酱类食品灌装机机构课程设计说明书教学提纲.docx

1、酱类食品灌装机机构课程设计说明书教学提纲课程设计说明书课程名称：机械原理课程设计设计题目：酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计专 业：机械设计制造及其自动化 班级：学生姓名：学号：指导教师：学院教务部制1.绪论 11.1课程设计题目 11.2课程设计要求 21.2.1灌装机的设计要求 3122传动装置设计要求 32课程设计题目分析 32.1总功能分析 32.2总功能分解 42.2.1运动规律分析 42.3酱类食品灌装机机构及其传动装置设计参数的选择 52.4运动循环图 52.5酱类食品灌装机机构及其传动装置的选型 72.6酱类食品灌装机机构及其传动装置的机构简图 133执行机构的设计和传动比的

2、计算 133.1定量灌装机构的设计 133.2压盖密圭寸机构和贴商标的设计 143.3带传动和齿轮传动比的计算 153.4酱类食品灌装机机构及其传动装置的动作说明 174主要参考书 171. 绪论机械设计是机械工程的重要组成部分，是从市场的需求出发， 通过构思、计划和决策，确定机械产品的功能、原理方案、技术参数 和结构等， 并把设想变为事实的一种技术实践活动。 机械设计的最终 目的是设计出一种能达到预定功能要求，具有性能好、成本低、使用 寿命长等特点的机械产品。本书根据“以设计为主线，分析为设计服务，立足点是机械系 统的方案设计” 的机械原理新课程体系要求， 以强化学生的机械系统 设计意识、

3、创新能力和综合运用知识能力为目标， 在吸取各高校机械 原理课程设计经验并对其内容进行整合充实的基础上编写而成。 本书 在内容上力求与机械原理课程教学要求紧密结合， 注重培养学生的基 本分析设计能力，在素材选取上充分考虑现代机械产品设计的需求， 实践性和实用性强。1.1课程设计题目 课程设计题目：酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计 酱类食品如芝麻酱、花生酱、草莓酱、甜面酱、辣椒酱或番茄酱 等，因风味独特，深受广大消费者的喜爱，是餐饮酒店、家居旅行之 佳品。酱类食品灌装机是食品加工企业不可缺少的生产设备， 其主要 的工艺动作有：1)将灌装物料送至料斗；2)将空瓶或空罐送至多工位转盘，并能自动转位

4、；3)能实现定量灌装；4)进行压盖密封；5） 进行粘贴商标；6） 将成品送出；灌装机机构原始数据见表1.1表1.1 灌装机机构原始数据题号参数123456789101112灌装能力/（瓶/min）121314151617181920214042电动机功率/kW1.51.71.92.12.32.42.52.62.82.93.03.3电动机同步转速/（r/mi n）10001500工作行程/mm50607080每瓶酱净重/ （g/瓶）2004001.2课程设计要求1） 按工艺动作要求拟定机构运动循环图；2） 进行转盘间歇运动机构、定量灌装机构、压盖密封机构、粘贴商标机构的选型；3） 结合设计要求，

5、比较各方案的优缺点，选定合理的机械运动方案;4） 拟定机械传动方案，按给定的电动机确定执行机构运动参数；5)画出机械运动方案简图；6)计算传动比，传动系统设计及主要传动件计算；1.2.1灌装机的设计要求1)参数中的工作行程包含定量灌装、加盖密封、粘贴商标工艺 等工作行程；2)产品要求：为防止酱类食品变质，产品密封性要求好、在密 封后有一定的保压时间 ;3)整机由同一电动机驱动，转盘的转位应准确平稳，整体结构 紧凑、性能可靠、操作简单、外形美观、制造方便；1.2.2传动装置设计要求1)工作条件：两班制，非连续单像运转，工作环境良好，有轻 微振动；2)使用期限：十年，大修期三年；3)生产批量：小批

6、量生产(少于 10 台)；4)生产条件：一般机械厂制造，可加工 78级精度的齿轮及 蜗轮：5)动力来源：电力，三相交流( 220/380V) ;6)工作转速允许误差： 3% 5%；7)开式锥齿轮传动比i 4,带传动比i 3.5 ;2课程设计题目分析2.1 总功能分析 根据题目要求，要最终将空瓶或空罐灌满酱料并压盖和贴商标。若要求获得质量较好的成品， 可采用诸多方法。 下面采用黑箱法进行分析:由黑箱法分析可得到：为了达到高效、方便的目的，采用机械自 动加工的方法比较好，因此，本题采用了自动加工的方法将成品送出 2.2总功能分解设计酱类食品灌装机机构及其传动装置可以分解成以下几个工艺动 作：1）

7、将空瓶或空罐送进六位工盘，在贴商标工位上粘贴商标。2） 利用转盘间歇运动变换不同工位。3） 在灌装工位上往空瓶或空罐灌入果酱。4） 在压盖工位上将盖压下。5） 送出成品。2.2.1运动规律分析1） 输送带的连续运动。2） 六位工盘的间歇运动。3） 灌装顶杆的往复运动。4） 贴商标、压盖杆往复运动。5)成品送出。2.3 酱类食品灌装机机构及其传动装置设计参数的选择 电动机同步转速： 1000 r/min灌装能力： 12 瓶 /min电动机功率： 1.5kW工作行程： 50mm每瓶酱净重：200 400 g/瓶工作转速允许误差：士 3% 5%开式锥齿轮传动比i 4带传动比i 3.52.4 运动循环

8、图 运动循环图的设计：a)灌装、贴商标、压盖工艺流程；1)空瓶或空罐通过输送带至六工位盘 1。2) 六工位盘做间歇转动，每次转动 60，转动时其他机构不 执行动作。3)当转盘停止时，灌装顶杆下降对工位 2 中空瓶或空罐的进行 灌装，同时加压盖杆近休结束后进行工艺动作。4)灌装机构顶杆近休完成后回到初始位置， 同时贴商标、 压盖 杆升到高位，一次循环结束。b)各执行机构的运动协调：1)协调原则 ： 传动齿轮要有限制，六位工盘间歇是要实现三个 执行运动，设计凸寸轮尺不应太大，各动作之间应互不影响，六工位盘转动时，他们不进行任何运动，各构件要准 确定位，以免回撞到其他构件。2） 计算机械运动循环周期

9、：因为生产率Q=12瓶/min，所以周期T=60s/12=5s,此时分配轴转角=3603） T时间个执行构件的行程区段：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） =1:2,所以在一循环周期内，六工位盘1/3 （120）时间转动，2/3 （240）时间间歇。灌装顶杆行程区段： 1=120（停）、 2=90 （下降）、3=60（停） 4=90 （上升）。贴商标、加盖机构行程区段： 1 = 120 （停）、 2=90 （上升）、 3=60 （停） 4=90 （下降）。5） 绘制运动循环图：1.矩形运动循环图转盘间歇运动机构转动停歇定量灌装机构停顶杆下降停顶杆

10、上升压盖密封机构停推杆上升停推杆下降粘贴商标机构停推杆上升停推杆下降轴转动角度： 0 120 210 270 3602.圆周式循环图推推顶转 杆杆杆杆皿杆盘2.5酱类食品灌装机机构及其传动装置的选型a）转盘间歇运动机构1）凸轮式间歇机构:优点：结构比较紧凑，定位可靠，精确。可以通过选择适当的从 动盘运动规律来减少动载荷，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 制少，可方便的实现各种运动规律。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，而且装备调整要求严格，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

11、构的优势变得不明显。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，其从动轮每转一周的停歇次数，运动和停歇时间比例，可在比较宽广 的范围内调节。缺点：啮合传动的时间和终了时，速度有突变，且加速也不连续， 故冲击较大，运动不平稳，连续。3） 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，故能平稳的，间歇的进行转位。缺点：其运动规律不能选择，调节性能差，在拔销进入和脱出时 会产生柔性冲击，故常使用于速度要求不太高的运动中。b）定量灌装机构1）曲柄滑块机构:优点：就其理想的运动特性来说，此机构完全能够实现直线往复 运动。如果连杆设计得当，此机构具有

12、传递平稳运动精确的优点。缺点：由于连杆机构的运动铰链较长，各运动副的运动误差可能 会引起机构较大的误差累积，特别当运动副削磨之后，运动副间隙难 以补偿，而且由于运动副尺寸过大，会导致机构体积增大。2 ）几何封闭凸轮机构：优点：只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线， 就可以是推杆得到各 项预期的运动规律，而且机构简单紧凑，机构可承重较大，运动平稳缺点：凸轮廓线与推杆之间为点线接触，易磨损，不能较好的缩 短空程的时间，影响效率。3）直动滚子盘型凸轮机构：优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线， 就可以使推杆得到各 项预期运动规律，而且机构简单紧凑。缺点：凸轮廓线与推杆之间为点线接触，易磨损。C）贴商标、压

13、盖机构1）连杆、凸轮组合机构：优点：传动精确，动力充足，安全可靠。缺点：机构复杂，所占空间大，不利于设计制造2）曲柄推杆机构：优点：结构简单，制造容易，省材，压力小，承载能力较大，磨 损小。缺点：易产生惯性力，无间歇运动。3）直动滚子推杆圭寸闭式凸轮机构：优点：结构简单，传动精确，可靠，可满足使用要求。缺点：易磨损，制造教一般凸轮难。因此，根据上述优缺点的比较作出下列矩阵功能元1234减速A带传动链传动齿轮传动蜗杆传动减速B带传动链传动齿轮传动蜗杆传动转盘间歇运动机构C凸轮式间歇机构不完全齿轮槽轮机构棘轮机构定量灌装机构D曲柄滑块机构几何封闭凸轮机构直动滚子盘型凸轮机构贴商标、压盖机构E连杆、

14、凸轮组合机构曲柄推杆机构直动滚子推杆封闭式凸轮机构由上表所列矩阵可知，可能的运动方案数目为 N=4*4*3*3*3=432种从此方案中剔除明显不合理的，在进行综合评价：是否满足运 动要求；是否满足承载要求；运动精度；制造工艺；安全性；是否满 足动力源、生产条件等限制。根据题目要求功能元减速 A、减速B为非连续单像运转，工作 环境良好，有轻微振动；转盘间歇运动机构C要求转盘的转位应准确平稳，整体结构紧 凑、性能可靠、操作简单、外形美观、制造方便；定量灌装机构D实现定量灌装；压盖机构E为防止酱类食品变质，产品密封性要求好、在密封 后有一定的保压时间；根据上述优缺点的比较，我选出了方案为： A1+B

15、3+C3+D3+E32.6酱类食品灌装机机构及其传动装置的机构简图3执行机构的设计和传动比的计算根据运动循环图所确定的运动规律对四个机构分别进行设计。此外，当各机构按运动循环图确定的相位关系安装以后， 应能作适当的调整，故在机构之间还需设置能调整相位的环节 （也可能是机构）。3.1定量灌装机构的设计定量灌装机构的设计，如下图所示：盘形凸轮，经过计算取基圆半径 R=50mm在左图中小圆即为基圆，按照滚子的位移从1位置开始，根据右图，每隔30即 选取1个点按照角度和位移得出1-12个位置，用曲线连接各个位置 点，从而得到如左图的所求凸轮。其中左图中滚子处为安装的开始位 置，即为运动循环图槽轮的起始

16、位置 0度处。B为凸轮的基圆中心， 也为此凸轮的转动中心，齿轮轴安装于其中。杆长 100mm.3.2压盖密圭寸机构和贴商标的设计压盖密封机构和贴商标的设计，如下图所示:由于压盖密封机构要往返运动，而且要有加压密封时间，选用的凸轮需选择几何封闭凸轮。根据计算选择了基圆半径 R=50mm即图中左图的小圆。每隔30取点位置，据角度和滚子位移选取了 1-12 个位置点，1-5间为与基圆的圆弧重合，按顺序连接 5-12间各点，再整体向外偏移50mm,从而得到所求凸轮如上图所示。图中的机架 位置即为凸轮的转动中心。图中滚子处为安装的起始位置点，滚轮直 径为 10mm 经过计算杆长 B=150mm,C=40

17、mm,D=40mm3.3带传动和齿轮传动比的计算上图中各字母指代如下：A和K:带传动B:蜗轮蜗杆C E:几何封闭凸轮D:盘型凸轮F:传动锥齿轮G:传动直齿轮H:滑块根据选定的驱动电机的转速n=1000r/min和生产率为12瓶/分钟，它 的机械传动系统的总速比为：1=1000/12=83.3以下压力角和模数均取标准值 a=20 m = 3mm第一级皮带减速：电动机的皮带轮的半径为 R,取R=20mm,R60mm则 有I二n/n i二R/R1=3 n i二n *R/Ri=1000*20 - 60=333.3 r/mi n第二级齿轮减速：得到 ni=nt =333.3 r/min 取zt =15

18、z 2=60l=n/n 2=z2/z in2=m *zi /z 2=333.3 x 15 60=83.3r/min又由 n2=rr =83.3r/min且 n3=n3，二e” 二n3，” 二e” 二n3 ” =12r/min即可得出I=n2, /n 3 7 z 2, =15 z 3=60因为六工位盘1/3 (120)时间转动，2/3 (240)时间间歇所以 n4=n4 =36 r/minl=n 4/n 3” =3 取Z3” =45 z 4= z 3” / I =15取Z3 =5 m=3 则查表得 d 1=45 z 6=30n6=n3 x Z3 Z6, =2r/min=n 6综合以上计算可得定轴

19、轮系传动14个齿轮设计如下表:齿轮模数m (mm)齿数Z转 速r/min分度圆dZ1，315333.345Z236083.3180Z31583.345Z336012180Z351215Z3”34512135Z43153645Z63302903.4 酱类食品灌装机机构及其传动装置的动作说明 各级传动都为齿轮或蜗轮蜗杆传动，传动精度高，运动可靠，定 量灌装机构用直动滚子盘型凸轮机构带动， 使其完成定量灌装， 贴商 标、压盖机构用直动滚子推杆封闭式凸轮机构来完成其压盖和贴商 标。首先空瓶或空罐通过皮带送进六位工盘， 在贴商标工位上粘贴商 标再利用转盘间歇运动变换不同工位， 在灌装工位上往空瓶或空罐灌 入果酱之后在压盖工位上将盖压下。 这便完成了一个循环周期， 由于 要求每分钟制成成品 12 瓶，所以定量灌装机构、压盖密封机构、粘 贴商标机构转速同步。4 主要参考书1. 朱理主编.机械原理 .北京.高等教育出版社， 2010.42. 戴娟主编 . 机械原理课程设计指导书 . 北京 . 高等教育出版 社,2011.1