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畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 顆粒狀糖果包裝機設計 The Design of The Grain Candy Packer 第 頁 1畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 摘要：顆粒狀糖果包裝機設計是典型的機械系統(tǒng)設計，它不僅包括機構的尺寸、強度設計，還包 括了傳動機械系統(tǒng)設計。本設計主要是針對圓臺柱狀巧克力糖的鋁箔紙包裝。設計主要內容有三 方面：設計方案設計、機械手及進出糖機構設計與傳動系統(tǒng)鏈設計。 機械手及進出糖機構設計是本設計功能能否執(zhí)行的靈魂，它也是本設計的設計重點之一。它 要實現(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。整個系統(tǒng)功能實現(xiàn) 中，機械手要實現(xiàn)的是夾糖、折邊、轉送等重要功能，因此對機械手的形狀、夾緊力及轉位角度 也提出了不同的設計要求，設計機械手時，也始終回繞著這幾點進行。 傳動系統(tǒng)設計，作為一個動作執(zhí)行系統(tǒng)，動力是必不可少的，當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)機械手轉位、送糖盤轉位、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)的調節(jié)。如在機械手的轉位功能中， 為實現(xiàn)間歇的轉位功能就得通過傳動鏈中的槽輪機構來實現(xiàn)，該機構要保證機械手在轉到位后， 有一定的停留時間，從而為頂糖、接糖及撥糖功能的實現(xiàn)提供必要的機械動作執(zhí)行時間。設計好 的包裝機機構正常的生產率為 120r/min，且其生產率可在 70～130r/min. 關鍵詞：包裝機，巧克力糖包裝，機械手。 第 頁 2畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 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. 第 頁 3畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 目錄 前言........................................................................................................................................7 第一章 糖果包裝機方案設計............................................................................8 1.1 設計任務抽象化................................................................................................................... 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 確定技術過程........................................................................................................................ 10 1.4 引進技術系統(tǒng)，確定邊界............................................................................................. 10 1.5 確定功能結構.........................................................................................................................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 尋找技術物理效應和功能載體，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價表 .................................................................................................. 14 1.6.4 確定最佳方案 .......................................................................................................................... 14 第二章 傳動系統(tǒng)設計.............................................................................................15 2.1 傳動系統(tǒng)結構簡圖............................................................................................................. 15 2.2 選用電機................................................................................................................................. 15 2.3 帶輪設計 .................................................................................................................................. 16 第 頁 4畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 2.3.1 帶輪優(yōu)缺點 .............................................................................................................................. 16 2.3.2 選用帶輪要求 ......................................................................................................................... 16 2.3.3 帶輪設計要求 ......................................................................................................................... 17 2.3.4 帶輪設計過程 ......................................................................................................................... 17 2.4 鏈輪設計 .................................................................................................................................. 21 2.4.1 鏈傳動優(yōu)缺點 .......................................................................................................................... 21 2.4.2 鏈傳動的設計過程 .................................................................................................................. 21 2.5 齒輪的設計............................................................................................................................. 25 2.5.1 齒輪材料 .................................................................................................................................. 25 2.5.2 分配軸上螺旋齒輪的尺寸計算 ............................................................................................. 25 2.5.3 機械手及送糖軸上的螺旋齒輪的尺寸計算 ......................................................................... 26 第三章 機械手及進出糖機構設計...............................................................27 3.1 夾持裝置設計........................................................................................................................ 27 3.1.1 設計要求 ................................................................................................................................... 27 3.1.2 基本結構如圖 ......................................................................................................................... 27 3.1.3 夾緊力P夾計算 .......................................................................................................................... 27 3.1.4 彈簧力P彈簧計算..................................................................................................................... 28 3.1.5 開閉角а的計算 ................................................................................................................... 29 3.2 凸輪設計 .................................................................................................................................. 29 3.2.1 選擇凸輪類型 ......................................................................................................................... 29 3.2.2 凸輪材料選擇 ......................................................................................................................... 30 3.2.3 凸輪尺寸計算 .......................................................................................................................... 30 3.2.4 凸輪強度計算 ......................................................................................................................... 31 3.3 棘輪設計 .................................................................................................................................. 32 3.3.1 棘輪材料選擇 .......................................................................................................................... 32 3.3.2 棘輪形狀確定 .......................................................................................................................... 32 3.4 六槽槽輪機構設計............................................................................................................ 33 3.4.1 槽輪分類及材料選擇 ............................................................................................................. 33 3.4.2 槽輪結構設計及尺寸計算 ..................................................................................................... 33 第四章 其它機構原理.............................................................................................36 第 頁 5畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 4.1 頂糖、接糖機構示意圖 ................................................................................................. 36 4.2 抄紙和撥糖機構示意圖 .................................................................................................. 37 第五章 巧克力糖包裝機工作循環(huán)圖 ............................................................38 5.1 機械手Ⅰ工位段................................................................................................................. 38 5.2 機械手Ⅱ工位段................................................................................................................. 39 致 謝..............................................................................................................................40 參考文獻...........................................................................................................................41 英文翻譯..............................................................................................錯誤！未定義書簽。 第 頁 6畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 前言 時間轉瞬即逝，轉眼之間四年的大學生涯就要結束了，回首四年的學習生活，我感到自己的 收獲無比豐富。四年來，我不僅認真學習了各門基礎課，而且更加系統(tǒng)地掌握了多門專業(yè)技術課， 在每次的課程設計中，我都認真對待，努力鉆研。這樣，通過四年的鍛煉不斷地提高了我的設計、 繪圖、識圖能力?？梢哉f，大學里的理論基礎，不但使我學會了分析問題、解決問題的能力，而 且更強化了我的知識結構。尤其幸運的是，我不只一次地深入工廠實習，把學到的知識應用于實 習現(xiàn)場的具體工作中，提高了自己的動手能力，為我今后步入工作崗位打下了更好的實踐基礎。 本次設計的目的培養(yǎng)學生初步掌握獨立從事專業(yè)技術工作的能力，提高學生從事工藝和工藝 裝備設計的水平，使學生初步掌握從事本專業(yè)科學研究工作的能力。通過畢業(yè)設計不但培養(yǎng)了我 們運用各種工具書的方法和技巧，同時也培養(yǎng)了我們獨立思考問題、解決問題的能力。通過翻閱 查找各種工具書，擴大了視眼，豐富了自己的知識范圍。 本次設計我們是有充分準備的。我們不僅準備了四年的時間來掌握各門專業(yè)課學習，而且我 們多次深入工廠實習，更主要的是設計期間不斷地從網上、圖書館收集大量的資料，尋找各種解 決問題的方法。所以說本設計我們是有充分準備的，它是與生產實際相結合。它也將成為我們走 上工作崗位的一次重要演習，為我們今后的工作打下堅實的基礎。 巧克力糖包裝機設計是一個典型的機械系統(tǒng)設計。 提高食品工業(yè)的機械化和自動化程度，是實現(xiàn)食品工業(yè)現(xiàn)代化的重要一環(huán)。用現(xiàn)代化設備裝 備我國食品工廠，已成為一項迫切的重要任務。為了有利于食品工廠生產率的儲存、流通和消費， 必須根據(jù)需要對成品進行適當?shù)陌b。 實現(xiàn)包裝作業(yè)機械化的好處：節(jié)約勞動力，提高生產率和產品質量，節(jié)約原材料和降低成本， 降低勞動強度和改善環(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)機械化、自動化 目前正向著高速化、通用性、可靠性、費用低、流水線自動化控制、采用新的包裝材料等六個方 向發(fā)展。 第 頁 7畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 第一章 糖果包裝機方案設計 1.1 設計任務抽象化 設計要求：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。且保證其加工速度為 120 塊/min,可調范圍 70—130 塊/min。能量 220V交流電。 1.1.1建立黑箱 操作指令 未包裝圓臺形巧克力糖 220 V 振動 噪聲 顯示 已包裝好的巧克力糖 環(huán)境 黑 箱 （糖果包裝機） 圖 1-1 糖果包裝機黑箱圖 第 頁 8畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 1.1.2功能分解 輸入 鋁箔紙 送糖盤 機械手 輸出 剪 紙 抄 紙 接 糖 頂 糖 轉 位 撥 糖 圖 1-2 糖果包裝機的功能分解 1.2 確定工藝原理 確定依據(jù)：成本、質量、效率三者綜合比較。 3.速度可調范圍70--130塊/min 2.包裝速度120塊/min 4.小批生產，中小型廠加工 1.實現(xiàn)圓臺形巧克力糖包裝 成本 7.操作方便 6.結構簡單 加工 功 能 5.成本不高 附加要求 附加要求 附加要求 基本要求 必要要求 必要要求 基本要求 使用 表 1-1 成本、質量、效率關系表 第 頁 9畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 1.3 確定技術過程 信號 未包裝圓臺形巧克力糖 220 V ~ 控制 執(zhí)行機構 驅動機構 支 承 機 構 包裝好的巧克力糖 環(huán)境系統(tǒng) 人 圖 1-3 技術過程簡圖 1.4 引進技術系統(tǒng)，確定邊界 未包裝圓臺形 巧克力糖 包裝好的 巧克力糖 支 承 機 構 環(huán)境系統(tǒng) 人 驅 動 機 構 220 V ~ 送糖盤分糖 接糖 1工位夾緊 啟動、停止控制 頂糖 剪紙 供紙 抄紙 機械系統(tǒng) 撥糖 信號 圖 1-4 引進技術后的具體過程圖 第 頁 10畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 1.5 確定功能結構 技術系統(tǒng)總功能，及進行功能分解 1.5.1 總功能 未包裝的圓臺形巧克力糖 → 黑箱 → 包裝好的巧克力糖成品 1.5.2 功能分解 剪 紙 供 紙 接 糖 抄 紙 重 力 液 氣 壓 機 械 力 重 力 機 械 力 液 氣 壓 機 械 力 液 氣 壓 機 械 力 液 氣 壓 鋁 箔 紙 送 糖 盤 撥 糖 2 工 位 張開 轉 位 1 工 位 閉合 頂 糖 液 氣 壓 機 械 力 機 械 力 液 氣 壓 機 械 力 液 氣 壓 液 氣 壓 機 械 力 機 械 手 輸入 輸 出 圖 1-5 包裝機功能的細化 第 頁 11畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 1.6 方案確定 1.6.1尋找技術物理效應和功能載體，功能元求解目錄表 a 目標特征 目標標記 局 部 解 重力 機 械 力 氣液力 功 能 元 剪 紙 供 紙 分 糖 輸 入 抄 紙 B C D E 1234 5 重力 重力 氣液力 氣液力 機械力 機械力 滾輪式 棘輪式 三輪式 功 能 元 機械力 J 轉 位 I 夾 持 機械力 凸輪式 目標標記 H 撥 糖 G 頂 糖 凸輪式 凸輪式 目標特征 F 接 糖 1 電機 氣液力 氣液力 4 氣液力 氣液力 局 部 解 2 3 5 表 1-2 具體功能的求解目錄表 1.6.2巧克力糖包裝系統(tǒng)解 G B A D C F E I J I 輸 出 H 圖 1-6 方案 1 第 頁 12畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 A B CD H I E J I F G 輸 出 方 案 2 ： 圖 1-7 方案 2 A B CD H I E J I F G 輸 出 方 案 3 ： 圖 1-8 方案 3 第 頁 13畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 1.6.3巧克力糖包裝裝置的評價表 方案 評 價標準 速度高 誤差 成本低 便于加工 結構簡單 操作方便 總計 1 23 -- + ++ -- -- -- -- ++ ++ ++ ++ + + + + + + + 1"+" 8"+" 1"-" 1.6.4確定最佳方案 因此第二方案為最佳。 第 頁 14畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 第二章 傳動系統(tǒng)設計 2.1 傳動系統(tǒng)結構簡圖 I槽=1/3 I鏈=1/2.6 I帶=1/4.4~1/8 I1=1/6 I2=1/2 I3=1/2 圖 2-1 傳動系統(tǒng)圖 2.2 選用電機 因為設計中涉及的都是低速輕載荷工作條件 所以粗取 由《機械設計學》 P97 電機額定轉速 n=1440r/min，額定功率 p=0.4kw 校核電機功率： 系統(tǒng)中主要的功率消耗點為機械手的凸輪轉動點， P機械手軸=FV 其中 F為凸輪上所受的力：F=1.247N（由設計計算得） V 為凸輪接觸點的線速度： 第 頁 15畢業(yè)設計 顆粒狀糖果包裝機的設計 V=2*π*r*n/60 其中轉速 n=60r/min 接觸點半徑r=0.095m 則V=0.5966m/s 所以P機械手軸=0.744W 電機要求功率P需=P機械手軸/（η帶*η鏈*η槽輪*η螺旋齒輪） 查《機械工程手冊》第 31 篇 傳動系統(tǒng) 31-12 的表 31.2-5 機械傳動的特點和性能： 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 0.8 8~ 0.9 8 取η槽輪為 0.90 η螺旋齒輪為 0. 9 6~0 .9 9 取η螺旋齒輪為 0.97 所以P需=0.96W
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