巧克力糖自动包装机-机械原理课设

巧克力糖包装机

院系：工学院机械系

专业：机械工程及自动化

年级： 2011级

学生姓名：李天明

学号： 201101030013 指导教师：王海生

2013年8月

摘要

巧克力糖包装机主要是用在糖果包装厂里，在大量数生产出糖果后，将其一一用牛皮用铝箔纸纸将其包来装起，给顾客以视觉上的美观享受，便于销售。这种功能在很多地方都可以用到，比如：包书机，罐头包装机，饭盒包装机等凡是设计到需要将东西进行外表包装的地方都可以将其稍加改动即可用于其他地方。设计说明书包括机构原理分析、机构选型与比较、机构设计，最终有机整合。并附有各单个机构与整体图样。

机械系统是机械的重要组成部分，是机械的主体。机械系统的设计是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，认真总结过去的有关工作，广泛收集、了解国内外的有关信息（如查阅文献、专利、标准，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。

关键词：巧克力包装机；设计说明书；机械设计；机构

目录

第一章设计任务 (5)

1.1 设计题目 (5)

1.2设计任务 (5)

1.3设计提示 (5)

第二章设计工艺 (6)

2.1工艺方案 (6)

2.2原始数据 (7)

第三章包装机构成图 (7)

3.1粒装巧克力糖包装机机构简图 (7)

3.2执行机构简图 (10)

3.3折纸机构 (11)

3.4送纸与切纸机构 (11)

3.5推糖机构 (12)

3.6其他 (13)

3.6.1盘形机构 (13)

3.6.2卸糖机构 (13)

第四章机构计算 (15)

4.1巧克力糖包装机的工作循环图 (15)

4.2执行机构周期确定 (15)

4.3机构初始状态设置 (16)

4.4传动机构传动比计算 (17)

第五章曲柄滑块机构 (17)

5.1曲柄滑块机构的设计 (17)

第六章粒状巧克力糖包装机的齿轮机构设计 (18)

第七章巧克力糖包装机的凸轮机构 (20)

7.1顶糖凸轮机构设计 (20)

7.1.1 凸轮机构轮廓曲线设计结构示意图 (20)

7.2送纸滚筒凸轮机构设计 (21)

7.3折纸凸轮机构设计 (21)

7.4压糖凸轮及剪纸凸轮设计 (22)

第八章粒状巧克力包装机的槽轮设计 (22)

第九章方案评价 (24)

第十章设计小结 (25)

第十一章参考文献 (26)

第一章设计任务

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。

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。

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。

第二章设计工艺

2.1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。

其中：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。

2.2原始数据

表9 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

初始数据为电动机转速为960r ／min ，糖果包装数为120个／min 。

我选择电动机转速为1440 r ／min ，糖果包装数为60 r ／min 。

第三章 粒状巧克力包装机的总体布局

3.1粒装巧克力糖包装机机构简图

1送纸切纸机构 2为卸糖传送带 3为推搪压糖顶糖机构 4为折纸机构5为送糖传送带 6为减速装置

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

折纸机构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，再加上两个凸轮周期并且初始位置相差T/4，从而起到了一前一后的折纸效果。

3.4送纸与切纸机构

送纸与切纸机构通过凸轮使得上摩擦轮与下摩擦轮配合从而达到间歇性送纸

3.5推糖机构

采用e=0的对心曲柄滑块机构，机构无急回特性，能够准确的将巧克力送到圆盘的指定位置

3.6其他

3.6.1盘形机构

盘型机构能够安放巧克力，并与槽轮配合完成转向工作3.6.2卸糖机构

卸糖机构通过旋转将顶出来的巧克力送入皮带轮上

第四章 巧克力糖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 4

T T Z =

停下时间

4

3T T T =

送纸机构： 送纸时间 4T

T S =

（送纸与盘形机构转动同步） 剪纸机构： 剪纸时间 8T

T J =

（剪纸在送纸结束时执行） 压糖机构： 近休时间

4

1T T C =

推程时间

8

31T T D =

远休时间

8

1T T F =

回程时间 4

1T T U =

折纸机构1： 近休时间 2

2

T T C =

推程时间

42T T D =

远休时间 8

2T T F =

回程时间 8

2T T U =

折纸机构2： 近休时间 2

3T T C =

推程时间

4

3T T D =

远休时间

8

3T T F =

回程时间

83T

T 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 4

4

T

T C = 推程时间

834T T D =

远休时间

84T T F =

回程时间 44T

T 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 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°，开始一个周期运动

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

滑块离铰链中心最近处转过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90°

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

卸糖机构卸糖后再转过67.5°滞后顶糖机构5T/8

4.4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1440r／min，糖果包装数为60个／min。降速比为i=24由于传送带需较高的转速，故减速箱降速比i取12。

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=1

4.槽轮：4个直槽传动比i=4

5.锥齿至槽轮：总降速比i=24,减速箱降速12，此传动比为2

6．锥齿至曲柄滑块：与槽轮相同的周期故传动比为2

7.槽轮至折纸凸轮：周期相同故i取1

8.链轮：送纸机构要获得与槽轮相同的周期故传动比i=2

9. 其余齿轮皆为传递运动所以传动比皆为1

第五章曲柄滑块机构

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。

曲柄滑块机构

第六章粒状巧克力糖包装机的齿轮机构设计

1.槽轮机构齿轮、曲柄滑块机构齿轮、折纸机构齿轮

名称符号公式计算结果齿数z 50 分度圆直径 d d=mz 200 齿顶高ha ha= ha* m 4

齿根高hf hf =（ha* + c*）m 5

齿全高h h= ha + hf 9

齿顶圆直径da da=d+2 ha 208 齿根圆直径df df=d-2 hf 190 基圆直径db db=d cosα187.94 2．卸糖机构齿轮

名称符号公式计算结果齿数z 60

分度圆直径 d d=mz 180 齿顶高ha ha= ha* m 3

齿根高hf hf =（ha* + c*）m 3.75 齿全高h h= ha + hf 6.75 齿顶圆直径da da=d+2 ha 186 齿根圆直径df df=d-2 hf 172.5 基圆直径db db=d cosα169.14

3.减速机内部齿轮1与送纸机构传动齿轮

名称符号公式计算结果齿数z 20 分度圆直径 d d=mz 40 齿顶高ha ha= ha* m 2

齿根高hf hf =（ha* + c*）m 2.5 齿全高h h= ha + hf 4.5 齿顶圆直径da da=d+2 ha 44 齿根圆直径df df=d-2 hf 35 基圆直径db db=d cosα37.59

名称符号公式计算结果齿数z 80 分度圆直径 d d=mz 160 齿顶高ha ha= ha* m 2

齿根高hf hf =（ha* + c*）m 2.5 齿全高h h= ha + hf 4.5 齿顶圆直径da da=d+2 ha 164 齿根圆直径df df=d-2 hf 145 基圆直径db db=d cosα150.36

4.锥齿轮参数

名称 符号 公式 计算结果 分度圆锥角

δ δ1=arc cot 12i δ2=90°-δ1

45° 齿数 z 20 分度圆直径 d d=mz 20 齿顶高 ha ha= ha* m 2 齿根高 hf hf =（ha* + c*）m

2.5 齿全高 h h= ha + hf 4.5 齿顶圆直径 da da=d+2 ha cos δ1 42.83 齿根圆直径 df

df=d-2 hf cos δ1

36.46 当量齿数

v

z

δ

cos /z z v =

28.28

第七章 巧克力糖包装机的凸轮机构

7.1顶糖凸轮机构设计

顶糖机构主要使用的是对心平底直动从动件盘形凸轮机构，主要作用是将糖块从模具中顶出以便卸糖机构将其送上传送带。由于设计凸轮机构的偏心距e=0，基圆半径r=30，推程h=15，近休角90°，推程角135°，等加速、等减速运动规律，远休角45°，回程角90°简谐运动规律。