機(jī)械綜合設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-粒狀巧克力糖包裝機(jī)的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械綜合設(shè)計(jì)</b></p><p>　　課程題目：粒狀巧克力糖包裝機(jī)的設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級： 09機(jī)械1班 <

2、/p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　2012年10月10日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書…………………………………………………1</p>

3、<p>　　粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工藝確定…………………………3</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機(jī)的總體布局…………………………7</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)…………………………9</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工作循環(huán)圖………………………10</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機(jī)的齒輪設(shè)計(jì)

4、…………………………15</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機(jī)的機(jī)械手設(shè)計(jì)………………………17</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機(jī)的凸輪設(shè)計(jì)…………………………18</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機(jī)的槽輪設(shè)計(jì)…………………………21</p><p>　　設(shè)計(jì)小結(jié)……………………………………………………22</p>

5、<p>　　十一、參考文獻(xiàn)……………………………………………………22</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　1、粒狀巧克力糖</b></p><p>　　被加工對象是粒狀巧克力糖，如圖1所示。H=15mm，=25mm， =20mm。</p><p&g

6、t;<b>　　2、包裝材料</b></p><p>　　巧克力糖包裝采用厚度0.008mm75X75的銀色鋁箔卷筒紙。</p><p><b>　　3、機(jī)器的生產(chǎn)率</b></p><p>　　自動(dòng)機(jī)的正常生產(chǎn)率為86件/ min。</p><p><b>　　4、包裝質(zhì)量要求</

7、b></p><p>　　要求巧克力糖包裝后外形美觀、挺括、鋁箔紙無明顯損傷、撕裂、褶皺（如圖2所示）。</p><p>　　5、對自動(dòng)機(jī)的基本要求</p><p>　　機(jī)械機(jī)構(gòu)簡單，工作可靠、穩(wěn)定，操作方便、安全，維修容易，造價(jià)低, 大批量生產(chǎn)。 </p><p><b>　　7、設(shè)計(jì)工作量：</b></

8、p><p>　　設(shè)計(jì)說明書一份。 </p><p>　　二、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工藝確定</p><p><b>　　1．產(chǎn)品特征</b></p><p>　　粒裝巧克力糖呈圓臺(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)適合它的特點(diǎn)，以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。產(chǎn)品夾緊力要適當(dāng)；在進(jìn)出料時(shí)避免碰撞而損傷產(chǎn)品；包裝

9、速度應(yīng)適中，過快會(huì)引起沖擊而可能損傷產(chǎn)品等。</p><p>　　包裝工藝首要的是解決坯件的上料問題。顯然，像巧克力糖之類的產(chǎn)品，使用一般料斗上料方法是不適宜的。如果采用料倉式上料方法，則需要人工定時(shí)放料，每分鐘放80粒糖也夠緊張的。如果將自動(dòng)機(jī)的進(jìn)料系統(tǒng)直接與巧克力糖澆注成形機(jī)的出口相銜接，則比較容易解決巧克力糖的自動(dòng)上料問題。</p><p><b>　　2．包裝材料<

10、/b></p><p>　　食品包裝材料應(yīng)十分注重衛(wèi)生。粒狀巧克力糖包裝紙采用厚度為0.008mm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)供紙部件時(shí)對速度應(yīng)十分注意。一般包裝的速度越高，紙張的拉力就越大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般送紙速度應(yīng)小于500mm/s。</p><p>　　選擇供紙機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，主要依據(jù)下列兩點(diǎn)：</p><p>

11、　　1）采用紙片供料或是采用卷筒紙供料。本機(jī)采用卷筒紙。</p><p>　　2）紙張送出時(shí)的空間位置時(shí)垂直置放的還是水平置放的。將紙片水平置放對包裝工藝有利。但卷筒紙水平輸送，只能采用間歇式剪切供紙方法。</p><p>　　3．包裝工藝方案擬定</p><p>　　圖3 包裝工序分解圖</p><p>　　圖3為最初的巧克力糖包裝工藝圖.

12、根據(jù)人工包裝動(dòng)作順序,針對產(chǎn)品包裝質(zhì)量要求,該機(jī)包裝工藝如下:</p><p>　　1) 將75mm×75mm鋁箔紙覆蓋在巧克力糖小端正上方,如圖3(a)所示。</p><p>　　2) 使鋁箔紙沿糖塊錐面強(qiáng)迫成行如圖3(b)所示.</p><p>　　3)將余下的鋁箔紙分成兩半,先后向大端中央折去,迫使包裝紙緊貼巧克力糖,如圖3(c),(d)所示.<

13、;/p><p>　　4.巧克力糖包裝工藝的實(shí)驗(yàn)</p><p>　　根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn).</p><p>　　圖5為鉗糖機(jī)械手及巧克力糖包裝簡圖.</p><p>　　圖4 鉗糖機(jī)械手及巧克力糖包裝</p><p>　　1-轉(zhuǎn)軸 2-轉(zhuǎn)盤 3-彈簧 4-接糖桿 5-鉗糖機(jī)械手(共6組)&l

14、t;/p><p>　　6-糖塊 7-頂糖桿 8-鋁箔紙 9-環(huán)行托板 10-折邊器</p><p>　　如上圖所示,機(jī)械手設(shè)計(jì)上是具有彈性的錐形模腔,這樣能適應(yīng)巧克力糖外形尺寸的變化,I 不存在拉破鋁箔紙的現(xiàn)象.在機(jī)械手下面有圓環(huán)形托板,以防止糖塊下落。</p><p>　　工藝實(shí)驗(yàn)的過程如下:</p><p>　

15、　當(dāng)鉗糖機(jī)械手轉(zhuǎn)至裝糖未位置時(shí),接糖桿4向下運(yùn)動(dòng),頂糖桿7向上推糖塊6和包裝紙8,使糖塊和鋁箔紙夾在頂糖桿和接糖桿之間,然后它們同步上升,進(jìn)入機(jī)械手5,迫使鋁箔紙成型如圖4(b)所示,接著折邊器10向左折邊,成圖4(c)狀,然后轉(zhuǎn)盤2帶機(jī)械手5作順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),途徑環(huán)行托板9,使鋁箔紙全部覆蓋在糖塊的大端面上,完成全部包裝工藝如圖4(d)所示.</p><p>　　由于包裝紙表面還不夠光滑,有時(shí)還發(fā)生褶皺現(xiàn)象,需

16、要進(jìn)一步改進(jìn).</p><p>　　經(jīng)過實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)鋁箔紙只要用柔軟之物輕輕一抹,就很光滑平整地緊貼在糖塊表面上,達(dá)到預(yù)期的外觀包裝質(zhì)量要求.因此增設(shè)了一個(gè)帶有錐形毛刷圈（軟性尼龍絲），在定糖過程中，先讓糖塊和鋁箔紙通過毛刷圈，然后再進(jìn)入機(jī)械手成形，結(jié)果使包裝紙光滑、平整、美觀，完全達(dá)到包裝質(zhì)量要求。</p><p>　　圖5是經(jīng)過改進(jìn)后的巧克力糖包裝成型機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖。</p>

17、<p>　　圖5 巧克力糖包裝成型機(jī)構(gòu)</p><p>　　1-左抄板紙 2-鉗糖機(jī)械手 3-接糖桿 4-右抄板紙</p><p>　　5-錐形尼龍絲圈 6-鋁箔紙 7-糖塊 8-頂糖桿</p><p>　　另外，考慮自動(dòng)機(jī)工作的可靠性，在成品出料口增設(shè)撥糖桿，確保機(jī)械手中的糖塊落入輸送帶上。這樣的工藝方案就此確定。

18、</p><p>　　三、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的總體布局</p><p><b>　　1.機(jī)型選擇</b></p><p>　　由于大批量生產(chǎn)，所以選擇全自動(dòng)機(jī)型。</p><p>　　根據(jù)前述工藝過程，選擇回轉(zhuǎn)式工藝路線的多工位自動(dòng)機(jī)型。</p><p>　　根據(jù)工藝路線分析，實(shí)際上需要兩個(gè)工位，

19、一個(gè)是進(jìn)料、成型、折邊工位另一個(gè)是出料工位。自動(dòng)機(jī)采用六槽槽輪機(jī)構(gòu)作工件步進(jìn)傳送。</p><p>　　2.自動(dòng)機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)</p><p>　　根據(jù)巧克力糖包裝工藝，確定自動(dòng)機(jī)由下列執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成：</p><p><b>　　送糖機(jī)構(gòu)；</b></p><p><b>　　供紙機(jī)構(gòu)；</b><

20、;/p><p><b>　　接糖和頂糖機(jī)構(gòu)；</b></p><p><b>　　抄紙機(jī)構(gòu)；</b></p><p><b>　　撥糖機(jī)構(gòu)；</b></p><p><b>　　鉗糖機(jī)械手的開合機(jī)</b></p><p><b&g

21、t;　　轉(zhuǎn)盤步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　下面是主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理。</p><p>　　圖6為鉗糖機(jī)械手、進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。送糖</p><p>　　盤4與機(jī)械手作同步間歇回轉(zhuǎn)，逐一將糖塊</p><p><b>　　送至包裝工位Ⅰ。</b></p><p>　　

22、機(jī)械手的開合動(dòng)作，由固定的凸輪8控制，凸輪8的廓線是由兩個(gè)半徑不同的圓弧組成，當(dāng)從動(dòng)滾子在大半徑弧上，機(jī)械手就張開；從動(dòng)滾子在小半徑弧上，機(jī)械手靠彈簧6閉合。</p><p>　　圖7為接糖和頂糖機(jī)構(gòu)示意圖。接糖桿和頂糖桿的運(yùn)動(dòng)，不僅具有時(shí)間上的順序關(guān)系，而且具有空間上的相互干涉關(guān)系，因此它們的運(yùn)動(dòng)循環(huán)必須遵循空間同步化的原則設(shè)計(jì)，并在結(jié)構(gòu)上應(yīng)予以重視。</p><p>　　接糖桿和頂糖桿

23、夾住糖塊和包裝紙同步上升時(shí)，夾緊力不能太大，以免損傷糖塊。同時(shí)應(yīng)使夾緊力保持穩(wěn)定，因此在接糖桿的頭部采用如橡皮類的彈性件。</p><p>　　3.包裝機(jī)總體布置 </p><p><b>　　圖8 總體布置圖</b></p><p>　　四、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機(jī)是專用自

24、動(dòng)機(jī)，根據(jù)自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則和巧克力糖包裝工藝的具體要求，擬定如圖9所示的傳動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　圖9 粒狀巧克力糖包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　1-電動(dòng)機(jī) 2-帶式無級變速機(jī)構(gòu) 3-鏈輪幅 4-盤車手輪</p><p>　　5-頂糖桿凸輪 6-剪紙導(dǎo)凸輪 7-撥糖桿凸輪 8-抄紙板凸輪</p>&

25、lt;p>　　9-接糖桿凸輪 10-鉗糖機(jī)械手 11-撥糖桿 12-槽輪機(jī)構(gòu)</p><p>　　13-接糖桿 14-頂躺桿 15-送糖盤 16-齒輪副</p><p>　　17-供紙部件鏈輪 18-輸送帶鏈輪 19-螺旋齒輪副 20-分配軸</p><p>　　如圖所示，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

26、速為1440r/min，功率為0.4kW,分配轉(zhuǎn)速為70～130r/min，總降速比，采用平帶、鏈輪兩級降速，其中，。而無級變速的錐輪直徑。螺旋齒輪副1、2、3的傳動(dòng)比,直齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪副的傳動(dòng)比i=1.67。</p><p>　　五、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工作循環(huán)圖</p><p>　　1.分析各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</p><p>　　1) 確定各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。&l

27、t;/p><p>　　已知＝86件/mn，則分配軸的轉(zhuǎn)速為</p><p>　　n=86(r/min)</p><p>　　分配軸每轉(zhuǎn)的時(shí)間就是該機(jī)的工作循環(huán)，即等于各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)，所以</p><p>　?。?0/n=60/86=0.69（s）</p><p>　　2) 確定各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的組成區(qū)段。</p

28、><p>　　撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位都是間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它們的運(yùn)動(dòng)循環(huán)由兩個(gè)區(qū)段組成：</p><p>　　——撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位等三個(gè)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)時(shí)間；</p><p>　　——撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位等三個(gè)機(jī)構(gòu)的的停歇時(shí)間。</p><p>　　因此，應(yīng)有 ＝＋

29、 (5.1)</p><p>　　相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為 (5.2)</p><p>　　剪刀機(jī)構(gòu)8的運(yùn)動(dòng)循環(huán)可分為三個(gè)區(qū)段：</p><p>　　——剪刀機(jī)構(gòu)的剪切工作行程時(shí)間；</p><p>　　——剪刀機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間；</p><p>　

30、　——剪刀機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間。</p><p><b>　　因此，應(yīng)有</b></p><p>　?。剑?(5.3)</p><p><b>　　相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為</b></p><p><b>　　(5.4)</b>

31、</p><p>　　頂糖桿機(jī)構(gòu)5的運(yùn)動(dòng)循環(huán)的組成區(qū)段為：</p><p>　　——頂糖桿機(jī)構(gòu)的頂糖工作行程時(shí)間；</p><p>　　——頂糖桿機(jī)構(gòu)在工作位置的停留時(shí)間</p><p>　　——頂糖桿機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間；</p><p>　　——頂糖桿機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間。</p><p>

32、;<b>　　因此，應(yīng)有</b></p><p><b>　　(5.5)</b></p><p><b>　　相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為</b></p><p><b>　　(5.6)</b></p><p>　　活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)6的運(yùn)動(dòng)循環(huán)也可以分為四個(gè)區(qū)段：&l

33、t;/p><p>　　——活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)的折紙工作行程時(shí)間；</p><p>　　——活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)在工作位置的停留實(shí)際；</p><p>　　——活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間；</p><p>　　——活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間；</p><p><b>　　因此，應(yīng)有</b></p&

34、gt;<p><b>　　(5.7)</b></p><p><b>　　相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為</b></p><p><b>　　(5.8)</b></p><p>　　3) 確定各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角</p><p>　　由于粒狀巧克力自動(dòng)包裝

35、機(jī)的工作循環(huán)是從送料開始的，因此以送料輥輪機(jī)構(gòu)的工作起點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行同步化設(shè)計(jì)，撥糖盤和機(jī)械手轉(zhuǎn)位兩個(gè)機(jī)構(gòu)與之相同。</p><p>　　a.送料輥輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取送料時(shí)間＝s，則停歇時(shí)間為＝s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為</p><p>　　=360°×=360°×1/5/0.69＝104.34°</

36、p><p>　　=360°×=360°×2/5/0.69＝208.69°</p><p>　　b．剪刀機(jī)構(gòu)8運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取剪切工作行程時(shí)間＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為：</p><p>　　＝360°×＝360°2/45/0.69＝21.13°

37、;</p><p>　　初定＝s，則＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為：</p><p>　?。?60°×＝360°×4/45/0.69＝42.27°</p><p>　?。?60°×＝360°×13/27/0.69＝251.20°</p><p>

38、;　　c.頂糖桿機(jī)構(gòu)5運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取工作位置停留時(shí)間＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為：</p><p>　?。?60°× ＝360°×2/135/0.69＝7.72°</p><p>　　初定＝s，＝s，則＝s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為：</p><p>　?。?60°

39、5;＝360°×4/135/0.69＝15.45°</p><p>　?。?60°×＝360°×14/135/0.69＝54.10°</p><p>　　＝360°×＝360°×53/135/0.69＝204.82°</p><p>　　

40、d．活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)6運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取折紙工作行程時(shí)間＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為：</p><p>　?。?60°×＝360°×4/65/0.69＝32.10°</p><p>　　初定＝s，＝s，則＝s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為：</p><p>　?。?60°×

41、＝360°×2/65/0.69＝16.05°</p><p>　　＝360°×＝360°×31/195/0.69＝82.94°</p><p>　?。?60°×＝360°×68/195/0.69＝181.93°</p><p>　　2.各

42、執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的時(shí)間同步化設(shè)計(jì)</p><p>　　確定粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)最短的工作循環(huán)。</p><p><b>　　(5.9)</b></p><p><b>　?。剑剑╯）</b></p><p>　　確定粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)。</p><p>　　令上述

43、三對同步點(diǎn)的錯(cuò)移量分別為△t1、△t2和△t3，若取</p><p>　　△t1=△t2=△t3=1/195（s）</p><p>　　則其在分配軸上相應(yīng)的轉(zhuǎn)角為</p><p>　　粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)應(yīng)為</p><p>　　3.繪制粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)(如圖10) </p><p>　　(圖1

44、0) (圖11)</p><p>　　4.修正自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)圖</p><p>　　實(shí)際上,粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)要求每轉(zhuǎn)生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品,即要求,因此應(yīng)對圖進(jìn)行修正,即按比例或用其他分析方法,求出循環(huán)圖截短后各動(dòng)區(qū)段的分配軸轉(zhuǎn)角若將修正前各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段對應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角按比例放大,則有</p><p&g

45、t;　　式中, ----修正后各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段對應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角.</p><p>　　根據(jù)修正后的分配軸轉(zhuǎn)角繪制的粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)圖,如圖11所示.</p><p>　　六、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的齒輪設(shè)計(jì)</p><p>　　1．斜齒輪副1、2、3的設(shè)計(jì)計(jì)算表</p><p>　　2．標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪副16的設(shè)計(jì)計(jì)算表</p

46、><p>　　七、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的機(jī)械手設(shè)計(jì)</p><p>　　鉗糖機(jī)械手及送糖盤的設(shè)計(jì)計(jì)算表</p><p>　　八、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的凸輪設(shè)計(jì)</p><p>　　1．頂糠桿槽凸輪5 </p><p>　　2．撥糠桿偏心凸輪7 <

47、;/p><p>　　3．剪紙刀平面凸輪6 、抄紙板平面凸輪8</p><p>　　剪紙刀平面凸輪6參數(shù)</p><p>　　抄紙板平面凸輪8參數(shù)</p><p>　　4．接糖桿圓柱凸輪9 </p><p>　　九、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的槽輪設(shè)計(jì)</p><p><b>　

48、　十、參考資料</b></p><p>　　[1] 濮良貴，紀(jì)名剛。機(jī)械設(shè)計(jì)。北京：高等教育出版社，2001。</p><p>　　[2] 孫桓，陳作模。機(jī)械原理。北京：高等教育出版社，2000。</p><p>　　[3] 尚久浩。自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)。北京：中國輕工業(yè)出版社，2006。</p><p>　　[4] 湯瑞。輕工機(jī)械設(shè)計(jì)。