巧克力糖包裝機設計說明書

巧克力糖包裝機設計說明書,巧克力,糖包,裝機,設計,說明書 巧克力糖包裝機設計 目錄 摘 要 1 ABSTRAVT 2 第一章 緒論 3 第二章 確定巧克力包裝機的工藝 4 2.1產品的特征和包裝材料的選材 4 2.2包裝機工藝方案 4 2.3包裝機工藝實驗 5 第三章 包裝機的總體布局 7 3.1選擇機型 7 3.2自動機的執(zhí)行機構 7 3.3巧克力糖包裝機總體布置 10 第四章 巧克力糖包裝機的傳動系統(tǒng) 11 第五章 巧克力糖包裝機的電機選擇 12 5.1電動機類型和結構的選擇 12 5.2電動機的容量選擇 12 5.3分配電動機轉速及傳動裝置傳動比 13 第六章 V帶傳動設計 14 6.1確定V帶設計功率 14 6.2 V帶型號的選擇 14 6.3相關數(shù)據(jù)計算 14 6.4帶輪結構設計 16 第七章 鏈傳動設計 18 7.1選擇鏈輪齒數(shù) 18 7.2確定計算功率 18 7.3相關數(shù)據(jù)計算 18 7.4鏈輪的設計 19 第八章 軸設計 21 第九章 凸輪和槽輪設計 22 第十章 螺旋齒輪設計 26 10.1初步定型 26 10.2數(shù)據(jù)計算 26 第十一章 結論 29 參考文獻 30 致 謝 31 XXXX 摘 要 如今糖果產品在市場中發(fā)展不錯，所以提高生產量并降低勞動成本是很有必要的，本論文經過對巧克力糖包裝機發(fā)展的現(xiàn)狀開展了解和調查，計算出設計機械包裝構造的參數(shù)之后，制定了巧克力糖包裝機的設計的工藝方案。本次設計目的是設計巧克力糖包裝機的傳動系統(tǒng)，以及鏈傳動、V帶傳動、齒輪的設計，根據(jù)工作系統(tǒng)循環(huán)圖，用動力系統(tǒng)傳遞來實現(xiàn)傳遞轉速，完成機器傳動系統(tǒng)工作，提升機器生產力度，降低勞動工人的工作量。 關鍵詞：包裝機；傳動系統(tǒng)；鉗糖機械手。 ABSTRACT Nowadays, confectionery products are developing well in the market, so it is necessary to increase production and reduce labor costs. This paper, after understanding and investigating the current situation of the development of chocolate packaging machine, calculates the parameters of designing mechanical packaging structure, and formulates the design process scheme of chocolate packaging machine. The purpose of this design is to design the transmission system of the chocolate packing machine, as well as the chain transmission, v-belt transmission and gear design. According to the cycle diagram of the work system, the transmission speed can be realized through the transmission of the power system, so as to complete the work of the machine transmission system, improve the production strength of the machine and reduce the workload of the workers. Keywords: packing machine;drive system; mechanical hand.  第一章 緒論 如今，人民生活品質的提高，人們越來越會享受生活，在吃穿用行方面生活品質都大大進步，小零食更是成為當代青年生活中不可少的一份子，糖果更是深受人們喜愛，水果糖、奶糖、棒棒糖還有巧克力糖等在商場中都十分暢銷。如今糖果產品在市場中發(fā)展不錯，所以提高生產量并降低勞動成本是很有必要的，同時，為了迎合大眾，隨時改動糖果的外表規(guī)格，保障包裝美觀一致性一定要做到?，F(xiàn)在粒狀巧克力糖為滿足國內外需求，大批量生產，以前因為生產過程中需要工人人工按時放料，勞動強度大，手工包裝、產量低，無法滿足國內外市場需求，為了解決這一問題，我提出巧克力糖包裝機設計的任務。 圓臺狀巧克力糖，有清晰的輪廓，硬度較低，容易碰撞后變形,由于在國內外暢銷，需求較大通常大批量生產，若是手工包裝可能供不應求，品質無法保證，因而，改良傳動系統(tǒng)，保證生產率的前提下保證質量，是現(xiàn)階段我們最先要解決的問題。本論文經過對巧克力糖包裝機發(fā)展的現(xiàn)狀開展了解和調查，計算出設計機械包裝構造的參數(shù)之后，制定了巧克力糖包裝機設計的工藝方案。本次設計目的是設計巧克力糖包裝機的傳動系統(tǒng)，以及鏈傳動、V帶傳動、齒輪的設計，根據(jù)工作系統(tǒng)循環(huán)圖，用動力系統(tǒng)傳遞來實現(xiàn)傳遞轉速，完成機器傳動系統(tǒng)工作，提升機器生產力，降低勞動工人的工作量。 對于傳動系統(tǒng)——一個動力執(zhí)行系統(tǒng)，系統(tǒng)執(zhí)行期間要實現(xiàn)的鉗糖機械手開合功能、送糖及接糖功能、頂糖及撥糖等功能都需要動力來支撐，這時傳動系統(tǒng)就顯得至關重要了，傳動系統(tǒng)中每一環(huán)節(jié)都環(huán)環(huán)相扣。為了更好地使包裝機流暢工作，我們對人工包裝動作做了大量的研討，在以前的基礎上做了提高，使系統(tǒng)愈加完善，與機械動作配合起來更加合適。  第二章 確定巧克力包裝機的工藝 2.1產品的特征和包裝材料 普通的巧克力糖通常為長方體樣式，質地不夠堅實，高溫下容易化，在擠壓碰撞的情況下容易變形。為了適應巧克力糖的這種特點，在我們機器工作時就應該多多注意到這些問題，保證加工出來的產品完好無損，質量上過關。在生產時機器的夾緊力要適中，避免因力度問題導致產品受到損害，包裝時速度也應有所控制，若是速度過快可能會使糖塊與包裝紙碰撞受到損害。 考慮到包裝工藝方面，在我們之前對其它機器研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)，巧克力糖是一種容易發(fā)生碰撞形變的食品，因此沒有使用料斗上料的方法來上料。當我們使用料倉式上料時，則需要大量的人工和工時來進行放料程序。而且相對來說投料較少，從而導致效率低，相比來說時間也是不寬裕的。于是我們作出假設，若是想要解決糖塊上料問題，我們應該將包裝機的進料系統(tǒng)和巧克力糖成形機出口直接連接。 進行包裝時，在選擇材料方面，為了衛(wèi)生安全，巧克力糖包裝紙均采用金色鋁箔紙，這種鋁箔紙又薄又脆，抗拉能力差，用力就會撕裂，導致鋁箔紙經常皺皺巴巴。因而，我們在研究供紙部件時，對速度進行了更加嚴格的控制，以避免因速度過快致使紙張損壞。通常來說，送紙速度在450mm/s左右。 在選擇供紙機結構方面： 1）本機使用卷筒紙，水平運輸。 2）間歇式剪切供紙法。 2.2包裝機工藝方案 圖2-1 包裝工序分解圖 為了保證包裝的質量，參考人工包裝動作順序，工藝流程如下： 1) 在圓臺狀巧克力糖較小端上方放置80mm×80mm金色鋁箔紙。 2) 將金色鋁箔紙沿糖塊棱面下折。 3) 將多出的金色鋁箔紙再次折疊，分別向巧克力糖大端那一面折去，使鋁箔紙貼服巧克力糖。 2.3包裝機工藝實驗 由于疫情期間，無法做實驗，根據(jù)查閱相關書籍，參考《機械設計》中實驗，我們初步擬定了包裝工藝過程，并進行了工藝試驗。 圖2-2 鉗糖機械手及巧克力糖包裝機構圖 如上圖所示,鉗糖機械手5固定的彈性模腔可以保證糖塊6進入時金色鋁箔紙的完整性，因為是彈性的所以巧妙適應了當巧克力糖外形發(fā)生改變等意外事件。鉗糖機械手5下部還安裝了圓環(huán)形托板9,以免糖塊掉落在外。 當機械手轉到裝糖的最后部位置時，接糖桿4做滑動運動，使頂糖桿7將巧克力糖塊6推上去，則鋁箔紙8和糖塊6便被夾在桿7和桿4中，回升后經過鉗糖機械手5，此時折邊器10開始沿平面折邊，而后轉盤2做順時針運動，最后鋁箔紙完全包裹在巧克力糖端面，工藝完成。在實驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)鋁箔紙易發(fā)生褶皺現(xiàn)象，解決這個問題只需用柔軟的布輕輕擦拭，便能使鋁箔紙變得光滑美觀平整，在此我們選擇使用軟性尼龍絲。 最終巧克力糖包裝成型機構圖如下，工藝方案就此確定。 圖2-3 巧克力糖包裝成型機構  第三章 包裝機的總體布局 3.1選擇機型 本次設計的巧克力糖包裝機選擇全部自動機型。此款全自動機型包裝機特點是可以大批大量的包裝巧克力。經過前面的工藝分析，在這里選取了回轉式多工位自動機型。并得知此款機械具有出料工位一個，進料及成型工位一個。 3.2自動機的執(zhí)行機構 全自動機型巧克力包裝機由下列機構組成： 送糖機構，供紙機構，接糖及頂糖機構，抄紙機構，撥糖機構 ，鉗糖機械手的開合機，步進傳動機 圖3-1 鉗糖機械手及進出糖塊機構 觀察圖3-1可知，機構在運作過程中，送糖盤4和鉗糖機械手5同時工作，但卻不同步回轉，在凸輪8的控制下將巧克力糖2逐一送至包裝點，這就是該機構的工作原理和相關結構。 圖3-2 接糖和頂糖桿機構 由圖3-2我們看到，1為圓柱凸輪，5為平面槽凸輪，在機構運作時，頂糖桿4和接糖桿2同時向上運動，此時應注意夾緊力度，避免因力度過大導致巧克力糖塊3受到損傷，此外為了使夾緊力穩(wěn)定，我們使用橡皮筋等具有彈性部件連接機構頭部，要注意接糖桿2和頂糖桿4在時間和空間上都有一定的關系，因而它們在運動時需要遵循空間同步，不違背時間順序的準則，并且在機構構造上不可顛倒。 鉗糖機械手： 表3-1鉗糖機械手、送糖盤設計計算表? ?? 撥糖機構： 3.3巧克力糖包裝機總體布置 圖3-3 總體布置圖  第四章 巧克力糖包裝機的傳動系統(tǒng) 因為本次包裝機設計是采用全自動機型，考慮到包裝機工藝設計的詳細要求和自動機型傳動系統(tǒng)的一般準則，最終決定按照圖4-1所示傳動系統(tǒng)結構圖進行設計。 圖4-1 巧克力糖包裝機傳動系統(tǒng)結構圖  第五章 巧克力糖包裝機的電機選擇 5.1電動機類型和結構的選擇 在選擇電動機時，因為資金有限，所以選擇價格較便宜，工作性能可靠，結構簡單易操作易學的Y系列三相異步電動機，由課本可以得知，該系列型號電動機通常使用在普通用途全封閉電動機。它的優(yōu)點是好修護，通常使用在周圍環(huán)境較穩(wěn)定的地方，沒有什么特殊要求的機器。 5.2 電動機的容量選擇 查課本《機械設計》我們可以知道，有效功率計算公式為： 公式（5-1） 根據(jù)已知條件，電動機工作時，有效功率為： 其中上式中電動機受力＝1500 速度＝1.2 —軸承的效率 0.96 —V帶傳動效率 0.96 —齒輪傳動效率0.98 —鏈輪傳動效率 0.95 根據(jù)課本《機械設計》查閱總效率公式，代入條件求得傳動總效率為： 公式（5-2） 則： 所以：電機所需的工作功率： 公式（5-3） 代入數(shù)值: 電動機載荷安穩(wěn)，選擇額定功率稍微大于，依據(jù)Y系列電動機信息，最終電動機額定功率為 。 5.3分配電動機轉速及傳動裝置傳動比 查閱資料知，齒輪一級傳動比可選區(qū)域為，V帶傳動比，鏈輪的傳動比，總傳動比例的可選區(qū)域為。此時電動機轉速的可選范圍為 =(2~16)×120 r/min =240~1920 r/min 則在此范圍內的電動機轉速有：。 再次查閱《機械設計》對比數(shù)據(jù)，選定電動機型號Y801-4，額定功率為3 kw，額定轉速為1200 r/min。 此時根據(jù)電機轉速得出總傳動比為: 取V帶傳動比，鏈輪的傳動比，齒輪傳動比 表5-1 各軸數(shù)據(jù)參數(shù) 參數(shù) 電動機軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 轉速（r/min） 1210 347 175 118 功率P/kW 2.7 0.54 0.52 0.5 轉矩T/(N?m) 3.8 14.8 27.7 39.5  第六章 V帶傳動設計 6.1確定V帶設計功率 查閱資料，在課本《機械設計》中，得機構的工作系數(shù)為， 則根據(jù)設計功率公式可得： 。 6.2 V帶型號的選擇 查閱課本《機械設計》后，我們需要設計功率 以及小帶輪轉速，并根據(jù)已知數(shù)據(jù)才能確定V帶型號為Z型帶。 根據(jù)課本《機械設計》，Z型帶，在本次設計中，我們選用了小帶輪直徑為：，大帶輪的直徑： 。 最終得出小帶輪的基準直徑為，大帶輪的基準直徑。 6.3相關數(shù)據(jù)計算 由帶的速度公式： 公式（6-1） 代入數(shù)值: V =3.14x64x1200/(60x1000)=4 m/s 上式中: n為電動機轉速。 即=4 m/s < =25 m/s，符合速度要求。 查閱課本《機械設計》，根據(jù) 確定中心距，則0.7x（64+260）≈229 mm≦a0≦2x（64+260）=648 mm，為了工件在工作過程中運行平穩(wěn)，此時選擇中心距=440 mm。 初算V帶的基準長度： 公式（6-2） 將數(shù)值代入: =2x440+3.14x（64+260）/2+(260-64)x(260-64)/(4x440)=1410 mm 其中: 帶的標準基準長度； 帶的初算基準長度； 為所選中心距。 為保證傳動系統(tǒng)穩(wěn)定，最終選擇帶的基準長度=1450 mm。 V帶的實際中心距a： 公式（6-3） 代入數(shù)值: =440+(1450-1410)/2=460 mm 小帶輪包角： 公式（6-4） 代入數(shù)值: 180-（260-64）x57.3/460 =155 > 90 查閱《機械設計》確定下式中各值 公式（6-5） ：包角修正系數(shù)，查閱文獻選擇； ：帶長修正系數(shù)，考慮到帶長應用壽命方面的問題，查閱文獻選擇； ：V帶基本額定功率，根據(jù)資料《機械設計》可得，一根V帶最大傳遞的功率為；功率增量。 公式（6-6） 代入已知數(shù)據(jù)得:z=7.90 因此，四舍五入可得，V帶根數(shù)為8。 查閱課本得單根的一般V帶拉力為： 公式（6-7） 上式中：為包角修正系數(shù)； 為V帶質量（每米），m=0.1kg/m。 則 最后計算軸上壓力，此時壓力應等于兩邊拉力和，在默認兩邊拉力相同的前提下，可以根據(jù)兩邊所受合力大小計算： 公式（6-8） 所以 6.4帶輪結構設計 圖6-1 小帶輪 圖6-2 大帶輪  第七章 鏈傳動設計 鏈傳動在工作時不會出現(xiàn)打滑或彈性活動現(xiàn)象，與其他傳動方式相比效率較高，同時作用在其軸上的壓力比較小，因為鏈傳動工作時結構緊湊，整體結構較小，所以能在高溫下活動。 7.1選擇鏈輪齒數(shù) 查閱課本《機械設計》可得以下數(shù)據(jù)： 鏈輪傳動比：； 小鏈輪齒數(shù)：； 大鏈輪齒數(shù)：，，數(shù)據(jù)符合要求。 7.2確定計算功率 查閱課本知計算功率公式為： 在鏈輪傳動平穩(wěn)正常的情況下，查表得，，則計算功率為: 　　 公式（7-1） 7.3相關數(shù)據(jù)計算 查閱《機械設計》可知小鏈輪齒數(shù)，齒數(shù)。 選單排鏈時，，此時傳遞額定功率： 　　　　 公式（7-2） 根據(jù)所得數(shù)據(jù)，查閱資料確定滾子鏈型號為10A，鏈節(jié)間距。 查閱文獻《機械設計》得初定中心距可取范圍； 公式（7-3） 取； 鏈節(jié)數(shù)公式： 公式（7-4） 代入數(shù)值得節(jié)； 則最終取鏈節(jié)數(shù)Lp0為109節(jié)。 查閱課本《機械設計》 得鏈長公式： ； 公式（7-5） 中心距公式： ； 公式（7-6） 代入數(shù)值得得 此時取a=642mm>550mm，符合要求。 鏈速公式： 公式（7-7） 拉力公式：　　 查閱課本《機械設計》得，當工件運作安穩(wěn)時，取壓軸力系數(shù)KQ=1.15。 軸上的壓力:　　 = 7.4鏈輪的設計 圖7-1 小鏈輪 圖7-2大鏈輪  第八章 軸設計 查閱課本《機械設計》選取45號鋼為軸的材料，并約算軸的最小直徑。此處取=112。 公式（8-9） 經計算將軸的直徑初步定為20mm。 圖9-1 大帶輪軸 圖9-2 單螺旋齒輪軸 圖9-3 凸輪軸 圖9-4 雙螺旋齒輪軸  第九章 凸輪和槽輪設計 表9-1 頂糖桿槽凸輪5參數(shù) R=（40~70） 55 H=（50~100） 75 推程h=H-R 20 圖9-1 頂糖桿槽凸輪5 表9-2 撥糖桿偏心凸輪參數(shù) R=（40~70） 50 H=（50~100） 80 推程h=H-R 30 圖9-2 撥糖桿偏心凸輪 表9-3 剪紙刀平面凸輪6參數(shù) 序號 凸輪運動角δ 推桿的運動規(guī)律 1 0°~120° 等速上升h= 60 2 120°~180° 推桿遠休 3 180°~270° 正弦加速度下降h= 60 4 270°~360° 推桿近休 偏心距e = 25 基圓半徑 = 50 表9-4 抄紙板平面凸輪8參數(shù) 序號 凸輪運動角δ 推桿的運動規(guī)律 1 0°~120° 等速上升h= 50 2 120°~180° 推桿遠休 3 180°~270° 正弦加速度下降h=50 4 270°~360° 推桿近休 偏心距e = 20 基圓半=40 圖9-3 剪紙刀平面凸輪及抄紙板平面凸輪 表9-5 接糖桿圓柱凸輪參數(shù) R=（50~150） 60 推程h=（50~120） 100 圖9-4 接糖桿圓柱凸輪 圖9－5 槽輪  第十章 螺旋齒輪設計 10.1初步定型 本次設計齒輪類型為直齒型圓柱齒輪，7級精度；小齒輪選用材料(調質)，硬度是，大齒輪選用材料45號鋼，硬度是，材料硬度差為；選取螺旋角； 10.2數(shù)據(jù)計算 計算公式： 公式（10-1） 其中：載荷系數(shù)。 小齒輪傳遞的轉矩 查閱《機械設計》得，齒寬系數(shù)。 查閱《機械設計》得彈性影響系數(shù) 查閱《機械設計》得小齒輪接觸疲勞強度極限；大齒輪。 查閱《機械設計》得計算應力循環(huán)次數(shù) 公式（10-2） 公式（10-3） 查閱《機械設計》得，接觸疲勞壽命系數(shù) 計算接觸疲勞許用應力，查閱資料，安全系數(shù),則 區(qū)域系數(shù) 端面齒和度 計算小齒輪分度圓直徑： 計算圓周速度： 計算齒寬： 公式（10-4） 模數(shù)： 齒高： 計算齒寬與齒高比： 縱向重合度： 公式（10-5） 之前選擇7級精度，查閱《機械設計》，動載系數(shù)；使用系數(shù)； 查表 故載荷系數(shù)： 公式（10-6） 此時分度圓直徑： 公式（10-7） 則模數(shù) 取模數(shù) 綜上所述，小齒輪的齒數(shù)，大齒輪的齒數(shù)。 大齒輪分度圓直徑： 小齒輪分度圓直徑： 中心距： ，取整 螺旋角： 公式（10-8） 計算齒輪寬度 取整B1=40mm，B2=35mm。  第十一章 結論 今年二月份中旬，我的畢業(yè)設計正式開始，到現(xiàn)在論文基本完成。從漫無目的看著選題發(fā)呆，到自己慢慢去查閱資料了解專業(yè)內容，慢慢找到思路，寫作過程并不像想象中那樣容易。 在設計過程中，我碰到許多難題，沒有過設計經驗，所以總是空有想法卻無從下手，不知道該選用什么型號，尤其是在螺旋齒輪設計和V帶傳動系統(tǒng)方面，經過反復推敲和對比之后，才選定最終方案。在進行總體設計時，考慮到包裝機系統(tǒng)的總體運行協(xié)調性，機體環(huán)境，裝箱運輸，外觀造型等方面，本次包裝機設計的傳動系統(tǒng)已完成，該傳動系統(tǒng)中有鏈傳動，V帶傳動，凸輪槽輪相配合的螺旋齒輪傳動，經過豎直軸和凸輪槽輪的配合，在凸輪轉動時一同帶動頂糖桿及接糖桿與機械手配合，完成了糖塊包裝，看起來與人工包裝沒有很大區(qū)別。在此次論文設計中我運用到大量本科學習期間學到的內容，尤其是機械原理和機械設計，還回顧了CAD制圖等軟件方面的知識，我想這對我將來的工作會有極大幫助。除此之外，我還有一絲遺憾，就是設計的機體有些大，不夠輕便，希望今后有機會對學術進行更深刻的鉆研，來解決這個問題。  參考文獻 [1] 機械原理[M]. 高等教育出版社 , 孫桓,陳作模主編, 2001. 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