冷霜自动灌装机总体设计课程设计说明书毕设论文Word格式文档下载.docx
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3)V带传动的设计及参数选择:
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4)轴的相关计算:
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5)执行构件相关参数的确定:
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4参考书目:
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5心得体会-15-
粘液自动灌装机设计说明书
1工作原理及工艺动作过程
粘液灌装机是通过出料活塞干上下往复运动实现冷霜灌装入盒内。
其主要工艺动作有:
1)将空盒送进五工位盘,利用转盘间歇运动变换不同工位;
2)在灌装工位上向空盒灌入粘液;
3)在贴锡纸工位上粘贴锡纸(利用锡纸下降);
4)在盖盒盖工位上将盒盖压下;
5)送出成品。
2原始数据及设计要求
1)粘液灌装机的生产能力:
30盒/min。
2)空盒尺寸:
直径D=30~50mm,高度h=10~15mm。
3)工作台面与地面的距离约1100~1200mm。
4)要求机构的结构简单紧凑,运动灵活可靠,易于制造。
3设计过程
1)按工位动作要求拟定运动循环图。
四个基本运动:
1.输送带的连续运动;
2.五工位盘的间歇转动(通过槽轮机构实现);
3.灌装顶杆的往复运动(通过凸轮机构);
4.贴锡、压盖压杆往复运动。
5.送出成品。
运动循环图的设计:
a)粘液灌装、贴锡、加盖工艺流程:
1)空盒通过输送带至五工位盘位置1。
2)五工位盘做间歇转动,每次转动72°
,转动时其他机构不执行动作。
3)当转盘停止时,灌装顶杆上升至工位2进行灌装,同时贴锡、加盖压杆远休结束后进行工艺动作。
4)灌装机构达到顶端完成灌装后回到初始位置,同时贴锡、加盖杆升到高位,一次循环结束。
b)工艺过程的执行构件:
1)送料机构:
该机构主要是实现输送带的连续运动,把空盒送入工位,并将成品输出。
2)槽轮机构:
它是在轴上通过变向连接槽轮,带动五工位盘实现间歇运动。
3)灌装机构:
该机构有固定在轴上的直动推杆凸轮机构组成,通过高低往复运动实现灌装动作。
4)贴锡、加盖机构:
又凹槽凸轮和压杆及压杆上固定的贴锡、加盖部件组成,通过高低往复运动,一次性完成两个动作。
c)各执行构件的运动协调:
1)协调原则:
输送带是连续运动,且它置于五工位盘1、5工位下面,既不能于工位盘发生摩擦,也要求它不干涉其它几个机构的完整运动,所以传动轮尺寸要求有限制。
五工位盘间歇时要实现三个执行动作,设计凸轮尺寸不应太大,各动作之间应互不影响,一个是上升、下降,一个是下降、上升,五工位盘转动时,它们不进行任何动作。
各构件要准确定位,以免回撞到其它构件。
定标构件的选择:
设计时下边两根轴转动同步,但转向相反,选择轴为定标构件,五工位盘开始转动时为运动循环图的起始点。
2)计算机械运动循环周期:
因为生产率Q=60盒/min,所以周期T=60s/60=1s,此时定标构件对应分配轴转角
=360°
。
3)T时间个执行构件的行程区段:
输送带区段:
连续传动(0~360°
)。
五工位盘区段:
五工位盘的转动盒停歇,所占时间比:
K=(z-2)/(z+2)=(6-2)/(6+2)=1:
2,所以在一个循环周期内,五工位盘1/3(120°
)时间转动,2/3(240°
)时间停歇。
灌装顶杆行程区段:
1=120°
(停)、2=90°
(上升)、3=60°
(停)、4=90°
(下降)。
贴锡、加盖机构行程区段:
(下降)、3=60°
(上升)。
4)绘制运动循环图:
1.圆周式循环图:
2.直线式循环图:
3.直角坐标式循环图
执行机构1:
送料机构
连续运动
执行机构2:
槽轮机构
转动
停歇
执行机构3:
灌装机构
停
上升
下降
执行机构4:
贴锡、加盖机构
分配轴转角:
0°
120°
210°
270°
360°
执行机构一
执行机构二
执行机构三
执行机构四
粘锡,加盖
机构
090120180210270360
(二)机构的初步选型
㈠转盘间歇运动机构
槽轮机构:
优点:
结构简单,工作可靠,容易制造。
转位迅速,其机械效率高,故能平稳地,间歇地进行转位。
缺点:
其运动规律不能选择,调节性能差,在拨销进入和脱出槽轮时会产生柔性冲击,故常使用于速度要求不太高的运动中,我们所需要设计的冷霜自动灌装机中的五工位转盘转速为6°
每秒,转速不高,此缺点可以忽略,故比较合理,因而选用此机构。
㈡空盒上升机构
直动滚子盘形凸轮机构:
只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线,就可以使推杆得到各项预期的运动规律,而且机构简单紧凑。
凸轮廓线与推杆之间为点线接触,易磨损,但是综合比较之下,这种机构最为合适。
㈢贴锡纸压盒盖机构
结构简单,传动精确,可靠。
可满足使用要求。
易磨损,制造较一般凸轮难,但是综合比较之下,这种机构最为合适。
直动滚子推杆封闭式凸轮机构:
(三)冷霜自动灌装机总体布置图
1)主视图
2)左视图
从机构所要实现的运动要求着手。
每秒生产一个成品,这样要保证五工位盘在一秒内完成停止转动两个动作。
经过考虑,在运动循环图中,将停止时间定为2/3秒,五工位转动的时间则为1/3秒,五工位盘与从动槽轮同轴,有相同的运动情况,故主动拨盘转动2/3圈所用的时间为1/3秒。
它的转速可以求出,(2/3)r/(2/3)s=1r/s。
通过轴之间的传速关系,不难看出,两根主轴利用锥齿轮变向后,转速仍为一圈每秒。
再加上皮带传动,周转轮系两个小系统的变速(它们的变速比均为5:
1),可得电动机的转速为:
1×
5×
5=25r/s=1500r/min。
①电动机类型和结构形式的选择:
电动机主要有Y、YZ、YZR系列,无特殊需要,一般选取Y系列的三相交流异步电动机;
而YZ、YZR系列一般用于频繁启动,制动和换向,具有较小的转动惯量和较大的过载能力。
我们所设计的冷霜自动灌装机对于工作无特殊要求,选用Y系列三相交流异步电动机。
②电动机功率的确定:
工作所需功率Pw=Fv/1000KW=1700*3.925/1000=6.63KW
电动机至工作机的总效率为η=η1*η2*η3=0.98*0.96*0.94=0.884
所需电动机的功率Pd=Pw/η=7.52KW。
③电动机转速的确定:
参考《机械设计手册》可知,电动机在同一额定功率下有几种同步转速可供选用,同步转速越高,尺寸重量越小,价格越低,且效率越高。
设计时可优先选取同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机,在我们的设计中,选用n=1500r/min的电动机。
1电动机型号的确定:
电动机确定型号时应该满足下列条件:
P≧K*PdKW.
查表选取Y132M-4型电动机,其具体参数如下所示
电动机型号
额定功率/KW
满载转速r/min
同步转速r/min
起动转矩
最大转矩
电动机外形尺寸/mm
Y132M-4
7.5
1440
1500
2.2
515*280*315
与同类电动机比较,选取功率为P=7.5KW。
2K-H行星轮系(负号机构)
m=2.5z1=40z2=60z3=160
=1-=-
=1+=1+=5
1.确定计算功率(KW):
查表得工作情况系数=1.3=P=1.3*7.5=9.75KW
2.选择带型:
由于=9.75KW,小带轮转速=1500r/min,确定选用SPZ型。
3.确定带轮基准直径:
查表取主动轮基准直径=50mm,根据公式i=≈,从动轮基准直径为2500mm。
验证带的速度V=∏/60/1000=3.925带的速度合适。
4.确定窄V带的基准长度和传动中心距:
根据0.7(D1+D2)<<2(D1+D2),初步确定中心距=550mm。
根据公式计算所需的基准长度:
=2+∏/2(D1+D2)+/4=1589.182mm
查表选取带的基准长度=1400mm
计算实际中心距a=+(-)/2=455.409mm
中心距可调范围:
=a+0.03=497.409mm
=a-0.015=434.409mm
5.验证主动轮上的包角a1:
a1=180°
-(D2-D1)/a*57.3°
=154.8°
>
120°
主动轮上的包角合适。
6.计算窄V带的根数Z:
由式子知Z=/(+Δ),由已知条件查表得=3.26KW,Δ=0.23KW,=0.93,=0.96,于是z=3.26,取z=4根。
7.计算初拉力:
=500/zV(2.5/-1)+q,带入数据算得=547N。
8.计算作用在轴上的压力Q:
Q=2*zsin(a1/2)=4271N。
一、轴的测定
轴的设计包含材料,确定结构和计算工作能力(强度刚度震动稳定性)等内容。
一般步骤是:
选择材料,轴径概略计算,结构设计,强度校核,刚度校核,震动稳定性计(高速转轴)。
Ⅰ.本系统的轴材料主要采用45号钢。
它的机械性能为:
正火热处理,
毛坯直径d为25~100mm,
硬度170~207,
拉伸强度限σB600
拉伸屈服限σs300
弯曲疲劳限σ-1240
扭转疲劳限τ-1140(N∕)
Ⅱ.a.按扭转强度进行计算:
对于实心轴,其强度条件式:
=T/=(9550**(P/n))/0.2(单位:
MPa≤[]);
改成计算轴的直径的设计计算公式为:
d≧=×
=c(mm)
对于45号钢,C=107~118([]=40~30N/)。
d≧×
112=19.403
b.按扭转刚度进行计算:
Ⅲ.圆柱轴扭转角φ:
Φ=Tl/G=[9550×
×
p/n×
l]/G∏/32(rad)
取钢的剪切弹性模量G=81000N∕d≥(91~108)
d≧[91~108](mm)=27.122mm
轴承的选择
滑动轴承和滚动轴承都可用于支撑轴及轴上零件,以保持轴上的旋转精度,并减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。
滑动轴承在一般情况下摩擦损失较大,使用维护和润滑也比较复杂,而且对实际系统的分析所需启动力矩不大,轴向尺寸小。
承载能力和抗冲击能力不必太大。
也没有剧烈冲击震动。
所以选用滚动轴承。
要选择合适的轴承,必须知道的参数为,锥齿轮上的圆周力,径向力,轴向力。
轴颈直径我们采用d=40mm。
轴承转速为60r/min,工作稳定,它预期的寿命为20000小时。
采用角接触轴承,先确定轴承型号。
1.由于五工位要实现每次60°
较的间歇转动,所以,槽数设为z=6。
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