1 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
目前, 国内糖果产品的包装形式有扭结式包装、枕式包装、折益信封式包装。枕式包装在国际上流行于上个世纪60—70年代, 国内从80年代开始流行至今。传统扭结式包装是最老的包装形式, 从发明到现在已有近百年历史。这种包装形式多用于糖果, 它不仅可以通过现代化高速、自动化的包装机来完成, 也可以通过手工操作完成。最初的扭结包装机结构简单，功能单一，操作复杂，只能完成最基本的扭结动作，而且生产效率低下又极不卫生。因此曾一度被枕式包装机的出现所取代。多年以来, 糖果包装一直是以枕式包装独占鳌头，风靡一时。直到现在枕式包装机也较扭结包装机普及,。目前大多数糖果、巧克力生产企业均采用枕式包装。但随着糖果包装行业的迅猛发展，以及各种先进技术的应用，糖果扭结包装这种古老而有年轻的包装形式越来越受到人们的青睐。糖果扭结包装机的结构和功能不断完善, 使这种受人们欢迎的包装形式沉寂了一段时期后又走上了舞台[1、2]。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 目前大部分扭结裹包产品，如糖果、冰棒、雪糕、巧克力等食品包装都已实现了机械化。但糖果扭结包装机的设计上存在一些问题，其缺陷是限制生产发展的瓶颈。例如：由于包装速度过快，糖块会严重偏移，使糖块超前运动，碰着运动零部件；理糖装置与出糖装置不协调、不同步，从而容易出现卡包漏包现象；包装材料制动力太小，拉伸时容易出现松弛，包装材料因飘动而跑偏；糖果通道间隙大，包装材料难以紧贴糖果。所以此次课题对这方面的研究对于优化糖果扭结包装机的结构、提高生产效率、降低生产成本以及减少机器故障等方面有着重要意义[3、4]。1.2 扭结式糖果包装机研究现状
用挠性包装材料裹包产品，将末端伸出的裹包材料扭结封闭的机器称为扭结式裹包
聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 机。其裹包方式由单端和双端扭结。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 我国糖果包装六七十年代前主要以手工作业为主，这是由我国当时的特殊国情决定的，对糖果扭结包装机的研究很少。随着市场需求的不断扩大和食品工业的快速发展，改革开放前我国开始从欧美等发达国家引进他们的糖果包装机械设备，并开始有计划的进行仿制和改造，吸收国外糖果包装机械的设计理念和制造经验。到八十年代初已经基
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本完成了对引进的糖果包装机械装置的消化吸收工作，并对糖果包装机开发出自己的新技术、新设备。九十年代，我国研制出伺服电机驱动的食品包装机械，食品包装机械行业实现了由机械装置为主向电脑程控为主的技术升级。在这种情况下，我国糖果包装机取得了长久的发展。伺服电机驱动的糖果包装机生产速度更快，自动化程度更高，机械性能的柔软性、系统化程度也迅速提高。中国以糖果包装机、颗粒充填机、液体灌装机等为代表的食品包装机械以其独特性赢得了世界市场广阔的销售空间。例如上海久丰食品机械有限公司自行研发制造的双扭型糖果包装机处于世界领先水平,申请专利并取得国家级鉴定备案。目前糖果包装机的研究和开发主要是抓住一个核心技术：计算机技术进入食品包装机械领域。我国已成功地研发出具有世界领先水品的微电脑程控式扭结包装机，并实现实用化，开始向众多国内外食品包装机械厂家提供该设备。该机采用国际流行的两端扭结式包装,设计合理、结构新颖、经济实用,受到广东、福建、浙江、上海、山东、四川、河南等地及东南亚地区各使用厂家的一致好评。随着时代的不断发展和科技的不断进步，中国制造的糖果包装机械必将走向世界[5]。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 虽然我国的糖果包装机械发展较快，但由于历史原因和我国的一些特殊国情，我国食品包装机械起步较晚，技术水平从整体上看要比先进国家的枝术水平整体落后好几年。糖果包装机在产品的开发、性能、质量、可靠性等方面有着明显不足。从质量上看：我国糖果包装机械的生产技术和生产手段较落后，大部分还是采用陈旧的通用设备加工，产品的规格、型号不全，质量还有待于进一步提高。糖果类包装机械品种少，配套数量少，缺少高精度和大型化产品，远不能满足市场需求。自行研发的糖果包装机性能较低，稳定性和可靠性差、外观造型不美观、表面处理粗糙，许多元器件质量差，寿命短、可靠性低，影响了整体的质量。从产品开发看：我国糖果包装机械主要还是仿制、测绘，稍加国产化改进，谈不上正真意义的开发研究。目前，国内厂家对糖果包装机的研发投入较少，产品开发缺少创新，难上水平，新产品开发不但数量少，而且开发周期长。在企业管理上，往往重生产加工，轻研究开发，创新不够，不能紧跟市场需求及时更新产品。我国糖果包装机械行业缺乏知识产权意识，这也是其他行业的通病，往往刚设计出来的产品很快就被仿制出来了，短时间内有上千家企业同时投放市场，到最后甚至根本找不到谁是该设备产品的开发者。许多企业忙于现有产品扩大市场，忙于仿制和抄袭他人的产品，根本不去考虑产品如何升级换代，如何实现技术创新。从糖果包装机自动化程度看：国外使用的糖果包装机械自动化程度高，单产比我国大。这不是我国的
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制造水平达不到，而是需求上的问题。其原因：一是我国劳动力多、成本低；二是我国制造企业总体规模不大，而产能大的机型一次性投入大，会给企业带来很大的负担[6、7]。
彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 目前我国糖果类食品包装机械出口额还不足总产值的5%，进口额却与总产值大抵相当，与发达国家相去甚远。 1.3 扭结式糖果包装机的发展趋势
未来扭结式糖果包装机的发展趋势将配合产业自动化、智能化趋势，技术发展将朝着四个方向发展：一是机械功能多元化。工商业产品已趋向精致化及多元化，在大环境变化形势下，多元化、弹性化且具有多种切换功能的糖果包装机种方能适应市场需求。二是结构设计标准化、模组化。充分利用原有机型模组化设计，可在短时间内转换新机型。三是控制智能化。目前食品包装机械生产厂家普遍使用PLC动力负载控制器，虽然PLC弹性很大，但仍未具有电脑（含软件）所拥有的强大功能。四是结构高精度化。结构设计及结构运动控制等事关包装机械性能的优劣，可通过马达、编码器及数字控制（NC）、动力负载控制（PLC）等高精密控制器来完成，并适度地做产品延伸，朝高科技产业的包装设备方向研发。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 糖果包装机械越来越注重开发快速、成本较低的包装设备，未来的发展趋势是设备更小型、更灵活机动、多用途、高效率。此趋势还包括节约时间、降低成本，因此包装机所追求的是组合化、简洁化、可移动的包装设备[8]。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 要快速缩短国内糖果制造业与发达国家的差距，只有走技术革新之路。而今后国内糖果包装的发展趋势必然会朝包装机的高速自动化、一机多能化及包装设计的特色化方向发展。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 首先，使用机械的目的在于提高生产率，在包装产品时要求效率非常高，强调的是速度和质量，而更换包装结构却是次要的。在糖果类进行包装时，一般需要高速、自动化的包装机，以追求规模经济的包装成本优化。在这类包装机上，采用了当今最新的技术，如伺服电机、光电追踪、高速摄影等，以达到包装机效能。与糖果包装机连接的传送带的自动转向、整理、急停、加速也被广泛应用。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 其次，对于非标准化或季节性的产品，包装机应该是灵活的，特点是轻便和小巧。灵活则是为适应不断变化的市场需求而开发的，糖果就有扭结式、枕式、三角式、异形
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等，这些产品的包装要求能在一套包装设备上完成，而只需在局部控制或操作上稍加变换便可完成不同结构形式的包装。该类型糖果包装机不追求速度，而是寻求个性化的包装和灵活适应性。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 总体来说，今后我国的糖果包装设备将会向着多功能、高性能、自动化和智能化的方向发展。加入WTO 以后，我国的食品包装机械行业既面临机遇，也将受到挑战。我们将在基本同等的世界市场环境里同国外企业竞争。所有的相关企业应研究适合自身的发展对策，找准有潜力的发展方向，争取与世界同步，并到世界市场上一争高低。只有这样，我国的糖果包装机械才能在激烈的全球竞争中找到立足之地，并最终获得巨大的发展[9、10]。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
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2 糖果扭结包装机总体方案设计
2.1 功能、参数及应用范围分析
用途：包装已成型的蛋白糖和乳脂糖。 生产能力：每分钟200—350块。
糖块规格：圆柱形和长方体形两种糖块。圆柱形糖块规格为长26—30mm，直径Φ为12—16mm，长方体形糖块规格为长25—30mm，高12—18mm，厚10—14mm。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 包装材料：用卷筒式内外两层纸裹包。内衬纸为淀粉纸或防油脂纸，宽30—40mm，外商标纸为蜡纸或玻璃纸，宽85—90mm。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 裹包方式：双端扭结式裹包。
电动机：理糖电动机0.37kW，主电动机0.75kW。 外形尺寸：2.2 工艺分析
2.2.1 扭结包装机类型的确定
扭结式糖果裹包机有间歇运动和连续运动两种类型。连续运动型一般用于一层纸包装，包装速度较间歇运动型要快。但它如果用两层纸包装糖果时要求内衬纸与外商标纸一样宽，这样会造成内衬纸的很大浪费。间歇运动型既可用于一层纸包装，也可用于两层纸包装，用两层纸时内衬纸和外商标纸可以不一样宽，这样可以节约成本。根据本次课题的设计要求选用间歇运动型包装机。又由于糖果生产批量大，扭结式裹包动作也较多，故选用多工位裹包机。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 2.2.2 包装工艺流程、工艺路线和工位数的确定
（1）包装程序和工艺流程图
糖果被理糖机构、推搪机构送到工序盘的指定位置后，内衬纸和外商标纸同时围绕糖块进行裹包动作，将糖块裹包成呈筒状。然后糖块两端伸出包装纸被扭结机械手扭结，糖果被封闭完成裹包，最后糖果被打糖杆打出。整个包装过程结束，下个包装过程开始。
贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 。
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包装工艺流程图[11]如下图2.1所示：
图2.1 包装工艺流程图
1—送糖；2—糖钳手张开、送纸；3—夹糖；4—切纸；
5—纸、糖进入糖钳手； 6—接、送糖杆离开； 7—下折纸； 8—上折纸；9—扭结；10—打糖
（2）包装扭结工艺路线图如下图2.2所示：
图2.2 包装扭结工艺路线图
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1—扭结手；2—工序盘；3—打糖杆； 4—活动折纸板； 5—接糖杆；6—包装纸； 7—送糖杆；8—输送带；10—固定折纸板
（3）工位数及描述
从上图2.2的扭结工艺路线图分析，糖果需经过夹持、下折纸、上折纸、扭结、打糖这几个阶段，为了减少工位数可将扭结和成品输出分别安排在工位Ⅲ、Ⅳ完成，这样只需四个工位即可。但为改善槽轮机构的动力特性，并使总体布局合理，扭结和成品输出还是分别布置在工位Ⅳ、Ⅵ为佳，这样可简化传动，并且操作人员还可兼顾成品装盒工作。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 如图2.2所示，在第Ⅰ工位，送糖杆7、接糖杆5将糖果9和包装纸一起送入工序盘上的一对糖钳手内，并被夹持形成“U”形。然后，活动折纸板4将下部伸出的包装纸（U形的一边）向上折叠。当工序盘转到第Ⅱ工位时，固定折纸板10已将上部伸出的包装纸（U形的另一边）向下折叠成筒状。固定折纸板10沿圆周方向一直延续到第Ⅳ工位。在第Ⅳ工位，连续回转的两只扭结手夹紧糖果两端的包装纸，并完成扭结，在第Ⅵ工位，钳手张开，打糖杆3将已完成裹包的糖果成品打出，裹包过程全部结束。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 2.2.3 对执行构件的运动要求
如下图2.3所示，对各执行构件的运动要求，结合以下五个部分说明[12、13]。
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图2.3 工艺流程图
1—内衬纸；2—商标纸；3—送纸辊；4—切纸刀；5—糖块； 6—推糖杆；7—送糖带；8—折纸板；9—接糖杆；10—工序盘；
11—糖钳；12—打糖杆；13—固定折纸板
（1）包装材料供送
为了将内衬纸1和商标纸2连续等速地供送到工位Ⅰ，并将其定长切断，需配置一对等速转动的送纸辊3和切纸刀4。每张纸长为56—65mm，当纸长改变时，须更换送纸部件。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 （2）糖块整理与供送
为将糖块整理成列开供送到工位Ⅰ，需配置理糖与送糖机构，它们的运动形式与所选机构类型密切相关。
（3）主传送
为将糖块和包装纸由工位Ⅰ间歇地依次传送到工位Ⅵ，需配置工序盘10，在盘上设置六对糖钳11，以便夹紧糖块和包装纸作转位运动。每对糖钳在工位Ⅵ、Ⅰ停留期间都须作张开和闭合运动，以便糖块和包装纸在工位Ⅰ进入糖钳，成品从工位Ⅵ输出。工序盘采用有六个槽的糟轮机构驱动，这样就可将槽轮与工序盘布置在一根轴上以简化主传送系统和提高传动精度。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 （4）裹包执行机构 1)推糖与接糖
采用推糖杆6和接糖杆9将糖块和包装纸夹紧后移送到工位Ⅰ，本设计设定移距为 32mm。 2)折纸
包装纸在由工位Ⅰ转位别工位Ⅱ的过程中被折成“Ｕ”形，在工位Ⅰ由折纸板8向上折叠而成为“
”形，然后由工位Ⅰ转位到工位Ⅱ时被固定折纸板13折叠而形成筒
状。折纸板8作往复摆动。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 3)扭结
为将伸出糖块两端的包装纸扭紧封闭，需在工位Ⅴ配置两个扭结机械手扭结时作开闭、旋转和轴向移动三种配合运动。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 （5）成品输出
在工位Ⅵ配置作往复摆动的打糖杆12，将包装成品输出机外。
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2.2.4 机构选型及结构设计
（1）供纸机构
采用卷筒纸连续供纸方式，图2.4为供纸机构原理图。它主要由供纸辊l、供纸辊2、导向辊3、橡胶拉纸辊4及切纸刀等组成。两个供纸辊分别装有商标纸和内衬纸，经导向辊后，由一对拉纸辊4拉下井送到包装工位。当送糖杆、接糖杆将糖果和包装纸一起夹住时，包装纸被切纸刀切断。为使操作方便，将卷筒内衬纸和商标纸的纸架就近设置在机器的上方。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
图2.4 供纸机构原理图
1，2—供纸辊；3—导向辊；4—拉纸辊； 5—旋转切纸刀；6—皮带；7—固定销；8—弹簧； 9—固定切纸刀；10—送糖杆；11—推糖杆；12—糖果
供纸辊的结构如图2.5所示。当商标纸和内衬纸的位置不对中时，通过调节螺杆10进行调整。当纸的张力变化或由于纸辊转动惯量的变化引起供纸速度不稳定时，通过拉簧12、皮带7阻止纸速和张力的突变，从而保持稳定供纸[14、15]。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。
图2.5 供纸辊结构示意图
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1—轴；2—铜套；3—套筒；4、5—夹纸盘；6—调节滑轮； 7—皮带；8—螺钉；9—拉簧；10—调节螺杆；11—滚动轴承；
12—拉簧；13—紧定螺钉；14—油杯
（2）切纸机构
常用的切纸机构有三种基本形式，如图2.6所示，图中(a)为剪刀机构。驱动凸轮使剪刀张开，而弹簧回力使刀刃闭合实现剪切。两刀接触面要求加工精密，压力可调。这种机构多用于间歇供料的包装机上。图中(b)为单滚刀机构，卷纸由固定后刀片供送，当滚刀旋转通过后刀片刃口时，将卷纸切断。该刀刃口与刀辊轴线成1．5°—2．5°的螺旋角，使动刀刃与定刀刃在切割过程中逐步接触，以减小剪切力和刀刃的磨损，并有利提高对包材的剪切质量。图中(c)为双滚刀机构，适于连续式高速包装机。与上同理，两刀刃都具有相对于各自轴线1.5°—2.5°的螺旋角。图中(d)为双刀盘机构(切割原理与剪刀机构相似)，两片扇形刀盘轴线相同，其中一片与转细相连，而另一片与转轴抽套相连，动力通过不同的传动路线，使两刀盘反向、等速旋转，两刀刃在交错过程中实现对包材的切割。比较这四种机构和根据要求对于扭结糖果包装机我们选择（b）方案作为切纸机构。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
图2.6 常用切纸机构示意图
（3）糖块整理与供送系统
可供本机选用的整理供送方案有：1)如图 2.7(a)所示的闸板式理糖，借闸板的上
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下往复运动将糖块整理成列，由送糖带将糖块送往包装工位，结构简单，工作可靠，但速度较慢。2)如图 (b)所示的孔盘式理糖，孔盘作间歇运动，其上的糖块在惯性力的作用下落入孔槽内，向左至箭头所示位置被直接送入工序盘内，省去送糖机构，但整理圆柱形和长方形两种糖形时空位较多。3)如图 (c)所示的振动料斗理糖，比较简单，但对整理长方体糖块的把握不大。4)转盘式理糖，如图 (d)所示，转盘作等速转动，使其锥面上的糖块落入环形槽内，再由送糖带将糖块送住包装工位，它结构简单，理糖速度快，对给定的两种糖形都适用[13]。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
（a）闸板式 （b）孔盘式
（c）振动料斗式 （d）转盘式
图2.7 理糖方案简图
比较这4种方案，并根据实际需要选用第4种方案，并在此基础上附加一些装置：在转盘上方设置贮糖料斗，并用槽式电磁振动给料器定期将糖块送到理糖转盘上，而在转盘出口处设置一等速转动的毛刷以将竖立的和重叠的糖块拔掉。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。 图2.8所示为间歇式糖果包装机供糖机构的示意图。动力由螺旋齿轮2传入，通过
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主轴l使装糖盘盖10旋转，同时，经双联齿轮3、齿轮4、双头螺纹轴5、空心轴6使导糖盘9以低于装糖盘盖10的转速旋转(导糖盘转速为装糖盘的
)。糖块从振动料斗
落下(图中未画出)堆聚于装糖盘盖10上，具有锥形的装糖盘盖高速旋转时，糖块因离心力的作用，易滑落入导糖盘9的等分格内，并大部分处于平卧状态。旋转毛刷A的作用是刷去重叠的糖块保证每一糖格内只充填糖块一粒。格内的糖块随导糖盘作等速转动，当它转至法兰圈8的落口时，糖块因自重而通过落糖口落入输出槽11内，然后被送至包装部分。更换具有不同形状、尺寸的导糖盘，便能适应供送不同形状糖块的要求。这种机构供糖速度高，并能有效地使糖块布满糖盘的分糖格内，减少格内缺糖现象。此外，在落糖口前面一分糖格的上方，可设置触杆式或光电式传感器，当分糖格内缺糖时，传感器可控制送纸机构停止送纸，实观无糖不供纸[17]。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。
图2.8 旋转供糖机构示意图
1—主轴；2—螺旋齿轮；3—双联齿轮；4—齿轮； 5—双头螺纹轴；6—空心轴；7—落糖盘；8—法兰圈；
9—导糖盘； 10—装糖盘盖；11—输出槽
（4）惠包机构
图2.9为裹包机构示意图，裹包机构主要由六钳夹糖盘23、送糖杆15、接糖杆20、活动折纸板17、固定折纸板及摆动凸轮24、连杆等组成。装有6对糖钳手的工序盘23装在轴Ⅱ上，由槽轮机构驱动，每次转l／6圈。装在分配轴Ⅱ上的偏心轮3，经连杆4
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驱动凸轮24摆动一定角度，凸轮24空套在轴Ⅲ上，当凸轮24往复摆动时，驱动滚子25，经一对啮合的扇形齿轮使糖钳手19、21张开或闭合；偏心轮l经连杆2及摆杆9使轴I往复摆动，通过扇形齿轮16带动送糖杆15往复移动，实现送糖；同时，偏心轮3经连杆4及摆杆10使轴IV往复摆动，带动摆杆10摆动，进而带动接糖杆20往复摆动实现接糖；送糖杆15、接糖杆20共同作用，将糖和纸送入糖钳手19、21内夹住，由于钳口的阻挡，使包装纸实现对糖果的三面裹包，随后送糖杆和接糖杆返回。送糖时，为避免把糖果夹碎或变形，在摆杆2l和接糖杆20之间设有缓冲压簧28。偏心轮5通过连杆6驱动活动折纸板17向上摆动．把下部伸出的包装纸向上折叠。工序盘13在槽轮机构的驱动下转位，在转为过程中，由于安装工序盘钳口外圈的固定折纸板（图中未画出）的阻挡，使上部伸出的包装纸向下折叠，从而完成对糖果的四面裹包。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。 糖钳手可以是一对活动钳手，也可以是一只活动钳手，一只固定钳手。本机采用一只活动钳手，一只固定钳手，可用于包装部同宽度的糖果。在扭结时对准鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。 手的中心线，包装质量较好[18]。
图2-9裹包机构示意图
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1、3、5、7—偏心轮；2、4、6、8、10—连杆；9—曲柄；
11—双销曲柄； 12、16—扇形齿轮；13—后冲滑块；14、24—凸轮； 15—送糖杆； 17—活动折纸板； 18—挡板；19、21—夹钳； 20—接糖杆； 22—拉簧； 23—六钳夹糖盘； 25—滚柱；26—打糖杆；27—缓冲杆；28—弹簧
（5）工序盘
为使工序盘作间歇转位运动，可供选择的机构主要有：1)槽轮拨销转位机构(简称槽轮机构)，结构简单紧凑且容易制造，但从动件的运动有柔性冲击(即角加速度曲线不连续)，可用于中高速轻负；2)端面槽轮摇杆转位机构，从动件的运动规律与前述机构相同，但它的结构要复杂一些，由于主从动件是面接触，可用于负载比较大的场合； 3)蜗形凸轮转位机构，能任选从动件的运动规律，动力特性好，可用于高速重负载，但制造比较困难。考虑到本机工序盘转动惯量较小，决定选用槽轮机构驱动。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。 工序盘的组成及工作原理。如图2.10所示为工序盘的结构简图。6个固定钳手成盘状用圆锥销固定在转盘轴7上，由槽轮机构驱动间歇转动， 6对糖钳手根据包装动作要求，在不同工位上张开或闭合(夹紧)。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。 铜套6通过四杆机构带动往复摆动，凸轮8用键5和铜套6连接，随铜套摆动。活动糖钳手2到出糖工位时，凸轮8的曲线最高点与滚子4接触，活动糖钳手转动，使糖钳手张开，打糖杆将糖打出。转盘继续转动直至进糖工位时，仍保持张开，糖果顺利地送入糖钳手，在送、接糖杆即将离开时，滚子4脱离凸轮曲线最高点，依靠拉簧3、糖钳手将糖果夹紧。凸轮7可设计成由两片组成，以便调节曲线最高点的弧长，即调整糖钳手张开的持续时间[19]。氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。 第14页 共43页
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图2.10 工序盘结构简图
1—固定钳手；2—活动钳手；3—弹簧；4—滚子；
5—键； 6—套筒；7—轴；8—凸轮
（6）扭结机构
从图2.11所示的三种扭结机械手简图分析，从满足运转要求看(c)方案最佳，(b)方案次之，(a)方案最差。(a)方案中扭手指部夹紧时凸轮会与滚子脱离接触；（b）方案中两凸轮不在一个零件上，因此在此选择(c)方案。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。
图2.11 扭结机械手简图
1—扭手指部；2—齿轮；3—轴向位移凸轮；4—扭手开闭凸轮
糖果经包装纸四面裹包后，两端需扭结封闭。扭结机构由左右对称两部分组成，图2.12为单端扭结手机构的传动示意图：怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。 第15页 共43页
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图2.12 扭结手结构示意图
1—输入轴；2—扭结手；3—伞齿轮齿条；4、5、6、7、13、14—齿轮， 8、9—拨轮； 10—摆杆；11—弹簧；12—凸轮；15—手盘；16—调节螺杆
它主要由扭结手、槽凸轮、摆杆、拨轮、齿轮及传动轴等组成。为满足包装纸扭结的要求，扭结机构在扭结过程中完成扭结手的转动、轴向移动和扭结手的张开、闭合等三种运动。输入轴1的运动经齿轮4、5、6、7传动后，带动扭结手2实现扭结转动；输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动，经过摆杆10、拨轮8、伞齿轮齿条3带动扭结手的张、合运动；输入轴1的运动经齿轮4、5带动槽凸轮12转动，经过摆杆10、拨轮9实现扭结手的轴向位移运动。扭结手张开和闭合的角度大小与进退距离的协调，由槽凸轮12的曲线保证。齿轮5、齿轮6的齿数分别为60和24，齿数比为2.5，保证扭结手每张、合一次，扭结手旋转2.5圈。根据包装机各执行机构的运动规律及其动作配合要求，当工序盘携带糖块及包装纸旋转至扭结工位时，扭结手进行张合、旋转和轴向位移，完成扭结工序。谚辞調担鈧谄动禪泻類。 2.2.5 各机构的实现方式
（1）糖钳手的开合
为使工序盘上的糖钳在工位Ⅵ、Ⅰ停留期间作张开和闭合运动，选用曲柄摇杆与凸轮串联组合机构驱动。一对糖钳手中有一个固定钳手和一个活动钳手，活动钳手由工序盘中凸轮驱动。 如图2.13所示：嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。 第16页 共43页
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图2.13 开钳机构简图 1—开钳凸轮；2—活动钳手
（2）裹包执行机构
1)推糖机构 选用曲柄摇杆与弧度型机构串联组合来驱动推糖杆无停留住复移动。曲柄摇杆机构推动扇形齿轮来回摆动，扇形齿轮齿与推糖杆齿条相啮合，扇形齿轮的来回摆动带动推搪杆的来回摆动[20]。如图2.14所示：熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。
图2.14 推糖机构简图 1—推糖杆；2—糖块
2)折纸机构 选用曲柄摇扦机构来驱动折纸板作无停留往复摆动。折纸板与连杆
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机构的某个杆为一整体，曲柄摇杆机构驱动这个杆上下摆动，折纸板跟着上下摆动。如图2.15所示：鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。
图2.15 折纸机构简图
1— 折纸板；2—糖块；3—包装纸
3）接糖机构 选用曲柄摇扦机构和滑块机构来驱动接糖杆作无停留往复摆动。如图2.16所示：
图2.16 接糖机构简图 1—接糖杆；2—糖果
4) 成品输出机构
利用接糖机构中摇杆的往复摆动来驱动打糖杆作无停留往复摆动，这样可省去一个原动件。
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图2.17 打糖机构简图
2.2.6 自动控制系统
为使理糖转盘上的糖块始终维持适当数量，槽式电振动给料器应配备自动控制装置，以实现自动给料；另外，还设置包装纸用完及断纸、缺糖时的自动停机装置。由于本次设计中主要是对各机构的设计，故这部分在此不作具体说明。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。 2.2.7 传动系统
间歇双端扭结式糖果包装机传动系统由主传动系统和理糖供送传动系统两部分组成。
(1)主传动系统
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图2.18 主传动系统图
主传动系统图如上所示，主电动机经机械式无极变速器、轴Ⅰ将运动传递给分配轴Ⅱ，分配轴Ⅱ将运动平行进行分配，经齿轮、马氏盘将运动传递给轴Ⅲ，带动工序盘间歇转动。另一传动路线为经齿轮传动带动轴Ⅴ、Ⅵ转动，从而带动扭结手完成扭结动作，轴Ⅴ经链传动、齿轮传动带动供纸辊及切刀运动，实线包装纸的供送及切断。分配轴Ⅱ上的偏心轮（1）带动送糖杆送糖；偏心轮（2）带动钳手开合；偏心轮（3）带动活动折纸板完成下折纸；偏心轮（4）带动接糖杆和打糖杆分别完成接糖和打糖动作，包装机正常工作之前，通过转动调试手轮对包装机进行调试。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。 包装机正常工作之前，通过转动调试手轮对包装机进行调试。采用机械式元级调速，生产能力连续可调，能适应不同的包装纸和糖果的变化。由于采用了马氏机构，因此，该机不宜高速。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。 (2)理糖供送传递系统
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图2.19 理糖供送机构传动系统图
理糖供送机构由一台电动机单独驱动。电动机经带传动将运动传递给到Ⅰ轴，Ⅰ轴进行运动分配。其中一路，经蜗杆、蜗轮传动带动理糖盘转动；另一传动路线为经齿轮传动使轴Ⅱ转动，从而带动Ⅱ轴上的输送带的主动轮回转，完成糖的输送；然后经链传动、螺旋齿轮传动，将运动传递给毛刷。 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。 2.2.8 编制工作循环图 (1)拟定运动规律
该机在送糖工位的包装工序最集中，与送纸、切纸、送糖、推糖、接糖、折纸、工序盘糖钳的开合和转位等均密切相关。当工序盘刚停止时，工位Ⅰ的糖钳处于张开状态，接糖杆向右运动至极右位置。此时包装纸刚好被送到预定长度并切断，而推糖杆也将糖块和包装纸向左推送到与接糖杆接触并夹紧；继而将糖块和包装纸送入糖钳内，在此过程中包装纸被折成“∪”形，糖块和包装纸进入糖钳时便被糖钳夹紧，接着推糖杆向右退回，接糖杆向左运动，而折纸扳进行折纸；折纸板向上折纸时，工序盘便开始转位运动，折纸板再跟随糖块向上运动一段距离后返回。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。 第21页 共43页
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根据上述动作配合要求，确定各执行构件的运动规律。
1)推糖杆：在推糖杆将糖块向左推送和随后的回程运动期间内，包装纸最多只能供送所需长度的一半，否则包装纸与推糖杆发生干涉，而包装纸是连续等速运动的，也就是说，此阶段最多只能占用分配轴转180°的时间。现确定推糖和回程各占用分配轴转90°和85°的时间。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。 2)接糖杆：接糖杆作接糖运动的时间应与推糖杆的推糖时间一样，故确定接糖杆的接糖时间相当于分配轴转90°，而回程时间为95°。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。 3)糖钳：糖钳张开时上下钳相距18mm左右，无糖闭合时则相距10mm左右。当推糖结束时它闭合到最小距离，闭钳时间为35°。裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。 4)工序盘：工序盘作间歇转动，每次转60°。在停留期内，须完成接糖杆回程运动(需时95°)、推糖块入糖钳(需时90°)、折纸运动三个动作，即停留时间应大于
。 因此，驱动它作间歇运动的槽轮机构应是外接型的，参照同类型
机器选用六槽槽轮。这样，工序盘停留时间为240°，转动时间为120°。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。 5)折纸板：折纸板从开始折纸至升到最高位置，确定其行程时间为80°。 6)送糖带：送糖带作等速运动。根据实践，在一个运动周期内，送糖带前进的距离以糖块长度的8---12倍为宜。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。 7)扭结工位：在工序盘停歇期内完成扭结。 将扭结机械手的指部动作分解为：
(一)旋转运动：作等速转动，分配轴转—圈，它转2．5圈。
(二)开闭运动：应与工序盘的运动协调，并在水平位置将筒状纸夹紧，夹紧时间应满足不同材质的包装纸的扭结要求。一般说来，对蜡纸需扭转360°，对玻璃纸需扭转540°，若是聚丙烯材料则需扭转720°。因此，扭紧蜡纸和玻璃纸时所需夹紧的时间，若用分配轴转角表示则分别为
。
(三)轴向移动： 扭结时，两个拉手都必须向糖块接近，以补偿包装纸的扭结缩短量。糖块高与宽的尺寸愈大，扭结缩短量也愈大，一般取圆柱形糖块的轴向移距为8--10 mm，方形糖块的轴向移距为12—14mm 。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。 8)成品输出工位
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骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。 中北大学2009届毕业设计说明书
当工序盘刚停止时，此工位的糖钳即由夹紧状态迅速张开，接着打糖杆将成品排出。 (一)糖钳： 张开动作需时35°。
(二)打糖杆：它与接糖杆用同一曲柄驱动，打糖行程为30mm，需时60° （2）确定工作顺序和绘制工作循环图
根据前述各执行构件的运动规律及对它们的动作配合要求，可绘制工作循环图，如2-22所示：
图2-22 工作循环图
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图
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3. 传动系统中各零部件的设计计算
3.1 电动机的选择
参考同类型的糖果包装机，主传动系统选用
型电动机，功率为0.75KW，满载转
速为1280r/min。理糖供送系统选用A1724型电动机，功率为0.37KW，满载转速为1350r/min。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。 3.2 带传动的选择
根据要求包装圆柱形糖块的生产率达5—6块／s；包装长方体形糖块为
4块／s左右。由此可确定分配轴的转速可在21—42rad／s(200—400r／min)的范围内作无级调节。由于分配轴的转速为200—400r/min，电动机满载时的转速为1280r/min，因而，电动机至分配轴的降速比应能在3．2—6．4的范围内无级调节。为此从电动机到分配轴采用两级降速，第一节用宽三角带无级变速，第二节用齿轮降速。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。 在第一节宽三角带无极变速的降速比应能在1—2的范围内调节，根据包装机的空间要求取电动机装的带轮直径为90—180mm可调，与之配套的带轮直径为180mm。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。 理糖供送系统中带传动设计按照同样方法，选择电动机装带轮直径为50mm，与之配套的带轮直径为112mm。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。 3.3 齿轮传动的设计
减速器第二节齿轮传动设计中取齿轮输入功率300r/min，齿数比
，小齿轮加如图几所示转速
,分配轴的转速为，工作寿命为15
年（每年工作300天），两班制，转向不变进行设计计算。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。 1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1)选用直齿圆柱齿轮传动。
2)扭结包装机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。 3)材料选择：选择小齿轮材料为40（调质），硬度为号钢（调质），硬度为
，大齿轮材料为45
，两者材料硬度差为。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。 第24页 共43页
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4)初选小齿轮齿数2.按齿面接触强度设计 由设计公式进行试算，即
，大齿轮齿数
,取
。
（3.3.1） 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。 1)确定公式内各计算数值
（1）试选载荷系数
（2）计算小齿轮传递的转矩
鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。 （3）选取齿宽系数
；大齿轮的接触疲劳强度极限
（4）材料的弹性影响系数（5）小齿轮的接触疲劳强度极限
；稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。 （6）计算应力循环次数
（7）接触疲劳寿命系数（8）计算接触疲劳许用应力
；
取失效概率为
陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。 ，安全系数,有
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2）计算
（1）试计算齿轮分度圆直径
，代入中较小的值
（2）计算圆周速度v
（3）计算齿宽b
（4）计算齿宽与齿高之比b/h
模数 齿高
（5）计算载荷系数
根据，7级精度，动载系数
直齿轮，假设。取
；
使用系数
；
7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，
；
第26页
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由
，
得
；故载荷系数
（8）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式
（9）计算模数m
3.按齿轮弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式为
沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。 1）确定公式内的各计算数值
（1）小齿轮的弯曲疲劳强度极限
；大齿轮的弯曲疲劳强度极限
；钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。 （2）弯曲疲劳寿命系数（3）计算弯曲疲劳许用应力
，
取弯曲疲劳安全系数,有
（3）计算载荷系数K
（4）齿形系数
；
。
第27页 共43页
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（5）应力校正系数
；。
（6）计算大小齿轮的并加以比较
大齿轮的数值大。 2）设计计算
对比计算结果，由齿面接触强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可根据弯曲强度算得的模数0.9176并就近圆整为标准值算出齿轮的齿数： 懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。 ，按接触强度算得的分度圆直径
。
大齿轮齿数
这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
4.几何尺寸计算 1）计算分度圆直径
第28页 共43页
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2）计算中心距
3）计算齿轮宽度
取
，
。
5.设计齿轮验算
综上所述，该对传动齿轮的分度圆直径
，
别瀘。 ，
，齿数
，
，齿轮厚度。謾饱兗争詣繚鮐癞，齿轮模数
6.其他齿轮的设计
参考上所述齿轮设计的方法，确定齿轮的传递功率，齿轮转速，齿轮传动比以及其他一下条件后进行设计。由于减速器中两齿轮传递功率最大，传动比最大，工作环境最复杂，故其他齿轮传动中选用与它相同或相差不大的齿宽系数，模数也基本能满足生产需求。最危险的两齿轮宽度分别为30mm和35mm，其他齿轮的宽度选择在30mm左右即可。其他齿轮参照主传动系统图2.18和理糖供送机构传动系统图2.19.全部齿轮他们的分度圆直径、齿数、齿轮厚度、模数选择如下表呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。 3.1所示。 表3.1 齿轮的选择
1 2 3 4 5 6
分度圆直径(mm) 30 96 62.4 62.4 62.4 62.4 齿数 30 96 52 52 52 52 主传动系统齿轮 齿轮厚度模数分度圆直(mm) (mm) 径(mm) 35 30 30 25 30 25 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 11 12 13 14 15 16 18 21.6 43.2 24 24 24 齿数 15 18 36 20 20 20 齿轮厚度(mm) 15 25 20 25 20 25 模数(mm) 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 第29页 共43页
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7 8 9 10 1 2 3 4 5 62.4 72 28.8 18 分度圆直径(mm) 28.8 38.4 20.4 55.2 15.6 52 60 24 15 齿数 24 32 17 46 13 30 25 75 15 齿轮厚度(mm) 25 20 20 1.2 1.2 1.2 1.2 模数(mm) 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 17 18 19 6 7 8 9 48 25.2 27.6 分度圆直径(mm) 24 25.2 21.6 18 40 21 23 齿数 20 21 18 15 20 25 20 齿轮厚度(mm) 15 20 15 20 1.2 1.2 1.2 模数(mm) 1.2 1.2 1.2 1.2 理糖供送传动系统齿轮 3.4 轴的设计 取分配轴为研究对象
1.材料的选择：选用45号钢进行调质处理，查表取2.根据设计公式进行计算：即
,
莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。 （3.3.3）
即轴的最小直径为19.5mm，由于轴上开有两个键槽安装齿轮，4对销孔用来安装圆柱偏心轮，故直径应增加
，即
，圆整后取
轴最细部分直径大于25mm。麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。 3.拟定轴上零件的装配方案
第一段轴用于安装套筒和轴承22207，故取直径为30mm 第二段用于安装齿轮，直径为35mm
第三段用于安装四个圆柱偏心轮，直径为40mm 第四段用于安装齿轮，直径为35mm 第五段用于安装套筒和轴承，直径为30mm 4.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
第一段安装套筒与轴承22207，轴承宽度为23mm，加上其他零件，取长度为50mm。 第二段用于安装一个双齿零件，它的一个齿与减速器齿轮啮合，另一个齿与驱动工序盘间歇转动的拨盘齿轮相啮合。这段长度略小于两齿宽度之和，为70mm。納畴鳗吶鄖禎第30页 共43页
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銣腻鰲锬。 第三段用于安装三个圆柱偏心轮，长度与三个圆柱偏心轮的安装位置及轴的安装空间位置有关，三个圆柱偏心轮安装位置应尽量安装在这一段的偏中位置，取这段长度为500mm。風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。 第四段用于安装齿轮，这个齿轮将动力传递给扭结机构和供纸辊。这段长度略小于齿轮的宽度，为40mm。
第五段用于安装套筒和轴承，长度与第一段相同，长度为50mm。 5.轴的校核
设计计算时取电动机动力传递到分配轴时功率仍为0.75KW。转速二段轴上与减速器啮合齿轮1直径第四段上齿轮3直径
，与拨盘啮合齿轮2直径
第，轴
，轴第三段直径，分配轴将20%功率传递给
拨盘，将25%功率传递给圆柱偏心轮，将55%功率传递给其他部件。灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。 齿轮1对轴的转矩：
作用在齿轮1上的圆周力：
径向力：分配轴传递给拨盘的功率为
齿轮2对轴的转矩：：
作用在齿轮2上的圆周力：
径向力：分配轴传递给齿轮3的功率
第31页 共43页
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齿轮3对轴的转矩：：
作用在齿轮3上的圆周力：
径向力：
取4个圆柱偏心轮共同作用在轴的中心位置，传递的功率为25%，则
偏心轮对轴的转矩：
偏心轮对齿轮的圆周力：
径向力：
水平面的支承力近似计算：
垂直面的支承力：
考虑最不利情况，
6.计算危险截面处轴的直径：
因为材料选择45号钢调质，许用弯曲应力
，则
第32页
共43页
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由于设计该段轴的直径为40mm，所以该轴是安全的。 7.其他轴的设计：
参考上所述轴设计的方法，确定轴的传递功率，轴的转速，轴中各段的长度比以及其他一下条件后进行设计。由于分配轴传递功率最大，轴上零件最复杂，轴的工作环境也最恶劣。依据前所计算分配轴最细部分直径作参考，其他轴负载较大一点的一般选择35mm左右，低负载的选择20mm左右基本能满足生产需求。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。 3.5 杆件的设计
3.5.1 开闭钳机构杆件设计
图3-1为控制糖果裹包机上工序盘的糖钳作开闭运动的执行机构。曲柄
为主动件，
沿
通过开钳凸轮1驱动活动糖钳2作开闭运动。对曲柄摇杆机构的运动要求是：曲柄逆时针每转一圈，摇杆相应的曲柄转角为
完成一次往复摆动，总行程
。与摇杆逆时针摆动30°
(这时曲柄与摇杆转向相同，)而与摇杆顺时针摆动30°
相应的曲柄转角为170°(这时曲柄与摇杆转向相反)。这样，极位角
攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。 在确定机构亦局和曲柄转向时应尽量使为正值。 这可按给定摇杆总摆角和极位角，由此设计曲柄摇杆机构。
第33页 共43页
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（a）机构简图 （b）运动要求示意图
图3-1 开钳机构
1—开钳凸轮；2—活动钳手
参见图3—2所示，几何法求解步骤如下： 1)作线段AD，表示固定杆长度。 2)求中心曲线
和
：画
和
线，分别使
,
两线的交点。分别以和为圆心，
趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。 ，得和
(
和两线的交点， )为半径作圆弧
和
和。
3)求铰销的外极限位置和内极限位置D=且
。连接D、
，
和A、
，在 和上，分别取、点，使
,则D、分别为摇杆的外极限和内极限位置，
。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。 4)求曲柄摇杆机构：在A线上取杆机构的外极限位置，且
，
点，使
，
，
.则AD为所求曲柄摇
。视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。 第34页 共43页
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图3-2 开钳机构的几何求解图
由图3-2可知，令为外极限位置的连杆与固定杆的夹角，则a、b、c、d存在如下
关系：
偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。
计算时，选取适当的值，再计算
、
和值，然后确定四个杆件中的任何一个
，
，则
，，
杆长（如d），其他三个杆件即可计算出。取
即控制糖钳开闭的圆柱偏心轮的偏心距为28.5mm，其他两杆长度
。緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。 3.5.2 推搪机构杆件的设计
图3-3为糖果裹包机的推糖机构简图。推糖杆1将糖块2由位置Ⅰ推送到位置Ⅱ，
第35页 共43页
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移距为32mm，相应的曲柄
的转角为90°。而推糖杆由推糖终了位置后退32mm，相应
，扇形齿轮节圆半径
，
，
的曲柄转角为85°。已知固定杆
由此设计AB、BC、CD三个杆件的长度。騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。
图3-3 无停留往复移动的推搪机构简图
1—推糖杆；2—糖块
根据要求，推糖杆的椎程为32mm，相应的扇形齿轮即摇杆CD的摆角为
，曲柄AB的转角为90°。推糖杆回程运动(由推糖终
了位置后退)32mm，相应的摇杆摆角也为24．4°，曲柄转角为85°。疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。 推糖至终了位置时，曲柄摇杆机构
应处于外极限位置。因此，可按给定的曲柄
与摇杆在外极限位置前后的两对相应角移量来求柄摇杆机构。现曲柄沿顺时针转动，则推程时曲柄与摇杆转向相同，回程时则转向相反。从而可确定
。镞锊过润启婭澗骆讕瀘。 用几何法求解，如图3-4所示：
，
，
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图3-4 推搪机构几何法求解图
1)取比例1：5作图，画直线2)画DK线，使
。
。画AM线；使
得到DK、AM两线的交点O。以O点为圆心，OA为半径作圆弧 3)在 圆弧上取适当点，连接D和
。
4)作线，使使
，得
和
，得AL的延长线与DK线的交点两线的交点
。由图上量得
，
，再作RN线，
，
,故求得曲柄实长
20mm，连杆实长
鲻垲赛。 ，即控制推搪的圆柱偏心轮的偏心距为，摇杆实长
。榿贰轲誊壟该槛5)检查压力角：画出图3-4(b)，量得可用。邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。 ，。则
第37页 共43页
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3.5.3 接糖机构杆件的设计
图3-5所示是糖果裹包机接糖糖机构。接糖杆接糖行程为30mm，相应的曲柄转角为90°。当推糖杆由推糖终了位置后退30mm时，相应的曲柄转角为85°。己知
，要求开始推糖时杆
处于
的位置，且
，
。由此
设计AB、BC和CD杆长度。嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。 推始终了时，曲柄摇杆机构义ABCD处于外极限位置，因此可按给定的曲柄与摇杆在外极限位置前后的两对相应角移量，设计曲柄摇杆机构。该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。 设推糖终了时刻的杆DE处于位置
。由于推糖起始时刻的DE处于垂直位置
，
故与推糖30mm相应的DE杆摆角
。劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。 ，
推搪时摇杆与曲柄那作顺时针转动，而回程运动时则是转向相反的，故
，
。臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。
图3-5 接糖机构简图
1—推糖杆；2—糖块
第38页 共43页
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图3-6 接糖机构的几何求解图
同样，可仿照上例推搪机构杆件求解，如图所示，求得各杆实长为制推搪和打糖的偏心轮的偏心距为12mm。
，适用。鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。 3.5.4 折纸机构杆件的设计
折纸机构如图3-7 (a)所示，折纸板为1从开始折纸到折纸终了的摆角柄AB传角
穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺。 ，即控
，
，。
，曲各杆长。
。AD之间的距离为240mm，据此，设计曲柄摇杆机构
图3-7(b)所示为该折纸机构示意图。当折纸终了时，因折纸板已到达最高位置，故此时曲柄摇杆机构应处于外极限位置纸终了位置,要求摇杆CD由位置AB，若是沿顺时针转动，则转角
，这样，当折纸板由开始折纸位置运动到折运动到位置
,其转角
,而对于曲柄
，而当其沿逆时针转动时，则转角
。但是，不管曲柄转向如和折纸工序所要求的曲柄与摇杆的一对相应角移
量
（或
）都处于外极限位置之前。因此，这可按给定的曲柄与摇杆在外极限
位置前的一对相应角移量，设计曲柄摇杆机构各杆长。隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。 第39页 共43页
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(a) (b)
图3-7 折纸机构
1—折纸板；2—纸；3—糖块
用几何法求解。如图3-8所示：
图3-8 折纸机构的几何求解图
1)作线段AD，它表示固定杆长度，A、D分别为曲柄和摇杆的支点。
2)求相对极点R：假定摇杆位于固定杆的上方，则过A、D两点分别作AL和DK线
使，，所得AL的延长线与DK线的交点R，即为所求的相对极点。
浹繢腻叢着駕骠構砀湊。 3)求摇杆的外极限位置:在AD上方的适当位置选取一点，作为饺销c的外极
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限位置。连接
、
，则
为摇杆的外极限位置，而
为曲柄与连杆的长度之和。
鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。 4)求曲柄摇杆机构的外极限位置及杆长：铰销B的外极限位置过相对极点R作RN线，使
这样，所求曲柄摇杆机构的外极限位置为
，则RN与
必在直线上。
点。
两线的交点即为所求
。惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵。 、
、
用a、b、c、d分别表示曲柄、连杆、摇杆及固定杆的长度，即、
。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。 同样，可仿照推搪机构杆件求解，如图所示，求得各杆实长为纸的偏心轮的偏心距为25mm。适用。嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。 3.6 圆柱凸轮的设计
，
。
，即控制折，
，
扭结机构中的圆柱凸轮用来控制扭结手的张开与闭合，凸轮的平均圆柱半径为46mm，滚子半径为16mm，滚子中心的轨迹图如图3.9所示，则该凸轮轮廓曲线的展开图可按下所述步骤设计。字号不对薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。
图3.9 圆柱凸轮轮廓曲线
（1）根据滚子中心在运动时的的位移，画出滚子中心的轨迹展开图。
（2）将滚子中心的轨迹分成分成与位移曲线坐标对应的区间和等份，得到一系列的点。过这些点画一系列中心在轨迹线上，半径为16mm的圆弧。齡践砚语蜗铸转絹攤濼。 第41页 共43页
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（3）连接圆弧的最高点，各点连成光滑曲线，便得到凸轮展开图的理论轮廓曲线。 （4）以理论轮廓曲线上诸点为圆心画一系列滚子圆，然后作两条滚子圆的包络线，即得到该凸轮展开图的实际轮廓曲线（图中未画出）。绅薮疮颧訝标販繯轅赛。
4. 总 结
2009年3月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫
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然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。饪箩狞屬诺釙诬苧径凛。 年初，在与导师的交流讨论中我的题目定了下来，是：糖果扭结包装机设计。当选题报告，开题报告定下来的时候，我当时便立刻着手资料的收集工作中，当时面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。在导师细心的指导和同学的帮助下，终于使我对对扭结包装机的设计方向和方法有了掌握。烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。 搜集资料的过程中，我在学校图书馆，超星数字图书管搜集资料，还在网上查找各类相关资料，将这些宝贵的资料全部记录在案，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于论文的撰写。然后我将收集到的资料仔细整理分类，及时与导师进行沟通。鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键。 资料查找完毕后，我开始着手论文的写作。在写作过程中我遇到了不少问题。首先我要完成相关机构的设计工作，在设计初期，由于没有设计经验，觉得无从下手，空有很多设计思想，却不知道应该选哪个，经过导师的指导和同学们的帮助，我的设计渐渐有了头绪，通过查阅相关资料，我逐渐确立系统方案。方案中工序盘、糖钳手的设计是个比较头疼的问题，在反复推敲，对比的过程中，最终定下了糖钳手一只固定，一只活动的方案。撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞。 在传动系统的设计中，我也遇到了很多问题，特别是关于主传动系统的配置，齿轮、轴的设计。还有圆柱偏心轮、凸轮的设计。遇到困难我就及时和导师联系，并和同学互相交流。在大家的帮助下，困难一个一个解决掉，传动系统也慢慢成型。踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。 论文的设计部分基本完成后。我开始进行相关图形的绘制工作和机构的设计工作。为了画出自己满意的CAD图，图表等，我仔细学习了AutoCAD的绘图技术。触类旁通，我也学习了一下UG零件设计，方便我绘出零件装配图。当我开始画零件装配图时，我又遇到了不少问题，特别是对装配图中尺寸的把握问题。为此我参考了不少资料。在不懈的努力下，我的CAD图终于出炉，虽然其中仍然存在不少问题。婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞。 前面部分完成后，我毕业论文的雏形已经完成。剩下的时整理、打字、绘图、排版、校对。当这些任务完成后，看着电脑荧屏上的毕业设计稿件我的心里是甜的，我觉得这
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一切都值了。这次毕业论文的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在论制作中我充分地运用了大学期间所学到的知识，并回顾了以前学到的知识。特别是机械原理、机械设计，工程制图方面的知识。我想这肯定会对我以后毕业工作会由很大帮助。譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。 毕业论文的制作给了我许多难忘的回忆。在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的激动和兴奋；亲手设计CAD图的时间里，记忆最深的是每一步小小思路实现时那幸福的心情；为了论文我曾赶稿到深夜，但看着亲手打出的一字一句，心里满满的只有喜悦毫无疲惫。这段旅程看似荆棘密布，实则蕴藏着无尽的宝藏。我从资料的收集、论文制作过程中，我掌握了很多CAD、word排版、UG、PhotoShop等软件方面知识，还让我对我所学过的知识有所巩固和提高并加深，并且让我对当今食品包装机械方面的最新发展技术有所了解。在整个过程中，我学到了新知识，增长了见识。在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。俦聹执償閏号燴鈿膽賾。 脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜。
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参 考 文 献
[1] 李兴国. 包装机械技术. 四川:四川科技出版社, 1985.12, [2] 彭国勋. 包装机械浅论. 北京:机械工业出版社, 1985 [3] 高德. 包装机械设计. 北京：化学工业出版社， 2005.8 [4] 郭敬孙. 包装机械应用技术. 北京:轻工业出版社, 1987.06
[5] 食品与包装机械教研室. 食品包装机械设计. 黑龙江商学院, 2006.08 [6] 贺素良. 包装机械化和自动化. 上海:上海人民出版社, 1975.09 [7] 许林成. 包装机械原理与设计. 上海:上海科学技术出版社, 1988.09 [8] 孙凤兰. 包装机械概论. 北京:北京高等教育出版社, 1998.06 [9] 李瑞琴. 机械原理. 北京：国防工业出版社，2008.01
[10]濮良贵 纪名刚. 机械设计（第7版）. 北京：高等教育出版社，2001，06 [11]吴宗泽 罗圣国. 机械设计课程设计手册. 北京：高等教育出版社，1996.06 [12]上海轻工设计院. 包装机械机构参考图册. 上海：轻工业出版社，1987，06 [13]邹慧军 张春林. 机械原理（第二版）. 北京：高等教育出版社，2006 [14]吴宗泽. 机械结构设计. 北京：机械工业出版社，1988 [15]张策. 机械动力学. 北京：高等教育出版社，2002
[16]邹慧军. 机械原理课程设计手册. 北京：高等教育出版社，1998 [17]周欣. 浅谈我国糖果包装的发展趋势. 食品与药品. 2008.04 [18]余梦生 吴宗泽. 机械零部件手册. 北京：机械工业出版社， 2002.03 [19]金国斌. 现代包装技术. 上海：上海大学出版社，2001 [20]高德. 实用食品包装技术. 北京：化学工业出版社，2004
[21]孙凤兰. 食品包装机械学. 哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1990 [22]雷伏元. 包装机械工程概论. 长沙：湖南大学出版社，1989 [23]陆振曦. 食品机械原理与设计. 北京：中国轻工业出版社，1995 [24]高德. 机械CAD技术基础. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社， 1998
[25] Walter Soroka. Fundamental of Packaging Technology(Third Edition) USA:Institute
of Packaging Professionals(IOPP). 2002骥擯帜褸饜兗椏長绛粤。 [26] Glean Davis, Packaging Machinery Operations. USA:Packaging Machinery
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Manufactturers Intitute(PMMI). 1986.癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵。 [27] Glean Davis. Introduction to Packaging Machinery. USA:Packaging Machinery
鑣鸽夺圆鯢齙慫餞離龐。 第46页共43页Manufacturers Institute(PMMI). 1997.
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致谢
首先要衷心感谢的是我的导师梁晶晶老师！，没有您的悉心指导就没有这篇论文的顺利完成，感谢李瑞琴教授，您严谨务实的治学态度、无私的敬业精神将使我终生受益，是我努力学习的榜样。 感谢班主任白春穆老师，四年的生活相处不久，却从您身上学到了太多，必将终身受益。感谢段瑞斌老师、管兰芳老师、成全老师、刘国栋老师、祝锡晶老师、齐明思老师.....所有教授过我课程的中北大学的老师们，你们传授给我的专业知识是我不断成长的源泉，也是完成本论文的基础。榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴。 感谢与我同宿舍的兄弟---罗美、贺文成、索文刚、马鸿臻，耿富当，四年来我们一起学习，一起努力并相互鼓励。虽然大学四年有些小小遗憾，但一样过的精彩、充实而不觉孤单。逊输吴贝义鲽國鳩犹騸。 感谢05级包装工程2班以及兄弟班所有同学，或许很多年后我会遗忘你们的模样，但大学四年因为有了你们05级包装工程专业才能称之为一个整体。幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉。 感谢03、04级的师兄师姐们，即便毕业后远在外地忙碌工作，也不忘关心我们的毕业生活与就业情况。并用自己亲身经历的社会经验来告诫我们，让我们少走弯路，珍惜大学生活。誦终决懷区馱倆侧澩赜。 感谢我的许多好朋友——小胡、小张、小邹、小谢……虽然不在身边，但是你们给我的是无法言表的帮助。
感谢学校所有老师，包括那些无缘课堂传授知识给我们的老师，你们在课堂外的一言或一行可能就在某个时刻感动着并影响着我们。医涤侣綃噲睞齒办銩凛。 还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留底了深刻的印象。在此无法一一罗列，但对他们，我始终心怀感激。舻当为遙头韪鳍哕晕糞。 最后，我要感谢我的父亲母亲。我永远不会忘记你们的良苦用心。即使在家庭经济非常困难的情况下，你们也保证了孩子的求学。而在我最落魄的日子里，正是父亲母亲的亲切鼓励，让自己能够坚强前行。鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯。 四年时光转瞬即逝，然而这段短暂时光的点点滴滴都将是我生命中的美好回忆。因而在今后新的征程中，无论面临多大的困难，我也将怀抱着感激、怀抱着情谊、怀抱着责任、怀抱着期望和梦想，坚定、自信地走下去。筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废。 第47页 共43页
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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。韋鋯鯖荣擬滄閡悬贖蘊。 作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期：
使用授权说明
本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。涛貶騸锬晋铩锩揿宪骟。 第48页 共43页
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作者签名： 日 期：
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学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。钿蘇饌華檻杩鐵样说泻。
作者签名：
日期： 年 月 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。戧礱風熗浇鄖适泞嚀贗。 涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期： 年 月 日
导师签名： 日期： 年 月 日
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致 谢
时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。購櫛頁詩燦戶踐澜襯鳳。 首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。嗫奐闃頜瑷踯谫瓒兽粪。 首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。虚龉鐮宠確嵝誄祷舻鋸。 其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。與顶鍔笋类謾蝾纪黾廢。 另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。結释鏈跄絞塒繭绽綹蕴。 最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。餑诎鉈鲻缥评缯肃鮮驃。
致 谢
四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。爷缆鉅摯騰厕綁荩笺潑。 回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。锞炽邐繒萨蝦窦补飙赝。 学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。
在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。曠戗輔鑽襉倆瘋诌琿凤。 最后，我要特别感谢我的导师刘望蜀老师、和研究生助教吴子仪老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。轉厍蹺佥诎脚濒谘閥糞。
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