巧克力糖包装机设计.doc

机械原理课程设计说明书设 计 题 目：巧克力糖包装机设计 机械工程及自动化专业20071011设计者：学 号： 指导老师：2009年 06月20日目录一、 粒状巧克力包装机的功能与设计要求2二、 工艺动作分解5三、 执行机构功能分解与选型5四、 执行机构的选择与比较6五、 机械系统运动方案的拟定与原理说明10六、 包装机的总体布局图11七、 原动件的选择11八、 传动机构的选择与比较12九、 运动循环图13十、执行机构的计算14参考文献15心得体会15凸轮机构程序17粒状巧克力包装机的功能和设计说明一、 粒状巧克力包装机的功能与设计要求1. 功能本机加工对象是呈圆台形粒状巧克力糖，如图1所示，该巧克力糖生产批量很大，畅销国内外。过去由于手工包装质量不均，工人劳动强度大，远远不能适应市场的需要。所以粒状巧克力糖包装机的使用能够方便生产，大大提高生产地需要，提高生产效率。粒状巧克力糖呈圆台形，轮廓清楚，但质地相对较脆，容易碰伤。因此，考虑机械动作时要适合它的特点，以保证产品的加工质量。2. 包装材料由于巧克力受热会变软变粘，所以采用厚度0.008mm的金色铝箔筒纸隔热，防水并且成本低。3.机器的生产效率生产任务为每班产量570kg，约合自动机的正常生产率120件/min考虑自动机的工艺条件的变化，采用无级调速，使自动机的生产率为70130件/min.表1 设计数据表方案号ABCDEFGH电动机转速r/min144014401440960960820820780每分钟包装糖果数目个/min1209060120909080604.包装质量要求要求巧克力糖包装后外形美观、挺括、铝箔无明显损伤、撕裂、褶皱（如图2）5.具体设计要求如下： 1）.要求设计糖果包装机的抄纸和拨糖机构（如图D）、顶糖和接糖机构（如图C）、铝箔纸锥面成形机构，褶纸机构以及巧克力糖果的送推料机构，包装机的传动系统（如图）所示。2）.整台机器外形尺寸（宽高）不超过800mm1000mm。3）.锥面成形机构不论采用平面连杆机构、凸轮机构或者其他常 用机构，要求成形动作尽量等速，起动与停顿时冲击小。4）。将自动机的进料系统直接与巧克力糖的浇注成型机的出口相衔接，以解决自动上料问题。6. 对自动机的基本要求机械结构简单，工作可靠、稳定，操作方便、安全，质量可靠，经久耐用，维修容易，造价低。 二、 工艺动作分解：1. 前期分析包装工艺首要解决抷件上料的问题。显然，像巧克力糖之类，产品，使用一般料斗上料方法是不适宜的。如果采用料仓式上料方法，则需要人工定时放料，每分钟放120粒糖，明显不符合生产实际的要求，而且严重浪费人力资源。如果将自动机的进料系统直接与巧克力糖浇注成形机的出口相衔接，自动传输，则比较容易解决巧克力糖的自动上料问题。上料后再经过包装机的间歇剪切供纸机构、铝箔纸锥面成形机构、褶纸机构以及巧克力糖果的送推料机构同步完成所有的工艺流程。2.包装巧克力糖的具体工艺过程如下：1）.将64mm64mm铝箔纸覆盖在巧克力糖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，迫使包装纸紧贴巧克力糖。包装工序动作分解图（见图纸）三、 执行机构功能分解与选型包装机可简单分为：送推料机构、工序盘间歇机构、包装机构。巧克力包装机送推料机构工序盘间歇机构包装机构四、 各部分机构的选择与比较送推料机构各方案：曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、凸轮机构、传送带工序盘用间歇机构方案：槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构，凸轮机构包装机构：刚性锥形模腔、钳糖机械手方案总数N = 442=32方案对比： 送推料机构各方案对比性能特点曲柄滑块机构齿轮齿条机构凸轮机构传送带运动速度高高较高平稳、简单、速度可调节，由电机决定、效率高、承载能力高，较为常见行程大小及可调程度行程大小取决于曲柄尺寸，可调可任意调整行程不大，调节困难动力性能平衡困难好取决于凸轮形状简单性一般简单简单机械效率一般较高一般承载能力高高较低其他特征工作可靠但有急回特性传动平稳，但所需空间大可实现任意运动规律，但易磨损加工困难工序盘间歇机构方案对比机构类型 优 点 缺 点 槽轮机构 结构简单，工作可靠，制造方便，外形尺寸小机械效率高，传动平稳。 存在少许柔性冲击，不易高速运转。 棘轮机构 结构简单，制造方便，运动可靠，转动角度可在较大范围内调节。 有较大的冲击和噪声，齿尖易磨损，运动精度较差，不易于高速。 不完全齿轮机构 结构简单，制造容易，工作可靠，设计时运动静止时间可在较大范围内变化。 有较大冲击，只能用于低速轻载场合。 凸轮机构结构简单，不仅能传递平行轴间还可以传递交错轴间的间歇运动，可适应高速运转的要求加工复杂，安装要求比较严格综上：送推料机构采用传送带，工序盘间歇机构采用槽轮机构。理由：包装机构如采用刚性锥形模腔，糖块和包装纸由顶糖杆顶入转盘上的锥形模腔，迫使铝纸紧贴糖块。但还存在问题：1.由于巧克力糖在浇注成形时，外形尺寸误差较大，而刚性模腔不能完全适应这种情况2.由于铝纸又薄又脆，在强破成形时，铝纸有被拉破的现象，特别是当糖块与模腔之间的间隙太小时，使铝箔纸没有足够的变形间隙而被撕破3.可能会发生糖块贴牢模腔不能自由下落的情况4.可能在顶糖时发生损伤糖块的现象。对于推送机构：若选曲柄滑块：结构简单，平衡困难，有急回性。若选凸轮机构行程小，不能达到设计要求，所以采用传送带，适用切经济性高。对于工序盘间歇机构：采用棘轮机构生产中会产生较大的冲击和噪声。采用不完全齿轮机构有较大冲击，只能用于低速轻载场合，不适用巧克力糖包装机的相关要求。凸轮机构加工复杂，安装要求比较严格，经济性不高。采用槽轮机构则能很好的解决存在的问题，而且也满足性能要求。对于包装机构：将刚性模腔改成具有一定弹性的钳糖机械手，这样能适应巧克力的外形尺寸的变化。包装机构采用钳糖机械手。方案选定最佳方案：传送带+槽轮机构+钳糖机械手（注：备选方案可由送推料机构方案, 工序盘间歇机构方案,包装方案自由组合。Eg：方案二：曲柄滑块机构+槽轮机构+刚性锥形模腔。方案三：凸轮机构+棘轮机构+钳糖机械手。）其工作原理如下： 1. 送推料机构：通过传送带将巧克力糖送到托盘上，再通过送糖盘将巧克力糖送到钳糖机械手上，包装完成后由传送带将成品输出；由于送料机构要有运动变换的过程，而且巧克力送料时，速度尽量稳定，如果采用圆柱凸轮来送料，其传动比恒定，有利于巧克力的速度恒定，此设计中，圆柱凸轮将带动推杆作横向的直线往复运动。2.工序盘用间歇机构：利用槽轮机构(见图A)通过螺旋齿轮副带动钳糖机械手做间歇运动，从而实现传送和包装同时同时进行，提高生产效率。3.包装机构：糖通过送到托板上以后 ，接糖杆向下运动，顶糖杆向上运动使糖块和铝箔纸夹在两者之间，然后同步上升，进入通过凸轮控制开合的机械手，使铝箔纸成形，经过折边器折一边，由转盘带着机械手旋转，经过环形托板，使箔纸全部覆盖到糖块的大端面上，完成全部包装。 该方案基本满足要求！钳糖机械手及巧克力糖包装图：（见图纸）五、机械系统运动方案的拟定与原理说明1.机型选择从产品的数量上看，属于大批量生产，选择全自动机型。从产品的工艺过程看，选择回转式工艺路线的多工位自动机型。根据工艺路线分析，实际上需要两个工位，一个进料、成型、折边工位，另一个是出料工位。自动机采用六槽槽轮机构作工件步进传送。送推料机构2.自动机的执行机构1) 送糖机构 2) 供纸机构包装机构3) 接糖和顶糖机构4) 抄纸与拨糖机构工序盘间歇机构5) 钳糖机械手6) 转盘步进传动机构下面介绍主要执行机构的结构和工作原理。图B（见图纸）为钳糖机械手、进出糖机构结构图。送糖盘4与机械手作同步间歇回转，逐一将糖块送至包装工位。机械手的开合工作，由固定的凸轮8控制，凸轮8的廓线是由两个半径不同的圆弧组成，当从动滚子在大半径弧上，机械手就张开；从动滚子在小半径弧上，机械手靠弹簧6闭合。图C（见图纸）为接糖和顶糖机构示意图。接糖杆和顶糖杆的运动，不仅具有时间上的顺序关系，而且具有空间上的相互干涉关系，因此它们的运动循环必须遵循空间同步化的原则设计，并在结构上应予以重视。通过图D的抄纸和拨糖机构，将包装纸送入到接糖杆与糖块之间，接糖杆和顶糖杆夹住糖块和包装纸同步上升时，夹紧力不能太大，以免损伤糖块。同时应使夹紧力保持稳定，因此在接糖杆的头部采用如橡皮类弹性件。待包装完成到达出糖工位时，拨糖杆将糖拨下，并送到输送带上输出。六、包装机的总体布局图（见图纸）七、原动件的选择原动件是机械系统中的驱动部分。工作机对起动、过载、运转平整性、调速和控制要求较高，且巧克力为食品，所以它要求不能污染食品而且便于清洗，所以液压传动不符合条件，气压和液压的成本都较高。所以我们电动机传动。通过对机构的分析，电动机的相关功率，电源，频率等的综合考虑，选择的电动机：转速为1440r/min,功率为0.4kW，分配转速为70130r/min 。八、传动机构的选择与比较电动机和主轴采用链轮。链轮相对于带轮较平稳，不容易打滑。采用带式无级变速机构与电动机相连传动因为 结构简单，体积小，零件少，大批量生产后的成本肯定要低于当前普通自动变速器的成本； 它的工作速比范围宽，容易与电动机形成理想的匹配； 具有较高的传送效率，功率损失少，经济性高。垂直轴之间用螺旋齿轮副连接，节省空间，传递动力大，效率高，寿命长，传动平稳可靠等。工序盘是用槽轮带动的。粒状巧克力包装机传动机构图：（见插图）九、运动循环图 0 120机械手转轮六槽轮机构送糖盘转位六槽轮机构供纸机构剪纸机构平面凸轮抄纸机构平面凸轮接糖机构圆柱凸轮顶糖机构槽凸轮拨糖机构偏心轮工位 机械手开合工位固定平面凸轮十、执行机构的计算1. 槽轮的计算：槽数 按工位数要求拟定为6中心距a 按结构情况确定 a=100mm圆销半径 r 按结构情况确定 r=10mm 槽轮每次转动是主动件的转角 2 2=180（1-）=120槽间角 36060主动件圆销中心半径sin50mm与的比值 sin0.5槽轮外圆半径 槽轮槽深 （+cos-1）+r=46.6mm 取47mm运动系数k k=(z-2)/2z=0.52. 顶糖杆的截面直径 d1=20mm接糖杆的截面直径 d2=15mm3. 机械手的固定凸轮机构基圆半径 rb=60mm推程角 =095停歇角 1=95265回程角 2=265360参考文献：1、机械原理课程设计手册 高等教育出版社邹慧君 主编2、机械原理教程 清华大学出版社 申永胜 主编3.自动机械设计 中国轻工业出版社 尚久浩主编4.包装机械技术 四川科学技术出版社 四川省包装机械委员会主编5.包装机械原理与设计 上海科学技术出版社 许林成主编 6.包装机械产品样本 机械工业出版社 机械工业部通用机械研究所包装机械分所 主编 网址： 心得体会两周的课程设计结束了，看着我们的心血装进一小小的档案袋，我们感受到作为一名设计者的成就感，然而回顾过程却是艰辛的。首先，选题时就出现了诸多问题,不知选哪个课题好.考虑到课本上所给的题目是往届学生做了又做的原因，我小组为了挑战难度，决定自选题目。可就在这时大家意见有了分歧，有的选择减速器，有的认为自动擦玻璃器更切合实际，整整两天为讨论出课题名称。经过我们查阅了大量的资料发现，我国的巧克力生产批量很大，并畅销国内外。但由于手工包装质量不均，工人劳动强度大，远远不能适应市场的需要。为此我小组精心的找到了巧克力包装机这个题目，并得到了指导老师的许可。确定这个题目后，我小组并没有急于求成，我们通过网络，图书馆藏书做了大量的准备工作，将机械原理有关齿轮。凸轮，连杆部分看了一遍，着重掌握他们的运动特点。之后我们了解了一下我们的题目所需要的哪些机构，并分工让每个人侧重的去了解那一方面的知识。之后我们设计了一套较为粗糙的方案，但是出现了很多的问题，经过这一阵折腾，我们收获不小，我们学到了平时很少有机会学到的课本以外的知识，真正的达到了学校开创这门课的目的。另外，通过课程设计，加深了我们对机械原理这门课的理解，理论与实际相结合，提高了动手能力，思维得到了发散，创新意识得到了加强。最重要的是让我们看到了一个团队的力量！并且每个人身上那独具的品质，这不仅仅是在学知识.途中几乎每个人喊了“放弃”，可总是那么一股力量又把大家凝聚在一起短暂的课程设计即将结束了，但教会了我们今后怎样去学习这方面的知识，和如何去利用我们学习的这些知识，去解决生活中的种种问题，给人们带去便利。通过这此课程设计，使我们感受到团队合作的重要性，任何困难当摆在我们个人面前时，可能很难翻越，但是摆在我们团队面前，任何艰难险阻都似纸老虎。本次课程设计结束了，可我们的设计之路才刚刚开始，作为机自专业的学生，可能会一生与机械打交道，以前我对我们专业不是很感兴趣，但经过这次设计，我真的喜欢上机械原理这门课，更加了解了我们的专业，因为它给了我们更多创新、动手的机会，可以真正学到广泛的技能。08年07月02日晚凸轮机构程序#include#include#define pi acos(-1)double change1(double theta)theta=theta*pi/180;if(theta=(2*pi)theta-=(2*pi);else if(theta=360)theta-=360;else if(theta0)theta+=360;return theta;void main() double rb,thetat,thetah,h,w,thetas1;double fi,s,v,a