1、XXX學院 設計題目：巧克力糖包裝機 專業：機械設計制造及其自動化班級：C08機械（1）班設計者：XXX學號：081309122日期：2010年6月25號目錄目 錄2設計任務書錯誤！未定義書簽。第1章 任務分析31.1設計題目內容及設計要求31.2設計任務71.3設計提示10第2章 動力源選擇122.1動力類型122.2常見的動力機特點12第3章 傳動機構設計錯誤！未定義書簽。3.1傳動方案設計7第4章 執行機構選擇154.1功能分解154.2 工作原理及工藝流程圖154.3機構的選用.18 4.4主要執行機構方案設計.18 第5章 機械運動系統設計方案擬定1651巧克力包裝機的機械系統運動轉

2、換功能圖1652 擬定運動方案17第6章 執行機構運動循環圖186.1擬定傳動方案圖及分析.226.2機械傳動循環圖及分析.22第7章 機構的運動學、動力學尺度設計計算18第8章 機械運動方案評價18結束語20參考文獻22摘要機械原理課程設計是培養學生綜合運用課堂所學知識去解決實際問題的一門學科，對培養學生的創新能力具有很大的幫助。本次設計課程的題目是健身球的檢驗分類機，需要學生根據課堂內容去思考該如何運用各種構件。通過本次設計，初步掌握了傳動系統的設計方法以及各執行構件的選擇方式。前言 機械系統是機械的重要組成部分，是機械的主體。機械系統的設計師機械設計中極其重要的一環，設計得正確和合理與否

3、，對提高機械的性能和質量、降低制造成本與維護費用等影響很大，古應認真對待。機械系統的方案設計是一項極富創造性的活動，要求設計者善于運用已有知識和實踐，認真總結過去的有關工作，廣泛收集、了解國內外的有關信息（如查閱文獻、專利、標準，同有關人員交談等），充分發揮創造性思維和想象能力，靈活應用各種設計方法和技巧，以設計方法和技巧，以設計出新穎、靈巧、高效的機械系統。機械原理課程設計結合一種簡單機器進行機器功能分析、工藝動作過程確定、執行機構選擇、機械運動方案評定、機構尺度綜合、機械運動方案設計等，使學生通過一臺機器的完整的運動方案設計過程，進一步鞏固、掌握并初步運用機械原理的知識和理論，對分析、運算

4、、繪圖、文字表達及設計資料查詢等諸多方面的獨立工作能力進行的訓練，培養理論與實際相結合、應用計算機完成機構分析和設計的能力，更為重要的是培養開發的創新能力。因此，機械原理課程設計在機械學生的知識體系訓練中，具有不可替代的重要作用。第1章 任務分析1.1設計題目 設計巧克力糖自動包裝機。包裝對象為圓臺狀巧克力糖（圖6），包裝材料為厚0.008mm的金色鋁箔紙。包裝后外形應美觀挺拔，鋁箔紙無明顯損傷、撕裂和褶皺（圖7）。包裝工藝方案為：紙坯型式采用卷筒紙，紙片水平放置，間歇剪切式供紙（圖8）。包裝工藝動作為：1.將64mm×64mm鋁箔紙覆蓋在巧克力糖17mm小端正上方；2.使鋁箔紙沿糖

5、塊錐面強迫成形；3.將余下的鋁箔紙分半，先后向24mm大端面上褶去，迫使包裝紙緊貼巧克力糖。 表1.1設計數據表方案號ABCDEFGH電動機轉速r/min144014401440960960820820780每分鐘包裝糖果數目個/min120906012090908060具體設計要求如下：1.要求設計糖果包裝機的間歇剪切供紙機構、鋁箔紙錐面成形機構、褶紙機構以及巧克力糖果的送推料機構。2.整臺機器外形尺寸（寬×高）不超過800mm×1000mm。3.錐面成形機構不論采用平面連桿機構、凸輪機構或者其他常用機構，要求成形動作盡量等速，起動與停頓時沖擊小。1.2設計任務

6、    1.巧克力糖包裝機一般應包括凸輪機構、平面連桿機構、齒輪機構等。    2.設計傳動系統并確定其傳動比分配。    3.圖紙上畫出機器的機構運動方案簡圖和運動循環圖。4.設計平面連桿機構。并對平面連桿機構進行運動分析，繪制運動線圖。5.設計凸輪機構。確定運動規律，選擇基圓半徑，計算凸輪廓線值，校核最大壓力角與最小曲率半徑。繪制凸輪機構設計圖。6.設計計算齒輪機構。7.編寫設計計算說明書。8.學生可進一步完成凸輪的數控加工。1.3設計提示1. 剪紙與供紙動作連續完成。2.鋁箔紙錐面成形機構一般可采用

7、凸輪機構、平面連桿機構等。3.實現褶紙動作的機構有多種選擇：包括凸輪機構、摩擦滾輪機構等。4.巧克力糖果的送推料機構可采用平面連桿機構、凸輪機構。5.各個動作應有嚴格的時間順序關系。第2章 動力源選擇2.1 動力類型生產生活中有電動機、內機、蒸汽機、水輪機、氣輪機、液動機等動力源。其中電機結構簡單、工作可靠、控制方便、維護容易，一般機械上大多數是均采用電動機驅動。 電動機已經是系列化了，通常由專門的工廠按標準系列成批或大量生產。機械設中應根據工作的載荷、工作的要求、工作的環境、安裝的要求及尺寸、重量有無特殊限制等條件，從產品目錄中選擇電動機的類型和結構形式、容量和轉速，確定具體的型號。 2.2

8、常見的電動機特點 （1） Y系列三相異步電動機該系列電機能防止水滴、灰塵、鐵屑或其他雜物浸入電機內部，它是我國近年來研制成功的 型電動機。（2） 電磁條速三相異步電動機名稱：YCD電磁調速三相異步電動機。有組合式和整體式兩種機構，這兩種調速電動機為防護式，空氣自冷，臥式安裝，且無碳刷，集電環等滑動接觸部件（3） YD系列變級多速三相異步電動機是取代JDO2系列變極多速三相異步電動機的更新換代產品，其機械結構與Y系列相同。電動機的容量選得合適與否，對電動機的工作和經濟性都有影響。當容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常的工作，或使用電動機因長期的過載而過早損壞；容量過大則電動機的價格高

9、，能量不能充分利用，且常常不在滿載下運行，其效率和功率的因數都較低，造成浪費。電機的容量的主要由電動機的運行時的發熱情況決定，而發熱又與其工作情況決定。 工作機所需工作功率，應由機器工作阻力和運動參數計算得來的，可按下式計算： 其中：T工作機的阻力矩，； n工作機的轉速，；傳動裝置的總效率組成傳動裝置的各部分運動副效率之積，即 其中： 分別為軸承、齒輪、斜齒輪的傳動效率經過比較選擇-Y系列三相異步電動機。第3章 傳動機構的設計3.1傳動方案設計按設計要求，方案F中巧克力糖包裝機的生產能力為每分鐘包裝糖果數目為80個/min，即槽輪工作臺15的轉速為80r/min。選取額定轉速為820r/min

10、的電動機，確定系統總傳動比為:i=820/80=10.25傳動系統采用二級減速機構，第一級為帶傳動，第二級為齒輪傳動 。按傳動比分配原則，為使傳動構件獲得較小尺寸，結構緊湊，可采用傳動比“先小后大”原則。因此初選i1=2,i2=5，則總傳動比i1*i2=10,工作臺的實際轉速為:n=820/10=82r/min帶傳動減速器如圖3.1所示,通過皮帶2從軸1到軸3實現一級減速，使i13=4圖3.1帶傳動減速器 齒輪減數器如圖3.2所示,通過兩個能相互嚙合傳動的齒輪實現二級減速，使i45=2.5圖3.2齒輪傳動減速器同理方案B中巧克力糖包裝機的生產能力為每分鐘包裝糖果數目為個90個/min，槽輪工作

11、臺15的轉速為90r/min。選取額定轉速為1440r/min的電動機，確定系統總傳動比為:i=1440/90=16 r/min，則初選i1=3,i2=5，則總傳動比i1*i2=15,工作臺的實際轉速為:n=1440/15=96r/min通過皮帶2從軸1到軸3實現一級減速，使i13=5，再通過兩個能相互嚙合傳動的齒輪實現二級減速，使i45=3。按以上方法，可以分別計算出剩下各個方案（C D E F G H 6個方案）的傳動比系數，并合理安排i1和i2的值，計算出工作臺實際轉速。通過皮帶2從軸1到軸3實現一級減速，使i13等于i2,再通過兩個能互相嚙合傳動的齒輪實現二級減速，使i45等于i1。第

12、4章 執行機構的選擇4.1功能分解通過閱讀設計任務及對其的一些分析初步有了一個了解為實現將巧克力糖包裝好的總功能，可將總功能分解為如下分功能：（1）卷筒紙拉平功能槽輪帶動兩個摩擦滾輪旋轉，紙片從滾輪中穿過，當卷紙經過摩擦滾輪后被拉平，并將紙送出。（2）卷筒紙送料功能用一自鎖示夾持器作間歇往復直線運動實現送料，如圖所示夾持器由構件4-5-5組成，夾持器由凸輪機構通過擺動導桿驅動作間歇往復直線運動，當夾持器向左運動時，由推抓5和5利用自鎖的摩擦力在紙上打滑，從而實現單向送料。（3）剪紙及剪斷功能用一附加滑塊的移動凸輪，使剪刀4-4，5作間歇往復直線運動同時實現紙張分半和紙張剪切的功能。（4）進紙定

13、位功能采用一活動定位桿進行定位。（5）錐面成形功能當巧克力和鋁箔紙都送到了相應的位置后，那么就要對巧克力進行包裝。一般來說，都會用四桿機構或者是凸輪機構帶動錐面成形機作向下的運動來使鋁箔紙的錐面形成，并使它包在巧克力的外面，但考慮到還要對巧克力進行褶紙，所以錐面成形機作向下運動的話，會使褶紙變得困難。這里采取的方案是：在一個具有若干個包裝模型的工作臺上，將巧克力糖用一壓板模具作間歇等速上下往復直線運動，從而實現錐面成形。（6）褶紙功能在工作臺上的另一個包裝模型上進行的工位轉換，可用滾筒作間歇左右往復直線運動，從而實現褶紙功能。（7）出料功能工位轉換的最后步驟就是出料，利用一個機構作間歇上下直線

14、運動和間歇左右直線運動，從而實現將包裝好的巧克力從工作臺上推出，實現出料功能。（8）工位轉換功能由于要提高工作效率，錐面成形功能、褶紙功能及送料功能在同一個工作臺上進行，可利用槽輪與工作臺固連作間歇轉動，從而實現工位轉換功能。 4.2工作原理以及工藝動作流程圖將紙從卷筒上拉平的機構，作左右往復直線運動，使紙張與構件之間產生摩擦，完成間歇的紙張拉平間歇定量供紙完成半分和全分剪紙動作的機構，上下往復間歇直線運動，紙張具有一定的張力，完成間歇剪紙，不致滑移完成送紙的機構，作間歇往復直線運動，完成送紙功能直線往復等速運動的機構，將巧克力糖送到工作臺的成形位置定位送料巧克力糖包裝機錐面成形完成錐面成形的

15、機構，上下直線急回間歇運動的壓板將巧克力糖推入工作臺上的模具位置褶 紙實現直線往復運動，先后將半分的紙褶向巧克力糖表面，完成褶紙過程送料同時進行上下和左右直線往復間歇運動，實現送料過程工位轉換工作臺實現間歇轉動或傳動，完成工位轉換功能 表4.2巧可力糖包裝機的工作原理以及工藝動作流程圖4.3 機構選用 通過了解各個的運動機構的運動效果及設計的要求，利用工作原理以及工藝動作流程圖，并根據技術、經濟及相容性的要求，確定若干個工藝動作的執行構件：槽輪，摩擦滾輪，送料夾持器，剪刀，定位桿，沖壓板，雙滾輪，頂桿及推桿，其中槽輪摩擦滾輪固連，頂桿和推桿連接，同時完成送料功能。分別選擇相應的機構以實現各項運

16、動功能，見表4.3所示巧克力糖包裝機的機構選形圖功能執行構件工藝動作執行機構卷筒紙拉平功能槽輪 摩擦滾輪間歇轉動及滾動摩擦滾輪槽輪機構摩擦滾輪不完全齒輪機構送紙功能送紙夾持器左右直線運動自鎖式夾持器剪半及剪斷功能剪刀上下直線間歇等速運動（急回運動）雙滑塊移動凸輪凸輪偏心曲柄滑塊送紙定位功能定位桿 定位桿送料功能送料推板直線間歇往復運動六桿機構凸輪搖桿機構錐面成形沖壓板上下直線等速間歇運動附加彈簧的移動凸輪機構六桿機構褶紙雙滾輪直線間歇等速往復運動凸輪對心曲柄滑塊凸輪搖桿機構送料頂桿 推桿同時進行上下和左右直線往復間歇運動移動凸輪滑快雙聯凸輪機構工位轉換工作臺間歇轉動或傳動不完全齒輪槽輪機構 表

17、4.3巧克力糖包裝機的機構選形圖僅對上表的基本機構進行組合，就可以的到2*1*2*1*2*2*2*2*2=128種運動方案實線連接的是比較合理的方案。4.4 主要執行結構方案設計4.41卷筒紙拉平機構方案:槽輪機構圖4.41（1）槽輪機構1主動撥盤 2從動槽輪 3摩擦滾輪 4鋁箔紙方案所采用的卷筒紙拉平機構是如圖2.1所示的槽輪機構。其主要由槽輪12和滾輪3的串聯而成，當主動撥盤1由傳動機構相連而作等速連續轉動時，當圓柱銷未進入徑向槽時，槽輪因鎖住而靜止；當圓銷進入徑向槽時，槽輪2在圓銷的驅動下順時針轉動。當主動撥盤1連續轉動時，從動槽輪2和滾輪3經摩擦帶動鋁箔紙4向前送進，完全實現定量，定長

18、，并以間隙、直線的卷筒紙拉平功能。圖4.41（2）不完全齒輪機構該機構由軸的轉動帶到滾輪的轉動，利用滾輪的轉動帶動不完全齒輪的轉動，從而達到卷筒紙拉平的效果。4.42送紙機構 4.43剪紙及斷紙機構圖4.42自鎖式夾持器 圖4.43（1）附加剪刀的移動凸輪圖4.43 (2)附加剪刀的齒輪曲柄滑塊機構4.44送紙定位機構 4.45送料機構 圖4.44定位 圖4.45凸輪搖桿機4.46錐面成形機構 4.47褶紙機構 圖4.46附加彈簧的移動凸輪 圖4.47附加滾輪的凸輪4.48送料機構 圖4.48（1）雙聯凸輪機構圖 圖4.48(2) 圓柱凸輪機構以上有2種提供機構的均采取第一種設計方案第5章 機

19、械運動系統設計方案擬定5.1巧克力包裝機的機械系統運動轉換功能圖 圖5.1巧克力糖包裝機的運動方案簡圖5.2 擬訂運動方案 對第二章的幾種執行機構進行組合，可以得到巧克力糖包裝機的運動方案簡圖： 圖5.2 巧克力糖包裝機的運動方案簡圖1卷筒紙 6定位桿2槽輪機構 7凸輪搖桿推板3摩擦滾筒 8移動凸輪推桿4送料夾持器 9附加滾筒的凸輪搖桿5附加剪刀的移動凸輪 10雙聯凸輪頂桿11槽輪工作臺第6章 機械傳動方案圖和傳動循環圖6.1 擬訂傳動方案圖及分析 圖6.1巧克力糖包裝機的傳動方案圖巧克力糖包裝機的執行構件如下：1帶輪 2 齒輪 11錐面成形壓板3分配軸3 4分配軸4 12褶紙滾筒5圓錐齒輪1

20、 6槽輪摩擦滾筒 13 出料推板7送料夾持器 8剪刀 14圓錐齒輪29定位桿 10送料推板 15槽輪機構 16工作臺 如圖6.1表示了機構選形中用實線連接的方案的傳動簡圖，該系統有1個電動機驅動，電動機通過帶傳動，一端驅動分配軸3，另一端通過帶傳動驅動圓錐齒輪1，從而在同一根軸上驅動槽輪摩擦滾筒，實現卷筒紙拉平功能；分配軸3上的凸輪B通過擺桿、轉塊，使送料器的自鎖式夾持器作間歇往復移動，實現送紙功能，需要指出的是凸輪B的回程是實現送料，推程是使自鎖式夾持器返回，這是因為自鎖式夾持器在送料時，可能會有局部打滑，設計時有意使送料的行程（有凸輪B的回程決定）略大于實際行程，同時設計定位桿與紙張接觸的

21、部位為空隙，紙張從空隙中穿過，送紙過程中定位桿在彈簧的作用下，壓在紙上，當送紙到位時，定位桿在彈簧的作用下卡入紙張，從而實現送紙頂位，同時也解決了自鎖式夾持器與紙張打滑送紙不準的問題；分配軸3上的凸輪A通過移動導桿，是剪刀作間歇往復運動，凸輪B在回程時，由于剪刀上裝有彈簧，能自動分開，不影響到送紙，又能實現紙張分半和剪切的功能；分配軸3分別通過帶傳動和齒輪傳動傳到分配軸4和圓錐齒輪2上，分配軸4上的凸輪C使送料推板作間歇往復直線運動，從而實現巧克力糖的送料功能；分配軸4上的曲柄使錐面成形壓板作等速往復運動，實現錐面成形的功能；同時分配軸4上的凸輪D通過曲柄使褶紙滾筒作間歇的往復運動，實現褶紙功

22、能；分配軸4上的雙聯凸輪E分別通過頂桿和推桿作上下往復間歇運動和左右往復間歇運動；通過傳動比為1的圓錐齒輪2驅動同軸的不完全齒輪15，不完全齒輪15每旋轉一周，通過齒輪帶動工作臺16轉動兩個工位，正好對應于錐面成形壓板11的一次下壓，錐面成形壓板11在工作臺16中的模筒中完成了巧克力糖的錐面成形，同時出料推板將另一模筒中一塊包裝好的巧克力糖推出即可完成，隨后工作臺轉位，再停歇。槽輪機構15，實現工作臺16作間歇轉動，為了提高工作效率，使工作臺16和分配軸3相配合，錐面成形，褶紙過程及出料過程在同一個工作臺上進行的工位轉換。62 機械傳動循環圖及分析根據工藝動作順序和協調要求擬訂運動循環圖 圖5

23、.2巧克力糖包裝機的運動循環如圖5.2所示的巧克力糖包裝機的運動方案有10個執行構件需要進行運動協調設計，他們是槽輪摩擦滾筒6，送料夾持器7，剪刀8，定位桿9，送料推板，錐面成形壓板 紙滾筒12，出料推板13及實現工位轉換的工作臺15，在的運動循環圖中，摩擦滾輪停止（槽輪間歇運動），位桿停止，送料夾持器停止（凸輪B遠休止）及剪刀移動（凸輪A推程運動）的運動組合差不多在同一時間里完成，只允許在不影響間歇剪切式供紙的前提下稍做改變。第7章系統設計數據處理根據圖6.1的設計計算設計數據如下：方案F（1）巧克力糖包裝機的生產率：80個/分鐘（2）分配軸3的轉速=帶輪1的轉速=圓錐齒輪5的轉速=主動撥盤

24、的轉速=410r/min槽輪摩擦滾筒6的轉速 =102.5r/min（3）齒輪2的轉速=分配軸4的轉速=圓錐齒輪的轉速=不完全齒輪14的轉速=工作臺的轉速=80r/min零件尺寸設計ra=rc=rd=re=rf=rg=rh=ri=rp=40 mm rb=160mmrj=rk=rl=rm=rn=ro=100mm傳動齒輪設計ra=ri=40mm rj=rk= rl =100mm 齒輪參數abijkl齒數208020505050模數 mm444444壓力角20度20度20度20度20度20度 由于要達到固定的傳動比，又使齒輪能正確嚙合，因滿足相互嚙合的圓柱齒輪和圓錐齒輪的模數和壓力角相等，為了不產生

25、根切現象，圓拄齒輪的最小不根切齒數為17，圓錐齒輪的最小不根切齒數為14，為了使傳動效率高，應盡量減小壓力角，以上設計的齒輪基本上滿足要求，實現齒輪減速和定速傳動的效果。方案B中需要較大的傳動比則在同等基礎上需要齒數較大的齒輪不利于生產，且其效率不能很好的利用，造成不必要的浪費。在這方面方案F較好。移動凸輪的設計根據設計要求，錐面成形機構不論平面連桿機構、凸輪機構或者其他常用機構，要求成形動作盡量等速，起動與停頓時沖擊小，在此設計移動凸輪機構實現等速錐面成形。推程：等速直線運動 回程：等速直線運動基圓半徑 60mm 推程角150 滾子半徑10mm 遠休止角 30偏心距 20mm 回程角150

26、升程 20mm 近休止角30 下圖為所設計的移動凸輪機構的運動規律圖其中“”為位移圖 “”為速度圖結果處理：最大壓力角：34.493 最小曲率半徑53.9105mm總的來說設計的結構較復雜，很多方面有帶改進，方案F好于方案B，但由于生產需要可以改變傳動比，及各個機構的配合來完成任務。以實際為基礎設計方便，簡潔的機構體系，節約能源，提高利用率。附表：項目計算（或選擇）依據計算過程單位計算（或確定）結果 1選齒輪精度等級級72.材料選擇45#鋼3.選擇齒數ZZ1=28Z2=1×28個28284.選取螺旋角一般取（8-20）度12度125.齒寬系數d0.66.選取模數查標準模數系列表mm27.計算齒輪的分度圓直徑dmm57.2557.258.計算齒輪寬度Bb = dd1圓整后取：B1 =57