抗生素玻璃瓶液体灌装机加塞机构设计说明书文档格式.docx

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数

与

要

求

要求：

生产率60—90瓶/分,分瓶高度：

850±

25mm,灌装容量10-20mm

动力源与传动部分置于箱体内，且动力源置于箱体内底部。

电源220V，50Hz，使用寿命10年。

工

作

量

1.总装配图一张，0#；

2.零件图两张，2#；

3.有限元分析、三维仿真或程序计算光盘一张；

4.设计计算说明书一份

计

划

1.明确设计任务，确定总功能，查阅资料1天

2.功能分析，原理方案设计，方案评价1天

3.确定工艺方案，寻求物理载体，

进行机构选型与方案设计，会出原理图1天

4.确定及其总体参数，机械总体布置0.5天

5.设计计算2.5天

6.有限元分析、三维仿真和程序计算3天

7.完成总装图、零件图13天

8.编写设计计算说明书1天

9.答辩1天

成

绩

评

定

图面

（40％）

说明书

（20％）

答辩

平时

（10％）

有限元分析、三维仿真或程序计算

总分

成绩：

指导教师签字：

学生签字：

年月日

第一章绪论1

1.1研究内容的现状1

1.2选题意义1

第二章总体方案设计3

2.1确定给定的设计任务3

2.2设计任务抽象化3

2.3确定工艺原理3

2.4确定工艺方案和工艺路线5

2.5功能分解、画出功能树5

2.6确定每种功能方案、构造形态学矩阵6

2.7确定边界条件6

2.8方案评价、确定一种方案6

2.9方案简图7

2.10总体布置设计、画出总体布置图8

2.11主要参数确定8

第三章传动系统设计9

3.1电机的选定9

3.1.1选择电动机的种类、类型和结构形式9

3.1.2选择电动机的功率及转速9

3.2传动装置的运动和动力参数计算10

3.3V带传动设计11

3.3.1确定设计功率Pc11

3.3.2初选带的型号12

3.3.3确定带轮基准直径dd1和dd212

3.3.4验算带速v12

3.3.5初定中心距a0和带的基准长度Ld12

3.3.6确定中心距a012

3.3.7验算包角α113

3.3.8确定带的根数z13

3.3.9确定初拉力F013

3.3.10计算带对轴的压力Q14

3.4传动齿轮的选定14

3.4.1.选择齿轮材料，确定精度及许用应力14

3.4.2.按接触疲劳强度确定中心距15

3.4.3．验算齿面接触疲劳强度17

3.4.4．校核齿根弯曲疲劳强度18

3.4.5．齿轮主要几何参数20

3.5轴的设计计算20

3.5.1选择轴的材料20

3.5.2按扭矩初步估算轴端直径20

3.5.3初选滚动轴承21

3.5.4设计轴的结构21

3.5.5对轴进行分析，作当量弯矩图21

3.5.6校核轴的静强度23

3.5.7校核轴的疲劳强度24

3.6滚动轴承寿命计算（低速轴）25

3.7键联接的选择和验算26

3.7.1.选择键联接的类型和尺寸26

3.7.2.键联接的强度计算26

第四章执行系统设计27

4.1曲柄摇杆机构基本尺寸确定27

第五章总结30

参考文献31

第一章绪论

1.1研究内容的现状

目前，世界各国对包装机械发展十分重视，集机、电、气、光、仪为一体的高新技术产品不断涌现。

生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势。

美国的包装机械一大型为其特色，因为美国的包装机械用户以大型生产企业为主，靠大批量生产来降低生产成本，主要满足美国国内大流通的需要，其产量和品种均居世界之首。

新型机械产品中以成型、填充、封口三种机械的增长最快。

德国的包装机械在计量、制造、技术性能等方面均名列前茅，特别是啤酒、饮料灌装设备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点。

一些大公司生产的包装机械集机、电、仪表及微机控制于一体技术含量高、可靠性高。

全线的自控水平高和全线效率高。

在线监测装置和计量装置配套完备，能自动检测各项参数、计量精确。

集机、电、气、光、磁为一体的高新技术产品不断涌现。

国内医药灌装基本能满足灌装要求，但是运行过程中容易故障率较高。

在设计方面，主要以模仿研制国外先进设备为主，但是设计时没有预留改进空间，相比国外同等机器噪音较大，震动较明显，稳定性较差。

尤其是设计时便没有考虑一机多用，灌装机的柔性化不高。

控制方面，多采用国外电器设备，控制程序也是由国外工程人员辅助设计，不能独立完成设计。

所以国内液体灌装机设备要想发展，必须寻找国内设备的存在的一些问题和缺陷，同时研究国外先进设备的优点，吸收国外优秀的设计理念，创新设计具有自主知识产权的制药机械。

1.2选题意义

包装机械的发展为食品、药品的现代化加工和大批量生产提供了必要的保证，如果制作过程是食品、药品生产的内在过程，那么包装过程就是其外在形式。

由于药品生产的特殊性，药品包装从材料到包装方式，从环境要求到标识处理等较之食品包装更为严格，限制条件更为苛刻。

这使得药品包装机械发展成为一个相对独立的机械行业。

目前国内的一些主要机械生产厂家，不仅有雄厚的技术基础，而且企业发展快、后劲足，生产的制造水平能够和技术含量不断提升。

随着制药行业的蓬勃发展，为了满足客户的要求和市场的需要，一些制药机械生产厂家在原有设备的基础上纷纷推出能力更大的新产品。

灌装机是医药机械中使用最为广泛的一种制药装备。

国内医药灌装机的最高速度普遍稳定在每分钟300瓶，达到每分钟400瓶的厂家很少，单机在每分钟500瓶的厂家基本没有。

但国外研制的医药灌装机的速度基本稳定在每分钟400瓶，特别是在欧美发达国家中，每分钟500瓶的灌装机也比较普遍，而且最高稳定速度已经达到每分钟600瓶，极速状态可以达到750瓶每分钟。

目前，国内很多生产管制瓶液体分装机的厂家都是从生产安瓶灌装机转向的，从事管制瓶灌装机的制药机械设备生产都起步较晚，技术上参差不齐，但都不太高。

从长远来看，仿制、消化、吸收进口机器，提高灌装机效率，制造每分钟500瓶以上的灌装机是主流方向。

在食品、药品等工业中，有许多成液体状态的产品以瓶装形式出厂，通常采用液体灌装机进行自动化灌装。

目前，国内大部分制造厂家靠进口灌装机来满足对射别的需求，但其价格昂贵，一般是国内同类产品的3-4倍左右。

为此，在参照国外全自动液体灌装机先进机型的基础上，结合国内液体罐装的实际情况，独立开发设计并制造了一种新型的全自动液体灌装机。

其性能完全可以代替进口同类产品，具有良好的价格性能比，满足了企业的要求，在医药制造机械业具有广阔的应用前景。

第二章总体方案设计

2.1确定给定的设计任务

确定任务书抗生素玻璃瓶液体灌装机加塞机构任务书

编号

名称

设计单位

辽宁工业大学

起始时间

11.12.10-12.01.07

主要设计人员

黄冠

设计费用

设计要求

1

功能

给包装瓶加瓶塞

2

适应性

工作对象：

包装瓶瓶高：

35mm瓶盖直径：

15mm

3

效率

90瓶/分

4

性能

动力:

0.75kw

5

可靠度

99.9%

6

使用寿命

一次性使用10年

7

安全性

有漏电保护，自动报警功能

2.2设计任务抽象化

瓶身瓶身抗生素玻璃瓶加塞后玻璃瓶

瓶塞

驱动能加塞机构

输入驱动信号（黑箱）显示信号

图2.1抗生素玻璃瓶液体灌装机加塞机构总功能的黑箱描述

2.3确定工艺原理

1.动力单元

（1）电动机

（2）柴油机

2.分瓶单元

（1）曲柄摇杆机构

（2）吸嘴

（3）凸轮机构

3.间歇传送单元

（1）凸轮机构

（2）棘轮机构

（3）槽轮机构

3.灌装单元

（1）正压

（2）负压

（3）等压

4.加塞单元

（2）曲柄滑块机构

（3）曲柄摇杆机构

C1凸轮机构C2曲柄滑块机构C3曲柄摇杆机构

图2.2工艺原理图

2.4确定工艺方案和工艺路线

加塞头

瓶身转盘间歇传送瓶身有瓶塞的小瓶

图2.3工艺路线图

2.5功能分解、画出功能树

图2.4功能树

2.6确定每种功能方案、构造形态学矩阵

表2.1形态学矩阵

A．分瓶

曲柄摇杆机构

吸嘴

凸轮机构

B.灌装

正压灌装

负压罐装

等压灌装

C.加塞

曲柄滑块机构

D.间歇

棘轮机构

槽轮机构

2.7确定边界条件

进入加塞装置之前是没有瓶塞的小瓶，从加塞装置出来后的是塞有瓶塞的小瓶，规格为分瓶高度：

25mm。

小瓶高度35mm，瓶盖直径15mm。

2.8方案评价、确定一种方案

加塞装置是分瓶灌装机最重要的机构之一，它是利用加塞执行头配合相应的运动从而实现包装瓶的加塞密封。

常用的加塞机构有气动式、机械式和机械气动组合式三种。

1.气动式。

气动式需要两个以上的专门气缸和供气系统；

结构及控制较为复杂。

气动系统使用压力一般在0.2-1.0Mpa范围，所以气缸是不能做大功率的动力元件。

优点是

从介质讲空气是可以用之不竭的，用过的气体可以直接排入大气，不会污染。

2.机械气缸组合式。

机械气缸组合式是经过多个经典的机构（如多杆组合机

构、曲柄滑块机构、凸轮摆杆机构或曲柄摆杆机构等）与气缸组合而成，存在机构复杂、制造安装调试校对较复杂以及工作可靠性偏低的问题。

。

3.机械式。

常用的机械式切断机构是多杆机构或成组的齿轮摆杆机构。

A．曲柄滑块机构

运动副均为低副，底副的两运动副元素为面接触，压强较小，可承受较大的载荷，并且有利于润滑，运动副元素的几何形状较简单，便于加工制造。

当原动件的运动规律不变，可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。

连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线，其形状还随着各构件相对长度的改变而改变，从而可以得到形式众多的连杆曲线，我们可以利用这些曲线来满足不同曲线的设计要求。

但是曲柄在进行圆周摆动时会有死点需要突破，对运动的圆滑和流畅性造成一定障碍。

并且滑块的运动方向单一。

B.凸轮滑杆机构。

凸轮机构运动平稳，工作曲线圆滑，但是存在磨损后拆卸安装不方便的问题，并且凸轮杆运动线路为直线，不能做弧线运动。

C.曲柄摇杆机构。

存在结构简单、安装拆卸方便，并且摇杆为执行机构是可以执行弧线运动，与加塞机构的路线要求一致。

综上所述，从结构复杂程度、控制难易程度、制造安装调试校对复杂程度以及机构运动稳定性等方面综合考虑，凸