自動(dòng)灌裝機(jī)說(shuō)明書

1、自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書自動(dòng)灌裝機(jī)總體設(shè)計(jì) 目錄1工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程- 2 -2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求- 2 -3設(shè)計(jì)過(guò)程- 2 -（一）運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖：- 2 -（二）機(jī)構(gòu)的初步選型- 6 -（三）冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)總體布置圖- 8 -（四）運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算及分析：- 10 -1）電動(dòng)機(jī)的選擇：- 10 -2）行星輪系傳動(dòng)比的計(jì)算：- 11 -3）V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇：- 12 -4）軸的相關(guān)計(jì)算：- 13 -5）執(zhí)行構(gòu)件相關(guān)參數(shù)的確定：- 14 -4參考書目：- 15 -冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1 工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程 冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)是通過(guò)出料活塞干上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)冷霜灌裝入盒內(nèi)。其主要工藝動(dòng)

2、作有：1） 將空盒送進(jìn)六工位盤，利用轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動(dòng)變換不同工位；2） 在灌裝工位上空盒上升灌入冷霜；3） 在貼錫紙工位上粘貼錫紙（利用錫紙下降）；4） 在蓋盒蓋工位上將盒蓋壓下；5） 送出成品。2 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求1） 冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力：60盒min。2） 冷霜盒尺寸：直徑D=3050mm,高度h=1015mm。3） 工作臺(tái)面里地面的距離約11001200mm。4） 要求機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，運(yùn)動(dòng)靈活可靠，易于制造。3 設(shè)計(jì)過(guò)程1) 按工位動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。四個(gè)基本運(yùn)動(dòng)：1. 輸送帶的連續(xù)運(yùn)動(dòng)；2. 六工位盤的間歇轉(zhuǎn)動(dòng);3. 灌裝頂桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng);4. 貼錫、壓蓋壓桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)。5.

3、送出成品。（一）運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖：運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的設(shè)計(jì):a) 灌裝、貼錫、加蓋工藝流程：1) 空盒通過(guò)輸送帶至六工位盤位置1。2) 六工位盤做間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，每次轉(zhuǎn)動(dòng)60°，轉(zhuǎn)動(dòng)是其他機(jī)構(gòu)不執(zhí)行動(dòng)作。3) 當(dāng)轉(zhuǎn)盤停止時(shí)，灌裝頂桿上升至工位2進(jìn)行灌裝，同時(shí)貼錫、加蓋壓桿遠(yuǎn)休結(jié)束后進(jìn)行工藝動(dòng)作。4) 灌裝機(jī)構(gòu)達(dá)到頂端完成灌裝后回到初始位置，同時(shí)貼錫、加蓋桿升到高位，一次循環(huán)結(jié)束。b) 工藝過(guò)程的執(zhí)行構(gòu)件：1) 送料機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)主要是實(shí)現(xiàn)輸送帶的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，把空盒送入工位，并將成品輸出。2) 槽輪機(jī)構(gòu)：它是在軸II上通過(guò)變向連接槽輪，帶動(dòng)六工位盤實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。3) 灌裝機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)有固定在軸I上的直動(dòng)推桿凸

4、輪機(jī)構(gòu)組成，通過(guò)高低往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)灌裝動(dòng)作。4) 貼錫、加蓋機(jī)構(gòu)：又凹槽凸輪和壓桿及壓桿上固定的貼錫、加蓋部件組成，通過(guò)高低往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一次性完成兩個(gè)動(dòng)作。c) 各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)：1) 協(xié)調(diào)原則：輸送帶是連續(xù)運(yùn)動(dòng)，且它置于六工位盤1、5工位下面，既不能于工位盤發(fā)生摩擦，也要求它不干涉其它幾個(gè)機(jī)構(gòu)的完整運(yùn)動(dòng)，所以傳動(dòng)輪尺寸要求有限制。六工位盤間歇時(shí)要實(shí)現(xiàn)三個(gè)執(zhí)行動(dòng)作，設(shè)計(jì)凸輪尺寸不應(yīng)太大，各動(dòng)作之間應(yīng)互不影響，一個(gè)是上升、下降，一個(gè)是下降、上升，六工位盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它們不進(jìn)行任何動(dòng)作。各構(gòu)件要準(zhǔn)確定位，以免回撞到其它構(gòu)件。定標(biāo)構(gòu)件的選擇：設(shè)計(jì)時(shí)下邊兩根軸轉(zhuǎn)動(dòng)同步，但轉(zhuǎn)向相反，選擇軸I為定標(biāo)構(gòu)件，六工

5、位盤開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的起始點(diǎn)。 2) 計(jì)算機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)周期：因?yàn)樯a(chǎn)率Q=60盒/min，所以周期T=60s/60=1s，此時(shí)定標(biāo)構(gòu)件對(duì)應(yīng)分配軸轉(zhuǎn)角=360°。3) T時(shí)間個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的行程區(qū)段：輸送帶區(qū)段：連續(xù)傳動(dòng)（0360°）。六工位盤區(qū)段：六工位盤的轉(zhuǎn)動(dòng)盒停歇，所占時(shí)間比：K=(z-2)/(z+2)=(6-2)/（6+2）=1：2，所以在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，六工位盤1/3（120°）時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)，2/3（240°）時(shí)間停歇。灌裝頂桿行程區(qū)段：1=120°（停）、2=90°（上升）、3=60°（停）、4=90°（下

6、降）。貼錫、加蓋機(jī)構(gòu)行程區(qū)段：1=120°（停）、2=90°（下降）、3=60°（停）、4=90°（上升）。4) 繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖：1. 圓周式循環(huán)圖：2. 直線式循環(huán)圖輸送帶連續(xù)傳動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤停止頂桿停頂桿上頂桿停頂桿下壓桿停壓桿下壓桿停壓桿上°°°°：3. 直角坐標(biāo)式循環(huán)圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)1：送料機(jī)構(gòu)連 續(xù) 運(yùn) 動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)2：槽輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn) 動(dòng)停 歇執(zhí)行機(jī)構(gòu)3：灌裝機(jī)構(gòu)停上 升停下 降執(zhí)行機(jī)構(gòu)4：貼錫、加蓋機(jī)構(gòu)停下 降停上 升分配軸轉(zhuǎn)角 ： 0° 120° 210° 270° 360&

7、#176;執(zhí)行機(jī)構(gòu)一送料機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)二槽輪機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)三灌裝機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)四粘錫，加蓋機(jī)構(gòu)0 90 120 180 210 270 360（二）機(jī)構(gòu)的初步選型轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，容易制造。轉(zhuǎn)位迅速，其機(jī)械效率高，故能平穩(wěn)地，間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。缺點(diǎn)：其運(yùn)動(dòng)規(guī)律不能選擇，調(diào)節(jié)性能差，在撥銷進(jìn)入和脫出槽輪時(shí)會(huì)產(chǎn)生柔性沖擊，故常使用于速度要求不太高的運(yùn)動(dòng)中，我們所需要設(shè)計(jì)的冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)中的六工位轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為6°每秒，轉(zhuǎn)速不高，此缺點(diǎn)可以忽略，故比較合理，因而選用此機(jī)構(gòu)?？蘸猩仙龣C(jī)構(gòu)直動(dòng)滾子盤形凸輪機(jī)構(gòu):優(yōu)點(diǎn)：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各項(xiàng)預(yù)期

8、的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。缺點(diǎn)：凸輪廓線與推桿之間為點(diǎn)線接觸，易磨損，但是綜合比較之下，這種機(jī)構(gòu)最為合適。貼錫紙 壓盒蓋機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)精確，可靠?？蓾M足使用要求。缺點(diǎn)：易磨損，制造較一般凸輪難，但是綜合比較之下，這種機(jī)構(gòu)最為合適。直動(dòng)滾子推桿封閉式凸輪機(jī)構(gòu)：（三）冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)總體布置圖1）主視圖2）左視圖 （四）運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算及分析：1）電動(dòng)機(jī)的選擇：從機(jī)構(gòu)所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)要求著手。每秒生產(chǎn)一個(gè)成品，這樣要保證六工位盤在一秒內(nèi)完成停止轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作。經(jīng)過(guò)考慮，在運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖中，將停止時(shí)間定為2/3秒，六工位轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間則為1/3秒，六工位盤與從動(dòng)槽輪同軸，有相同的運(yùn)動(dòng)情況，故主動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)動(dòng)

9、2/3圈所用的時(shí)間為1/3秒。它的轉(zhuǎn)速可以求出，（2/3）r/（2/3）s=1 r/s。通過(guò)軸之間的傳速關(guān)系，不難看出，兩根主軸利用錐齒輪變向后，轉(zhuǎn)速仍為一圈每秒。再加上皮帶傳動(dòng)，周轉(zhuǎn)輪系兩個(gè)小系統(tǒng)的變速(它們的變速比均為5：1)，可得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為:1×5×5=25r/s=1500r/min。電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇： 電動(dòng)機(jī)主要有Y、YZ、YZR系列，無(wú)特殊需要，一般選取Y系列的三相交流異步電動(dòng)機(jī)；而YZ、YZR系列一般用于頻繁啟動(dòng)，制動(dòng)和換向，具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大的過(guò)載能力。我們所設(shè)計(jì)的冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)對(duì)于工作無(wú)特殊要求，選用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)功率的

10、確定： 工作所需功率Pw=Fv/1000KW=1700*3.925/1000=6.63KW 電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的總效率為=1*2*3=0.98*0.96*0.94=0.884 所需電動(dòng)機(jī)的功率Pd=Pw/=7.52KW。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定： 參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，電動(dòng)機(jī)在同一額定功率下有幾種同步轉(zhuǎn)速可供選用，同步轉(zhuǎn)速越高，尺寸重量越小，價(jià)格越低，且效率越高。設(shè)計(jì)時(shí)可優(yōu)先選取同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min的電動(dòng)機(jī)，在我們的設(shè)計(jì)中，選用n=1500r/min的電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定：電動(dòng)機(jī)確定型號(hào)時(shí)應(yīng)該滿足下列條件：PK*Pd KW.查表選取Y132M-4型電動(dòng)機(jī)，其具體參數(shù)如下所

11、示電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/KW滿載轉(zhuǎn)速r/min同步轉(zhuǎn)速r/min起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)外形尺寸/mmY132M-47.5144015002.22.2515*280*315與同類電動(dòng)機(jī)比較，選取功率為P=7.5 KW。2）行星輪系傳動(dòng)比的計(jì)算： 2K-H行星輪系（負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)）m=2.5 z1=40 z2=60 z3=160=1-=-=1+=1+=53）V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇：1.確定計(jì)算功率（KW）：查表得工作情況系數(shù)1.3 =P=1.3*7.59.75KW 2.選擇帶型：由于9.75KW，小帶輪轉(zhuǎn)速1500r/min，確定選用SPZ型。3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑：查表取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑50mm，根據(jù)公式

12、i，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑為2500mm。驗(yàn)證帶的速度V=/60/1000=3.925 帶的速度合適。4.確定窄V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距：根據(jù)0.7（D1+D2）2（D1+D2），初步確定中心距=550mm。根據(jù)公式計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：=2+/2（D1+D2）+/4=1589.182mm查表選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=1400mm計(jì)算實(shí)際中心距a=+（-）/2=455.409mm中心距可調(diào)范圍： =a+0.03=497.409mm =a-0.015=434.409mm5.驗(yàn)證主動(dòng)輪上的包角a1：a1=180°-（D2-D1）/a*57.3°=154.8°>120°

13、主動(dòng)輪上的包角合適。6.計(jì)算窄V帶的根數(shù)Z：由式子知 Z=/（+），由已知條件查表得=3.26KW，=0.23KW，=0.93，=0.96，于是z=3.26，取z=4根。7.計(jì)算初拉力：=500/zV（2.5/-1）+q，帶入數(shù)據(jù)算得=547N。8.計(jì)算作用在軸上的壓力Q： Q=2*zsin(a1/2)=4271N。4）軸的相關(guān)計(jì)算：一、軸的測(cè)定軸的設(shè)計(jì)包含材料，確定結(jié)構(gòu)和計(jì)算工作能力（強(qiáng)度剛度震動(dòng)穩(wěn)定性）等內(nèi)容。一般步驟是：選擇材料，軸徑概略計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核，剛度校核，震動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)（高速轉(zhuǎn)軸）。.本系統(tǒng)的軸材料主要采用45號(hào)鋼。它的機(jī)械性能為：正火熱處理，毛坯直徑d為25100mm，

14、硬度170207，拉伸強(qiáng)度限B 600拉伸屈服限s 300彎曲疲勞限-1 240扭轉(zhuǎn)疲勞限-1 140 (N).a.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算:對(duì)于實(shí)心軸，其強(qiáng)度條件式：=T/=（9550*(P/n)）/0.2 （單位：MPa ）;改成計(jì)算軸的直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算公式為：d=×=c(mm)對(duì)于45號(hào)鋼，C=107118（=4030 N/）。d×112=19.403b.按扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)行計(jì)算：.圓柱軸扭轉(zhuǎn)角:=Tl/G=9550××p/n×l/G/32(rad)取鋼的剪切彈性模量G=81000 N d（91108）d91108(mm)=27.122mm軸承的選擇滑

15、動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承都可用于支撐軸及軸上零件，以保持軸上的旋轉(zhuǎn)精度，并減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損?；瑒?dòng)軸承在一般情況下摩擦損失較大，使用維護(hù)和潤(rùn)滑也比較復(fù)雜，而且對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的分析所需啟動(dòng)力矩不大，軸向尺寸小。承載能力和抗沖擊能力不必太大。也沒(méi)有劇烈沖擊震動(dòng)。所以選用滾動(dòng)軸承。要選擇合適的軸承，必須知道的參數(shù)為，錐齒輪上的圓周力，徑向力，軸向力。軸頸直徑我們采用d=40mm。軸承轉(zhuǎn)速為60r/min，工作穩(wěn)定，它預(yù)期的壽命為20000小時(shí)。采用角接觸軸承，先確定軸承型號(hào)。5）執(zhí)行構(gòu)件相關(guān)參數(shù)的確定：1.由于六工位要實(shí)現(xiàn)每次60°較的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，所以，槽數(shù)設(shè)為z=6。2.圓銷數(shù)n的選擇:在

16、實(shí)際工作中，我們所要達(dá)到的運(yùn)動(dòng)效果為在六工位盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)完成灌霜、貼紙，壓蓋三道工序。因此，應(yīng)使停止的時(shí)間長(zhǎng)于轉(zhuǎn)時(shí)。即保證k0.5，但不應(yīng)太短。若撥盤上均布n個(gè)銷則一周內(nèi)槽輪被播n次。若撥盤上均布n個(gè)銷，則一周內(nèi)槽輪被撥n次，運(yùn)動(dòng)系數(shù)是單銷的n倍。k=n（1/2-1/z）1n2z/(z-2)因?yàn)閦已等于6，可得n=1或2或3。當(dāng)n=1時(shí)，k=1/2-1/z =1/2-1/6=1/3當(dāng)n=2時(shí)，k=2×1/3=2/3當(dāng)n=3時(shí)，k=1出于產(chǎn)品的實(shí)際考慮，選n=13應(yīng)用比較廣泛的外槽輪（徑向槽均布）4.利用書上公式，試求出加速度與角加速度的最大值。5.計(jì)算幾何尺寸。撥盤軸的直徑d1與槽輪軸直徑d2的限制條件。/=（cos-）/（1-2cos+）/=（-1）sin/（1-2cos+）代