机械原理课程设计巧克力糖自动包装机.docx

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机械原理课程设计巧克力糖自动包装机

1.设计任务书

1.1设计题目

设计巧克力糖自动包装机。

包装对象为圆台状巧克力糖（图6），包装材料为厚0.008mm的金色铝箔纸。

包装后外形应美观挺拔，铝箔纸无明显损伤、撕裂和褶皱（图7）。

包装工艺方案为：

纸坯型式采用卷筒纸，纸片水平放置，间歇剪切式供纸（图8）。

包装工艺动作为：

1.将64mm×64mm铝箔纸覆盖在巧克力糖ф17mm小端正上方；2.使铝箔纸沿糖块锥面强迫成形；3.将余下的铝箔纸分半，先后向ф24mm大端面上褶去，迫使包装纸紧贴巧克力糖。

1.2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.图纸上画出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。

2.巧克力糖包装机的工艺确定

2.1工艺方案

巧克力糖果从浇注成型机出口进入送糖传送带，送糖传送带匀速将糖果挨个送给曲柄滑块推糖机构，推糖机构滑块开有圆形凹槽，能把糖果精准地推到垫有包装纸盘形机构上，再由压糖机构将糖压入盘形机构圆形凹槽中，迫使包装纸紧贴糖。

在每次将糖果送给压糖机构之时，完成一次送纸的动作；由于压糖凸轮内嵌入了剪纸的凸轮，并保持一定的角度（即有时间先后关系），所以在压糖之前先进行了剪纸的动作。

当压糖机构完成动作时，槽轮带动盘形机构转过90度，此时由折纸机构先后将包装纸压平，完成之后盘形机构再次转过90度，此时先有顶糖机构先将糖顶出圆形凹槽，最后由卸糖机构将包装包装好的糖送入卸糖的传送带。

值得说明的是：

面压迫成型斜曲压迫成型时，应保持适当的间隙，大端面铝箔纸应该渐被压入；由于采用的是卷筒纸，铝箔纸依靠滚筒的摩擦力进给，两滚筒之间间隙应适当，并且应使铝箔纸平行且轻贴与导轨，导轨上开一个宽64mm，深0.01mm的矩形长槽。

2.2方案选择

电动机转速为960r／min，糖果包装数为120个／min。

3.粒状巧克力包装机的总体布局

3.1粒装巧克力糖包装机机构简图

（由CAD单独出图）

3.2执行机构简图

巧克力糖自动包装机

1、折纸凸轮2、折纸挡板3、卸糖盘4、出糖传送带5、盘形机构

6、剪纸刀7、卷筒纸8、上摩擦轮9、送糖传送带10、推糖四杆机构

3.3折纸机构

3.4送纸与切纸机构

3.5推糖机构

参照第6部分，采用e=0的对心曲柄滑块机构，机构无急回特性

参数：

曲柄长度L1=29mm，从动杆L2=87mm，滑块最大行程s=58mm。

3.6其他

3.6.1盘形机构

3.6.2卸糖机构

4.巧克力糖包装机的工作循环图

4.1执行机构的运动循环图

4.2执行机构周期确定

工作正常的情况下完成一个糖包装工作为一个周期T。

推糖曲柄滑块机构与卸糖机构为匀速圆周运动，周期分别为T，2T

盘形机构:

转动时间

停下时间

送纸机构：

送纸时间

（送纸与盘形机构转动同步）

剪纸机构：

剪纸时间

（剪纸在送纸结束时执行）

压糖机构：

近休时间

推程时间

远休时间

回程时间

折纸机构1：

近休时间

推程时间

远休时间

回程时间

折纸机构2：

近休时间

推程时间

远休时间

回程时间

（注：

折纸机构1先于折纸机构2，1/4周期）

顶糖机构：

近休时间

推程时间

远休时间

回程时间

4.3机构初始状态设置

设置机构的初始状态是为了方便安装与调试，能够更好得了解机构各个时间段的分配情况

机构名称

初始状态

目的

槽轮机构

拨盘与槽轮刚进入啮合

带动盘形转过90°，开始一个周期运动

送纸凸轮

远休角开始处

盘形转动T/4时间内，完成送纸

剪纸凸轮

近休角开始处

滞后盘形T/4

推糖机构

滑块离铰链中心最近处转过T/8

保证剪纸完成后压糖开始前送糖

折纸机构1

近休角转过90°

优先折纸2，T/4滞后盘形T/4

折纸机构2

近休角开始处

滞后折纸1，T/4滞后盘形T/2

压糖凸轮，顶糖凸轮

近休角开始处

滞后盘形T/4

卸糖机构

卸糖后再转过67.5°

滞后顶糖机构5T/8

4.3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960r／min，糖果包装数为120个／min。

降速比为i=8由于传送带需较高的转速，故减速箱降速比i取4。

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.锥齿轮：

模数为2齿数皆为20，传动比i=1

4.槽轮：

4个直槽传动比i=4

5.锥齿至槽轮：

总降速比i=8,减速箱降速4，此传动比为2

6．锥齿至曲柄滑块：

与槽轮相同的周期故传动比为2

7.槽轮至折纸凸轮：

周期相同故i取1

8.链轮：

送纸机构要获得与槽轮相同的周期故传动比i=2

9.其余齿轮皆为传递运动所以传动比皆为1

5.曲柄滑块机构

5.1曲柄滑块机构的设计

曲柄滑块机构的设计主要用于进糖机构中进行推入到模具槽中，采用的对心曲柄滑块机。

参数：

偏心距e=0，θ=0曲柄长度L1=29mm，从动杆L2=87mm，滑块最大行程s=58mm。

曲柄滑块机构

5.2曲柄滑块机构的运动线图

1.曲柄滑块机构的位移线图

2.曲柄滑块机构的速度线图

3.曲柄滑块机构的加速度线图

4.

6.粒状巧克力糖包装机的齿轮机构设计

1.槽轮机构齿轮、曲柄滑块机构齿轮、折纸机构齿轮

名称

符号

公式

计算结果

齿数

z

50

分度圆直径

d

d=mz

200

齿顶高

ha

ha=ha*m

4

齿根高

hf

hf=（ha*+c*）m

5

齿全高

h

h=ha+hf

9

齿顶圆直径

da

da=d+2ha

208

齿根圆直径

df

df=d-2hf

190

基圆直径

db

db=dcosα

187.94

2．卸糖机构齿轮

名称

符号

公式

计算结果

齿数

z

60

分度圆直径

d

d=mz

180

齿顶高

ha

ha=ha*m

3

齿根高

hf

hf=（ha*+c*）m

3.75

齿全高

h

h=ha+hf

6.75

齿顶圆直径

da

da=d+2ha

186

齿根圆直径

df

df=d-2hf

172.5

基圆直径

db

db=dcosα

169.14

3.减速机内部齿轮1与送纸机构传动齿轮

名称

符号

公式

计算结果

齿数

z

20

分度圆直径

d

d=mz

40

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

齿顶圆直径

da

da=d+2ha

44

齿根圆直径

df

df=d-2hf

35

基圆直径

db

db=dcosα

37.59

4.锥齿轮参数

名称

符号

公式

计算结果

分度圆锥角

δ

δ1=arccot

δ2=90°-δ1

45°

齿数

z

20

分度圆直径

d

d=mz

20

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

齿顶圆直径

da

da=d+2hacosδ1

42.83

齿根圆直径

df

df=d-2hfcosδ1

36.46

当量齿数

28.28

7.巧克力糖包装机的凸轮机构

7.1顶糖凸轮机构设计

顶糖机构主要使用的是对心平底直动从动件盘形凸轮机构，主要作用是将糖块从模具中顶出以便卸糖机构将其送上传送带。

由于设计凸轮机构的偏心距e=0，基圆半径r=30，推程h=15，近休角90°，推程角135°，等加速、等减速运动规律，远休角45°，回程角90°简谐运动规律。

7.1.1凸轮机构轮廓曲线设计结构示意图

7.1.2顶糖凸轮机构平底从动件位移曲线图

7.2送纸滚筒凸轮机构设计

该凸轮机构使用的是对心平底直动从动件盘形凸轮机构，主要作用是将上摩擦轮按下与下摩擦轮配合从而达到间歇性送纸，基圆半径r=30，推程h=10，近休角90°，推程角90°，远休角90°，回程角90°推程回程皆为简谐运动规律。

7.3折纸凸轮机构设计

折纸凸轮为对心尖底摆动从动件盘形凸轮，利用等臂杠杆原理使得另一头折纸挡板转过相对应的角度，再加上两个凸轮周期并且初始位置相差T/4，从而起到了一前一后的折纸效果。

基圆半径R=50杆长L=80铰链与基圆距离为100近休角180°推程角90°等加速、等减速运动规律远休角45°回程角45°简谐运动规律。

7.4压糖凸轮及剪纸凸轮设计

压糖凸轮与顶糖凸轮完全相同

剪纸凸轮是在压糖凸轮内开宽度为2的凸轮槽，嵌入滚子链接剪纸刀基圆r=10，推程h=2，近休角90°，推程角45°，远休角45°，回程角180°推程回程皆为简谐运动规律。

8.粒状巧克力包装机的槽轮设计

槽轮机构由带四个直线沟槽的槽轮和带有圆柱销的拨盘及机架所组成。

拨盘为原动件，以作等速转动。

槽轮为从动件，作单向间歇转动。

当圆柱销进入径向槽时，槽轮转动；当圆柱销退出径向槽时，槽轮静止不动，拨盘转四周，槽轮转动一周。

对槽轮机构的设计为了简化出里，引用李雪玮.槽轮机构的参数化设计与自动装配.山西大同大学，2011-01-03，学术论文公式.根据题意，确定槽数Z=4圆销数n=1中心距L=100㎜.

项目

计算依据

计算结果

项目

计算依据

计算结果

Φ1

由结构定

45°

h

h≥s-（L-R-r）

54

Φ2

由结构定

45°

r0

R-r-b

50.22

L

由结构定

100

b

3~5mm经验值

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

s

71.64

γ

γ=360°-2Φ1

270°

9.设计小结

整个课程检验了我们平时学习的效果，同样也融入了学以致用的原则，开始拿到课程设计题目根本不知道如何下手，周围的同学、朋友给了我不少帮助，自己才逐渐弄清方向！

做课程设计的这一段时间，让我明白合作的重要性，大家集思广益对一个问题总能给出多种解决的办法，从中进行适当的筛选与整合从而得出最优解，在这个过程里我们又将所学到的知识强化了！

能够完成这份课程设计，我要衷心的感谢我们小组的每一位成员，虽然这份课程设计还存在这样或那样的问题，但是当我们就一个问题需要解决的时候，不管问题有多么的繁琐，我们小组的每一位成员都想尽办法取解决它，都从各个方面提出自己解决问题的办法，常常为了一个问题的数据计算而熬夜，当对设计方案进行优化时，我们都尽可能的考虑到每一个工作的细节，让设计和方案尽可能的完美！

在我们思维陷入盲区时，是林老师给我们指明了方向，在此也向林老师致谢！

参考文献

[1]机械设计手册（新编电子版）2008

[2]郑文纬.吴克健.机械原理.高等教育出版社，1997年7月第7版

[3]成大先.机械设计手册.第五版.化学工业出版社，2007年11月

[4]李雪玮.槽轮机构的参数化设计与自动装配.山西大同大学，2011年1月3日

[5]尚久浩.自动机械设计.北京：

中国轻工业出版社，2006

[6]王三民.机械原理与设计学习及解题指南.机械工业出版社，2009年5月

[7]中国机械工程学会.机械设计大典.江西课程出版社，2002年1月第一版