巧克力糖包装机

PAGEXXX学院设计题目：巧克力糖包装机专业：机械设计制造及其自动化班级：C08机械（1）班设计者：XXX学号：081309122日期：2010年6月25号目录2目录错误！未定义书签。设计任务书3第1章任务31.1设计题目及设计要求71.2设计任务101.3设计提示12第2章动力源选择122.1动力类型122.2常见的动力机特点错误！未定义书签。第3章传动机构设计73.1传动设计15第4章执行机构选择154.1功能分解154.2工作原理及工艺流程图4.3机构的选用............................................................................................................................184.4主要执行机构方案设计........................................................................................................1816第5章机械运动系统设计方案拟定165．1巧克力包装机的机械系统运动转换功能图175．2拟定运动方案18第6章执行机构运动循环图6.1拟定传动方案图及分析........................................................................................................226.2机械传动循环图及分析........................................................................................................2218第7章机构的运动学、动力学尺度设计计算18第8章机械运动方案评价20结束语22参考文献摘要机械原理课程设计是培养学生综合运用课堂所学知识去解决实际问题的一门学科，对培养学生的创新能力具有很大的帮助。本次设计课程的题目是健身球的检验分类机，需要学生根据课堂内容去思考该如何运用各种构件。通过本次设计，初步掌握了传动系统的设计方法以及各执行构件的选择方式。前言机械系统是机械的重要组成部分，是机械的主体。机械系统的设计师机械设计中极其重要的一环，设计得正确和合理与否，对提高机械的性能和质量、降低制造成本与维护费用等影响很大，古应认真对待。机械系统的方案设计是一项极富创造性的活动，要求设计者善于运用已有知识和实践，认真过去的有关工作，广泛收集、了解国内外的有关信息（如查阅文献、专利、，同有关人员交谈等），充分发挥创造性思维和想象能力，灵活应用各种设计方法和技巧，以设计方法和技巧，以设计出新颖、灵巧、高效的机械系统。机械原理课程设计结合一种简单机器进行机器功能分析、工艺动作过程确定、执行机构选择、机械运动方案评定、机构尺度综合、机械运动方案设计等，使学生通过一台机器的完整的运动方案设计过程，进一步巩固、掌握并初步运用机械原理的知识和理论，对分析、运算、绘图、文字表达及设计资料查询等诸多方面的独立工作能力进行的训练，培养理论与实际相结合、应用计算机完成机构分析和设计的能力，更为重要的是培养开发的创新能力。因此，机械原理课程设计在机械学生的知识体系训练中，具有不可替代的重要作用。第1章任务分析1.1设计题目设计巧克力糖自动包装机。包装对象为圆台状巧克力糖（图6），包装材料为厚0.008mm的金色铝箔纸。包装后外形应美观挺拔，铝箔纸无明显损伤、撕裂和褶皱（图7）。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8）。包装工艺动作为：1.将64mm×64mm铝箔纸覆盖在巧克力糖ф17mm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ф24mm大端面上褶去，迫使包装纸紧贴巧克力糖。 表1.1设计数据表 方案号 A B C D E F G H 电动机转速r/min 1440 1440 1440 960 960 820 820 780 每分钟包装糖果数目个/min 120 90 60 120 90 90 80 60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。1.2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。   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。1.3设计提示1.剪纸与供纸动作连续完成。2.铝箔纸锥面成形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。第2章动力源选择2.1动力类型生产生活中有电动机、内机、蒸汽机、水轮机、气轮机、液动机等动力源。其中电机结构简单、工作可靠、控制方便、维护容易，一般机械上大多数是均采用电动机驱动。电动机已经是系列化了，通常由专门的工厂按标准系列成批或大量生产。机械设中应根据工作的载荷、工作的要求、工作的环境、安装的要求及尺寸、重量有无特殊限制等条件，从产品目录中选择电动机的类型和结构形式、容量和转速，确定具体的型号。2.2常见的电动机特点（1）Y系列三相异步电动机该系列电机能防止水滴、灰尘、铁屑或其他杂物浸入电机内部，它是我国近年来研制成功的型电动机。（2）电磁条速三相异步电动机名称：YCD电磁调速三相异步电动机。有组合式和整体式两种机构，这两种调速电动机为防护式，空气自冷，卧式安装，且无碳刷，集电环等滑动接触部件（3）YD系列变级多速三相异步电动机是取代JDO2系列变极多速三相异步电动机的更新换代产品，其机械结构与Y系列相同。电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常的工作，或使用电动机因长期的过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且常常不在满载下运行，其效率和功率的因数都较低，造成浪费。电机的容量的主要由电动机的运行时的发热情况决定，而发热又与其工作情况决定。工作机所需工作功率，应由机器工作阻力和运动参数计算得来的，可按下式计算：其中：T——工作机的阻力矩，；n——工作机的转速，；传动装置的总效率组成传动装置的各部分运动副效率之积，即其中：分别为轴承、齿轮、斜齿轮的传动效率经过比较选择---Y系列三相异步电动机。第3章传动机构的设计 3.1传动方案设计按设计要求，方案F中巧克力糖包装机的生产能力为每分钟包装糖果数目为80个/min，即槽轮工作台15的转速为80r/min。选取额定转速为820r/min的电动机，确定系统总传动比为:i=820/80=10.25传动系统采用二级减速机构，第一级为带传动，第二级为齿轮传动。按传动比分配原则，为使传动构件获得较小尺寸，结构紧凑，可采用传动比“先小后大”原则。因此初选i1=2,i2=5，则总传动比i1*i2=10,工作台的实际转速为:n=820/10=82r/min带传动减速器如图3.1所示,通过皮带2从轴1到轴3实现一级减速，使i13=4图3.1带传动减速器齿轮减数器如图3.2所示,通过两个能相互啮合传动的齿轮实现二级减速，使i45=2.5图3.2齿轮传动减速器同理方案B中巧克力糖包装机的生产能力为每分钟包装糖果数目为个90个/min，槽轮工作台15的转速为90r/min。选取额定转速为1440r/min的电动机，确定系统总传动比为:i=1440/90=16r/min，则初选i1=3,i2=5，则总传动比i1*i2=15,工作台的实际转速为:n=1440/15=96r/min通过皮带2从轴1到轴3实现一级减速，使i13=5，再通过两个能相互啮合传动的齿轮实现二级减速，使i45=3。按以上方法，可以分别计算出剩下各个方案（CDEFGH6个方案）的传动比系数，并合理安排i1和i2的值，计算出工作台实际转速。通过皮带2从轴1到轴3实现一级减速，使i13等于i2,再通过两个能互相啮合传动的齿轮实现二级减速，使i45等于i1。第4章执行机构的选择4.1功能分解通过阅读设计任务及对其的一些分析初步有了一个了解为实现将巧克力糖包装好的总功能，可将总功能分解为如下分功能：（1）卷筒纸拉平功能槽轮带动两个摩擦滚轮旋转，纸片从滚轮中穿过，当卷纸经过摩擦滚轮后被拉平，并将纸送出。（2）卷筒纸送料功能用一自锁示夹持器作间歇往复直线运动实现送料，如图所示夹持器由构件4-5-5`组成，夹持器由凸轮机构通过摆动导杆驱动作间歇往复直线运动，当夹持器向左运动时，由推抓5和5`利用自锁的摩擦力在纸上打滑，从而实现单向送料。（3）剪纸及剪断功能用一附加滑块的移动凸轮，使剪刀4-4`，5作间歇往复直线运动同时实现纸张分半和纸张剪切的功能。（4）进纸定位功能采用一活动定位杆进行定位。（5）锥面成形功能当巧克力和铝箔纸都送到了相应的位置后，那么就要对巧克力进行包装。一般来说，都会用四杆机构或者是凸轮机构带动锥面成形机作向下的运动来使铝箔纸的锥面形成，并使它包在巧克力的外面，但考虑到还要对巧克力进行褶纸，所以锥面成形机作向下运动的话，会使褶纸变得困难。这里采取的方案是：在一个具有若干个包装模型的工作台上，将巧克力糖用一压板模具作间歇等速上下往复直线运动，从而实现锥面成形。（6）褶纸功能在工作台上的另一个包装模型上进行的工位转换，可用滚筒作间歇左右往复直线运动，从而实现褶纸功能。（7）出料功能工位转换的最后步骤就是出料，利用一个机构作间歇上下直线运动和间歇左右直线运动，从而实现将包装好的巧克力从工作台上推出，实现出料功能。（8）工位转换功能由于要提高工作效率，锥面成形功能、褶纸功能及送料功能在同一个工作台上进行，可利用槽轮与工作台固连作间歇转动，从而实现工位转换功能。4.2工作原理以及工艺动作流程图表4.2巧可力糖包装机的工作原理以及工艺动作流程图4.3机构选用通过了解各个的运动机构的运动效果及设计的要求，利用工作原理以及工艺动作流程图，并根据技术、经济及相容性的要求，确定若干个工艺动作的执行构件：槽轮，摩擦滚轮，送料夹持器，剪刀，定位杆，冲压板，双滚轮，顶杆及推杆，其中槽轮摩擦滚轮固连，顶杆和推杆连接，同时完成送料功能。分别选择相应的机构以实现各项运动功能，见表4.3所示巧克力糖包装机的机构选形图 功能 执行构件 工艺动作 执行机构 卷筒纸拉平功能 槽轮摩擦滚轮 间歇转动及滚动 摩擦滚轮——槽轮机构 摩擦滚轮——不完全齿轮机构 送纸功能 送纸夹持器 左右直线运动 —— 自锁式夹持器 剪半及剪断功能 剪刀 上下直线间歇——等速运动（急回运动） 双滑块移动凸轮 凸轮——偏心曲柄滑块 送纸定位功能 定位杆 —— —— 定位杆 送料功能 送料推板 直线间歇往复运动 六杆机构 凸轮摇杆机构 锥面成形 冲压板 上下直线等速间歇运动 附加弹簧的移动凸轮机构 六杆机构 褶纸 双滚轮 直线间歇等速往复运动 凸轮——对心曲柄滑块 凸轮摇杆机构 送料 顶杆推杆 同时进行上下和左右直线往复间歇运动 移动凸轮滑快 双联凸轮机构 工位转换 工作台 间歇转动或传动 不完全齿轮 槽轮机构表4.3巧克力糖包装机的机构选形图仅对上表的基本机构进行组合，就可以的到2*1*2*1*2*2*2*2*2=128种运动方案实线连接的是比较合理的方案。4.4主要执行结构方案设计4.41卷筒纸拉平机构方案:槽轮机构图4.41（1）槽轮机构1——主动拨盘2——从动槽轮3——摩擦滚轮4——铝箔纸方案所采用的卷筒纸拉平机构是如图2.1所示的槽轮机构。其主要由槽轮1—2和滚轮3的串联而成，当主动拨盘1由传动机构相连而作等速连续转动时，当圆柱销未进入径向槽时，槽轮因锁住而静止；当圆销进入径向槽时，槽轮2在圆销的驱动下顺时针转动。当主动拨盘1连续转动时，从动槽轮2和滚轮3经摩擦带动铝箔纸4向前送进，完全实现定量，定长，并以间隙、直线的卷筒纸拉平功能。图4.41（2）不完全齿轮机构该机构由轴的转动带到滚轮的转动，利用滚轮的转动带动不完全齿轮的转动，从而达到卷筒纸拉平的效果。4.42送纸机构4.43剪纸及断纸机构图4.42自锁式夹持器图4.43（1）附加剪刀的移动凸轮图4.43(2)附加剪刀的齿轮曲柄滑块机构4.44送纸定位机构4.45送料机构图4.44定位图4.45凸轮摇杆机4.46锥面成形机构4.47褶纸机构图4.46附加弹簧的移动凸轮图4.47附加滚轮的凸轮4.48送料机构图4.48（1）双联凸轮机构图图4.48(2)圆柱凸轮机构以上有2种提供机构的均采取第一种设计方案第5章机械运动系统设计方案拟定5.1巧克力包装机的机械系统运动转换功能图图5.1巧克力糖包装机的运动方案简图5.2拟订运动方案对第二章的几种执行机构进行组合，可以得到巧克力糖包装机的运动方案简图：图5.2巧克力糖包装机的运动方案简图1——卷筒纸6——定位杆2——槽轮机构7——凸轮摇杆推板3——摩擦滚筒8——移动凸轮推杆4——送料夹持器9——附加滚筒的凸轮摇杆5——附加剪刀的移动凸轮10——双联凸轮顶杆11——槽轮工作台第6章机械传动方案图和传动循环图6.1拟订传动方案图及分析图6.1巧克力糖包装机的传动方案图巧克力糖包装机的执行构件如下：1——带轮2——齿轮11——锥面成形压板3——分配轴34——分配轴412——褶纸滚筒5——圆锥齿轮16——槽轮摩擦滚筒13——出料推板7——送料夹持器8——剪刀14——圆锥齿轮29——定位杆10——送料推板15——槽轮机构16——工作台如图6.1表示了机构选形中用实线连接的方案的传动简图，该系统有1个电动机驱动，电动机通过带传动，一端驱动分配轴3，另一端通过带传动驱动圆锥齿轮1，从而在同一根轴上驱动槽轮摩擦滚筒，实现卷筒纸拉平功能；分配轴3上的凸轮B通过摆杆、转块，使送料器的自锁式夹持器作间歇往复移动，实现送纸功能，需要指出的是凸轮B的回程是实现送料，推程是使自锁式夹持器返回，这是因为自锁式夹持器在送料时，可能会有局部打滑，设计时有意使送料的行程（有凸轮B的回程决定）略大于实际行程，同时设计定位杆与纸张接触的部位为空隙，纸张从空隙中穿过，送纸过程中定位杆在弹簧的作用下，压在纸上，当送纸到位时，，定位杆在弹簧的作用下卡入纸张，从而实现送纸顶位，同时也解决了自锁式夹持器与纸张打滑送纸不准的问题；分配轴3上的凸轮A通过移动导杆，是剪刀作间歇往复运动，凸轮B在回程时，由于剪刀上装有弹簧，能自动分开，不影响到送纸，又能实现纸张分半和剪切的功能；分配轴3分别通过带传动和齿轮传动传到分配轴4和圆锥齿轮2上，分配轴4上的凸轮C使送料推板作间歇往复直线运动，从而实现巧克力糖的送料功能；分配轴4上的曲柄使锥面成形压板作等速往复运动，实现锥面成形的功能；同时分配轴4上的凸轮D通过曲柄使褶纸滚筒作间歇的往复运动，实现褶纸功能；分配轴4上的双联凸轮E分别通过顶杆和推杆作上下往复间歇运动和左右往复间歇运动；通过传动比为1的圆锥齿轮2驱动同轴的不完全齿轮15，不完全齿轮15每旋转一周，通过齿轮带动工作台16转动两个工位，正好对应于锥面成形压板11的一次下压，锥面成形压板11在工作台16中的模筒中完成了巧克力糖的锥面成形，同时出料推板将另一模筒中一块包装好的巧克力糖推出即可完成，随后工作台转位，再停歇。槽轮机构15，实现工作台16作间歇转动，为了提高工作效率，使工作台16和分配轴3相配合，锥面成形，褶纸过程及出料过程在同一个工作台上进行的工位转换。6．2机械传动循环图及分析根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图图5.2巧克力糖包装机的运动循环如图5.2所示的巧克力糖包装机的运动方案有10个执行构件需要进行运动协调设计，他们是槽轮摩擦滚筒6，送料夹持器7，剪刀8，定位杆9，送料推板，锥面成形压板纸滚筒12，出料推板13及实现工位转换的工作台15，在的运动循环图中，摩擦滚轮停止（槽轮间歇运动），位杆停止，送料夹持器停止（凸轮B远休止）及剪刀移动（凸轮A推程运动）的运动组合差不多在同一时间里完成，只允许在不影响间歇剪切式供纸的前提下稍做改变。第7章系统设计数据处理根据图6.1的设计计算设计数据如下：方案F（1）巧克力糖包装机的生产率：80个/分钟（2）分配轴3的转速=带轮1的转速=圆锥齿轮5的转速=主动拨盘的转速=410r/min槽轮摩擦滚筒6的转速=102.5r/min（3）齿轮2的转速=分配轴4的转速=圆锥齿轮的转速=不完全齿轮14的转速=工作台的转速=80r/min零件尺寸设计ra=rc=rd=re=rf=rg=rh=ri=rp=40mmrb=160mmrj=rk=rl=rm=rn=ro=100mm传动齿轮设计ra=ri=40mmrj=rk=rl=100mm 齿轮参数 a b i j k l 齿数 20 80 20 50 50 50 模数mm 4 4 4 4 4 4 压力角 20度 20度 20度 20度 20度 20度由于要达到固定的传动比，又使齿轮能正确啮合，因满足相互啮合的圆柱齿轮和圆锥齿轮的模数和压力角相等，为了不产生根切现象，圆拄齿轮的最小不根切齿数为17，圆锥齿轮的最小不根切齿数为14，为了使传动效率高，应尽量减小压力角，以上设计的齿轮基本上满足要求，实现齿轮减速和定速传动的效果。方案B中需要较大的传动比则在同等基础上需要齿数较大的齿轮不利于生产，且其效率不能很好的利用，造成不必要的浪费。在这方面方案F较好。移动凸轮的设计根据设计要求，锥面成形机构不论平面连杆机构、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，在此设计移动凸轮机构实现等速锥面成形。推程：等速直线运动回程：等速直线运动基圆半径60mm推程角150滚子半径10mm远休止角30偏心距20mm回程角150升程20mm近休止角30下图为所设计的移动凸轮机构的运动规律图其中“——”为位移图“——”为速度图结果处理：最大压力角：34.493最小曲率半径53.9105mm总的来说设计的结构较复杂，很多方面有带改进，方案F好于方案B，但由于生产需要可以改变传动比，及各个机构的配合来完成任务。以实际为基础设计方便，简洁的机构体系，节约能源，提高利用率。附表： 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 7 2.材料选择 45#钢 3.选择齿数Z Z1=28Z2=1×28 个 2828 4.选取螺旋角β 一般取（8-20）度 12 度 12 5.齿宽系数Фd 0.6 6.选取模数 查标准模数系列表 mm 2 7.计算齿轮的分度圆直径d mm 57.2557.25 8.计算齿轮宽度B b=φdd1 圆整后取：B1=57.25×0.6=35B2=57.25×0.6=35 mm 35352．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 7 2.材料选择 45#钢 3.选择齿数Z Z1=28Z2=2×28 个 2856 4.齿宽系数Фd 0.5 5.选取模数 查标准模数系列表 mm 2.1 6.计算齿轮的分度圆直径d mm 56117 7.计算齿轮宽度B b=φdd1 圆整后取：B1=28B2=56 mm 2856结束语　课程设计结束了,在这过程中需要大量的知识，不是一般的了解，而是能灵活的运用才能很好的设计构造出理想符合实际的方案。发现自己有很多很多的不足，发现自己学的知识很少而且很难较好的运用。在这设计过程中，运用了绘图工具，运动分析，开始系统的运用了所学的机械基础知识，加深了对专业知识的理解和掌握。在设计的过程中，对机构的运动，机构的如何组成，机构图示的绘画等都有不同程度的疑问，通过同学的帮助，老师的指导，自己的思考都得到了不同程度的解决。由于自己掌握的知识不够全面具体，对作业结果并不十分满意。在后期的学习的过程中还要继续加倍的努力。机械设计可以提高学生使用技术资料、运算、绘图及应用计算机的能力。培养学生机械系统设计（机械系统运动方案设计）和创新能力。我们学好机械学是相当必要的。最后，非常感谢各位指导老师的热心指导和其他同学的协作！参考文献[1]裘建新主编；机械原理课程设计指导书.北京:高等教育出版社,2006[2]王知行,邓宗全.哈尔滨工业大学编.机械原理.北京:高等教育出版社,2006[3]郑文纬，郑星河主编. 机械原理学习指导. 北京：高等教育出版社，1992[4]颜鸿森著. 机械装置的创造性设计. 姚燕安等译. 北京：机械工业出版社，2002[5]刘助柏，梁辰著. 知识创新学. 北京：机械工业出版社，2002[6]邹惠君主编. 机械运动方案设计手册. 上海：上海交通大学出版社，1994将纸从卷筒上拉平的机构，作左右往复直线运动，使纸张与构件之间产生摩擦，完成间歇的纸张拉平完成半分和全分剪纸动作的机构，上下往复间歇直线运动，纸张具有一定的张力，完成间歇剪纸，不致滑移间歇定量供纸完成送纸的机构，作间歇往复直线运动，完成送纸功能巧克力糖包装机直线往复等速运动的机构，将巧克力糖送到工作台的成形位置定位送料完成锥面成形的机构，上下直线急回间歇运动的压板将巧克力糖推入工作台上的模具位置同时进行上下和左右直线往复间歇运动，实现送料过程送料实现直线往复运动，先后将半分的纸褶向巧克力糖表面，完成褶纸过程褶纸锥面成形工作台实现间歇转动或传动，完成工位转换功能工位转换PAGE1_1115708434.unknown_1245922653.dwg_1246028797.dwg_1262250979.unknown_1307484434.dwg_1307485279.dwg_1307485729.dwg_1307466138.dwg_1262250626.unknown_1246018897.dwg_1246023840.dwg_1246005040.dwg_1234567970.unknown_1234567972.unknown_1234568029.unknown_1234568031.unknown_1234567995.unknown_1234567971.unknown_1182152841.dwg_1115708446.unknown_1115708062.unknown_1115708341.unknown_1115708416.unknown_1115708122.unknown_1115707952.unknown_1115708025.unknown_1115707717.unknown_1115638615.dwg