粽子不仅是舌尖上的美味,更兼具了浓厚的民族情怀。随着时代的发展,粽子产业也逐渐由纯手工制作向工厂化生产迈进。本课题以完成粽叶裹包的半成型糯米粽子为研究对象,在分析粽子传统人工捆扎过程以及半自动化轧线捆扎工艺的基础上,提出了使用塑料薄膜带代替棉线来进行粽子捆扎的工艺。设计了新型捆扎方案,进行了捆扎方案的机械化实现构思,对主要执行机构进行了参数设计与结构设计,利用虚拟样机技术进行了运动仿真分析与验证,旨在提高粽子的捆扎效率,从而提高粽子的工厂化生产产能。论文中主要包括以下内容与成果:(1)对本课题的研究背景以及目的意义进行了较为详细的调研,分析了粽子行业存在的问题、行业内的生产现状和机械化实现现状,确定了课题研究的必要性和意义。在大量阅读文献的基础上,了解了与粽子捆扎装置相关领域的国内外研究现状与研究进展,学习了研究方法、明确了课题的开展方向,为课题的进行提供理论支持和借鉴。通过参观实习以及市场调研了解粽子在工业化生产过程中,从原材料选用到最后粽子生产完成的整个过程,以确保课题的研究不会脱离实际应用。(2)粽子捆扎技术原理及工艺方案的研究。根据国家标准以及工厂实际生产需求,明确粽子的捆扎要求。对粽子的基本特性进行了分析,包括粽体形状、馅料以及粽叶的物理特性以及粽子常见的捆扎形式。结合手工捆扎过程和研究中的半自动化粽子轧线捆扎装置的捆扎原理和工艺方案,提出了新型捆扎工艺方案,进而分析研究了新型捆扎方案中捆扎材料的选择要求和适宜的捆扎方式。对机械化实现进行了初步构思,在此基础上,对所要设计研究的粽子捆扎装置的机器类型进行了选择和确定。(3)关键执行机构的选型与设计。分析了粽子捆扎装置的设计要求,对关键执行机构进行了选型与参数化设计。完成了粽子夹持机构、压粽杆机构、旋转夹带机构以及热封切断机构的设计,对机构设计中涉及到的凸轮机构、曲柄滑块机构以及连杆机构等进行了分析和计算。对执行机构的选型与设计结果进行了运动分析和优化设计,以获得最优的机构设计方案。(4)粽子捆扎装置整体布局研究。对粽子捆扎装置的整体布局安排进行了设计,以保证装置主要执行机构之间能够实现功能间的配合和位置上的合理布局。完成了工作循环图的设计,并依据工作循环图对装置的生产能力进行了分析。完成了粽子捆扎装置控制系统和传动系统的设计。(5)基于Soldworks的虚拟装配技术和Motion运动仿真插件,对粽子捆扎装置的主要执行机构进行了三维建模和运动仿真分析,目的在于生产物理样机之前基于计算机技术获得最优的设方案,以缩短设计周期、节省设计成本。