机械原理课程设计——酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计

酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-1-机械原理课程设计设计说明书酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计起止日期：2011年6月27日至2011年7月1日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院（部）2011年7月1日why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-2-《机械原理》课程设计任务书2010—2011学年第二学期机械工程学院机械大类专业机械0907班课程名称：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完成期限：自2011年6月27日至2011年7月1日共1周内容及任务一、工作原理及工艺动作简介1）将灌装物料输送至料斗（料腔）。4）进行压盖密封。2）将空瓶或空罐送至多工位转盘，并能自动转位。5）进行粘贴商标。3）能实现定量灌装。6）将成品送出。二、原始数据灌装能力：22瓶/min工作行程：80mm电动机功率：3.0kw每瓶酱净重：200~400g/瓶电动机同步转速：1500r/min三、设计任务及设计要求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（自动转位机构）、定量罐装机构、压盖密封机构、粘贴商标机构的选型。3）结合设计要求，比较各 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 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）计算总传动比，传动系统设计及主要传动件尺寸计算。7）对传动机构和执行机构进行运动学尺寸计算（可用图解法、解析法或计算机编程完成）。8）对选定的某一机构进行运动 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，绘制其执行构件的运动线图。进度安排起止日期工作内容2011.6.27~2011.6.28工作原理分析、工艺动作分析、执行机构选型和拟定2011.6.28~2011.6.29运动规律和运动协调设计、绘制运动循环图2011.6.29~2011.6.30机构尺度设计、运动分析2011.6.30~2011.7.01动力分析、绘制机构运动方案简图2011.7.01~2011.7.01整理设计说明书、设计小结主 要 参 考 资 料 ［1］朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2010：99-277［2］戴娟．机械原理课程设计指导书［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2011：1-161 指导教师（签字）：银金光2011年4月25日why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-3-一、机器的功能和设计要求酱类食品如芝麻酱、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、居家旅行之佳品。酱类食品灌装机是食品加工企业不可缺少的生产设备。图1所示为一种酱类食品灌装机的实物外形图。酱类食品灌装机在设计过程中，为防止酱类食品变质，产品密封性要好，在密封后有一定的保压时间。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。其工作数据要求如下表：图1灌装能力：22瓶/min工作行程：80mm电动机功率：3.0kw每瓶酱净重：200~400g/瓶电动机同步转速：1500r/min酱类食品灌装机传动装置的设计也有如下要求：1）工作条件：两班制，非连续单向运转，工作环境良好，有轻微震动。2）使用期限：十年，大修期三年；3）生产批量：小批量生产（少于10台）4）生产条件：一般机械厂制造，可加工7~8级精度的齿轮及蜗轮。5）动力来源：电力，三相交流（220V/380V）。6）工作转速允许误差：±3%~5%。7）开式圆锥齿轮传动比i≤4，带传动比i≤3.5。二、工作原理和工艺动作分解酱类食品灌装机的主要工艺动作经过分析可知，有以下六个动作：1）加料：将灌装物料输送至料斗(料腔)，该动作依靠重力作用即可完成，实现自动加料；2）转盘间歇转动：将空瓶或空罐送至多工位转盘,并能自动转位，实现灌装，密封，贴why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-4-标的转换，有利于提高生产效率；3）灌装：能实现定量灌装，应根据设计要求确定空瓶灌装阶段停留的时间。又因为酱类的特殊性，故不能只依靠重力完成，需要采用特殊机构来实现灌装行为；4）密封：进行压盖密封，密封后应有一定的保压时间；5）贴标：进行粘贴商标；6）输送：将灌装，密封，贴标完成后的成品送出。通过对工作原理和工艺动作的分析，可以初步确定各机构相互位置的示意图如图2所示。图2三、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图对于酱类食品灌装机的运动循环图，主要是确定输入、灌装、密封、贴标、输出等执行why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-5-构件的先后顺序、相位，这样有利于对各执行机构进行设计、装配和调试。酱类食品灌装机的灌装机构为主机构，以它的原动件位于初始位置的时刻为起点，以横坐标表示主轴旋转的角度，纵坐标表示各执行构件的位移，机构的运动循环图如图3所示。如果以横坐标表示主轴旋转的时间，纵坐标表示机构旋转的角度，另一部分机构的运动循环图可以用图4表示，其中T代表主轴旋转一周所用的时间。图3图4四、机构选型根据灌装机构、转盘、压盖机构、贴标机构、输送机构这五个执行机构动作要求和结构特点，可以选择下表中所示的常用机构。why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-6-灌装机构曲柄滑块机构凸轮机构平面连杆机构转盘槽轮机构不完全齿轮机构凸轮式间歇运动机构压盖机构曲柄滑块机构凸轮机构贴标机构平面连杆机构凸轮机构圆柱凸轮机构输送机构带传动机构曲柄滑块机构（一）灌装机构的选择在酱类食品灌装机的设计过程中，需要保证每次灌装的酱类质量一定，采用单独的曲柄滑块机构或者平面连杆机构很难能够保证定量的效果。如果根据内燃机的原理加以变化，恰当的采用凸轮机构，则能保证灌装过程中的定量效果。灌装机构的示意图如图5所示。该机构由凸轮1、2分别控制滑块1、2的运动过程。在0~t1时间内，滑块1和2从初始位置处开始下降，在t1时刻，1和2均下降到最大位移处。在t1~t2时间内，两个滑块均保持静止。在t2~t3时间内，滑块1仍然保持静止，滑块2开始上升，其作用是对空瓶进行定量灌装。在t3~t4时间内，滑块1开始和滑块2一起上升回到初始位置。在t4~t5时间内，两个滑块均保持静止。一个周期的灌装过程完成。滑块1和2的位移曲线如图6所示：图5why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-7-图6由从动件的运动规律，即滑块1、2的位移曲线，下面可以对凸轮的轮廓曲线进行设计。因为凸轮工作的场合是低速、轻载，允许承受刚性冲击，采用一次多项式运动规律就可满足设计要求。凸轮的轮廓曲线设计如图7所示：图7经过调整两滑块在上升过程中的的位移差，即t2~t4时间内两滑块曲线所围成的面积（图8），就可以实现定量灌装。why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-8-图8（二）压盖机构的选择经过小组内两个人的讨论，压盖机构可以采用曲柄滑块机构，凸轮机构。两者比较起来采用凸轮机构更加容易设计和实现，且在压盖过程中能够保证瓶盖的受力大小稳定过渡，避免了可能存在的猛烈挤压。又因为凸轮在转动过程中对瓶盖由切向的摩擦力，可能导致瓶盖沿着切线方向由相对滑动，造成压盖过程中的误差，故设计了图9中所示的执行机构。图9当凸轮转动的的时候，平板受到弹簧力的作用始终与凸轮相切，平板类似于平底直动从动件。随着凸轮轮廓曲线的变化，平板做上下往复运动，从而对滑块推来的瓶盖进行挤压，实现压盖密封的目的。如果没有平板，而是将凸轮直接作用于瓶盖上时，瓶盖可能会由于沿运动切线方向摩擦力的作用而偏离位置。平板的运动曲线如图10所示：图10凸轮除了具有压盖的作用以外，还具有输送瓶盖的作用。此时凸轮是曲柄滑块机构中曲柄的变形，凸轮通过连杆带动滑块做往复运动，从而将沿垂直于纸面方向送入的瓶盖推动至预定位置。凸轮的轮廓曲线和曲柄滑块机构的设计如图11（平板和弹簧省略）：why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-9-图11（三）贴标机构的选择与之前的压盖机构相比，贴标机构只需要用很小的力去挤压，而且不需要一段时间的保压，经过讨论我们采用了圆柱凸轮机构。这样就可以将电动机的旋转运动转变为滑块水平方向的往复运动。运动设计简单，且能很好的实现贴标所要求的工艺动作。贴标机构的工作原理图如图12所示：图12当圆柱凸轮绕轴旋转时，通过杆件的传动，可以实现滑块１在水平方向上左右移动。当滑块２位于最左端的极限位置时，商标纸在瓶子上方的空间里通过皮带轮的摩擦传动，以一定的速度传送到瓶子右侧。同时，滑块１也一起运动到最左端的极限位置，通过与瓶子侧面的轻微挤压，便可以将标签粘贴到瓶子上。正在粘贴的标签相对之前的位why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-10-置有一段向左的位移且被拉紧，当商标纸倾斜到与切刀接触的位置时就会被切断。一个瓶子的贴标过程结束。滑块１和滑块２的位移曲线完全相同，如图所示：图13（四）自动转位机构的选择自动转位机构是整个酱类食品灌装机的重要构件，它具有协调灌装机构，压盖机构，贴标机构和输送机构的作用。联系其它的工艺动作顺序和运动循环图，我们小组选用了槽轮机构来实现转盘的自动转位。转盘的示意图如图14。图中有五个工位可以装夹瓶子，相邻每两个工位之间的夹角为72°。可以同时进行输入、灌装、压盖、密封、输出五个工艺动作，节省时间，提高灌装效率。控制转盘间歇运动的槽轮机构的示意图如图15。图14图15由槽轮机构的工作原理可知，当主动销轮转动一周时，从动槽轮转过一个径向槽，转过角度72°。槽轮和转盘是联动的，故转盘也转过72°，即一个工位。这样，主动销轮转动五个周期后，一件成品就完成了。设计要求灌装能力为22瓶/min，即每分钟从转盘要输出22瓶，主动销轮每分钟要转22转即可达到设计要求。why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-11-（五）传送机构的选择在转盘未转动的时候，需要将空瓶送入工位，将成品送出工位。我们小组首先考虑的是传送带传送，在传送带传入的末端和传出的始端，用曲柄滑块机构将瓶子送入指定的工位，但是后来想到在自动转位机构中已经采用了槽轮机构，那么在传送机构中可以再使用一组槽轮机构，又因为已经使用了一个主动销轮提供动力，故传动机构中可以借助已有的原动件工作。传动机构中的槽轮机构与自动转为机构的槽轮机构完全相同。综合起来两者的槽轮机构示意图如图16：图16当主动销轮带动从动槽轮1转动的时候，从动槽轮2静止。即转盘转过72°，输送机构静止。当主动销轮带动从动槽轮2转动的时候，从动槽轮1静止。即转盘静止，即输送机构转过72°，转盘静止。转盘和输送机构的输送过程示意图如图17：why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-12-图17传送机构转动之后，转盘转动之前，图中1和2为空瓶，3、4、5为半成品，输出位置无瓶子，7为成品。当传送机构静止，转盘转动一个工位时，输入位置无瓶子，2进行灌装，5进行输出，6移动到输出的传送带上。然后转盘静止，传送机构转动一个工位时，1移动到输入位置，输出位置的5移动到输出的传送带上。这样就实现了不断的输入空瓶和输出成品的目的。转盘和输送机构的转角随时间的变化关系如图18：图18五、机械运动方案简图的绘制酱类食品灌装机的运动方案简图附在后面。该套运动方案中主要涉及有齿轮机构，锥齿轮机构，凸轮机构，圆柱凸轮机构，曲柄滑块机构，槽轮机构和皮带传动。其中齿轮机构和锥齿轮机构用来精确的传递运动；凸轮机构用来实现酱类的定量灌装和压盖密封；圆柱凸轮机构用来实现商标的粘贴；曲柄滑块机构能够使瓶盖移动到一定的位置，为压盖密封做准备；槽轮机构实现了转盘和输送机构的间歇运动，是保证机器能够协调工作的关键；皮带传动用于空瓶和成品的输送。六、机械传动系统设计根据选定的驱动电动机的转速和酱类食品灌装机的灌装能力，它的机械运动系统的总速比为。采用齿轮传动，因为一对齿轮传动的传动比一般为5~7，当其传动比大于30时，常设计成两级以上的齿轮传动，故采用三级齿轮传动。按照“前小后大”的传送比分配原why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-13-则，我们设计的传动系统如图19所示。图19第一级齿轮传动比：i=3。第二级齿轮传动比：i=。第三级齿轮传动比：i=5。锥齿轮传动比：i=1。其余所有传动机构的传动比：i=1。经过三级齿轮的变速，灌装机主轴的转速为22r/min，因此灌装机构中的凸轮、压盖机构中的凸轮、转位机构中的主动销轮、贴标机构中的圆柱凸轮的转速均为22r/min。自动转位机构和输入输出机构的转速为4.4r/min。七、对机械运动系统和执行机构的尺度计算（一）机械传动系统的尺寸设计1.六个渐开线圆柱直齿轮的尺寸设计如下表：名称尺寸齿轮1齿轮2齿轮2′齿轮3齿轮3′齿轮4齿数103011501050模数（mm）10105566压力角20°20°20°20°20°20°分度圆直径（mm）1003005525060300why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-14-齿顶圆直径（mm）1203206526072312齿根圆直径（mm）7527552.5247.557297传送比350/1152.传送带的传动比为1，带轮的直径均设计为：d=100mm。3.标准直齿锥齿轮的传动比为1，其尺寸参数均设计为：齿数z=25，模数m=5mm，压力角α=20°，齿顶高系数ha*=1，顶隙系数c*=0.2。分度圆锥角δ=45°，分度圆直径d=125mm，齿顶圆直径da=132.07mm，齿根圆直径df=117.93mm。（二）转盘的尺寸设计转盘上共有五个工位，设计其外缘直径D=400mm，五个工位均匀分布，其圆心位于直径d=300mm的圆周上，五个工位的直径d′=80mm，相邻两个工位之间的夹角为72°。（三）凸轮的尺寸设计名称灌装机构凸轮1灌装机构凸轮2压盖机构凸轮推程0~1/5T0~1/5T0~1/6T推程运动角72°72°60°远休止角144°72°120°回程3/5T~4/5T2/5T~4/5T1/2T~2/3T回程运动角72°144°60°近休止角72°72°120°行程50mm50mm10mm三维设计图示why?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计-15-八、酱类食品灌装机的三维图设计酱类食品灌装机的三维图附在后面，分别为酱类食品灌装机的装配示意图和爆炸图。九、课程设计 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 一个星期的时间很快就过去了，在银金光老师的指导和小组成员的协助下，我终于将机械原理课程设计完成了。通过这一次训练，我发现了自己众多的知识盲点，意识到了自身能力的不足。在进行设计的前期过程中，我们不断地修改设计方案，但是仍不能很好的实现预定的工艺动作。后来经过查阅机械原理教材，和其他小组讨论，查阅相关产品资料等方法，找到了类似的工艺动作的实现方法，并加以演变，才完成了整个酱类食品灌装机的设计。虽然这次完成课程设计的过程很曲折，很艰难，但是我们的收获还是很大的。比如槽轮机构和圆柱凸轮机构，在课堂上的时候并不是重点内容，但是在实际的机械产品设计中，它们的应用是很广泛的。这样，通过课程设计的“检验”，我们加深了对这方面知识的理解和应用。另一方面，通过这次的训练，加强了我对办公软件Word，制图软件AutoCAD，Pro/E等工具的基本操作的驾驭能力。但同时我还意识到我现在具有的制图水平还远远不够，比如机械的运动仿真分析等方面还不懂，在设计和分析机构的运动过程中受到了很大的限制。我认为这次课程最有意义的事情就是将课堂上学到的理论知识和实际生产过程中的设计充分联系到一起，这样对于我们是很有帮助的。这次的课程设计已经结束了，结束之余不由得感叹机械行业的博大精深。不管我们的设计结果拿到实际生活中能否按照设计的要求运转，运转的具体效果如何，相信随着我们不断地学习机械方面的知识，一定会让我们设计的作品日趋完善。why?why?why? 课程设计说明书 运动方案示意图 全页照片