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1、自动化机机械设计计课程设设计课程题目目： 粒粒状巧克克力糖包包装机的的设计学院： 机械工工程学院院专业： 机械设设计制造造及其自自动化 班 级： 机械0065班班 姓名： 闫立立海学号：220066110095指导教师师： 潘潘永阁 成 绩：20099年122月100日目 录录一、 设计任务务书11二、 粒状巧克克力糖包包装机的的工艺确确定33三、 粒状巧克克力糖包包装机的的总体布布局77四、 粒状巧克克力糖包包装机的的传动系系统99五、 粒状巧克克力糖包包装机的的工作循循环图110六、 粒状巧克克力糖包包装机的的齿轮设设计115七、 粒状巧克克力糖包包装机的的机械手手设计117八、 粒状巧克
2、克力糖包包装机的的凸轮设设计118九、 粒状巧克克力糖包包装机的的槽轮设设计221十、 设计小结结222十一、参参考文献献222一、设计计任务书书1、粒状状巧克力力糖被加工对对象是粒粒状巧克克力糖，如如图1所所示。HH=155mm，=25mmm， =200mm。图1 产品形状2、包装装材料巧克力糖糖包装采采用厚度度0.0008mmm755X75的银色色铝箔卷卷筒纸。3、机器器的生产产率自动机的的正常生生产率为为86件/ minn。4、包装装质量要要求要求巧克克力糖包包装后外外形美观观、挺括括、铝箔箔纸无明明显损伤伤、撕裂裂、褶皱皱（如图图2所示示）。5、对自自动机的的基本要要求机械机构构简单，
3、工工作可靠靠、稳定定，操作作方便、安安全，维维修容易易，造价价低, 大批批量生产产。 7、设计计工作量量：设计说明明书一份份。图2 包装产品最后形状二、粒状状巧克力力糖包装装机的工工艺确定定1产品品特征粒装巧克克力糖呈呈圆台形形，轮廓廓清楚，但但质地疏疏松，容容易碰伤伤。因此此，考虑虑机械动动作时应应适合它它的特点点，以保保证产品品的加工工质量。产产品夹紧紧力要适适当；在在进出料料时避免免碰撞而而损伤产产品；包包装速度度应适中中，过快快会引起起冲击而而可能损损伤产品品等。包装工艺艺首要的的是解决决坯件的的上料问问题。显显然，像像巧克力力糖之类类的产品品，使用用一般料料斗上料料方法是是不适宜宜的
4、。如如果采用用料仓式式上料方方法，则则需要人人工定时时放料，每每分钟放放80粒粒糖也够够紧张的的。如果果将自动动机的进进料系统统直接与与巧克力力糖浇注注成形机机的出口口相衔接接，则比比较容易易解决巧巧克力糖糖的自动动上料问问题。2包装装材料食品包装装材料应应十分注注重卫生生。粒状状巧克力力糖包装装纸采用用厚度为为0.0008mmm的金金色铝箔箔纸，它它的特点点是薄而而脆，抗抗拉力较较小，容容易撕裂裂，也容容易褶皱皱。因此此，在设设计供纸纸部件时时对速度度应十分分注意。一一般包装装的速度度越高，纸纸张的拉拉力就越越大。根根据经验验，一般般送纸速速度应小小于5000mmm/s。选择供纸纸机结构构时
5、，主主要依据据下列两两点：1）采用用纸片供供料或是是采用卷卷筒纸供供料。本本机采用用卷筒纸纸。2）纸张张送出时时的空间间位置时时垂直置置放的还还是水平平置放的的。将纸纸片水平平置放对对包装工工艺有利利。但卷卷筒纸水水平输送送，只能能采用间间歇式剪剪切供纸纸方法。3包装装工艺方方案拟定定图3 包包装工序序分解图图图3为最最初的巧巧克力糖糖包装工工艺图.根据人人工包装装动作顺顺序,针针对产品品包装质质量要求求,该机机包装工工艺如下下:1) 将将75mm75mm铝铝箔纸覆覆盖在巧巧克力糖糖小端正正上方,如图33(a)所示。 2) 使铝箔箔纸沿糖糖块锥面面强迫成成行如图图3(bb)所示示. 3)将将余
6、下的的铝箔纸纸分成两两半,先先后向大大端中央央折去,迫使包包装纸紧紧贴巧克克力糖,如图33(c),(dd)所示示.4.巧克克力糖包包装工艺艺的实验验根据初拟拟的包装装工艺方方案,进进行工艺艺实验.图5为钳钳糖机械械手及巧巧克力糖糖包装简简图. 图44 钳糖糖机械手手及巧克克力糖包包装1-转轴轴 2-转转盘 3-弹簧 44-接糖糖杆 5-钳糖机机械手(共6组组)6-糖块块 7-顶糖杆杆 88-铝箔箔纸 99-环行行托板 10-折边器器如上图所所示,机机械手设设计上是是具有弹弹性的锥锥形模腔腔,这样样能适应应巧克力力糖外形形尺寸的的变化,I 不存存在拉破破铝箔纸纸的现象象.在机机械手下下面有圆圆环
7、形托托板,以以防止糖糖块下落落。工艺实验验的过程程如下:当钳糖机机械手转转至装糖糖未位置置时,接接糖杆44向下运运动,顶顶糖杆77向上推推糖块66和包装装纸8,使糖块块和铝箔箔纸夹在在顶糖杆杆和接糖糖杆之间间,然后后它们同同步上升升,进入入机械手手5,迫迫使铝箔箔纸成型型如图44(b)所示,接着折折边器110向左左折边,成图44(c)状,然然后转盘盘2带机机械手55作顺时时针方向向转动,途径环环行托板板9,使使铝箔纸纸全部覆覆盖在糖糖块的大大端面上上,完成成全部包包装工艺艺如图44(d)所示.由于包装装纸表面面还不够够光滑,有时还还发生褶褶皱现象象,需要要进一步步改进.经过实验验,发现现铝箔纸
8、纸只要用用柔软之之物轻轻轻一抹,就很光光滑平整整地紧贴贴在糖块块表面上上,达到到预期的的外观包包装质量量要求.因此增增设了一一个带有有锥形毛毛刷圈（软软性尼龙龙丝），在在定糖过过程中，先先让糖块块和铝箔箔纸通过过毛刷圈圈，然后后再进入入机械手手成形，结结果使包包装纸光光滑、平平整、美美观，完完全达到到包装质质量要求求。图5是经经过改进进后的巧巧克力糖糖包装成成型机机机构简图图。图5 巧巧克力糖糖包装成成型机构构1-左抄抄板纸 2-钳钳糖机械械手 3-接糖杆杆 4-右右抄板纸纸5-锥形形尼龙丝丝圈 6-铝铝箔纸 7-糖块 88-顶糖糖杆另外，考考虑自动动机工作作的可靠靠性，在在成品出出料口增增设
9、拨糖糖杆，确确保机械械手中的的糖块落落入输送送带上。这这样的工工艺方案案就此确确定。三、粒状状巧克力力糖包装装机的总总体布局局1.机型型选择由于大批批量生产产，所以以选择全全自动机机型。根据前述述工艺过过程，选选择回转转式工艺艺路线的的多工位位自动机机型。根据工艺艺路线分分析，实实际上需需要两个个工位，一一个是进进料、成成型、折折边工位位另一个个是出料料工位。自自动机采采用六槽槽槽轮机机构作工工件步进进传送。2.自动动机的执执行机构构根据巧克克力糖包包装工艺艺，确定定自动机机由下列列执行机机构组成成：1) 送糖机构构；2) 供纸机构构；3) 接糖和顶顶糖机构构；4) 抄纸机构构；图6 钳糖机械
10、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5) 拨糖机构构；6) 钳糖机械械手的开开合机7) 转盘步进进传动机机 下面面是主要要执行机机构的结结构和工工作原理理。图6为钳钳糖机械械手、进进出糖机机构结构构图。送送糖盘4与机机械手作作同步间间歇回转转，逐一一将糖块块送至包装装工位。 机械械手的开开合动作作，由固固定的凸凸轮8控控制，凸凸轮8的的廓线是是由两个个半径不不同的圆圆弧组成成，当从从动滚子子在大半半径弧上上，机械械手就张张开；从从动滚子子在小半半径弧上上，机
11、械械手靠弹弹簧6闭闭合。图7为接接糖和顶顶糖机构构示意图图。接糖糖杆和顶顶糖杆的的运动，不不仅具有有时间上上的顺序序关系，而而且具有有空间上上的相互互干涉关关系，因因此它们们的运动动循环必必须遵循循空间同同步化的的原则设设计，并并在结构构上应予予以重视视。 接糖糖杆和顶顶糖杆夹夹住糖块块和包装装纸同步步上升时时，夹紧紧力不能能太大，以以免损伤伤糖块。同同时应使使夹紧力力保持稳稳定，因因此在接接糖杆的的头部采采用如橡橡皮类的的弹性件件。3.包装装机总体体布置 图7 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8 总体体布置图图四、粒状状巧克力力糖包装装机的传
12、传动系统统粒状巧克克力糖包包装机是是专用自自动机，根根据自动动机传动动系统设设计的一一般原则则和巧克克力糖包包装工艺艺的具体体要求，拟拟定如图图9所示示的传动动系统。图9 粒状巧巧克力糖糖包装机机传动系系统1-电动动机 2-带式无无级变速速机构 33-链轮轮幅 4-盘车手手轮5-顶糖糖杆凸轮轮 6-剪剪纸导凸凸轮 77-拨糖糖杆凸轮轮 8-抄纸板板凸轮9-接糖糖杆凸轮轮 110-钳钳糖机械械手 111-拨拨糖杆 112-槽槽轮机构构13-接接糖杆 144-顶躺躺杆 15-送糖盘盘 16-齿轮副副17-供供纸部件件链轮 18-输送带带链轮 119-螺螺旋齿轮轮副 20-分配轴轴如图所示示，电动动
13、机转速速为14440rr/miin，功功率为00.4kkW,分分配转速速为7001330r/minn，总降降速比，采采用平带带、链轮轮两级降降速，其其中，。而无无级变速速的锥轮轮直径。螺螺旋齿轮轮副1、22、3的的传动比比,直齿齿标准齿齿轮副的的传动比比i=11.677。五、粒状状巧克力力糖包装装机的工工作循环环图1.分析析各执行行机构的的运动循循环图1) 确确定各机机构的运运动循环环。已知886件/mmn，则则分配轴轴的转速速为n=866(r/minn)分配轴每每转的时时间就是是该机的的工作循循环，即即等于各各个执行行机构的的运动循循环，所所以60/n=660/886=0.69（ss）2)
14、确确定各机机构运动动循环的的组成区区段。拨糖机、送送料辊轮轮和机械械手转位位都是间间歇运动动机构，它它们的运运动循环环由两个个区段组组成：拨糖糖机、送送料辊轮轮和机械械手转位位等三个个机构的的转位运运动时间间；拨糖糖机、送送料辊轮轮和机械械手转位位等三个个机构的的的停歇歇时间。因此，应应有 (55.1)相应的分分配轴转转角为 (55.2)剪刀机构构8的运运动循环环可分为为三个区区段：剪刀刀机构的的剪切工工作行程程时间；剪刀刀机构的的返回行行程时间间；剪刀刀机构在在初始位位置的停停留时间间。因此，应应有 (55.3)相应的分分配轴转转角为 (5.4)顶糖杆机机构5的的运动循循环的组组成区段段为：
15、顶糖糖杆机构构的顶糖糖工作行行程时间间；顶糖糖杆机构构在工作作位置的的停留时时间顶糖糖杆机构构的返回回行程时时间；顶糖糖杆机构构在初始始位置的的停留时时间。因此，应应有 (5.5)相应的分分配轴转转角为 (5.6)活动折纸纸板机构构6的运运动循环环也可以以分为四四个区段段：活动动折纸板板机构的的折纸工工作行程程时间；活动动折纸板板机构在在工作位位置的停停留实际际；活动动折纸板板机构的的返回行行程时间间；活动动折纸板板机构在在初始位位置的停停留时间间；因此，应应有 (55.7)相应的分分配轴转转角为 (5.88)3) 确确定各机机构运动动循环内内各区段段的时间间及分配配轴转角角由于粒状状巧克力力
16、自动包包装机的的工作循循环是从从送料开开始的，因因此以送送料辊轮轮机构的的工作起起点为基基准进行行同步化化设计，拨拨糖盘和和机械手手转位两两个机构构与之相相同。a.送料料辊轮机机构运动动循环各各区段的的时间及及分配轴轴转角：根据工工艺要求求，试取取送料时时间s，则则停歇时时间为s，相相应的分分配轴转转角为=3600=36601/55/0.691044.34=3600=36602/55/0.692088.699b剪刀刀机构88运动循循环各区区段的时时间及分分配轴转转角：根根据工艺艺要求，试试取剪切切工作行行程时间间s，则则相应的的分配轴轴转角分分别为：360036602/445/00.69921
17、.13初定ss，则s，则则相应的的分配轴轴转角分分别为：360036604/445/00.69942.273600366013/27/0.6692251.20c.顶糖糖杆机构构5运动动循环各各区段的的时间及及分配轴轴转角：根据工工艺要求求，试取取工作位位置停留留时间s，则则相应的的分配轴轴转角为为：360036602/1135/0.66977.722初定ss，s，则则s，相相应的分分配轴转转角分别别为：360036604/1135/0.669115.4453600366014/1355/0.69554.1103600366053/1355/0.692044.822d活动动折纸板板机构66运动循
18、循环各区区段的时时间及分分配轴转转角：根根据工艺艺要求，试试取折纸纸工作行行程时间间s，则则相应的的分配轴轴转角为为：360036604/665/00.69932.10初定ss，s，则则s，相相应的分分配轴转转角分别别为：360036602/665/00.69916.053600366031/1955/0.69882.9943600366068/1955/0.691181.932.各执执行机构构运动循循环的时时间同步步化设计计1) 确定粒状状巧克力力自动包包装机最最短的工工作循环环。 (5.9) （s）2) 确定粒状状巧克力力自动包包装机的的工作循循环。令上述三三对同步步点的错错移量分分别为t
19、1、t2和t3，若若取t1=t2=t3=11/1995（ss）则其在分分配轴上上相应的的转角为为粒状巧克克力自动动包装机机的工作作循环应应为3.绘制制粒状巧巧克力自自动包装装机的工工作循环环(如图图10) (图100) (图111)4.修正正自动包包装机的的工作循循环图实际上,粒状巧巧克力自自动包装装机要求求每转生生产一个个产品,即要求求,因此此应对图图进行修修正,即即按比例例或用其其他分析析方法,求出循循环图截截短后各各动区段段的分配配轴转角角若将修修正前各各机构运运动循环环各区段段对应的的分配轴轴转角按按比例放放大,则则有式中,-修正后后各机构构运动循循环各区区段对应应的分配配轴转角角.根
20、据修正正后的分分配轴转转角绘制制的粒状状巧克力力自动包包装机的的工作循循环图,如图111所示示.六、粒状状巧克力力糖包装装机的齿齿轮设计计1斜齿齿轮副11、2、33的设计计计算表表项目计算（或或选择）依依据计算过程程单位计算结果果 1选选齿轮精精度等级级级72.材料料选择45#钢钢3.选择择齿数ZZZ1=228Z2=1128个28284.选取取螺旋角角一般取（88-200）度12度125.齿宽宽系数d0.66.选取取模数查标准模模数系列列表mm27.计算算齿轮的的分度圆直直径dmm57.22557.2258.计算算齿轮宽宽度Bb = dd1圆整后取取：B1 =57.250.66=355B2 =
21、57.250.66=355mm35352标准准直齿齿齿轮副116的设设计计算算表项目计算（或或选择）依依据计算过程程单位计算（或或确定）结结果 1.选选齿轮精精度等级级级72.材料料选择45#钢钢3.选择择齿数ZZZ1=332Z2=11.67732个32544.齿宽宽系数d0.55.选取取模数查标准模模数系列列表mm26.计算算齿轮的的分度圆直直径dmm641087.计算算齿轮宽宽度Bb = dd11圆整后取取：B1 = 322B2 = 544mm3254七、粒状状巧克力力糖包装装机的机机械手设设计钳糖机械械手及送送糖盘的的设计计计算表项目计算（或或选择）依依据计算（或或确定）结结果项目计算（
22、或或选择）依依据计算（或或确定）结结果A1A1 1=30R5R5=（ R1R2）/22 =（55155）10A2取A2=A130T1取 T11=600度60r1r1=（11002000）150T2T1= T2=600度60r2取 r22= r1-（330550）11011= 1=25rr=（330550）5022= 2=20R1R1=（8801120）10033= 2-(55100)15R2R2= R1-（110330）8044 =3=15R3R3= R4- 1100R取 2RR= 112.55R4R4=（11002000）130HH= hh+(44100)=20八、粒状状巧克力力糖包装装机的
23、凸凸轮设计计1顶糠糠杆槽凸凸轮5 R=（440770）50H=（5501100）80推程h=H-RR302拨糠糠杆偏心心凸轮77 R=（440770）50H=（5501100）87推程h=H-RR373剪纸纸刀平面面凸轮66 、抄抄纸板平平面凸轮轮8剪纸刀平平面凸轮轮6参数数序号凸轮运动动角推杆的运运动规律律101120等速上升升h= 6021201880推杆远休休31802770正弦加速速度下降降h= 6042703660推杆近休休偏心距ee = 25基圆半径径r0 = 550抄纸板平平面凸轮轮8参数数序号凸轮运动动角推杆的运运动规律律101120等速上升升h= 5021201880推杆远休
24、休31802770正弦加速速度下降降h=55042703660推杆近休休偏心距ee = 20基圆半径径r0 =4004接糖糖杆圆柱柱凸轮99 R=（5501150）60推程h=（5001220）100九、粒状状巧克力力糖包装装机的槽槽轮设计计项目计算（或或选择）依依据计算（或或确定）结结果项目计算（或或选择）依依据计算（或或确定）结结果T1取T1=30度度30度dd=(115330)20T2取T2=90度度90度d1d122L(11-siinT11)-dd-2(366)20LL=（11002000）150hh=L(sinnT1+coosT11-1)+d/2+(366)80DD= 22Lcoos
25、T11=2559.88260RR=Lssin(1800/z)75z取z=666d2d222(L-h)20十、参考考资料1 濮良贵贵，纪名名刚。机机械设计计。北京京：高等等教育出出版社，220011。2 孙桓，陈陈作模。机机械原理理。北京京：高等等教育出出版社，220000。3 尚久浩浩。自动动机械设设计。北北京：中中国轻工工业出版版社，220066。4 汤瑞。轻轻工机械械设计。上上海：同同济大学学出版社社，19994。5 邹慧君君。机械械系统设设计。上上海：上上海科学学技术出出版社，119966。6 成大先先。机械械设计手手册。北北京：化化学工业业出版社社，19993。7 吴宗泽泽。高等等机械设设计。北北京：清清华大学学出版社社，19991。24- -