糖果包装机设计与研究【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 糖果包装机设计与研究 摘要 随着糖果制作多样化以及人们对糖果的喜爱，糖果已经成为了人们生活中不可或缺的食品。不管是大人或者还是小孩，都对糖果爱不释手。从而需要对糖果进行有效包装，提高其保质期，保持其口味。为了满足糖果的高销量，生产商家对糖果包装机的各个机构进行了进一步的优化。经过我国科技人员几十年的不断钻研，设计出了生产率比一般工作机高得多的自动包装机械。但其包装效率仍有待提高，自动化水平仍比不上外国包装机。 为了更好的利用颗粒与纸袋定量包装，可考虑设计具有这两种功能的组合包装机。本文介绍了一种包装效 率快，功能相对集中的卧立式糖果包装机。该组合设备可以和两端生产线连接起来，利用糖果速度，把糖果送入糖纸里，减少辅助机构；采用横封机构微移，实现纸袋差量补偿。各机构都是以部件装配的，所以便于拆卸，替换，而且结构紧凑，减少空间占用，降低成本，有利于该设备的生产和推广。 关键字： 输送系统；密封系统；定量系统；控制系统 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 of an in s Be or no we to so as to In to of an a it to is in no to of is is To of we a of So a be on of it is so it is to A it to is to s 文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 目录 第 1 章 前言 . 1 题背景 . 2 装机现状 . 2 究的目的和内容以及预期效果 . 2 究的目的 . 2 究的内容 . 3 期成果 . 3 计方法 . 3 识自动化包装机 . 3 思设计 . 4 型初步设计 . 4 面设计 . 4 第 2 章 总体设计方案的分析与确定 . 4 计参数要求 . 4 体方案分析和确定 . 5 体设计方案 . 5 案对比分析 . 6 案确定 . 6 第 3 章 各机构具体设计 . 8 料装置设计 . 8 料机构相关介绍 . 8 料机构电机选择 . 9 料装置尺寸设计 . 9 设计及校核 . 11 果运输装置设计 . 12 果传送装置相关介绍 . 12 输装置电机选择 . 12 送带 V 带设计 . 12 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 袋输送装置设计 . 13 袋装 置相关介绍 . 13 校核 . 14 型装置设计 . 15 型装置相关介绍 . 15 型器装置相关设计 . 15 封装置设计 . 16 封装置相关介绍 . 16 动机选择 . 17 封机构结构详细设计 . 17 封装置设计 . 23 封装置相关介绍 . 23 动机选择 . 24 封机构结构详细设计 . 25 量装置设计 . 30 量机构相关介绍 . 30 动机选择 . 31 量机构详细设计 . 31 第四章 各辅助零件设计 . 31 粒入料口设计 . 31 后过渡带设计 . 32 簧选择 . 33 . 33 . 33 轮加热装置 . 33 第五章 控制系统内容阐述 . 34 编程控制器的选择 . 34 进电机可编程控制方案 . 34 . 34 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 . 35 总结 . 36 致谢 . 36 参考文献 . 37 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 1 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 2 第 1 章 前言 题背景 传统的手工包装糖果既费时，又浪费人力，包装出来的糖果也因人而异，这样的生产方式既不规范，也不能满足人们日益增长的需求。随着糖果制作多样化以及人们对糖果的喜爱，各式各样的糖果在我们日常生活中的消费量非常大。几乎所有糖果都需要经过保装后才能进行 销售，这便给包装行业带来了新的挑战。自动化技术不断不断成熟，各类机械设备逐渐有了自动化功能。因此传统的包装机械必将被淘汰，随之而来的是自动化包装机的时期。 包装机从机械式向半自动化发展，由于市场需求不断增大，包装机逐渐进入自动化时代。而对于我国国内包装机，既有优点，但问题也是非常大。自动化程度不够，包装效率低。各包装设备都是分开的，没有组合在一起，因而为了解决以上问题，设计一种一键多控制，组合设备的包装机，使其操作简单，自动化程度高。适合个企业使用。 装机现状 中国人口基数大，消费潜力大，所以我国包 装机械发展空间广阔，食品包装机械技术的水平还有更多的提升空间，自动化设备包装精度高，速度快，正好能满足这样的社会需求。国际上在控制技术方面发展迅速，电力控制，气动控制，光学控制等控制技术为这些国家提供更加精确，快速，高效的包装技术。与世界先进的糖果包装机相比，我国糖果包装机还有许多可以改进的地方。 现在的自动化包装机械不断向高包装速率、高效率、一机多用方向发展。因此，要想我国达到国际先进水平，必须加速提高自动化控制技术的发展，从而提高我国糖果包装机自动化的能力，向着世界先进行列进军。 究的目的和内 容以及预期效果 针 对包装机实现自动校正方式以及机构复杂等问题，设计出一款结构简单，操作方便，包装速率快的小型糖果包装机。本次所设计的设备是用来包装买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 3 L=40W=20H=5 通过收集和查阅有关包装机的资料，得出了包装机设计的基本方案，根据需要设计出了包装机的结构，根据所要包装的糖果大小以及包装速率，计算出各部分的电机功率，为了保证使用安全以及寿命安全，对各主要零件进行强度校核，为了实现自动包装的功能，设计了单片机控制电路，为了能形象的 描述出包装机的运动情况，利用 图软件绘制糖果包装机总体原理图，使使用者直观有效的了解设备，各零件二维图以及总装图； e 软件绘制各零件三维图，各部件装配图，设备总装图 ,以及运动仿真视频； 承，齿轮的优化； 用寿命长，操作简单，安全。 计方法 结合日常积累的经验和书本所学知识，通过网络以及图书馆搜集相关资料，然后根据现有资料以 及对包装机现状进行了解后，确定所要设计的包装机类型。通过与现有的包装机类似结构进行类比，初步确定包装机的大体结构，通过出所要设计包装机的大体形状，再对其进行充分的强度校核和尺寸的优化，对重要零件进行寿命计算，以保证其机械性能满足要求，实现对其外形以及具体结构的优化设计。详细设计过程如下： 通过查询网上所卖的包装机，询问客服人员关于包装机的相关问题，比如如何选料，如何成型，以及采用什么型式的纸袋校正方式。大致了解包装机的大体尺寸，外型，结构和功能。宰通过图书馆 以及中国知网等相关软件对糖果包装机进一步了解与认识，了解到其基本组成情况，各部件结构，以及重要的设计方面。买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 4 经过不断对比找到合适的包装机构，从而实现所要的功能。 以市场上现有的包装机为研究对象，对其各组成部件进行深入分析，对包装机的结构有一定的了解后，对其不足的地方进行优化改进，尽量使一台机器上有多项优点。再对设计出的包装机各主要部分进行受力校核，对传动部分进行优化，通过 各部件结构紧凑，占用空间小，便于运输、携带，实现包装自动化，效率得到提高。 由于本次设计是在现有包装机的基础上进行优化、改进，因此前期的重点还是放在对现有包装机的分析和认识上。通过图书馆数据库和网络查找现有包装机的相关信息，了解现有包装机的组成，传动结构以及输送结构和控制系统，只有对包装机有了一定的认识后才能设计出更好的包装机。通过对收集的资料的研究设计出包装机的结构布局和各结构的基本尺寸，利用 观的了解包装机。接下来通过对照技术书籍，根据所需功能设计出各部分零件的初步尺寸，选择相应材料，对各零件进行校核，在许用应力要求下，最后获得合适的尺寸 ，做出一个初期的包装机，然后交给指导老师审阅，根据指导老师的建议，对需要改进的地方进行修改，反复讨论计算，获得最后的结构和尺寸。 在选定了各个部分的设计方案后，借助 e 等软件画出三维模型，具体落实各个改造部分的参数设计，确定各部分的最优方案，最后与导师交流汇总，结合老师的经验意见敲定最终方案并撰写毕业设计论文。 第 2 章 总体设计方案的分析与确定 计参数要求 性能、性质要求： 式块状糖果， 40 300粒 /分钟；定量包装速度： 30包 /分钟； 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 5 、长度 50m； 、长度 200 割完整； 而包装合适； 于维修，尽量使用标准件，以减低成本。 体方案分析和确定 体设计方案 方案一：横式自动包装机 图 2式自动包装机原理图 . 下纸导轮 这个方案的动力由多个伺服电机带动个动 力部分，包括分料机构，水平传送带，纵封导轮和横封器。该方案具有以下特点：由于单颗糖果质量小，采用卧式方式，糖果可借用外力水平进入空糖纸，从而实现包装。该设备包装材料为 用卷盘式糖纸供料，由纸袋器卷动，经导轮进入成型器，根据成型器的形状，糖纸逐渐形成成型器的形式，同时糖果通过输送链送入至糖纸的空间里。纸袋在导轮的作用下向前移动，在纵封器处，被纵封器热融封合。物品随糖纸同步运行。已经完成纵封的糖纸最后经横封器处被刀片切断，形成一个独立的成品。 方案二：立式自动包装机 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 6 图 2立 式自动包装机包装原理 该方案也是由多个伺服电机驱动，糖纸通过通过象鼻型成型器成型，利用糖果从上端掉入成型器 5中，然后通过纵封器 6进行纵向密封，同时在辊轮牵引下，传送到横封器，进行横向切割。然后通过传送带 8运输出去。 案对比分析 两种包装机械的各自特点： 要部分水平放置 ， 成型器较低， 因此上料比较容易；而立式机器 主要部分是竖直放置，其成型器在较高的位置，因而 上料要通过 较高 的传送系统才能完成。 充 是 同时 进行的，一边制袋成型一边 填充 ， 当纸袋成型时，糖果利用自身 速度快速进入纸袋中 ；而立式机器的制袋与 填充 是 分开 进行的，每次包装完后，都会先制成纸袋，然后糖果利用重力进入纸袋中。 平放置，因而有较多空间添加许多附件， 如：切圆角、易撕口等；而立式机器 却 不能 加入太多的附件 。 案确定 综上所述，方案 1和方案 2有各自特点。由根据本课题的研究对象可知，单颗糖果开始比较轻，利用立式包装，会进入密封部位，破坏密封部分，因而采用卧式包装；而多颗粒包装时，纸袋是已报装好的，就等糖果进入袋里，进行单边横封。因而可选方案一进行糖果包装，采用方案二进行糖果定量包装。 针 对上诉方案的对比分析，现将本课题所要设计的研究对象原理图表述如图2 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 7 图 2糖果包装机组合设备原理图 ， ， ， ,， ， ， 系统采用的控制器是单片机，利用数字和模拟信号，经过已有的实践证明，单片机控制系统操作方便，性能高且可靠，维护方便，而且在恶劣环境下也能够正常工作。当纸袋因摩擦不足，导致纸袋未及时 到达指定位置时，如何利用单片机进行微机控制，是该包装机最主要的问题。本文采用单片机在外在信号的作用下，再发出信号，驱动伺服电机转动，实现横封机构移动，从而实现定位切割。 组合包装机三维图如图 2 图 2 组合糖果包装机 颗粒糖果包装机三维图如图 2 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 8 图 2 颗粒糖果包装机 . 成型器 7. 糖纸传送带 袋装糖果包装机三维图如图 2 图 2 袋装糖果包装机 . 运输带 第 3 章 各机构具体设计 料装置设计 分料装置是对混乱的糖果进行分料，使糖果整齐排列在一条直线上，从而可进行顺序包装。该装置由入料机构、分料盘、倾斜盘、外壳、电动机、出料传送带五大部分组成。由电动机带动中间轴转动，从而驱动选料盘转动，在倾斜盘的作用下，糖果往边上运动，在离心力的作用下 ，糖果会掉进红色分料盘的圆孔里，当圆孔转到与黄色外壳空孔对齐位置时，糖果下落，进入绿色过渡带。 分料机构三维图： 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 9 图 3分料装置 由于该设备是轻便型设备，因而所采用的电机轻，不能采用一般的三相异步电动机；同时由于该设备每分钟包装 300 粒，转速低，而伺服电机一般转速大，低速转动不利于电机，从而选择步进电机，利用连续脉冲激励，使得步进电机连续转动，来满足速度要求。先假设步进电机 N=20r/速时间为 选料机构执行 部件采用 金，其密度为 电机主要旋转部分质量为 m= （ 3 其转动惯量为 （ 3 为糖果质量 所以驱动部件的扭矩为 T=J*2*(n m) (3由于糖果数量不定，可能会多于 以假设扭矩为 m，查表1，我选取的步进电机型号为 保持转矩为 距角 量 定电流 电机转矩大于电机所需带动的扭矩 m。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 10 根据市场调查，我采用市场常用方式设计该分料机构，采用 金。如图 3示。 图 3选料盘 由上述电机转速 20r/及糖果每分钟送出 300 粒可知，在选料盘上需要300/20 15 个孔，根据糖果最大尺寸，所需得孔直径需大于 40步定为41 于糖果之间的间距至少为 10而相邻孔中心矩至少为 50以经计算选料盘周长至少为 15*50=750径为 240于是线段，所以选择直径为 250了更好地让糖果往边缘驶去，采用 45 度的倾斜盘，这样可以使糖果更好地流入分离孔。 其二维图如下： 图 3料盘二维图 该装置中的外壳一部分起到支撑内部结构的作用；另一方面，为了使落入孔中的糖果上部没有糖果，所以加设了辅助机构。我所设计的这个辅助装置是七根买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 11 倾斜棒逐渐将多余糖果拨出去。糖果入口处以及糖果过渡带具体 结构见零件图。 =速为 n=20r/而其功率为 由公式 1得： （ 3 根据表 15，选取 20 钢，调质处理，取 26,。得： d 7 （ 3 由于要在轴上车螺纹，则轴经为 d=12 本装置的轴为输入轴，因而要伸到外壳以外通过联轴器和步进电机连接，首先要承载旋转平台的重量，而旋转平台厚度为 20且还要在轴上车螺纹，根据公式螺母可知，该部分轴长度为 2阶部分尺寸不需要太大，但又要承受一定质量，先选择其长度为 3为安装轴承以及连接联轴器的轴部分，取其长度为 0 各段尺寸如图 3 图 3轴尺寸二维图 由于该轴为旋转轴，所以其受到的力矩为扭矩，则对圆柱体扭矩 应力分析可知，该旋转轴的最大应力出现在其外圆各个点上 ;由于重力作用，在轴间处受到轴向压力 ,轴在扭矩和压应力的作用下，计算各自应力。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 12 扭矩产生的应力为： （ 3 重力产生的压应力为： （ 3 和均远小于，所以该轴数据满足要求。 果运输装置设计 该装置需要把糖果准确的输送到成型器端口，由于该装置所处环境并不恶劣，小功率，转速要求中等，振动小，考虑成本 、 重量 、 等因素， 查表 1，采用步进电机 ,便可满足要求。 输装置电机选择 由参数要求可知，该传送带需要在一分钟里把 300 粒糖果送到成型器里，而每颗糖果长为 40与糖之间的距离为 10在一分钟里电机需带动带行驶距离为： L=300*504990以电动机在一分钟里至少带动带运动 15000于所选用的是 v 带的 表 8可知，带轮的最小直径为 75以电机转速为 （ 3 送带 (1)查表 8得： 由表 8和表 8，确定 ,由于输送带要与水平方向平行，为了便于安装，选取。 （ 4）验算带速 （ 3 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 13 在允许范围内。 （ 5） 由公式 得： ，初定中心距0 100a 以带长 425 （ 3 查表 8选取基准长度 ,得实际中心距 （ 3 取 110a (6)验算包角 合适。 如图 3输送机构三维图 : 图 3 输送机构 袋输送装置设计 把糖果包装进糖纸里，需要纸袋装置输送糖纸，并且使得糖纸有一定张力，从而不会使得糖纸掉落或者包装不完全。因而所设计的装置如图 3 纸袋输送器： 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 14 图 3纸袋输送器 通过左上端轮毂装夹纸袋，由后续机构导论通过后 面三个轮毂带动纸袋，从而把纸袋送到成型器里。 由图 3知，所有轮毂的轴都是悬臂梁，而左上轮毂的轴承所承受的弯矩最大，因而需要对其进行尺寸计算以及校核。这些轴均采用调质后的 45 钢，许用应力为，初步所定直径为，其二维图如下： 图 3 轴 该轴为阶梯轴，左端部分为重物段，因而在右端变直径处应力变化最大，因而对该处进行应力分析。 实际中的纸袋器大概有 而对危险截面的弯矩为： M=G*L4=0*M (31=M/(98*10 760 b (3所以满足所设定的尺寸以及材料要求。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 15 型装置设计 在本包装机中， 经由轮毂由平坦逐渐变为卷筒的过程中，纸袋成型器在这个过程中起到了至关重要的作用，其对包装纸袋的形式、尺寸及密封质量的好坏都有着直接的影响。 型器等，如图 3示： 图 3用成型器示意图 3. 象鼻式 4. 翻领立式成形器 我们需要注意以下几点，这样才能更好的选取合适的纸袋器： 顺利通过，尽量阻力小，没有褶皱； 乎没有缝隙，自然成型； 维修。 为了实现结构简单以及连续性包装，本次设计采用图 3第四个“翻领”立式成形器制袋。而该成型器多用于圆柱体型糖果包装，而根据本次设计要设 计的糖果形状以及后续袋装糖果形状所知，需要在已有机构的基础上进一步改进结构。现把改进后的成型器三维图如图 33材料选择为 金。 颗粒糖果成型器： 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 16 图 3颗粒糖果成型器 该成型器是一个长方体内孔，从而更适合长方体式糖果，通过后续导论轮带动纸袋，使得纸袋穿过内孔，使得糖纸成型准确，与糖果紧密贴在一起。 袋装定量成型器： 图 3 袋装定量成型器 使糖果进入纸袋里。先由纵封器两端密封，然后有横封器进行横向密封，切断，最后糖果 进入纸袋里 ,具体尺寸见相关零件图。 封装置设计 纵封装置是当纸袋在成型器里成型以后 ,通过电机带动齿轮组，从而使得两个纵封齿轮有相同的回转速度和回转方向，然后齿轮带动带轮带动纸袋并同时密封。 由于该设备里有俩组纵封器，两者原理相似，仅仅是密封导轮的中心距不一买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 17 样而已。所以现仅对第一组纵封器进行设计计算，第二组只需在中心矩上稍加修改便可。 由于该处纵封器需要和前述传送带有相同速度，因而选择与前述电机相同的类型。即选用步进电机 保持转矩为 M，步距角为 于在包装时，保持速度一致，因而其转速取为 n=133r/可满足要求。 该处电机用于驱动纵封器，然后根据纸袋位置，然后停止转动，随后再转动。可采用步进电机来驱动和停止。 图 3纵封机构结构图 1， 该齿轮组由四个齿轮组成，两个执行齿轮。一个驱动齿轮以及一个改变转向的惰轮。电动机带动齿轮 3 转动，齿轮 3 一方面带动左边齿轮转动，另一方面带动惰轮 2 转动，惰轮 2 带动右边齿轮转动，从而实现同速转动，带动导轮转动。四个齿轮右边端面重合，轴与齿轮由平键连接。各自轴与其他零件连接。结构紧凑，运行平稳。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 18 （ 5） u=m,33r/ 2*u+1)*(e* h )2） 1/3 2 (3(2)确定各参数 10：齿宽系数为 d=1 0可知： 0可知： 5 由式（ 102可知： a2=z2*= (3a3=z3*= (3+ (2* (3(43)1/2= (3由图 10可知： h 00h 50式（ 102得： 【 h 】 1=h 1/s=612 h 2=h 2/s=605最小值为许用应力，【 h 】 1=【 h 】 2=605 直径 买文档就送您