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1、巧克力糖自動(dòng)包裝機(jī) 院 系： 專 業(yè)： 年 級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2013 年 7 月 目 錄 設(shè)計(jì)任務(wù) ...............
2、.............................................................................................................................3 設(shè)計(jì)題目：巧克力糖包裝機(jī) ........................................................................................................3 設(shè)計(jì)要求 .................................................
3、...........................................................................3 設(shè)計(jì)條件 ............................................................................................................................4 設(shè)計(jì)任務(wù) .......................................................................................
4、.....................................4 設(shè)計(jì)提示 ............................................................................................................................4 第一章 設(shè)計(jì)要求分析 ......................................................................................................................4
5、 1.1 功能要求 .................................................................................................................................4 1.2 原機(jī)的選擇 .............................................................................................................................4 1.3 傳動(dòng)比的計(jì)算 ...........
6、...............................................................................................................4 第二章 結(jié)構(gòu)功能分析 ......................................................................................................................6 2.1 功能分析 ...............................................
7、..................................................................................6 2.2 工作原理及工藝動(dòng)作流程圖 ..................................................................................................6 第三章機(jī)構(gòu)的選擇 ..........................................................................................
8、..................................6 3.1 方案一 .....................................................................................................................................6 3.2 方案二 .................................................................................................................
9、.....................7 3.3 方案比較 ..................................................................................................................................7 第四章 各機(jī)構(gòu)的組合 ......................................................................................................................8 4.1 功
10、能分解 ..................................................................................................................................8 4.2 機(jī)構(gòu)的選用 ..............................................................................................................................9 第五章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案擬定 .........
11、.....................................................................................9 5.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)圖.9 5.2 槽輪與工作臺(tái)..10 5.3 送紙機(jī)構(gòu)..10 5.4 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案總體布局圖..10 第六章 機(jī)械傳動(dòng)循環(huán)圖.13 第七章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理 ............................................................................................................14 7.1 齒輪的設(shè)計(jì)
12、............................................................................................................................14 7.2 移動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì) ....................................................................................................................15 7.3 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) .........................
13、.................................................................................................................17 設(shè)計(jì)題目：巧克力糖自動(dòng)包裝機(jī) 設(shè)計(jì)要求 1. 要求設(shè)計(jì)糖果包裝機(jī)的間歇剪刀式供紙機(jī)構(gòu)、鋁箔紙錐面成型機(jī)構(gòu)、 褶紙機(jī)構(gòu)以及巧克力糖果的送推料機(jī)構(gòu)。 2. 整臺(tái)機(jī)器外形尺寸（寬*高）不超過 800mm*1000mm。 3. 錐面成型機(jī)構(gòu)不論采用平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)或者其他常用機(jī)構(gòu)， 要求成形動(dòng)作盡量等速，啟動(dòng)與停頓時(shí)沖擊小。 設(shè)計(jì)條件 1 產(chǎn)品特征：圓臺(tái)狀巧克力呈
14、圓臺(tái)形，輪廓清楚，但質(zhì)地疏松，容易碰 傷。因此，考慮機(jī)械動(dòng)作時(shí)應(yīng)該適合它的特點(diǎn)，以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量；在進(jìn)出 料時(shí)避免碰撞而損傷產(chǎn)品：包括速度適應(yīng)，過快會(huì)引起沖擊而可能損傷產(chǎn)品等。 包裝前的圓臺(tái)狀巧克力糖 包裝后的圓臺(tái)狀巧克力糖 包裝工藝首要的是解決配件上料的問題。顯然，像巧克力之類的產(chǎn)品，使用 一般的上料方法是不適宜的。如果采用料倉式上料法，則需要人工定時(shí)放料，每 分鐘放料也是緊張的。如果料自動(dòng)機(jī)的進(jìn)料系統(tǒng)直接與巧克力糖澆筑成形的出口 相銜接，則比較容易解決巧克力糖自動(dòng)上料的問題。 2 包裝材料：食品包裝材料應(yīng)十分注重衛(wèi)生安全。圓臺(tái)狀巧克力糖包裝紙 采用為 0.08mm*6
15、4mm*64mm 的金色鋁箔紙，它的特點(diǎn)是薄而脆，抗拉力較小，容 易撕裂，也容易褶皺。因此，在設(shè)計(jì)供紙部件是對(duì)速度應(yīng)十分的注重。一般包裝 的速度越高，紙張的拉力就越大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般送紙的速度應(yīng)小于 500mm/s. 選擇供紙機(jī)構(gòu)時(shí)，主要依據(jù)下面兩點(diǎn)： 1）采用紙片供應(yīng)材料或是采用卷筒供應(yīng)材料。本機(jī)采用卷筒。 2）紙張送出時(shí)的空間位置垂直放置的還是水平放置。將紙片平置放對(duì)包裝 工藝有利，但卷筒紙水平輸送，只能夠采用間歇式剪切供紙方法。 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.巧克力糖包裝機(jī)一般應(yīng)包括凸輪機(jī)構(gòu)、平面連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等。 2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。 3.繪制機(jī)器的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。
16、4.設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)，并對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，繪制運(yùn)動(dòng)線圖。 5.設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)。確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇基圓半徑，計(jì)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。 6.設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)。 7. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 8.如果條件允許，可進(jìn)一步完成凸輪的數(shù)控加工。 設(shè)計(jì)提示 1.剪紙與供紙動(dòng)作連續(xù)完成。 。 2.鋁箔紙錐面成型機(jī)構(gòu)一般可采用凸輪機(jī)構(gòu)、平面連桿機(jī)構(gòu)等。 3.實(shí)現(xiàn)褶紙動(dòng)作的機(jī)構(gòu)有多種選擇，包括凸輪機(jī)構(gòu)、摩擦滾輪機(jī)構(gòu)等。 4.巧克力糖果的送推料機(jī)構(gòu)可采用平面連桿機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)。 5.各個(gè)動(dòng)作應(yīng)有嚴(yán)格的時(shí)間順序關(guān)系。 第一章 設(shè)計(jì)要求分析 1.1 功能要求 巧克力
17、糖包裝機(jī)主要是用在糖果包裝廠里，在大量生產(chǎn)出糖果后，將其一一 用牛皮用鋁箔紙紙將其包來裝起，給顧客以視覺上的美觀享受，便于銷售。 1.2 原機(jī)的選擇 方案號(hào) A B C D E F G H 電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min） 1440 1440 1440 960 960 820 820 780 每分鐘包裝糖果數(shù)目（個(gè) /min） 120 90 60 120 90 90 80 60 選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440r/min ，每分鐘包裝 120 個(gè)糖果。 1.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算 1.減速裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440rmin，糖果包裝數(shù)為 120 個(gè) /min。確定系統(tǒng)總傳動(dòng)比為:i=12。 2帶輪
18、傳動(dòng)：帶輪傳動(dòng)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.傳動(dòng)系統(tǒng)采用二級(jí)減速機(jī)構(gòu)，第一級(jí)為帶傳動(dòng)，第二級(jí)為齒輪傳動(dòng) 。按 傳動(dòng)比分配原則，為使傳動(dòng)構(gòu)件獲得較小尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊，可采用傳動(dòng)比“先小 后大”原則。因此初選 i1=3,i2=4，則總傳動(dòng)比 i1*i2=12,工作臺(tái)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為: n=1440/12=120r/min 帶傳動(dòng)減速器如圖 1.1 所示,通過皮帶 2 從軸 1 到軸 3 實(shí)現(xiàn)一級(jí)減速，使 i13= i2=4。 圖 1.1 帶傳動(dòng)減速器 齒輪減數(shù)器如圖 1.2 所示,通過兩個(gè)能相互嚙合傳動(dòng)的齒輪實(shí)現(xiàn)二級(jí)減速， 使 i45=i1=3
19、 主 動(dòng) 輪從 動(dòng) 輪 圖 1.2 第二章 結(jié)構(gòu)功能分析 2.1 功能分析 （1）機(jī)構(gòu)需要將生產(chǎn)好的糖果運(yùn)送到包裝機(jī)構(gòu)上，因此需設(shè)計(jì)相應(yīng)的送料 機(jī)構(gòu)。 （2）包裝時(shí)需要錐面成型機(jī)構(gòu)，應(yīng)此設(shè)計(jì)合理的錐面成型機(jī)構(gòu)。 （3）在包裝時(shí)需要設(shè)計(jì)適合的頂糖機(jī)構(gòu)。 對(duì)這一系列的機(jī)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，了解它們的基本運(yùn)動(dòng) （1）錐面成型機(jī)構(gòu)采用凸輪來實(shí)現(xiàn)它的間歇式運(yùn)動(dòng)能夠保證滾輪的直線往 復(fù)運(yùn)動(dòng)與擋板共同完成褶紙包裝運(yùn)動(dòng)。 （2）頂糖機(jī)構(gòu)都是通過雙聯(lián)凸輪來實(shí)現(xiàn)其間歇式往復(fù)運(yùn)動(dòng)的。 2.2 工作原理及工藝動(dòng)作流程圖 將 64mm*64mm 的鋁箔紙覆蓋在巧克力糖 =17mm
20、小端的正上方，讓后使鋁箔 紙沿糖塊錐面強(qiáng)迫成型，將余下的鋁箔紙分半，先后向 24mm 大端面上褶去，迫 使包裝紙緊貼在巧克力糖上。 巧克力包裝的工藝動(dòng)作 a.鋁箔紙覆蓋在糖塊的上方。 b.鋁箔紙沿錐面強(qiáng)迫成型。 c.鋁箔紙分成倆半，右邊先向大端面褶去。 d.剩下的一半鋁箔紙也開始向大端面褶去利用擋板包裝成型 第三章 機(jī)構(gòu)選擇 3.1 方案一： 送料機(jī)構(gòu) 錐面成型機(jī)構(gòu) 雙聯(lián)凸輪移動(dòng)滑塊 凸輪回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 出糖機(jī)構(gòu) 褶紙機(jī)構(gòu) 凸輪回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
21、 雙聯(lián)凸輪回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 方案二： 見手繪圖 第四章 各機(jī)構(gòu)的組合 4.1 功能分解 通過閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)及對(duì)其的一些分析初步有了一個(gè)了解為實(shí)現(xiàn)將巧克力糖 包裝好的總功能，可將總功能分解為如下分功能： （1）錐面成形功能 當(dāng)巧克力和鋁箔紙都送到了相應(yīng)的位置后，那么就要對(duì)巧克力進(jìn)行包裝。一 般來說，都會(huì)用四桿機(jī)構(gòu)或者是凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)錐面成形機(jī)作向下的運(yùn)動(dòng)來使 鋁箔紙的錐面形成，并使它包在巧克力的外面，但考慮到還要對(duì)巧克力進(jìn)行 褶紙，所以錐面成形機(jī)作向下運(yùn)動(dòng)的話，會(huì)使褶紙變得困難。 這里采取的方案是：在一個(gè)具有若干個(gè)包裝模型的工作臺(tái)上，將巧克力糖用 一壓板模具作間歇等速上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)錐面成形。
22、（2）褶紙功能 在工作臺(tái)上的另一個(gè)包裝模型上進(jìn)行的工位轉(zhuǎn)換，可用滾筒作間歇左右往復(fù) 直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，擋板不動(dòng)，隨著工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，擋板參與褶紙，從而實(shí)現(xiàn) 褶紙功能。 （3）出料功能 工位轉(zhuǎn)換的最后步驟就是出料，利用一個(gè)機(jī)構(gòu)作間歇上下直線運(yùn)動(dòng)和間歇 左右直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將包裝好的巧克力從工作臺(tái)上推出，實(shí)現(xiàn)出料功 能。 （4）工位轉(zhuǎn)換功能 由于要提高工作效率，錐面成形功能、褶紙功能及送料功能在同一個(gè)工作臺(tái) 上進(jìn)行，可利用槽輪與工作臺(tái)固連作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工位轉(zhuǎn)換功能。 定位送料 錐面成型
23、 直線往復(fù)等速運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，將巧 克力糖送到工作臺(tái)的成形位置 完成錐面成形的機(jī)構(gòu)，上下直線急回 間歇運(yùn)動(dòng)的壓板將巧克力糖推入工作 臺(tái)上的模具位置 實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，先后將半分的 紙褶向巧克力糖表面，完成褶紙過程 褶紙 巧力克力糖包裝機(jī) 4.2 機(jī)構(gòu)的選用 功能 執(zhí)行構(gòu)件 工藝動(dòng)作 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 送料功能 送料推板 直線間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng) 彈簧 凸輪機(jī)構(gòu) 錐面成形 沖壓板 上下直線等速間歇運(yùn) 動(dòng) 彈簧 凸輪機(jī)構(gòu) 褶紙 滾輪、擋板 直線間歇等速往復(fù)運(yùn) 動(dòng) 彈簧 雙聯(lián)凸輪機(jī)構(gòu) 工位轉(zhuǎn)換 工作臺(tái) 間歇轉(zhuǎn)動(dòng)或傳動(dòng) 槽輪機(jī)構(gòu) 第五章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案擬定 5.
24、1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)圖 1槽輪機(jī)構(gòu) 2褶紙機(jī)構(gòu) 3頂糖機(jī)構(gòu) 4送糖機(jī)構(gòu) 5 工作 臺(tái) 6 出糖機(jī)構(gòu) 7檔板 工位轉(zhuǎn)換 工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)或傳動(dòng)，完成工位轉(zhuǎn)換功能 5.2 槽輪與工作臺(tái) 1工作臺(tái) 2擋板 3槽輪機(jī)構(gòu) 通過槽輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)工作臺(tái)的間歇性圓周運(yùn)動(dòng) 5.4 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案總體布局簡(jiǎn)圖 見手繪圖 如圖表示了機(jī)構(gòu)選形中用實(shí)線連接的方案的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖， 該系統(tǒng)有 1 個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)通過帶輪帶動(dòng)軸 3， （1） 分配軸 3 通過齒輪傳動(dòng)傳到分配軸 4-齒輪機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)凸輪 5 間歇送糖功能，(2) 分配軸 3 通過齒輪帶動(dòng) 6-凸輪頂糖機(jī)構(gòu)實(shí) 現(xiàn)間歇往復(fù)頂糖功能，從而實(shí)現(xiàn)巧克
25、力糖的送料功能；(3)同 時(shí)分配軸 3 上的齒輪進(jìn)而通過一系列轉(zhuǎn)變帶動(dòng) 8-雙聯(lián)凸輪褶 紙包糖機(jī)構(gòu)，褶紙滾輪作間歇的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與擋板實(shí)現(xiàn)褶紙 功能；（4）分配軸 3 通過齒輪帶動(dòng)圓錐齒輪實(shí)現(xiàn)速度由橫 向變?yōu)榭v向進(jìn)而帶動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)間歇轉(zhuǎn) 動(dòng)，完成工位轉(zhuǎn)換功能；（5）軸 3 通過帶輪 12 帶動(dòng)變速齒 輪，變速齒輪帶動(dòng)凸輪出糖機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間歇往復(fù)出糖功能。 （6）軸 3 通過帶輪 13 帶動(dòng)變速齒輪，變速齒輪帶動(dòng)不完全 齒輪送紙機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間歇往復(fù)送紙。通過傳動(dòng)比為 i1=3 的軸 3 帶動(dòng)工作臺(tái)，工作臺(tái) 120r/min，實(shí)現(xiàn) 120 顆糖出糖，同時(shí) 11-凸輪機(jī)構(gòu) 120r/min
26、出糖，送糖頂糖褶紙包糖機(jī)構(gòu)也是 每分鐘 120 的工作速度運(yùn)行。它們工作時(shí)間是間歇不間斷型 的，另一模筒中一塊包裝好的巧克力糖推出即可完成，隨后 工作臺(tái)轉(zhuǎn)位，再停歇。為了提高工作效率，褶紙過程及出料 過程在同一個(gè)工作臺(tái)上進(jìn)行的工位轉(zhuǎn)換。 第六章 機(jī)械傳動(dòng)循環(huán)圖 第七章系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理 7.1 齒輪的設(shè)計(jì) 兩個(gè)齒輪的齒數(shù)分別設(shè)為 20,60 標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算表 項(xiàng)目 計(jì)算（或選擇）依 據(jù) 計(jì)算過程 單位 計(jì)算（或確 定）結(jié)果 材料選擇 45#鋼 選擇齒數(shù) Z Z1=2012iZ Z1=20 Z2=420 個(gè) 20 60 齒寬系數(shù) d 0.5 選取模數(shù) nm查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表 mm 2
27、計(jì)算齒輪的 分度圓直徑 d mm 40 120 錐齒輪參數(shù) 名稱 符號(hào) 公式 計(jì)算結(jié)果 分度圓錐角 1=arctan（z1/z2）2=90-1 45 齒數(shù) z 40 分度圓直徑 d d=mz 80 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 6.2 移動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，錐面成形機(jī)構(gòu)不論平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)或者其他常用機(jī) 構(gòu)，要求成形動(dòng)作盡量等速，起動(dòng)與停頓時(shí)沖擊小，在此設(shè)計(jì)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 等速錐面成形。 推程：等速直線運(yùn)動(dòng) 回程：等速直線運(yùn)動(dòng) 基圓半徑 60mm 推程角
28、90 滾子半徑 10mm 遠(yuǎn)休止角 180 偏心距 0mm 回程角 60 升程 30mm 近休止角 30 下圖為位移圖： 速度圖： 加速度： 線圖： 運(yùn)動(dòng)參數(shù)壓力角： 輪廓坐標(biāo)曲率半徑： 處理結(jié)果： 最大壓力角：31.481 總的來說設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，很多方面有帶改進(jìn)，但由于生產(chǎn)需要可以改變傳動(dòng)比，及 各個(gè)機(jī)構(gòu)的配合來完成任務(wù)。以實(shí)際為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方便，簡(jiǎn)潔的機(jī)構(gòu)體系，節(jié)約能源，提高利 用率。 參考文獻(xiàn) 1 裘建新.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書M 北京：高等教育出版社出版 2 高中庸 孫學(xué)強(qiáng) 汪建曉.機(jī)械原理M 華中科技大學(xué)出版社出版。 3 濮良貴 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M北京：高等教育出版社。 4 孫桓 陳作模.機(jī)械原理M北京：高等教育出版社。
巧克力糖自動(dòng)包裝機(jī)課程設(shè)計(jì)
