巧克力糖自动包装机说明书精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】课程设计说明书课程名称机械原理课程设计题目名称巧克力糖自动包装机专业机械设计制造及其自动化姓名梁灿辉指导教师张恩光老师2014 年 11 月 15 日目录一、设计任务书 (1)1、设计题目 (1)2、原始数据及设计要求 (1)3、设计任务 (2)二、设计方案的拟定、选择以及评价 (2)1、方案的拟定和选择 (2)2、方案的评价 (4)三、巧克力糖包装机的工艺确定 (5)1、工艺方案 (5)2、方案选择 (5)3、粒状巧克力包装机的总体布局 (5)3.1粒装巧克力糖包装机机构简图 (6)3.2执行机构简图 (6)3.3折纸机构 (7)3.4送纸与切纸机构 (7)3.5推糖机构 (7)3.6其他 (8)3.6.1盘形机构 (8)3.6.2卸糖机构 (9)4、巧克力糖包装机的工作循环图 (9)4.1执行机构的运动循环图 (9)4.2执行机构周期确定 (10)4.3机构初始状态设置 (10)4.3传动机构传动比计算 (11)五、曲柄滑块机构 (12)5.1曲柄滑块机构的设计 (12)5.2曲柄滑块机构的运动线图 (12)六、粒状巧克力糖包装机的齿轮机构设计 (13)七、巧克力糖包装机的凸轮机构 (15)7.1顶糖凸轮机构设计 (15)7.1.1 凸轮机构轮廓曲线设计结构示意图 (16)7.1.2顶糖凸轮机构平底从动件位移曲线图 (16)7.2送纸滚筒凸轮机构设计 (17)7.3折纸凸轮机构设计 (17)7.4压糖凸轮及剪纸凸轮设计 (18)八、总结 (19)参考文献 (20)一、设计任务书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0.1mm 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，先后向大端面上褶去，迫使包装纸紧贴巧克力糖。
图1 圆台状巧克力糖尺寸图2 包装后的巧克力图3 包装工艺动作过程2、原始数据及设计要求（1）铝箔纸尺寸为64mm 64mm（2）巧克力糖小端直径17mm，大端直径24mm，高12mm。
（3）生产率为60块/min（4）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，启动与停顿时冲击小。
（5）电机转速为960r/min3、设计任务（1）执行机构选型与设计：构思出至少3种运动方案，并在说明书中画出运动方案，经过所有运动方案，经过所有运动方案，并在说明书中画出运动方案草图，经过所有运动方案进行分析评价后，选择其中的最优方案进行详细设计。
（2）机构运动协调设计：对选择的方案画出机构运动循环图。
（3）传动系统的设计。
（4）对系统运动方案进行机构的尺寸综合。
（5）用UG软件对机构系统进行运动仿真。
（6）用UG软件对机构系统进行动力学分析，并画出输出机构的位移、速度和加速度线图。
（7）画出最终方案的机构运动简图。
二、设计方案的拟定、选择以及评价1、方案的拟定和选择图4 方案一设计简图图5 方案二设计简图图6 方案三设计简图小组讨论中发现方案三过于复杂并且加工成本高，不易用UG运动仿真。
机构之间的传动也存在很大的局限性。
而方案三虽然结构简单，但是巧克力糖纸的加工效率却很难达到。
与另外两个方案相比之下，方案一传动紧凑，加工效率高并且可以用UG进行仿真，所以经小组成员一致决定采用方案一。
2、方案的评价（1）方案的评分表一方案评价表总分：190.280.170.190.380.270.18.3A=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=结果选取方案一。
（2）结论与评价方案中大部分用了四个凸轮机构，三个间歇机构，一个连杆机构，虽然机构总体可靠性高，但是期间的传动较为复杂，不易仿真。
经老师和小组成员一致决定将原先任务要求的一个电动机，改为四个电动机。
这样既降低了方案的难度，也同样能达到锻炼学生的能力的目的。
方案中的四个凸轮机构中主要用于压紧，虽然凸轮属于高副接触，易磨损，但是结构简单、紧凑，只需要设计适当的凸轮轮廓，便可以达到预期的运动效果。
方案中的送料、送出运动用的是槽轮间歇机构，但考虑到不完全齿轮机构更多用于生产线上，并且送料的运动中传动速度不高，符合本次设计要求。
不完全齿轮虽然加工比较复杂，但是设计灵活，从动轮的运动角范围大，很容易一个周期实现多次动、停不等的间歇运动，并且利于运动仿真，相对于槽轮机构来说更为合适。
三、巧克力糖自动包装机的工艺确定1、工艺方案巧克力糖果从浇注成型机出口进入送糖传送带，送糖传送带匀速将糖果挨个送给曲柄滑块推糖机构，推糖机构滑块开有圆形凹槽，能把糖果精准地推到垫有包装纸盘形机构上，再由压糖机构将糖压入盘形机构圆形凹槽中，迫使包装纸紧贴糖。
在每次将糖果送给压糖机构之时，完成一次送纸的动作；由于压糖凸轮内嵌入了剪纸的凸轮，并保持一定的角度（即有时间先后关系），所以在压糖之前先进行了剪纸的动作。
当压糖机构完成动作时，槽轮带动盘形机构转过90度，此时由折纸机构先后将包装纸压平，完成之后盘形机构再次转过90度，此时先有顶糖机构先将糖顶出圆形凹槽，最后由卸糖机构将包装包装好的糖送入卸糖的传送带。
值得说明的是：面压迫成型斜曲压迫成型时，应保持适当的间隙，大端面铝箔纸应该渐被压入；由于采用的是卷筒纸，铝箔纸依靠滚筒的摩擦力进给，两滚筒之间间隙应适当，并且应使铝箔纸平行且轻贴与导轨，导轨上开一个宽64mm，深0.01mm的矩形长槽。
2、方案选择电动机转速为960r／min糖果包装数为60个／min3、巧克力糖自动包装机的总体布局3.1巧克力糖自动包装机机构简图3.2执行机构简图巧克力糖自动包装机1、折纸凸轮2、折纸挡板3、卸糖盘4、出糖传送带5、盘形机构6、剪纸刀7、卷筒纸8、上摩擦轮9、送糖传送带 10、推糖四杆机构3.3折纸机构3.4送纸与切纸机构3.5推糖机构参照第6部分，采用e=0的对心曲柄滑块机构，机构无急回特性参数：曲柄长度L1=29mm ，从动杆L2=87mm ，滑块最大行程s=58mm 。
3.6其他3.6.1盘形机构3.6.2卸糖机构4、巧克力糖自动包装机的工作循环图4.1执行机构的运动循环图4.2执行机构周期确定工作正常的情况下完成一个糖包装工作为一个周期T 。
推糖曲柄滑块机构与卸糖机构为匀速圆周运动，周期分别为T ，2T盘形机构: 转动时间 4TT Z = 停下时间 43TT T =送纸机构： 送纸时间 4TT S =（送纸与盘形机构转动同步）剪纸机构： 剪纸时间 8TT J =（剪纸在送纸结束时执行）压糖机构： 近休时间 41TT C = 推程时间 831TT D =远休时间 81TT F = 回程时间 41TT U =折纸机构1： 近休时间 22T T C = 推程时间 42T T D =远休时间 82TT F = 回程时间 82TT U =折纸机构2： 近休时间 23T T C = 推程时间 43T T D =远休时间 83TT F = 回程时间 83TT U =（注：折纸机构1先于折纸机构2，1/4周期）顶糖机构： 近休时间 44TT C = 推程时间 834TT D =远休时间 84TT F = 回程时间 44TT U =4.3机构初始状态设置设置机构的初始状态是为了方便安装与调试，能够更好得了解机构各个时间段的分配情况。
表二 机构初始状态4.3传动机构传动比计算1.减速装置的设计计算：电动机转速为960r／min，糖果包装数为120个／min。
降速比为i=8由于传送带需较高的转速，故减速箱降速比i取4。
2．带轮传动：带轮传动比由送糖传送带与出糖传送带所需速度大小自行调节3.锥齿轮：模数为2齿数皆为20，传动比i=14.槽轮：4个直槽传动比i=45.锥齿至槽轮：总降速比i=8,减速箱降速4，此传动比为26．锥齿至曲柄滑块：与槽轮相同的周期故传动比为27.槽轮至折纸凸轮：周期相同故i取18.链轮：送纸机构要获得与槽轮相同的周期故传动比i=29. 其余齿轮皆为传递运动所以传动比皆为1五、曲柄滑块机构5.1曲柄滑块机构的设计曲柄滑块机构的设计主要用于进糖机构中进行推入到模具槽中，采用的对心曲柄滑块机。
参数：偏心距e=0，θ=0曲柄长度L1=29mm，从动杆L2=87mm，滑块最大行程s=58mm。
图7 曲柄滑块机构5.2曲柄滑块机构的运动曲线图图8 曲柄滑块机构的位移曲线图图9 曲柄滑块机构的速度曲线图图10 曲柄滑块机构的加速度曲线图六、巧克力糖自动包装机的凸轮机构6.1压糖凸轮机构设计压糖机构主要使用的是偏心盘形凸轮机构，主要作用是将糖压入模具中，以完成包装的动作。
由于机构中对压糖动作要求不高，所以设计凸轮机构时，采用将两个偏心圆用曲线相连的办法进行设计，其中基圆半径r=20,偏心圆半径r1=12,偏心距e=20。
图11 压糖凸轮机构6.1.1 凸轮机构轮廓曲线设计结构示意图6.1.2压糖凸轮机构的运动曲线图图12 压糖凸轮机构的位移曲线图图13 压糖凸轮机构的速度曲线图图14 压糖凸轮机构的加速度曲线图6.2剪纸凸轮机构设计该凸轮机构使用的是对心平底直动从动件盘形凸轮机构，主要作用是当纸筒送纸时将剪指刀顶起，基圆半径r=16，推程h=10，近休角40°，推程角25°，远休角270°，回程角25°推程、回程皆为简谐运动规律。
图15 剪纸凸轮机构6.2.1凸轮机构轮廓曲线设计结构示意图6.2.2剪纸凸轮机构的运动曲线图图16 剪纸凸轮机构的位移曲线图图17 剪纸凸轮机构的速度曲线图图18 剪纸凸轮机构的加速度曲线图6.3折纸凸轮机构设计折纸凸轮为偏心盘形凸轮，利用等臂杠杆原理使得另一头折纸挡板转过相对应的角度，连续顶起连个折纸板，从而起到了一前一后的折纸效果。
基圆半径r=20,偏心圆半径r1=15，偏心距e=35，杆长L=200. 。
6.3.1凸轮机构轮廓曲线设计结构示意图的运动曲线图图19 折纸凸轮机构的位移曲线图图20 折纸凸轮机构的速度曲线图图21 折纸凸轮机构的加速度曲线图6.4顶糖凸轮机构设计顶糖凸轮与压糖凸轮设计原理相同。
顶糖机构主要使用的是偏心盘形凸轮机构，主要作用是将包装好的糖从模具中顶出，便卸糖机构将其送上传送带。
由于机构中对顶糖动作要求不高，所以设计凸轮机构时，采用将两个偏心圆用曲线相连的办法进行设计，其中基圆半径r=20,偏心圆半径r1=14,偏心距e=20。