位120°时停止供纸。它们直至下一循环又开始运动。在分配轴转位110°左右接糖机构开始启动，它不断地向下运动。
2．在分配轴转位127°时 剪纸机构开始启动，凸轮带动连杆使剪纸刀头快速地向下切。紧接着顶糖机构开始启动，它慢慢地向上运动。
3．到分配轴转位160°时，接糖机构运动到其行程的最下端，也就是送糖盘的上表面，而此时顶糖机构也行进到送糖盘的下表面，所以此时的接糖机构与顶糖机构间距刚好为一粒巧克力糖的高度为12mm，随后它们就保持这样的间距作同步平移运动。
4．到分配轴转位170°剪纸机构运动极端位置，以实现剪纸功能，随后快速退回。到分配轴转位197°时，退至原位，直至下一循环分配轴转位127°时再开始启动。
5．在分配轴转位220°左右，Ⅰ工位机械手开始闭合，直到分配轴转位240°时完全闭合，期间实现的是巧克力糖包装的折边功能。
6．到分配轴转位280°时，顶糖机构也运动到了机械的上表面，它与顶糖机构的间距始终是巧克力糖的高度为12mm。随后顶糖机构往回退（向下），而接糖机构还是往上退，此时的巧克力糖已被机械手Ⅰ工位机械手的闭合夹得死死的，不会掉下来。
7．到分配轴转位300°时，抄纸机构开始启动，它将实现对巧克力糖底边铝箔纸的包装。
8．到分配轴转位310°时，顶糖机构退至起始位置保持静止，直至下一循环分配轴转位130°左右又开始启动。
9．到分配轴转位350°时抄纸功能实现完毕，直到下一循环分配轴转位10°时重新开始启动。而此时接糖机构也退回到了起始位置，保持不动，直到下一循环的110°左右又开始。
3.2 机械手Ⅱ工位段
最后来研究分配轴转位与机械手转位、拨糖机构及Ⅱ工位机械手开合的关系
1．当循环一开始，机械手刚开始旋转时，拨糖机构恰好离开机械手，慢慢退回，到分配轴转位60°的时候，拨糖机至原位，不作任何停顿慢慢地向下压，到分配轴转位120°时，拨糖机构又运动到了机械手的上方，而此时的机械手已转到位，静以待命。
2．到分配轴转位140°左右Ⅱ工位机械手开始张开，直到170°左右完全张开，而此时的拨糖机构已慢慢地压入机械手，将糖慢慢地向下挤。
3．到分配轴转位240°时，拨糖装置到达行程的最下端，即在机械手装置的下表面左右，随后慢慢退回。
第4章 传动系统设计
传动系统的作用是将原动机的运动和动力传递给工作机，以完成预期的功能。常用的传动机构有齿轮机构、连杆机构、凸轮机构、螺旋机构、楔块机构、棘轮机构、槽轮机构、摩擦轮机构、挠性件机构、弹性机构、液气动机构、电气机构以及利用以上一些常用机构进行组合而产生的组合机构。传动机构在使用中最主要的目的是为了实现速度或力的变换，或实现特定运动规律的要求。
巧克力糖果包装机中，传动机构有齿轮机构、凸轮机构、槽轮机构、链轮机构和带传动机构的设计，由于功率小，主要是进行运动传递。
4.1 传动系统结构简图
传动系统图结构简图如图4-1所示。

图4-1 传动系统图
1-电动机 2-带式无级变速机构 3-链轮副 4-分配轴手轮
5-顶糖杆凸轮6-剪纸凸轮 7-拨糖杆凸轮 8-抄纸板凸轮 9-接糖杆凸轮
10-钳糖机械手11-拨糖杆 12-槽轮机构 13-接糖杆14-顶糖杆
15-送糖盘16-齿轮副17-供纸部件链轮 18-输送带链轮 19-螺旋齿轮副
4.2 选用电机
原动机是机械系统中的驱动部分。选择原动机时应考虑以下因素
1．必须考虑到现场的能源供应情况。在有电源的条件下尽可能选择电力驱动，因为它成本低，操作控制方便，机械活动范围广。
2．必须考虑到原动机的机械特性和工作制度与工作机相匹配。
3．必须考虑到工作机对原动机提出的启动、过载、运转平稳性、调速和控制等方面的要求。
4．必须考虑到工作环境的因素。如防爆、防尘、防腐等等。
5．必须考虑工作可靠，操作简易，维修方便。
6．为了提高机械系统的经济效益，必须考虑经济成本,包括初始成本和运转维护成本。
此外，所选原动机的额定功率必须满足负载需要，但也不宜过大。对电动机来说电动机功率过大造成功率因素过低也是不经济的。
因为设计中涉及的都是低速轻载荷工作条件。
开始不能得到各执行机构的受力，也就不能计算出个执行机构所需功率，从而不能计算到所需电动机的功率。但可以从相似的机器和由经验粗取。由《机械设计学》 P97中同类机器的比较，取电机额定转速n=1440r/min，额定功率p=0.4kw
总传动比为：i=100/1440～150/1440=1/14.4～1/9.6。
传动比分配如图3.1；
带轮无级变速机构为i=3.84～5.76；
链轮机构传动比为i=2.5；
分配轴手轮上的齿轮i=1；
槽轮为i=3；
机械手及进出糖机构上的两对齿轮副的传动比都为 i=2。
为了后面进行轴的设计，大致对各执行机构进行功率分配，由于水平有限，只进行粗分配，不记传动过程的损失。（此处功率只用于轴的设计）
4.3 带传动系统计
带轮传动是无级变速机构，使得巧克力糖果包装机的生产率可以在一定的范围内变动。
4.3.1 带传动缺点
1.优点
传动带富有弹性，可以缓和冲击和振动，运转平稳，无噪音；当机器过载时，带子会在带轮上产生打滑，可防止其它零件损伤；制造、安装精度较低，成本低，维护方便；适用于中心距较大时的传动。
2.缺点
因带和带轮间有相对滑动（弹性滑动），所以不能严格保证一定的传动比（一般为理论转速的98～99%）；有一定的摩擦损失，通常传动效率为90～97%；由于传动带需要张紧，因此轴和轴承受力较大。
4.3.2 及设计带传动要求
传动的用途和工作情况选定：
所选带传动可实现传动比为1/3.84～1/5.76的无级传动；轻载工作，一级传动，运转时间<10小时，电动机转速为1440r/min。
传动的功率
P=0.4 kw
大小轮的转速、分别为
= 250～375 r/min ，
=1440 r/min
带传动设计要求
带的类型、长度、根数
为选用 V带；
带轮的尺寸、材料、结构；
中心距a；
作用于轴上的力R
4.3.3 带传动设计过程
由带传动的特性可知，按大传动（即小转速）比进行设计
1.确定计算功率Pca
带传动传递的名义功率N可由工作部分计算，如工作部分计算困难也可简单以电机的额定功率代替，但设计计算时应考虑机器工作载荷的性质和连续工作时间长短的影响，其计算功率Pca的计算公式如下
Pca =P×Kg （4-1）
式中P——机器的名义功率（kw）
式中K g——工作情况系数
因为该传动的载荷平稳，每天工作时间小于10小时
所以取Kg=1.0
Pca=0.4×1.0=0.40 kw
2．选定三角带型别
三角带型别决定了带的截面，型别过大，虽然减少了胶带的根数，但带高h大，带高与带轮直径的比值（h：D）也就大，因而会增大传动时的弯曲应力，降低胶带寿命和效率。型别过大还使直径D、中心距a加大。而型别太小，弯曲应力虽小，但能传递的功率也小，使根数过多，容易因制造误差而造成胶带松紧不一。所以正确选定胶带型别十分重要。
计算功率Pca和小带轮转速分别为0.40千瓦、1440r/min。
所以选用Z型带。
3．确定大小带轮的直径D1、D2
取大带轮D2=300mm
为实现传动比1/3.84～1/5.76
所以D1=52.08mm～78.13mm
则取D1=50mm～80mm
也就是小带轮的最小直径为50mm
其最大直径为80mm。
由于主动轮基准直径D1≥50mm，所以选取的尺寸符合要求
4．计算胶带的速度V
（4-2）
式中D1=80mm n1=1440r/min（按小传动比计算）
m/s
由上式知轮径定了，带速随之也定了，传递同样功率，带速V越小，传递的圆周力就越大，需要胶带的根数越多。带速太高会因胶带离心力太大而降低带和带轮间的正压力，从而降低摩擦力，降低工作能力，同时会因σc过大，而降低疲劳强度。所以在结构尺寸允许的条件下，最适当的速度是10～20米/秒。若Z、A、B、C型V带带速大于35米/秒，轮径应重选。
因为V=6.032 m/s <35 m/s 所以带的速度合适。
5．计算中心距a，带长L
粗选中心距a0
中心距过大，虽然结构紧凑，但带长亦小，应力变化加快，使使用寿命降低，并使包角α2减小，摩擦力降低，传动能力减小；中心距过大，除有相反的利弊外，还易因速度较高引起胶带颤动。因此三角胶带初选中心距a0，一般根据结构和传动位置需要。
因此粗选中心距a0应满足如下的范围
0.7（D1+D2）≤a0≤2（D1+D2）
初步取中心距为a0=400mm
由a0确定胶带节线周长Ld
选带的基准长度Ld=1400mm
计算实际中心距a
mm
6．验算小轮包角α1
三角胶带传递最大摩擦力是小轮包角范围内摩擦力的总和。如包角太大，摩擦力不足，则带容易打滑。小轮包角可按下式计算

因为α1≥120°,所以符合包角要求。
7．确定胶带根数Z
工作中常将几根三角胶带成组使用，各型三角胶带断面积一定，这样，在一定条件下单根三角胶带所能传递的功率也是一定的。此外，为保证带子在工作中既不出现打滑所能传递的功率。这样，胶带根数Z可由下式求得
（4-3）
式中 Pca——传递的计算功率
Pca=0.40 kw
P0--包角a1=a2=180°（i=1）、传动平稳情况下的单根三角胶带所能传递的功率（kw），其值
因为带型为z型， D1为80mm，带速V为6.032m/s
所以取P0=0.36
取ΔP0=0.04
取包角系数Ka=0.92
取长度系数KL=1.14
所以胶带根数

最后取Z=1
8．确定皮带预紧力F0
（4-4）式中 q——V带每米的重量（N/m）
q=0.06N/m
式中 Pca——计算功率：由前面计算的Pca =0.40kw
包角系数为K a=0.92
V--带速：由前面知v=6.032m/s
Z--带数：由前面给定Z=1

9．求轴上的压轴力R
（4-5）
预紧力F0=59.13牛
根数Z=1
包角α1=148.4°
所以轴上压力

该带传动可以实现无级变速功能。
带轮机构的基本尺寸图形如图4-2所示。

图4-2 带轮机构
4.4 链传动设计
4.4.1 链传动优缺点
1．优点
与摩擦传动的带传动相比，它无弹性滑动和打滑现象；能够保持准确的平均传动比；传动效率高；又因链条不需要像带那样张得很紧，所以作用在轴上的径向压力较小；其结构较紧凑；制造与安装精度要求较低，成本低廉。
2．缺点
它只能用于回转的传动；运转时不能保持恒定的瞬时传动比；磨损后会跳齿；工作时噪音大；不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。
4.4.2 链传动的设计过程
已知条件：传动比i=2.5，电动机的功率P1=0.40kw，转速为250～375r/min;
由链传动的特性可知，应按小转速设计，即按n1=250r/min设计
1．选择链轮齿数Z1、Z2
假使链速v=0.6～3m/s，选取小链轮齿数Z1=17
则Z2=i×Z1=2.5×21=42.5，取Z2=43；。
2．确定计算功率Pca
Pca=KA×P （4-6）式中 KA——工作情况系数， KA =1.0
式中 P——传递的功率
P= P 1×η1；η1为带的传动效率；
得：η1=0.96；
所以P=0.4×0.96=0.384 kw
所以Pca=1×0.384=0.384 kw
3．确定链条的节数LP
初定中心距a0=40p,取LP=112节；
4．确定链节距p
按小链轮的转速估计，链工作在功率曲线顶点左侧时，可能出现链斑疲劳破坏。查得小链轮的轮齿系数
=0.89
=1.03
选取单排链，多排链系数Kz=1.0，故得所需传递的功率为

根据小链轮转速n1=375r/min及功率P0=0.406kw，由已经计算出的已知条件选取链 号为06B单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线左侧是正确的。查得链节距p=9.525mm。
5．链传动的中心距a和链长L
L=LPP/1000=1129.525/1000=1.07m
mm
mm
=379mm
中心距减少量
a=（0.002~0.004）a=（0.002~0.004）×379mm=0.8~1.5mm
实际中心距
a′=a-△a=379-（0.8~1.5）mm=378.2~377.5mm
取a′=378mm
6．验算链速
m/s
与原假设相符
7．链传动作用在轴上的力（压轴力）FP
FP=KF×Fe （4-7）
Fe为链传递的有效圆周力，单位为N
N
式中 KF--压轴力系数
因为是垂直传动，所以取KF=1.05
FP=520×1.05=546N
8．链轮的尺寸计算
小链轮：选择三圆弧一直线的齿形
分度圆直径
mm
齿顶圆直径
da1=p[0.54+cot（180°/z）]=9.525×[0.54+cot（180°/17）=56mm
分度圆弦齿高
ha=0.27p=0.27×9.525=2.57mm
齿根圆直径
df=d-d1=51.84-6.35=45.49mm
齿侧凸缘

mm
取dg=40mm；h2为内链板高度
大链轮：选择三圆弧一直线的齿形
分度圆直径
mm
齿顶圆直径
da1=p[0.54+cot]=9.525×[0.54+cot]=135mm
分度圆弦齿高
ha=0.27p=0.27×9.525=2.57mm
齿根圆直径
df=d-d1=130.49-6.35=124.14mm
齿侧凸缘

mm
取dg=120mm h2 为内链板高度（由查表得）
其尺寸形状如图4-3所示。
其中轴孔的直径由轴的设计定。

图4-3 连轮传动机构
4.5 齿轮传动的设计
4.5.1 齿轮材料要求
由齿轮的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断能力。因此齿轮材料性能的基本要求为：齿面硬，齿芯要韧。
4.5.2 分配轴上螺旋齿轮的设计
轴空间布置