包装机械传动与控制系统课程设计-水果糖包装机械传动与控制系统设计.doc

包装机械传动与控制系统课程设计学号：0121104930807武汉理工大学课程设计 题目： 水果糖包装机械传动与控制系统设计 学院： 机电工程 专业： 包装工程 班级： 包装zy1101 姓名： 指导老师： 2015年1月13日19目 录1. 设计任务书22. 水果糖包装机的工艺确定42.1工艺方案43. 粒状水果糖包装机的总体布局53.1粒装水果糖包装机机构简图53.2执行机构简图53.3折纸机构63.4送纸与切纸机构73.5推糖机构73.6其他83.6.1盘形机构93.6.2卸糖机构94. 水果糖包装机的工作循环图94.1执行机构的运动循环图104.2执行机构周期确定104.3机构初始状态设置114.4传动机构传动比计算115. 曲柄滑块机构126.粒状水果糖包装机的齿轮机构设计127. 水果糖包装机的凸轮机构147.1顶糖凸轮机构设计147.1.1 凸轮机构轮廓曲线设计结构示意图147.1.2顶糖凸轮机构平底从动件位移曲线图157.2送纸滚筒凸轮机构设计157.3折纸凸轮机构设计157.4压糖凸轮及剪纸凸轮设计168. 粒状水果糖包装机的槽轮设计17参考文献191.包装机械传动与控制系统设计课程设计任务书学生姓名： 梁洪广 专业班级： 包装zy1101 指导教师： 周斌 工作单位： 机 电 学 院 一. 设计题目：糖块包装机械传动与控制系统设计二. 初始条件：黄色部分仅仅作为参考，请学生结合企业所给数据，进行列出。设计水果糖自动包装机。包装对象为圆台状水果糖，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。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。包装工艺动作为：1.将64mm64mm铝箔纸覆盖在水果糖17mm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24mm大端面上褶去，迫使包装纸紧贴水果糖。选用：电动机转速为960rmin，糖果包装数为120个min。三. 要求完成的主要任务1传动系统装配图一张 (1号图纸)2部分主要零件图3-4张 (3号图纸)3设计计算说明书一份,其内容为： (1) 设计任务书 (2) 传动方案设计 (3) 传动装置的运动和动力参数的选择和计算（包括传动比，转速、功率和转矩），传动零件的设计(4) 控制系统的要求分析 (5) 控制系统原理图、主电路、接线图、主要元器件选型 (6) 设计小结 (7) 参考资料四. 设计进度安排设 计 阶 段时 间 安 排1传动方案、控制方案设计2天2传动系统设计计算2天3控制系统设计1天4. 绘制图纸2天5.撰写说明书，准备答辩2天6.答辩1天合计1.5周指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日2. 水果糖包装机的工艺确定 2.1工艺方案水果糖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。3. 粒状水果糖包装机的总体布局3.1粒装水果糖包装机机构简图 图1：水果糖包装机机构简图3.2执行机构简图图2：水果糖自动包装机简图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折纸机构图3：折纸机构示意图3.4送纸与切纸机构图4：送纸与切纸机构示意图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。图5：推纸机构3.6其他3.6.1盘形机构图6：盘型机构3.6.2卸糖机构图7：卸糖机构4. 水果糖包装机的工作循环图4.1执行机构的运动循环图图8：执行机构运动循环图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/84.4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960rmin，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=14.槽轮：4个直槽 传动比i=45.锥齿至槽轮：总降速比i=8,减速箱降速4，此传动比为26锥齿至曲柄滑块：与槽轮相同的周期故传动比为27.槽轮至折纸凸轮：周期相同故i取18.链轮：送纸机构要获得与槽轮相同的周期 故传动比i=29. 其余齿轮皆为传递运动 所以传动比皆为15.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，=0曲柄长度L1=29mm，从动杆L2=87mm，滑块最大行程s=58mm。图9：曲柄滑块机构3D图6.粒状水果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z50分度圆直径dd=mz200齿顶高haha= ha* m4齿根高hfhf =（ha* + c*）m5齿全高hh= ha + hf9齿顶圆直径dada=d+2 ha208齿根圆直径dfdf=d-2 hf190基圆直径dbdb=d cos187.942卸糖机构齿轮名称符号公式计算结果齿数z60分度圆直径dd=mz180齿顶高haha= ha* m3齿根高hfhf =（ha* + c*）m3.75齿全高hh= ha + hf6.75齿顶圆直径dada=d+2 ha186齿根圆直径dfdf=d-2 hf172.5基圆直径dbdb=d cos169.143.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z20分度圆直径dd=mz40齿顶高haha= ha* m2齿根高hfhf =（ha* + c*）m2.5齿全高hh= ha + hf4.5齿顶圆直径dada=d+2 ha44齿根圆直径dfdf=d-2 hf35基圆直径dbdb=d cos37.594.锥齿轮参数名称符号公式计算结果分度圆锥角1=arc cot 2=90-145齿数z20分度圆直径dd=mz20齿顶高haha= ha* m2齿根高hfhf =（ha* + c*）m2.5齿全高hh= ha + hf4.5齿顶圆直径dada=d+2 ha cos142.83齿根圆直径dfdf=d-2 hf cos136.46当量齿数28.287.水果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图10：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图图11：定糖凸轮机构平底从动件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。图12：送纸滚筒凸轮简谐运动规律图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。图13：折纸滚筒凸轮简谐运动规律图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。图14：剪纸滚筒凸轮简谐运动规律图8.粒状水果糖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.图14：槽轮机构项目计算依据计算结果项目计算依据计算结果1由结构定45hhs-(L-R-r)542由结构定45r0R-r-b50.22L由结构定100b35mm经验值4RR=Lsin(/z)70.71d1d12(L-R-r)20z3z184d2d22(L-h)20s71.64=