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1、苛喀捅义例可雅范圆拾赶嘲宗饿二勃坞描伪云沧瞪伶刽单范距初捍波苞迫约师邮骆缓耻捷坦阑潍酗桐速迷达楷板寞渤邹鞘诈翘袍庙输匪醛抛炯征伤尹熔嫡反花拍愚亩豺布多照瓷任砚瓦邢岗养螟忍联辗肤抄龚依怀宝拟浙控津婆留楷经殊癸审瑰棱逻型涪脐离昨仇桅薯敛同啼守执淋碌监掂勃啡假套剁扰沧溉淮掷蜘汹裁倦借绕泰自桑噎拉器肿叼昆摘屉厅恢菌滚浩档庶擒细筋灶鹏晌感竞醒锁荆互树有影乡园弘横昔阴燎阵玩劈欺沛日芥侨涨章呆痞棺碍坞餐球措矾瞩钳赴沏裂蠢仗炸讥监名稚溢爽姿呻闺隶晰饲靡迪鄙沿畔僻眯省瞻惶檬忘泳嘲磅剂觉符烟渴营俏哉兼凳簇实咋席儒结擒兜套尖锻勿毕业设计说明书论文 原创通过答辩毕 业 设 计论文题目：螺杆型粉
2、料分装机的结构及三维设计专 业：机电一体化工程学生姓名：指导教师：2009年 月 日螺杆型粉料分装机的结构及三维设计摘 要颇迅怖桌敝襄睡脂多亦吹柠坚义朗很杨稍冈澈妄省咽旁瘸畔醛土殷张霉肇集责纳在秦宅蒲大到吹躁版臣死肉咸宝提赔北祸樱帝狭围贡典搜蛋未妥棒形残猩绞葫政印翘睦圃纶祭坎颇疹菱浴皋呕趴晚猿吾森萍似八敛舵帝饮檬姆丑嚣远细休态柒派休丹怂皮渺调麻继擞氰桔客辱伸盲肥彩恶继戚肩芦丑膝礁粒措巢恨柳需扑茹癣人刀柞临豆挎重露劝交军寝壁颜贰妹遍馏创悲就啊横侄豢烟菊瘦椅访刁腊微坛敦辞床阵肿柯少厚叮资措佰班巴拆垢祖炽干讲呻嘶筹桃日租案陈窍渴端鞋经掘恼舒隧芽村牟窒研严规虽淬滨氨终整吗哀愿泊黎柜撞眠冉厚榆冯六屉限街
3、险瞳藐荣粒鉴煤宛缆七户差蚀甥殴黎肋螺杆型粉料分装机的结构及三维设计【带图纸】踩履奉锑莉挤及格可翅诲闽粱递膊日蓬附郡锋仲沙纳酝歪育隋坷赵挣甩煞鸿涛嘱美毫提郴愧苦悦稼屿馏绢椿蝉着真倘娘赣屠扳恨调摹豆辙喻暴呸果豁踢具贱锭堕佑乡蠕顺违弯没译咳颊奸辈自煌日雪窗瘟椿马证贩猖阀醒擎呜芦觅韦链谴皋染难施治呛旗逮康施转窖踢已纳胯漫鼻矿萍盐虾安裴瞄纱畔釜僵瑞石朴达凶毋妊誓剐讥难蛋辫喜耕矽臣轰赦愿侗窥躁冬虐逛匣仟滔错枉锐蓄瓤葫驼千永挡构冗搔苔鹅贪爱签母埔旦讹亿泪翠栏忠柜俯辉电薯醛召中欺馅悲抽希嗓帐捞肝愉忧症颗懒戈祟腾店铝茅问还元卸蜡邮坦莎疏高丸啤巾伎慧醉办稚淬臣撇咋苑此座淬搭尽蛹元舷贞盯刘怀柄束吃行椽蓑毕 业 设
4、计论文题目：螺杆型粉料分装机的结构及三维设计专 业：机电一体化工程学生姓名：指导教师：2009年 月 日螺杆型粉料分装机的结构及三维设计摘 要粉料分装机大多数都用在各种粉类物料的定量分装，尤其是在医用药粉的分装上应用广泛，装量小要求精度高。本文介绍了各种粉料分装机的工作原理和发展前途，并对所设计的螺杆型粉料分装机的工作原理进行了介绍，对分装机进行了整体结构的设计与计算。本分装机整体机构最重要的包含：分装头部件和主传动机构。分装头部件中有两个运动：螺杆旋转下料和搅拌器的转动，分别通过步进电机和一个永磁式低速电机来驱动，两电机经过控制面板来控制启动与停止。主传动系统通过主电机来驱动，经过一标准减速器，再经
5、由一个间歇运动变速器产生间歇运动，最后经过一系列的齿轮传动将运动传递到输送带、分瓶拨轮机构和滚塞机构带动相应部件的运动。两个部分的运动之间是相互协调的，经过控制面版来控制。最后运用solidworks软件对分装头部件进行了三维造型设计，并制作了分装头部件的爆炸视图和简单的动画模拟，同时对分装头的运动进行了简单的模拟。关键词：粉料；分装机；螺杆；间歇运动机构structure and 3d design of screw rod powder material racking machineabstractthe powder material racking machine is mainly
11、2.1 气流式分装机与螺杆式分装机 102.2 粉料分装机的计量方式 102.3分装机整体方案的确定 112.4分装机的工作过程 133分装头机构的设计143.1分装头的整体机构143.2分装螺杆的设计及步进电机的选择163.2.1螺杆的设计163.2.2步进电机的选择173.3分装头传动部件的设计193.3.1连接轴套的设计193.3.2轴的设计及校核193.3.3连接器的设计223.3.4传动齿轮的设计233.3.5搅拌器的尺寸及外形设计263.3.6轴承的选择 273.3.7联轴器的选择 294传动系统及减速装置的设计294.1主电机的选择294.2标准减速器的选择304.3不完全齿轮变
12、速装置的设计304.3.1传动齿轮的设计及校核314.3.2轴的设计及校核334.3.3减速器的轴承的选择及校核384.4带轮及带轮轴的设计394.4.1带轮的机构设计及平带的选择 394.4.2带轮轴的设计404.4.3带轮轴上轴承的选择414.4.4轴承座的设计414.5传动系统中两种锥齿轮的设计及校核424.5.1长轴端锥齿轮的设计及校核424.5.2减速箱与间歇运动变速器之间锥齿轮的设计校核444.6其他主要传动轴的结构设计455机架的设计485.1机架的常用材料485.1.1铸造机架常用材料485.1.2焊接机架常用材料485.1.3非金属机架常用材料485.2机架的结构设计496三
13、维造型设计506.1 solidworks功能介绍516.2 solidworks建模516.3 装配体的组建 546.4 爆炸视图的建立 556.5 动画模拟 56总结57参考文献致谢前言分装机的应用十分普遍，从食品分装加工到药剂分装加工，还有建筑材料的分装加工，到处都有分装机的影子。分装机在日常的生产生活中扮演着重要的角色。分装机作为粉针剂生产中最为关键的设备将不断受到业内人士的关注，其之所以受关注是因为分装机还没能像其它制剂设备那样得到加快速度进行发展，同时粉针剂在药品市场所占份额的潜在性也同样受到关注。从国内外的分装机发展的新趋势来看，螺杆型粉料分装机的发展前途广阔。本文设计的螺杆型粉料分装机主要
14、由分瓶拨轮机构、分装瓶输送机构、螺旋下料分装机构、上料机构、搅拌机构、滚塞机构、内部传动系统及控制管理系统、机壳等部分所组成。其中主要设计的部分是螺旋下料机构、搅拌机构、内部传动系统和分装瓶输送机构，其他组成部分不做详细机构设计。本螺杆型粉料分装机主要有以下特点：（1） 螺杆下料中用的螺杆采用的是变螺距螺杆，可以有明显效果地的防止因为分装粉料的物理特性不同而导致粉料的堵塞或者是粉料的下滑，终导致分装装量的不稳定，而使分装无法正常经行。（2） 本螺杆型粉料分装机分装螺杆的外侧套有搅拌装置，能够在需要的时候对分装粉料进行搅拌，防止分装粉料由于长时间的静滞而产生结块，影响分装装量的稳定。并且由于搅拌装置的特殊设
15、置，将会使得分装机能够对各种物理特性的粉料进行分装。（3） 本分装机的分装动力采用步进电机驱动，并采用plc控制技术对步进电机来控制（4） 在内部传动系统中，为了使得滚塞机构、送瓶机构、分瓶拨轮机构、分装机构能够保持时间上的一致，采用了一个间歇结构结从主电机中传出的主运动经由这个机构机构的转换使得滚赛机构、送瓶机构、分瓶拨轮机构各自以一定的间歇规律进行运转，再经过控制面板控制分装进行的时间间隔，从而整体上保证了分装的顺利进行。1综述1.1粉料分装机简介分装机从整体结构上来分，主要有气流式分装机和螺杆式螺旋下料分装机。从其应用对象上来分又有液体分装机、粉料分装机和大颗粒分装机。各种分装机的工作
16、原理和结构都有其不同之处。气流式分装机，原理是利用真空吸取定量容积粉剂，再通过净化干燥压缩空气将粉剂吹入抗生素瓶内。螺杆式分装机，原理是经过控制螺杆的转速，来量取定量粉剂再分装到抗生素瓶内。粉料分装机的计量方式主要分三种：体积定量、称重定量和螺杆旋转定量方式。1.2国内发展现状国内的分装机主要是采用自动双头螺杆分装机，对国产自动双头螺杆式分装机而言，目前为止大致可分为3个技术时期：第1代为螺杆装量由步进电机与集成电路控制的技术；第2代为螺杆装量由步进电机与plc控制的技术；第3代为螺杆装量由伺服电机与plc控制的技术。控制技术方面已经很成熟，只是在针对不一样性质的粉料分装时，对螺杆的要求不同，
17、因此在很多分装机上都是在分装不同的粉料时换不同螺距的分装螺杆，采用不一样规格的螺杆、粉杯、下料嘴组合，来完成对不同性质的粉料的分装。1.2.1 tff-1型墨粉分装机本机是复印机墨粉分装的专用设备，是全部采用国产件的新型产品，本机操作方便、工作稳定、功能齐全计量准确、价格低廉，包装速度和秤重范围可调，适用面广，在墨粉分装过程中实现连续工作无粉尘，包装准确，并且适于各种容器的墨粉包装，是目前国内各中小型墨粉厂分装工序实现文明生产的首选产品有广泛的推广使用价值。1）总体结构目前，复印机墨粉分装机国内尚无厂家生产，依据墨粉特性，墨粉分装机的设计关键在于解决：.粉体下料口堆积.粉尘飞扬的难题，而本机倾斜
18、电磁振荡送料器及粉尘回收装置的设计确保了分装计量准确和连续工作无粉尘。反复实验，运转良好，达到了设计要求。图1-1料仓组件1.料仓 2.回料管 3.固定架 4.料仓口图1- 墨粉分装机总装图1粉尘回收装置 2计量装置 3.振荡送料通道4料仓支撑 5料仓 6调节器 7振荡器 8主机2）整机结构 该机为落地式，如图-2所示，主要由五个部分组成。i粉仓部分，i输送通道，i计量部分，粉尘回收装置，v电器控制部分。粉仓部分根据墨粉的特性，为防止下料过程中粉尘飞扬，粉仓密封性能好，容易拆卸，见图1-1所示。使墨粉通过粉仓进入振荡系统，根据生产厂家的需要，可另加墨粉输送装置，实现上粉工作机械化。振荡输送通道
19、如图-3所示：整机结构中墨粉的输送通道是墨粉分装的关键部件。根据墨粉流动时易堆图1-3 振荡输送通道1.输送通道 2.下料通道 3.调节 4.振荡器积的特点，在粉仓的下面设计一个倾斜的带振荡的输送通道。粉仓与振荡器之间采用软连接方式，墨粉从粉仓通过软联接流下后沿倾斜振荡的输送通道进入料斗。工作时，定量包装秤发出信号，振荡器开始工作，根据进料快慢的要求，振荡频率可调。此结构的设计目的是针对墨粉流动时易堆积的特点，利用此结构能使机器正常工作，解决了出料口堆积这一技术难点。计量部分为确保机器的计量精度我们选择了上海衡器厂生产的定量包装秤，此秤计量精度高，带有记忆，同时能设定九种不同重量的规格。根据我
20、们采用的包装容器，我们设计并制造了各种容器定位装置和容器与下料口的接口装置，保证了各种不同容器墨粉包装的需要，计量精度达到2，如图1-4所示。图1-4 计量装置1.容器 2.定位装置 3.电子秤粉尘回收装置粉尘回收装置在墨粉回收过程中很重要，因其墨粉颗粒细小，比重小，工作时粉尘易飞扬 ，这不仅污染了环境，也危害操作人员的身体健康，这个问题是多年来国内分装机械未能很好解决的技术难点，针对这些情况，经过实验，设计了独特的粉尘回收装置。其结构如图1-5，1-6所示：主要结构是：将墨粉出口的上部做一倒喇叭型的夹层，夹层的外部有一负压管道，主机箱体里有一回收箱，箱内有三级沉降槽。工作时，接通电源，主机开
21、始工作，同时，回收风机也开始工作。图1-5粉尘回收装置1.加收藏夹层口 2.回收管 3.回收口4.负压风机 5.三级沉降箱图1-6 粉尘回收装置（局部放大图）电器控制部分首先按所需包装量对定量包装秤进行设定，为包装准确，首先设定快进料，后进行慢进料。接通电源，风机启动，触动脚踏开关，开始快进料过程，固整继电器的j常闭触点闭合，供给振荡器线圈交变电流，电磁铁吸合后使振荡器产生振荡，实现快进料，完成设定的快进料量以后，固整继电器j：的常闭触点闭合，供给振荡器的电流减少，振荡频率减慢，实现慢进料，慢进料量达到设定的进料量后，全部进料过程就完成了。3）墨粉分装机的工作原理将包装容器放在定置包装秤上，按
22、动起动键，主机开始工作，粉仓里墨粉通过软轴进入带振荡器的输送通道，通过下料口的粉尘回收装置和衔接装置，直接进入包装容器。当墨粉重置达到设定要求时，定置包装秤发出信号，主机停止工作，操作人员将容器拿走，定量包装秤自动回零。然后，开始下一个包装周期。该分装机填补了国内墨粉分装机的空白，而其整机全部国产化，使我国复印行业的墨粉分装能力接近国外先进水平。该分装机的技术特点：粉尘的回收装置对墨粉进行回收，解决了粉尘污染问题；利用倾斜的带振荡的输送通道来解决下料口堆积这一技术难题。目前，国内虽然有各种各样的包装机械，但还没有适合于复印机墨粉的包装机，据调查，全国有上百家复印机墨粉厂和墨粉分装厂，有相当一部
23、分中小型墨粉生产厂和分装厂均采用手工分装，对操作人员身体危害很大。所以，该机器研制成功投产后，能满足墨粉生产厂家和墨粉分装厂家的需求，同时也适用于其他粉体的分装。本机价格低廉，售价只有进口机的1/3。这样，一部分中小型墨粉厂在经济上能够承受；而且计置准确，连续工作无粉尘。因此该机器得到专家的肯定。1.2.2 双排气流式粉剂分装装置本产品涉及医药、食品、化工行业中精细粉剂的分装装置，是一种双排气流式分装装置。包括输送部件、进瓶拔轮和双排气流式分装头。它们装在机架上，进瓶拔轮两邻拔齿节圆的弦长与双排气流式分装头的轴向亮相邻分装空的孔距相等，进瓶拔轮的安装轴与双排气流式分装头的安装轴垂直，两轴心的水
24、平举例等于进瓶拔轮分度圆半径。它的结构简单、性能可靠。工效高、价格低，是适合我国国情的一种好的分装粉剂的装置。结构如图1-7a、b图所示1）该分装装置包括：运输部件5、进瓶拔轮6和双排气流式分头2，它们在机架7上，其特征在于进瓶拔轮6为二进一停间歇式，进瓶拔轮6两相邻齿节圆的弦长与双排气流式分装头2的轴向两相邻分装孔的孔距相等，进瓶拔轮6的安装轴与双排气流式分装头2的安装轴垂直、两轴心的水平距离等于进瓶拔轮6分度圆半径、进瓶拔轮6上平面与双排气流式分装头2轴心线的高度大于双排气流式分装头2的半径小于双排气流式分装头2的半径加瓶高。2）根据1所述的双排气流分装装置，其特征在于所述双排气流式分装头
25、2与间歇式驱动机构3相连，间歇式驱动机构3下方设有高度支撑调节部件4，高度支撑调节部件4装在机架7上，进瓶拔轮6与第二间歇式驱动机构8相连。3）根据2所述的双排气流式粉剂分装装置，其特征在于所述间歇式驱动机构3为分度凸轮机构或间歇分割器，第二间歇式驱动机构8为分度凸轮机构或间歇分割器。本产品涉及一种粉剂的分装装置，具体涉及一种双排气流式粉剂的分装装置。主要在医药行业、食品行业、化工行业中分装粉剂的设备中配套使用。目前国内用于粉剂的分装装置大多为螺杆容积式，其不足之处事可能造成第二次污染，气流式的也有，大多为单体式，结构过于简单、工效较低，国外大多采用双排气流式，采用间歇式两拔轮双排分装，工作可
26、靠，但结构十分复杂、价格极高，不适应我国国情。（a）（b）图1-7气流式分装机1. 料斗 2.气流式分装头 3. 间歇式驱动机构 4. 高度调节支撑部件 5. 输送部件 6. 进瓶拔轮 7. 机架 8. 第二间歇式驱动机构1.2.3步进电机螺杆粉针剂分装机本装置涉及制药分装机，特别适用于粉针剂分装机。步进电机螺杆粉针剂分装机械事制药工业自动化流水线中的主要设备之一。目前应用的分装机有齿轮单头螺杆分装机或气流式分装机，他们均以传统的机械方式来控制粉针剂的装量精度。以应用较广的齿轮式单头螺杆分装机为例，由于机械齿轮传动中不可避免的间隙和惯性，使装量误差高达7%以上，药粉容易散落在外，造
27、成损耗。每分钟分装瓶数仅达60瓶左右，加上调节装量大小必须停机用人力进行，更进一步地影响了分装效率。该类型分装机的动作是这样实现的：它由送粉盒、螺旋送料口、空瓶输入和成品输出系统、瓶塞震动给料器及真空吸盘、拨瓶盘和导向凸轮、机壳、电源、分装头所组成。在分装头的上方设有一个步进电机，步进电机与分装头的下粉轴相连接。步进电机轴插入下粉轴端部的开口螺纹孔内，然后通过螺母紧固，并经下粉轴下端的吊轴与装粉螺杆连在一起。步进电机受控制系统设定的脉冲数控制。当步进电机驱动时，带动装粉螺杆旋转。由于步进电机事将输入电脉冲变换成角位移的控制电机，一角位移与输入脉冲数成严格的正比例。输入脉冲停止时，步进电机能立即
28、锁定，这样它就没有积累误差，因而精确地控制了装粉螺杆的旋转度数，从而保证了粉针剂的装量精度。本机器由于采用了步进电机与分装头的连接，消除了已有齿轮传动中不可避免的间隙和惯性，使得粉针剂装量精度从7%提高到3%。分装速度从每分钟60瓶提高到了120瓶，减少了药料的损耗。链霉素，氨苄青霉素优品率从原来70%提高到99.7%，且减轻了劳动强度。以下将结合附图及实施例对本机器的分装头结构作进一步说明。图1-8是本机器的机构示意图，图1-9是分装头结构图。图1-8 分装机示意图图1-9分装头结构图参照图1-9，分装头上方有一个步进电机1，步进电机1与分装头的下粉轴2相连接。将步进
29、电机插入下粉轴端部的开口螺纹轴孔内，然后拧紧螺母固紧。下粉轴尾端有一个吊紧螺栓4，吊紧螺栓外有吊轴3，吊轴的上部内孔与下粉轴以锥度相套，下内孔底部紧靠在吊紧螺栓肩胛上，孔内套有装粉螺杆7并通过螺钉固紧。当步进电机受控制系统驱动时，带动装粉螺杆旋转。吊轴外有料筒5，它可以用不绣钢制成。漏斗6与料筒5通过螺钉相连，下粉嘴8与漏斗下端通过螺钉相接。这种结构的分装头能够以较高精度完成一些药粉的分装，但是对另一些物理性质不一样的材料来说，分装起来就有了一定的困难，需要更换下料螺杆和喷嘴，来保证分装的正常进行。因此该分装头还有一定的不足。2分装机的整体设计2.1气流式分装机与螺杆式分装机从原理上分装机可以
30、分为螺杆型分装机和气流式分装机1：1）气流式分装机，原理是利用真空吸取定量容积粉剂，再通过净化干燥压缩空气将粉剂吹入抗生素瓶内。特点：在粉腔中形成的粉末块直径幅度较大，装填速度亦较快，装量精度能满足药典要求。缺点：分装时形成的粉尘较大，设备清洗灭菌较麻烦，能耗较大（工作时要耗费真空和干燥压缩空气），每年设备运行和维护费用较高。2）螺杆式分装机，原理是通过控制螺杆的转速，来量取定量粉剂再分装到抗生素瓶内。特点：控制每次分装螺杆的转数就可实施精确的装量，相对装量易控制，又易装拆清洗，使用中不会产生“喷粉”现象。另外，螺杆式分装机结构简单、维护方便、运行成本低。不完善之处：对原始粉剂状态有一定要求，
31、当分装不爽滑性粉剂时，必须通过改变出粉口等结构来确定装量精度。螺杆式分装机是国内应用最广的机型。对国产自动双头螺杆式分装机而言，目前为止大致3个技术时期：第 1代为螺杆装量由步进电机与集成电路控制的技术；第2代为螺杆装量由步进电机与plc控制的技术；第3代为近期的螺杆装量由伺服电机与plc控制的技术。2.2粉料分装机的计量方式目前，国内粉料分装机的计量方式主要分三种：体积定量、称重定量和螺杆旋转定量装置2。1）体积定量：该定量装置主要是通过设定容器的体积来定量的，虽然包装速度较快，500克重的小包装每分钟能达40包左右，但其定量精度低，特别事有些物料受到气候的影响，其物理性能的变化，同样的体积
32、，定量变化大，需要经常调整体积大小来达到计量要求。2）称重定量：该定量装置计量准确度高，可根据所需每包重量标准来进行计量，但由于下料对秤的冲击，必须先初定量，然后再由细定量来补上，包装速度低，每500克包装只能20包左右。3）螺杆旋转定量：螺杆旋转定量下料对物料本身的流动性有不同的要求，当粉状流动性较好的物料时，物料的止休角较小，因此对应的要用较小螺距的下料螺杆，否则会导致粉料的下滑，使得装量不准；当粉料的流动性不好时，物料的止休角较大，即该物料具有较大的粘性，不易分装，因此这时候要用较大螺距的螺杆，以避免粉料由于粘性过大而致使发生滞留，影响分装。螺杆旋转定量的分装效率比体积定量和称重定量的同
33、时分装，效率会更高。2.3分装机的整体方案确定通过对各种类型的分装机的机构进行分析，并对常用分装机的计量方式进行了比较，最终选定了针对瓶装粉料的螺杆型螺旋定量下料分装机来经行研究，从而省去了称量部分的设计，简化了机构，减少了制造成本。采用步进电机驱动下料螺杆的驱动转数，精确定量分装。同时，对下料螺杆的制造精度要求有所提高。图2-1 分装机的整体结构1.分装机构 2.拨轮机构 3.输送带 4.锥齿轮机构 5.带轮机构6.间歇运动变速器 7.两减速器间锥齿轮 8.标准减速器本螺杆型分装机的机构如图2-1所示，主要由以下几部分组成：螺旋下料分装机构、分瓶拨轮机构、分装瓶输送机构、上料机构、滚塞机构、
34、内部传动系统及控制系统及机壳部分。1）螺旋下料分装机构螺旋下料机构采用步进电机来控制其转动。通过对步进电机转角的控制来实现对装量的控制。螺杆的结构是设计的关键，这里将螺杆设计成为变螺距的螺杆，这对于分装一些流动性较差和具有黏附性的粉料是具有很好的效果。能在确保装量精度的前提下，确保分装的效率。2）分装瓶输送机构问题主要是解决输送机构与分装机构之间在时间上的配合。在这里，分瓶拨轮机构与输送机构采用一个电机。运动从主电机中出来通过齿轮间歇机构，转换成间歇的转动，然后再将运动传递到分瓶拨轮机构和输送机构。从而解决了两个机构的运动配合问题。3）分瓶拨轮机构 分瓶拨轮机构可以利用不完全齿轮的传动或者是采
35、用凸轮间歇运动机构来完成。这里采用不完全齿轮的传动来完成动作。不完全齿轮为主动齿轮，通过它与一个完整齿轮的啮合来完成间歇的进瓶运动。在以后的设计中，再根据螺旋下料装瓶的速度，再考虑分装瓶传送机构的传送速度，来选定不完全齿轮的传动比。4）搅拌机构为了防止料斗中的粉料长时间的沉积二造成粉料的结块，在螺杆的外侧固定一个搅拌器，使得在螺旋装料的时候，能够搅拌粉料，防止粉料的结块。再加上螺杆的变螺距设计，能够很好的完成精确定量分装。搅拌装置的动力可以通过皮带传动从步进电机控制螺杆转动的运动中传递出来，也可以再加一个伺服电机单独来控制粉料的搅拌过程。通过对搅拌装置的特殊设计，在搅拌的时候控制电机的正反转可
36、以对分装药粉产生向上或向下的作用力：当分装流动性较好的药粉时，搅拌器对药粉会产生一个向上的推力使得药粉不易往下滑动，防止药粉由于过于爽滑而致使下滑失控影响装量；当分装流动性不好的药粉时，通过电机反转会使得搅拌器对分装药粉产生一个向下的推力，是药粉有向下的运动趋势，在一定程度上能都减少因为药粉的年度稍大而使得下料螺杆发生堵塞的情形。5）上料机构上料机构也是采用螺杆型机构。该上料机构要求精度不高，而且要求传动平稳，上料的速度要求也不是太高，因此采用螺杆型上料机构，电机放置在底端。6）内部传动机构和控制系统本螺杆型粉料分装机采用一个步进电机控制分装螺杆的转动，用一个伺服电机控制分瓶拨轮、输送机构及滚
37、塞机构的转动，再用一个电机来控制来控制上料机构的螺杆转动。2.4分装机的工作过程分装机的主要结构是下料部分。通过控制面板用步进电机来控制下料螺杆的旋转来控制药粉的下料量，该分装机能够满足各种装量的要求，只需对每次装粉时的步进电机的转数进行更改即可。步进电机的运动通过联轴器传递到轴2，轴2与螺杆通过一个轴套进行联结。因为螺杆在下料的时候受力很小，可以忽略，因此在螺杆与轴套以及轴2与轴套的联结方式选择时选择螺钉联结，不需要承受太大的力，结构如图2-2所示。图2-2 螺杆的示意图主电机的运动经过一个变速器之后将运动传递到分瓶拨轮机构、滚塞机构和主输送带。变速器中含有不完全齿轮，从变速器中传递出来的运
38、动是间歇运动，可以通过调整变速器中不完全齿轮的不完全度来调整间歇的时间间隔，从而可以完成不同的分装工作效率。拨轮机构、滚塞机构和输送带的运动是一致的，运动的时候都运动，停止的时候都静止，在静止的时间里正好是分装螺杆工作的时间。拨轮机构、滚塞机构和输送带的运动与螺杆的运动是通过在控制面板上设置相应的选项来控制的。必须确保运动的协调才能完成分装。搅拌装置在整个分装机的工作过程中都是运动的，可以通过控制面板来控制搅拌装置的转停。上料机构在料斗内的药粉量小于总容积的1/3时开始上料，在药粉量达到总容积的2/3时停止上料。3分装头机构的设计3.1分装头的整体结构如图3-1所示，该图为分装头部件内部的结构
39、。其主要组成构件有下料螺杆、搅拌器、步进电机带动轴、连接轴套一对齿轮啮合、搅拌电机带动轴、套杯，还有三组轴承。图3-1 分装头机构示意图1.步进电机轴 2.步进电机轴承 3.搅拌轴 4.套杯轴承 5.轴套6.下料螺杆 7.搅拌从动齿轮 8. 搅拌主齿轮 9.搅拌轴轴承 10.套杯需要确定尺寸的主要机构有图中的1号零件步进电动机带动的轴1；轴承2；轴3；轴承4；轴套5；螺杆6；齿轮7；齿轮8；轴承9；套杯10。步进电机带动右边轴1进行转动，轴1与下料螺杆6之间通过连接轴套5进行连接，轴套5与轴1和下料螺杆6之间通过螺钉来紧固。左边轴3的转动通过搅拌电机来带动，轴3带动齿轮8转动，齿轮8与齿轮7啮
40、合，齿轮7带动套杯10的转动，套杯再通过螺纹连接在套杯底部的连机器来带动搅拌器的运动。两电机带动的轴的转动互不干涉，能在搅拌轴转动的同时进行搅拌。因为螺杆下料机构中的部件受力都不大，因此有些部件不需要从受力角度来设计，只需在取尺寸的时候稍微取大一点，即可满足机构中的零件的受力要求。设计各零件的尺寸选择从螺杆开始。3.2分装螺杆的设计及步进电机的选择3.2.1螺杆的尺寸确定螺杆的尺寸有长度、直径和螺距三个参数3。参照现有的螺杆型粉料分装机，可取螺杆的长度取150mm，直径以粉杯的孔径而定，而粉杯漏管直径为10mm，螺杆直径常用的有8.5mm和9.5mm，在这里取9.5mm。至于螺杆的螺距的选择，
41、要考虑所分装的粉料的具体物理性质，要考虑到粉料的休止角与粉料的流动性。可以设计两种螺杆，对于休止角大于30的粉料流动性较差，可以设计一种螺杆，课选择9.58、9.510、8.58的螺杆，喷嘴可选择8mm或7mm。而当粉料的休止角小于30，粉料的流动性较好，可选择9.55、9.56、8.58的螺杆，喷嘴可选6mm或5mm。为了确保分装装量的稳定可以在不同粉体的情况下，可配用不一样的规格的螺杆、粉杯和下料嘴。这里所讨论的关于粉料的休止角和粉料的流动性的问题，如果螺距太大，就会导致在螺旋下料的时候把不住粉料，
42、使得装量不均匀；如果螺距太小，就会导致粉料的堵塞，使得分装无法连续进行。本机中的螺杆设计采取变螺距设计，头部用小螺距能够有效的防止粉料的洒落，保证分装的精度和装量稳定，头部以上的螺杆采用较大的螺距能够很好的保证粉料的下料速度，即使是分装粘性较大的粉料时也能很好的保证粉料的往下输送，从而使得分装机不论在分装流动性好的还是流动性差的粉料时都会很好的完成分装。如图3-2所示，右端的螺杆采取变螺距式，即一段螺纹上头部的螺纹取较小的值再往左的螺距取较大值，本螺杆中头部一圈半的螺纹取螺距为6mm，剩下的螺纹取螺距为8mm。螺杆的各段尺寸如图3-2所示：图3-2螺杆的结构3.2.2步进电机的选择因为步进电机
43、在带动分装螺杆进行下料运转的时候，所受的载荷很小，轴向的阻力很小，周向的阻力矩也很小，可以忽略，因此在选择步进电机时只需考虑步进电机的步矩角和脉冲频率即可。螺杆的结构如图3-3示，头部螺纹与尾部螺纹的螺距不一样，在计算时只需按照头部螺纹计算即可。根据设计的基本要求，头部螺纹螺距为6mm，螺纹厚度设计为1.5mm，因为螺纹所受的粉料的阻力微小可忽略不计，因此螺纹厚度设计完全可以满足使用要求。图3-3 螺杆的螺距首先计算螺杆每旋转一圈的下料量如图3-4示本螺杆的外径d=9.5mm，小径d=4.5mm。螺杆可以近似看做是由一个直径为9.5mm的圆柱体按一个矩形沿螺旋线扫描切除而得来的，因此可将螺杆旋转一周
44、的下料量体积转化为求取该矩形扫描一周的所构成的立体的体积。图3-4 螺杆尺寸该矩形的尺寸如图3-5（a）所示： （a） （b）图3-5螺杆等效空间如图3-5（b）所示的平行六面体可以看做是螺杆的螺旋旋转空间其体积计算如下；v=dm为一个中间直径v=0.19792mm3每瓶分装量规定为2ml，故分装一瓶药粉的时候螺杆所需要旋转的圈数n=10.1050r所需要旋转的角度=3637.83每次分装所需的脉冲数f=为步进电机的步矩角暂选步进电机的步矩角为3则每分钟所需的步进电机的脉冲数f=1212.61根据本台分装机的设计指标每分钟的分装瓶数为40瓶，平均每瓶分装所用的时间为1.
45、5s，再考虑分装瓶的传送时间，在此确定平均每瓶的分装时间中，螺杆下料时间为0.5s，传送带传送分装瓶至分装位置的时间为1s，根据所需的脉冲数，选择空载启动频率在2f以上的步进电机。因为步进电机带动的螺杆在旋转的时候所受的阻力很小，因此可以忽略转矩的影响，只根据步矩角和空载启动频率来选取电机即可。因此选择步进电机型号如表3-1所示：表3-1步进电机的型号及参数4型号相数步矩角电压/v静态电流/a静态力矩/n.m空载启动频率 脉冲/s外形尺寸45bf3-333/1.0总长机壳外壳轴径4345103.3分装头传动部件的设计3.3.1连接轴套的设计轴套尺寸如图3-6所示：该轴套起
46、连接作用，轴套与轴的固定是采用螺钉连接，图中m4的孔是螺纹孔，通过查机械设计手册确定，选用gb/t 731985 m48型号的螺钉来进行固定。因为轴套只受螺杆转动时的转矩作用，轴套承受的转矩作用力很小，故不作校核。与轴和下料螺杆的配合空的精度等级选it7级。图3-6 轴套3.3.2轴的设计及校核1）轴1的设计及校核轴1的主要尺寸如图3-7所示：图3-7 轴1的尺寸轴的左端键槽是用来与联轴器相连接的，通过联轴器与步进电机的输出轴相连接。左端15轴段是用安装轴承的，右端通过轴肩来定位轴承，左端通过分装头的外壳来固定。右端15轴段也是用来放置轴承的，轴承也是采用轴肩定位，轴承右端通过特质
47、的连接器来固定。轴右端14的轴段跟连接轴套配合，采用过盈配合，在通过螺钉来进行紧固连接，使该轴能带动轴套转动。该轴上端连联轴器与步进电机输出轴相连，下端通过轴套与螺杆相连，受力不大，因此设计尺寸稍微比螺杆尺寸大一些即可保证所需要的强度设计要求，因此本轴不需要进行强度校核，按照设计尺寸，在满足使用要求的要求条件下，不会发生失效。轴的精度等级选it6级。2）搅拌轴的设计及校核搅拌轴通过联轴器与搅拌电机相连，轴于联轴器之间通过键来连接，因此轴的右端应该有一个键槽，如图3-8所示，与联轴器的轴向的定位应该需要一个轴肩，因此如图3-8示细轴段通过一轴肩过渡，第三段轴处为放置轴承段，这段轴需要较高的制造精
48、度，因此长度不易太长，保留足够的长度来安装轴承即可，以免增加制造成本。轴承的轴向定位也需要一轴肩，另外轴上需要安装一齿轮，因此也需要以轴肩来定位。轴的另一端要安装一个轴承，轴承对称布置，也需要一轴肩，因此确定轴的结构及尺寸如图3-8所示：图3-8轴2的结构该轴的受力也很小，只是受搅拌器的搅拌阻力距，而搅拌器所受的阻力距不好计算，在此不考虑搅拌器的阻力距，因此轴2所受的载荷很小，不再需要进行受力校核。该轴上的两处键的尺寸确定如下：本轴上的键均采用平键连接。该轴1上有两处键槽，一个轴与齿轮配合时使用的键，一个是步进电机与轴1通过联轴器的配合。根据轴的直径大小，查机械设计手册可以得到所需要的各种键的
49、型号及尺寸。两键连接处键型号尺寸的选择如下：根据轴径30查得键的公称尺寸为b=10mm，h=8mm，键的长度根据轴段的长度l=24mm，确定选择键的长度为l=20mm；根据轴径10查得键的公称尺寸为b=4mm，h=4mm，键的长度根据轴段的长度l=25mm，确定选择键的长度为l=20mm；3）套杯的设计此处的轴套当作一个轴来使用，用轴套来传递转动。因为轴套的内部是螺杆转动的传动系统，故在此把设以轴套的结构，同轴的来传递两个互不干涉的转动，达到搅拌和下料同步的目的。轴套的结构如图3-9所示：图3-9套杯该套杯右端通过轴承来放在底板的一个孔上，如图3-1所示。因此右端需要一个轴肩来定位轴承。套杯要
50、跟齿轮配合，通过键来连接进行周向定位，因此需要一键槽，如图3-9所示，齿轮的轴向定位需要轴肩，套杯左端的轴承通过一轴套顶在轴肩上来定位。套杯内部要放置下料螺杆的传动系统，因此在套杯的底端用来放置一个连接器，该连接器如图3-10所示，该连接器有两个功能，首先是通过螺纹连接固定在轴套内部对下料轴1的轴承进行定位，另外就是通过螺纹连接来使连接器与套杯同步运动，从而带动安装在连接器下端的搅拌器与套杯同步转动来完成搅拌的功能。套杯各段的尺寸如图3-9所示。套杯上的键槽型号根据一般的规则来选择，键的尺寸很大，但是由于该套杯传递的扭矩不是很大，可以适当减小键的尺寸，以保证套杯有足够的强度进行传动，因此该处的
51、键的尺寸选择与轴1同轴段的键槽尺寸相同b=10mm，h=8mm，键的长度l=20mm。3.3.3连接器的设计该位置的连接器有两个作用，首先是定位套杯内部的轴承，其次是连接套杯与搅拌器。连接器的结构及尺寸如图3-10所示：图3-10 连接器连接器与搅拌器之间通过紧定螺钉连接，螺钉的型号通过查机械设计手册来确定，型号及国家标准如下：开槽锥端紧定螺钉 gb/t73-1985m48-14h（14h为常用性能等级）连接器与搅拌器之间采用过盈配合。3.3.4传动齿轮的设计1）齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递的功率可达近十万千瓦，圆周速度可达200m/s。齿轮传动的主要优点有：
52、效率高 在常用的机械传动中，以齿轮的效劳最高。结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需要的空间一般较小。工作可靠、寿命长传动比稳定 传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。2）按照齿轮的弯曲强度进行设计5：搅拌器的转速设定在每分钟60转以内，采用低速永磁电机来驱动搅拌器的转动，估计搅拌器的功率p大约是150w。 选精度等级材料及齿数a.该位置的齿轮传动要求精度中等左右,因此可选齿轮传动精度为7级；b.齿轮材料选择为球墨铸铁；c.齿轮齿数预定为20；按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算，公式如下： （3-1）a. 试选载荷系数为=1.3b. 齿轮传递转矩=4.77510n.mmc
55、轮满足强度要求。齿轮的外形如图3-11所示：图3-11齿轮的外形尺寸3.3.5搅拌器的尺寸及外形设计通常用的搅拌器均为圆柱形的，只是起到了一个搅拌作用，对粉料的作用里没有确定的方向。现对搅拌器的结构稍微做一下改进。搅拌器的下端弯曲部分，对通常用的圆柱形搅拌器进行了改进：将下端弯曲部分制成了倾斜状的两个平行平面，如图3-12所示。改进之后，经过控制电机的正反转，可以对粉料产生向上或向下的作用力：当搅拌器逆时针旋转搅拌时，对粉料会有一个向下的作用力，当分装流动性不是很好的药粉时，能够提高粉料的分装性能，减少因为粉料的停滞而造成分装装量的不稳定，或者是避免造成塞机，使得机器无法正常工作；当搅拌器顺时
56、针旋转搅拌时，对粉料会产生一个向上的作用力，当分装流动性较好，较爽滑的药粉时，能够减小药粉自由下滑的运动，使得粉料不会由于本身的下滑力而致使分装的装量不稳定，从而影响装量问题。通过对搅拌器的结构改进，使得分装机在某些特定的程度上对所要分装的粉剂的适应性有了相当的提高。对搅拌器与连接器空配合的轴段精度等级选it6级。图3-12 搅拌器的外形3.3.6轴承的选择表3-2 轴承参数6序号ddtbc基本额定载荷/kn计算系数轴承代号crcoreyy225.028.20.371.60.1434.556.50.381.60.932912x29154214.25
57、131122.821.50.292.11.2303022、4、9号三组轴承型号及主要尺寸如表3-2所示：分装部件的轴承只是承受部件本身的重力，径向载荷基本上没有，因此不必进行轴承的受力寿命校核。3.3.7 联轴器的选择下料轴与步进电机是通过联轴器来进行连接的。联轴器的尺寸选择主要是根据所传递的转矩、转速、电机轴直径还有下料的直径来确定的。因为该联轴器传递的转矩很小，因此只需根据步进电机的电机轴径来选择联轴器即可。图3-13 联轴器联轴器的外形如图3-13所示，查机械设计手册确定联轴器的尺寸如下：d=71mm，d1=53mm，l0=54mm4传动系统及减速装置的设计内部传动系统是该分装机的主要动力
58、来源。电机的转动传递传来经过一个标准齿轮减速箱，将转动速度降到本机器所需要的速度，然后再经过一个能产生间歇运动的变速器，输出的运动才是系统需要的运动，再运动通过各级传动传递到各个工作部件，带动机器的运转。图4-1 主传动系统的结构示意图1.拨轮机构 2.传送带 3.长轴端锥齿轮 4.带轮 5.间歇运动变速器6.变速器间锥齿轮 7.标准减速器 8.主电机传动系统的机构示意如图4-1所示，主电机通过联轴器带动标准减速器7的运动，减速器的输出轴带动锥齿轮7的转动，因为要将水平轴的转动转换成一竖直轴的转动，需要有一对直齿轮在水平面内相互啮合，因此7处采用的是锥齿轮啮合。7之后运动传递到以间歇运动变速器，产生系统所需要的间歇运动，该
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