巧克力糖自動包裝機說明書

1、學號06120330成績課程設計說明書課程名稱 機械原理課程設計題目名稱 巧克力糖自動包裝機專 業(yè) 機械設計制造及其自動化姓 名 梁燦輝指導教師 張恩光老師2014 年 11 月 15 日 目錄一、設計任務書11、設計題目12、原始數(shù)據(jù)及設計要求13、設計任務2二、設計方案的擬定、選擇以及評價21、方案的擬定和選擇22、方案的評價4三、巧克力糖包裝機的工藝確定51、工藝方案52、方案選擇53、粒狀巧克力包裝機的總體布局53.1粒裝巧克力糖包裝機機構簡圖63.2執(zhí)行機構簡圖63.3折紙機構73.4送紙與切紙機構73.5推糖機構73.6其他8盤形機構8卸糖機構94、巧克力糖包裝機的工作循環(huán)圖94.

2、1執(zhí)行機構的運動循環(huán)圖94.2執(zhí)行機構周期確定104.3機構初始狀態(tài)設置104.3傳動機構傳動比計算11五、曲柄滑塊機構125.1曲柄滑塊機構的設計125.2曲柄滑塊機構的運動線圖12六、粒狀巧克力糖包裝機的齒輪機構設計13七、巧克力糖包裝機的凸輪機構157.1頂糖凸輪機構設計157.1.1 凸輪機構輪廓曲線設計結構示意圖16頂糖凸輪機構平底從動件位移曲線圖167.2送紙滾筒凸輪機構設計177.3折紙凸輪機構設計177.4壓糖凸輪及剪紙凸輪設計18八、總結19參考文獻20一、設計任務書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0.1mm的金色鋁箔紙。包裝

3、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）將鋁箔紙覆蓋在巧克力糖17mm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，先后向大端面上褶去，迫使包裝紙緊貼巧克力糖。 圖1 圓臺狀巧克力糖尺寸 圖2 包裝后的巧克力圖3 包裝工藝動作過程2、原始數(shù)據(jù)及設計要求（1）鋁箔紙尺寸為64mm64mm（2）巧克力糖小端直徑17mm，大端直徑24mm，高12mm。（3）生產(chǎn)率為60塊/min（4）錐面成形機構不論采用平面連桿機構、凸輪機構或者其他常用機構，要求成形動作盡量等速

4、，啟動與停頓時沖擊小。（5）電機轉(zhuǎn)速為960r/min3、設計任務（1）執(zhí)行機構選型與設計：構思出至少3種運動方案，并在說明書中畫出運動方案，經(jīng)過所有運動方案，經(jīng)過所有運動方案，并在說明書中畫出運動方案草圖，經(jīng)過所有運動方案進行分析評價后，選擇其中的最優(yōu)方案進行詳細設計。（2）機構運動協(xié)調(diào)設計：對選擇的方案畫出機構運動循環(huán)圖。（3）傳動系統(tǒng)的設計。（4）對系統(tǒng)運動方案進行機構的尺寸綜合。（5）用UG軟件對機構系統(tǒng)進行運動仿真。（6）用UG軟件對機構系統(tǒng)進行動力學分析，并畫出輸出機構的位移、速度和加速度線圖。（7）畫出最終方案的機構運動簡圖。二、設計方案的擬定、選擇以及評價1、方案的擬定和選擇圖

5、4 方案一設計簡圖圖5 方案二設計簡圖圖6 方案三設計簡圖小組討論中發(fā)現(xiàn)方案三過于復雜并且加工成本高，不易用UG運動仿真。機構之間的傳動也存在很大的局限性。而方案三雖然結構簡單，但是巧克力糖紙的加工效率卻很難達到。與另外兩個方案相比之下，方案一傳動緊湊，加工效率高并且可以用UG進行仿真，所以經(jīng)小組成員一致決定采用方案一。2、方案的評價（1）方案的評分表一 方案評價表評價指標評分權重系數(shù)方案一方案二方案三完成實現(xiàn)功能目標的情況9分6分8分0.2工作效率的高低8分7分8分0.1運轉(zhuǎn)精度的高低7分6分8分0.1方案的實用性9分8分7分0.3方案的可靠性8分6分8分0.2方案的綠色性7分8分6分0.1

6、總分： 結果選取方案一。（2）結論與評價 方案中大部分用了四個凸輪機構，三個間歇機構，一個連桿機構，雖然機構總體可靠性高，但是期間的傳動較為復雜，不易仿真。經(jīng)老師和小組成員一致決定將原先任務要求的一個電動機，改為四個電動機。這樣既降低了方案的難度，也同樣能達到鍛煉學生的能力的目的。 方案中的四個凸輪機構中主要用于壓緊，雖然凸輪屬于高副接觸，易磨損，但是結構簡單、緊湊，只需要設計適當?shù)耐馆嗇喞?，便可以達到預期的運動效果。方案中的送料、送出運動用的是槽輪間歇機構，但考慮到不完全齒輪機構更多用于生產(chǎn)線上，并且送料的運動中傳動速度不高，符合本次設計要求。不完全齒輪雖然加工比較復雜，但是設計靈活，從動輪

7、的運動角范圍大，很容易一個周期實現(xiàn)多次動、停不等的間歇運動，并且利于運動仿真，相對于槽輪機構來說更為合適。三、巧克力糖自動包裝機的工藝確定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，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

8、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。值得說明的是：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、方案選擇 電動機轉(zhuǎn)速為960rmin糖果包裝數(shù)為60個min3、巧克力糖自動包裝機的總體布局3.1巧克力糖自動包裝機機構簡圖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、

9、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3.4送紙與切紙機構3.5推糖機構參照第6部分，采用e=0的對心曲柄滑塊機構，機構無急回特性參數(shù)：曲柄長度L1=29mm，從動桿L2=87mm，滑塊最大行程s=58mm。3.6其他3.6.1盤形機構3.6.2卸糖機構4、巧克力糖自動包裝機的工作循環(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 （剪紙在送紙結束時執(zhí)行

10、）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。 表二 機構初始狀態(tài)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

11、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/84.3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960rmin，糖果包裝數(shù)為120個min。降速比為i=8由于傳送帶需較高的轉(zhuǎn)速，故減速箱降速比i取4。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=14.槽輪：4個直槽 傳動比i=45.錐齒至槽輪：總降速比i=8,減速箱降速

12、4，此傳動比為26錐齒至曲柄滑塊：與槽輪相同的周期故傳動比為27.槽輪至折紙凸輪：周期相同故i取18.鏈輪：送紙機構要獲得與槽輪相同的周期 故傳動比i=29. 其余齒輪皆為傳遞運動 所以傳動比皆為1五、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。參數(shù)：偏心距e=0，=0曲柄長度L1=29mm，從動桿L2=87mm，滑塊最大行程s=58mm。圖7 曲柄滑塊機構5.2曲柄滑塊機構的運動曲線圖圖8 曲柄滑塊機構的位移曲線圖圖9 曲柄滑塊機構的速度曲線圖圖10 曲柄滑塊機構的加速度曲線圖六、巧克力糖自動包裝機的凸輪機構6.1壓糖凸輪

13、機構設計壓糖機構主要使用的是偏心盤形凸輪機構，主要作用是將糖壓入模具中，以完成包裝的動作。由于機構中對壓糖動作要求不高，所以設計凸輪機構時，采用將兩個偏心圓用曲線相連的辦法進行設計，其中基圓半徑r=20,偏心圓半徑r1=12,偏心距e=20。圖11 壓糖凸輪機構6.1.1 凸輪機構輪廓曲線設計結構示意圖6.1.2壓糖凸輪機構的運動曲線圖圖12 壓糖凸輪機構的位移曲線圖圖13 壓糖凸輪機構的速度曲線圖圖14 壓糖凸輪機構的加速度曲線圖6.2剪紙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，主要作用是當紙筒送紙時將剪指刀頂起，基圓半徑r=16，推程h=10，近休角40°，

14、推程角25°，遠休角270°，回程角25°推程、回程皆為簡諧運動規(guī)律。圖15 剪紙凸輪機構凸輪機構輪廓曲線設計結構示意圖剪紙凸輪機構的運動曲線圖圖16 剪紙凸輪機構的位移曲線圖圖17 剪紙凸輪機構的速度曲線圖圖18 剪紙凸輪機構的加速度曲線圖6.3折紙凸輪機構設計折紙凸輪為偏心盤形凸輪，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，連續(xù)頂起連個折紙板，從而起到了一前一后的折紙效果。基圓半徑r=20,偏心圓半徑r1=15，偏心距e=35， 桿長L=200. 。凸輪機構輪廓曲線設計結構示意圖6.3.2折紙凸輪機構的運動曲線圖圖19 折紙凸輪機構的位移曲線圖圖20

15、 折紙凸輪機構的速度曲線圖圖21 折紙凸輪機構的加速度曲線圖6.4頂糖凸輪機構設計頂糖凸輪與壓糖凸輪設計原理相同。頂糖機構主要使用的是偏心盤形凸輪機構，主要作用是將包裝好的糖從模具中頂出，便卸糖機構將其送上傳送帶。由于機構中對頂糖動作要求不高，所以設計凸輪機構時，采用將兩個偏心圓用曲線相連的辦法進行設計，其中基圓半徑r=20,偏心圓半徑r1=14,偏心距e=20。凸輪機構輪廓曲線設計結構示意圖頂糖凸輪機構的運動曲線圖圖22 頂糖凸輪機構的位移曲線圖圖23 頂糖凸輪機構的速度曲線圖圖24 頂糖凸輪機構的加速度曲線圖七、巧克力糖自動包裝機的齒輪機構設計表三 不完全機構齒輪、曲柄滑塊機構齒輪、折紙機

16、構齒輪名稱符號公式計算結果齒數(shù)z50分度圓直徑dd=mz300齒頂高haha= ha* m6齒根高hfhf =（ha* + c*）m7.5齒全高hh= ha + hf13.5齒頂圓直徑dada=d+2 ha312齒根圓直徑dfdf=d-2 hf285基圓直徑dbdb=d cos281.9表四 卸糖機構齒輪名稱符號公式計算結果齒數(shù)z60分度圓直徑dd=mz270齒頂高haha= ha* m4.5齒根高hfhf =（ha* + c*）m5.6齒全高hh= ha + hf10.1齒頂圓直徑dada=d+2 ha279齒根圓直徑dfdf=d-2 hf258.8基圓直徑dbdb=d cos253.7表五

17、 減速機內(nèi)部齒輪與送紙機構傳動齒輪名稱符號公式計算結果齒數(shù)z20分度圓直徑dd=mz60齒頂高haha= ha* m3齒根高hfhf =（ha* + c*）m3.8齒全高hh= ha + hf6.8齒頂圓直徑dada=d+2 ha66齒根圓直徑dfdf=d-2 hf52.5基圓直徑dbdb=d cos56.4表六 錐齒輪參數(shù)名稱符號公式計算結果分度圓錐角1=arc cot 2=90°-145°齒數(shù)z20分度圓直徑dd=mz30齒頂高haha= ha* m3齒根高hfhf =（ha* + c*）m3.8齒全高hh= ha + hf6.8齒頂圓直徑dada=d+2 ha cos

18、164.2齒根圓直徑dfdf=d-2 hf cos154.7當量齒數(shù)42.4八、巧克力糖自動包裝機傳動總覽圖25 原方案 上圖為原先設計的巧克力糖自動包裝機，該方案符合課本任務要求，采用一個原動機傳動，但是在仿真過程中卻極其復雜，仿真容易失敗。經(jīng)老師和小組成員討論一致決定將其改為四個原動機傳動，在降低難度的基礎上，達到原先的任務要求。圖26 修改后的方案九、總結由于在設計方面我們沒有經(jīng)驗，理論知識學的不牢固，在設計中難免會出現(xiàn)問題，如：在選擇計算傳動間可能會出現(xiàn)誤差，如果是聯(lián)系緊密或者循序漸進的計算誤差會更大，在查表和計算上精度不夠準確。 課程設計運用到了很多知識，使我對以前學習的知識有了更深刻的體會。同時，在使用UG進行運動仿真的過程中，我們熟悉了傳動命令、草圖的建立，文件的保存操作。軟件也有很多不完善的地方，比如需要不斷的更新的新的運算。機械設計的過程需要不斷的積累經(jīng)驗，增長自己對機械設計的理解和相關的知識，需要在不斷的實踐中熟練設計的過程，需要查閱許多的相關的資料，熟悉各種標準的查詢也非常的重要。通過課程設計，基本掌握了運用繪圖軟件制圖的方法與思路，對使用UG有了進一步的加深，能獨立完成所有零件的創(chuàng)建和零件間運動仿真。在課程設計的過程中，培養(yǎng)了我綜合應用機械設計課程及其他課程的理論知識和應用生