1、顆粒狀巧克力糖果包裝機的設計摘要本文首先分析了現代生活對巧克力糖果包裝機的需求，然后在查閱大量資料并進行比較后，提出了設計方案、方法和步驟。本設計主要針對錐形巧克力糖的鋁箔包裝。設計主要包括設計方案設計、機械手及進出糖機構設計、傳動系統鏈條設計三個方面。機械手和糖進出機構的設計是本設計功能執行的關鍵，也是本設計的設計重點之一。需要實現巧克力糖輸入、折邊、抄底等功能，直到最終由傳送帶輸出。在整個系統功能的實現中，機械手要實現夾糖、包邊、傳送等重要功能。因此，對機械手的形狀、夾持力和分度角提出了不同的設計要求。在設計機械手時，請始終關注以下幾點。傳動系統設計，作為動作執行系統，動力是必不可少的，當

2、然，動力傳動系統尤為重要。為實現機械手分度、送糖托盤分度、送紙、切紙、抄紙、挑糖、頂糖除糖等功能，都需要不同大小的動力，這就需要調整傳輸系統。傳動系統的設計包括皮帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動和六槽機構的設計。例如在機械手的分度功能中，要實現間歇分度功能，就必須通過傳動鏈中的滑輪機構來實現。收糖和去糖功能的實現為機械動作的執行提供了必要的時間。設計的包裝機的生產率可以從 100 到 150 r/min 不等。關鍵詞：包裝機；傳輸系統設計；機械手第一章 簡介1.1 學科背景我國包裝機械在1980年代形成產業，1990年代進入高速增長階段。已形成較為完善的生產體系，已成為機械行業十大產業之一。包裝機械的

3、快速增長得益于食品行業的發展，因為無論過去還是現在，包裝機械在食品行業的應用都是最為廣泛和深入的。食品行業是與人們生活息息相關的行業。在激烈的市場競爭中，其產品必須有精美的包裝設計才能吸引消費者的眼球，這是不爭的事實。要做到精美包裝，就離不開配備自動化包裝生產線，這是保證產品包裝質量、提高競爭力的關鍵。隨著社會的發展和科技的進步，消費者的要求也在不斷提高。人們不僅注重食物的美味和多樣化，更注重其衛生和健康。因此，精美的外包裝帶給消費者的不僅是愉悅的視覺體驗，更是衛生安全的需要。這些都對從事食品包裝工程研究的科技人員提出了更高的要求，既帶來了機遇，也帶來了挑戰。這個畢業設計的任務是顆粒狀巧克力糖

4、果包裝機的設計。巧克力糖果包裝機的設計是典型的機械系統設計。經過長時間的調查和查找資料，選擇和比較了各種方案，最終確定了包裝機的方案。該方案具有體積小、工作效率高的優點。在本次設計中，包裝機進行了系統的設計。采用皮帶式無級變速器等新型執行機構和傳動機構，提高了包裝機的技術水平。本部分主要涉及皮帶傳動機構、鏈條傳動機構和執行機構等傳動系統的設計。執行器的設計主要基于機械手的設計。1.2包裝機介紹我國包裝機械未來發展趨勢1 、工藝流程的自動化程度越來越高。目前，自動化包裝機械技術已占包裝生產線的50%以上。大量采用計算機設計和機電一體化控制，增加機器人完成復雜的包裝動作（模擬人工包裝）。每個機械手

5、由單獨的計算機控制，攝像頭監控包裝運動并將信息反饋給計算機以調整運動范圍，以確保包裝的高質量。同時具有對包裝材料和厚度的自動識別功能，計算機計算后控制機械動作。它是一個完全“自適應”的系統，確保系統工作在最佳狀態。2.適應產品變化，設計具有良好的靈活性和靈活性。為了適應競爭的需要，產品更新換代的周期越來越短，有些產品甚至每季都會更換。包裝機械的使用壽命遠遠長于產品的生命周期，所以一些包裝機械只能以靈活靈活的方式適應產品的變化，包括數量上的靈活性、結構上的靈活性和供應上的靈活性。3 、一般采用仿真設計技術。包裝機械的設計過程是先將各種機器單元以數據庫的形式存儲在計算機中，然后將圖紙數字化并輸入計

6、算機。電腦自動合成包裝機械的三維模型，再結合實際生產指標和數據，可能出現的故障。等待輸入計算機。三維電腦模型可根據實際工況進行操作，展示產能、廢品率、生產環節匹配、生產線瓶頸在哪里等，也可根據實際情況進行模型修改。用戶的意見，直到用戶滿意為止。采用計算機仿真技術后，包裝機械的設計周期和新產品開發周期大大縮短。包裝機械技術含量逐步提高向高水平發展：隨著我國包裝工業的快速發展，包裝機械市場也趨于更高水平，包裝機械的技術含量正在逐步提高，一些最新的遠程遙控技術、步進電機技術、自動柔性補償技術、激光切割技術、信息處理技術等包裝技術已應用于包裝機械。此外，國內包裝機械零部件的生產也日趨專業化。很多零件不

7、再由包裝機械廠生產，而是由一些通用標準件廠生產，而一些特殊零件則由高度專業化的廠家生產。隨著大型企業客戶的增加，市場更傾向于包裝的高產串和產品多樣化，推動了包裝機械產品規格向高科技方向發展。食品包裝機械行業要依靠技術進步求發展。專家預測，到2007年我國包裝機械產量將增至67萬臺（套），到2010年將增至93萬臺（套）。如果要靠簡單的重復，擴大生產數量，靠上下游延伸的方法，已經行不通了。未來我國的包裝機械必須走專業化生產的道路。努力提高包裝機械的技術含量，做精、精、專、強，依靠技術進步推動行業發展。據了解，為配合我國食品工業發展，包裝機械設備正朝著機械功能多樣化、結構設計標準化、模塊化智能控制

8、、結構高精度等方向發展。 GEFanuc Automation Americas Packaging Machinery 是 GE 基礎設施業務的一部分，它為包裝機械制造商推出了一種新的“六度差異”(SDD) 自動化解決方案。具有高性能控制器、可升級的操作界面、工廠信息軟件和運動控制單元，可顯著提高包裝機械的運轉率，提高整體設備效率。這種全面的自動化解決方案可幫助包裝機械制造商開發高效的設備，這些設備可以在不同尺寸的批次或產品流之間快速切換而不會中斷。依托更新的自動化包裝機械系統，在功能上引領主流包裝機械潮流，同時設備用戶可以更加獨立、靈活、正確、高效、兼容，支持他們的最終打包。用戶獲得更高的

9、性能和生產力。因此，開發配套設備，使主機的功能得到最大的應用，是提高設備市場競爭力和經濟性的關鍵因素。國外公司在為用戶提供自動化生產線或生產線設備時，注重成套設備。無論是高科技附加值，還是相對簡單的設備品類，都是根據配套要求提供的。未來，包裝機械還必須具備多種功能，簡單的調整和操作，基于計算機的智能儀表將成為食品包裝機械控制器的新趨勢。 OEM制造商和最終消費者將傾向于購買易于操作和安裝的包裝機械，尤其是在當前制造業大規模裁員的情況下，對簡單操作系統的需求將日益增加。為了在未來的包裝市場中獲得一席之地，高效的客戶服務和機械維護也將是包裝機械企業制造商必須考慮的事情。因此，在這樣的發展趨勢下，選

10、擇這個話題意義重大。首先，設計師可以了解世界先進的封裝技術。其次，通過包裝機的設計，對包裝機的整體結構有了更詳細的了解，熟悉了包裝機功能機構的原理和結構。第二章糖果包裝機方案設計2.1設計要求已知條件：將加工成型的錐形巧克力糖用鋁箔包裹起來，逐個輸出。巧克力糖的形狀和大小如圖所示。生產率100150張/分鐘，糖紙為64mm64mm方形鋁箔紙，厚度0.008mm。其大小如圖 2-1 所示。要求巧克力糖包裝后外觀美觀，鋁箔紙無明顯破損或撕裂。該機結構簡單，工藝可靠，操作方便，安全，維修方便。圖 2-1 巧克力的尺寸2.1.1建立一個黑匣子糖果包裝機的黑匣子圖如圖2-2所示。圖2-2 糖果包裝機黑匣

11、子圖從黑匣子可以看出，要實現這些功能，必須通過黑匣子的結構來實現，然后將設計轉化為黑匣子結構的設計。把黑盒子變成白盒子。2.1.2確定技術流程工作流程如圖2-3所示。圖2-3 技術流程示意圖2.1.3引入技術系統并定義邊界其系統和邊界如圖 2-4 所示。圖2-4 技術引入后的具體流程圖2.2粒狀巧克力糖包裝工藝的確定通過翻書和上網查資料，我了解到糖果的包裝方法有很多種，比如扭結、折邊、信封、枕頭、包裹等。扭結類型包括單扭結和雙扭結。一般來說，我總是想模仿工人包裝的動作作為機器工藝設計的初始基礎，但作為一個聰明的設計師，我不能局限于模仿手工動作。因此，在開始設計機器的工藝時，應先對人工包裝動作進

12、行分析研究，然后在此基礎上加以改進。現作如下分析：產品特點： 粒狀巧克力糖呈圓錐形，輪廓清晰，但質地松散，易碰傷。因此，在考慮機械作用時，應與其特性相適應，以保證產品的加工質量。例如，產品的鎖模力要合適。進出料時，避免因碰撞等損壞產品。首先要解決產品的進料問題。顯然，對于巧克力糖果等產品，不適合使用料斗式進料機構。如果采用筒倉式上料機構，則需要定期人工上料。如果自動機的進料系統直接與巧克力糖成型機的出料口相連，就更容易解決巧克力糖自動進料的問題。包裝材料：食品包裝材料要十分注意衛生。顆粒狀巧克力糖包裝紙由厚度為0.008mm的鋁箔紙制成，其特點是薄而脆，抗拉強度較小，易撕裂。一般包裝速度越高，

13、紙的拉力越大，越容易斷紙。在選擇送紙機構的結構時，主要基于以下兩點：1、空白表格是單張紙還是卷紙。這臺機器的原材料決定使用卷紙。2、送紙時，空間位置為垂直或水平。在這里，它被水平放置。包裝工藝計劃的制定按手工包裝動作順序，根據產品包裝質量要求，包裝過程中不得損傷產品表面，包裝紙要緊貼巧克力糖，小端的鋁箔紙和圓桌的邊應平整、光滑、美觀。該機的包裝流程初步提出如下1. 用64*64的鋁箔紙蓋住巧克力糖的小頭。2. 迫使鋁箔沿著糖錐成型。3、將剩余的鋁箔紙對半對折，依次對折至24大端面，迫使包裝紙粘在巧克力糖上。封裝過程分解圖如圖2-5所示。圖2-5 巧克力糖包裝流程2.3確定功能結構確定技術系統的

14、整體功能，進行功能分解。功能是對產品具體工作能力的抽象描述。它可以定義為一個技術系統在實現某項任務時的輸入和輸出之間的相互轉換關系。2.3.1總功能錐形巧克力糖果通過傳送帶送入糖果包裝機，包裝好的巧克力糖果經過包裝機的成型、折疊等一系列動作后輸出。2.3.2功能分解從系統論的角度來看，系統可以分解為一些子系統，那么系統的總功能也應該分解為一些子功能。將總功能分解為子功能，最后制作功能結構圖。這樣的過程稱為“功能分析”。巧克力糖果包裝機的功能分解如圖2-6所示。圖2-6 包裝機功能分解圖2.4包裝機整體方案設計1. 型號選擇從產品數量上看，屬于大批量生產。因此，從文獻綜述中的方案比較中選擇了全自

15、動模型。從產品的工藝流程上，選擇了旋轉工藝路線多工位自動化機型。根據工藝路線分析，實際需要兩個工位，一個是進料、成型和折疊工位，另一個是出料工位。自動機采用六槽滑輪機構進行有級傳動。2.自動機的執行器根據巧克力糖果的包裝工藝，自動機的執行機構可以確定為送糖機構、送紙機構、接糖打頂機構、抄紙機構、拉糖機構、夾糖機械手開合機構。 ，轉盤步進驅動七類機構。機器的總體布局如圖 2-7 所示。圖 2-7 巧克力糖果包裝機總體布局1- 電動機2 - 皮帶 CVT 3 - 鏈傳動機構4 - 分配軸手輪 5 - 糖頂機構6 - 送糖托盤部分7 - 送紙部分8 - 切紙器9 - 接糖機構10 - 凸輪箱11 -

16、 出糖機構12 - 機械手轉盤13 - 傳送帶(1)機械手及進出糖機構如圖所示。送糖盤6從送料帶上取出方糖，與夾糖機械手同步轉動至送料工位。送至卸糖站后，由采糖桿11下落或推下。開閉由機械手開閉凸輪控制。凸輪的輪廓線由兩條不同半徑的圓弧組成。機械手的夾持主要依靠彈簧力。(2)收糖機構的頂糖與收糖棒的運動不僅在時間上具有順序關系，而且在空間上也具有相互干擾的關系。因此，它們的運動周期設計必須遵循空間同步的設計原則，并應充分重視結構設計。另外，當接糖桿和上糖桿同步上升時，對方糖的夾持力不宜過大，以免損壞方糖，同時要保持夾持力。穩定的。因此，接糖棒的頭部采用類橡膠彈性元件制成。（3）抄紙除糖機構，抄

17、紙除糖機構見圖2-8。圖2-8 造紙除糖機構(4)工位間步進式傳動機構，工位間工件的步進式傳動，即夾糖器的間歇分度，六槽滑輪機構帶動兩組斜齒輪成對分別驅動機械手的轉盤和送糖器。光盤，參見第 2 章中的傳動系統圖。第三章巧克力糖果包裝機工作循環圖糖果包裝機的各種工藝動作相互獨立，各自實現各自的子功能。但是，要實現糖果包裝機的整體功能，這些獨立的動作必須相互配合。這里使用運動循環圖來描述每個執行器的運動循環圖。它是在同一時間尺度上繪制的機器各執行器的運動周期圖的總圖，表示各執行器相對于主執行器的動作順序的運動順序。它是各個執行機構之間的協調圖。運動循環圖可用于計算機器的生產率，通過對運動循環圖的分

18、析，找出提高機器生產率的方法，可用于指導各執行器的設計、安裝和調試，以及它還可用于檢查每個執行器中執行器的動作。他們是否密切協調，相互協調。3.1機器人站段循環圖說明：首先，我們選擇分配軸的轉向方向作為參考對象，其工作轉速為100150 r/min。巧克力糖果包裝機的工作循環圖如圖3-1所示。圖3-1 巧克力糖果包裝機工作循環圖接下來我們來研究機械手、送糖盤的分度、送紙機構、切紙機構、抄紙機構、接糖機構、頂糖機構和I-車站機械手：1 .分配軸分度120時，機械手和送糖盤分度60。在下一個周期，送紙機構繼續供紙，直到分配軸轉位120并停止送紙。他們再次開始移動，直到下一個周期。當分配軸轉位約11

19、0時，接糖機構開始啟動，并不斷向下移動。2 .當分配軸分度127時，切紙機構開始啟動，凸輪帶動連桿，使切紙刀頭快速切下。頂糖機制開始啟動后，立即緩慢向上移動。3 .當分配軸轉位160時，接糖機構運動到其行程的最低端，即進糖盤上表面，上糖機構也運動到進糖下表面此時托盤，所以此時連接。糖機構和頂糖機構之間的距離恰好是巧克力糖的12mm高度，然后它們保持這個距離進行同步平移運動。4 .分配軸分度170切紙機構的極限位置，實現切紙功能，然后快速后退。當分配軸旋轉197時，它會回到原來的位置，直到分配軸的下一個循環旋轉127才開始。5 .分配軸分度220左右時，I工位機械手開始閉合，分配軸分度240時完

20、全閉合，期間實現巧克力糖果包裝的折疊功能。6 .當分配軸分度280時，頂糖機構也移動到機器的上表面，它與頂糖機構的距離始終是巧克力糖的高度12mm。然后頂部糖果機構后退（向下），而糖果接收機構仍然上升。此時巧克力糖已經被機械臂I站的閉合緊緊夾住，不會脫落。7、分配軸分度300時，抄紙機構啟動，實現巧克力糖底邊鋁箔紙的包裝。8、當分配軸旋轉310時，頂糖機構退回到起始位置并保持靜止，直到分配軸的下一個循環旋轉約130重新開始。9 .抄紙功能在分配軸分度350時完成，在下一個循環分配軸分度10時重新啟動。此時，接糖機構也回到起始位置，一直不動，直到下一個循環的110左右。3.2機器人二站部分最后研

21、究工位分配軸分度與機械手分度、排糖機構及機械手開閉的關系。1 .循環開始時，機械手剛開始轉動時，采糖機構剛剛離開機械手，慢慢后退。當分配軸旋轉60時，采糖機回到原位，沒有任何停頓地慢慢壓下。當分配軸轉位120時，出糖機構移動到機械手頂部，此時機械手已經轉動，處于待機狀態。2、分配軸分度140左右時，第二位置的機械手開始張開，直到170左右完全打開，此時，出糖機構已經慢慢壓入機械手，糖慢慢向下擠壓。3、分配軸分度240時，摘糖裝置到達行程底端，即機械手裝置下表面左右，然后緩慢后退。第四章傳輸系統設計傳動系統的作用是將原動機的運動和動力傳遞給工作機，以完成預定的功能。常用的傳動機構有齒輪機構、連桿

22、機構、凸輪機構、絲杠機構、楔形機構、棘輪機構、滑輪機構、摩擦輪機構、柔性機構、彈性機構、液壓氣動機構、電氣機構及利用。組合機構是通過組合上述一些常用的機構而產生的。傳動機構在使用中的主要目的是實現速度或力的變換，或達到特定運動規律的要求。在巧克力糖果包裝機中，傳動機構有齒輪機構、凸輪機構、滑輪機構、鏈輪機構和皮帶傳動機構的設計。由于功率小，主要用于運動傳輸。4.1傳動系統結構圖傳輸系統圖的結構圖如圖4-1所示。圖 4-1 傳輸系統圖1- 電機 2- 皮帶 CVT 3- 鏈輪副 4- 分配軸手輪5 頂糖棒凸輪 6 剪紙凸輪 7 糖棒凸輪 8 紙板凸輪 9 糖棒凸輪10- 糖夾機械手 11- 糖桿

23、 12- 凹槽機構 13- 糖桿 14- 頂部糖桿15-送糖盤 16-齒輪副 17-送紙鏈輪 18-傳送帶鏈輪 19-斜齒輪副4.2選擇電機原動機是機械系統的驅動部分。選擇原動機時應考慮以下因素1 .必須考慮現場的能源供應。在有電源的情況下，盡量選擇電驅動，因為它成本低，操作控制方便，機械活動范圍廣。2、必須考慮原動機的機械特性和工作系統與工作機相匹配。3、必須考慮工作機對原動機的啟動、過載、運行穩定性、調速和控制的要求。4、必須考慮工作環境中的因素。如防爆、防塵、防腐等。5、必須考慮工作可靠、操作方便、維修方便。6、為了提高機械系統的經濟效益，必須考慮經濟成本，包括初始成本和運行維護成本。此

24、外，所選原動機的額定功率必須滿足負載的需要，但不宜過大。電機功率因數過大、功率因數過低對電機也是不經濟的。因為設計涉及低速輕載工況。開始時，無法獲得每個執行器的力，無法計算出每個執行器所需的功率，因此無法計算所需電機的功率。但它可以從類似的機器和經驗中大致得出。從機械設計P97中同類機器對比，取電機額定轉速n=1440r/min，額定功率p=0.4kw總傳動比為：i=100/1440150/1440=1/14.41/9.6。傳動比分布如圖3.1所示；帶輪無級變速機構i=3.845.76；鏈輪機構傳動比i=2.5；分配軸手輪上的齒輪i=1；滑輪為 i=3；機械手與糖輸入輸出機構上的兩對齒輪副的傳

25、動比為i=2。為了以后設計軸，粗略地進行了每個執行器的功率分配。由于水平有限，只進行粗略的分配，傳輸過程中的損耗不作記錄。 （這里的功率只用于軸的設計）4.3皮帶傳動系統儀表皮帶輪傳動是一種無級變速機構，使巧克力糖果包裝機的生產率可以在一定范圍內變化。4.3.1皮帶傳動的缺點一、優勢傳動帶有彈性，可減輕沖擊和振動，運行平穩無噪音；機器超載時，皮帶會在皮帶輪上打滑，可防止損壞其他零件；制造和安裝精度低，成本低，維修方便；適用于中心距較大時的傳輸。2.缺點由于皮帶與皮帶輪之間的相對滑動（彈性滑動），不能嚴格保證一定的傳動比（一般為理論轉速的98-99%）；有一定的摩擦損失，傳動效率通常為90-97

26、%；傳動皮帶需要張緊，因此軸和軸承會受到壓力。4.3.2和設計皮帶傳動要求變速器的用途和工作條件選擇：選用的皮帶傳動可實現無級傳動，傳動比為1/3.841/5.76；輕載工作，一級傳動，運行時間10小時，電機轉速1440r/min。傳輸功率P=0.4kw的轉速分別為= 250375r / min ,=1440轉/分皮帶傳動設計要求帶類型、長度、根數為了選擇V帶；滑輪的尺寸、材質和結構；中心距a；作用在軸上的力 R4.3.3皮帶傳動設計流程從皮帶傳動的特點可以知道，設計是基于大傳動比（即小速比）。1.確定算力P ca皮帶傳動傳遞的標稱功率N可由工作部分計算得出。如果工作部分計算困難，可以簡單地用

27、電機的額定功率代替。但在設計計算時應考慮機器工作負荷的性質和連續工作時間長短的影響。計算功率 P 計算ca 的公式如下P ca =PK g (4-1)式中，P機器的標稱功率（kw）式中，Kg工況系數由于傳輸負載穩定，每天工作時間小于10小時所以取 K g = 1.0P ca =0.41.0=0.40 kw2.選用V帶型V帶的類型決定了帶的橫截面。如果型號過大，雖然帶子數量減少了，但帶高h大，帶高與帶輪直徑之比（h:D）也大，所以會增加。傳輸過程中的彎曲應力，降低磁帶壽命和效率。如果類型太大，則增加直徑D和中心距a。如果型號太小，彎曲應力小，但能傳遞的功率也小，這樣膠帶的數量太多，膠帶的松緊度很

28、可能因制造誤差而不同。因此，選擇正確類型的膠帶非常重要。計算出的功率 P ca和小皮帶輪的速度分別為 0.40 kW 和 1440 r/min。所以選擇Z帶。大小帶輪的直徑D 1 、D 2取大皮帶輪D 2 =300mm為實現1/3.841/5.76的傳動比所以D 1 =52.08mm78.13mm然后取D 1 =50mm80mm即小皮帶輪的最小直徑為50mm其最大直徑為 80 毫米。驅動輪的參考直徑D 1 50mm，因此所選尺寸符合要求4.計算膠帶的速度V(4-2)式中，D 1 =80mm n 1 =1440r/min（按小傳動比計算）小姐根據上式確定了輪徑，也確定了帶速。同樣的動力傳遞，帶速

29、V越小，傳遞的圓周力越大，需要的膠帶越多。如果皮帶速度過高，由于皮帶的離心力大，皮帶與皮帶輪之間的正壓力會降低，從而降低摩擦力和工作能力，同時疲勞強度也會降低。由于 c 過大而減少。因此，在結構尺寸內容的條件下，最合適的速度為10-20m/s。 Z、A、B、C型V型帶的帶速大于35m/s時，應重新選擇輪徑。由于 V=6.032 m/s (35) mm ，取b=6 mm鎖定圓弧張角其中Z滑輪的槽數為6式中n圓針數為2第 5 章 執行器設計執行器是機器最重要的部件，是機器不可缺少的。它的主要功能是給執行端件提供力并驅動它實現運動，即根據需要交換傳動系統傳遞的運動和動力，以滿足執行端件的要求。執行系

30、統的設計應滿足以下基本要求：1.保證設計提出的功能目標2、足夠的使用壽命和強度剛度要求3. 執行機構結構合理、協調一致在糖果包裝機的執行機構中，最重要的是機械手、進出糖機構、進糖托盤機構的設計。這里只設計了機械手和送糖盤機構。進出糖機構主要是凸輪的設計。機械手及進出糖機構設計機械手設計標準：工位前，機械手必須處于閉合狀態，使巧克力進入機械手模腔并處于合模狀態，使巧克力在糖果時不會脫落。條和頂部糖果條縮回。再次進行造紙。當機械手到達工位時，機械手處于張開狀態，可以進行巧克力下落和摘糖棒的動作。根據以上設計要求，機械手及進出糖機構如圖5-1所示。圖 5-1 機械手和糖進出機構1-機器人開閉凸輪 2

31、-成品 3-傳送帶 4-托盤 5-彈簧 6-夾糖機械手7-糖盤 8-托盤 9-巧克力糖 10-傳送帶-上料站-出糖站5.1.1夾糖機械手的設計夾糖機械手是機械手設計的關鍵部分，其設計的好壞直接影響糖果的包裝質量。夾糖機械手的作用是把巧克力糖從送糖盤中包裝出來，輸送到傳送帶上輸出糖果。它分為兩部分：一是移動機械手部分，二是靜態機械手部分。通過兩者的配合，完成動作過程，實現所需功能。這也是機器人設計中最重要的部分。一、設計及加工要求(1)必須有足夠的夾緊力P夾。在確定手指的夾緊力時，除了工件的重量外，還應考慮工件在傳遞過程中產生的慣性力和振動，以確保可靠夾緊。(2)必須有一定的開合角a。手指的開合

32、角度應能適應工件的尺寸變化和手的運動路線。(3) 確保工件定位正確。為了保持手指與工件的準確相對位置，必須根據工件的形狀選擇相應的手指形狀進行定位。(4)結構要緊湊。使其輕巧靈活。(5)巧克力腔的表面光潔度很高，以免刮傷鋁箔。而且機械手打開時不易粘在模腔上，因此要求錐面的表面粗糙度很低。型腔表面可以鍍鉻。2.基本結構夾糖機械手的結構和尺寸設計成兩部分：移動機械手和靜態機械手。材質選用45#鋼。靜態機械手固定在轉盤上，其結構和尺寸如圖 5-2 所示。圖 5-2 靜態機械手機械手的結構和尺寸如圖5-3所示。5的孔用于在轉盤上安裝活動鉸鏈孔，使移動機械手繞轉盤轉動，完成所需的操作。安裝彈簧采用距離為

33、9和25的氣缸； 4孔用于安裝滾輪，減少機械手與凸輪之間的摩擦，減少兩者之間的磨損量； R8.5 和 24 是用于武裝巧克力的半腔，根據巧克力的大小而定。其余尺寸由設計師確定。圖 5-3 移動機器人3、鎖模力P計算機械手工作時，保證手指能可靠夾持工件所需的夾持力可按下式計算：9.8K 1 K 2 K 3 G (N) (5-1)式中K 1 安全系數（通常為1.52）K 1 =1.8中K 2 工況系數K 2 =1+a/g式中K 3 工作取向系數K 3 =1/2f最大加速度a=8.18m/s 2 （由凸輪計算）所以K 2 =1+8.18/9.8=1+0.835=1.835其中，摩擦系數f=0.30.

34、4取f=0.3G巧克力糖質量：G=0.098（N）（假設）9.81.81.8350.01/(20.3)=0.53949(N)取= 0.588 (N)4.彈簧力P計算彈簧是一種在載荷作用下能產生較大彈性變形的彈性元件。彈簧廣泛用于各種機械，主要用于：控制機構的運動，如制動器和離合器中的控制彈簧、燃氣發動機氣缸的氣門彈簧等；減振緩沖，如汽車、火車車廂下的減振彈簧，各種緩沖器用彈簧等；輸出能量，如時鐘彈簧、炮閂彈簧等；測量力的大小，如測力計中的彈簧、彈簧秤等；(1)選擇圓柱螺旋拉簧：根據載荷的不同，彈簧可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉彈簧和彎曲彈簧四種。此處選擇拉伸彈簧。如圖 5-4 所示，圓柱螺旋拉

35、伸彈簧卸載時，線圈應相互靠近。另外，為了節省軸向工作空間，保證彈簧各圈在無負荷時相互壓緊，彈簧絲在纏繞過程中往往繞著自己的軸線扭絞。這樣制成的彈簧在每個線圈中都有一定的壓緊力，在彈簧線材中也會產生一定的預緊力，所以也叫有預緊力的拉簧。圖 5-4 彈簧(2)材質：低錳彈簧鋼（65Mn）常用的彈簧鋼材料主要有以下幾種：碳素彈簧鋼（65、70鋼）、低錳彈簧鋼（65Mn）、硅錳彈簧鋼（60SiMnA）、鉻釩鋼（50CrVA）。這里選用低錳彈簧鋼（65Mn）。與碳素彈簧鋼相比，具有淬透性更好、強度更高的優點；缺點是淬火后容易產生裂紋和熱脆性。但由于價格便宜，一般用于制造離合器彈簧等小型彈簧。由于其價格便

36、宜，淬透性好，強度高。(3)計算彈簧系數KF：K F = (4 ) (4 )+0.615/C 其中，旋轉比C=d/D=(510)取C=8K F =1.1071+0.0769=1.184選擇彈簧線徑d=0.6mmD=Cd=80.6mm= 4.8mm5、計算彈簧伸長率為X=20/3 mm時彈簧拉力的變化F（由計算得出）(5-2)其中=(4 12) 取 =7F+ Fpre =2.4931(N)5.1.2凸輪設計凸輪機構廣泛應用于特種機床的自動化和半自動化。常用于驅動工作部件的進給運動、調動運動和控制其他一些輔助機構。它具有運行可靠、體積小、結構簡單的特點，多適用于行程小、運動規律復雜、轉速低于500

37、轉/分的運動循環。1. 選擇凸輪類型機械手凸輪由兩條圓弧和它們之間的過渡圓弧曲線組成。常用的凸輪有：圓盤、立柱、板。這里選用的圓盤形狀如圖5-5所示，是一個具有徑向變化輪廓曲線的圓盤形零件。它的特點是結構簡單，體積小。但半徑差不宜過大，一般不超過510mm，這里的半徑差為8mm。2.凸輪材料選擇凸輪和從動件的材料應保證工作面具有一定的耐磨性，并能承受較大的動載荷。因此，較為重要的凸輪材料一般采用優質碳素鋼或合金結構鋼。如45號鋼、50號鋼、20Cr鋼或40Cr鋼。這里取的是 20Cr 鋼。 20Cr鋼經表面滲碳淬火回火，硬度為HRC=6062。圖 5-5 凸輪3 .凸輪尺寸計算如圖，取r1=5

38、0mm，r2=42mm選擇凸輪和從動桿時應考慮以下幾點：(1)滿足生產工藝要求(2)盡量提高機器的生產效率(3) 減少沖擊和振動，提高機器的工作性能(4) 凸輪輪廓曲線易于制造(5) r1 到 r2 的過渡是勻速過渡行程圖、速度圖、加速度圖分別如圖5-6所示。圖 5-6 凸輪上的位移、速度和加速度圖表5.1.3機械手固定轉盤的設計它的作用是驅動機械手工作，其上每個孔的位置精度影響機械手的開合，所以對每個孔都有一定的要求。轉盤的結構和尺寸如圖5-7所示。圖 5- 7 機械手固定轉盤12-4.5孔用于固定機械手的靜態機械手，靜態機械手的兩個孔的兩個角度相同，因為弧長必須相等才能保證不會有孔間距.錯

39、誤而不會導致無法安裝靜態機械手。孔所在圓的尺寸為138mm，轉盤大圓148mm與靜態機械手固定部分的圓尺寸相同，從而定位12個孔的位置精度。 6-M8mm用于固定移動機械手，其尺寸自行確定，角度8和直徑120mm由移動機械手8mm的尺寸和靜態機械手與靜態機械手的高度差決定。轉盤的厚度由你自己決定。 M5用于軸向固定轉盤。孔徑由軸的設計決定。5.2糖盤及托盤設計送糖盤的作用：將巧克力從送料帶傳送到工位位置，進行后續操作。材質選擇：45#鋼45#鋼具有良好的切削性能和良好的切削加工性，有利于加工復雜形狀的送糖盤。與巧克力接觸的每個表面都需要一定的表面光潔度。糖塊厚度12mm，糖盤厚度10mm。由于

40、加工過程中的加工誤差，加工24mm的半圓形進糖孔時應進行鉸孔加工，以防止方糖因加工誤差的存在而順利進入半圓形孔，使頂部糖棒無法順利將方糖推到頂部。進入機械手，使機器無法正常工作。軸端由軸端擋圈軸向固定。中心孔的尺寸由軸的設計決定。底座大于送糖盤的尺寸，以防止方糖傾斜或掉落。因此，送糖盤底座的最大尺寸是由送糖盤最大尺寸234mm為250mm決定的。 17mm的孔由方糖大小決定。方糖底面尺寸為24mm。孔的大小一定要小于方糖底面的大小，否則方糖會脫落，孔的大小不宜過小。 ，否則頂棒直徑太小，頂棒容易彎曲，故設17mm。它的長度與托盤的最大厚度相同，使頂部糖棒能夠順利進入孔進行頂部糖動作。 105m

41、m的大小完全由送糖盤的大小決定，105mm，而且兩者必須完全一樣，否則上面的糖棒無法到達方糖的中心，導致方糖脫落與否進入機械手。5.3其他執行器的設計其余的執行機構包括頂糖機構、接糖機構、放糖機構、造紙機構和剪紙機構。這些不是糖果包裝機的主要機構，這里只進行原理設計。圖 5-8 為抄紙和拉糖機構示意圖。圖 5-8 造紙除糖機構1-分配軸 2-糖桿圓柱凸輪 3-造紙凸輪 4-彈簧5-紙板 6-夾糖機械手 7-糖桿 8-盤形凸輪 9-偏心輪造紙機構相對尺寸的計算紙板厚度：由于送糖轉盤與機械手的距離為6mm，且紙板必須插在中間，所以其厚度不可避免地受到一定的限制，其厚度為4.5mm。對抄紙凸輪的要求

42、：要保證抄紙完成后抄紙板不干擾頂糖機構和接糖機構。因此，凸輪必須有足夠的偏心距，這就對凸輪的尺寸提出了要求。凸輪的兩個極限位置離軸心的距離分別為45mm和20mm，偏心距為25mm，使紙板的行程為25mm。頂糖及接糖機構的原理結構圖如圖5-9所示。圖 5-9 頂糖和收糖機制1-平面凹槽凸輪機構 2-頂糖桿 3-糖塊 4-糖桿 5-圓柱凸輪機構頂部糖棒、接糖棒和糖塊表面安裝橡膠塊，防止損壞糖塊。切紙機構的原理結構如圖5-10所示。圖 5-10 切紙機1 - Kirigami 圓柱凸輪2 - 活動鉸鏈3 - 頂桿4 - 切紙刀動刀架 5 - 動刀6 - 切紙刀靜刀綜上所述技術設計是對結構進行原理設

43、計，確定零件的數量、形狀、尺寸、材料等，對主要構件中的關鍵零件進行動力計算、功率計算、強度計算、剛度計算。 在整體設計中，要充分考慮整個包裝機系統的布局、運動協調、造型設計、人機環境、包裝運輸等。模塊化設計是一種先進的設計方法。其核心思想是將系統按功能劃分為若干模塊，將包裝機中相同功能的單元設計成具有不同性能和互換性的模塊。 ，使包裝機多功能化、系列化。本設計采用弧齒同步帶傳動。皮帶傳動具有以下特點：（1）可以減輕負載的沖擊，壓力傳感器和溫度傳感器的合理布置也直接影響傳動速度的調節； (2)運行平穩、無噪音，通過滾動絲杠傳動將旋轉運動轉化為活塞的直線運動，滾動絲杠傳動效率可達90%以上； (3

44、) 過載會導致皮帶在皮帶輪上打滑，從而防止損壞其他部件。其次，在設計中還增加了機械手的操作，使整個混糖過程更加準確，按時完成過程，避免人工操作時受傷。控制，使電機速度控制非常簡單。參考1黃景元，龔建霞，賈彥林。機械產品的實用設計。機械工業，2000（10）： 94972 濮良貴，季明剛機械設計。高等教育，2001（10）：10 153 修寧機械設計課程設計。大學, 2005: 40 504 洪，周建南，王道涵，等。機械工程手冊。機械工程，2006(9)：88 925 詹啟賢.自動機械設計。中國輕工業，2007： 9 0 936 唐銳.輕工業自動機。交通大學, 2002:3 4 447 修寧機械

45、設計基礎。大學, 2004: 88 9 58 吳宗澤機械結構設計。機械工業，2003年：149 1509 史美堂金屬材料和熱處理。科技出版，2008：88 9910 Orlov P. 莫斯科機器設計基礎：Mir Pub，2001：9495 1 1機械驅動（參考問題）機械設計52（14），2000：99105至本研究和論文是在我的導師守誠先生的悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態度、嚴謹的學術精神和卓越的工作作風深深地感染和鼓舞了我。從選題、構思、材料收集到項目的最終完成，老師一直給予我細心的指導和不懈的支持。老師不僅在學習上給予我悉心指導，而且在思想和生活上給予我無微不至的關懷。謹向老師表示誠摯的

46、敬意和崇高的敬意。還想請教感官系的各位老師。他們在完成論文的各個方面都給了我很大的幫助，使我的畢業論文得以順利完成。本次設計中應用的很多知識也是在完成論文中遇到的一些問題，只有在老師的幫助下，我才能一一克服困難和疑惑，直到設計順利完成。畢業后，我無法立即報答幫助和教育我的老師。今后我會努力報答你的恩情。最后，感受一下在百忙之中審閱這篇文章的專家老師們！畢業設計（論文）原創性聲明及使用說明授權書原創性聲明我再次承諾：我提交的畢業設計（論文）是我在導師指導下開展的研究工作和成果。據我所知，除文中特別注明和注明外，它不包含已發表或由其他人或組織發表的研究成果，也不包含我為獲得學位而使用的材料或 其他 教育 機構 的 資格 .對本研究提供幫助和貢獻的個人或集體已在文中明確表達并表達了他