全自动酱类灌装机设计.docx

全自动酱类灌装机设计.docx

《全自动酱类灌装机设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全自动酱类灌装机设计.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

全自动酱类灌装机设计

目　录

1.设计题目·····························································2

2.工作原理和工艺动作分解图······································3

3.工艺动作协调及工艺动作循环图·································6

4.执行机构选型及运动方案确定···································7

5.机构的传动系统选择和速比计算·······························11

6.总体机构运动简图················································14

7.三维建模···························································15

8.参考资料··························································17

9.课程设计总结····················································18

10.附录图纸························································19

1.设计题目：

酱类食品灌装机机构及其自动装置的设计

1.1工作原理及工艺动作过程简介：

①、将灌装物料输送至料斗（料腔）

②、将空瓶或空罐送至多工位转盘，并能自动转位

③、能实现自动灌装

④、进行压盖密封

⑤、进行粘贴商标

⑥、将成品输出

1.2原始数据及设计要求：

<1>灌装能力16瓶/min；

<2>每瓶酱净重200~400g；

<3>电动机转速1000r/min；

<4>工作行程60mm，工作行程包括定量灌装、加盖密封、粘贴商标工艺等工作行程；

<5>为防止酱类食品变质，产品密封性好、在密封后有一定的保压时间。

<6>整机由同一电动机带动，转盘的转位准确平稳，整体结构紧凑，性能可靠，操作简单，外形美观，制造方便。

1.3传动装置设计要求:

<1>工作转速允许误差正负3%～5%

<2>开示锥齿轮传动比i≤4,带传比i≤3.5

2.工作原理和工艺动作分解图

根据工艺过程，机构应具有一个电动机，变速传动机构，转盘间歇运动机构，定量灌装机构，压盖密封机构，自动粘贴商标机构

1、工作原理及工艺动作过程

酱类自动灌装机是通过出料活塞杆上下往复运动实现酱料灌装入瓶内。

其主要工艺动作有:

1）将空盒送进六工位盘，利用转盘间歇运动变换不同工位

2）在灌装工位上向瓶中定量灌入酱料

3）在另一个灌装工位上将瓶盖压下

4）在传送带上，利用凸轮推动半圆形压杆，使瓶子靠近贴商标滚轮，贴商标

5）送出成品.

2、原始数据及设计要求

1）酱料自动灌装机的生产能力:

16瓶/min,

2）电动机功率2.3KW

3）电动机同步转速1000r/min

4）工作行程60mm

5）每瓶酱净重200~400g

6）工作转速允许误差正负3%～5%

7）开示锥齿轮传动比i≤4,带传比i≤3.5

8）要求机构的结构简单紧凑，运动灵活可霏，易于制造

3、设计过程

按工位动作要求拟定六个基本运动:

1.输送带的连续运动

2.六工位盘的间歇转动;

3.灌装压杆的往复运动;

4.压盖压杆往复运动

5.贴商标凸轮及转轮连续转动

6.送出成品。

a）灌装、加盖、贴标工艺流程

1）空瓶通过输送带至六工位盘位置1

2）六工位盘做间歇转动，每次转动1/6，转动时其他机构不执行动作。

3）当转盘停止时，工位2处灌装活塞杆向下运动进行灌装，工位3处传送带加盖并压盖

4）在传送带上，在凸轮的带动下半圆形槽卡住瓶子，使瓶子接触贴标滚轮贴标

5）输出产品

图2-1转盘间歇运动机构

图2-2定量灌装机构

图2-3压盖密封机构

图2-4自动粘贴商标机构

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，把空瓶送入工位，并将成品输出

2）槽轮机构:

它是在轴10上通过连接槽轮，带动六工位盘实现间歇运动

3）灌装机构:

该机构由固定在轴15上的曲柄滑块机构组成，通过曲柄高低往复运动现灌装动作.

4）加盖机构:

该机构有固定在轴15上的曲柄滑块机构和输送瓶盖的传送带组成，通过曲柄带动压盖锤上下运动压盖

5）贴商标机构：

该机构由贴标凸轮带动半圆形槽卡住瓶子，使瓶子接触贴标滚轮贴

3.工艺动作协调及工艺动作循环图

.各执行构件的运动协调:

1）协调原则:

输送带是连续运动，且它置于六工位盘1、4工位下面，既不能与工位盘发生摩擦，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。

六工位盘间歇时要实现两个执行动作，两构件之间应同时上升，同时下降。

六工位盘转动时，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10为定标构件，六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=16瓶/min，,所以周期T=16s/60=4/15s

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度）

六工位盘区段:

六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，六工位盘1/3（120度）

时间转动，2/3（240度）时间停歇.

4）绘制运动循环图:

图3-1运动循环图

4.执行机构选型及运动方案确定

<一>.转盘间歇运动机构

方案1）凸轮式间歇机构

图4-1间歇式凸轮

优点:

结构比较紧凑，定位可'靠,精确。

可以通过选择适当的从动盘运动规律来减小动载荷，避免刚性冲击和柔性冲击，承载能力高。

可用于大扭矩的间歇运动场合，分度范围大，使用范围广，设计上限制较少，可以方便地实现各种运动规律

缺点:

凸轮工作曲面复杂，加工难度大，成本高。

从动盘的加工也比较困难，而且装配调整要求严格，因而经济成本较高。

加之若分度数超过24时，预紧易卡死，该机构的优势变得不明显，故舍去。

方案2）不完全齿轮

图4-2不完全齿轮

优点:

结构简单，工作可靠，容易制造。

与其他间歇机构相比，其从动轮矫转周的停歇次数，运动和停歇的时间比例，可在较宽广的范围内调节

缺点:

啮合传动的开始和终了时，速度有突变，且加速度也不连续，故冲击较大，运动不平稳，连续，故舍去。

方案3）槽轮机构

图4-3槽轮

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。

因此，综合上述三种间歇运动机构方案，凸轮式间歇机构、不完全齿轮、槽轮机构，结合我们所需要设计的酱料自动灌装机中的六工位转盘转速为16r/miin，转速不高，产生冲击不大，我组组员黄朝万和席高健决定使用槽轮机构来带动转盘间歇运动。

<二>.灌料和压盖机构（上下往复运动）

方案1）.直动滚子盘形凸轮机构

图4-4直动滚子盘形凸轮

优点：

只要合适的设计凸轮轮廓曲线，就可以使推杆得到预期的运动规律，而且机构简单紧凑。

缺点：

凸轮轮廓线与推杆之间是点线接触，易磨损，承重不大，往复运动需加弹簧往复，故舍去。

方案2）.几何封闭凸轮机构

图4-4几何封闭凸轮

优点：

只要设计凸轮轮廓曲线，就可以使推杆得到预期的运动规律，而且机构简单紧凑，机构可承重较大，运动平稳。

缺点：

凸轮轮廓线与推杆之间是点线接触，易磨损，不能较好的缩短空程的时间，影响效率，且往复运动需要加弹簧往复机构，故舍去。

方案3）.曲柄滑块机构

图4-5曲柄滑块机构

优点:

此机构能理想的实现直线往复移动，承载大，传递平稳，运动精确。

缺点:

由于连杆机构的运动链较长.各运动副的运动误差可能会引起机构的误差累积。

因此，在选定灌料和压盖机构（上下往复运动）中，综合上述三种机构，直动滚子盘形凸轮机构、几何封闭凸轮机构、曲柄滑块机构，由于灌料和压盖需要上下往复和较大的承载，和组员讨论，决定选择曲柄滑块机构来带动灌料和压盖机构上下往复运动。

<三>.自动贴商标机构

分析知，自动贴商标机构由连续旋转的贴商标滚轮和往复运动的半圆形卡槽组成，即自动贴商标机构也是要求设计一个往复运动的机构。

因此，自动贴商标机构时，综合上述直动滚子盘形凸轮机构、几何封闭凸轮机构、曲柄滑块机构三种机构。

结合自动贴商标机构中要求卡槽往复运动且往复过程迅速，两头有一定的停顿时间，运动过程中承载不大，经组员讨论，我们选定直动滚子盘形凸轮机构来带动自动贴商标机构。

5.机构的传动系统选择和速比计算

设计要求：

电动机同步转速1000r/min，酱料自动灌装机的生产能力16瓶/min。

即要求将1000r/min降为16r/min。

<一>、降速系统选择

方案1）.齿轮降速

图5-1齿轮降速机构

优点：

平稳降速，传动力矩大

缺点：

进行大速比降速时，要求齿轮齿数较多，加工复杂。

或者要求多次降速。

方案2）.星行轮系1降速

图5-22K-H星行轮系

优点：

能进行大速比降速，降速平稳

缺点：

由于齿轮不被根切数为17，降速时要求齿轮齿数较多，加工复杂

方案3）星行轮系2降速

图5-3星行轮系

优点：

能进行大速比降速，降速平稳，传动力矩大，降速齿轮齿数少

缺点：

用于加速会自锁

因此，综合上述三种降速方案，由于要求机构大速比降速。

故选择降速方案3作为机器总的降速系统。

<二>、速比计算

a.星行轮系

图5-4星行轮系

IH4=wH/w4=1/<1-（z3*z2）/（z4*z2’）>=（z4*z2）/<（z4*z2）-（z3*z2）>

代入数据分析:

当Z4=20；Z2=20；Z3=21；Z1=18时WH:

W4=200：

11

由于H连接电动机转速为1000r/min，所以4杆的转速为55r/min

b.皮带轮5和6

图5-5V型皮带轮机构

通过皮带轮5和6的降速使主传动轮的转速为16r/min.

6.总体机构运动简图

图6-1机构运动总图

1,固定齿轮；

2，3，行星轮；

5，6，V型皮带轮16：

55；

7，8，等齿数45度锥齿轮；

9，槽轮主动轮；

10，槽轮从动轮；

11，间隙转盘的底盘；

12，六工位间隙转盘；

13，灌装工位；

14，压盖工位；

15，灌装压盖机构的主传动轴；

17，18，等转速V型皮带轮；

19，20，V型皮带轮；

21，22，均为45度锥齿轮；

23，24，等转速V型皮带轮；

25，28，均为45度锥齿轮；

26，27以及29，30，均为V型皮带轮，且27和30的转速相等；

7.三维建模

1）、转盘间歇运动机构，六工位转盘和底盘

图7-1六工位转盘和底盘

2）、活塞式灌装机构，T型管下端接向酱料瓶用于灌装，支端接向酱料桶，用于抽取酱料。

图7-2活塞式灌装机构

3）、往复式压盖机构，压盖锤在管中往复式运动进行压盖，同时圆管可以限制压盖锤的运动方向，便于压盖定位。

图7-3往复式压盖机构

4）、转盘间歇运动机构，六工位转盘、底盘、压盖机构和灌装机构

图7-4转盘间歇运动机构

8.参考资料

本次课程设计参考了许多书籍，以及图书馆的相关杂志，同时参考了一些网上资料文献和相关生产视频，无法一一列举，现列举所参考的相关书籍。

【1】朱理．机械原理［Ｍ］．北京：

高等教育出版社，2010：

15-200

【2】戴娟.机械原理课程设计指导书［Ｍ］．北京：

高等教育出版社，2011.1

【3】翁海珊.机械原理与机械设计课程实践教学选题汇编［Ｍ］．北京：

高等教育出版社，2008.1

【4】杨家军.机械系统创新设计［Ｍ］．武汉：

华中科技大学出版社2000.1

【5】罗均，谢少荣，霍宇毅，王琦.特种机器人［Ｍ］．北京：

化学工业出版社2006.5

9.课程设计总结

这次机械原理课程设计题目为酱类食品灌装机机构及其自动装置的设计。

当看到题目时，很新奇，很激动。

由于课题只提供了设计要求和参数，一时也是摸不着头脑。

课余时便上网看灌装机的灌装视频，一边看一边琢磨机器的内部结构。

经过长达半个月的思考琢磨，又去图书馆看书查资料，终于将灌装机的结构图构思出来了。

在此期间，虽然很累，有好几个晚上都画CAD图画到凌晨2：

00，但是我觉得我从中确实学到了很多东西，很多课堂上学不到的东西。

首先是设计灌装机构，开始时想到直接用电泵抽取，既容易控制，又容易做到定量灌装，而且也比较容易做到协调。

后来发现设计要求中，要求整机由一台电动机带动，但是电泵必须要单独的电动机，所以用电泵抽取酱料舍去。

后来想到料斗自动灌装用凸轮控制灌装口，但后来仔细分析，发现它不能做到定量灌装，灌装量越来越少，也舍去。

无意中翻课本，看到了手摇式的活塞抽水机，便联想到用活塞试的灌装机构，同时又联想到原理类似的风箱，便设计了上述的灌装机构不，可以做到定量灌装以及与其他机构的协调。

设计灌装机构让我理解了，做设计时，一条路不通还有其他路，正所谓，条条大路通罗马，关键是平时要多看，多想，领悟其中的原理。

在设计自动贴商标机构时，查了好多书籍都没找到相关的资料，对着贴标签的视频看了一遍又一遍，又想了几天，终于理解了其中的原理。

但是这次的课题要求只能用一个电机，我只能把理解的贴商标原理加以改进，使之更加适合整体机构。

正所谓成功是在前辈的成果再向前前进一小步。

在用CAD画图时，犯了一个低级错误，画图时没有画A4图纸的边界，致使画图时没有按照标准A4作图，重新画图又要耗费两个小时。

在打印图纸时，只能截屏成图片打印。

所以良好的作图习惯很重要。

在用word制作时发现其实撰写课程设计的工作量也是很大的，画CAD二维图纸，画完二维图纸，又得用PRO-E画三维图，又得进行十几页的文字书写，着实工作量很大，所以各组员之间相互协调，相互合作很重要，光是用CAD画图就花了一天时间，着实的累，忙。

但毕竟还是做完了。

感触颇多，百感交集。

想了想，虽然很累，但很充实，累并快乐着。

收获很多，启发很大：

①、万事，做则不难；易事，不做亦难。

正如JustDoIt!

②、条条大路通罗马，一条路走不通，还用其他的路径，不要吊死在一棵树上。

③、平时要多看，多想，多领悟，不光是机械方面的原理，万事万物都有其自然规律。

④、创新比完全自主知识产权更重要，借鉴学习前辈的成果，加以创造、改进、革新，更符合社会的发展要求。

⑤、良好的习惯是成功的重要前提，一个坏习惯可能使你前功尽弃，甚至是致命的威胁。

⑥、做事要有团队合作精神，双赢互利才是世纪的强音。

个人崇拜、个人英雄主义的时代已经过去，21世纪需要的是共同努力，高效、迅速的完成工作

10.附录图纸

【1】总体机构运动简图

【2】凸轮机构图