巧克力糖自動包裝機說明書

1、學號06120330成績課程設(shè)計說明書課程名稱 機械原理課程設(shè)計題目名稱 巧克力糖自動包裝機專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化姓 名 梁燦輝指導(dǎo)教師 張恩光老師2014 年 11 月 15 日 目錄一、設(shè)計任務(wù)書11、設(shè)計題目12、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求13、設(shè)計任務(wù)2二、設(shè)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(gòu)簡圖63.2執(zhí)行機構(gòu)簡圖63.3折紙機構(gòu)73.4送紙與切紙機構(gòu)73.5推糖機構(gòu)73.6其他8盤形機構(gòu)8卸糖機構(gòu)94、巧克力糖包裝機的工作循環(huán)圖94.

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

3、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(shè)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(gòu)不論采用平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)或者其他常用機構(gòu)，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(shè)計任務(wù)（1）執(zhí)行機構(gòu)選型與設(shè)計：構(gòu)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(shè)計。（2）機構(gòu)運動協(xié)調(diào)設(shè)計：對選擇的方案畫出機構(gòu)運動循環(huán)圖。（3）傳動系統(tǒng)的設(shè)計。（4）對系統(tǒng)運動方案進行機構(gòu)的尺寸綜合。（5）用UG軟件對機構(gòu)系統(tǒng)進行運動仿真。（6）用UG軟件對機構(gòu)系統(tǒng)進行動力學分析，并畫出輸出機構(gòu)的位移、速度和加速度線圖。（7）畫出最終方案的機構(gòu)運動簡圖。二、設(shè)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(shè)計簡圖圖5 方案二設(shè)計簡圖圖6 方案三設(shè)計簡圖小組討論中發(fā)現(xiàn)方案三過于復(fù)雜并且加工成本高，不易用UG運動仿真。機構(gòu)之間的傳動也存在很大的局限性。而方案三雖然結(jié)構(gòu)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(quán)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(jié)果選取方案一。（2）結(jié)論與評價 方案中大部分用了四個凸輪機構(gòu)，三個間歇機構(gòu)，一個連桿機構(gòu)，雖然機構(gòu)總體可靠性高，但是期間的傳動較為復(fù)雜，不易仿真。經(jīng)老師和小組成員一致決定將原先任務(wù)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(gòu)中主要用于壓緊，雖然凸輪屬于高副接觸，易磨損，但是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，只需要設(shè)計適當?shù)耐馆嗇喞?，便可以達到預(yù)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(gòu)，但考慮到不完全齒輪機構(gòu)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(shè)計要求。不完全齒輪雖然加工比較復(fù)雜，但是設(shè)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(gòu)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(gòu)，推糖機構(gòu)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(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行了剪紙的動作。當壓糖機構(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

8、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。值得說明的是：面壓迫成型斜曲壓迫成型時，應(yīng)保持適當?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進給，兩滾筒之間間隙應(yīng)適當， 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、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(gòu)簡圖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、

9、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)3.4送紙與切紙機構(gòu)3.5推糖機構(gòu)參照第6部分，采用e=0的對心曲柄滑塊機構(gòu)，機構(gòu)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(gòu)3.6.2卸糖機構(gòu)4、巧克力糖自動包裝機的工作循環(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

10、）壓糖機構(gòu)： 近休時間 推程時間 遠休時間 回程時間 折紙機構(gòu)1： 近休時間 推程時間 遠休時間 回程時間 折紙機構(gòu)2： 近休時間 推程時間 遠休時間 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 推程時間 遠休時間 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。 表二 機構(gòu)初始狀態(tài)機構(gòu)名稱初始狀態(tài)目的槽輪機構(gòu)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(gòu)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(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/84.3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(gòu)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(gòu)5.1曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計主要用于進糖機構(gòu)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(gòu)5.2曲柄滑塊機構(gòu)的運動曲線圖圖8 曲柄滑塊機構(gòu)的位移曲線圖圖9 曲柄滑塊機構(gòu)的速度曲線圖圖10 曲柄滑塊機構(gòu)的加速度曲線圖六、巧克力糖自動包裝機的凸輪機構(gòu)6.1壓糖凸輪

13、機構(gòu)設(shè)計壓糖機構(gòu)主要使用的是偏心盤形凸輪機構(gòu)，主要作用是將糖壓入模具中，以完成包裝的動作。由于機構(gòu)中對壓糖動作要求不高，所以設(shè)計凸輪機構(gòu)時，采用將兩個偏心圓用曲線相連的辦法進行設(shè)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(gòu)6.1.1 凸輪機構(gòu)輪廓曲線設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖6.1.2壓糖凸輪機構(gòu)的運動曲線圖圖12 壓糖凸輪機構(gòu)的位移曲線圖圖13 壓糖凸輪機構(gòu)的速度曲線圖圖14 壓糖凸輪機構(gòu)的加速度曲線圖6.2剪紙凸輪機構(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(gòu)凸輪機構(gòu)輪廓曲線設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖剪紙凸輪機構(gòu)的運動曲線圖圖16 剪紙凸輪機構(gòu)的位移曲線圖圖17 剪紙凸輪機構(gòu)的速度曲線圖圖18 剪紙凸輪機構(gòu)的加速度曲線圖6.3折紙凸輪機構(gòu)設(shè)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(yīng)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?；鶊A半徑r=20,偏心圓半徑r1=15，偏心距e=35， 桿長L=200. 。凸輪機構(gòu)輪廓曲線設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖6.3.2折紙凸輪機構(gòu)的運動曲線圖圖19 折紙凸輪機構(gòu)的位移曲線圖圖20

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

16、構(gòu)齒輪名稱符號公式計算結(jié)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(gòu)齒輪名稱符號公式計算結(jié)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(gòu)傳動齒輪名稱符號公式計算結(jié)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(jié)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(shè)計的巧克力糖自動包裝機，該方案符合課本任務(wù)要求，采用一個原動機傳動，但是在仿真過程中卻極其復(fù)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(chǔ)上，達到原先的任務(wù)要求。圖26 修改后的方案九、總結(jié)由于在設(shè)計方面我們沒有經(jīng)驗，理論知識學的不牢固，在設(shè)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(shè)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(shè)計的過程需要不斷的積累經(jīng)驗，增長自己對機械設(shè)計的理解和相關(guān)的知識，需要在不斷的實踐中熟練設(shè)計的過程，需要查閱許多的相關(guān)的資料，熟悉各種標準的查詢也非常的重要。通過課程設(shè)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(shè)計的過程中，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用機械設(shè)計課程及其他課程的理論知識和應(yīng)用生