机械原理课程设计巧克力糖包装机

PAGE1-机械原理课程设计设计题目：巧克力糖包装机院系：机械工程学院班级：学号：姓名：指导老师：目录设计题目及原始数据……………….2设计方案提示……….3设计任务…………….3机械机构的选择及设计原理……….4巧克力糖包装机的总体布局……….7巧克力糖包装机的传动系统……….9巧克力糖包装机的工作循环图……10巧克力糖包装机的齿轮设计………17巧克力糖包装机的机械手设计……19巧克力糖包装机的凸轮设计………20巧克力糖包装机的槽轮设计………23设计心得……………24设计题目及原始数据设计巧克力糖自动包装机。包装对象为圆台状巧克力糖（图1），包装材料为后0.008mm的金色铝箔纸。包装外形应美观挺拔，；铝箔纸无明显损伤、撕裂和褶皱（图2）。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（图3）。包装工艺动作为：1、将64mm*64mm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。设计数据表格方案号ABCDEFGH电动机转速（r/min）144014401440960960820820780每分钟包装糖果数目（个/min）120906012090908060具体设计要求如下：1、要求设计糖果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。2、整台机器外形尺寸（宽*高）不超过800mm*1000mm。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。二、设计方案提示1、剪纸与供纸动作连续完成。2、铝箔纸锥面成形的机构一般可采用凸轮机构、平面连杆机构等。3、实现褶纸动作的机构有多种选择：包括凸轮机构、摩擦滚轮机构等。4、巧克力糖果的送推料机构可采用平面连杆机构、凸轮机构。5、各个动作应有严格的时间顺序关系。三、设计任务1、巧克力糖包装机一般应包括凸轮机构、平面连杆机构、齿轮机构等；2、设计传动系统并确定其传动比分配，在图纸上画出传动系统图；3、图纸上画出机器的机构运动方案简图和运动循环图；4、设计平面连杆机构。并对平面连杆机构进行运动分析。绘制运动路线图；5、设计凸轮机构。确定运动规律，选择基圆半径，计算凸轮廓线值，校核最大压力角与最小曲率半径。绘制凸轮机构设计图；6、设计计算齿轮机构；7、编写设计计算说明书；8、学生可进一步完成凸轮的数控加工。四、机器机构的选择及设计原理1、方案的选择该设计选择方案A，电动机转速为1440r/min，每分钟包装糖果数目为120个。2、包装机供纸机构1——齿轮2——摩擦轮3——摩擦轮不完全齿轮在皮带的带动下转动，有齿部分与齿轮1啮合，带动两个摩擦轮将纸带传出去，而当不完全齿轮转到无齿部分的时候，齿轮1将停止转动。从而达到间歇式供纸这一过程。3、包装机剪纸机构4——偏心齿轮偏心齿轮转动使得a杆上下运动，近而使得b杆右端上下运动，最终带动d杆上下运动使得d杆下端的刀实现把纸剪断的过程。4、包装机推糖机构5——齿轮6——带轮该送料机构由齿轮、带轮、皮带、滑块、推杆组成。动力由带轮6输入，带动连杆运动。带轮6通过皮带与电动机相连，当带轮6运动时将使齿轮5转动，这样推杆e将以偏心的形式随齿轮5左右移动，从而将巧克力推入下一道工序中。5、包装机锥面成型机构7——凸轮8——带轮巧克力糖包装成型机构1-左抄纸板2-钳糖机械手3-按糖杆4-右抄纸板5-锥形尼龙绳圈6-铝箔纸7-糖块8-顶糖杆该成型机构主要由凸轮、滑板构成。当凸轮7绕其轴线转动时,使得推杆h上下运动，在向上运动时它将推动推杆连接的平台上的巧克力一并向上运动，并将锥筒下的纸连同巧克力一起推入其中，此时凸轮达到最高点，而凸轮上的链接点n达到了最低点，在n点从最高点转到最低点的过程中滑块i，z将向平台靠拢迫使余下的包装纸紧贴巧克力糖，包装好后巧克力糖将落到平台上，并将被下一块要包装的巧克力推入轨道中送出去。五、巧克力糖包装机的总体布局1、机械手的执行机构根据巧克力糖的包装工艺，可以确定包装机由下列执行机构组成：送糖机构供纸机构接糖和顶糖机构抄纸机构拨糖机构钳糖机械手的开合机转盘传动机钳糖机械手和送糖机构如下图所示1-传送带2-糖块3-托盘4-钳糖机构5-钳糖机械手6-弹簧7-托盘8-机械手开合凸轮9-输料带Ⅰ-进料、成型、折边工位Ⅱ-出糖工位其工作原理为：机械手的开合动作，由固定的凸轮8控制，凸轮8的轮廓线是由2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；从滚子在小半径上弧上，机械手靠弹簧6闭合。接糖杆和顶糖杆的运动，不仅具有时间上的顺序关系，而且具有空间上的关系，因此他们的运动循环过程必须遵循空间同步的化的原则设计。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橡皮类的弹性件。1-圆柱凸轮2-接糖杆3-糖块4-顶糖杆5-平面槽凸轮总体布置图六、巧克力糖包装机的传动系统根据圆台状巧克力包装机系统的设计的一般的原则和巧克力糖包装工艺的具体要求，拟定如下图所示的传动系统：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0.4kW,分转速为70～130r/min，总降速比，采用平带、链轮两级降速，其中，。配而无级变速的锥轮直径。螺旋齿轮副1、2、3的传动比,直齿标准齿轮副的传动比i=1.67。七、巧克力糖包装机的工作循环图1、分析各执行机构的运动循环图1）确定各机构的运动循环已知＝120件/min，则分配轴的转速为n=120(r/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/n=60/120=0.5（s）2）确定各机构运动循环组成区段拨糖机、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；——拨糖机、送料辊轮和机械手转位等三个机构的的停歇时间。因此，应有＝＋(7.1)相应的分配轴转角为(7.2)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；——剪刀机构的返回行程时间；——剪刀机构在初始位置的停留时间。因此，应有＝＋＋(7.3)相应的分配轴转角为(7.4)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；——顶糖杆机构在工作位置的停留时间——顶糖杆机构的返回行程时间；——顶糖杆机构在初始位置的停留时间。因此，应有(7.5)相应的分配轴转角为(7.6)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；——活动折纸板机构在工作位置的停留实际；——活动折纸板机构的返回行程时间；——活动折纸板机构在初始位置的停留时间；因此，应有(7.7)相应的分配轴转角为(7.8)3）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=360°×=360°×1/5/0.5＝144°=360°×=360°×2/5/0.5＝288°B、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：＝360°×＝360°2/45/0.5＝32°初定＝s，则＝s，则相应的分配轴转角分别为：＝360°×＝360°×4/45/0.5＝64°＝360°×＝360°×13/27/0.5＝346.67°C、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：＝360°×＝360°×2/135/0.5＝10.67°初定＝s，＝s，则＝s，相应的分配轴转角分别为：＝360°×＝360°×4/135/0.5＝21.33°＝360°×＝360°×14/135/0.5＝74.67°＝360°×＝360°×53/135/0.5＝282.67°D、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：＝360°×＝360°×4/65/0.5＝44.31°初定＝s，＝s，则＝s，相应的分配轴转角分别为：＝360°×＝360°×2/65/0.5＝22.15°＝360°×＝360°×31/195/0.5＝114.46°＝360°×＝360°×68/195/0.5＝251.08°2、各执行机构运动循环的时间同步化设计确定粒状巧克力自动包装机最短的工作循环。(7.9)＝＝（s）确定粒状巧克力自动包装机的工作循环。令上述三对同步点的错移量分别为△t1、△t2和△t3，若取△t1=△t2=△t3=1/195（s）则其在分配轴上相应的转角为粒状巧克力自动包装机的工作循环应为3、绘制粒状巧克力自动包装机的工作循环4、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,则有式中,修正后各机构运动循环各区段对应的分配轴转角.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。八、巧克力糖包装机的齿轮设计1、斜齿轮副1、2、3的设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算结果1．选齿轮精度等级级72.材料选择45#钢3.选择齿数ZZ1=28Z2=1×28个28284.选取螺旋角β一般取（8-20）度12度125.齿宽系数Фd0.66.选取模数查标准模数系列表mm27.计算齿轮的分度圆直径dmm57.2557.258.计算齿轮宽度Bb=φdd1圆整后取：B1=57.25×0.6=35B2=57.25×0.6=35mm35352、标准直齿齿轮副16的设计计算表项目计算（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45#钢3.选择齿数ZZ1=32Z2=1.67×32个32544.齿宽系数Фd0.55.选取模数查标准模数系列表mm26.计算齿轮的分度圆直径dmm641087.计算齿轮宽度Bb=φdd1圆整后取：B1=32B2=54mm3254九、巧克力糖包装机的机械手设计项目计算（选择）依据计算（确定）结果项目计算（选择）依据计算（确定）结果A1A1＞Φ130R5R5=(R1-R2)/2=(5~15)10A2取A2=A130T1T1=60度60r1r1=(100~200)150T2T2=60度60r2取r2=r1-（30~50）110Φ1Φ1=Φ124r’r’=（30~50）50Φ2Φ2=Φ217R1R1=（80~120）100Φ3Φ3=Φ2-(5~10)12R2R2=R1-（10~30）80Φ4Φ4=Φ312R3R3=R4-Φ1100R2R=Φ112R4R4=（100~200）130HH=h+（4~10）17十、巧克力糖包装机的凸轮设计1、顶糖杆槽凸轮5R=（40~70）50H=（50~100）80推程h=H-R302、拨糖杆偏心凸轮7R=（40~70）50H=（50~100）87推程h=H-R373、剪纸刀平面凸轮6、抄纸板平面凸轮8剪纸刀平面凸轮6参数序号凸轮运动角δ推杆的运动规律10°~120°等速上升h=602