巧克力糖自動包裝機-機械原理課設

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1、 巧克力糖包裝機 院 系： 工學院　機械系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 年 級： 2011級 學生姓名： 李天明 學 號： 201101030013 指導教師： 王海生 2013年8月 摘 要 巧克力糖包裝機主要是用在糖果包裝廠里，在大量數(shù)生產(chǎn)出糖果后，將其一一用牛皮用鋁箔紙紙將其包來裝起

2、，給顧客以視覺上的美觀享受，便于銷售。這種功能在很多地方都可以用到，比如：包書機，罐頭包裝機，飯盒包裝機等凡是設計到需要將東西進行外表包裝的地方都可以將其稍加改動即可用于其他地方。設計說明書包括機構原理分析、機構選型與比較、機構設計，最終有機整合。并附有各單個機構與整體圖樣。 機械系統(tǒng)是機械的重要組成部分，是機械的主體。機械系統(tǒng)的設計是機械設計中極其重要的一環(huán)，設計得正確和合理與否，對提高機械的性能和質(zhì)量、降低制造成本與維護費用等影響很大，古應認真對待。機械系統(tǒng)的方案設計是一項極富創(chuàng)造性的活動，要求設計者善于運用已有知識和實踐，認真總結(jié)過去的有關工作，廣泛收集、了解國內(nèi)外的有關信息（如查閱文

3、獻、專利、標準，同有關人員交談等），充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維和想象能力，靈活應用各種設計方法和技巧，以設計方法和技巧，以設計出新穎、靈巧、高效的機械系統(tǒng)。 關鍵詞：巧克力包裝機；設計說明書；機械設計；機構 目錄 第一章 設計任務………………………………………………………… 5 1.1 設計題目………………………………………………………… 5 1.2設計任務………………………………………………………… 5 1.3設計提示………………………………………………………… 5 第二章 設計工藝

4、……………………………………………………… 6 2.1工藝方案………………………………………………………… 6 2.2原始數(shù)據(jù)………………………………………………………… 7 第三章 包裝機構成圖………………………………………………… 7 3.1粒裝巧克力糖包裝機機構簡圖………………………………… 7 3.2執(zhí)行機構簡圖…………………………………………………… 10 3.3折紙機構………………………………………………………… 11 3.4送紙與切紙機構………………………………………………… 11 3.5推糖機構……………

5、…………………………………………… 12 3.6其他……………………………………………………………… 13 3.6.1盤形機構…………………………………………………… 13 3.6.2卸糖機構…………………………………………………… 13 第四章 機構計算……………………………………………………… 15 4.1巧克力糖包裝機的工作循環(huán)圖………………………………… 15 4.2執(zhí)行機構周期確定……………………………………………… 15 4.3機構初始狀態(tài)設置……………………………………………… 16 4.4傳動機構傳動

6、比計算……………………………………………… 17 第五章 曲柄滑塊機構………………………………………………… 17 5.1曲柄滑塊機構的設計…………………………………………… 17 第六章粒狀巧克力糖包裝機的齒輪機構設計……………………… 18 第七章 巧克力糖包裝機的凸輪機構………………………………… 20 7.1頂糖凸輪機構設計…………………………………………… 20 7.1.1 凸輪機構輪廓曲線設計結(jié)構示意圖…………………… 20 7.2送紙滾筒凸輪機構設計………………………………………… 21 7.3折紙凸輪機構設計……………

7、………………………………… 21 7.4壓糖凸輪及剪紙凸輪設計…………………………………… 22 第八章 粒狀巧克力包裝機的槽輪設計……………………………… 22 第九章 方案評價…………………………………………………… 24 第十章 設計小結(jié)…………………………………………………… 25 第十一章 參考文獻…………………………………………………… 26 第一章 設計任務 1.1 設計題目 設計巧克力糖自動包裝機。包裝對象為圓臺狀巧克力糖（圖6），包裝材料為厚0

8、.008mm的金色鋁箔紙。包裝后外形應美觀挺拔，鋁箔紙無明顯損傷、撕裂和褶皺（圖7）。包裝工藝方案為：紙坯型式采用卷筒紙，紙片水平放置，間歇剪切式供紙（圖8）。包裝工藝動作為：1.將64mm64mm鋁箔紙覆蓋在巧克力糖ф17mm小端正上方；2.使鋁箔紙沿糖塊錐面強迫成形；3.將余下的鋁箔紙分半，先后向ф24mm大端面上褶去，迫使包裝紙緊貼巧克力糖。 1.2設計任務 1.巧克力糖包裝機一般應包括凸輪機構、平面連桿機構、齒輪機構等。 2.設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 3.圖紙上畫出機器的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。 4.設計平面連桿機構。并對平面連桿機構進行運動分析，繪制運動線

9、圖。 5.設計凸輪機構。確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，計算凸輪廓線值，校核最大壓力角與最小曲率半徑。繪制凸輪機構設計圖。 6.設計計算齒輪機構。 7.編寫設計計算說明書。 1.3設計提示 1. 剪紙與供紙動作連續(xù)完成。 2.鋁箔紙錐面成形機構一般可采用凸輪機構、平面連桿機構等。 3.實現(xiàn)褶紙動作的機構有多種選擇：包括凸輪機構、摩擦滾輪機構等。 4.巧克力糖果的送推料機構可采用平面連桿機構、凸輪機構。 5.各個動作應有嚴格的時間順序關系。 第二章 設計工藝 2.1工藝方案 巧克力糖果從澆注成型機出口進入送糖傳送帶，送糖傳送帶勻速將糖果挨個送給曲柄滑塊推糖機構

10、，推糖機構滑塊開有圓形凹槽，能把糖果精準地推到墊有包裝紙盤形機構上，再由壓糖機構將糖壓入盤形機構圓形凹槽中，迫使包裝紙緊貼糖。在每次將糖果送給壓糖機構之時，完成一次送紙的動作；由于壓糖凸輪內(nèi)嵌入了剪紙的凸輪，并保持一定的角度（即有時間先后關系），所以在壓糖之前先進行了剪紙的動作。當壓糖機構完成動作時，槽輪帶動盤形機構轉(zhuǎn)過90度，此時由折紙機構先后將包裝紙壓平，完成之后盤形機構再次轉(zhuǎn)過90度，此時先有頂糖機構先將糖頂出圓形凹槽，最后由卸糖機構將包裝包裝好的糖送入卸糖的傳送帶。 其中：面壓迫成型斜曲壓迫成型時，應保持適當?shù)拈g隙，大端面鋁箔紙應該漸被壓入；由于采用的是卷筒紙，鋁箔紙依靠滾筒的摩擦力

11、進給，兩滾筒之間間隙應適當， 并且應使鋁箔紙平行且輕貼與導軌，導軌上開一個寬64mm，深0.01mm的矩形長槽。 2.2原始數(shù)據(jù) 表9 設計數(shù)據(jù)表 方案號 A B C D E F G H 電動機轉(zhuǎn)速 r/min 1440 1440 1440 960 960 820 820 780 每分鐘包裝糖果數(shù)目 個/min 120 90 60 120 90 90 80 60 初始數(shù)據(jù)為電動機轉(zhuǎn)速為960r／min，糖果包裝數(shù)為120個／min。 我選擇電動機轉(zhuǎn)速為1440 r／min，糖果包裝數(shù)為60 r／mi

12、n。 第三章 粒狀巧克力包裝機的總體布局 3.1粒裝巧克力糖包裝機機構簡圖 1送紙切紙機構 2為卸糖傳送帶 3為推搪 壓糖 頂糖機構 4為折紙機構 5為送糖傳送帶 6為減速裝置 3.2執(zhí)行機構簡圖 巧克力糖自動包裝機 1、折紙凸輪 2、折紙擋板 3、卸糖盤 4、出糖傳送帶 5、盤形機構 6、剪紙刀 7、卷筒紙 8、上摩擦輪 9、送糖傳送帶 10、推糖四桿機構 3.3折紙機構 折紙機構利用等臂杠桿原理使得另一頭折紙擋板轉(zhuǎn)過相對應的角度，再加上兩個凸輪周期并且初始位置相差T/4，從而起到了一前一后的折紙效果。 3

13、.4送紙與切紙機構 送紙與切紙機構通過凸輪使得上摩擦輪與下摩擦輪配合從而達到間歇性送紙 3.5推糖機構 采用e=0的對心曲柄滑塊機構，機構無急回特性，能夠準確的將巧克力送到圓盤的指定位置 3.6其他 3.6.1盤形機構 盤型機構能夠安放巧克力，并與槽輪配合完成轉(zhuǎn)向工作 3.6.2卸糖機構 卸糖機構通過旋轉(zhuǎn)將頂出來的巧克力送入皮帶輪上 第四章 巧克力糖包裝機的工作循環(huán)圖 4.1執(zhí)行機構的運動循環(huán)圖 4.2執(zhí)行機構周期確定 工作正常的情況下完成一個糖包裝工作為一個周期T。 推糖曲柄滑

14、塊機構與卸糖機構為勻速圓周運動，周期分別為T，2T 盤形機構: 轉(zhuǎn)動時間 停下時間 送紙機構： 送紙時間 （送紙與盤形機構轉(zhuǎn)動同步） 剪紙機構： 剪紙時間 （剪紙在送紙結(jié)束時執(zhí)行） 壓糖機構： 近休時間 推程時間 遠休時間 回程時間 折紙機構1： 近休時間 推程時間 遠休時間 回程時間 折紙機構2： 近休時間 推程時間 遠休時間 回程時間 （注：折紙機構1先于折紙機構2，1/4周期） 頂糖機構： 近休時間 推程時

15、間 遠休時間 回程時間 4.3機構初始狀態(tài)設置 設置機構的初始狀態(tài)是為了方便安裝與調(diào)試，能夠更好得了解機構各個時間段的分配情況 機構名稱 初始狀態(tài) 目的 槽輪機構 撥盤與槽輪剛進入嚙合 帶動盤形轉(zhuǎn)過90，開始一個周期運動 送紙凸輪 遠休角開始處 盤形轉(zhuǎn)動T/4時間內(nèi)，完成送紙 剪紙凸輪 近休角開始處 滯后盤形T/4 推糖機構 滑塊離鉸鏈中心最近處轉(zhuǎn)過T/8 保證剪紙完成后壓糖開始前送糖 折紙機構1 近休角轉(zhuǎn)過90 優(yōu)先折紙2，T/4滯后盤形T/4 折紙機構2 近休角開始處 滯后折紙1，T/4滯后盤形T/2

16、 壓糖凸輪，頂糖凸輪 近休角開始處 滯后盤形T/4 卸糖機構 卸糖后再轉(zhuǎn)過67.5 滯后頂糖機構5T/8 4.4傳動機構傳動比計算 1.減速裝置的設計計算：電動機轉(zhuǎn)速為1440r／min，糖果包裝數(shù)為60個／min。降速比為i=24由于傳送帶需較高的轉(zhuǎn)速，故減速箱降速比i取12。 2．帶輪傳動：帶輪傳動比由送糖傳送帶與出糖傳送帶所需速度大小自行調(diào)節(jié) 3.錐齒輪：模數(shù)為2齒數(shù)皆為20，傳動比i=1 4.槽輪：4個直槽 傳動比i=4 5.錐齒至槽輪：總降速比i=24,減速箱降速12，此傳動比為2 6．錐齒至曲柄滑塊：與槽輪相同的周期故傳動比為2 7.槽輪至

17、折紙凸輪：周期相同故i取1 8.鏈輪：送紙機構要獲得與槽輪相同的周期 故傳動比i=2 9. 其余齒輪皆為傳遞運動 所以傳動比皆為1 第五章 曲柄滑塊機構 5.1曲柄滑塊機構的設計 曲柄滑塊機構的設計主要用于進糖機構中進行推入到模具槽中，采用的對心曲柄滑塊機。 曲柄滑塊機構 第六章 粒狀巧克力糖包裝機的齒輪機構設計 1.槽輪機構齒輪、曲柄滑塊機構齒輪、折紙機構齒輪 名稱 符號 公式 計算結(jié)果 齒數(shù) z 50 分度圓直徑 d d=mz 200 齒頂高 ha ha= ha* m 4 齒根高 hf hf =（ha* +

18、c*）m 5 齒全高 h h= ha + hf 9 齒頂圓直徑 da da=d+2 ha 208 齒根圓直徑 df df=d-2 hf 190 基圓直徑 db db=d cosα 187.94 2．卸糖機構齒輪 名稱 符號 公式 計算結(jié)果 齒數(shù) z 60 分度圓直徑 d d=mz 180 齒頂高 ha ha= ha* m 3 齒根高 hf hf =（ha* + c*）m 3.75 齒全高 h h= ha + hf 6.75 齒頂圓直徑 da da=d+2 ha 186 齒根圓直徑 df df=d

19、-2 hf 172.5 基圓直徑 db db=d cosα 169.14 3.減速機內(nèi)部齒輪1與送紙機構傳動齒輪 名稱 符號 公式 計算結(jié)果 齒數(shù) z 20 分度圓直徑 d d=mz 40 齒頂高 ha ha= ha* m 2 齒根高 hf hf =（ha* + c*）m 2.5 齒全高 h h= ha + hf 4.5 齒頂圓直徑 da da=d+2 ha 44 齒根圓直徑 df df=d-2 hf 35 基圓直徑 db db=d cosα 37.59 名稱 符號 公式 計算結(jié)果 齒數(shù) z

20、 80 分度圓直徑 d d=mz 160 齒頂高 ha ha= ha* m 2 齒根高 hf hf =（ha* + c*）m 2.5 齒全高 h h= ha + hf 4.5 齒頂圓直徑 da da=d+2 ha 164 齒根圓直徑 df df=d-2 hf 145 基圓直徑 db db=d cosα 150.36 4.錐齒輪參數(shù) 名稱 符號 公式 計算結(jié)果 分度圓錐角 δ δ1=arc cot δ2=90-δ1 45 齒數(shù) z 20 分度圓直徑 d d=mz 20 齒頂高 ha ha=

21、 ha* m 2 齒根高 hf hf =（ha* + c*）m 2.5 齒全高 h h= ha + hf 4.5 齒頂圓直徑 da da=d+2 ha cosδ1 42.83 齒根圓直徑 df df=d-2 hf cosδ1 36.46 當量齒數(shù) 28.28 第七章 巧克力糖包裝機的凸輪機構 7.1頂糖凸輪機構設計 頂糖機構主要使用的是對心平底直動從動件盤形凸輪機構，主要作用是將糖塊從模具中頂出以便卸糖機構將其送上傳送帶。由于設計凸輪機構的偏心距e=0，基圓半徑r=30，推程h=15，近休角90，推程角135，等加速、等減速運動規(guī)律，遠

22、休角45，回程角90簡諧運動規(guī)律。 7.1.1 凸輪機構輪廓曲線設計結(jié)構示意圖 7.2送紙滾筒凸輪機構設計 該凸輪機構使用的是對心平底直動從動件盤形凸輪機構，主要作用是將上摩擦輪按下與下摩擦輪配合從而達到間歇性送紙，基圓半徑r=30，推程h=10，近休角90，推程角90，遠休角90，回程角90推程 回程皆為簡諧運動規(guī)律。 7.3折紙凸輪機構設計 折紙凸輪為對心尖底擺動從動件盤形凸輪，利用等臂杠桿原理使得另一頭折紙擋板轉(zhuǎn)過相對應的角度，再加上兩個凸輪周期并且初始位置相差T/4，從而起到了一前一后的折紙效果?；鶊A半徑R=50 桿長L=80 鉸鏈與基圓距離為100 近休

23、角180 推程角 90等加速、等減速運動規(guī)律 遠休角45 回程角 45簡諧運動規(guī)律。 7.4壓糖凸輪及剪紙凸輪設計 壓糖凸輪與頂糖凸輪完全相同 剪紙凸輪是在壓糖凸輪內(nèi)開寬度為2的凸輪槽，嵌入滾子鏈接剪紙刀基圓r=10，推程h=2，近休角90，推程角45，遠休角45，回程角180推程 回程皆為簡諧運動規(guī)律。 第八章 粒狀巧克力包裝機的槽輪設計 槽輪機構由帶四個直線溝槽的槽輪和帶有圓柱銷的撥盤及機架所組成。撥盤為原動件，以作等速轉(zhuǎn)動。槽輪為從動件，作單向間歇轉(zhuǎn)動。當圓柱銷進入徑向槽時，槽輪轉(zhuǎn)動；當圓柱銷退出徑向槽時，槽輪靜止不動，撥盤轉(zhuǎn)四周，槽輪轉(zhuǎn)動一周。 對

24、槽輪機構的設計為了簡化出里，引用李雪瑋.槽輪機構的參數(shù)化設計與自動裝配.山西大同大學，2011-01-03，學術論文公式.根據(jù)題意，確定槽數(shù)Z=4 圓銷數(shù)n=1 中心距L=100㎜. 項目 計算依據(jù) 計算結(jié)果 項目 計算依據(jù) 計算結(jié)果 Φ1 由結(jié)構定 45 h h≥s-(L-R-r) 54 Φ2 由結(jié)構定 45 r0 R-r-b 50.22 L 由結(jié)構定 100 b 3~5mm經(jīng)驗值 4 R R=Lsin(π/z) 70.71 d1 d1<2(L-R-r) 20 z 3≤z≤18 4 d2 d2<2(L-h) 20

25、s 71.64 γ γ=360-2Φ1 270 第九章 方案評價 1.對于推送機構：若選曲柄滑塊：結(jié)構簡單，平衡困難，有急回性。 若選凸輪機構行程小，不能達到設計要求，所以采用傳送帶，適用切經(jīng)濟性高。 2.對于工序盤間歇機構：采用棘輪機構生產(chǎn)中會產(chǎn)生較大的沖擊和噪聲。采用不完全齒輪機構有較大沖擊，只能用于低速輕載場合，不適用巧克力糖包裝機的相關要求。凸輪機構加工復雜，安裝要求比較嚴格，經(jīng)濟性不高。采用槽輪機構則能很好的解決存在的問題，而且也滿足性能要求。 3.對于包裝機構：將剛性模腔改成具有一定彈性的鉗糖機械手，這樣能適應巧克力的外形尺寸的變化。包裝機構采用鉗糖機械手。

26、 最佳方案：傳送帶+槽輪機構+鉗糖機械手 第十章 設計小結(jié) 整個課程檢驗了我們平時學習的效果，同樣也融入了學以致用的原則，開始拿到課程設計題目根本不知道如何下手，周圍的同學、朋友給了我不少幫助，自己才逐漸弄清方向！做課程設計的這一段時間，讓我明白合作的重要性，大家集思廣益對一個問題總能給出多種解決的辦法，從中進行適當?shù)暮Y選與整合從而得出最優(yōu)解，在這個過程里我們又將所學到的知識強化了！ 能夠完成這份課程設計，我要衷心的感謝我們小組的每一位成員，雖然這份課程設計還存在這樣或那樣的問題，但是當我們就一個問題需要解決的時候，不管問題有多么的繁瑣，

27、我們小組的每一位成員都想盡辦法取解決它，都從各個方面提出自己解決問題的辦法，常常為了一個問題的數(shù)據(jù)計算而熬夜，當對設計方案進行優(yōu)化時，我們都盡可能的考慮到每一個工作的細節(jié)，讓設計和方案盡可能的完美！ 通過對巧克力糖包裝機的設計，更加的了解了機械的設計流程和步驟。更加有了對機械方面的積極性。完成了設計，鞏固了機械原理的知識。這次課程設計讓我們更加清楚各構件的結(jié)構和功能，也更清楚各構件間應該怎樣連接。在機械原理方面還有很多的知識我不知道，還有待于改變，加強對機械原理知識的學習。努力做到更好。領悟?qū)W海無涯，學無止境 第十一章 參考文獻 機械原理 第七版 高等教育出版社 機械原理課程設計手冊 互聯(lián)網(wǎng) 完成日期：2013年 8 月_25__日 指導教師： 王海生