自動機械設計課程設計--冷霜自動灌裝機說明書

1、<p>　　自動機械設計課程設計說明書</p><p>　　冷霜自動灌裝機總體設計</p><p>　　學 院 ： 農(nóng)業(yè)工程與食品科學學院</p><p>　　專 業(yè) ： 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1工作原理及工

2、藝動作過程- 2 -</p><p>　　2原始數(shù)據(jù)及設計要求- 2 -</p><p>　　3設計過程- 2 -</p><p>　?。ㄒ唬┻\動循環(huán)圖：- 2 -</p><p>　?。ǘC構的初步選型- 6 -</p><p>　　（三）冷霜自動灌裝機總體布置圖- 8 -</p>&

3、lt;p>　?。ㄋ模┻\動尺寸計算及分析：- 10 -</p><p>　　1）電動機的選擇：- 10 -</p><p>　　2）行星輪系傳動比的計算：- 11 -</p><p>　　3）V帶傳動的設計及參數(shù)選擇：- 12 -</p><p>　　4）軸的相關計算：- 13 -</p><p>　　5

4、）執(zhí)行構件相關參數(shù)的確定：- 14 -</p><p>　　4參考書目：- 15 -</p><p>　　5心得體會- 15 -</p><p>　　冷霜自動灌裝機設計說明書</p><p>　　工作原理及工藝動作過程</p><p>　　冷霜自動灌裝機是通過出料活塞干上下往復運動實現(xiàn)冷霜灌裝入盒內(nèi)。其主要工藝動

5、作有：</p><p>　　將空盒送進六工位盤，利用轉盤間歇運動變換不同工位；</p><p>　　在灌裝工位上空盒上升灌入冷霜；</p><p>　　在貼錫紙工位上粘貼錫紙（利用錫紙下降）；</p><p>　　在蓋盒蓋工位上將盒蓋壓下；</p><p><b>　　送出成品。</b></

6、p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)及設計要求</b></p><p>　　冷霜自動灌裝機的生產(chǎn)能力：60盒／min。</p><p>　　冷霜盒尺寸：直徑D=30～50mm,高度h=10～15mm。</p><p>　　工作臺面里地面的距離約1100～1200mm。</p><p>　　要求機構的結構簡

7、單緊湊，運動靈活可靠，易于制造。</p><p><b>　　設計過程</b></p><p>　　按工位動作要求擬定運動循環(huán)圖。</p><p><b>　　四個基本運動：</b></p><p><b>　　輸送帶的連續(xù)運動；</b></p><p>

8、;　　六工位盤的間歇轉動;</p><p>　　灌裝頂桿的往復運動;</p><p>　　貼錫、壓蓋壓桿往復運動。</p><p><b>　　送出成品。</b></p><p><b>　　（一）運動循環(huán)圖：</b></p><p><b>　　運動循環(huán)圖的設計:

9、</b></p><p>　　灌裝、貼錫、加蓋工藝流程：</p><p>　　空盒通過輸送帶至六工位盤位置1。</p><p>　　六工位盤做間歇轉動，每次轉動60°，轉動是其他機構不執(zhí)行動作。</p><p>　　當轉盤停止時，灌裝頂桿上升至工位2進行灌裝，同時貼錫、加蓋壓桿遠休結束后進行工藝動作。</p>

10、<p>　　灌裝機構達到頂端完成灌裝后回到初始位置，同時貼錫、加蓋桿升到高位，一次循環(huán)結束。</p><p>　　工藝過程的執(zhí)行構件：</p><p>　　送料機構：該機構主要是實現(xiàn)輸送帶的連續(xù)運動，把空盒送入工位，并將成品輸出。</p><p>　　槽輪機構：它是在軸II上通過變向連接槽輪，帶動六工位盤實現(xiàn)間歇運動。</p><p

11、>　　灌裝機構：該機構有固定在軸I上的直動推桿凸輪機構組成，通過高低往復運動實現(xiàn)灌裝動作。</p><p>　　貼錫、加蓋機構：又凹槽凸輪和壓桿及壓桿上固定的貼錫、加蓋部件組成，通過高低往復運動，一次性完成兩個動作。</p><p>　　各執(zhí)行構件的運動協(xié)調(diào)：</p><p>　　協(xié)調(diào)原則：輸送帶是連續(xù)運動，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

12、擦，也要求它不干涉其它幾個機構的完整運動，所以傳動輪尺寸要求有限制。六工位盤間歇時要實現(xiàn)三個執(zhí)行動作，設計凸輪尺寸不應太大，各動作之間應互不影響，一個是上升、下降，一個是下降、上升，六工位盤轉動時，它們不進行任何動作。各構件要準確定位，以免回撞到其它構件。</p><p>　　定標構件的選擇：設計時下邊兩根軸轉動同步，但轉向相反，選擇軸I為定標構件，六工位盤開始轉動時為運動循環(huán)圖的起始點。

13、 </p><p>　　計算機械運動循環(huán)周期：</p><p>　　因為生產(chǎn)率Q=60盒/min，所以周期T=60s/60=1s，此時定標構件對應分配軸轉角</p><p><b>　　=360°。</b></p><p>

14、;　　T時間個執(zhí)行構件的行程區(qū)段：</p><p>　　輸送帶區(qū)段：連續(xù)傳動（0~360°）。</p><p>　　六工位盤區(qū)段：六工位盤的轉動盒停歇，所占時間比：</p><p>　　K=(z-2)/(z+2)=(6-2)/（6+2）=1：2，所以在一個循環(huán)周期內(nèi)，六工位盤1/3（120°）時間轉動，2/3（240°）時間停歇。<

15、;/p><p>　　灌裝頂桿行程區(qū)段：1=120°（停）、2=90°（上升）、3=60°（停）、4=90°（下降）。</p><p>　　貼錫、加蓋機構行程區(qū)段：1=120°（停）、2=90°（下降）、3=60°（停）、4=90°（上升）。</p><p><b>　　繪制運動循環(huán)

16、圖：</b></p><p><b>　　圓周式循環(huán)圖：</b></p><p><b>　　直線式循環(huán)圖：</b></p><p><b>　　直角坐標式循環(huán)圖</b></p><p>　　分配軸轉角 ： 0° 12

17、0° 210° 270° 360°</p><p>　　0 90 120 180 210 270 360</p><p>　　（二）機構的初步選型</p><p><b>　?、遛D盤間歇運動機構&

18、lt;/b></p><p><b>　　槽輪機構：</b></p><p>　　優(yōu)點：結構簡單，工作可靠，容易制造。轉位迅速，其機械效率高，故能平穩(wěn)地，間歇地進行轉位。</p><p>　　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，我們所需要設計的冷霜自動灌裝機中的六工

19、位轉盤轉速為6°每秒，轉速不高，此缺點可以忽略，故比較合理，因而選用此機構。</p><p><b>　?、婵蘸猩仙龣C構</b></p><p>　　直動滾子盤形凸輪機構:</p><p>　　優(yōu)點：只要適當?shù)卦O計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各項預期的運動規(guī)律，而且機構簡單緊湊。</p><p>　　缺點

20、：凸輪廓線與推桿之間為點線接觸，易磨損，但是綜合比較之下，這種機構最為合適。</p><p>　?、缳N錫紙 壓盒蓋機構</p><p>　　優(yōu)點：結構簡單，傳動精確，可靠。可滿足使用要求。</p><p>　　缺點：易磨損，制造較一般凸輪難，但是綜合比較之下，這種機構最為合適。</p><p>　　直動滾子推桿封閉式凸輪機構：</p&g

21、t;<p>　?。ㄈ├渌詣庸嘌b機總體布置圖</p><p><b>　　1）主視圖</b></p><p><b>　　2）左視圖</b></p><p>　　（四）運動尺寸計算及分析：</p><p><b>　　1）電動機的選擇：</b></p>

22、;<p>　　從機構所要實現(xiàn)的運動要求著手。</p><p>　　每秒生產(chǎn)一個成品，這樣要保證六工位盤在一秒內(nèi)完成停止轉動兩個動作。</p><p>　　經(jīng)過考慮，在運動循環(huán)圖中，將停止時間定為2/3秒，六工位轉動的時間則為1/3秒，六工位盤與從動槽輪同軸，有相同的運動情況，故主動撥盤轉動2/3圈所用的時間為1/3秒。它的轉速可以求出，（2/3）r/（2/3）s=1 r/s。

23、</p><p>　　通過軸之間的傳速關系，不難看出，兩根主軸利用錐齒輪變向后，轉速仍為一圈每秒。再加上皮帶傳動，周轉輪系兩個小系統(tǒng)的變速(它們的變速比均為5：1)，可得電動機的轉速為:1×5×5=25r/s=1500r/min。</p><p>　?、匐妱訖C類型和結構形式的選擇：</p><p>　　電動機主要有Y、YZ、YZR系列，無特殊需要

24、，一般選取Y系列的三相交流異步電動機；而YZ、YZR系列一般用于頻繁啟動，制動和換向，具有較小的轉動慣量和較大的過載能力。我們所設計的冷霜自動灌裝機對于工作無特殊要求，選用Y系列三相交流異步電動機。</p><p>　?、陔妱訖C功率的確定：</p><p>　　工作所需功率Pw=Fv/1000KW=1700*3.925/1000=6.63KW</p><p>　　電

25、動機至工作機的總效率為η=η1*η2*η3=0.98*0.96*0.94=0.884</p><p>　　所需電動機的功率Pd=Pw/η=7.52KW。</p><p>　?、垭妱訖C轉速的確定：</p><p>　　參考《機械設計手冊》可知，電動機在同一額定功率下有幾種同步轉速可供選用，同步轉速越高，尺寸重量越小，價格越低，且效率越高。設計時可優(yōu)先選取同步轉速為15

26、00r/min和1000r/min的電動機，在我們的設計中，選用n=1500r/min的電動機。</p><p><b>　　電動機型號的確定：</b></p><p>　　電動機確定型號時應該滿足下列條件：P≧K*Pd KW.</p><p>　　查表選取Y132M-4型電動機，其具體參數(shù)如下所示</p><p>　　

27、與同類電動機比較，選取功率為P=7.5 KW。</p><p>　　2）行星輪系傳動比的計算：</p><p>　　2K-H行星輪系（負號機構）</p><p>　　m=2.5 z1=40 z2=60 z3=160</p><p><b>　　=1-=-</b></p><p><b

28、>　　=1+=1+=5</b></p><p>　　3）V帶傳動的設計及參數(shù)選擇：</p><p>　　1.確定計算功率（KW）：</p><p>　　查表得工作情況系數(shù)＝1.3 =P=1.3*7.5＝9.75KW </p><p><b>　　2.選擇帶型：</b></p>

29、;<p>　　由于＝9.75KW，小帶輪轉速＝1500r/min，確定選用SPZ型。</p><p>　　3.確定帶輪基準直徑：</p><p>　　查表取主動輪基準直徑＝50mm，根據(jù)公式i＝≈，從動輪基準直徑為2500mm。</p><p>　　驗證帶的速度V=∏/60/1000=3.925 帶的速度合適。</p><p&

30、gt;　　4.確定窄V帶的基準長度和傳動中心距：</p><p>　　根據(jù)0.7（D1+D2）＜＜2（D1+D2），初步確定中心距=550mm。</p><p>　　根據(jù)公式計算所需的基準長度：</p><p>　　=2+∏/2（D1+D2）+/4=1589.182mm</p><p>　　查表選取帶的基準長度=1400mm</p>

31、;<p>　　計算實際中心距a=+（-）/2=455.409mm</p><p>　　中心距可調(diào)范圍： =a+0.03=497.409mm</p><p>　　=a-0.015=434.409mm</p><p>　　5.驗證主動輪上的包角a1：</p><p>　　a1=180°-（D2-D1）/a*57.3

32、6;=154.8°>120°</p><p>　　主動輪上的包角合適。</p><p>　　6.計算窄V帶的根數(shù)Z：</p><p>　　由式子知 Z=/（+Δ），由已知條件查表得=3.26KW，Δ=0.23KW，=0.93，=0.96，于是z=3.26，取z=4根。</p><p><b>　　7.計

33、算初拉力：</b></p><p>　　=500/zV（2.5/-1）+q，帶入數(shù)據(jù)算得=547N。</p><p>　　8.計算作用在軸上的壓力Q：</p><p>　　Q=2*zsin(a1/2)=4271N。</p><p><b>　　4）軸的相關計算：</b></p><p>

34、;<b>　　一、軸的測定</b></p><p>　　軸的設計包含材料，確定結構和計算工作能力（強度剛度震動穩(wěn)定性）等內(nèi)容。</p><p><b>　　一般步驟是：</b></p><p>　?、龠x擇材料，②軸徑概略計算，③結構設計，④強度校核，⑤剛度校核，⑥震動穩(wěn)定性計（高速轉軸）。</p><p

35、>　?、?本系統(tǒng)的軸材料主要采用45號鋼。</p><p><b>　　它的機械性能為：</b></p><p><b>　　正火熱處理，</b></p><p>　　毛坯直徑d為25～100mm，</p><p>　　硬度170～207，</p><p>　　拉伸強度

36、限σB 600</p><p>　　拉伸屈服限σs 300</p><p>　　彎曲疲勞限σ-1 240</p><p>　　扭轉疲勞限τ-1 140 (N∕)</p><p>　　Ⅱ.a.按扭轉強度進行計算:</p><p>　　對于實心軸，其強度條件式：</p><p&g

37、t;　　=T/=（9550**(P/n)）/0.2 （單位：MPa≤ []）;</p><p>　　改成計算軸的直徑的設計計算公式為：</p><p>　　d≧=×=c(mm)</p><p>　　對于45號鋼，C=107～118（[]=40～30 N/）。</p><p>　　d≧×112=19.403</p&

38、gt;<p>　　b.按扭轉剛度進行計算：</p><p>　　Ⅲ.圓柱軸扭轉角φ:</p><p>　　Φ=Tl/G=[9550××p/n×l]/G∏/32(rad)</p><p>　　取鋼的剪切彈性模量G=81000 N∕ d≥（91～108）</p><p>　　d≧[91～

39、108](mm)=27.122mm</p><p><b>　　軸承的選擇</b></p><p>　　滑動軸承和滾動軸承都可用于支撐軸及軸上零件，以保持軸上的旋轉精度，并減少轉軸與支承之間的摩擦和磨損。滑動軸承在一般情況下摩擦損失較大，使用維護和潤滑也比較復雜，而且對實際系統(tǒng)的分析所需啟動力矩不大，軸向尺寸小。承載能力和抗沖擊能力不必太大。也沒有劇烈沖擊震動。所以選

40、用滾動軸承。</p><p>　　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。軸承轉速為60r/min，工作穩(wěn)定，它預期的壽命為20000小時。采用角接觸軸承，先確定軸承型號。</p><p>　　5）執(zhí)行構件相關參數(shù)的確定：</p><p>　　1.由于六工位要實現(xiàn)每次60°較的間歇轉動，所以，槽數(shù)

41、設為z=6。</p><p>　　2.圓銷數(shù)n的選擇:</p><p>　　在實際工作中，我們所要達到的運動效果為在六工位盤停止轉動的時間內(nèi)完成灌霜、貼紙，壓蓋三道工序。因此，應使停止的時間長于轉時。即保證k＜0.5，但不應太短。若撥盤上均布n個銷則一周內(nèi)槽輪被播n次。若撥盤上均布n個銷，則一周內(nèi)槽輪被撥n次，運動系數(shù)是單銷的n倍。</p><p>　　k=n（1/

42、2-1/z）≤1</p><p>　　n≤2z/(z-2)</p><p>　　因為z已等于6，可得n=1或2或3。</p><p>　　當n=1時，k=1/2-1/z =1/2-1/6=1/3</p><p>　　當n=2時，k=2×1/3=2/3</p><p><b>　　當n=3時，k=1&

43、lt;/b></p><p>　　出于產(chǎn)品的實際考慮，選n=1</p><p>　　3．應用比較廣泛的外槽輪（徑向槽均布）</p><p>　　4.利用書上公式，試求出加速度與角加速度的最大值。</p><p>　　5.計算幾何尺寸。撥盤軸的直徑d1與槽輪軸直徑d2的限制條件。</p><p>　　/=λ（cos

44、α-λ）/（1-2λcosα+）</p><p>　　/=λ{（-1）sinα}/（1-2λcosα+）</p><p>　　代入求得最大值=[λ(1-λ)/(1-2λ+)]=λ/1-λ </p><p><b>　　λ=R/L</b></p><p>　　=λ(-1) sinα/(1-2λcosα+）。</p

45、><p><b>　　4參考書目：</b></p><p>　　【1】 孫恒，陳作模，葛文杰.機械原理【M】.7版.北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　【2】王三民，諸文俊.機械原理與設計【M】.1版.北京：機械工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　【3】尚久浩.自動機械設計【M】.2版.北京：中國輕

46、工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　【4】李柱國.機械設計與理論【M】.1版.北京：科學出版社，2003.</p><p>　　【5】龔溎義.機械設計課程設計指導書【M】.2版.北京：高等教育出版社，2007.</p><p><b>　　5心得體會</b></p><p>　　通過此次課程設計，使我更加扎實的掌

47、握了有關自動機械設計方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。</p><p>　　本次課程設計屬于計算機繪圖軟件與自動機械設計課程的綜合性結合應用，因此我個人覺得難度比較大，頗具挑戰(zhàn)性。經(jīng)過忙忙碌碌的一個周，我終于完成了這份作業(yè)，從中我覺得受益

48、匪淺，還是談談我們的體會吧。</p><p>　　這次設計題我是做總體設計的所以對于傳動和機構的選型也要有一定的了解，總的來說工作量比較大。與此同時還要自學繪圖軟件 ，并且能夠熟悉掌握。做這一切都是最基本的，其實最重要的是通過這次課程設計讓我領悟到了一種方法，一種思想，為以后相關工作打下了良好的基礎。所以類似于這種作業(yè)還是應該多去嘗試，盡管比較繁瑣，那種成就感是很獨特的。</p><p>

49、　　過而能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而

50、退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可。</p><p>　　雖說是自己單獨設計，但像機構選型和傳動系統(tǒng)設計都是我們合作完成的在設計過程中，也對團隊精神的進行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團結就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結果。</p><p>　　此次設計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不