糖果自动包装机送料装置设计_毕业论文设计

1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)糖果自动包装机送料装置设计学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化班级学号姓名指导教师负责教师沈阳航空航天大学2013年 6月摘要本次毕业设计要求设计一台扭结式糖果包装机，通过许多方案的综合评价、筛选，最后确定了这一台连续式包装机。该机由上料斗、分糖落糖部件、钳糖部件、扭结部件、纸架部件、切纸部件以及动力源无极变速部件、动力分度箱等几大部件，整个包装过程实现了自动化，与现代化机械相比，本机器实现了高速、连续性，具有较高的生产率、低动力消耗、使用简单、维修方便可靠等优点。随着科学技术的不断发展进步，各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设

2、备都提出了新的要求，包装机械在流通领域中发挥着越来越大的作用。包装机械竞争日趋激烈，而高度自动化、智能化、多功能、高效率、低消耗的包装设备越来越受到行业的青睐。包装机械有多种分类方法。按功能可分为单功能包装机和多功能包装机；按使用目的可分为内包装机和外包装机；按包装品种又可分为专用包装机和通用包装机；按自动化水平分为半自动机和全自动机等。本次设计采用 CAD 软件画了五幅装配图， 分别是总体图、 拨糖部件、剪纸部件、扭糖部件、钳糖部件，实现了设计任务要求。关键词：包装；传送；拨糖；剪纸；Material Sending Equipment Design Of A CandyAutomatic

3、Packing MachineAbstractMy graduated project is to design a candy snarling type automatic packing machine through a synthetically study and screaming of some plans.This machine is composed of electronic getting vibration raise candy funnel,separate andlover candypart,grip-candy part,energy source-sou

4、rce-stepps speed change paretic.This produce-packing process realized automization and continuous of produce.Thismachine packaging technology and equipment the circulation is playing an increasingly larger role. Packaging machinery increasingly competitive and of packaging equipment increasingly fav

5、ored by the industry. There are a variety of packaging machinery classification methods. According to the functions can be divided into single-function and multifunction packaging machine packing machine; according to the purpose of use can be divided into inner and outer packaging machine machine;

6、press pack varieties can be divided into specific and generic packaging machine packing machine; divided into semi-automatic machine according to the level of automation and fully automatic machines.CAD software drew five of the assembly drawing,respectively is overall figure,dialthe sugar,paper cut

7、ting parts,components,clampsugar parts and components,andrealize the design task requirements.Keywords:Packing;Send;Sugar allocation;Paper cutting目录摘要 .IAbstractII目录I V1 绪论11.1 研究背景和意义11.2 扭结式糖果包装机研究现状11.3 本文研究的主要内容32 扭结式糖果包装机总体方案设计52.1 功能、参数及应用范围分析52.2 总体的布局及机器的要求52.3 拨糖和剪纸部件的要求和改进52.4 现有的糖果包装设备原理与

8、结构分析62.5 要求明细表的制定72.6 设计的组织准备与计划102.7 功能结构分析11明确功能目标11分析整机功能142.8 总体设计错误！未定义书签。选择机型错误！未定义书签。功能结构分析错误！未定义书签。2.8.3功能结构分析 .错误！未定义书签。3 扭结式糖果包装机部件设计 .错误！未定义书签。3.1对执行构件的运动要求 .错误！未定义书签。3.2结构设计 .错误！未定义书签。3.3机器的传动与调整 .错误！未定义书签。4 绘制工作循环图 .错误！未定义书签。5 设计计算 .错误！未定义书签。5.1分动轴的设计计算 .错误！未定义书签。5.1.1各传动比的计算 .错误！未定义书签。

9、5.1.2功率的确定.错误！未定义书签。5.2拨糖部件设计计算 .错误！未定义书签。5.2.1确定拨糖链轮的转速 .错误！未定义书签。5.2.2设计链轮 .错误！未定义书签。5.3剪切部件的计算.错误！未定义书签。5.3.1剪刀轴的校核 .错误！未定义书签。5.3.2剪刀轴的轴承寿命校核 .175.3.3剪纸部件链轮处轴的校核 .205.3.4剪纸部件动力传入轴的校核 .205.4拨糖部件的校核.225.4.1拨糖部件轴1 的校核 .225.4.2拨糖部件轴1 上轴承寿命的校核 .265.4.3拨糖部件轴2 的校核 .275.4.4拨糖部件轴2 上轴承寿命的校核 .28拨糖部件轴 3 的校核2

10、9总结30参考文献32致 谢341 绪论1.1 研究背景和意义目前 , 国内糖果产品的包装形式有扭结式包装、枕式包装、折益信封式包装。枕式包装在国际上流行于上个世纪6070 年代 , 国内从 80 年代开始流行至今。 传统扭结式包装是最老的包装形式, 从发明到现在已有近百年历史。 这种包装形式多用于糖果 , 它不仅可以通过现代化高速、自动化的包装机来完成 , 也可以通过手工操作完成。最初的扭结包装机结构简单，功能单一，操作复杂，只能完成最基本的扭结动作，而且生产效率低下又极不卫生。因此曾一度被枕式包装机的出现所取代。多年以来 , 糖果包装一直是以枕式包装独占鳌头，风靡一时。直到现在枕式包装机也

11、较扭结包装机普及 ,。目前大多数糖果、巧克力生产企业均采用枕式包装。但随着糖果包装行业的迅猛发展，以及各种先进技术的应用，糖果扭结包装这种古老而有年轻的包装形式越来越受到人们的青睐。糖果扭结包装机的结构和功能不断完善,使这种受人们欢迎的包装形式沉寂了一段时期后又走上了舞台。1.2 扭结式糖果包装机研究现状用挠性包装材料裹包产品，将末端伸出的裹包材料扭结封闭的机器称为扭结式裹包机。其裹包方式由单端和双端扭结。我国糖果包装六七十年代前主要以手工作业为主，这是由我国当时的特殊国情决定的，对糖果扭结包装机的研究很少。随着市场需求的不断扩大和食品工业的快速发展，改革开放前我国开始从欧美等发达国家引进他们

12、的糖果包装机械设备，并开始有计划的进行仿制和改造，吸收国外糖果包装机械的设计理念和制造经验。到八十年代初已经基本完成了对引进的糖果包装机械装置的消化吸收工作，并对糖果包装机开发出自己的新技术、新设备。九十年代，我国研制出伺服电机驱动的食品包装机械，食品包装机械行业实现了由机械装置为主向电脑程控为主的技术升级。在这种情况下，我国糖果包装机取得了长久的发展。伺服电机驱动的糖果包装机生产速度更快，自动化程度更高，机械性能的柔软性、系统化程度也迅速提高。中国以糖果包装机、颗粒充填机、液体灌装机等为代表的食品包装机械以其独特性赢得了世界市场广阔的销售空间。例如上海久丰食品机械有限公司自行研发制造的双扭型

13、糖果包装机处于世界领先水平 , 申请专利并取得国家级鉴定备案。目前糖果包装机的研究和开发主要是抓住一个核心技术：计算机技术进入食品包装机械领域。我国已成功地研发出具有世界领先水品的微电脑程控式扭结包装机，并实现实用化，开始向众多国内外食品包装机械厂家提供该设备。该机采用国际流行的两端扭结式包装 , 设计合理、结构新颖、经济实用 , 受到广东、福建、浙江、上海、山东、四川、河南等地及东南亚地区各使用厂家的一致好评。随着时代的不断发展和科技的不断进步，中国制造的糖果包装机械必将走向世界。虽然我国的糖果包装机械发展较快，但由于历史原因和我国的一些特殊国情，我国食品包装机械起步较晚，技术水平从整体上看

14、要比先进国家的枝术水平整体落后好几年。糖果包装机在产品的开发、性能、质量、可靠性等方面有着明显不足。从质量上看：我国糖果包装机械的生产技术和生产手段较落后，大部分还是采用陈旧的通用设备加工，产品的规格、型号不全，质量还有待于进一步提高。糖果类包装机械品种少，配套数量少，缺少高精度和大型化产品，远不能满足市场需求。自行研发的糖果包装机性能较低，稳定性和可靠性差、外观造型不美观、表面处理粗糙，许多元器件质量差，寿命短、可靠性低，影响了整体的质量。从产品开发看：我国糖果包装机械主要还是仿制、测绘，稍加国产化改进，谈不上正真意义的开发研究。目前，国内厂家对糖果包装机的研发投入较少，产品开发缺少创新，难

15、上水平，新产品开发不但数量少，而且开发周期长。在企业管理上，往往重生产加工，轻研究开发，创新不够，不能紧跟市场需求及时更新产品。我国糖果包装机械行业缺乏知识产权意识，这也是其他行业的通病，往往刚设计出来的产品很快就被仿制出来了，短时间内有上千家企业同时投放市场，到最后甚至根本找不到谁是该设备产品的开发者。许多企业忙于现有产品扩大市场，忙于仿制和抄袭他人的产品，根本不去考虑产品如何升级换代，如何实现技术创新。从糖果包装机自动化程度看：国外使用的糖果包装机械自动化程度高，单产比我国大。这不是我国的制造水平达不到，而是需求上的问题。其原因：一是我国劳动力多、成本低；二是我国制造企业总体规模不大，而产

16、能大的机型一次性投入大，会给企业带来很大的负担。目前我国糖果类食品包装机械出口额还不足总产值的5%，进口额却与总产值大抵相当，与发达国家相去深远。1.3 本文研究的主要内容本文的研究内容主要包括以下四个方面：（ 1）总体方案的设计；（2）部件设计；（3）绘制工作循环图；（4）设计计算；2 扭结式糖果包装机总体方案设计2.1 功能、参数及应用范围分析用途：包装已成型的蛋白糖和乳脂糖。生产率： 400600 块分糖块规格：圆柱形：直径? ：1216mm厚： 2030mm长方形：长： 2530mm宽： 1216mm厚： 1014mm包装材料：宽为70-85mm 的双层包装纸裹包方式：双端扭结式裹包。

17、设计要求： 1.连续式同步裹包外形尺寸： 2500×1400×16002.2 总体的布局及机器的要求供送系统是由理糖机构和传送带组成。驱动系统由电机组成。裹包系统由复纸器组成。分离系统由剪纸刀组成。扭结系统由扭结机械手组成。在设计时应在保证正常的条件下，尽量降低成本，本产品应小于5000 元开发。周期14 周开发费用3000 元整机寿命5 年以损件寿命2 年2.3 拨糖和剪纸部件的要求和改进本次设计中，我负责设计糖果包装机的拨糖机构、剪纸机构的设计任务。在拨糖部件中原来采用的是同步齿形带，由于使用时间过长，易导致打滑现象，所以我把它改为同步齿形链，这样既保证了传动效率，又不

18、会出现打滑现象。剪纸部件以前有用一个刀片固定，另一个另一个刀片转动来实现剪纸，这样，由于两个刀片接触力不均导致纸不易剪断。为了保证糖纸能顺利的切断，本设计用两个斜齿轮带动两个刀片转动的装置实现切。2.4 现有的糖果包装设备原理与结构分析近半个世纪以来，随着生产与流通日益社会化，现代产品包装正以崭新的面貌崛起，因此包装机械受到人们普遍的重视。包装机械是特殊类型的专业机械，机种繁多，量多面广。近年来随着科学技术的突飞猛进，包装机械的自动化程度越来越高，这样就直接提高了产品的质量和经济效益，同时对加强市场管理，改善工人劳动条件，降低产品成本，提高劳动生产率有很大帮助。包装机械的种类繁多，据其功能不同

19、可分为裹包、充填、封口、固定标签、多功能包装、清洗、干燥、杀菌等多种。我要设计的糖果包装机属于裹包类。裹包机按其方式不同分为半裹、全裹、缠绕、拉伸、贴体、收缩等六种。我这次设计要求全裹扭结式，与其相并列的还有折叠、接缝、覆盖三种方式。如上图2.1 所示。 A 折叠式，折叠信封式包装，多用于巧克力产品，糖果适宜做卷包、条包、合装，这种包装形式对包装设备和包装材料都有较高的要求。B 扭结式，常见的包装形式，结构比较简单。 C接封式， D 覆盖式。2.5 要求明细表的制定通过分析设计任务，从人机环境三方面的产生相互影响和作用考虑，对其全部的内容进行调整。完善并补充以后，按其性质和对实现设计任务作用的

20、大小主次进行分类、排列、编制出完善的任务明细表。如表2.1 所示表 2.1糖果自动包装机序要求（ F）更改更改负号愿望（ W）内 容日期原因责人功能要求1F包装速度可调2F包装糖果种类可变3F可靠性高4F裹包后包装纸与糖果结合松紧度适宜且无破损5F包装合格率高于 90%技术要求6F糖果 形状：圆柱形，长方形尺寸：12 16 长 20 30长 2530 宽 1216mm厚 10147F包装材料：防油蜡纸，玻璃纸，宽度 =7085mm8F裹包方式：单层双扭结9F生产效率： 400 600 块分10F出现故障能够自动停机并报警11F连续包裹12F空间限制： 2500×1400×1

21、600mm13F机器重量小于 1000kg14W包装纸的商标在包好的糖块的中央运行特征15W不会因糖纸屑和糖屑引起堵塞二停机16F可以手动调整17F各执行机构既可自动调节也可手动调节18W整机既可连续工作也可间歇工作动力要求19F执行机构的力度和机械度不能损坏糖果20W结构简单，成本低21F电机驱动，电机功率 =1 1.5kw22F本机寿命 =5 年23F主要结构可靠性达 0.9824W符合噪声规定人机工程25F操作件的布置使人工作舒适26W整机外观美观27W有显示装置28W有计数器29W能防止工伤事故30W有测控装置制造和安装31F小批生产，不需专用设备32F零件工艺性合理33W尽量采用标准

22、件34F零件拆装方便易维修使用维修35F使用方便，无需专人看管36F机器要经常保养37F便于清洗和润滑38W清洗，润滑自动化39F无需专门的安装基地40F运输方便，拆开运输卫生要求41F与糖果接触部分五毒无污染42F包装纸无污染43F工作环境卫生，清洁其它要求44F成本小于 3000 元2.6 设计的组织准备与计划本次毕业设计，为了能够运用并掌握所学知识技能，提高分析和解决实际问题的能力，为将来的工作打下坚实的基础，我们尽管是在原有机械设备基础上的改进设计，我们以开发性设计来对待，以期达到预期效果。设计第一阶段：我们根据任务书要求，在搜索，归纳分析资料的基础上，应用现代设计方法学进行功能分析，

23、方案评价和决策，设计要求具体实施，确定机器的结构形式及主要参数。设计第二阶段：对已确定的设计方案，通过必要的技术计算，进行机器的原理和总体设计，确定机器的总体参数、动力、以及与整机有关的主要部件参数，确定部件相互位置和尺寸，并考虑设计方案满足多方面要求而采取的各种措施，使各部件相互协调，以保证整机性能最完善的满足设计要求。设计第三阶段：运用机械零件和机构学知识，进行零件和机构的设计，通过理论分析、技术计算及总体布置的要求，参考同类部件的结构，确定零部件结构参数。设计第四阶段：我们将运用机制工艺学的知识对整机中的典型零件进行工艺性分析，以用来达到复习和巩固零件几何形状、尺寸链的分析计算，并进一步

24、熟练，根据零件的工作条件选择适当的材料，以及确定零件尺寸及公差的技术。2.7 功能结构分析明确功能目标（1）设计任务抽象化通过对明细表的进一步思考，抛弃知识、经验、思维方法、环境等因素影响，从任务书中找出其本质核心，抛弃非本质东西以后，将保留的要求所含内容加以扩展，最终得到抽象化结果如下：1. 被包装糖块尺寸与机器部件相匹配；2. 糖块在送糖槽内放置状态适宜；3. 糖块输入量与生产率相适应；4. 输入量过大时自动停止上料；5. 扭结松紧度适宜；根据抽象的结果我们可以进一步进行功能分析（2）功能目标的明确。设计任务抽象化的最终结果对整个系统而言就是该系统的总功能。总功能主要体现在输入和输出之间的

25、关系以及其性质状态的变化上，对于糖果包装机而言，主要体现在材料的变化上，则材料流成为整机系统的主流，总功能主要反映材料的变化，用黑箱图表示如图2.2 所示，能量能量信号信号糖块，包装纸包装时的糖块图 2.2糖果自动包装机总功能黑箱图（3）确定工艺原理和作业次序作业对象的每一种转化的实现都可以采用多种方式。而工艺原理决定了技术过程的基本机构组成，工艺过程及其先后次序，例如：当要改变糖纸形状进行裹包前，可以采用固定挡片和可动折纸板来实现。也是采用了模拟人手动作的原理，也可以采用弹性通道使糖纸自动成筒形裹覆于糖块表面。究竟采用哪一种方式就决定了工艺过程同时也决定了工艺过程的基本次序。根据任务书要求，

26、确定本机工艺过程为：送纸送糖裹包剪纸扭结出糖图 2.3 包装工艺流程图1 送糖； 2糖钳手张开、送纸； 3夹糖； 4切纸；5纸、糖进入糖钳手； 6接、送糖杆离开；7下折纸； 8 上折纸；9扭结； 10打糖工艺过程的确定的同时包装工艺路线随之成定局。连续运动工位的糖果包装机，工艺路线有直线型、阶梯型、圆弧型和组合型。本机采用圆弧型和直线型组成的组合型。包装材料由上而下倾斜送到输入工位，被包装物竖直下落与之结合，这种方案选用糖块首尾衔接设计，由设计根据实际情况拟定，故比较灵活方便。（4）确定技术过程：在确定了工艺原理和作业次序、工艺顺序后、作业对象由此而完成的转化，既构成了技术过程的主流程，本机器

27、将工艺和作业次序有机结合形成了改变包装纸与糖块相对状态的特有功能：双端扭结式裹包，拟定技术过程的方框图如2.4 所示：图 2.4 糖果自动包装机技术过程方框图（ 5）引进技术系统并确定其边界由于技术过程中那些必须的效应既可以由人，也可以由技术系统来完成，人机间任务的分配将体现系统机械化和自动化程度，故技术系统的边界应尽早确定，使人机间作业分工明确，同时确定机械系统的具体任务，并把这些任务分配给各个机械系统。1. 技术系统的功能任何技术系统，都拥有五种基本的功能，即存储、分离、传导、组合和转化。本台糖果包装机在糖果包装这一总功能的拥有下，技术系统应具有如下几种功能：1）包装材料的存储、传导、分离

28、。2）作业对象（糖块）的存储、传导。3）包装材料（商标纸）与作业对象（糖块）的结合即裹包。4）扭结是最主要的功能，只有具备了该功能本次设计才有成功的可能。2. 操作者的任务1）开机前，安装好糖纸，并安放到适宜位置；2）开机前手动调整，使糖块运送到必要位置；3）开机、停机、调速、上下料；4）应付各种意外事故；分析整机功能（1）经过分析整机技术系统，确定出本机器的分功能如下：a. 作业对象（糖块）的存储（材料存储）b. 包装材料的存储（材料存储）c. 作业对象的传输（材料传导）d. 包装材料的运送（材料传导）e. 裹包成筒形（材料结合）f. 切断包装纸（材料分离）g. 扭结成形（材料转换）=400

29、rmin, 对于实心轴而言，WTd330.220330.2d1600 mm16（5.2 ）T9550 103P9550103 0.03nT =WT4.4766 MpaWT400 1600剪切轴的材料是 45 号钢，查机械设计手册得T3040Mpa因为 TT ，所以该轴扭转强度符合要求2）剪刀轴的弯扭合成强度校核对轴进行受力分析，已经知道轴齿轮传动产生的各力大小，径向力Fr380，N轴向力 Fa146N,圆周力 Ft565N对轴画出受力分析图为图 5.1轴受力分析图水平面做受力分析的图 5.2水平面受力分析图根据受力平衡方程计算得FH 1226N,FH 2226N垂直面做受力分析得图 5.3垂直

30、面受力分析图其中， M a Fad146 26.5 3869 N .mm2列出受力分析方程式，得FV1334.4N , FV2425.6N根据上述受力分析，可以画出该轴的弯扭图，如下：图 5.4水平方向弯矩图图 5.5垂直方向弯矩图图 5.6 扭矩图根据以上分析，可以知道危险截面是右边的轴承受力处，M150482101702对于一般钢制的轴，危险截面上的计算应力ca 可按第三强度理论（最大剪应力理论）计算M caM 2T2cab（5.3 ）W2式中， 是根据转矩所产生的应力矫正系数，M 是指危险截面处的弯矩大小， T是转矩，抗弯截面模量 W 0.1d 3对于不变化的转矩，0.3在对称循环变应力

31、的条件下，45 号钢的取，代入公式4.3，得b70MpaM 2T2214973218163.36ca0.120329.42MpaW因为 cab ，所以剪切轴弯扭合成强度符合要求剪刀轴的轴承寿命校核1）在剪切轴中，由于要实现两个刀片的反向旋转，两边的轴承大小不一样，左边的轴承采用的是7204C，查机械设计课程设计得到其各项参数为：Cr=11.2KN, Cor=7.46KN右边滚动轴承采用的是7107C，查机械设计课程设计得到其各项参数为：Cr=23.5KN, Cor=171.5KN2) 角接触轴承的派生轴向力公式为S=eR(5.4)根据轴校核时的受力分析图，可算出，轴承所受的径向力大小：R1FH

32、2FV22262334.42403.61N11RF2F22262425.62481.8N2H2V2先计算右边轴承7107C 的派生轴向力，根据机械设计书，因为A146，通过插值法，选取 e10.36，代入 4.4 公式，得C00.00817500S1e1 R10.36403.61145.61再计算左边轴承7204C 的派生轴向力，根据机械设计书，因为A146，选取 e20.38，代入 4.4公式。得C00.027460S2 e2 R2 0.38481.88 183.11N3) 根据所受轴向力和轴承派生力的大小做出剪刀轴的轴向力受力分析图如下图 5.7轴承受力分析图其中 Fa146N ，根据受力

33、分析得两个轴承受到的轴向力大小为：A1A2183.11N5）当轴承承受力矩载荷时，当量动载荷公式为P f m XR YA（5.5 ）式中，径向载荷系数轴向载荷系数轴承所承受的径向载荷A轴承所承受的轴向载荷fm 载荷系数，力矩较小取f m =1.5先计 算右 边 的7107C 轴承 的当 量 动载荷，由于A1183.110.45e1, 取X10.44,Y11.57 ，代入公式 4.5 ，得当量动载荷为：R1403.61PfmX RY A1.50.44403.61 1.57 183.11697.61N1111 1再计算左边的 7204C轴承的当量动载荷，由于 A21183.110.38 e2，取，

34、R1481.88，代入公式4.5 ，得当量动载荷为：Pf mX RY A1.5481.88=722.82N5) 由寿命计算公式：Lh106C（5.6）60nP式中： n=400rmin,e=3先计算右边的7107C轴承的寿命，其中 C=23.5KN， P1 =697.61N10623.51033Lh400697.6160=1592774h得到的轴承寿命远远大于预计的轴承寿命（5 年），经校核寿命足够。再计算左边的7204C轴承的寿命，其中 C=11.2KN， P2 =722.82N10611.21033Lh400722.8260=155007h17 年得到的轴承寿命符合设计要求。剪纸部件链轮处

35、轴的校核此处校核的轴是锥齿轮与链轮一起同步转动处的轴，根本不承受任何的转矩，对于主要承受的是弯矩作用的心轴，只要按弯扭合成强度校核就可以了，直接画出轴的弯矩为图 5.8轴的受力分析其中轴受到的轴向力来自两处，一个是锥齿轮对轴的径向力，另一个是链轮对轴的压轴力，所以FFrQ f380587.9967.9NM967.93029037 N .mm对于心轴校核， 危险截面上的计算应力ca 可按第三强度理论 （最大剪应力理论）计算M 22M caT（5.7 ）caWbW式中， 是根据转矩所产生应力的性质而定的应力矫正系数，M是指危险截面处的弯矩大小， T 是转矩此处为 0，抗弯截面模量W 0.1d3，4

36、5号钢的b为，70Mpa代入公式得M2903749.79Mpaca0.1 183W因为cab，所以轴强度符合要求。剪纸部件动力传入轴的校核此处校核的轴是传入轴，承受一定的扭矩，同时还承受链轮对其的压轴力，对其进行扭转强度的校核以及弯扭合成条件的校核。1） 对轴进行扭转强度的校核校核公式为TTWTT（5.8 ）根据 4.2 中链轮的计算可知扭矩T QfD/ 2587.9 70 / 220576.5N mm对于实心轴而言，d 30.2d30.2 1633（5.9 ）WT819.2mm16代入公式数据得T20576.525.12MpaT819.2WT轴 1 的材料是 45 号钢，查机械设计手册得T3040Mpa因为T