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畢業(yè)設(shè)計(jì)
顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
The Design of The Grain Candy Packer
第
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畢業(yè)設(shè)計(jì)
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要：顆粒狀糖果包裝機(jī)設(shè)計(jì)是典型的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，它不僅包括機(jī)構(gòu)的尺寸、強(qiáng)度設(shè)計(jì)，還包
括了傳動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)圓臺(tái)柱狀巧克力糖的鋁箔紙包裝。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有三
方面：設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)、機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與傳動(dòng)系統(tǒng)鏈設(shè)計(jì)。
機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)功能能否執(zhí)行的靈魂，它也是本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)之一。它
要實(shí)現(xiàn)巧克力糖的輸入、折邊、抄底邊、等等功能，直到最后由輸送帶輸出。整個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)
中，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)的是夾糖、折邊、轉(zhuǎn)送等重要功能，因此對(duì)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(jì)要求，設(shè)計(jì)機(jī)械手時(shí)，也始終回繞著這幾點(diǎn)進(jìn)行。
傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，作為一個(gè)動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)，動(dòng)力是必不可少的，當(dāng)然對(duì)動(dòng)力的傳遞系統(tǒng)也就顯得
尤其重要了。系統(tǒng)功能中要實(shí)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(dòng)力，這就需要傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。如在機(jī)械手的轉(zhuǎn)位功能中，
為實(shí)現(xiàn)間歇的轉(zhuǎn)位功能就得通過傳動(dòng)鏈中的槽輪機(jī)構(gòu)來實(shí)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(shí)間，從而為頂糖、接糖及撥糖功能的實(shí)現(xiàn)提供必要的機(jī)械動(dòng)作執(zhí)行時(shí)間。設(shè)計(jì)好
的包裝機(jī)機(jī)構(gòu)正常的生產(chǎn)率為 120r/min，且其生產(chǎn)率可在 70～130r/min.
關(guān)鍵詞：包裝機(jī)，巧克力糖包裝，機(jī)械手。
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畢業(yè)設(shè)計(jì)
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
Abstract: The grain candy packer design is a typical machine system design.
It not only included the organization's size, strength...etc. the design. And
it still included the design of the transmission system. This design primarily
aims at the circle pillar chocolates' aluminum foil packing. The design only
contents contain three sides: Design project design, machine hand and I/O
sugar mechanism design and the transmission system design.
It is Soul whether the function of the machine hand and I/O sugar
mechanism’s design can carry out in this design. It is also one of the design
points of this design. It wants to realize the importation, fold of the
chocolates the sides, etc. the function. Until it finally be output by belt
conveyer. In whole system function realizes, the machine hand realizes many
important function, for example: clip the sugar, fold of the chocolates the
sides, transfer...etc. Therefore to the shape of the machine hand, clip the
tight dint and turn the angle also bring upped the different design request.
When designed the machine hand, it is also proceeding with the center of these
points.
System, motive is necessary. Certainly it is particularly important of
the power transmission system. In the system function, it must realize moving
the machine hand, moving the sugar dish, providing the paper, cutting paper,
curling, connecting the sugar, crest the sugar and dialing the sugar etc. All
these functions need the different power. It can be controlled with the
transmission system. Such as the function of turning machine hand, for
realizing a function of intermittent turning it needs the sheave of the
transmission to regulate. After the machine turned the assurance position,
the mechanism wants to have certainly stop over time, it can take enough time
to crest sugar, connect the sugar and dial sugar. The transmission system
still guaranteed the normal rate of production of packer to 120 r/ min .At
the same time it can be controlled the rate of production at 70 ～ 130 r/ min.
Key words: Packer, chocolates packing, machine hand.
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畢業(yè)設(shè)計(jì)
目錄
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
前言........................................................................................................................................7
第一章 糖果包裝機(jī)方案設(shè)計(jì)............................................................................8
1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化 ................................................................................................................... 8
1.1.1 建立黑箱 .................................................................................................................................... 8
1.1.2 功能分解 .................................................................................................................................... 9
1.2 確定工藝原理.......................................................................................................................... 9
1.3 確定技術(shù)過程........................................................................................................................ 10
1.4 引進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)，確定邊界 ............................................................................................. 10
1.5 確定功能結(jié)構(gòu).........................................................................................................................11
1.5.1 總功能..................................................................................................................................... 11
1.5.2 功能分解 ............................................................................................................................... 11
1.6 方案確定 .................................................................................................................................. 12
1.6.1 尋找技術(shù)物理效應(yīng)和功能載體，功能元求解目錄表........................................................... 12
1.6.2 巧克力糖包裝系統(tǒng)解 .............................................................................................................. 12
1.6.3 巧克力糖包裝裝置的評(píng)價(jià)表 .................................................................................................. 14
1.6.4 確定最佳方案 .......................................................................................................................... 14
第二章 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì).............................................................................................15
2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖............................................................................................................. 15
2.2 選用電機(jī) ................................................................................................................................. 15
2.3 帶輪設(shè)計(jì) .................................................................................................................................. 16
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4 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
2.3.1 帶輪優(yōu)缺點(diǎn) .............................................................................................................................. 16
2.3.2 選用帶輪要求 ......................................................................................................................... 16
2.3.3 帶輪設(shè)計(jì)要求 ......................................................................................................................... 17
2.3.4 帶輪設(shè)計(jì)過程 ......................................................................................................................... 17
2.4 鏈輪設(shè)計(jì) .................................................................................................................................. 21
2.4.1 鏈傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn) .......................................................................................................................... 21
2.4.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)過程 .................................................................................................................. 21
2.5 齒輪的設(shè)計(jì) ............................................................................................................................. 25
2.5.1 齒輪材料 .................................................................................................................................. 25
2.5.2 分配軸上螺旋齒輪的尺寸計(jì)算 ............................................................................................. 25
2.5.3 機(jī)械手及送糖軸上的螺旋齒輪的尺寸計(jì)算 ......................................................................... 26
第三章 機(jī)械手及進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ...............................................................27
3.1 夾持裝置設(shè)計(jì)........................................................................................................................ 27
3.1.1 設(shè)計(jì)要求 ................................................................................................................................... 27
3.1.2 基本結(jié)構(gòu)如圖 ......................................................................................................................... 27
3.1.3 夾緊力P夾計(jì)算 .......................................................................................................................... 27
3.1.4 彈簧力P彈簧計(jì)算 ..................................................................................................................... 28
3.1.5 開閉角а的計(jì)算 ................................................................................................................... 29
3.2 凸輪設(shè)計(jì) .................................................................................................................................. 29
3.2.1 選擇凸輪類型 ......................................................................................................................... 29
3.2.2 凸輪材料選擇 ......................................................................................................................... 30
3.2.3 凸輪尺寸計(jì)算 .......................................................................................................................... 30
3.2.4 凸輪強(qiáng)度計(jì)算 ......................................................................................................................... 31
3.3 棘輪設(shè)計(jì) .................................................................................................................................. 32
3.3.1 棘輪材料選擇 .......................................................................................................................... 32
3.3.2 棘輪形狀確定 .......................................................................................................................... 32
3.4 六槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)............................................................................................................ 33
3.4.1 槽輪分類及材料選擇 ............................................................................................................. 33
3.4.2 槽輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 ..................................................................................................... 33
第四章 其它機(jī)構(gòu)原理.............................................................................................36
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5 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
4.1 頂糖、接糖機(jī)構(gòu)示意圖 ................................................................................................. 36
4.2 抄紙和撥糖機(jī)構(gòu)示意圖 .................................................................................................. 37
第五章 巧克力糖包裝機(jī)工作循環(huán)圖 ............................................................38
5.1 機(jī)械手Ⅰ工位段 ................................................................................................................. 38
5.2 機(jī)械手Ⅱ工位段 ................................................................................................................. 39
致 謝..............................................................................................................................40
參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................................41
英文翻譯 .............................................................................................. 錯(cuò)誤！未定義書簽。
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畢業(yè)設(shè)計(jì)
前言
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
時(shí)間轉(zhuǎn)瞬即逝，轉(zhuǎn)眼之間四年的大學(xué)生涯就要結(jié)束了，回首四年的學(xué)習(xí)生活，我感到自己的
收獲無比豐富。四年來，我不僅認(rèn)真學(xué)習(xí)了各門基礎(chǔ)課，而且更加系統(tǒng)地掌握了多門專業(yè)技術(shù)課，
在每次的課程設(shè)計(jì)中，我都認(rèn)真對(duì)待，努力鉆研。這樣，通過四年的鍛煉不斷地提高了我的設(shè)計(jì)、
繪圖、識(shí)圖能力?？梢哉f，大學(xué)里的理論基礎(chǔ)，不但使我學(xué)會(huì)了分析問題、解決問題的能力，而
且更強(qiáng)化了我的知識(shí)結(jié)構(gòu)。尤其幸運(yùn)的是，我不只一次地深入工廠實(shí)習(xí)，把學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)
習(xí)現(xiàn)場(chǎng)的具體工作中，提高了自己的動(dòng)手能力，為我今后步入工作崗位打下了更好的實(shí)踐基礎(chǔ)。
本次設(shè)計(jì)的目的培養(yǎng)學(xué)生初步掌握獨(dú)立從事專業(yè)技術(shù)工作的能力，提高學(xué)生從事工藝和工藝
裝備設(shè)計(jì)的水平，使學(xué)生初步掌握從事本專業(yè)科學(xué)研究工作的能力。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)不但培養(yǎng)了我
們運(yùn)用各種工具書的方法和技巧，同時(shí)也培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問題、解決問題的能力。通過翻閱
查找各種工具書，擴(kuò)大了視眼，豐富了自己的知識(shí)范圍。
本次設(shè)計(jì)我們是有充分準(zhǔn)備的。我們不僅準(zhǔn)備了四年的時(shí)間來掌握各門專業(yè)課學(xué)習(xí)，而且我
們多次深入工廠實(shí)習(xí)，更主要的是設(shè)計(jì)期間不斷地從網(wǎng)上、圖書館收集大量的資料，尋找各種解
決問題的方法。所以說本設(shè)計(jì)我們是有充分準(zhǔn)備的，它是與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。它也將成為我們走
上工作崗位的一次重要演習(xí)，為我們今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
巧克力糖包裝機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)典型的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
提高食品工業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化程度，是實(shí)現(xiàn)食品工業(yè)現(xiàn)代化的重要一環(huán)。用現(xiàn)代化設(shè)備裝
備我國(guó)食品工廠，已成為一項(xiàng)迫切的重要任務(wù)。為了有利于食品工廠生產(chǎn)率的儲(chǔ)存、流通和消費(fèi)，
必須根據(jù)需要對(duì)成品進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌b。
實(shí)現(xiàn)包裝作業(yè)機(jī)械化的好處：節(jié)約勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約原材料和降低成本，
降低勞動(dòng)強(qiáng)度和改善環(huán)境衛(wèi)生，保證操作的安全，減少車間的面積等。包裝作業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化
目前正向著高速化、通用性、可靠性、費(fèi)用低、流水線自動(dòng)化控制、采用新的包裝材料等六個(gè)方
向發(fā)展。
第
7 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
第一章 糖果包裝機(jī)方案設(shè)計(jì)
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化
設(shè)計(jì)要求：把已加工成型的圓臺(tái)狀巧克力糖用鋁箔紙包裹起來，并逐個(gè)輸出，巧克力糖的形狀尺
寸大小如圖。且保證其加工速度為 120 塊/min,可調(diào)范圍 70—130 塊/min。能量 220V 交流電。
1.1.1 建立黑箱
操作指令
未包裝圓臺(tái)形巧克力糖
振動(dòng)
噪聲
顯示
已包裝好的巧克力糖
220 V
黑 箱
（糖果包裝機(jī)）
環(huán)境
圖 1-1 糖果包裝機(jī)黑箱圖
第 8 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
1.1.2 功能分解
輸入
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
鋁箔紙
送糖盤
機(jī)械手
輸出
剪
紙
抄
紙
接
糖
頂
糖
轉(zhuǎn)
位
撥
糖
1.2 確定工藝原理
圖 1-2 糖果包裝機(jī)的功能分解
確定依據(jù)：成本、質(zhì)量、效率三者綜合比較。
1.實(shí)現(xiàn)圓臺(tái)形巧克力糖包裝
功
基本要求
能
加工
成本
使用
2.包裝速度120塊/min
3.速度可調(diào)范圍70--130塊/min
4.小批生產(chǎn)，中小型廠加工
5.成本不高
6.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
7.操作方便
表 1-1 成本、質(zhì)量、效率關(guān)系表
第 9 頁(yè)
必要要求
必要要求
基本要求
附加要求
附加要求
附加要求
畢業(yè)設(shè)計(jì)
1.3 確定技術(shù)過程
信號(hào)
未包裝圓臺(tái)形巧克力糖
220 V
環(huán)境系統(tǒng)
控制
執(zhí)行機(jī)構(gòu)
人
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
包裝好的巧克力糖
~
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
支 承 機(jī) 構(gòu)
圖 1-3 技術(shù)過程簡(jiǎn)圖
1.4 引進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)，確定邊界
環(huán)境系統(tǒng)
信號(hào)
啟動(dòng)、停止控制
未包裝圓臺(tái)形
巧克力糖
送糖盤分糖 接糖 1工位夾緊
頂糖
供紙 剪紙
220 V
抄紙
人
機(jī)械系統(tǒng)
撥糖
包裝好的
巧克力糖
~
驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu)
支 承 機(jī) 構(gòu)
圖 1-4 引進(jìn)技術(shù)后的具體過程圖
第 10 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
1.5 確定功能結(jié)構(gòu)
技術(shù)系統(tǒng)總功能，及進(jìn)行功能分解
1.5.1 總功能
未包裝的圓臺(tái)形巧克力糖 → 黑箱 → 包裝好的巧克力糖成品
1.5.2 功能分解
輸入
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
供
紙
鋁
箔
紙
剪
紙
抄
紙
接
糖
送
糖
盤
頂
糖
1 工 位
閉合
轉(zhuǎn)
位
機(jī)
械
手
2 工 位
張開
撥
糖
輸
出
重 機(jī) 液重 機(jī) 液 機(jī)
力 械 氣力 械 氣 械
液機(jī)
氣械
液
氣
機(jī)
械
液 機(jī)
氣 械
液
氣
機(jī)
械
液
氣
機(jī)
械
液
氣
力 壓
力 壓 力
壓力
壓
力
壓 力
壓
力
壓
力
壓
圖 1-5 包裝機(jī)功能的細(xì)化
第
11 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
1.6 方案確定
1.6.1 尋找技術(shù)物理效應(yīng)和功能載體，功能元求解目錄表
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
目標(biāo)特征
目標(biāo)標(biāo)記
輸
1
2
局 部 解
3
4
5
目標(biāo)特征
目標(biāo)標(biāo)記
接
1
2
局 部 解
3
4
5
功
能
元
B
C
D
E
入
分
糖
供
紙
剪
紙
抄
紙
重力
三輪式 棘輪式
重力 滾輪式
重力 機(jī)械力
機(jī)械力 氣液力
機(jī) 械 力
氣液力
氣液力
功
能
元
F
G
H
I
J
糖
頂
糖
撥
糖
夾
持
轉(zhuǎn)
位
凸輪式
凸輪式
凸輪式
機(jī)械力
機(jī)械力
氣液力
氣液力
氣液力
氣液力
電機(jī)
1.6.2 巧克力糖包裝系統(tǒng)解
A B C D
表 1-2 具體功能的求解目錄表
F G I E
圖 1-6 方案 1
第 12 頁(yè)
J
I
H
輸 出
a
畢業(yè)設(shè)計(jì)
方 案 2 ：
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
A
C
B
D
F
G
I
E
J
I
H
輸 出
方 案 3 ：
圖 1-7 方案 2
A
C
B
D
F
G
I
E
J
I
H
輸 出
圖 1-8 方案 3
第
13 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
1.6.3 巧克力糖包裝裝置的評(píng)價(jià)表
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
1.6.4 確定最佳方案
評(píng) 方案
價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
速度高
誤差
成本低
便于加工
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
操作方便
總計(jì)
1
--
--
++
+
+
+
1"+"
2
+
+
++
++
+
+
8"+"
3
++
++
--
+
--
--
1"-"
因此第二方案為最佳。
第
14 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
I鏈=1/2.6
2.2 選用電機(jī)
第二章 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
I2=1/2
I1=1/6
I槽=1/3
I帶=1/4.4~1/8
圖 2-1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖
I3=1/2
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
因?yàn)樵O(shè)計(jì)中涉及的都是低速輕載荷工作條件
所以粗取 由《機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)》 P97
電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 n=1440r/min，額定功率 p=0.4kw
校核電機(jī)功率：
系統(tǒng)中主要的功率消耗點(diǎn)為機(jī)械手的凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)，
P機(jī)械手軸=FV
其中 F 為凸輪上所受的力：F=1.247N（由設(shè)計(jì)計(jì)算得）
V 為凸輪接觸點(diǎn)的線速度：
第
15 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
V=2*π*r*n/60
其中轉(zhuǎn)速 n=60r/min
接觸點(diǎn)半徑 r=0.095m
顆粒狀糖果包裝機(jī)的設(shè)計(jì)
則 V=0.5966m/s
所以P機(jī)械手軸=0.744W
電機(jī)要求功率P需=P機(jī)械手軸/（η帶*η鏈*η槽輪*η螺旋齒輪）
查《機(jī)械工程手冊(cè)》第 31 篇 傳動(dòng)系統(tǒng) 31-12 的表 31.2-5 機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)和性能：
η帶為 0.90~0.94 取η帶為 0.92
η鏈為 0.95~0.97 取η鏈為 0.96
η槽輪為 0.88~0.98 取η槽輪為 0.90
η螺旋齒輪為 0.96~0.99 取η螺旋齒輪為 0.97
所以P需=0.96W
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