旋转型灌装机设计说明书
更新时间:2023-07-28 02:38:01 阅读量: 实用文档 文档下载
目录1 设计题目1.1 设计条件 1.2 设计任务 1.3 设计思路
2 原动机的选择 3 传动比分配 4 传动机构的设计4.1 减速器的设计 4.2 第二次减速装置设计 4.3 第三次减速装置设计 4.4 齿轮的设计
5 方案拟定比较5.1 综述 5.2 选择设计方案 5.3 方案确定
6 机械运动循环图 7 凸轮设计、计算及校核 8 连杆机构的设计及校核 9 间歇机构设计 10 设计感想 11 参考资料
1 设计题目设计旋转型灌装机。在转动工作台上对包装容器(如玻璃瓶)连续灌 装流体(如饮料、酒、冷霜等) ,转台有多工位停歇,以实现灌装、封口 等工序。为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口,应有定位装置。 如图 8.4 中,工位 1:输入空瓶;工位 2:灌装;工位 3:封口;工位 4: 输出包装好的容器。固定工作台
1
4
传送带 2 3 转台
1.1 设计条件该机采用电动机驱动,传动方式为机械传动 旋转型灌装机技术参数 方案号 A B C 转台直径 mm 600 550 500 电动机转速 r/min 1440 1440 960 灌装速度 r/min 10 12 15
1.2 设计要求1.旋转灌装机应包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种常用机构。 至少设计出三种能实现其运动形式要求的机构
2.设计传动系统并确定其传动比分配
3.在用 A2 图纸上画出旋转灌装机的运动方案简图和用运动循环图分配各 机构的节拍。
4.对连杆机构进行速度和加速度的分析,绘出运动线图,用图解法或者 是解析法设计平面连杆机构
5.凸轮机构的计算,按要求选择从动件运动规律,并确定基园半径,最 大压力角,最小曲率半径。对盘状凸轮要用解析法计算出理论廓线、实 际廓线值。绘制从动件运动规律线图及凸轮廓线图。 z2=20 z3=120 z4=20 6.齿轮机构的设计计算。 z5=120 z6=20 7.编写设计计算说明书。n=960r/min
i1=2
.2
原动机的选择本身设计采用方案 C。故采用电动机驱动,其转速为 960r/min。
i32=6 i54=6 n1=15r/min
灌装速度为 10 r/min
.3 传动比分配原动机通过三次减数达到设计要求。 第一次减速, 通过减速器三级减 速到 20r/min,其传动比分别为 2、6、6。第二次减速,夹紧装置,转动装 置及压盖装置所需转速为 10r/min,另设计一级减速,使转速达到要求,其 传动比分别为 2。 第三次减速, 传送带滚轴直径约为 10cm, 其转速为 5r/min 即可满足要求,另设两级减速,传动比都为 2 即可。
z6=20 z7=30 i76=1.5 n2=10r/min
.4 传动机构的设计
4.1 减速器设计减速器分为三级减速,第一级为皮带传动,后两级都为齿轮传动。 具体设计示意图及参数如下
1
3
4
2
5
6
1 为皮带轮:i1=2。 2、3、4、5、6 为齿轮: z2=20 z3=120 z4=20 z5=120 z6=20
i32=z3/z2=120/20=6 i54=z5/z4=120/20=6 n1=n/(i1*i32*i34)=960/(2*6*6)=15r/min
z6=20 z8=30 i9=2 i86=1.5 n3=5r/min
4.2 第二次减速装置设计
减速器由齿轮 6 输出 15r/min 的转速,经过一级齿轮传动后,减少到 10r/min。 6、7 为齿轮:z6=20 z7=30 i76=z7/z6=30/20=1.5 n2=n1/i76=20/2=10r/min
6 减速器 7
z6=20 z7=30 m=6mm α=20°
4.3 第三次减速装置设计减速器由齿轮 6 输出 15r/min 的转速,经两级减速后达到 5r/min, 第一级为齿轮传动,第二级为皮带传动。具体设计示意图及参数如下:
a=150mm r6=30mm r7=45mm rb6=56mm rb7=112mm ra6=66mm ra7=126mm αa6=31.32° αa7=26.50° pb6=14.76mm εa=1.64>1
9
8
6
减速器
6、8 为齿轮:z6=20 9 为皮带轮:i9=2 i86=z8/z6=30/20=1.5
z8=30
n3=n1/(i86*i9)=20/(2*2)=5r/min
4.4 齿轮的设计
上为一对标准直齿轮(传动装置中的齿轮 6 和齿轮 7) 。具体参数 为:z6=20,z7=30,m=6mm,α=20° 。
中心距:a=m(z6+ z7)/2=150*(20+30)/2=150mm 分度圆半径:r6= a*z6/2(z7+z6) =150*20/2(20+30) =30mm r7= a*z7/2(z7+z6) =150*30/2(20+30) =45mm 基圆半径:rb6=m *z6*cosα=6*20*cos20°=56mm rb7=m*z7*cosα=6*30*cos20°=112mm 齿顶圆半径:ra6=(z6+2ha*)*m/2=(20+2*1)*6/2=66mm ra7=(z7+2ha*)*m/2=(30+2*1)*6/2=126mm 齿顶圆压力角:αa6=arccos【z6cosα/(z6+2ha*) 】 =acrcos【20cos20° /(20+2*1) 】 =31.32° αa7=arccos【z7cosα/(z7+2ha*) 】 =acrcos【30cos20° /(30+2*1) 】 =26.50° 基圆齿距:pb6=pb7=πmcosα3.14*5*cos 20° =14.76mm 理论啮合线:N1N2 实际啮合线:AB 重合度:εa=【z6(tanαa6-tanα)+z7(tanαa7-tanα)】/2π =【20(tan31.32° -tan20° )+40(tan26.50° -tan20° )】/2π =1.64 εa>1 这对齿轮能连续转动
.5 方案拟定比较
5.1 综述待灌瓶由传送系统(一般经洗瓶机由输送带输入)或人工送入灌装机 进瓶机构,转台有多工位停歇,可实现灌装、封口等工序。为保证在这些 工位上能够准确地灌装、封口,应有定位装置。
固定工作台
1
4
传送带 2 3 转台
我们将设计主要分成下几个步骤: 1.输入空瓶:这个步骤主要通过传送带来完成,把空瓶输送到转台上使 下个步骤能够顺利进行。 2. 灌装: 这个步骤主要通过灌瓶泵灌装流体, 而泵固定在某工位的上方。 3.封口:用软木塞或者金属冠通过冲压对瓶口进行密封的过程,主要通 过连杆结构来完成冲压过程。 4.输出包装好的容器:步骤基本同 1,也是通过传送带来完成。 以上 4 个步骤 由于灌装和传送较为简单 无须进行考虑,因此,旋转 型灌装机运动方案设计重点考虑便在于转盘的间歇运动、封口时的冲压 过程、工件的定位,和实现这 3 个动作的机构的选型和设计问题。
5.2 选择设计方案
机构 转盘的间歇运动机构 封口的压盖机构 工件的定位机构
实现方案 槽轮机构 连杆机构 连杆机构 不完全齿轮 凸轮机构 凸轮机构
根据上表分析
得知 机构的实现方案有 2*2*2=8 种实现方案
为了实现工件定位机构,比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺点; 因为: 1)凸轮机构能实现长时间定位,而连杆机构只能瞬时定位,定位 效果差,精度低。 2)凸轮机构比连杆机构更容易设计。 3)结构简单,容易实现。 所以,在这里凸轮机构比连杆机构更适用。
为了实现封口的压盖机构,比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺 点; 因为凸轮机构, 1) 2) 加工复杂,加工难度大。 造价较高,经济性不好。
所以在这里连杆机构比凸轮机构更适用。
为了实现转盘的间歇运动机构,比较槽轮机构和不完全齿轮之间的 优缺点; 因为: 1)与其他间歇运动机构相比,不完全齿轮机构结构简单。 2)主动轮转动一周时,其从动轮的停歇次数,每次停歇的时间和每
次传动的角度等变化范围大,因而设计灵活。 3)而且它一般适用于低速、轻载的场合,并且主动轮和从动轮不能 互换。 所以在这里我们选择不完全齿轮来实现转盘的间歇运动。
综上可知:转盘的间歇运动机构,我们选择不完全齿轮机构;封口 的冲压机构,我们选择连杆机构;工件的定位机构,我们选择凸轮机构。
5.3 方案确定
转盘的间歇运动机构为不完全齿轮机构,封口的冲压机构为连 杆机构,工件的定位机构为凸轮机构
转盘的间歇运动机构为不完全齿轮,封口的冲压机构为连杆机构, 工件的定位机构为连杆机构
5.2.3 方案Ⅲ
转盘的间歇运动机构为不完全齿轮机构,封口的冲压机构为凸轮机构, 工件的定位机构为凸轮机。
r0=480mm
.6 机械运动循环图
rr=30 h=60mm
φ=30° φ`=30°
后
退 后 退
停止
φs=120° φs`=180° αmax=28° <30°
转
停止
动
传送带 转动 转台停止转动
前进
前进
灌
时间 0° (角度) 转动 装置
夹 紧装
30°60°90°120°150°180°210°240°270°300°330°360°
加紧 装置
压盖 装置
.
.7 凸轮设计、计算及校核a=100mm
此凸轮为控制定位工件机构,由于空瓶大约为 100mm,工件定位机 构只需 60mm 行程足够,故凸轮的推程设计为 60mm,以下为推杆的运动规 律:
b=900mm e=500mm s=220mm θ =10° rmin=51.3°
60mm
k=1.12>1
90° 120°
300° 330°
为了更好的利用反转法设计凸轮,根据上图以表格的形式表示出位移和 转角的关系。 度数 0° -90° 位移(mm) 0
105° 30
120° 60
120° -300° 60
315° 30
330° -360° 0
基圆 实际轮廓线
z 左=6
理论轮廓线
z 右=36 m=5mm α=20° θ =60° a=180mm r 左= r 右=90mm
基圆:r0=480mm 滚子半径:rr=30 行程:h=60mm 推程角:φ=30° 回程角:φ`=30° 进休止角:φs=120° 远休止角:φs`=180° 最大压力角:αmax=28° <30°
rb 左= 84.6mm rb 右=84.6mm ra
左= ra 右=95mm αa 左=αa 右=27° Pb 左=4.76mm Pb 右=14.76mm
.8 连杆机构的设计及校核
此连杆控制封装压盖机构,由于空瓶高度约为 250mm,故行程不 宜超过 300mm,由此设计如下连杆机构:
曲柄长:a=100mm 连杆长:b=900mm 偏心距:e=500mm
行程:s=220mm 级位夹角:θ = arccos【e/(a+b) arccos【e/(b-a) 】】=10° 最小传动角:rmin= arccos【e/(b-a) 】=51.3° 行程速比:k=(180°+θ )/(180°-θ )=1.12>1
.9 间歇机构设计
由于设计灌装速度为 10r/min,因此每个工作间隙为 6s,转台每转动 60° 用时 1s,停留 5s,由此设计如下不完全齿轮机构,完成间歇运用,以达 到要求
左边为不完全齿轮,右边为标准齿轮,左边齿轮转一圈,右边齿 轮转动 60°。具体参数为:z 左=6,z 右=36,m=5mm,α=20° ,θ =60° 。
中心距:a=m(z 左*360° + z7)/2=5*(6*6+36)/2=180mm /θ 分度圆半径:r 左= r 右=a/2=180/2=90mm 基圆半径:rb 左= rb 右=a*cosα/2=180*cos20°/2=84.6mm 齿顶圆半径:ra 左= ra 右=(z 右+2ha*)*m/2=(36+2*1)*5/2=95mm 齿顶圆压力角:αa 左=αa 右=arccos【z 右 cosα/(z 右+2ha*) 】 =acrcos【36cos20° /(36+2*1) 】=27° 基圆齿距:Pb 左=Pb 右=πmcosα3.14*5*cos 20° =14.76mm
.10 设计感想
第一次做课程设计,发现真的很难,不是以前想的那么简单。 通过这次课程设计,发现好多以前学习的内容已经忘记,好多知识理解 的不够深刻,以前所学习的知识不能相互联系整合,学习的知识不能联 系实际。这次课程设计对于我们来说真的是一次难得的学习与锻炼的机 会。 这次机械原理课程设计时间上虽有些紧张, 做设计的时候考虑的 也并不周全,但我们利用这段时间巩固了所学的知识,把所学理论运用 到实际设计当中,也充分的锻炼自己的能力。
通过这次机械原理课程设计,掌握了一些常用执行机构、传动机 构或简单机器的设计方法和过程,提高了我们综合运用机械原理课程理
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