巧克力糖自動包裝機-機械原理課設(shè)

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1、 巧克力糖包裝機 院 系： 工學(xué)院　機械系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 年 級： 2011級 學(xué)生姓名： 李天明 學(xué) 號： 201101030013 指導(dǎo)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(shè)計到需要將東西進(jìn)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(shè)計說明書包括機構(gòu)原理分析、機構(gòu)選型與比較、機構(gòu)設(shè)計，最終有機整合。并附有各單個機構(gòu)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(shè)計是機械設(shè)計中極其重要的一環(huán)，設(shè)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(hù)費用等影響很大，古應(yīng)認(rèn)真對待。機械系統(tǒng)的方案設(shè)計是一項極富創(chuàng)造性的活動，要求設(shè)計者善于運用已有知識和實踐，認(rèn)真總結(jié)過去的有關(guān)工作，廣泛收集、了解國內(nèi)外的有關(guān)信息（如查閱文

3、獻(xiàn)、專利、標(biāo)準(zhǔn)，同有關(guān)人員交談等），充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維和想象能力，靈活應(yīng)用各種設(shè)計方法和技巧，以設(shè)計方法和技巧，以設(shè)計出新穎、靈巧、高效的機械系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：巧克力包裝機；設(shè)計說明書；機械設(shè)計；機構(gòu) 目錄 第一章 設(shè)計任務(wù)………………………………………………………… 5 1.1 設(shè)計題目………………………………………………………… 5 1.2設(shè)計任務(wù)………………………………………………………… 5 1.3設(shè)計提示………………………………………………………… 5 第二章 設(shè)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(gòu)成圖………………………………………………… 7 3.1粒裝巧克力糖包裝機機構(gòu)簡圖………………………………… 7 3.2執(zhí)行機構(gòu)簡圖…………………………………………………… 10 3.3折紙機構(gòu)………………………………………………………… 11 3.4送紙與切紙機構(gòu)………………………………………………… 11 3.5推糖機構(gòu)……………

5、…………………………………………… 12 3.6其他……………………………………………………………… 13 3.6.1盤形機構(gòu)…………………………………………………… 13 3.6.2卸糖機構(gòu)…………………………………………………… 13 第四章 機構(gòu)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(gòu)周期確定……………………………………………… 15 4.3機構(gòu)初始狀態(tài)設(shè)置……………………………………………… 16 4.4傳動機構(gòu)傳動

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

7、………………………………… 21 7.4壓糖凸輪及剪紙凸輪設(shè)計…………………………………… 22 第八章 粒狀巧克力包裝機的槽輪設(shè)計……………………………… 22 第九章 方案評價…………………………………………………… 24 第十章 設(shè)計小結(jié)…………………………………………………… 25 第十一章 參考文獻(xiàn)…………………………………………………… 26 第一章 設(shè)計任務(wù) 1.1 設(shè)計題目 設(shè)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(yīng)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(shè)計任務(wù) 1.巧克力糖包裝機一般應(yīng)包括凸輪機構(gòu)、平面連桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等。 2.設(shè)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(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。 4.設(shè)計平面連桿機構(gòu)。并對平面連桿機構(gòu)進(jìn)行運動分析，繪制運動線

9、圖。 5.設(shè)計凸輪機構(gòu)。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(gòu)設(shè)計圖。 6.設(shè)計計算齒輪機構(gòu)。 7.編寫設(shè)計計算說明書。 1.3設(shè)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(gòu)一般可采用凸輪機構(gòu)、平面連桿機構(gòu)等。 3.實現(xiàn)褶紙動作的機構(gòu)有多種選擇：包括凸輪機構(gòu)、摩擦滾輪機構(gòu)等。 4.巧克力糖果的送推料機構(gòu)可采用平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)。 5.各個動作應(yīng)有嚴(yán)格的時間順序關(guān)系。 第二章 設(shè)計工藝 2.1工藝方案 巧克力糖果從澆注成型機出口進(jìn)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(gòu)

10、，推糖機構(gòu)滑塊開有圓形凹槽，能把糖果精準(zhǔn)地推到墊有包裝紙盤形機構(gòu)上，再由壓糖機構(gòu)將糖壓入盤形機構(gòu)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(gòu)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(guān)系），所以在壓糖之前先進(jìn)行了剪紙的動作。當(dāng)壓糖機構(gòu)完成動作時，槽輪帶動盤形機構(gòu)轉(zhuǎn)過90度，此時由折紙機構(gòu)先后將包裝紙壓平，完成之后盤形機構(gòu)再次轉(zhuǎn)過90度，此時先有頂糖機構(gòu)先將糖頂出圓形凹槽，最后由卸糖機構(gòu)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(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙，大端面鋁箔紙應(yīng)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(jìn)給，兩滾筒之間間隙應(yīng)適當(dāng)， 并且應(yīng)使鋁箔紙平行且輕貼與導(dǎo)軌，導(dǎo)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(shè)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(gòu)簡圖 1送紙切紙機構(gòu) 2為卸糖傳送帶 3為推搪 壓糖 頂糖機構(gòu) 4為折紙機構(gòu) 5為送糖傳送帶 6為減速裝置 3.2執(zhí)行機構(gòu)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(gòu) 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(gòu) 3.3折紙機構(gòu) 折紙機構(gòu)利用等臂杠桿原理使得另一頭折紙擋板轉(zhuǎn)過相對應(yīng)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(gòu) 送紙與切紙機構(gòu)通過凸輪使得上摩擦輪與下摩擦輪配合從而達(dá)到間歇性送紙 3.5推糖機構(gòu) 采用e=0的對心曲柄滑塊機構(gòu)，機構(gòu)無急回特性，能夠準(zhǔn)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(gòu) 盤型機構(gòu)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(gòu) 卸糖機構(gòu)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(gòu)的運動循環(huán)圖 4.2執(zhí)行機構(gòu)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(gòu)與卸糖機構(gòu)為勻速圓周運動，周期分別為T，2T 盤形機構(gòu): 轉(zhuǎn)動時間 停下時間 送紙機構(gòu)： 送紙時間 （送紙與盤形機構(gòu)轉(zhuǎn)動同步） 剪紙機構(gòu)： 剪紙時間 （剪紙在送紙結(jié)束時執(zhí)行） 壓糖機構(gòu)： 近休時間 推程時間 遠(yuǎn)休時間 回程時間 折紙機構(gòu)1： 近休時間 推程時間 遠(yuǎn)休時間 回程時間 折紙機構(gòu)2： 近休時間 推程時間 遠(yuǎn)休時間 回程時間 （注：折紙機構(gòu)1先于折紙機構(gòu)2，1/4周期） 頂糖機構(gòu)： 近休時間 推程時

15、間 遠(yuǎn)休時間 回程時間 4.3機構(gòu)初始狀態(tài)設(shè)置 設(shè)置機構(gòu)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(gòu)各個時間段的分配情況 機構(gòu)名稱 初始狀態(tài) 目的 槽輪機構(gòu) 撥盤與槽輪剛進(jìn)入嚙合 帶動盤形轉(zhuǎn)過90，開始一個周期運動 送紙凸輪 遠(yuǎn)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(gòu) 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(gòu)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(gòu)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(gòu) 卸糖后再轉(zhuǎn)過67.5 滯后頂糖機構(gòu)5T/8 4.4傳動機構(gòu)傳動比計算 1.減速裝置的設(shè)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(gòu)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(gòu) 5.1曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計 曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計主要用于進(jìn)糖機構(gòu)中進(jìn)行推入到模具槽中，采用的對心曲柄滑塊機。 曲柄滑塊機構(gòu) 第六章 粒狀巧克力糖包裝機的齒輪機構(gòu)設(shè)計 1.槽輪機構(gòu)齒輪、曲柄滑塊機構(gòu)齒輪、折紙機構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(dāng)量齒數(shù) 28.28 第七章 巧克力糖包裝機的凸輪機構(gòu) 7.1頂糖凸輪機構(gòu)設(shè)計 頂糖機構(gòu)主要使用的是對心平底直動從動件盤形凸輪機構(gòu)，主要作用是將糖塊從模具中頂出以便卸糖機構(gòu)將其送上傳送帶。由于設(shè)計凸輪機構(gòu)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(yuǎn)

22、休角45，回程角90簡諧運動規(guī)律。 7.1.1 凸輪機構(gòu)輪廓曲線設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖 7.2送紙滾筒凸輪機構(gòu)設(shè)計 該凸輪機構(gòu)使用的是對心平底直動從動件盤形凸輪機構(gòu)，主要作用是將上摩擦輪按下與下摩擦輪配合從而達(dá)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(yuǎn)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(gòu)設(shè)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(yīng)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(yuǎn)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(shè)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(yuǎn)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(shè)計 槽輪機構(gòu)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(dāng)圓柱銷進(jìn)入徑向槽時，槽輪轉(zhuǎn)動；當(dāng)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(gòu)的設(shè)計為了簡化出里，引用李雪瑋.槽輪機構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計與自動裝配.山西大同大學(xué)，2011-01-03，學(xué)術(shù)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(gòu)定 45 h h≥s-(L-R-r) 54 Φ2 由結(jié)構(gòu)定 45 r0 R-r-b 50.22 L 由結(jié)構(gòu)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(gòu)：若選曲柄滑塊：結(jié)構(gòu)簡單，平衡困難，有急回性。 若選凸輪機構(gòu)行程小，不能達(dá)到設(shè)計要求，所以采用傳送帶，適用切經(jīng)濟(jì)性高。 2.對于工序盤間歇機構(gòu)：采用棘輪機構(gòu)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(gòu)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(guān)要求。凸輪機構(gòu)加工復(fù)雜，安裝要求比較嚴(yán)格，經(jīng)濟(jì)性不高。采用槽輪機構(gòu)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(gòu)：將剛性模腔改成具有一定彈性的鉗糖機械手，這樣能適應(yīng)巧克力的外形尺寸的變化。包裝機構(gòu)采用鉗糖機械手。

26、 最佳方案：傳送帶+槽輪機構(gòu)+鉗糖機械手 第十章 設(shè)計小結(jié) 整個課程檢驗了我們平時學(xué)習(xí)的效果，同樣也融入了學(xué)以致用的原則，開始拿到課程設(shè)計題目根本不知道如何下手，周圍的同學(xué)、朋友給了我不少幫助，自己才逐漸弄清方向！做課程設(shè)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(jìn)行適當(dāng)?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(xué)到的知識強化了！ 能夠完成這份課程設(shè)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(shè)計還存在這樣或那樣的問題，但是當(dāng)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(dāng)對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化時，我們都盡可能的考慮到每一個工作的細(xì)節(jié)，讓設(shè)計和方案盡可能的完美！ 通過對巧克力糖包裝機的設(shè)計，更加的了解了機械的設(shè)計流程和步驟。更加有了對機械方面的積極性。完成了設(shè)計，鞏固了機械原理的知識。這次課程設(shè)計讓我們更加清楚各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和功能，也更清楚各構(gòu)件間應(yīng)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(xué)習(xí)。努力做到更好。領(lǐng)悟?qū)W海無涯，學(xué)無止境 第十一章 參考文獻(xiàn) 機械原理 第七版 高等教育出版社 機械原理課程設(shè)計手冊 互聯(lián)網(wǎng) 完成日期：2013年 8 月_25__日 指導(dǎo)教師： 王海生