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机械原理课程设计(旋转型灌装机设计)

2021-01-27 15:27

  机械原理课程设计(旋转型灌装机设计)-_机械/仪表_工程科技_专业资料。机械原理课程设计(旋转型灌装机设计)-1机械与机械理论 贵州大学机械工程学院 机械原理课程设计手册 旋转式灌装机 第 11 题 学院:机械工程专业:256 班+姓名学生编号。: 讲师: 日期: -2机

  机械原理课程设计(旋转型灌装机设计)-1机械与机械理论 贵州大学机械工程学院 机械原理课程设计手册 旋转式灌装机 第 11 题 学院:机械工程专业:256 班+姓名学生编号。: 讲师: 日期: -2机械与机械原理 目录 机械原理课程设计任务书标题编号 11..................................................................................-3-1,设计主题和原 始数据....................................................................................-3-2,设计表 明.................................................................................................-3-3、设计 任 务 ..............................................................................................................-4 - 2 , 设 计 背 景 .................................................................................................................. -4-3 , 方 案 选 择 ..............................................................................................................-5 -3.1 摘 要 .................................................................................................................. .................- 5 - 3.2 选 择 设 计 方 案....................................................................................................-5- 3.2.1 , 功 能 逻 辑 图 和 功 能 原 始 理 解 图....................................................................-5-3.2.2、功能原理的工艺 过程分解.......................................................................-7-3.2.3,方案的确 定.......................................................................-18-3.3 机械系统运动转 换 功 能 图 .................................................................................................................. ..18-4 , 原 动 机 选 择 了 .................................................................................................................- 21-5 , 传 动 比 分 布 .................................................................................................................- 21-6 、 传 动 机 构 的 设 计....................................................................................................-21- 6.1 减 速 器 设 计 ..............................................................................................................-2 1-6.2 齿 轮 设 计 .................................................................................................................. -22-7 , 机 械 运 动 循 环 图 ....................................................................................................-25-8 , 制 度 设 计 .................................................................................................................- 25- 8.1 , 凸 轮 设 计 计 算 和 检 查..........................................................................................-25-8.2,槽轮 尺 寸 设 计 和 分 析..........................................................................................-28-9,总体评 估 .................................................................................................................- 32-10 , Pro/ E 建 模 分 析 .......................................................................................................-32-11 , 设 计 总 结 ............................................................................................................-36 -12 , 参 考 文 献 .................................................................................................................- 37- -3机械与机械原理 贵州大学机械工程学院 机械原理课程设计任务书 旋转式灌装机名称编号 11 1 旋转式灌装机设计名称及原始数据设计液体(如饮料、葡萄酒、冷 霜等)的连续灌装。)装入包装容器(如玻璃瓶)是在一个旋转的工作台 上进行的,而转盘上有多工位挡块来实现灌装、封口等工序。为了确 保这些站点的准确填充和密封,应该有定位装置。如图 1 所示,工位 1:输入空瓶;站 2:灌装;站 3:密封;工位 4:输出包装容器机器由电机 驱动,传动方式为机械传动。技术参数见下表图 1 旋转式灌装机 方案旋转式灌装机技术参数表 A B C 转盘直径 mm 600 550 500 电机 转速 r/min 1440 960 灌装速度 r/min 10 12 10 输送带 23 转盘 14 固定台 2,设计方案提示 1。充瓶泵用于充液,泵固定在某个工位的上方 2。软木或金属帽用于密封。它们可以通过气泵吸附在封盖机构上, 并通过封盖机构压入瓶口(或者瓶盖通过封盖模具紧固到瓶口)设计 者只需要设计一个线性往复运动的压盖机构。封盖机构可以是平面连 杆机构,例如移动导杆机构或凸轮机构。 -4机械原理 3。此外,还需要设计间歇传动机构来实现工作转台的间歇传动。为 了确保可靠的停止,还应该有定位(锁定)机构。间歇机构可采用槽轮 机构、不完全齿轮机构等。定位(锁定)机构可采用凸轮机构等。 3,设计任务 1。旋转式灌装机应包括三种常见的机构,如连杆机构、凸轮机构 和齿轮机构。2.设计传动系统,确定其传动比分布,并在图纸上绘制 传动系统图; 3。在图纸上绘制旋转灌装机的运动方案,并利用运动循环图分配各 机构的运动节拍;4.电动算法分析连杆机构的速度和加速度,并绘制 运动图。平面连杆机构的图解或分析设计; 5。凸轮机构的设计与计算根据凸轮机构的工作要求,选择从动件的 运动规律,确定基圆半径,校核最大压力角和最小曲率半径。对于盘 形凸轮,理论轮廓和实际轮廓应通过电子算法计算。绘制从动件运动 规律图和凸轮轮廓图;6.齿轮机构的设计与计算;7.编写设计计算说 明; 2,设计背景 进入 21 世纪以来,市场越来越需要各种性能优异、质量可靠、价格 低廉、 高效低能耗的机械产品,这是决定产品性能、质量、水平、市场竞争 力和市场竞争力的重要环节在机械产品设计中,首要任务是设计和构 思机械运动方案,选择和创新各种传动机构和执行器。这就要求设计 人员综合运用机械的结构组成、运动原理、工作特点、设计方法和 - 5机械原理和 功能等知识,根据使用要求和功能分析,选择合理的工艺,选择或 创新机构类型,巧妙地组合成一种新的机械运动方案,从而设计出结 构简单、制造方便、性能优良、工作可靠、实用性强的机械产品。 旋转式灌装机:待灌装的瓶子由输送系统或人工送入灌装机的给瓶 机构。灌装机带动瓶子绕主立轴旋转,连续灌装,旋转近一周后灌装, 然后由转盘送至封盖机封盖这种灌装机在食品饮料行业应用最广泛, 如灌装汽水、果汁、啤酒和牛奶。该机主要由流体输送(即加料系统)、 容器输送(即瓶子加料系统)、灌装阀、大型灌装板、传动系统、机体、 自动控制等部分组成。灌装阀是保证灌装机正常运行的关键。 机械原理课程设计是使学生更全面、系统地掌握和深化机械原理课 程基本原理和方法的重要环节。它主要以体育项目设计为基础,使学 生能够根据既定要求,综合运用所学知识和简单的组织构成,独立提 出体育项目设计方案,经过分析比较,确定最佳方案,从而充分发挥 学生的主观能动性和创造性。 3、方案选择 3.1 概述 根据旋转灌装机的工作原理、结构、运动方式、力和能量传递方式、 0 件之间的装配以及形状和尺寸进行概念分析和设计,确定方案。并 通过选择原动机、传动比分配、 传动方式来设计机构,然后分析其输送、装罐、压实、换盖等细节, 得到各种不同的方案,然后通过计算和比较,从经济性、适用性、简 单性、绿色性等方面来确定最佳方案。 3.2 设计方案的选择 该组根据其功能分解和相应的功能分析选择来确定设计方案 3.2.1、功能逻辑图和功能原理解图 -6机械原理 根据灌装机的设计要求和工作原理,为了便于设计分析和实现其整体 运动功能的要求,可将其功能分为以下子功能: ①容器输入和传递(2)转盘多工位空转功能;③集装箱定位功能;④ 容器夹紧功能;⑤填充功能;⑥密封和封盖功能;⑦产品传输和输出 功能 旋转式灌装机的容器输入、传递功能转盘多工位停止旋转功能容器 定位功能容器夹紧功能灌装功能封盖功能密封功能容器抽吸功能容 器传递、输出功能封盖功能 根据机械系统运动逻辑功能图,根据致动器和致动器之间的运动关 系,以及给定的条件、各机构的兼容性、各机构的空间布置以及类似 产品的参考,从对多种功能的最初理解出发,设计了两种实用可行的 方案。目前的计划是这一组中最好的。对其功能的最初理解如下: -7机械和机构理论 进给和减速转盘间歇旋转灌装和密封、吸料和换盖、传动带、传动齿 轮、传动槽、轮机构、平面凸轮机构、平面凸轮机构、气泵滑杆机构 3.2.2、功能原理的过程分解 1。集装箱输入和传输功能: 为了实现集装箱输入和传输功能,我们想到了如图 3.2.2-1 所示的联 动机构。 致动器 AB 连续旋转以使 ED 摆动。通过 EF 杆的作用,5 在 H 范围 内来回移动,从而将集装箱推到工位 1。然而,考虑到这种推动运动 的巨大影响,对于轻容器、玻璃容器等应该避免。同时,这种连杆机 构设计复杂,所以我们在这里尽量不使用这种推动机构。 -8机械和机械原理 图 3.2.2-1 为了达到集装箱输出和转移的目的,并为了简化我们的设计过程, 我们选择了使用皮带转移如图 3.2.2-2 所示,这种传输方式在实际生 产活动中广泛使用 图 3.2.2-2 2。集装箱定位功能: 可以实现多种集装箱定位机制。这里我们设计了如图 3.2.2-3 所示的 方法来实现定位功能 -9机械原理 图 3.2.2-3 定位示意图 如何实现旋转工作台的间隙旋转?可实现间隙旋转的机构包括棘轮 间 间隙运动机构、槽轮间隙机构、凸轮间隙机构、不完全齿轮间隙机 构、偏心轮分度定位机构等。考虑到所有因素,我们选择槽轮间隙机 构,如图 3.2.2-4 所示。滑轮机构将旋转运动转换成单向间隙旋转如 右图所示,滑轮机构由主动转盘、从动滑轮和框架组成。驱动转盘以 相等的角速度 W1 连续旋转 °。图 3.2.2-4 滑轮间隙机构 。当刻度盘上的圆销没有进入滑轮的径向凹槽时,滑轮 中的凹槽止动弧被刻度盘的凸形锁定弧阻挡,这防止滑轮在停止时 游动并获得定位。当圆形销进入滑轮的径向槽时,滑轮被圆形销驱动 旋转。当圆销离开径向槽时,锁紧圆弧再次卡住,槽轮静止。重复这 种运动,直到圆销再次进入滑轮的另一个径向凹槽。因此,槽旋转间 歇地移动 -10机械和机械原理 3。容器夹紧功能: 由于容器需要灌装和密封,必须将容器夹紧并固定在灌装站和密封 压盖站,防止容器灌装不准确和密封压盖跳开,造成密封压盖错位和 浪费材料和资金。为此,我们设计了以下夹紧方案: (1)方案 1: 如图 2.2.2-5 所示,在工位 2 和工位 3 外增加了两个凸轮,用于夹紧 和固定容器。工作原理是当容器到达工位 2 和工位 3 时,凸轮处于远 程静止位置,凸轮的远程静止轮廓正好夹紧容器。当填充和密封压盖 完成时,凸轮远程静止结束,此时容器未被夹紧。只要转台旋转,容 器也随之旋转。 图 2.2.2-5 凸轮夹紧示意图 (2)方案 2: 如图 2.2.2-6 所示,该方案采用圆环实现容器在灌装和密封压力 封盖工位的夹紧和固定。其工作原理是当容器在工位 1 被转台带入 时,容器被圆环夹紧,容器随着转台的旋转而旋转,容器始终处于夹 紧状态 -11机械原理 图 2.2.2-6 夹紧环示意图 (3)方案 3: 如图 2 . 2 . 7 所示,方案 3 使用两个凸台,如图所示。凸台在灌装站 和密封及封盖站与容器相切,容器在运输到灌装站和密封及封盖站时 被夹紧。此时,旋转工作台进入间隙停止期,灌装设备和密封压盖设 备只能利用间隙对容器进行灌装和密封。 图 2.2.2-7 对角表箝位原理图 比较以上三种方案。方案一采用两个凸轮夹紧容器,可以很好地实 现夹紧功能。然而,凸轮设计复杂且难以加工。此外,两个夹紧凸轮 和转台运动之间的协调和协作过程复杂且困难,这也使机器的整体结 构变得复杂。方案 2 -12机械原理 中的夹紧环将使容器在整个加工过程中处于夹紧状态。容器和夹紧环 会有严重的摩擦,这可能导致容器变形甚至破裂。这种摩擦状态会增 加系统的无用功率,降低机械系统的运动功率因数,增加能耗,不利 于低碳城市建设和工业加工。相比之下,第三种方案不仅能更好地实 现集装箱在连续工位的夹紧,而且在整个过程中集装箱与夹紧位置的 夹紧之间只有很大的摩擦力,因此系统的有效功率利用率高。同时, 夹紧斜台的设计过程简单,加工制造方便。 综上所述,我们采用方案三中的夹紧凸台将容器夹紧固定在灌装站 和封盖站,以防止容器跳动、加工错位和误差。 4。填充功能: (1)方案 1: 如图 2.2.2-8 所示。图示的凸轮机构用于通过凸轮的连续旋转实现填 充活塞的上下往复运动。由于弹簧的作用,当凸轮接近静止时,活塞 向上移动,此时灌装容器吸入液体,凸轮继续移动,推动活塞向下移 动。此时,灌装机构灌装空容器,因此往复运动可以实现灌装功能 图 2.2.2-8 凸轮灌装机构示意图 -13机械原理 (2)方案 2: 如图 2.2.2-9 所示,该方案采用联动机构实现灌装功能 图 2.2.2-9 虽然连杆机构制造简单,但设计过程复杂,所以我们采用第一种方 案来实现灌装功能 5。密封和封盖功能: 如下图 2.2.2-10 所示。这是我们设计的密封和封盖机构。这个机构 是凸轮机构。齿轮的连续旋转和凸轮的连续旋转实现密封和封盖机构 的上下往复运动,从而密封和封盖容器。 -14机械原理 图 2.2.2-10 凸轮密封压盖 6。换帽功能 方案 1: 如图 2.2.2-11 所示,转轮上每隔 120 度开一个孔,可以引入气泵密 封吸帽的地方的中心需要与下面转盘凹槽圆弧的中心共线。转轴上开 有方孔,使车轮与配套上工作台凹槽圆弧中心共线,转轴上开有方孔, 使车轮与配套上工作台凹槽圆弧中心共线, 转轴上开有方孔,使轮 子在配合上上下滑动,上下滑动,上下滑动,上下滑动,上下滑动, 随着方轴的转动,初始位置如图所示 图 2.2.2-11 罐盖由传送带组成,随方形轴旋转。 的初始位置如图所示。罐盖由传送带组成,在方形轴上以 256±199° 旋转,初始位置如图所示。罐盖紧密地布置在从传送带到抽吸盖开口 下方一定距离处(与容器的高度基本相同)至吸盖开口下方一定距离 处(与容器高度基本相同),并紧密排列。然而,该方案更加复杂,这 增加了空间的拥挤,并且使得采用更加麻烦。 选项 2:为了使空间更加宽敞、简单和优化,可以使用图 2.2.2-12 所 示的装置。 通过锥齿轮与与压盖机构凸轮 1 同轴的杆上的垂直杆连接。下部与 凸轮 2 -15机械原理 的转动中心连接,带动凸轮 2 随连杆转动,压缩弹簧,实现间隙盖更 换功能。 ,所以我们使用方案 2 来实现封面替换功能。 图 2.2.2-12 盖更换机构 - 16机器和机构理论 图 2.2.2-13 盖更换凸轮 -17机器和机构理论 图 2.2.2-14 分析产品输出和输送功能: 在产品输出和输送中,我们使用输出挡板和输出传送带,如容器输入 如图 2.2.2-15 所示,当容器到达图中所示的出口位置时,输出挡板将 容器推向输出传送带的方向,容器与旋转工作台一起旋转。在合力的 作用下,容器被带到输出位置 图 2.2.2-15 输出示意图 传送带,然后发送给下一个机械师 -18- 机械和机构理论 3.2.3,机械系统运动转换功能图 根据以上的运动形式 该方案的机械系统运动转换功能图如下: 199 针轮的连续旋转变为单向间歇运动电机 凸轮的连续旋转变为灌装口的直线往复运动,凸轮的连续旋转变为压 盖处的往复直线运动。 凸轮轴的旋转在换帽位置变成往复输送带的 旋转,旋转变成单向直线 所示,我们使用一根与凸轮 轮 1 同轴的直杆,实现了装帽功能,直杆的下部与凸轮相连。由于杆 的旋转驱动凸轮 2 旋转,弹簧被压缩以实现封盖功能,但是这很难实 现并且存在很大的误差。因此,需要进一步改进以优化该方案。 -19机械原理 图 3.3.1 方案 2:经过反复讨论,改进后的方案如图 3.3.2 所示。在其他机构保 持不变的情况下, 将连接到与封盖机构的凸轮 1 同轴的杆上的垂直杆改为锥齿轮连 接,下部连接到凸轮 2 的旋转中心。随着连杆的转动,带动凸轮 2 转 动,压缩弹簧,实现间隙封顶功能。 -20机械原理 图 3.3.2 摘要:系统由电机驱动电机带动齿轮 1 转动,齿轮 1 与双齿轮 轮 2 啮合,实现 4:1 减速。此时,双齿轮 2 将运动传递给与齿轮 3 同轴的齿轮 3,齿轮 3 与齿轮 4 啮合,传动比为 4∶1,齿轮 4 带动与 齿轮 4 同轴的锥齿轮 5 转动,锥齿轮 5 与齿轮 6 啮合,为灌装压盖机 构的上下往复运动提供动力源齿轮 4 驱动其同轴销轮,该销轮驱动六 角槽轮间歇旋转。1s 旋转一个站。转台与六角槽轮同轴,实现每秒一 站的间歇旋转。另一方面,与凸轮同轴的锥齿轮 7 与锥齿轮 8 啮合, 锥齿轮 8 带动曲柄滑动,从而实现换盖转盘的间歇转动工作时,瓶子 沿传送带匀速直线运动,进入旋转工作台的凹槽内。当工作台旋转时, 驱动空瓶旋转到下一个工作位置。固定工作台的凹槽和挡板定位,确 保填充和密封顺畅工作时,工作台旋转 60 度,凸轮旋转一次,带动 压板完成填充和密封,换盖盘在回程和接近静止时完成往复运动。工 作台停止时,凸轮进入推动行程,压板向下移动,灌装和封盖在远程 静止状态下完成。当凸轮返回行程并接近静止时,工作台旋转,压板 的换盖盘通过弹簧返回,同时换盖盘完成往复运动如此往复