1、學號06120330成績課程設計說明書課程名稱機械原理課程設計題目名稱巧克力糖自動包裝機專業機械設計制造及其自動化姓名梁燦輝指導教師張恩光老師2014年11 月15 日目錄一、設計任務書 1、設計題目2、原始數據及設計要求 3、設計任務 二、設計方案的擬定、選擇以及評價 1、方案的擬定和選擇2、方案的評價三、巧克力糖包裝機的工藝確定 1、工藝方案2、方案選擇3、粒狀巧克力包裝機的總體布局 3.1粒裝巧克力糖包裝機機構簡圖 3.2執行機構簡圖3.3折紙機構3.4送紙與切紙機構 3.5推糖機構3.6其他3.6.1盤形機構3.6.2卸糖機構4、巧克力糖包裝機的工作循環圖 4.1執行機構的運動循環圖

2、4.2執行機構周期確定 4.3機構初始狀態設置 4.3傳動機構傳動比計算 五、曲柄滑塊機構5.1曲柄滑塊機構的設計 5.2曲柄滑塊機構的運動線圖 六、粒狀巧克力糖包裝機的齒輪機構設計 七、巧克力糖包裝機的凸輪機構 7.1頂糖凸輪機構設計 7.1.1凸輪機構輪廓曲線設計結構示意圖 7.1.2頂糖凸輪機構平底從動件位移曲線圖 7.2送紙滾筒凸輪機構設計 7.3 折紙凸輪機構設計 7.4壓糖凸輪及剪紙凸輪設計 八、總結參考文獻、設計任務書1、設計題目設計巧克力糖自動包裝機。包裝對象為圓臺狀巧克力糖(圖 6),包裝材料為厚0.1mm的 金色鋁箔紙。包裝后外形應美觀挺拔，鋁箔紙無明顯損傷、撕裂和褶皺(圖

3、 7)。包裝工藝方 案為：紙坯型式采用卷筒紙，紙片水平放置，間歇剪切式供紙(圖 8)。包裝工藝動作為：(1) 將鋁箔紙覆蓋在巧克力糖巾17mmJ、端正上方；( 2)使鋁箔紙沿糖塊錐面強迫成形； (3)將余下的鋁箔紙分半，先后向大端面上褶去，迫使包裝紙緊貼巧克力糖。圖 1 圓臺狀巧克力糖尺寸圖 2 包裝后的巧克力圖 3 包裝工藝動作過程2、原始數據及設計要求(1) 鋁箔紙尺寸為 64mm64mm(2) 巧克力糖小端直徑17mm大端直徑24mm高12mm(3) 生產率為60塊/min( 4)錐面成形機構不論采用平面連桿機構、凸輪機構或者其他常用機構，要求成形動作 盡量等速，啟動與停頓時沖擊小。(

4、5)電機轉速為 960r/min3、設計任務( 1 )執行機構選型與設計：構思出至少 3 種運動方案，并在說明書中畫出運動方案，經過所 有運動方案，經過所有運動方案，并在說明書中畫出運動方案草圖，經過所有運動方案進行 分析評價后，選擇其中的最優方案進行詳細設計。(2) 機構運動協調設計：對選擇的方案畫出機構運動循環圖。(3) 傳動系統的設計。4)對系統運動方案進行機構的尺寸綜合(5) 用UG軟件對機構系統進行運動仿真。(6) 用UG軟件對機構系統進行動力學分析，并畫出輸出機構的位移、速度和加速度線圖。(7) 畫出最終方案的機構運動簡圖。二、設計方案的擬定、選擇以及評價1、方案的擬定和選擇圖4方

5、案一設計簡圖圖5方案二設計簡圖圖6方案三設計簡圖小組討論中發現方案三過于復雜并且加工成本高，不易用UG運動仿真。機構之間的傳動 也存在很大的局限性。而方案三雖然結構簡單，但是巧克力糖紙的加工效率卻很難達到。與 另外兩個方案相比之下，方案一傳動緊湊，加工效率高并且可以用UG進行仿真，所以經小組成員一致決定采用方案一。2、方案的評價(1)方案的評分表一方案評價表評價指標評分權重系數萬案一萬案二萬案三完成實現功能目標的情況9分6分8分0.2工作效率的高低8分7分8分0.1運轉精度的高低7分6分8分0.1方案的實用性9分8分7分0.3方案的可靠性8分6分8分0.2方案的綠色性7分8分6分0.1總分：

6、A1 9 0.2 8 0.1 7 0.1 9 0.3 8 0.2 7 0.1 8.3 結果選取方案一。（2）結論與評價 方案中大部分用了四個凸輪機構，三個間歇機構，一個連桿機構，雖然機構總體可靠性 高，但是期間的傳動較為復雜，不易仿真。經老師和小組成員一致決定將原先任務要求的一 個電動機，改為四個電動機。這樣既降低了方案的難度，也同樣能達到鍛煉學生的能力的目 的。方案中的四個凸輪機構中主要用于壓緊，雖然凸輪屬于高副接觸，易磨損，但是結構簡 單、緊湊，只需要設計適當的凸輪輪廓，便可以達到預期的運動效果。方案中的送料、 送出運動用的是槽輪間歇機構， 但考慮到不完全齒輪機構更多用于生產 線上，并且送

7、料的運動中傳動速度不高，符合本次設計要求。不完全齒輪雖然加工比較復雜， 但是設計靈活，從動輪的運動角范圍大，很容易一個周期實現多次動、停不等的間歇運動， 并且利于運動仿真，相對于槽輪機構來說更為合適。三、巧克力糖自動包裝機的工藝確定1、工藝方案巧克力糖果從澆注成型機出口進入送糖傳送帶， 送糖傳送帶勻速將糖果挨個送給曲柄滑塊 推糖機構，推糖機構滑塊開有圓形凹槽，能把糖果精準地推到墊有包裝紙盤形機構上，再由壓 糖機構將糖壓入盤形機構圓形凹槽中，迫使包裝紙緊貼糖。在每次將糖果送給壓糖機構之時， 完成一次送紙的動作；由于壓糖凸輪內嵌入了剪紙的凸輪，并保持一定的角度（即有時間先后 關系），所以在壓糖之前

8、先進行了剪紙的動作。 當壓糖機構完成動作時， 槽輪帶動盤形機構轉過 90 度，此時由折紙機構先后將包裝紙壓平，完成之后盤形機構再次轉過 90 度，此時先有頂糖 機構先將糖頂出圓形凹槽，最后由卸糖機構將包裝包裝好的糖送入卸糖的傳送帶。值得說明的是： 面壓迫成型斜曲壓迫成型時， 應保持適當的間隙， 大端面鋁箔紙應該漸被 壓入；由于采用的是卷筒紙，鋁箔紙依靠滾筒的摩擦力進給，兩滾筒之間間隙應適當， 并且 應使鋁箔紙平行且輕貼與導軌，導軌上開一個寬64mm深0.01mm的矩形長槽。2、方案選擇電動機轉速為 960r min糖果包裝數為 60 個 min3、巧克力糖自動包裝機的總體布局3.1巧克力糖自動

9、包裝機機構簡圖 瞰蠅址機構肛、卻林建帯皿 &9頂惓成型機構IV.折就制裁v,送糖鑄建轉VI*戴據機枸3.2執行機構簡圖巧克力糖自動包裝機1、折紙凸輪2、折紙擋板3、卸糖盤4、出糖傳送帶5、盤形機構6剪紙刀7、卷筒紙8、上摩擦輪9、送糖傳送帶10、推糖四桿機構3.3折紙機構3.4送紙與切紙機構3.5推糖機構參照第6部分，采用e=0的對心曲柄滑塊機構，機構無急回特性參數：曲柄長度L仁29mm從動桿L2=87mr，滑塊最大行程s=58mm3.6其他361盤形機構3.6.2卸糖機構4、巧克力糖自動包裝機的工作循環圖4.1執行機構的運動循環圖4.2執行機構周期確定工作正常的情況下完成一個糖包裝工作為一個

10、周期T。推糖曲柄滑塊機構與卸糖機構為勻速圓周運動，周期分別為T，2T盤形機構：送紙機構：剪紙機構：壓糖機構：折紙機構1：折紙機構2：TzTTt3T44停下時間TsT4（送紙與盤形機構轉動同步）TjT8（剪紙在送紙結束時執行）TC1TTD13T4推程時間8TTU 1TTF18回程時間4TD2TTc 2T推程時間42Tf2T8回程時間TU 2T8TC3TT推程時間T D324Tf3TT8回程時間TJ38 （注:轉動時間送紙時間剪紙時間近休時間遠休時間近休時間遠休時間近休時間遠休時間折紙機構1先于折紙機構2,1/4周期）頂糖機構：Tc4 近休時間4T3T推程時間8TTTf 4 遠休時間8TU 4回程

11、時間44.3機構初始狀態設置設置機構的初始狀態是為了方便安裝與調試，能夠更好得了解機構各個時間段的分配情況。表二機構初始狀態機構名稱初始狀態目的槽輪機構撥盤與槽輪剛進入嚙合帶動盤形轉過90,開始一個 周期運動送紙凸輪遠休角開始處盤形轉動T/4時間內，完成送紙剪紙凸輪近休角開始處滯后盤形T/4推糖機構滑塊離鉸鏈中心最近處轉過T/8保證剪紙完成后壓糖開始前送糖折紙機構1近休角轉過90優先折紙2,T/4滯后盤形T/4折紙機構2近休角開始處滯后折紙1, T/4滯后盤形T/2壓糖凸輪，頂糖凸輪近休角開始處滯后盤形T/4卸糖機構卸糖后再轉過67.5 滯后頂糖機構5T/84.3傳動機構傳動比計算1.減速裝置

12、的設計計算：電動機轉速為 960r/min,糖果包裝數為120個/min。降速比為 i=8由于傳送帶需較高的轉速，故減速箱降速比i取4。2 帶輪傳動：帶輪傳動比由送糖傳送帶與出糖傳送帶所需速度大小自行調節3. 錐齒輪：模數為2齒數皆為20,傳動比i=14. 槽輪：4個直槽 傳動比i=45. 錐齒至槽輪：總降速比i=8,減速箱降速4,此傳動比為26錐齒至曲柄滑塊：與槽輪相同的周期故傳動比為 27. 槽輪至折紙凸輪：周期相同故 i 取 18. 鏈輪：送紙機構要獲得與槽輪相同的周期 故傳動比 i=29. 其余齒輪皆為傳遞運動 所以傳動比皆為 1五、曲柄滑塊機構5.1 曲柄滑塊機構的設計曲柄滑塊機構的

13、設計主要用于進糖機構中進行推入到模具槽中，采用的對心曲柄滑塊機。參數：偏心距e=0,0 =0曲柄長度L仁29mm從動桿L2=87mm滑塊最大行程 s=58mm圖7曲柄滑塊機構5.2 曲柄滑塊機構的運動曲線圖圖 8 曲柄滑塊機構的位移曲線圖圖 9 曲柄滑塊機構的速度曲線圖圖 10 曲柄滑塊機構的加速度曲線圖六、巧克力糖自動包裝機的凸輪機構6.1 壓糖凸輪機構設計壓糖機構主要使用的是偏心盤形凸輪機構，主要作用是將糖壓入模具中，以完成包裝的 動作。由于機構中對壓糖動作要求不高，所以設計凸輪機構時，采用將兩個偏心圓用曲線相連 的辦法進行設計，其中基圓半徑 r=20, 偏心圓半徑 r1=12, 偏心距

14、e=20。圖 11 壓糖凸輪機構6.1.1 凸輪機構輪廓曲線設計結構示意圖6.1.2 壓糖凸輪機構的運動曲線圖圖 12 壓糖凸輪機構的位移曲線圖圖 13 壓糖凸輪機構的速度曲線圖圖 14 壓糖凸輪機構的加速度曲線圖6.2 剪紙凸輪機構設計該凸輪機構使用的是對心平底直動從動件盤形凸輪機構，主要作用是當紙筒送紙時將剪指刀頂起，基圓半徑r=16，推程h=10,近休角40,推程角25，遠休角270,回程角25 推程、回程皆為簡諧運動規律。圖 15 剪紙凸輪機構6.2.1 凸輪機構輪廓曲線設計結構示意圖6.2.2 剪紙凸輪機構的運動曲線圖圖 16 剪紙凸輪機構的位移曲線圖圖 17 剪紙凸輪機構的速度曲線

15、圖圖 18 剪紙凸輪機構的加速度曲線圖6.3 折紙凸輪機構設計折紙凸輪為偏心盤形凸輪，利用等臂杠桿原理使得另一頭折紙擋板轉過相對應的角度，連續頂起連個折紙板，從而起到了一前一后的折紙效果。基圓半徑r=20,偏心圓半徑r1=15，偏心距 e=35， 桿長 L=200. 。631凸輪機構輪廓曲線設計結構示意圖的運動曲線圖圖19折紙凸輪機構的位移曲線圖圖20折紙凸輪機構的速度曲線圖圖21折紙凸輪機構的加速度曲線圖6.4頂糖凸輪機構設計頂糖凸輪與壓糖凸輪設計原理相同。頂糖機構主要使用的是偏心盤形凸輪機構，主要作用是將包裝好的糖從模具中頂出，便卸 糖機構將其送上傳送帶。由于機構中對頂糖動作要求不高，所以

16、設計凸輪機構時，采用將兩個 偏心圓用曲線相連的辦法進行設計，其中基圓半徑 r=20,偏心圓半徑r1=14,偏心距e=206.4.1凸輪機構輪廓曲線設計結構示意圖6.1.2頂糖凸輪機構的運動曲線圖圖22頂糖凸輪機構的位移曲線圖圖23頂糖凸輪機構的速度曲線圖圖24頂糖凸輪機構的加速度曲線圖七、巧克力糖自動包裝機的齒輪機構設計表三不完全機構齒輪、曲柄滑塊機構齒輪、折紙機構齒輪名稱符號公式計算結果齒數z50分度圓直徑dd=mz300齒頂咼haha= ha* m6齒根高hfhf = (ha* + c* ) m7.5齒全高hh= ha + hf13.5齒頂圓直徑dada=d+2 ha312齒根圓直徑dfd

17、f=d-2 hf285基圓直徑dbdb=d cos a281.9表四卸糖機構齒輪名稱符號公式計算結果齒數z60分度圓直徑dd=mz270齒頂咼haha= ha* m4.5齒根高hfhf = (ha* + c* ) m5.6齒全高hh= ha + hf10.1齒頂圓直徑dada=d+2 ha279齒根圓直徑dfdf=d-2 hf258.8基圓直徑dbdb=d cos a253.7表五 減速機內部齒輪與送紙機構傳動齒輪名稱符號公式計算結果齒數z20分度圓直徑dd=mz60齒頂咼haha= ha* m3齒根高hfhf = (ha* + c* ) m3.8齒全高hh= ha + hf6.8齒頂圓直徑d

18、ada=d+2 ha66齒根圓直徑dfdf=d-2 hf52.5基圓直徑dbdb=d cos a56.4表六錐齒輪參數名稱符號公式計算結果分度圓錐角S 仁arc cotil2 S 2=90 -S 145齒數z20分度圓直徑dd=mz30齒頂咼haha= ha* m3齒根高hfhf = (ha* + c* ) m3.8齒全高hh= ha + hf6.8齒頂圓直徑dada=d+2 ha cos S 164.2齒根圓直徑dfdf=d-2 hf cos S 154.7當量齒數42.4八、巧克力糖自動包裝機傳動總覽圖25原方案上圖為原先設計的巧克力糖自動包裝機，該方案符合課本任務要求，采用一個原 動機傳動，但是在仿真過程中卻極其復雜，仿真容易失敗。經老師和小組成員討論一 致決定將其改為四個原動機傳動，在降低難度的基礎上，達到原先的任務要求。圖26修改后的方案九、總結由于在設計方面我們沒有經驗，理論知識學的不牢固，在設計中難免會出現問題，如： 在選擇計算傳動間可能會出現誤差，如果是聯系緊密或者循序漸進的計算誤差會更大，在查 表和計算