颗粒状糖果包装机设计

摘要颗粒状糖果包装机设计是典型的机械系统设计，它不仅包括机构的尺寸、强度设计，还包括了传动机械系统设计。本设计主要是针对圆台柱状巧克力糖的铝箔纸包装。设计主要内容有三方面设计方案设计、机械手及进出糖机构设计与传动系统链设计。机械手及进出糖机构设计是本设计功能能否执行的灵魂，它也是本设计的设计重点之一。它要实现巧克力糖的输入、折边、抄底边、等等功能，直到最后由输送带输出。整个系统功能实现中，机械手要实现的是夹糖、折边、转送等重要功能，因此对机械手的形状、夹紧力及转位角度也提出了不同的设计要求，设计机械手时，也始终回绕着这几点进行。传动系统设计，作为一个动作执行系统，动力是必不可少的，当然对动力的传递系统也就显得尤其重要了。系统功能中要实现机械手转位、送糖盘转位、供纸、剪纸、抄纸、接糖、顶糖及拨糖等功能，它们都需要不同大小的动力，这就需要传动系统的调节。如在机械手的转位功能中，为实现间歇的转位功能就得通过传动链中的槽轮机构来实现，该机构要保证机械手在转到位后，有一定的停留时间，从而为顶糖、接糖及拨糖功能的实现提供必要的机械动作执行时间。设计好的包装机机构正常的生产率为120R/MIN，且其生产率可在70130R/MIN。关键词包装机，巧克力糖包装，机械手。ABSTRACTTHEGRAINCANDYPACKERDESIGNISATYPICALMACHINESYSTEMDESIGNITNOTONLYINCLUDEDTHEORGANIZATIONSSIZE,STRENGTHETCTHEDESIGNANDITSTILLINCLUDEDTHEDESIGNOFTHETRANSMISSIONSYSTEMTHISDESIGNPRIMARILYAIMSATTHECIRCLEPILLARCHOCOLATESALUMINUMFOILPACKINGTHEDESIGNONLYCONTENTSCONTAINTHREESIDESDESIGNPROJECTDESIGN,MACHINEHANDANDI/OSUGARMECHANISMDESIGNANDTHETRANSMISSIONSYSTEMDESIGNITISSOULWHETHERTHEFUNCTIONOFTHEMACHINEHANDANDI/OSUGARMECHANISMSDESIGNCANCARRYOUTINTHISDESIGNITISALSOONEOFTHEDESIGNPOINTSOFTHISDESIGNITWANTSTOREALIZETHEIMPORTATION,FOLDOFTHECHOCOLATESTHESIDES,ETCTHEFUNCTIONUNTILITFINALLYBEOUTPUTBYBELTCONVEYERINWHOLESYSTEMFUNCTIONREALIZES,THEMACHINEHANDREALIZESMANYIMPORTANTFUNCTION,FOREXAMPLECLIPTHESUGAR,FOLDOFTHECHOCOLATESTHESIDES,TRANSFERETCTHEREFORETOTHESHAPEOFTHEMACHINEHAND,CLIPTHETIGHTDINTANDTURNTHEANGLEALSOBRINGUPPEDTHEDIFFERENTDESIGNREQUESTWHENDESIGNEDTHEMACHINEHAND,ITISALSOPROCEEDINGWITHTHECENTEROFTHESEPOINTSSYSTEM,MOTIVEISNECESSARYCERTAINLYITISPARTICULARLYIMPORTANTOFTHEPOWERTRANSMISSIONSYSTEMINTHESYSTEMFUNCTION,ITMUSTREALIZEMOVINGTHEMACHINEHAND,MOVINGTHESUGARDISH,PROVIDINGTHEPAPER,CUTTINGPAPER,CURLING,CONNECTINGTHESUGAR,CRESTTHESUGARANDDIALINGTHESUGARETCALLTHESEFUNCTIONSNEEDTHEDIFFERENTPOWERITCANBECONTROLLEDWITHTHETRANSMISSIONSYSTEMSUCHASTHEFUNCTIONOFTURNINGMACHINEHAND,FORREALIZINGAFUNCTIONOFINTERMITTENTTURNINGITNEEDSTHESHEAVEOFTHETRANSMISSIONTOREGULATEAFTERTHEMACHINETURNEDTHEASSURANCEPOSITION,THEMECHANISMWANTSTOHAVECERTAINLYSTOPOVERTIME,ITCANTAKEENOUGHTIMETOCRESTSUGAR,CONNECTTHESUGARANDDIALSUGARTHETRANSMISSIONSYSTEMSTILLGUARANTEEDTHENORMALRATEOFPRODUCTIONOFPACKERTO120R/MINATTHESAMETIMEITCANBECONTROLLEDTHERATEOFPRODUCTIONAT70130R/MINKEYWORDSPACKER,CHOCOLATESPACKING,MACHINEHAND目录第一章糖果包装机方案设计111设计任务抽象化1111建立黑箱1112功能分解212确定工艺原理2121产品特征2122包装材料2123包装工艺方案拟定3124巧克力糖包装工艺的实验313确定技术过程414引进技术系统，确定边界515确定功能结构5151总功能5152功能分解616方案确定6161寻找技术物理效应和功能载体，功能元求解目录表6162巧克力糖包装系统解7163巧克力糖包装装置的评价表8164确定最佳方案817粒状巧克力糖包装机的总体布局8171机型选择8172自动机的执行机构9173包装机总体布置9第二章传动系统设计1021粒状巧克力糖包装机的传动系统结构简图1022选用电动机1123带轮设计12231带轮优缺点13233宽V带无极变速传动设计过程1424链轮设计17241链传动优缺点17242链传动的设计过程1725齿轮的设计18251螺旋齿轮18252齿轮材料选择19253主要尺寸的确定1926标准直齿齿轮副16设计表21第三章机械手及进出糖机构设计2231夹持装置设计22311设计要求22312基本结构如下图23313加紧力计算23P夹314弹簧力计算24弹簧315开闭角A的计算2632凸轮设计26321机械手凸轮26322顶糖杆槽凸轮5设计29323拔糖杆偏心凸轮734324剪纸刀平面凸轮6、抄纸板平面凸轮835325接糖杆圆柱凸轮93633棘轮设计36331棘轮材料选择36332棘轮形状确定3634六槽槽轮机构设计37341槽轮分类及材料选择37342槽轮机构设计及尺寸设计38343槽轮机构强度计算40第四章其他机构原理42第五章巧克力糖包装机工作循环图4451机械手工位段44511分析各执行机构的运动循环图44512各执行机构运动循环的时间同步化设计47513绘制粒状巧克力自动包装机的工作循环如图1047514修正自动包装机的工作循环图4852机械手工位段49结论49参考文献50中英文翻译50致谢68第一章糖果包装机方案设计11设计任务抽象化设计要求把已加工成型的圆台状巧克力糖用铝箔纸包裹起来，并逐个输出，巧克力糖的形状尺寸大小如下图所示。且保证其加工速度为120块/MIN，可调范围70130块/MIN。在这设计时取速度为86件/MIN以便计算。能量220V交流电。图11产品形状111建立黑箱图12包装机黑箱图112功能分解图13包装机功能分解图12确定工艺原理121产品特征粒状巧克力糖呈圆台形，轮廓清楚，但质地疏松，容易碰伤。因此，考虑机械动作时应适合它的特点，以保证产品的加工质量。产品夹紧力要适当；在进出料时避免碰撞而损伤产品；包装速度应适中，过快会引起冲击而可能损伤产品等。包装工艺首要的是解决坯件的上料问题。显然，像巧克力糖之类的产品，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80粒糖也够紧张的。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，则比较容易解决巧克力糖的自动上料问题。122包装材料食品包装材料应十分注重卫生。粒状巧克力糖包装纸采用厚度为0008MM的金色铝箔纸，它的特点是薄而脆，抗拉力较小，容易撕裂，也容易褶皱。因此，在设计供纸部件时对速度应十分注意。一般包装的速度越高，纸张的拉力就越大。根据经验，一般送纸速度应小于500MM/S。选择供纸机结构时，主要依据下列两点1）采用纸片供料或是采用卷筒纸供料。本机采用卷筒纸。2）纸张送出时的空间位置时垂直置放的还是水平置放的。将纸片水平置放对包装工艺有利。但卷筒纸水平输送，只能采用间歇式剪切供纸方法。123包装工艺方案拟定图14包装工序分解图图3为最初的巧克力糖包装工艺图根据人工包装动作顺序,针对产品包装质量要求,该机包装工艺如下1将75MM75MM铝箔纸覆盖在巧克力糖小端正上方,如图3A所示。2使铝箔纸沿糖块锥面强迫成行如图3B所示。3将余下的铝箔纸分成两半,先后向大端中央折去,迫使包装纸紧贴巧克力糖,如图3C,D所示。124巧克力糖包装工艺的实验根据初拟的包装工艺方案,进行工艺实验。图5为钳糖机械手及巧克力糖包装简图。图15钳糖机械手及巧克力糖包装1转轴2转盘3弹簧4接糖杆5钳糖机械手共6组6糖块7顶糖杆8铝箔纸9环行托板10折边器如上图所示,机械手设计上是具有弹性的锥形模腔,这样能适应巧克力糖外形尺寸的变化,I不存在拉破铝箔纸的现象在机械手下面有圆环形托板,以防止糖块下落。工艺实验的过程如下当钳糖机械手转至装糖未位置时,接糖杆4向下运动,顶糖杆7向上推糖块6和包装纸8,使糖块和铝箔纸夹在顶糖杆和接糖杆之间,然后它们同步上升,进入机械手5,迫使铝箔纸成型如图4B所示,接着折边器10向左折边,成图4C状,然后转盘2带机械手5作顺时针方向转动,途径环行托板9,使铝箔纸全部覆盖在糖块的大端面上,完成全部包装工艺如图4D所示。由于包装纸表面还不够光滑,有时还发生褶皱现象,需要进一步改进。经过实验,发现铝箔纸只要用柔软之物轻轻一抹,就很光滑平整地紧贴在糖块表面上,达到预期的外观包装质量要求因此增设了一个带有锥形毛刷圈（软性尼龙丝），在定糖过程中，先让糖块和铝箔纸通过毛刷圈，然后再进入机械手成形，结果使包装纸光滑、平整、美观，完全达到包装质量要求。图5是经过改进后的巧克力糖包装成型机机构简图。图16巧克力糖包装成型机构1左抄板纸2钳糖机械手3接糖杆4右抄板纸5锥形尼龙丝圈6铝箔纸7糖块8顶糖杆另外，考虑自动机工作的可靠性，在成品出料口增设拨糖杆，确保机械手中的糖块落入输送带上。这样的工艺方案就此确定。13确定技术过程图17技术过程简图14引进技术系统，确定边界图18引进技术后的具体结构图15确定功能结构确定技术系统总功能，及进行功能分解。151总功能未包装的圆台形巧克力糖黑箱包装好的巧克力糖成品。152功能分解图19包装机的功能细化16方案确定161寻找技术物理效应和功能载体，功能元求解目录表表11具体功能的求解目录表162巧克力糖包装系统解图110方案1图111方案2图112方案3163巧克力糖包装装置的评价表表12164确定最佳方案由上述参考第二方案为最佳。17粒状巧克力糖包装机的总体布局171机型选择由于大批量生产，所以选择全自动机型。根据前述工艺过程，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，一个是进料、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。172自动机的执行机构根据巧克力糖包装工艺，确定自动机由下列执行机构组成1送糖机构；2供纸机构；3接糖和顶糖机构；4抄纸机构；5拨糖机构；6钳糖机械手的开合机7转盘步进传动机下面是主要执行机构的结构和工作原理。图6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。机械手的开合动作，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7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。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的弹性件。图113钳糖机械手及进出糖块机构1输送带2糖块3托盘4钳糖机构5钳糖机械手6弹簧7托板8机械手9机械手开合凸轮10输料带I进料,成型,折边工位II出糖工位173包装机总体布置图114接糖和顶糖杆机构1圆柱凸轮2接糖杆3糖块4顶糖杆5平面槽凸轮图115总体布置图第二章传动系统设计21粒状巧克力糖包装机的传动系统结构简图粒状巧克力糖包装机是专用自动机，根据自动机传动系统设计的一般原则和巧克力糖包装工艺的具体要求，拟定如图9所示的传动系统。图21粒状巧克力糖包装机传动系统1电动机2带式无级变速机构3链轮幅4盘车手轮5顶糖杆凸轮6剪纸导凸轮7拨糖杆凸轮8抄纸板凸轮9接糖杆凸轮10钳糖机械手11拨糖杆12槽轮机构13接糖杆14顶躺杆15送糖盘16齿轮副17供纸部件链轮18输送带链轮19螺旋齿轮副20分配轴如图所示，电动机转速为1440R/MIN，功率为055KW,分配转速为70130R/MIN，总降速比，采用平带、链轮两级降速，其中6201总U，。而无级变速的锥轮直径。714带U7链MINMAX60,12D螺旋齿轮副1、2、3的传动比,直齿标准齿轮副的传动比I167。123II22选用电动机轻工自动机的功率主要损耗于运动件间的摩擦。因此，目前较难使用计算方法来确定所设计的自动机的功率。通常采用类比法确定自动机的电动机功率，并以此作为自动机的设计参数，待自动机试制后，进行实测自动机的功率，如果出入较大时应作适当修改。下表11是各种轻工自动机的生产率和功率表，供设计自动机时参考。表21根据上表粒状巧克力糖包装机电动机功率选择04KW，电动机转速为1440R/MIN选择电动机为YD系列（IP44）变极多速三相异步电动机具体型号为YD8024/2技术数据额定功率055KW额定转速1500R/MIN部分参数如下42D1F37G10E25N30P23带轮设计根据粒状巧克力糖包装机传动系统变速机构采用带式无极变速确定用V带。231带轮优缺点优点运行平稳无噪音；可缓和冲击、吸收振动；过载时带与带轮间会出现打滑，可防止损坏其他零件；适用于中心距较大的传动；结构简单，成本较低，拆装方便。缺点有弹性滑动和打滑，使效率降低，不能保持准确的冲动比；需要张紧装置；带的寿命较短；轴及轴承受力较大。232带轮设计要求宽V带设计已知数据传递功率P，带轮转速，工作条件，及外轮廓尺寸要求等。设计内容包括传动比，带轮最小工作直径与带厚之比，带轮最大与最小工作直径之比，带中性层宽度与带厚之比等。下图为单向分离锥轮机构。图22分离锥轮结构233宽V带无极变速传动设计过程图231传动比SI1MAX2IN4078SI1IN2MAX41537S2变速比BSR2MAXIN347186BS3带轮最小工作直径与带厚之比1此处MIN1508DH164带轮最大与最小工作直径之比MAX2IN204D25带中性层宽度与带厚之比（C05067/）PBH34MIN212TA21PBDCH6带轮最小工作直径AX圆整取21MIN30594PPDMBNHMIN60D7带宽带厚楔形角（求得的数值按产品规格圆整）P031MPBMIN13DH0348带的截面积A212TAN351BH9带轮最大工作直径MAXDMAXIN12BDR10中心距按结构取定，通常可取00MAXIN72D需按带长L规格最后圆整取定027MA11带的节线长度,P2MAXIN,0MAXIN258174PDLA将计算值与规格圆整后并重新计算中心距，带内周长867PL,08127670243M2PLA12带在带轮上的最小包角MINMAXIMIN180573169D13计算圆周力（）AXFAK51MAXMIN119026NPFD14验算工作应力MAX/034608AAK满足条件15加压弹簧的压紧力（）024MAXMAX1950COS168NDTPQN4ININMI1S3042DT16带轮楔角（一般）A03017带轮外直径EDMAX120512MEH18带轮内直径IMIN120245IDH19验算带宽B31TAN214MEIBD符合设计要求。24链轮设计241链传动优缺点与带传动相比，链传动的主要优点是没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的张紧力小，作用在轴上的压力也小；工况相同时，传动尺寸较紧凑；能在温度较高、湿度较大、有油污等恶劣环境条件下工作；效率较高，与齿轮传动相比。链传动的制造和安装精度要求较低，中心局较大时传动结构简单。链传动的主要缺点是只能用于平行轴间的传动；瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差，工作中有冲击和噪声；不宜在载荷变化很大和急促反向的传动中应用；磨损后易发生跳齿；制造费用比带传动高。242链传动的设计过程链传动的功率10965028KWVP带链传动的传动比27I1选择链轮齿数1Z小链轮齿数估取链速为068M/S由机械设计表53取191Z大链轮齿数圆整212679503I252确定链节数PL初取中心距，则链节数为04A因此，21210280959416PZZLP15PL节3确定链节距P载荷系数查机械设计表54AK1AK小链轮齿数系数查机械设计表55，估计为链板疲劳ZK1ZK多排链系数查机械设计表56MM链长系数查机械设计图513L102LK由式10205281MALMKP根据小链轮转速和查机械设计图512，确定链条型号为08A单排1N0P链其中7P4确定中心距由下式A221211228427959592504MPPZZZLL5验算链速符合估计1075139M/S60ZNP6计算压轴力Q链条工作拉力F10528379804N71压轴力系数QKQ由式压轴力458425齿轮的设计251螺旋齿轮分配轴上、机械手及送糖轴上的齿轮用螺旋齿轮。螺旋齿轮主要用于传递空间交错轴之间的运动，由于它是点接触、易磨损，通常应用于仪表或载荷不大的辅助传动，但有时也应用于主传动，如小模数齿轮机床中。此外，在轻工业生产中常常利用螺旋齿轮来传动。252齿轮材料选择两个齿轮均选用40CR调质处理（240270HB），齿面淬火HRC4550。根据齿轮手册查图及查表得，2LIM1LI20N/MH2LIM1LI280N/F253主要尺寸的确定已知参数，齿数比，初定中心距，3N110A，21902AH025C1确定传动比I按照粒状巧克力自动包装机的工艺要求3个螺旋齿轮齿数的传动比1I2计算系数K，根据齿轮手册表311查得（）07K，13齿数1,2Z计算后圆整得,1072363NAKM123Z21Z4圆整后计算K123069ZMKA5分度圆柱上螺旋角按式算出211ARCTNZ145按式计算1SITANK当时140076K当时592当时100674K用内差法得152729053746实际中心距A实12M3223127956M2COSCOS57SIN4NZA实7）齿轮端面分度圆压力角1,2TA由式1,21,2TNARCOST1T0RT37521CS5T2TAN2ART489OS347T8）分度圆半径1,21132563978M2COSCOS57MZR2242SS3ZR9）齿顶圆半径1,AR1563978135978MAANRHM24246210）齿轮宽度1,2B113SIN3SIN5272359BM2234108N11）端面上分度圆弧齿厚1,2TS1137698232COSCOS5NTMS225SS374NTS26标准直齿齿轮副16设计表表22直齿齿轮设计表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果1选齿轮精度等级级72材料选择45CR钢3选择齿数Z40211IZ12UZ132Z216732个32544齿宽系数D055选取模数NM查标准模数系列表MM26计算齿轮的分度圆直径DMM641087计算齿轮宽度BBDD1圆整后取B132B254MM3254第三章机械手及进出糖机构设计31夹持装置设计311设计要求夹持器设计的基本要求（1）应具有适当的夹紧力和驱动力；（2）手指应具有一定的开闭范围；（3）应保证产品在手指内的夹持精度；（4）要求结构紧凑，重量轻，效率高；（5）应考虑通用性和特殊要求。设计参数及要求（1）采用手指式夹持器，执行动作为抓紧放松；（2）所要抓紧的产品呈圆台形；（3）产品质地疏松，容易碰伤；（4）夹持器有足够的夹持力；312基本结构如下图图31夹持装置313加紧力计算P夹手指加在产品上的夹紧力是设计手部的主要依据，必须对其大小、方向、作用点进行分析、计算。一般来说，加紧力必须克服工件的重力所产生的静载荷（惯性力或惯性力矩）以使工件保持可靠的加紧状态。机械手工作时，为保证手指能够可靠的把工件夹牢所必需的夹紧力P可按下式计算由专用机床设计与制造得（N）12398PKG夹其中安全系数（通常取152）1811K工作情况系数22AG最大加速度（由凸轮计算得）81M/S所以2359K工作方位系数3312F其中摩擦系数取04F03所以3167KG巧克力糖质量所以（N）985015394P夹取N0314弹簧力计算弹簧弹簧是一种弹性元件，它可以在载荷作用下产生较大的弹性变形。弹簧在各类机械中应用十分广泛，主要用于A、控制机构的运动，如制动器、离合器的控制弹簧，内燃机汽缸的阀门弹簧等；B、减振和缓冲，如汽车、火车车厢下的减振弹簧，以及各种缓冲器用的弹簧等；C、储存及输出能量，如钟表弹簧、枪闩弹簧等；D、测量力的大小，如测力器和弹簧称中的弹簧等；1）选择圆柱螺旋拉伸弹簧弹簧按照所承受的载荷不同可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭曲弹簧和弯曲弹簧等四种。在这里选用的是拉伸弹簧。如下图，圆柱螺旋拉伸弹簧空载时，个圈应相互并拢。另外，为了节省轴向工作空间，并保证弹簧在空载时各圈相互压紧，常在卷绕的过程中，同时使弹簧丝绕其本身的轴线产生扭转。这样制造的弹簧，各圈即具有一定的压紧力，弹簧丝中也产生了一定的预紧力，故也称为有预紧力的拉伸弹簧。图32夹持装置弹簧2）材料低锰弹簧钢（65MN）常用的弹簧钢材料主要有下列几种碳素弹簧钢（65、70钢）、低锰弹簧钢（65MN）、硅锰弹簧钢（60SIMNA）、铬钒钢（50CRVA）。缺点是淬火后容易产生裂纹及热脆性。但由于它价格便宜，所以一般机械上常用于制造尺寸不大的弹簧，例如离合器弹簧等。因为他价格便宜，淬透性好，强度较高。3）计算弹簧系数KF由机械设计手册中册KF（4C1）（4C4）0615/C其中旋转比CD/D510取C8所以KF11071007691184选弹簧丝直径D06MMDCD806MM48MM计算在弹簧伸长量X20/3MM由计算的时,弹簧的拉伸力变化量F由机械设计手册中册第二版P1002表915F98D3/8KD3142其中（412）由机械设计手册中册第二版P1004表917取7所以F983140637/811844810231（N）所以P弹簧FF预24931（N）315开闭角A的计算由图得TGR1R2/L38070/40025所以14夹具头敞开的大小LLTG（L1L215）025（203015）MM1625MM32凸轮设计321机械手凸轮凸轮机构的实现专用机床自动化和半自动化中应用较广泛的一种机构。它常用来传动工作部件的进给运动、调动运动和控制其它一些辅助机构。其特点是工作可靠、体积小、结构简单，多是适用于行程小、运动规律复杂、转速在500转/分以下的运动循环。1）选择凸轮类型常用的凸轮有盘状、柱状、板状。在此选择盘状（如图）它是具有沿径向变化轮廓曲线的盘状零件。其特点是结构简单，体积小。但其半径差不宜过大，一般不超过100120毫米。在此处半径差取10毫米。图33机械手凸轮2）凸轮材料选择凸轮和从动件的材料，应保证其工作表面有一定的耐磨性，并能承受较大的动载荷。所以一般较重要的凸轮材料多用优质碳素钢或合金结构钢制造。如45号钢、50号钢、20CR钢或40CR钢等。在此取20CR钢20CR钢经表面渗碳后淬硬并回火，其硬度HRC60623）凸轮尺寸计算如图取R195MM,R285MM在选择凸轮和从动杆时应考虑以下几点A、满足生产工艺要求；B、尽量提高机器的生产效率；C、减少冲击振动，改善机器的工作性能；D、凸轮轮廓曲线易于制造。由R1到R2过渡为匀变速过渡其行程图、速度图及加速度图分别如下图34凸轮上的位移、速度及加速度图4）凸轮强度计算由机械设计手册得ZESQURTF/BHKGF/MM2其中B接触宽度B8MMF法向作用力（N）如图P夹（L1L2）F预L1图35机械手受力分析因为P夹0588（N），L120MM,L230MM所以F预015L3又如图（F预F）L1FL3其中L340MM所以F1247（N）12/（12）其中滚子半径18MM凸轮接触点曲率半径295MM所以738MMZE系数（钢对钢）ZE606查机械设计手册中册H许用接触应力H2744294N/MM2查机械设计手册中册取H2842N/MM2所以2744N/MM2在此H符合强度要求。322顶糖杆槽凸轮5设计图36顶糖杆槽凸轮1凸轮机构的结构设计根据粒状巧克力糖包装机的工艺要求顶糖杆凸轮选择摆动滚子式平面槽凸轮，从动件型式选用摆动，触头3选用滚子式，触头与凸轮锁合方式为凸轮沟槽式，凸轮与轴的连接结构选用钉销固定结构。如下图37图37钉销固定结构2凸轮轮廓线设计1）选择从动件的运动规律根据工艺要求从动件的选用正弦运动曲线正弦运动的实际位移方程为12SINHHTTH用无因次量表示为1SIN2STCOV2SINA从动件常用规律特性值如下表31表31常用运动规律特性值2）选择最佳压力角在实际工程应用中，一般推荐凸轮的最佳压力角如下表32所示表32凸轮机构最佳压力角顶糖杆凸轮摆动滚子式平面槽凸轮则选最佳压力角为MAX403）从动件滚子半径为了改善从动件与凸轮的摩擦情况，延长凸轮机构的使用寿命，一般采用滚子触头。滚子半径的大小，往往受到凸轮理论廓线最小曲率半径的限制，MIN故不能任取，一般取滚子半径。推荐MIN08751在这里确定从动件滚子半径94）凸轮基圆半径的确定BR凸轮的基圆半径是指凸轮理论轮廓线的最小半径，基圆半径的大小，直接影响凸轮机构的最大压力角和受力情况。因此，在设计时，凸轮基圆半径的确定往往是以最大压力角不超过允许值为前提的。此外，理论计算的凸轮基圆半径应满足凸轮结构上的要求，即凸轮基圆半径，（凸轮轴直径）。1752BDR用诺谟图求盘形凸轮基圆半径诺谟图见机械设计手册单行本机构如下图所示32图38求盘形凸轮的线图BR由表31查得正弦运动规律的最大速度因数，凸轮升程176MVMAX40。将与的两点连线，与直线想交于A,又将A点与30H176MVMAX40MM的点相连，连线与直线相交于B，再将B点与的点相连，16连线交线于。故WR306452BWHR5）绘制凸轮的理论轮廓线和实际廓线图39作图步骤（1）在图中每隔5左右取一个值，求出相应的值；图示当时的NN（2）任选凸轮转动轴轴心A，按结构布局取定从动件转轴B的位置，分别以A和B为圆心，以和为半径作弧相交于点，则为从动件起始BRL0C0位置，并标出凸轮转向。（3）以为起点，量取从动件的角位移得点；又以为起点，逆凸0CNA轮转向量取，得；又以为圆心、为半径画弧，与以为圆心、NNNBL为半径的圆弧相交于点。取不同的值，重复上述画法，既得一NA/C系列点、。光滑连接即得。】01/2（4）以凸轮理论廓线上的点为圆心、以为半径画一系列滚子圆，作其包罗RR线即得3设计凸轮的工作图1）凸轮的尺寸，制造精度、表面粗超度，材料和热处理方法下表33为凸轮机构常用材料及热处理方法表表33凸轮机构常用材料及热处理方法凸轮机构的技术条件如下表34所示。表34凸轮机构的技术条件顶糖杆凸轮选用45调质HBS220260。323拔糖杆偏心凸轮7图310拔糖杆凸轮设计步骤与上述顶糖杆凸轮相似，此处具体设计步骤省略主要参数如下1）凸轮机构的机构盘形凸轮，从动件与凸轮以几何封闭的凸轮机构。从动件运动规律也为正弦运动12SINHHTTH用无因次量表示为1SIN2STCOV2SINA2）主要尺寸表35拔糖杆主要尺寸压力角0基圆半径R（4070）50H（50100）87推程HHR37324剪纸刀平面凸轮6、抄纸板平面凸轮8图311剪纸刀凸轮剪纸刀平面凸轮6参数表36剪纸刀凸轮参数序号凸轮运动角推杆的运动规律10120等速上升H602120180推杆远休3180270正弦加速度下降H604270360推杆近休偏心距E25基圆半径R050抄纸板平面凸轮8参数表37抄纸板凸轮参数序号凸轮运动角推杆的运动规律10120等速上升H502120180推杆远休3180270正弦加速度下降H504270360推杆近休偏心距E20基圆半径R040325接糖杆圆柱凸轮9图312接糖杆圆柱凸轮表38R（50150）60推程H（50120）10033棘轮设计331棘轮材料选择一般的棘轮机构是由棘轮和棘爪机构两部分组成，用来实现间歇运动或防止逆转的制逆装置。棘轮机构有外啮合、内啮合两种，一般棘爪是主动件，棘轮是从动件。但在本设计中所用的棘轮不是作为如上的用途，它只是用来实现对巧克力糖的传输，所承受的周向力极小，同时几乎不受任何机械磨损的作用，因此对该棘轮的材料强度要求不高。但它工作时一直与巧克力糖接触，所以对该棘轮的材料性能提出了新的要求，那就是要求它具有相当好的耐腐蚀性。材料要求耐腐蚀，对其强度没要求；选40CR。332棘轮形状确定基本形状如图图313棘轮其中D24MM，D160MM，D1300MM。34六槽槽轮机构设计341槽轮分类及材料选择槽轮机构由槽轮、装有圆销的转臂（拔盘）和机架组成。通常拔盘为主动件作等速连续转动，通过拔销带动从动件槽轮做间歇单向转动。槽轮机构具有结构简单紧凑、制造容易、工作可靠和效率高、槽轮的动静比为定值等特点，但槽轮机构在工作过程中有冲击，随着转速的增加及槽轮槽数的减少而加剧，故不宜用于高速。常用于某些自动机械和轻工机械中做转位机构。槽轮机构的种类很多如下图所示。其中最常用的是外槽轮（图A）和内槽轮（图B），球面槽轮（图C）和非正外槽轮（图D）则应用不多。根据工艺要求，槽轮的材料与热处理，调质240HBS渗氮05MM，550HV，38ROCMAL拔盘的材料与热处理45钢调质240HBS拔盘圆销的材料与热处理45钢，表面淬火42HRC。图314槽轮机构型式342槽轮机构设计及尺寸设计槽轮机构的主要尺寸如下图图315正外槽轮机构主要尺寸1）中心距L根据粒状巧克力自动包装机的工艺要求中心距10LM2）槽轮槽数Z63）槽轮每次转角2260Z4）曲柄销对应转角26210Z5）槽轮半径KRCOS10CS860KLZ6）曲柄销转动半径SIN10SI56RLZ7）曲柄销直径SD0151SDL8）曲柄轴直径（指两端支承的曲柄轴）2KDLR；268KDL20D9）槽轮的槽深,35MSKHL502SKDHRL10）槽轮轴径KKRH；273KKD25KD11）定位弧半径，（Z值小取大值，反之取小值）01L071534RL12）定位弧角度2Z240Z13）槽轮机构动静比2TZ动静21TZ动静槽轮机构的主要尺寸如下图。表39槽轮机构的主要尺寸343槽轮机构强度计算3431曲柄销轴强度计算如下图为曲柄销轴受力图图316曲柄销轴受力图当曲柄销轴危险断面受到弯曲及剪切时，一般截面的计算可先按正应力条件初选，再按剪切应力校核。（1）按正应力条件初选曲柄销轴危险断面的弯曲应力为MAX221N/M0BPCD或MAX120BPCD其中（）MAXZMCDA21ZJM式中曲柄销轴直径；1C轴肩宽（MM）；B销子长度（MM）；销轴上最大作用力（N）；MAXP销轴材料的许用弯曲应力（）2N/M已知，销轴材料为45号钢查机械设计许用弯曲应16D2C1B力，,槽轮转动惯量，计算0/30ZM2C37D0183J得60满足条件62（2）按剪切应力条件校核曲柄销轴危险断面的最大剪切力为MAXMAXAXAX21643PFD式中F危险截面面积（）销轴材料的许用剪切应力（）N/M3432槽轮工作表面接触应力的验算MAX04181080KJJSPEBR满足强度条件式中材料的许用接触应力（）JN/M对钢而言，一般取280JE材料的弹性模数，钢的5210N/MEB接触长度（MM）；曲柄销的半径；SR槽轮上的最大作用力（N）MAXKP第四章其他机构原理41顶糖、接糖机构示意图图41顶糖、接糖机构42抄纸和拔糖机构示意图图42抄纸和拨糖机构第五章巧克力糖包装机工作循环图51机械手工位段511分析各执行机构的运动循环图1）确定各机构的运动循环。PT已知86件/MIN，则分配轴的转速为TQN86R/MIN分配轴每转的时间就是该机的工作循环，即等于各个执行机构的运动循环，所以60/N60/86069（S）PT2）确定各机构运动循环的组成区段。拨糖机、送料辊轮和机械手转位都是间歇运动机构，它们的运动循环由两个区段组成拨糖机、送料辊轮和机械手转位等三个机构的转位运动时间；1KT拨糖机、送料辊轮和机械手转位等三个机构的的停歇时间。O因此，应有51PT1KO相应的分配轴转角为521K剪刀机构8的运动循环可分为三个区段剪刀机构的剪切工作行程时间；8KT剪刀机构的返回行程时间；D剪刀机构在初始位置的停留时间。8O因此，应有538PTK8DOT相应的分配轴转角为5488PKDO顶糖杆机构5的运动循环的组成区段为顶糖杆机构的顶糖工作行程时间；5KT顶糖杆机构在工作位置的停留时间S顶糖杆机构的返回行程时间；5D顶糖杆机构在初始位置的停留时间。OT因此，应有55555PKSDOTT相应的分配轴转角为56555PKSDO活动折纸板机构6的运动循环也可以分为四个区段活动折纸板机构的折纸工作行程时间；6KT活动折纸板机构在工作位置的停留实际；S活动折纸板机构的返回行程时间；6D活动折纸板机构在初始位置的停留时间；OT因此，应有57666PKSDOTT相应的分配轴转角为58666PKSDO3）确定各机构运动循环内各区段的时间及分配轴转角由于粒状巧克力自动包装机的工作循环是从送料开始的，因此以送料辊轮机构的工作起点为基准进行同步化设计，拨糖盘和机械手转位两个机构与之相同。A送料辊轮机构运动循环各区段的时间及分配轴转角根据工艺要求，试取送料时间S，则停歇时间为S，相应的分配轴转角为1KT51OT523603601/5/069104341KPKT13603602/5/069208691OPO1B剪刀机构8运动循环各区段的时间及分配轴转角根据工艺要求，试取剪切工作行程时间S，则相应的分配轴转角分别为KT4523603602/45/06921138K8KPT初定S，则S，则相应的分配轴转角分别为8DT548OT27133603604/45/06942278D8DPT36036013/27/069251208O8OPC顶糖杆机构5运动循环各区段的时间及分配轴转角根据工艺要求，试取工作位置停留时间S，则相应的分配轴转角为ST1323603602/135/0697725S5SPT初定S，S，则S，相应的分配轴转角分别为5KT45D1345O133603604/135/06915455KKPT36036014/135/06954105D5DP36036053/135/069204825O5OPTD活动折纸板机构6运动循环各区段的时间及分配轴转角根据工艺要求，试取折纸工作行程时间S，则相应的分配轴转角为K543603604/65/06932106K6KPT初定S，S，则S，相应的分配轴转角分别为6ST526D19536O19583603602/65/06916056SSPT36036031/195/06982946D6DP36036068/195/069181936O6OPT512各执行机构运动循环的时间同步化设计5121确定粒状巧克力自动包装机最短的工作循环。MINPT5944321MINDSKKPTTT（S）195362585122确定粒状巧克力自动包装机的工作循环。PT令上述三对同步点的错移量分别为T1、T2和T3，若取T1T2T31/195（S）则其在分配轴上相应的转角为13601321PTT粒状巧克力自动包装机的工作循环应为STTTTP531919563821MIN513绘制粒状巧克力自动包装机的工作循环如下图51所示图51包装机工作循环图1图52包装机工作循环图2514修正自动包装机的工作循环图实际上,粒状巧克力自动包装机要求每转生产一个产品,即要求,因此应对图进行修正,即按比例或用其他分析方法,求出循环图截短后各动区段的分配轴转角若将修正前各机构运动循环各区段对应的分配轴转角按比例放大,则有PXXT式中,修正后各机构运动循环各区段对应的分配轴转角X根据修正后的分配轴转角绘制的粒状巧克力自动包装机的工作循环图,如上图52所示52机械手工位段最后来研究分配轴转位与机械手转位、拨糖机构及工位机械手开合的关系1、当循环一开始，机械手刚开始旋转时，拨糖机构恰好离开机械手，慢慢退回，到分配轴转位60的时候，拨糖机构回至原位，紧接着不作任何停顿又慢慢地向下呀，到分配轴转位120时，拨糖机构又运动到了机械手的上方，而此时的机械手已转到位，静以待命。2、到分配轴转位140左右工位机械手开始张开，直到170左右完全张开，而此时的拨糖机构已慢慢地压入机械手，将糖慢慢地向下挤。3、到分配轴转位240时，拨糖装置到达行程的最下端，即在机械手装置的下表面左右，随后慢慢退回。结论本次设计的目的培养学生初步掌握独立从事专业技术工作的能力，提高学生从事工艺和工艺装备设计的水平，使学生初步掌握从事本专业科学研究工作的能力。通过毕业设计不但培养了我们运用各种工具书的方法和技巧，同时也培养了我们独立思考问题、解决问题的能力。通过翻阅查找各种工具书，扩大了视眼，丰富了自己的知识范围。本次设计我们是有充分准备的。我们不仅准备了四年的时间来掌握各门专业课学习，而且我们多次深入工厂实习，更主要的是设计期间不断地从网上、图书馆收集大量的资料，寻找各种解决问题的方法。所以说本设计我们是有充分准备的，它是与生产实际相结合。它也将成为我们走上工作岗位的一次重要演习，为我们今后的工作打下坚实的基础。巧克力糖包装机设计是一个典型的机械系统设计。提高食品工业的机械化和自动化程度，是实现食品工业现代化的重要一环。用现代化设备装备我国食品工厂，已成为一项迫切的重要任务。为了有利于食品工厂生产率的储存、流通和消费，必须根据需要对成品进行适当的包装。实现包装作业机械化的好处节约劳动力，提高生产率和产品质量，节约原材料和降低成本，降低劳动强度和改善环境卫生，保证操作的安全，减少车间的面积等。包装作业机械化、自动化目前正向着高速化、通用性、可靠性、费用低、流水线自动化控制、采用新的包装材料等六个方向发展。参考文献1汤瑞轻工机械设计上海同济大学出版社，19942尚久浩，张淳自动机械设计北京中国轻工业出版社，20033第十设计研究院编译自动化机构图例，北京国防工业出版社，19824韩正铜，王天煜机械精度设计与检测徐州中国矿业大学出版社20075程志红机械设计南京东南大学出版社，20066程志红，唐大放机械设计课程上机与设计南京东南大学出版社，20067成大先主编机械设计图册（第5卷）北京化学工业出版社，20008中国机械工程学会中国机械设计大典（第四卷）江西科学出版社，20029杨翔宇，谢明廖，林清带式无级变速器速比及机构设计研究重庆工学院10汪星桥机床设计手册北京机械工业出版社，198611成大先等机械设计手册北京化学工业出版社，200012许林成主编包装机械原理与设计上海上海科技出版社，198512王洪欣，冯雪君机械原理南京东南大学出版社200514第十设计研究院电子工业专用设备设计手册北京国防工业出版社，198315刘鸿文材料力学北京高等教育出版社，200416张键民机电一体化系统设计武汉华中理工大学出版社，200017邹慧君机械系统设计上海上海科学技术出版社，199618曹惟庆，徐曾阴机构设计北京机械工业出版社，200019彭国勋，肖正扬自动机械的凸轮机构设计北京机械工业出版社，199020BH苏瓦洛夫著，魏钟等译食品工业自动机与生产线北京中国轻工业出版社，198621余俊机械设计北京高等教育出版社，1986中文译文自动化处理、装配、包装高度变化的顺从的食品做一个三明治摘要本文阐述了设计、施工自动化系统和测试整机装配包装的三角形的三明治。这个过程是目前,劳动密集型的小高度自动化机械设备。本文分析了目前ABSTHIS手工制作技术和发展一个数量的模块工作站可以纳入现有的线代替人力操作。这台机器开发完成最终装配的三明治然后切入,进一个塑胶包装件的平底锅容器、可供数量及最早发货日期。测试的整体性能真正的植物试验系统的调查。1介绍食品工业是世界上最大的制造业,在欧盟年营业额超过6000亿。