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1、学号 06120330 成绩课程设计说明书课程名称机械原理课程-U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、设计任务书 11、设计题目 12、原始数据及设计要求 13、设计任务 2、设计方案的拟定、选择以及评价 21、方案的拟定和选择 22、方案的评价 3三、巧克力糖包装机的工艺确定 41、工艺方案 42、方案选择 53、粒状巧克力包装机的总体布局 63.1 粒装巧克力糖包装机机构简图 63.2 执行机构简图 63.3 折纸机构 73.4 送纸与切纸机构 73.5 推糖机构 73.6 其他 73.6.1 盘形机构 7
2、3.6.2 卸糖机构 74、巧克力糖包装机的工作循环图 74.1 执行机构的运动循环图 74.2 执行机构周期确定 74.3 机构初始状态设置 84.4 传动机构传动比计算 9五、曲柄yt块机构 105.1 曲柄滑块机构的设计 105.2 曲柄滑块机构的运动线图 10六、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 117.1 顶糖凸轮机构设计 117.1.1 凸轮机构轮廓曲线设计结构示意图 117.1.2 顶糖凸轮机构平底从动件位移曲线图 117.2 送纸滚筒凸轮机构设计 117.3 折纸凸轮机构设计 127.4 压糖凸轮及剪纸凸轮设计 12八、总结 17参考文献 18
3、、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力17mmJ、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64mm64mm（2）巧克力糖小端直径17mm大端
4、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uca件对机构系统进行运动仿真。（6）用UG软件对机构系
5、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评价指标评分权重系数力杀一力杀一力杀二完成实现功能目标的情况9分6分8分0.2工作
6、效率的高低8分7分8分0.1运转精度的高低7分6分8分0.1方案的实用性9分8分7分0.3方案的可靠性8分6分8分0.2方案的绿色性7分8分6分0.1总分： A1 9 0.2 8 0.1 7 0.1 9 0.3 8 0.2 7 0.1 8.3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
7、，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。
8、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（即有时间先后槽轮带动盘形机构转过关系） ， 所以在压糖之前先进行了剪纸的动作。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 7 0.01mm的矩形长槽。2、方案选择电
9、动机转速为960rmin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黑It工-送纸 贯纸机构Hr鲫微传递带HU柩稳压整项播成耙机构 IV*新邺津梅 V、送糖传送带VE 藕速机枸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=58mm3.6 其他3.6.1 盘形
10、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To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Tz停下时间TT3T4送纸机构:送纸时间（送纸与盘形机构转动同步）剪纸机构:剪纸时间Tj（剪纸在送纸结束时执行）压糖机构:近休时间Tei推程时间Td13T8远休时间回程时间Tui折纸机构1:近休时间Te2推程时间TD2远休时间Tf2回程时间Tu 2折纸机构2:近休时间TC3推程时间T D3远休时间TTF38回程时间Tu 38（注：折纸机构1先于折纸机构2, 1
11、/4周期）顶糖机构:近休时间TC4推程时间TD43T8远休时间TF4回程时间Tu 44.3 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。表二机构初始状态机构名称初始状态目的槽轮机构拨盘与槽轮刚进入啮合带动盘形转过90 ,开女L个周期运动送纸凸轮远休角开始处盘形转动T/4时间内，完成送纸剪纸凸轮近休角开始处滞后盘形T/4推糖机构滑块离钱链中心最近处转过T/8保证剪纸完成后压糖开始前送糖折纸机构1近休角转过900优先折纸2,T/4滞后盘形T/4折纸机构2近休角开始处滞后折纸1, T/4滞后盘形T/2压糖凸轮，顶糖凸轮近休角开始处滞后盘形T/4卸糖
12、机构卸糖后再转过67.5 0滞后顶糖机构5T/84.3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
13、. 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, 8 =0曲柄长度L1=29mm从动杆L2=87mm滑块最大行程s=58mm7 曲柄滑块机构5.2 曲柄滑块机构的运动曲线图8 曲柄滑块机构的位移曲线图9 曲柄滑块机构的速度曲线图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
14、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。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12 压糖凸轮机构的位移曲线图13 压糖凸轮机构的速度曲线图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。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
