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1、黑龍江東方學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計顆粒狀巧克力糖果包裝機(jī)的設(shè)計摘要本文首先分析了現(xiàn)代生活對巧克力糖果包裝機(jī)的需求，在進(jìn)行大量查閱資料并進(jìn)行比較后，提出設(shè)計方案、方法和步驟。本設(shè)計主要是針對圓臺狀巧克力糖的鋁箔紙包裝。設(shè)計主要內(nèi)容有三方面：設(shè)計方案設(shè)計、機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計與傳動系統(tǒng)鏈設(shè)計。機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計是本設(shè)計功能能否執(zhí)行的關(guān)鍵，它也是本設(shè)計的設(shè)計重點之一。它要實現(xiàn)巧克力糖的輸入、折邊、抄底邊等功能，直到最后由輸送帶輸出。整個系統(tǒng)功能實現(xiàn)中，機(jī)械手要實現(xiàn)的是夾糖、折邊、轉(zhuǎn)送等重要功能，因此對機(jī)械手的形狀、夾緊力及轉(zhuǎn)位角度也提出了不同的設(shè)計要求，設(shè)計機(jī)械手時，也始終圍繞著這幾點進(jìn)行。傳動系統(tǒng)設(shè)

2、計，作為一個動作執(zhí)行系統(tǒng)，動力是必不可少的，當(dāng)然對動力的傳遞系統(tǒng)也就顯得尤其重要了。系統(tǒng)功能中要實現(xiàn)機(jī)械手轉(zhuǎn)位、送糖盤轉(zhuǎn)位、供紙、剪紙、抄紙、接糖、頂糖及撥糖等功能，它們都需要不同大小的動力，這就需要傳動系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。傳動系統(tǒng)的設(shè)計,包括了帶傳動,鏈傳動,齒輪傳動,六槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計。如在機(jī)械手的轉(zhuǎn)位功能中，為實現(xiàn)間歇的轉(zhuǎn)位功能就得通過傳動鏈中的槽輪機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)，該機(jī)構(gòu)要保證機(jī)械手在轉(zhuǎn)到位后，有一定的停留時間，從而為頂糖、接糖及撥糖功能的實現(xiàn)提供必要的機(jī)械動作執(zhí)行時間。設(shè)計好的包裝機(jī)其生產(chǎn)率可在100150r/min范圍內(nèi)變動。關(guān)鍵詞:包裝機(jī)；傳動系統(tǒng)設(shè)計；機(jī)械手The Design Of The

3、Grain Form Chocolates Fruit PackerAbstractThis article firstly analyzes the demanding for the chocolate packing machine in modern life. After checking enough data, I figure out the scheme, method and procedure of the design of the machine. This design primarily aims at the circle pillar chocolates a

4、luminum foil packing. The main contents of the design contain three sides: Design project design, machine hand and I/O sugar mechanism design and the transmission system design.It is the most important whether the function of the machine hand and I/O sugar mechanisms design can carry out in the mach

5、ine. It is also one of the design points of this design. It must realize the importation, fold of the chocolates the sides and other functions. Until it finally is outputted by belt conveyer. In whole system function realizing, the machine hands realize many important function, for example: clip the

6、 sugar, fold of the chocolates the sides, transfer.etc. Therefore the shape of the machine hand, clip the tight dint and turn the cape also bring up the different design request. When designed the machine hands, it is also proceeding with the center of these points.System, power is necessary. Certai

7、nly it is particularly important of the power transmission system. In the system function, it must realize moving the machine hands, moving the sugar dish, providing the paper, cutting paper, curling, connecting the sugar, cresting the sugar and dialing the sugar etc. All these functions need the di

8、fferent size of power. It can be controlled by the transmission system. Such as the function of turning machine hands, it needs the sheave of the transmission to regulate in order to realize a function of intermittent turning. After the machine in the exact position, the mechanism must stop over tim

9、e, then it can take enough time to crest sugar, connect the sugar and dial sugar. At the same time it can be controlled the rate of production at 100 150 r/ min.Key words: Packer; drive system design; machine hand-II-黑龍江東方學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成

10、果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容

11、。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等

12、復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日第1章 緒論1.1 課題背景我國的包裝機(jī)械于20世紀(jì)80年代形成產(chǎn)業(yè)，到20世紀(jì)90年代進(jìn)入高速成長階段，已形成了比較完善的生產(chǎn)體系，并成為機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一。包裝機(jī)械的高速成長，得益于食品工業(yè)的發(fā)展，因為無論過去或現(xiàn)在，包裝機(jī)械在食品工業(yè)中的應(yīng)用都是最廣泛和最深入的。食品工業(yè)是與人們生活息息相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，在激烈的市場競爭中，其產(chǎn)品要引起消費者的注意，必須要有精美的包裝設(shè)計，這已經(jīng)是不容置疑的事實。要實現(xiàn)精美的包裝，配備自動化的包裝生產(chǎn)線是不可缺少的，這是保證產(chǎn)品包裝質(zhì)量及提高競爭

13、力的關(guān)鍵所在。隨著社會的發(fā)展，科技的進(jìn)步，消費者的要求不斷地提高。人們不但注重食品的美味及多元化，更注重其衛(wèi)生、健康。因此，精美的外在包裝給消費者帶來的不但是愉悅的視覺感受，更加是衛(wèi)生安全的需要。這一切，給從事食品包裝工程研究的科技人員提出了更高的要求，不但帶來了機(jī)遇，也帶來了挑戰(zhàn)。本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是粒狀巧克力糖果包裝機(jī)的設(shè)計。巧克力糖包裝機(jī)的設(shè)計是一個典型的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計。經(jīng)過長時間的調(diào)查與查找資料，選出各種方案并對之進(jìn)行比較，最后確定包裝機(jī)的方案。此方案具有體積小，工作效率高等優(yōu)點。本次設(shè)計對包裝機(jī)進(jìn)行了較系統(tǒng)的設(shè)計。采用了新型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與傳動機(jī)構(gòu)，如帶式無級變速器以提高包裝機(jī)的技術(shù)水平。

14、本部分主要進(jìn)行傳動系統(tǒng)如帶傳動機(jī)構(gòu)、鏈傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計主要進(jìn)行了機(jī)械手的設(shè)計。1.2 包裝機(jī)簡介我國包裝機(jī)械未來的發(fā)展趨勢1.工藝流程自動化程度越來越高。目前自動化包裝機(jī)械技術(shù)在包裝生產(chǎn)線中已占50%以上，大量使用了電腦設(shè)計和機(jī)電一體化控制，增加機(jī)械手以完成復(fù)雜的包裝動作（模擬手工包裝）。每個機(jī)械手均由單獨的電腦控制，攝像機(jī)監(jiān)控包裝動作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動作幅度，保證包裝的高質(zhì)量。同時對包裝材質(zhì)及厚度有自動識別功能，再由電腦計算后控制機(jī)械動作，完全是“自適應(yīng)”系統(tǒng)，保證系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)下工作。2.適應(yīng)產(chǎn)品變化，設(shè)計具有好的柔性和靈活性。為了適應(yīng)競爭需要，產(chǎn)品更新?lián)Q代

15、的周期越來越短，有的產(chǎn)品甚至一季一變。包裝機(jī)械的使用壽命遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽命周期，所以某些包裝機(jī)械要適應(yīng)產(chǎn)品的變化，只能以柔性和靈活性來適應(yīng)，包括量的靈活、構(gòu)造的靈活和供貨的靈活。3.普遍采用仿真設(shè)計技術(shù)。包裝機(jī)械的設(shè)計流程，首先是把各種機(jī)器單元以數(shù)據(jù)庫形式存入計算機(jī)，然后把圖紙數(shù)字化后輸入計算機(jī)，由計算機(jī)自動包裝機(jī)械合成三維模型，再把實際生產(chǎn)的指標(biāo)和數(shù)據(jù)、可能發(fā)生的故障等輸入計算機(jī)。計算機(jī)三維模型即可依照實際工作情況進(jìn)行操作，演示出生產(chǎn)能力、廢品率、生產(chǎn)環(huán)節(jié)匹配、生產(chǎn)線瓶頸在何處等，還可根據(jù)用戶意見進(jìn)行修改模型直到用戶滿意。采用計算機(jī)仿真技術(shù)后，大大縮短了包裝機(jī)械的設(shè)計周期及新產(chǎn)品開發(fā)周期。包裝

16、機(jī)械技術(shù)含量逐步提高向高層次發(fā)展:隨著中國包裝工業(yè)的快速發(fā)展，包裝機(jī)械市場也趨向更高層次，包裝機(jī)械技術(shù)含量日漸提高，一些最新包裝技術(shù)，例如遠(yuǎn)距離遙控技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)技術(shù)、自動柔性補償技術(shù)、鐳射切割技術(shù)、資訊處理技術(shù)等都已運用在包裝機(jī)械上。此外，國內(nèi)包裝機(jī)械零部件生產(chǎn)走向?qū)I(yè)化，很多零部件不再由包裝機(jī)械廠生產(chǎn)，而是由一些通用的標(biāo)準(zhǔn)件廠生產(chǎn)，某些特殊的零部件由高度專業(yè)化的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)。隨著大型企業(yè)客戶的增加，市場對于包裝的高生產(chǎn)串和產(chǎn)品多樣化傾向更明顯，促使包裝機(jī)械產(chǎn)品規(guī)格朝高科技發(fā)展。食品包裝機(jī)械行業(yè)應(yīng)靠技術(shù)進(jìn)步謀求發(fā)展。有關(guān)專家預(yù)測，到2007年我國包裝機(jī)械產(chǎn)量將增加到67萬臺(套)，到2010

17、年將增至93萬臺(套)。想靠簡單的重復(fù)、擴(kuò)大生產(chǎn)數(shù)量，靠向上下游延伸的方法已經(jīng)行不通了。今后，我國的包裝機(jī)械必須走專業(yè)化生產(chǎn)的道路。要努力提高包裝機(jī)械技術(shù)含量，把產(chǎn)品做精、做細(xì)、做專、做強(qiáng)，靠技術(shù)進(jìn)步來推動行業(yè)發(fā)展。據(jù)了解，為配合我國食品工業(yè)的發(fā)展，包裝機(jī)械設(shè)備正朝著機(jī)械功能多元化、結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、模組化及控制智能化、結(jié)構(gòu)高精度化方向研發(fā)。GE基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)旗下的GEFanuc自動化美洲包裝機(jī)械公司，推動了全新的針對包裝機(jī)械制造商的SixDegreesofDifferention(SDD)自動化解決方案。它有高性能的控制器、可升級的操作界面、工廠信息軟件和運動控制單元，可以顯著提高包裝機(jī)械運轉(zhuǎn)率

18、，提升整體設(shè)備效率。這套綜合性自動化解決方案可幫助包裝機(jī)械制造商在沒有阻斷的情況下，開發(fā)出能夠在不同尺寸的批量或產(chǎn)品流程之間快速轉(zhuǎn)換的高效設(shè)備。依靠經(jīng)過更新的自動包裝機(jī)械系統(tǒng)，它能在功能方面引領(lǐng)主流包裝機(jī)械潮流，同時，設(shè)備使用者可以更具有獨立性、靈活度、操作正確性、高效率、可兼容性，以及支持其最終用戶獲得更高性能和生產(chǎn)力。因此開發(fā)配套設(shè)備，使主機(jī)的功能得到最大的應(yīng)用，是提高設(shè)備的市場競爭力和經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要的因素。國外企業(yè)在為用戶提供生產(chǎn)自動線或生產(chǎn)流水線設(shè)備時注重成套完整性，無論是高技術(shù)附加值還是較簡單的設(shè)備門類，都按配套性要求提供。未來包裝機(jī)械還必須具備多功能、調(diào)整操作簡單等條件，基于電腦的

19、智能型儀器將成為食品包裝機(jī)械控制器的新趨勢。OEM制造業(yè)者與最終消費者將趨向購買操作簡易且安裝容易的包裝機(jī)械，尤其是當(dāng)前制造業(yè)大量裁員，對簡易操作系統(tǒng)的需求將與日俱增。今后要想在包裝市場取得一席之地，高效率的客戶服務(wù)與機(jī)械維修也將是包裝機(jī)械公司制造商所必須考慮的事情。因此，在這種的發(fā)展趨勢下，選擇該課題有著重大意義。首先可以使設(shè)計者了解到世界上先進(jìn)的包裝技術(shù)。其次通過對包裝機(jī)的設(shè)計，對包裝機(jī)的整體結(jié)構(gòu)有一個比較詳細(xì)的了解，熟悉實現(xiàn)包裝功能機(jī)構(gòu)的原理及結(jié)構(gòu)。第2章 糖果包裝機(jī)方案設(shè)計2.1 設(shè)計要求已知條件：把已加工成型的圓臺狀巧克力糖用鋁箔紙包裹起來，并逐個輸出，巧克力糖的形狀尺寸大小如圖。生

20、產(chǎn)率為100150顆/分，糖紙為方形64mm64mm、厚0.008mm的鋁箔紙，其尺寸如圖2-1。要求巧克力糖包裝后外觀美觀，鋁箔紙無明顯損傷、撕裂。機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單，工藝可靠，操作方便、安全，維修容易。圖2-1 巧克力的尺寸2.1.1 建立黑箱糖果包裝機(jī)黑箱圖見圖2-2。圖2-2 糖果包裝機(jī)黑箱圖由黑箱看出，要實現(xiàn)這些功能，必須由黑箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，進(jìn)而設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)閷谙鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計。將黑箱轉(zhuǎn)變?yōu)榘紫洹?.1.2 確定技術(shù)過程工作過程如圖2-3所示。圖2-3技術(shù)過程簡圖2.1.3 引進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)，確定邊界其系統(tǒng)及邊界如圖2-4所示。圖2-4 引進(jìn)技術(shù)后的具體過程圖2.2 粒狀巧克力糖果包裝工藝的確

21、定通過翻閱書籍和在網(wǎng)上查閱資料，了解到糖果包裝的方式有很多種，如扭結(jié)式、端折式、信封式、枕形式、裹封式。其中扭結(jié)式包括單扭結(jié)和雙扭結(jié)兩種形式。一般來說，開始總是想模仿工人包裝的動作作為機(jī)器工藝設(shè)計的初步依據(jù)，但是作為高明的設(shè)計者，不能只局限于模仿人工動作。因此，在開始設(shè)計機(jī)器的工藝時，首先應(yīng)對人工包裝動作進(jìn)行分析和研究，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行提高，現(xiàn)做如下分析：產(chǎn)品的特征：粒狀巧克力糖呈圓臺形，輪廓清楚，但質(zhì)地疏松，容易碰傷。因此，考慮機(jī)械動作時應(yīng)適合它的特點，以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。例如產(chǎn)品的夾緊力要適當(dāng)。在進(jìn)料和出料時應(yīng)避免因碰撞而損傷產(chǎn)品等。首先要解決好產(chǎn)品的上料問題。顯然，像巧克力糖之類產(chǎn)品使

22、用料斗式上料機(jī)構(gòu)是不適宜的。如果采用料倉式上料機(jī)構(gòu)，則需要人工定時放料。如果將自動機(jī)的進(jìn)料系統(tǒng)直接與巧克力糖的成形機(jī)的出料口相連接，則就比較容易解決巧克力糖的自動上料問題。包裝材料：食品包裝材料應(yīng)十分注意衛(wèi)生。粒狀巧克力糖包裝紙采用厚為0.008mm的鋁箔紙，它的特點是薄而脆，抗拉力較小，容易撕裂。一般包裝的速度較高，紙張的拉力越大，紙容易拉斷。在選擇供紙機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)時，主要依據(jù)下列兩點：1.紙坯形式是采用片紙還是采用卷筒紙.本機(jī)原始資料已決定采用卷筒紙。2.紙張送出時的空間位置是垂直放的還是水平放的。在這里，已水平放置為宜。包裝工藝方案的擬定根據(jù)人工包裝動作順序，針對產(chǎn)品包裝質(zhì)量的要求，務(wù)必使包

23、裝過程不損傷產(chǎn)品的表面，包裝紙要緊貼巧克力糖，而且小端和圓臺側(cè)面的鋁箔紙要平整、光滑、美觀。該機(jī)的包裝工藝初擬如下1.將64*64鋁箔紙覆蓋在巧克力糖小端的正上方。2.使鋁箔紙沿糖快錐面強(qiáng)迫成形。3.將余下的鋁箔紙分半，先后向24大端面上折去，迫使包裝紙緊貼巧克力糖。包裝工序分解圖如圖2-5所示。圖2-5 巧克力糖果包裝工序2.3 確定功能結(jié)構(gòu)確定技術(shù)系統(tǒng)總功能，及進(jìn)行功能分解。功能是對于某產(chǎn)品的特定工作能力的抽象化的描述，它可定義為一個技術(shù)系統(tǒng)在以實現(xiàn)某種任務(wù)為目標(biāo)時，其輸入量和輸出量之間的相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系。2.3.1 總功能通過輸料帶將圓臺形巧克力糖送入糖果包裝機(jī)中，經(jīng)過包裝機(jī)成型、折邊等一

24、系列動作后，將包裝好的巧克力糖果輸出。2.3.2 功能分解從系統(tǒng)論的觀點看，系統(tǒng)可以分解為一些子系統(tǒng)，那么一個系統(tǒng)的總功能也應(yīng)該可以分解為一些分功能。由總功能分解為分功能，最后作出功能結(jié)構(gòu)圖。這樣一個過程，稱為“功能分析”。巧克力糖果包裝機(jī)的功能分解如圖2-6所示。圖2-6 包裝機(jī)的功能分解2.4 包裝機(jī)的總體方案設(shè)計1機(jī)型選擇從產(chǎn)品的數(shù)量上看，屬于大批量生產(chǎn)。因此，由文獻(xiàn)綜述中的方案比較，選擇全自動機(jī)型。從產(chǎn)品的工藝過程看，選擇回轉(zhuǎn)式工藝路線多工位自動機(jī)型。根據(jù)工藝路線分析，實際需要兩個工位，一個是進(jìn)料、成型、折邊工位，另一個是出料工位。自動機(jī)采用六槽槽輪機(jī)構(gòu)作步進(jìn)傳送。2自動機(jī)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)

25、根據(jù)巧克力糖的包裝工藝，可確定自動機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為送糖機(jī)構(gòu)、供紙機(jī)構(gòu)、接糖和頂糖機(jī)構(gòu)、抄紙機(jī)構(gòu)、撥糖機(jī)構(gòu)、鉗糖機(jī)械手的開合機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)盤步進(jìn)傳動機(jī)構(gòu)等七種。機(jī)器其總體布置如圖2-7所示。圖2-7 巧克力糖果包裝機(jī)總體布置1-電動機(jī) 2-帶式無級變速器 3-鏈傳動機(jī)構(gòu) 4-分配軸手輪5-頂糖機(jī)構(gòu) 6-送糖盤部件7-供紙部件 8-剪紙刀9-接糖機(jī)構(gòu)10-凸輪箱 11-撥糖機(jī)構(gòu) 12-機(jī)械手轉(zhuǎn)盤13-輸送帶(1) 機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu) 如圖所示送糖盤6從輸料帶上取得糖塊，并與鉗糖機(jī)械手反向同步旋轉(zhuǎn)至進(jìn)料工位，經(jīng)頂糖、折邊后，經(jīng)機(jī)械手送至出糖工位后落下或由撥糖桿11推下。開閉由機(jī)械手開合凸輪，控制，該凸輪的輪

26、廓線是由兩個半徑不同的圓弧組成，機(jī)械手的夾緊主要靠彈簧力。(2) 頂糖和接糖機(jī)構(gòu) 接糖桿的運動，不僅具有時間上的順序關(guān)系，而且具有空間上的相互干涉關(guān)系。因此他們的運動循環(huán)設(shè)計必須遵循空間同步化的設(shè)計原則，在結(jié)構(gòu)設(shè)計是應(yīng)予充分重視。此外，當(dāng)接糖桿與頂糖桿同步上升時應(yīng)使糖塊上的夾緊力不能太大，以免損傷糖塊，同時，應(yīng)使夾緊力保持穩(wěn)定。因此在接糖桿的頭部采用橡皮類彈性元件制成。(3) 抄紙和撥糖機(jī)構(gòu)、抄紙和撥糖機(jī)構(gòu)如圖2-8所示。圖2-8 抄紙和撥糖機(jī)構(gòu)(4) 工位間步進(jìn)傳送機(jī)構(gòu)、工件在工位間的步進(jìn)傳送，即鉗糖手的間歇轉(zhuǎn)位，由六槽槽輪機(jī)構(gòu)帶動兩組螺旋齒輪副分別傳動機(jī)械手的轉(zhuǎn)盤和送糖盤，見第二章的傳動系

27、統(tǒng)圖。 第3章 巧克力糖果包裝機(jī)工作循環(huán)圖糖果包裝機(jī)的各個工藝動作是相互獨立的，它們各自實現(xiàn)自己的子功能。但為了實現(xiàn)糖果包裝機(jī)的總功能，這些各自獨立的動作又必須相互配合。這就要用運動循環(huán)圖來描述各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動循環(huán)圖。它是機(jī)器各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動循環(huán)圖按同一時間比例繪制的總圖，表示各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動循環(huán)相對于主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作順序。它是各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)圖。運動循環(huán)圖可用來核算機(jī)器的生產(chǎn)率，并通過分析運動循環(huán)圖，從中尋找提高機(jī)器生產(chǎn)率的途徑，可用來指導(dǎo)各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計、安裝和調(diào)試，還可用來檢驗各執(zhí)行機(jī)構(gòu)中執(zhí)行構(gòu)件的動作是否緊密配合、相互協(xié)調(diào)。3.1 機(jī)械手工位段循環(huán)圖的說明：首先我們選定分配軸的

28、轉(zhuǎn)向方位為參考對象，其工作轉(zhuǎn)速為100150r/min。巧克力糖包裝機(jī)工作循環(huán)圖如圖3-1所示。圖3-1 巧克力糖包裝機(jī)工作循環(huán)圖其次來研究機(jī)械手、送糖盤轉(zhuǎn)位、供紙機(jī)構(gòu)、剪紙機(jī)構(gòu)、抄紙機(jī)構(gòu)、接糖機(jī)構(gòu)、頂糖機(jī)構(gòu)及工位機(jī)械手閉合情況的關(guān)系：1當(dāng)分配軸轉(zhuǎn)位120,此時機(jī)械手、送糖盤轉(zhuǎn)位60，在次期間供紙機(jī)構(gòu)不斷供紙，直至分配軸轉(zhuǎn)位120時停止供紙。它們直至下一循環(huán)又開始運動。在分配軸轉(zhuǎn)位110左右接糖機(jī)構(gòu)開始啟動，它不斷地向下運動。2在分配軸轉(zhuǎn)位127時 剪紙機(jī)構(gòu)開始啟動，凸輪帶動連桿使剪紙刀頭快速地向下切。緊接著頂糖機(jī)構(gòu)開始啟動，它慢慢地向上運動。3到分配軸轉(zhuǎn)位160時，接糖機(jī)構(gòu)運動到其行程的最下

29、端，也就是送糖盤的上表面，而此時頂糖機(jī)構(gòu)也行進(jìn)到送糖盤的下表面，所以此時的接糖機(jī)構(gòu)與頂糖機(jī)構(gòu)間距剛好為一粒巧克力糖的高度為12mm，隨后它們就保持這樣的間距作同步平移運動。4到分配軸轉(zhuǎn)位170剪紙機(jī)構(gòu)運動極端位置，以實現(xiàn)剪紙功能，隨后快速退回。到分配軸轉(zhuǎn)位197時，退至原位，直至下一循環(huán)分配軸轉(zhuǎn)位127時再開始啟動。5在分配軸轉(zhuǎn)位220左右，工位機(jī)械手開始閉合，直到分配軸轉(zhuǎn)位240時完全閉合，期間實現(xiàn)的是巧克力糖包裝的折邊功能。6到分配軸轉(zhuǎn)位280時，頂糖機(jī)構(gòu)也運動到了機(jī)械的上表面，它與頂糖機(jī)構(gòu)的間距始終是巧克力糖的高度為12mm。隨后頂糖機(jī)構(gòu)往回退（向下），而接糖機(jī)構(gòu)還是往上退，此時的巧克力

30、糖已被機(jī)械手工位機(jī)械手的閉合夾得死死的，不會掉下來。7到分配軸轉(zhuǎn)位300時，抄紙機(jī)構(gòu)開始啟動，它將實現(xiàn)對巧克力糖底邊鋁箔紙的包裝。8到分配軸轉(zhuǎn)位310時，頂糖機(jī)構(gòu)退至起始位置保持靜止，直至下一循環(huán)分配軸轉(zhuǎn)位130左右又開始啟動。9到分配軸轉(zhuǎn)位350時抄紙功能實現(xiàn)完畢，直到下一循環(huán)分配軸轉(zhuǎn)位10時重新開始啟動。而此時接糖機(jī)構(gòu)也退回到了起始位置，保持不動，直到下一循環(huán)的110左右又開始。3.2 機(jī)械手工位段最后來研究分配軸轉(zhuǎn)位與機(jī)械手轉(zhuǎn)位、撥糖機(jī)構(gòu)及工位機(jī)械手開合的關(guān)系1當(dāng)循環(huán)一開始，機(jī)械手剛開始旋轉(zhuǎn)時，撥糖機(jī)構(gòu)恰好離開機(jī)械手，慢慢退回，到分配軸轉(zhuǎn)位60的時候，撥糖機(jī)至原位，不作任何停頓慢慢地向下

31、壓，到分配軸轉(zhuǎn)位120時，撥糖機(jī)構(gòu)又運動到了機(jī)械手的上方，而此時的機(jī)械手已轉(zhuǎn)到位，靜以待命。2到分配軸轉(zhuǎn)位140左右工位機(jī)械手開始張開，直到170左右完全張開，而此時的撥糖機(jī)構(gòu)已慢慢地壓入機(jī)械手，將糖慢慢地向下擠。3到分配軸轉(zhuǎn)位240時，撥糖裝置到達(dá)行程的最下端，即在機(jī)械手裝置的下表面左右，隨后慢慢退回。 第4章 傳動系統(tǒng)設(shè)計傳動系統(tǒng)的作用是將原動機(jī)的運動和動力傳遞給工作機(jī)，以完成預(yù)期的功能。常用的傳動機(jī)構(gòu)有齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、楔塊機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、摩擦輪機(jī)構(gòu)、撓性件機(jī)構(gòu)、彈性機(jī)構(gòu)、液氣動機(jī)構(gòu)、電氣機(jī)構(gòu)以及利用以上一些常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合而產(chǎn)生的組合機(jī)構(gòu)。傳動機(jī)構(gòu)在使用

32、中最主要的目的是為了實現(xiàn)速度或力的變換，或?qū)崿F(xiàn)特定運動規(guī)律的要求。巧克力糖果包裝機(jī)中，傳動機(jī)構(gòu)有齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、鏈輪機(jī)構(gòu)和帶傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計，由于功率小，主要是進(jìn)行運動傳遞。4.1 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖傳動系統(tǒng)圖結(jié)構(gòu)簡圖如圖4-1所示。圖4-1 傳動系統(tǒng)圖1-電動機(jī) 2-帶式無級變速機(jī)構(gòu) 3-鏈輪副 4-分配軸手輪5-頂糖桿凸輪6-剪紙凸輪 7-撥糖桿凸輪 8-抄紙板凸輪 9-接糖桿凸輪10-鉗糖機(jī)械手11-撥糖桿 12-槽輪機(jī)構(gòu) 13-接糖桿14-頂糖桿15-送糖盤16-齒輪副17-供紙部件鏈輪 18-輸送帶鏈輪 19-螺旋齒輪副4.2 選用電機(jī)原動機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)中的驅(qū)動部分。選擇原動

33、機(jī)時應(yīng)考慮以下因素1必須考慮到現(xiàn)場的能源供應(yīng)情況。在有電源的條件下盡可能選擇電力驅(qū)動，因為它成本低，操作控制方便，機(jī)械活動范圍廣。2必須考慮到原動機(jī)的機(jī)械特性和工作制度與工作機(jī)相匹配。3必須考慮到工作機(jī)對原動機(jī)提出的啟動、過載、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、調(diào)速和控制等方面的要求。4必須考慮到工作環(huán)境的因素。如防爆、防塵、防腐等等。5必須考慮工作可靠，操作簡易，維修方便。6為了提高機(jī)械系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，必須考慮經(jīng)濟(jì)成本,包括初始成本和運轉(zhuǎn)維護(hù)成本。此外，所選原動機(jī)的額定功率必須滿足負(fù)載需要，但也不宜過大。對電動機(jī)來說電動機(jī)功率過大造成功率因素過低也是不經(jīng)濟(jì)的。因為設(shè)計中涉及的都是低速輕載荷工作條件。開始不能得到各

34、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力，也就不能計算出個執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需功率，從而不能計算到所需電動機(jī)的功率。但可以從相似的機(jī)器和由經(jīng)驗粗取。由機(jī)械設(shè)計學(xué) P97中同類機(jī)器的比較，取電機(jī)額定轉(zhuǎn)速n=1440r/min，額定功率p=0.4kw總傳動比為：i=100/1440150/1440=1/14.41/9.6。傳動比分配如圖3.1；帶輪無級變速機(jī)構(gòu)為i=3.845.76；鏈輪機(jī)構(gòu)傳動比為i=2.5；分配軸手輪上的齒輪i=1；槽輪為i=3；機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)上的兩對齒輪副的傳動比都為 i=2。為了后面進(jìn)行軸的設(shè)計，大致對各執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行功率分配，由于水平有限，只進(jìn)行粗分配，不記傳動過程的損失。（此處功率只用于軸的設(shè)計）4.

35、3 帶傳動系統(tǒng)計帶輪傳動是無級變速機(jī)構(gòu)，使得巧克力糖果包裝機(jī)的生產(chǎn)率可以在一定的范圍內(nèi)變動。4.3.1 帶傳動缺點1.優(yōu)點傳動帶富有彈性，可以緩和沖擊和振動，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無噪音；當(dāng)機(jī)器過載時，帶子會在帶輪上產(chǎn)生打滑，可防止其它零件損傷；制造、安裝精度較低，成本低，維護(hù)方便；適用于中心距較大時的傳動。2.缺點因帶和帶輪間有相對滑動（彈性滑動），所以不能嚴(yán)格保證一定的傳動比（一般為理論轉(zhuǎn)速的9899%）；有一定的摩擦損失，通常傳動效率為9097%；由于傳動帶需要張緊，因此軸和軸承受力較大。4.3.2 及設(shè)計帶傳動要求傳動的用途和工作情況選定：所選帶傳動可實現(xiàn)傳動比為1/3.841/5.76的無級傳動

36、；輕載工作，一級傳動，運轉(zhuǎn)時間10小時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min。傳動的功率 P=0.4 kw大小輪的轉(zhuǎn)速、分別為= 250375 r/min ，=1440 r/min帶傳動設(shè)計要求帶的類型、長度、根數(shù)為選用 V帶；帶輪的尺寸、材料、結(jié)構(gòu)；中心距a；作用于軸上的力R4.3.3 帶傳動設(shè)計過程由帶傳動的特性可知，按大傳動（即小轉(zhuǎn)速）比進(jìn)行設(shè)計1.確定計算功率Pca 帶傳動傳遞的名義功率N可由工作部分計算，如工作部分計算困難也可簡單以電機(jī)的額定功率代替，但設(shè)計計算時應(yīng)考慮機(jī)器工作載荷的性質(zhì)和連續(xù)工作時間長短的影響，其計算功率Pca的計算公式如下 Pca =PKg （4-1）式中P機(jī)器的名義功

37、率（kw）式中K g工作情況系數(shù)因為該傳動的載荷平穩(wěn)，每天工作時間小于10小時所以取Kg=1.0Pca=0.41.0=0.40 kw2選定三角帶型別三角帶型別決定了帶的截面，型別過大，雖然減少了膠帶的根數(shù)，但帶高h(yuǎn)大，帶高與帶輪直徑的比值（h：D）也就大，因而會增大傳動時的彎曲應(yīng)力，降低膠帶壽命和效率。型別過大還使直徑D、中心距a加大。而型別太小，彎曲應(yīng)力雖小，但能傳遞的功率也小，使根數(shù)過多，容易因制造誤差而造成膠帶松緊不一。所以正確選定膠帶型別十分重要。計算功率Pca和小帶輪轉(zhuǎn)速分別為0.40千瓦、1440r/min。所以選用Z型帶。3確定大小帶輪的直徑D1、D2取大帶輪D2=300mm為實

38、現(xiàn)傳動比1/3.841/5.76所以D1=52.08mm78.13mm則取D1=50mm80mm也就是小帶輪的最小直徑為50mm其最大直徑為80mm。由于主動輪基準(zhǔn)直徑D150mm，所以選取的尺寸符合要求4計算膠帶的速度V （4-2）式中D1=80mm n1=1440r/min（按小傳動比計算）m/s由上式知輪徑定了，帶速隨之也定了，傳遞同樣功率，帶速V越小，傳遞的圓周力就越大，需要膠帶的根數(shù)越多。帶速太高會因膠帶離心力太大而降低帶和帶輪間的正壓力，從而降低摩擦力，降低工作能力，同時會因c過大，而降低疲勞強(qiáng)度。所以在結(jié)構(gòu)尺寸允許的條件下，最適當(dāng)?shù)乃俣仁?020米/秒。若Z、A、B、C型V帶帶速

39、大于35米/秒，輪徑應(yīng)重選。因為V=6.032 m/s (35)mm，取b=6mm鎖止弧張開角式中 Z槽輪的槽數(shù)為6式中 n圓銷數(shù)為2 第5章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一部機(jī)器的最主要的地方，是一部機(jī)器不可或缺的。其主要作用是給執(zhí)行末端件提供力和帶動它實現(xiàn)運動，即把傳動系統(tǒng)傳遞過來的運動和動力進(jìn)行必要的交換，一滿足執(zhí)行末端件的要求。執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足以下基本要求：1保證設(shè)計提出的功能目標(biāo)2足夠的使用壽命和強(qiáng)度、剛度要求3各執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)合理、配合協(xié)調(diào)在糖果包裝機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，最主要的是機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)，送糖盤機(jī)構(gòu)的設(shè)計。這里也只設(shè)計機(jī)械手和送糖盤機(jī)構(gòu)。而進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)則主要是凸輪的設(shè)計。5.1

40、 機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)的設(shè)計 機(jī)械手的設(shè)計準(zhǔn)則：在工位之前，機(jī)械手必須處于閉合狀態(tài)，以便巧克力進(jìn)入機(jī)械手的模腔中，處于被夾牢狀態(tài)，便于接糖桿與頂糖桿回退時，巧克力不致掉下。再進(jìn)行抄紙。當(dāng)機(jī)械手到達(dá)工位時，機(jī)械手處于張開狀態(tài)，以便巧克力落下和撥糖桿的動作進(jìn)行。根據(jù)以上的設(shè)計要求，機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)如圖5-1所示。圖5-1機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)1-機(jī)械手開合凸輪 2-成品 3-輸送帶 4-托板 5-彈簧 6-鉗糖機(jī)械手7-送糖盤8-托盤 9-巧克力糖 10-輸料帶 -進(jìn)料工位 -出糖工位5.1.1 鉗糖機(jī)械手的設(shè)計鉗糖機(jī)械手是機(jī)械手設(shè)計的關(guān)鍵部分，其設(shè)計的好壞直接影響到糖果的包裝質(zhì)量。鉗糖機(jī)械手的作用是

41、將送糖盤傳過來的巧克力糖果進(jìn)行包裝，并且運送到輸送帶上輸出糖果。分為兩部分：一是動機(jī)械手部分，另一是靜機(jī)械手部分。通過這兩者的配合來完成動作過程，達(dá)到要求的功能。這也是機(jī)械手設(shè)計的最主要部分。1設(shè)計和加工要求(1) 要有足夠的夾緊力P夾。在確定手指的夾緊力時，除考慮工作的重量外，還應(yīng)考慮工件在傳送過程中生產(chǎn)的慣性力和振動等影響，以保證夾持牢靠。(2) 要有一定的開閉角。手指的開閉角應(yīng)能適應(yīng)工件尺寸變化范圍及手部的運動路線。(3) 保證工件正確定位。為手指和工件保持準(zhǔn)確的相對位置，必須根據(jù)工件形狀而選擇相應(yīng)的手指形狀來定位。(4) 結(jié)構(gòu)要緊湊。使之重量輕，動作靈活。(5) 對巧克力的模腔的表面光

42、潔度非常高，這樣可以避免劃破鋁箔紙。而且當(dāng)機(jī)械手張開時，不易粘在模腔上，故對此內(nèi)錐表面要求粗糙度很低。對模腔的內(nèi)表面可以進(jìn)行鍍鉻處理。2基本結(jié)構(gòu)鉗糖機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計有動機(jī)械手和靜機(jī)械手兩部分。材料選擇45#鋼。靜機(jī)械手是固定在轉(zhuǎn)盤上不動的，其結(jié)構(gòu)和尺寸如圖5-2所示。圖5-2 靜機(jī)械手動機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖5-3所示。5的孔是用來裝在轉(zhuǎn)盤上的活動鉸鏈孔，使動機(jī)械手可以繞其轉(zhuǎn)動而完成所需的操作。距離為9和25的圓柱是用來安裝彈簧的；4的孔是用來安裝滾子的，減小機(jī)械手和凸輪之間的摩擦力，以減少兩者的磨損量；R8.5和24是用來裝甲巧克力的半模腔，是根據(jù)巧克力的尺寸來定的。其余尺寸由設(shè)計者定

43、。圖5-3 動機(jī)械手3夾緊力P計算機(jī)械手工作時，為保證手指能夠可靠的把工件夾牢所必需的夾緊力可按下式計算： 9.8K1K2K3G （N） （5-1）式中 K1安全系數(shù)（通常取1.52）K1=1.8式中 K2工作情況系數(shù) K2=1+a/g式中 K3工作方位系數(shù) K3=1/2f最大加速度a=8.18m/s2 (由凸輪計算中得) 所以K2=1+8.18/9.8=1+0.835=1.835其中摩擦系數(shù)f=0.30.4取f=0.3G-巧克力糖質(zhì)量：G=0.098（N）（假設(shè)）9.81.81.8350.01/（20.3）=0.53949（N）取=0.588（N）4彈簧力P計算彈簧是一種彈性元件，它可以在載

44、荷作用下產(chǎn)生較大的彈性變形。彈簧在各類機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛，主要用于：控制機(jī)構(gòu)的運動，如制動器、離合器中的控制彈簧，內(nèi)燃機(jī)汽缸的閥門彈簧等；減振和緩沖，如汽車、火車車廂下的減振彈簧，以及各種緩沖器用的彈簧等；儲存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧等；測量力的大小，如測力器和彈簧稱中的彈簧等；(1)選擇圓柱螺旋拉伸彈簧：彈簧按照所承受的載荷不同可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭曲彈簧、和彎曲彈簧等四種。在這里選用的是拉伸彈簧。如圖5-4，圓柱螺旋拉伸彈簧空載時，各圈應(yīng)相互并攏。另外，為了節(jié)省軸向工作空間，并保證彈簧在空載時各圈相互壓緊，常在卷繞的過程中，同時使彈簧絲繞其本身的軸線產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。這樣制造的彈簧，

45、各圈即具有一定的壓緊力，彈簧絲中也產(chǎn)生了一定的預(yù)緊力，故也稱為有預(yù)緊力的拉伸彈簧。圖5-4 彈簧(2)材料：低錳彈簧鋼（65Mn）常用的彈簧鋼材料主要有下列幾種：碳素彈簧鋼（65、70鋼）、低錳彈簧鋼（65Mn）、硅錳彈簧鋼（60SiMnA）、鉻釩鋼（50CrVA）。在此選用的是低錳彈簧鋼（65Mn），它與碳素彈簧鋼相比，優(yōu)點是淬透性較好和強(qiáng)度較高；缺點是淬火后容易產(chǎn)生裂紋及熱脆性。但由于它價格便宜，所以一般機(jī)械上常用于制造尺寸不大的彈簧，例如離合器彈簧等。因為它價格便宜，淬透性好，強(qiáng)度較高。(3)計算彈簧系數(shù)KF:KF=（4）（4）+0.615/C其中旋轉(zhuǎn)比C=d/D=(510)取C=8KF=1.1071+0.0769=1.184選彈簧絲直徑d=0.6mm