巧克力糖自动包装机 课程设计.docx
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巧克力糖自动包装机课程设计
巧克力糖自动包装机
院－系：
专业：
年级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
2013年7月
目录
设计任务3
设计题目：
巧克力糖包装机3
设计要求3
设计条件4
设计任务4
设计提示4
第一章设计要求分析4
1.1功能要求4
1.2原机的选择4
1.3传动比的计算4
第二章结构功能分析6
2.1功能分析6
2.2工作原理及工艺动作流程图6
第三章机构的选择6
3.1方案一6
3.2方案二7
3.3方案比较7
第四章各机构的组合8
4.1功能分解8
4.2机构的选用9
第五章机械运动系统设计方案拟定9
5.1执行机构方案设计图……………………………………………………………………….9
5.2槽轮与工作台………………………………………………………………………………..10
5.3送纸机构……………………………………………………………………………………..10
5.4机构运动方案总体布局图…………………………………………………………………..10
第六章机械传动循环图………………………………………………………………………….13
第七章系统设计数据处理14
7.1齿轮的设计14
7.2移动凸轮的设计15
7.3凸轮机构设计
参考文献17
设计题目：
巧克力糖自动包装机
设计要求
1.要求设计糖果包装机的间歇剪刀式供纸机构、铝箔纸锥面成型机构、褶纸机构以及巧克力糖果的送推料机构。
2.整台机器外形尺寸（宽*高）不超过800mm*1000mm。
3.锥面成型机构不论采用平面连杆机构、凸轮机构或者其他常用机构，要求成形动作尽量等速，启动与停顿时冲击小。
设计条件
1产品特征：
圆台状巧克力呈圆台形，轮廓清楚，但质地疏松，容易碰伤。
因此，考虑机械动作时应该适合它的特点，以保证产品的加工质量；在进出料时避免碰撞而损伤产品：
包括速度适应，过快会引起冲击而可能损伤产品等。
包装前的圆台状巧克力糖包装后的圆台状巧克力糖
包装工艺首要的是解决配件上料的问题。
显然，像巧克力之类的产品，使用一般的上料方法是不适宜的。
如果采用料仓式上料法，则需要人工定时放料，每分钟放料也是紧张的。
如果料自动机的进料系统直接与巧克力糖浇筑成形的出口相衔接，则比较容易解决巧克力糖自动上料的问题。
2包装材料：
食品包装材料应十分注重卫生安全。
圆台状巧克力糖包装纸采用为0.08mm*64mm*64mm的金色铝箔纸，它的特点是薄而脆，抗拉力较小，容易撕裂，也容易褶皱。
因此，在设计供纸部件是对速度应十分的注重。
一般包装的速度越高，纸张的拉力就越大。
根据经验，一般送纸的速度应小于500mm/s.
选择供纸机构时，主要依据下面两点：
1）采用纸片供应材料或是采用卷筒供应材料。
本机采用卷筒。
2）纸张送出时的空间位置垂直放置的还是水平放置。
将纸片平置放对包装工艺有利，但卷筒纸水平输送，只能够采用间歇式剪切供纸方法。
设计任务
1.巧克力糖包装机一般应包括凸轮机构、平面连杆机构、齿轮机构等。
2.设计传动系统并确定其传动比分配。
3.绘制机器的机构运动方案简图和运动循环图。
4.设计平面连杆机构，并对平面连杆机构进行运动分析，绘制运动线图。
5.设计凸轮机构。
确定运动规律，选择基圆半径，计算凸轮廓线值,校核最大压力角与最小曲率半径。
绘制凸轮机构设计图。
6.设计计算齿轮机构。
7.编写设计计算说明书。
8.如果条件允许，可进一步完成凸轮的数控加工。
设计提示
1.剪纸与供纸动作连续完成。
。
2.铝箔纸锥面成型机构一般可采用凸轮机构、平面连杆机构等。
3.实现褶纸动作的机构有多种选择，包括凸轮机构、摩擦滚轮机构等。
4.巧克力糖果的送推料机构可采用平面连杆机构或凸轮机构。
5.各个动作应有严格的时间顺序关系。
第一章设计要求分析
1.1功能要求
巧克力糖包装机主要是用在糖果包装厂里，在大量生产出糖果后，将其一一用牛皮用铝箔纸纸将其包来装起，给顾客以视觉上的美观享受，便于销售。
1.2原机的选择
方案号
A
B
C
D
E
F
G
H
电机转速（r/min）
1440
1440
1440
960
960
820
820
780
每分钟包装糖果数目（个/min）
120
90
60
120
90
90
80
60
选择电动机转速为1440r/min，每分钟包装120个糖果。
1.3传动机构传动比计算
1.减速装置的设计计算：
电动机转速为1440r／min，糖果包装数为120个/min。
确定系统总传动比为:
i=12。
2．带轮传动：
带轮传动比由送糖传送带与出糖传送带所需速度大小自行调节
3.传动系统采用二级减速机构，第一级为带传动，第二级为齿轮传动。
按传动比分配原则，为使传动构件获得较小尺寸，结构紧凑，可采用传动比“先小后大”原则。
因此初选i1=3,i2=4，则总传动比i1*i2=12,工作台的实际转速为:
n=1440/12=120r/min
带传动减速器如图1.1所示,通过皮带2从轴1到轴3实现一级减速，使i13=i2=4。
图1.1带传动减速器
齿轮减数器如图1.2所示,通过两个能相互啮合传动的齿轮实现二级减速，使i45=i1=3
图1.2
第二章结构功能分析
2.1功能分析
（1）机构需要将生产好的糖果运送到包装机构上，因此需设计相应的送料机构。
（2）包装时需要锥面成型机构，应此设计合理的锥面成型机构。
（3）在包装时需要设计适合的顶糖机构。
对这一系列的机构进行进一步的分析，了解它们的基本运动
（1）锥面成型机构采用凸轮来实现它的间歇式运动能够保证滚轮的直线往复运动与挡板共同完成褶纸包装运动。
（2）顶糖机构都是通过双联凸轮来实现其间歇式往复运动的。
2.2工作原理及工艺动作流程图
将64mm*64mm的铝箔纸覆盖在巧克力糖Φ=17mm小端的正上方，让后使铝箔纸沿糖块锥面强迫成型，将余下的铝箔纸分半，先后向24mm大端面上褶去，迫使包装纸紧贴在巧克力糖上。
巧克力包装的工艺动作
a.铝箔纸覆盖在糖块的上方。
b.铝箔纸沿锥面强迫成型。
c.铝箔纸分成俩半，右边先向大端面褶去。
d.剩下的一半铝箔纸也开始向大端面褶去利用挡板包装成型
第三章机构选择
3.1方案一：
送料机构锥面成型机构
双联凸轮移动滑块凸轮回转机构
出糖机构褶纸机构
凸轮回转机构双联凸轮回转机构
方案二：
见手绘图
第四章各机构的组合
4.1功能分解
通过阅读设计任务及对其的一些分析初步有了一个了解为实现将巧克力糖包装好的总功能，可将总功能分解为如下分功能：
（1）锥面成形功能
当巧克力和铝箔纸都送到了相应的位置后，那么就要对巧克力进行包装。
一般来说，都会用四杆机构或者是凸轮机构带动锥面成形机作向下的运动来使铝箔纸的锥面形成，并使它包在巧克力的外面，但考虑到还要对巧克力进行褶纸，所以锥面成形机作向下运动的话，会使褶纸变得困难。
这里采取的方案是：
在一个具有若干个包装模型的工作台上，将巧克力糖用一压板模具作间歇等速上下往复直线运动，从而实现锥面成形。
（2）褶纸功能
在工作台上的另一个包装模型上进行的工位转换，可用滚筒作间歇左右往复直线运动，同时，挡板不动，随着工作台的转动，挡板参与褶纸，从而实现褶纸功能。
（3）出料功能
工位转换的最后步骤就是出料，利用一个机构作间歇上下直线运动和间歇左右直线运动，从而实现将包装好的巧克力从工作台上推出，实现出料功能。
（4）工位转换功能
由于要提高工作效率，锥面成形功能、褶纸功能及送料功能在同一个工作台上进行，可利用槽轮与工作台固连作间歇转动，从而实现工位转换功能。
定位送料
直线往复等速运动的机构，将巧克力糖送到工作台的成形位置
完成锥面成形的机构，上下直线急回间歇运动的压板将巧克力糖推入工作台上的模具位置
巧力克力糖包装机
锥面成型
实现直线往复运动，先后将半分的
纸褶向巧克力糖表面，完成褶纸过程
褶纸
工位转换
工作台实现间歇转动或传动，完成工位转换功能
4.2机构的选用
功能
执行构件
工艺动作
执行机构
送料功能
送料推板
直线间歇往复运动
弹簧
凸轮机构
锥面成形
冲压板
上下直线等速间歇运动
弹簧
凸轮机构
褶纸
滚轮、挡板
直线间歇等速往复运动
弹簧
双联凸轮机构
工位转换
工作台
间歇转动或传动
——
槽轮机构
第五章机械运动系统设计方案拟定
5.1执行机构方案设计图
1——槽轮机构2——褶纸机构3——顶糖机构4——送糖机构5工作台6——出糖机构7——档板
5.2槽轮与工作台
1——工作台2——挡板3——槽轮机构
通过槽轮的转动，带动工作台的间歇性圆周运动
5.4机构运动方案总体布局简图
见手绘图
如图表示了机构选形中用实线连接的方案的传动简图，该系统有1个电动机驱动，电动机通过带轮带动轴3，
（1）分配轴3通过齿轮传动传到分配轴4-齿轮机构，带动凸轮5间歇送糖功能，
（2）分配轴3通过齿轮带动6-凸轮顶糖机构实现间歇往复顶糖功能，从而实现巧克力糖的送料功能；（3）同时分配轴3上的齿轮进而通过一系列转变带动8-双联凸轮褶纸包糖机构，褶纸滚轮作间歇的往复运动，与挡板实现褶纸功能；（4）分配轴3通过齿轮带动圆锥齿轮实现速度由横向变为纵向进而带动槽轮机构的转动进而工作台实现间歇转动，完成工位转换功能；（5）轴3通过带轮12带动变速齿轮，变速齿轮带动凸轮出糖机构实现间歇往复出糖功能。
（6）轴3通过带轮13带动变速齿轮，变速齿轮带动不完全齿轮送纸机构实现间歇往复送纸。
通过传动比为i1=3的轴3带动工作台，工作台120r/min，实现120颗糖出糖，同时11-凸轮机构120r/min出糖，送糖•顶糖•褶纸包糖机构也是每分钟120的工作速度运行。
它们工作时间是间歇不间断型的，另一模筒中一块包装好的巧克力糖推出即可完成，随后工作台转位，再停歇。
为了提高工作效率，褶纸过程及出料过程在同一个工作台上进行的工位转换。
第六章机械传动循环图
第七章系统设计数据处理
7.1齿轮的设计
两个齿轮的齿数分别设为20,60
．标准直齿齿轮的设计计算表
项目
计算（或选择）依据
计算过程
单位
计算（或确定）结果
材料选择
——
——
——
45#钢
选择齿数Z
Z1=20
Z1=20
Z2=4×20
个
20
60
齿宽系数Фd
0.5
选取模数
查标准模数系列表
mm
2
计算齿轮的
分度圆直径d
mm
40
120
②锥齿轮参数
名称
符号
公式
计算结果
分度圆锥角
δ
δ1=arctan（z1/z2）δ2=90°-δ1
45°
齿数
z
40
分度圆直径
d
d=mz
80
齿顶高
ha
ha=ha*m
2
齿根高
hf
hf=（ha*+c*）m
2.5
齿全高
h
h=ha+hf
4.5
6.2移动凸轮的设计
根据设计要求，锥面成形机构不论平面连杆机构、凸轮机构或者其他常用机构，要求成形动作尽量等速，起动与停顿时冲击小，在此设计移动凸轮机构实现等速锥面成形。
推程：
等速直线运动回程：
等速直线运动
基圆半径60mm推程角90
滚子半径10mm远休止角180
偏心距0mm回程角60
升程30mm近休止角30
下图为位移图：
速度图：
加速度：
线图：
运动参数压力角：
轮廓坐标曲率半径：
处理结果：
最大压力角：
31.481
总的来说设计的结构较复杂，很多方面有带改进，但由于生产需要可以改变传动比，及各个机构的配合来完成任务。
以实际为基础设计方便，简洁的机构体系，节约能源，提高利用率。
参考文献
[1]裘建新.《机械原理课程设计指导书》[M]北京：
高等教育出版社出版
[2]高中庸孙学强汪建晓.《机械原理》[M]华中科技大学出版社出版。
[3]濮良贵纪名刚.《机械设计》[M]北京：
高等教育出版社。
[4]孙桓陈作模.《机械原理》[M]北京：
高等教育出版社。
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