醬類食品灌裝機機構(gòu)及其傳動裝置的設(shè)計機械原理課程設(shè)計

1、機械原理課程設(shè)計設(shè)計題目：系 專業(yè) 班設(shè)計者指導(dǎo)教師.I一 -1 ;</ij,1, / .1/年月日 丁1- .«課程設(shè)計任務(wù)書內(nèi)一、設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)：容灌裝水平(瓶/ min)： 21瓶/min及電動機功率/ kW 2.9kW任電動機同步轉(zhuǎn)速/ ( r / min)：1500r / min務(wù)工作行程/ mm 80mm每瓶醬凈重(g/瓶)；200400工作條件：兩班制,使用年限10年,非連續(xù)單向運轉(zhuǎn),載荷平穩(wěn),小批量生產(chǎn),運輸鏈速度允許誤差土 3 % ± 5%.二、設(shè)計任務(wù)：1.按工藝動作要求擬定機構(gòu)運動循環(huán)圖；2.進行轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu).定量灌裝機構(gòu),壓蓋密封機構(gòu),

2、粘貼機構(gòu)的選型；3.選擇合理的機械運動機構(gòu)；4.擬定機械傳動方案,執(zhí)行機構(gòu)參數(shù)；5.畫出機構(gòu)運動方案簡圖：6.計算總傳動比,傳動系統(tǒng)設(shè)計及其主要傳動件尺寸計算.三、每個學(xué)生應(yīng)在教師指導(dǎo)下,獨立完成以下任務(wù)：(1)減速機裝配圖1張;(2)零件工作圖 23張；(3)設(shè)計說明書 1份(60008000字).進起止日期工作內(nèi)容6.25 - 6.26傳動系統(tǒng)總體設(shè)計及其畫出設(shè)計的圖；6.27 - 6.28設(shè)計傳動零件的設(shè)計圖及其參數(shù)計算；6.29 - 6.30醬類食品灌裝機機構(gòu)及其傳動裝置的運動簡圖的整理、整理說明書7.1整理課程設(shè)計主 1朱理.機械原理M.北京：高等教育出版社,2021: 15-200

3、要 2戴娟.機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書M.北京；高等教育出版社.2021參 3鄒慧君.機械原理課程設(shè)計手冊M.北京.高等教育出版社.1998資料指導(dǎo)老師簽字：老三2021年6月25日系教研室主任簽字：2021年7月1日目錄0.設(shè)計任務(wù)書11 .工作原理和工藝動作分析 22 .工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖33 .執(zhí)行機構(gòu)選型 44 .機械運動方案的選擇和評定 .1,5, I ；5 .機構(gòu)運動簡圖：6一、«6 .械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu) 77 .參考資料 11不4. .18 .設(shè)計總結(jié) 121 .工作原理和工藝動作分解1 .工作原理分析灌裝機構(gòu)的工作原理圖如圖1-1所示,當(dāng)灌裝機構(gòu)向上

4、運動,利用大氣壓強,將醬料壓出, 六位工作盤上如圖1-2的空罐接入醬料,工作盤旋轉(zhuǎn)到第二位,壓蓋機構(gòu)向下壓,不完全齒輪上頂, 完成壓蓋密封動作,再旋轉(zhuǎn)到下一個位,進行粘貼商標(biāo),貼完商標(biāo),即可旋轉(zhuǎn)的送出位,將完成的 醬罐送上皮帶.在此過程中完成了自動轉(zhuǎn)位,定量灌裝,壓蓋密封,粘貼商標(biāo)四個動作.圖1-1灌裝機構(gòu)的工作原理示意圖圖1-1灌裝機構(gòu)的工作原理示意圖2 .工藝動作分析在工作的過程中,電動機帶動各機構(gòu)的運動,頂桿機構(gòu)上下反復(fù)的運動完成加料動作,間歇機構(gòu)進行自動轉(zhuǎn)位動作,帶動完成壓蓋,粘貼商標(biāo)的動作：1將灌裝物料輸送至料斗料腔,可利用機械參加料斗中；2將空瓶或空瓶送至多工位轉(zhuǎn)盤,并能自動轉(zhuǎn)位；

5、3能實現(xiàn)定量灌裝利用偏置曲柄頂桿機構(gòu),使活塞上下運動,將醬料壓入空瓶中；4壓蓋密封壓蓋機構(gòu)在電動機的驅(qū)動下,下壓完成密封動作,間歇機構(gòu)自動轉(zhuǎn)位,即可完成下一步動作；5粘貼商標(biāo)利用頂桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)將商標(biāo)粘貼在罐上；6送出成品自動轉(zhuǎn)位機構(gòu)將成品送上傳送帶完成送出.在完成醬類食品灌裝的過程中,有灌裝動作,自動轉(zhuǎn)位動作,壓蓋密封動作,粘貼商標(biāo)動作四個動,壓蓋密封機構(gòu),粘貼機構(gòu)減速器作為重點,所以也要重點考慮：灌裝機構(gòu),間歇機構(gòu)自動轉(zhuǎn)位機構(gòu)電動機擬定運動循環(huán)圖的目的是確定各機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動作的先后順序、相位,以利于設(shè)計、裝配和調(diào)試.以自動轉(zhuǎn)位機構(gòu)間歇機構(gòu)每轉(zhuǎn)完成一個運動循環(huán)所以擬訂運動循環(huán)圖時,以轉(zhuǎn)盤的

6、轉(zhuǎn)角作為橫坐標(biāo)0 °、360° ,以各機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)作出位移曲線.運動循環(huán)圖的位移曲線主要著眼于運動的起迄位置, 根據(jù)上述表述作出灌裝機構(gòu),壓蓋密封機構(gòu),粘貼機構(gòu)的運動 .I « I循環(huán)圖如圖1-4所示.圖1-4灌裝機構(gòu)運動循環(huán)圖. ,一3.執(zhí)行機構(gòu)選型根據(jù)間歇機構(gòu)自動轉(zhuǎn)位機構(gòu),灌裝機構(gòu),壓蓋密封機構(gòu)和粘貼機構(gòu)這四個執(zhí)行構(gòu)件的動作要求 和結(jié)構(gòu)特點可以選擇一些常用機構(gòu)選型的形態(tài)學(xué)矩陣,如表1.1所示.可以計算出醬類灌裝機機構(gòu)及其傳動裝置的運動方案數(shù)目No表1.1機構(gòu)選型的形態(tài)學(xué)矩陣轉(zhuǎn)盤間歇機構(gòu)齒輪機構(gòu)凸輪間歇機構(gòu)棘輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)灌裝機構(gòu)偏置曲柄滑塊 機構(gòu)

7、凸輪間歇機構(gòu)滑塊搖桿機構(gòu)凸輪間歇機 構(gòu)壓蓋密封機構(gòu)偏置曲柄滑塊 機構(gòu)直動從動件凸 輪機構(gòu)凸輪間歇機構(gòu)凸輪間歇機 構(gòu)粘貼機構(gòu)偏置曲柄滑塊 機構(gòu)偏置曲柄機構(gòu)滑塊搖桿機構(gòu)直動從動件 固定凸輪機 構(gòu)轉(zhuǎn)盤間歇機構(gòu)的選型1凸輪間歇機構(gòu)圖2-1凸輪間歇機構(gòu)示意圖優(yōu)點：結(jié)構(gòu)比擬緊湊,定位可靠,精確.可以選擇適當(dāng)?shù)谋P形從動件來減少動載荷,預(yù)防剛性 沖擊和柔性沖擊,承載力大,可用于大扭矩間歇運動場合,分度范圍大,適用范圍廣,設(shè)計限制少, 可用于各種運動規(guī)律.缺點：凸輪工作曲面復(fù)雜,加工難度大,加工本錢高,裝配調(diào)整要求嚴(yán)格,經(jīng)濟本錢高,預(yù)緊 容易自鎖,所以不用.2不完全齒輪機構(gòu)圖2-2不完全齒輪機構(gòu)示意圖優(yōu)點：結(jié)構(gòu)

8、簡單,工作可靠,容易制造.與其它間歇機構(gòu)相比,其從動輪每轉(zhuǎn)一周的停歇次數(shù),運動和停歇的時間比例,可在較寬廣的范圍內(nèi)調(diào)節(jié).缺點：嚙合傳動的開始和終了時,速度有突破,且加速度也不連續(xù),故沖擊較大,運動不平穩(wěn), 連續(xù),所以不用.(3)槽輪機構(gòu)圖2-3槽輪機構(gòu)示意圖優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,容易制造.轉(zhuǎn)位迅速,其機械效率高,故能平穩(wěn)地,間歇地進行轉(zhuǎn)位.缺點：其運動規(guī)律不能選擇,調(diào)節(jié)性能差,在撥銷進入和脫出槽輪時會產(chǎn)生柔性沖擊,故常使用于 速度要求不太高的運動中,我們所需要設(shè)計的冷霜自動灌裝機中的六工位轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為6.每秒,轉(zhuǎn)速不高,此缺點可以忽略,故比擬合理,因而選用此機構(gòu)作為自動轉(zhuǎn)為機構(gòu).裝灌機構(gòu)(1

9、)偏置曲柄滑塊機構(gòu)圖1圖2圖2-4偏置曲柄滑塊機構(gòu)示意圖(圖1和圖2)|優(yōu)點：就其理想的運動特性來說,此機構(gòu)完全能實現(xiàn)直線往復(fù)移動.如果連桿設(shè)計得當(dāng),此機構(gòu)具 有傳遞平穩(wěn)運動精確地優(yōu)點.缺點：由于連桿機構(gòu)的運動鏈較長,各運動副的運動誤差可能會引起機構(gòu)較大的誤差累積,但總體上很好的把握機構(gòu)的運動,所以選擇這個機構(gòu)為灌裝機構(gòu).(2)凸輪間歇機構(gòu)圖2-5凸輪間歇機構(gòu)示意圖優(yōu)點：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線,就可以使推桿得到各項預(yù)期的運動規(guī)律,而且機構(gòu)間緊缺點：凸輪廓線與推桿之間為點線接觸,易磨損,磨損后傳動不平穩(wěn),需經(jīng)常更換,造成經(jīng)濟本錢 高,所以不用.自動壓蓋機構(gòu)(1)偏置曲柄滑塊機構(gòu)圖2-6偏

10、置滑塊機構(gòu)優(yōu)點：就其理想的運動特性來說,此機構(gòu)完全能實現(xiàn)直線往復(fù)移動. 如果連桿設(shè)計得當(dāng),此機構(gòu)具 有傳遞平穩(wěn)運動精確地優(yōu)點.缺點：由于連桿機構(gòu)的運動鏈較長,各運動副的運動誤差可能會引起機構(gòu)較大的誤差累積, 特別 適當(dāng)運動副磨損之后,運動副間隙難以補償,而且由于運動副尺寸過大,會導(dǎo)致機構(gòu)體積增大,沒有停歇時間,不能進行壓蓋后的保壓功能,所以不用.(2)凸輪間歇機構(gòu)圖2-7凸輪間歇機構(gòu)示意圖優(yōu)點：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線,就可以使推桿得到各項預(yù)期的運動規(guī)律,而且機構(gòu)間緊 湊,在壓蓋完成時具有一段間歇時間,可實現(xiàn)保壓.缺點：凸輪廓線與推桿之間為點線接觸,易磨損,但是綜合比擬之下,這種機構(gòu)最為

11、適宜,所以選 擇這個機構(gòu)作為壓蓋密封機構(gòu).自動粘貼商標(biāo)機構(gòu)(1)偏置曲柄滑塊機構(gòu)圖2-8偏置曲柄滑塊機構(gòu)示意圖優(yōu)點：就其理想的運動特性來說,此機構(gòu)完全能實現(xiàn)直線往復(fù)移動. 如果連桿設(shè)計得當(dāng),此機構(gòu)具 有傳遞平穩(wěn)運動精確地優(yōu)點.缺點：由于連桿機構(gòu)的運動鏈較長,各運動副的運動誤差可能會引起機構(gòu)較大的誤差累積,特別適當(dāng)運動副磨損之后,運動副間隙難以補償,而且由于運動副尺寸過大,會導(dǎo)致機構(gòu)體積增大, 以不用(2)直動從動件固定凸輪機構(gòu)圖2-9直動從動件固定凸輪機構(gòu) 示意圖優(yōu)點：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線,就可以使推桿得到各項預(yù)期的運動規(guī)律,而且機構(gòu)間緊缺點：凸輪廓線與推桿之間為點線接觸,易磨損,綜

12、合比擬,所以選擇這個機構(gòu)作為粘貼商標(biāo)機構(gòu).4.機械運動方案的選擇和評定經(jīng)過對各種機構(gòu)的評估優(yōu)選,特別是滿足預(yù)訂的運動要求,從這些選型中剔除明顯的不合理方案,最后的出兩個較好的運動方案.如表 2-2所示運動方不轉(zhuǎn)盤間歇機構(gòu)灌裝機構(gòu)壓蓋密封機構(gòu)粘貼商標(biāo)機構(gòu)力殺一槽輪機構(gòu)凸輪間歇機構(gòu)偏置曲柄滑塊 機構(gòu)直動從動件固! 定凸輪機構(gòu)力殺一槽輪機構(gòu)凸輪間歇機構(gòu)凸輪間歇機構(gòu)直動從動件周 定凸輪機構(gòu)綜上所述,兩種運動方案的主要區(qū)別在于選擇兩種不同的壓蓋密封機構(gòu),如圖3-1所示主要的區(qū)別圖3-1.1方案一圖3-1.2方案二圖3-1方案一和方案二的主要運動區(qū)別示意圖圖3-1.1所示的是偏置曲柄滑塊機構(gòu),利用曲柄的轉(zhuǎn)

13、動帶動三角架的轉(zhuǎn)動使重物上、下運動,將瓶蓋壓在醬罐上,完成壓蓋密封動作.圖 3-1.2所示為凸輪間歇機構(gòu),為了保證滾子和凸輪充分接觸,在凸輪上安裝彈簧,當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動時,帶動三角架轉(zhuǎn)動使重物上、下反復(fù)運動,完成這一位置上的壓蓋密封動作.比擬：1.方案一的壓蓋密封機構(gòu),傳動系統(tǒng)運動鏈短,曲柄滑塊機構(gòu)滿足運動要求的尺寸綜合難度 大,方案二的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,且機構(gòu)綜合容易,可以精確滿足運動要求.2.方案一當(dāng)壓蓋完成 時,由于曲柄滑塊機構(gòu)的垂直位移時刻在變,沒有保壓時間,方案二在壓蓋完成時,有一段間歇運動時間,可以滿足保壓時間的要求,預(yù)防了醬類食品的變質(zhì).綜合各方面的優(yōu)勢,所以選擇方案二 作為壓蓋密封機

14、構(gòu).5.機構(gòu)運動簡圖按已經(jīng)選定的四個執(zhí)行機構(gòu)和機械傳動系統(tǒng),畫出醬類食品灌裝機機構(gòu)機械運動方案示意圖,如圖 4-1所示.圖4-1機械運動方案示意圖6.機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)1.變速機構(gòu)的運動分析圖5-1 f Z jI it"#" 根據(jù)圖5-1得到以下數(shù)據(jù)：''''''1 J ' 11- .q I(1) 1為皮帶輪：i i = 2,；cZ|, 11 . / ?2、3、4、5、6 為齒輪：Z2=20Z3=100Z4=20Z5=140Z5=20 . I, f1 Ii 32=Z3/z 2=140/20=7, i 54=Z

15、5/z4=100/20=5n1=n/(i 1*i 32*i 34)=1500/(2*7*5)=14r/min(2)減速器由齒輪6輸出14r/min的轉(zhuǎn)速,經(jīng)過一級齒輪傳動后,減少到 7/min6、7為齒輪: Z6=20Z7=40, i 76=Z7/z 6=40/20=2,(3) n2=nI/i 76=7 / 2=r/min所以轉(zhuǎn)盤旋速為3.5r/min時,每分鐘灌裝的瓶數(shù)為21瓶.2 .裝灌機構(gòu)和壓蓋密封機構(gòu)的尺寸綜合及運動分析灌裝機構(gòu)和壓蓋密封機構(gòu)選用的是凸輪間歇機構(gòu),從動件從距凸輪轉(zhuǎn)動中央最遠的位置運動到距凸輪轉(zhuǎn)動中央最近的地方時,凸輪所轉(zhuǎn)過的角度為6 ,如圖 5-3所示.圖5-3凸輪機構(gòu)

16、轉(zhuǎn)動規(guī)律基圓半徑：r0=400mm滾子半徑：r=30mm行程：H=300mm推程角：6 0=60°回程角：6 1=60°近休止角：6 2=90°遠休止角：6 3=150°最大壓力角：a =30°得到凸輪機構(gòu)轉(zhuǎn)速：w=2.198/s3 .粘貼機構(gòu)的尺寸綜合分析h=100mm由運動循環(huán)機構(gòu)圖可得到粘貼機構(gòu)采用直動從動件固定凸輪機構(gòu),從動件的行程為 凸輪的位移曲線,如圖5-4所示.圖5-4凸輪機構(gòu)位移曲線圖5-5直動從動件固定凸輪機構(gòu)根據(jù)凸輪機構(gòu)的位移曲線設(shè)計直動從動件凸輪機構(gòu),如圖5-5所示,其中固定凸輪采用固定槽,棍子的運動沿著預(yù)定的軌跡,可以到

17、達工作的行程,完成粘貼動作.4 .轉(zhuǎn)盤間歇機構(gòu)的尺寸綜合轉(zhuǎn)盤間歇機構(gòu)采用單圓銷槽輪機構(gòu)實現(xiàn)間歇運動,如圖5-6所示.主盤的轉(zhuǎn)速為3.5r/min,中心距a=300mm!$工位要求槽數(shù)為Z=6槽輪機構(gòu)的幾何尺寸計算：1槽間角 2 2,2 2=360° /z=60°2槽輪運動角21, 21=180° -22=120°3圓銷回轉(zhuǎn)半徑 R1, R1=asin2=300Xsin30 ° =150mm4槽輪半徑 R2, R2=acos 2=300X cos30° =260mm5鎖止弧張角 丫,T =360° -2 1=360°

18、 -120° =240°6圓銷半徑r,取r=R/6=25mm7槽輪齒頂厚e,取e=5mm8鎖止弧半徑 Rs,Rs=R-r-e=150-25-5mm=120mm9槽輪槽深 h,h>R>a-R 1-r=260-300-150-25mm=135,取 h=140mm10運動系數(shù) k,k=1/2-1/Z=1/311Ri與 a 的比值入,入=R/a=150/300=0.512槽輪機構(gòu)的運動分析槽輪角位移：巾2=arctan入sin巾i/1-入cos巾2槽輪角速度：2=d2/dt=入cos巾1-入/1-2入cos巾i+入31槽輪角加速度：c2=d2巾2/dt2=入入2-1sin巾i/1-2入cos巾1+入2212其中, 1=2兀 n1/60rad/s=3.1416rad/s圖5-6槽輪機構(gòu)7 .參考文獻1朱理.機械原理M.北京：高等教育出版社,2021: 15-2002戴娟.機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書M.北京；高等教育出版社.20213鄒慧君.機械原理課程設(shè)計手冊M.北京.高等教育出版社.19984王三民,機械原理與設(shè)計課程設(shè)計M.北京.機械工業(yè)出版社,2005.8 .課程設(shè)計小結(jié)俗話說“紙上學(xué)來終覺淺,絕知此事要躬行,這話一點不假.這次做課程設(shè)計,讓我深刻地認(rèn) 識到自己所存在的諸多缺乏：1),理論知識