冷霜自動灌裝機課程設計

1、<p><b>　　目　錄</b></p><p>　　0.設計任務書………………………………………………3</p><p>　　工作原理和工藝動作分解………………………………4</p><p>　　根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖……………5</p><p>　　執(zhí)行機構選型………………………………………

2、……7</p><p>　　機械運動方案的選擇和評定……………………………13</p><p>　　機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構………………………13</p><p>　　機構運動簡圖……………………………………………14</p><p>　　7.冷霜自動灌裝機機構的尺度設計………………………15</p><p>　　

3、8.冷霜自動灌裝機機構減速器和多工位轉盤的裝配圖……………………………………………………………18</p><p>　　9,冷霜自動灌裝機機構三維建?！?8</p><p>　　10.灌裝機機構速度與加速度分析（分析一個位置）……19</p><p>　　11.參考資料…………………………………………………20</p><p&g

4、t;　　12.設計總結…………………………………………………21</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　學年第 學期</p><p>　　學院（系、部） 專業(yè) 班級</p><p>　　課程名稱：

5、 機械原理課程設計 </p><p>　　設計題目： 冷霜自動灌裝機設計 </p><p>　　完成期限：自 年 月

6、 日至 年 月 日共 周</p><p>　　指導教師： 年 月 日</p><p>　　系（教研室）主任： 年 月 日</p><p>　　1.工作原理和工藝動作分解</p><p&g

7、t;　　冷霜自動灌裝機是通過出料活塞桿上下往復運動實現(xiàn)冷霜灌裝入盒內(nèi)。其主要工藝動作有： </p><p>　　將空盒送進六工位轉盤，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>　　在蓋盒蓋工位上將盒蓋壓下；</p><p><

8、;b>　　進行粘貼商標；</b></p><p><b>　　送出成品。</b></p><p>　　冷霜自動灌裝機工作原理：</p><p>　　灌裝機采用連續(xù)式灌注形式，即包裝容器在運行中自動完成灌注動作。由于灌裝過程中包裝容器沿圓周方向作等速回轉運動，運動中同時完成灌裝和封蓋操作，因此旋轉型灌裝機連續(xù)生產(chǎn)，自動化程度高、

9、占地少、生產(chǎn)能力大，生產(chǎn)效率較高。</p><p>　　根據(jù)任務書的要求，冷霜自動灌裝機應有的工藝過程是，機構應具有兩個傳送裝置：一個傳送空盒裝置，一個傳送壓蓋后盒子的裝置。一個多工位裝盤，一個定量灌裝裝置，一個壓蓋機構，一個貼標簽機構。先由傳動裝置將空盒送至多工位轉盤，并自動定位，轉盤通過間歇性運動，實現(xiàn)定量灌裝和壓蓋密封。然后通過傳送裝置和貼標簽裝置進行貼標簽。</p><p>　　冷

10、霜自動灌裝機其工藝動作分解是：</p><p>　　(1)將空盒送至多工位轉盤，并自動定位；</p><p>　　(2)實現(xiàn)定量灌裝；</p><p>　　(3)進行壓蓋密封；</p><p>　　(4)進行粘貼商標；</p><p><b>　　(5)將成品送出。</b></p>

11、<p>　　2.根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖</p><p>　　擬定運動循環(huán)圖的目的是確定各機構執(zhí)行構件動作的先后順序、相位，以利于設計、裝配和調(diào)試。根據(jù)任務書的要求，該機械的應有的工藝過程是，機構應具有一個模具(圓筒形型腔)和四個執(zhí)行構件(自動轉位機構、定量灌裝機構、壓蓋密封機構、粘貼商標機構)。四個執(zhí)行構件的運動形式為：</p><p>　　1.自動轉為機構：要

12、求盒子隨機器轉動一定的距離，然后停止一段時間。機構一直作間歇性運動，其運動循環(huán)圖大致如圖1—1所示：</p><p>　　圖1-1 間歇轉盤機構位移線圖</p><p>　　2.定量灌裝機構：要求能實現(xiàn)冷霜的定量灌裝。該機構分為三個部分，即移出——靜止——返回，所以該機構必須在自動轉位機構靜止的時候完成移出和靜止兩個過程，然后在下一次轉位的同時返回。則該機構的循環(huán)圖大致如圖1—2所示&l

13、t;/p><p>　　圖1-2 灌裝機構位移線圖</p><p>　　3.壓蓋密封機構：與定量灌裝機構一樣，該機構也分為三個部分，移出——靜止——返回，則其循環(huán)圖如圖1—3所示：</p><p>　　圖1-3壓蓋密封機構位移線圖</p><p>　　4.粘貼商標機構：機構與前兩個機構的原理基本一樣，也分為移出——靜止——返回等部分，其循環(huán)圖如

14、圖1—4所示：</p><p>　　圖1-4 商標粘貼機構位移線圖</p><p>　　冷霜自動灌裝機每完成一個循環(huán)由自動轉位機構、定量灌裝機構、壓蓋密封機構和粘貼商標機構組成。以主動件的轉角為橫坐標、以各機構執(zhí)行構件的位移為縱坐標作出位移曲線。以自動轉位機構開始動作為起始位置，則其運動循環(huán)圖如圖2-1所示：</p><p><b>　　圖2-1 總循環(huán)

15、圖</b></p><p><b>　　3.執(zhí)行機構選型</b></p><p>　　由上述分析可知，冷霜自動灌裝機應有的工藝過程是，機構應具有一個傳送空盒的機構，一個多工位裝盤，一個定量灌裝機構，一個壓蓋機構，一個貼標簽機構，一個傳送成品的機構。此外，當各機構按運動循環(huán)圖確定的相位關系安裝以后應能作適當?shù)恼{(diào)整，故在機構之間還需設置能調(diào)整相位的環(huán)節(jié)。<

16、;/p><p><b>　　主要設計思路如下：</b></p><p>　　1.采用多工位轉盤使包裝容器在運行中自動完成灌注動作，灌裝泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。</p><p>　　2采用塑料型冠蓋封口，它們可以由氣泵吸附在壓蓋機構上，由壓蓋機構壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在瓶口）。設計作直線往復運動的壓蓋機構。壓蓋機構可采用移動導桿機構等

17、平面連桿機構或凸輪機構。</p><p>　　3.此外，需要設計間歇傳動機構，以實現(xiàn)工作轉臺的間歇傳動。為保證停歇可靠，還應有定位（縮緊）機構。間歇機構可采用槽輪機構、不完全齒輪機構等。定位縮緊機構可采用凸輪機構等。</p><p>　　主要機構的設計如下：</p><p>　　傳送空盒的機構的設計：</p><p><b>　　方

18、案1 ：</b></p><p>　　如圖3—1，所示為一種實現(xiàn)間歇傳送運動的齒輪連——桿組合機構，一對曲柄1與1’由齒輪2經(jīng)兩個齒輪3和3’推動同步回轉。曲柄使連桿4產(chǎn)生平動，5為工作滑軌，6為被推動的空盒。由于動梁上任一點的運動軌跡如圖中雙點畫線所示，故可間歇地推送空盒。</p><p>　　圖3—1間歇傳送運動的齒輪連—桿組合機構 方案1</p><

19、p><b>　　方案2：</b></p><p>　　圖3—2傳送裝置 方案2</p><p>　?。?）多工位裝盤的設計。</p><p>　　轉動工作臺上對包裝容器（如玻璃瓶）連續(xù)灌裝流體（如飲料 、酒、冷</p><p>　　霜等），轉臺有多工位停歇，以實現(xiàn)灌裝，封口等工序為保證這些工位上能夠準確地灌裝、

20、封口，應有定位裝置。如圖3—3中，工位1：輸入空盒；工位2：灌裝；工位3：封口；工位4：輸出包裝好的容器。</p><p>　　圖3—3 多工位裝盤</p><p>　?。?）定量灌裝機構的設計。</p><p>　　圖3—4定量灌裝機 方案1</p><p><b>　　方案2</b></p>&

21、lt;p>　　圖3—5定量灌裝機 方案2</p><p>　　（4）壓蓋機構的設計。</p><p><b>　　方案1：</b></p><p>　　圖3—6壓蓋機構 方案一</p><p><b>　　方案2：</b></p><p>　　圖3—7壓蓋機構

22、 方案二</p><p><b>　　方案3:</b></p><p>　　圖3—8壓蓋機構 方案三</p><p>　?。?）貼標簽機構的設計。</p><p><b>　　圖3-9</b></p><p>　　取上述(1)、(2)、(3)、（4）、（5）五種必須具備的功

23、能來組成機構方案。若每一功能僅由一類基本機構來實現(xiàn)，如圖上所示，可組合成2*1*2*3*1＝12種方案。</p><p>　　4.機械運動方案的選擇和評定</p><p>　　圖3-1：間歇傳送運動的齒輪連—桿組合機構方案1：該機構能夠?qū)崿F(xiàn)間歇地推動傳送空盒，因為瓶與瓶之間距離相等，能夠高精度地配合多工位轉盤接收空盒。實現(xiàn)準確地定位。</p><p>　　圖3-2：

24、傳送帶傳送裝置方案2：該機構雖然是常用傳送裝置，但在本灌裝機構中，若進行傳送空盒，由于精度不夠，難以與多工位轉盤配合。</p><p>　　圖3-3：該多工位轉盤在轉動工作臺上對空盒連續(xù)地灌裝，轉臺有多工位停歇，以實現(xiàn)灌裝。由于灌裝過程中包裝容器沿圓周方向作等速回轉運動，運動中同時完成灌裝和封蓋操作，因此旋轉型灌裝機連續(xù)生產(chǎn)，自動化程度高、占地少、生產(chǎn)能力大，生產(chǎn)效率較高。</p><p>

25、;　　圖3-4：該機構遵循正弦曲線規(guī)律上下往復運動，能夠平穩(wěn)地運行，無沖擊性。</p><p>　　圖3-5：該機構加壓時間長，無增力，但有一定的沖擊性，磨損易變形，加工難度大。</p><p>　　圖3-6:該機構加壓時間長，無增力，但有一定的沖擊性，磨損易變形，加工難度大。</p><p>　　圖3-7:該機構能實現(xiàn)壓蓋功能，加壓時間長，增力強，工作平穩(wěn)，結構簡

26、單，加工裝配容易，成本低。</p><p>　　圖3-8：該機構能實現(xiàn)壓蓋功能，加壓時間長，增力強，工作平穩(wěn)，無沖擊性。</p><p>　　圖3-9：該機構能實現(xiàn)加添標簽商標的功能。，機構運行平穩(wěn)有效.</p><p>　　5.機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構</p><p>　　驅(qū)動電動機的轉速為1440r/min,槽輪機構主動撥盤的轉速為6

27、0r/min.則機械傳動系統(tǒng)的總傳動比計算：</p><p>　　i總=n機/n軸=1440/60= 24 </p><p>　　采用一級帶傳動，一級齒輪傳動，它們的傳動比分別為：</p><p>　　一級采用帶傳動：取傳動比為2.。</p><p>　　圓柱齒輪傳動：傳動比為2。</p><p>　　錐齒輪傳動

28、：錐齒輪傳動比為(sin50°)/(sin40°)=1.19。</p><p>　　6.冷霜自動機構運動簡圖</p><p>　　綜合本組的機構選型，做出冷霜自動機構運動簡圖，如圖6-1所示</p><p>　　圖6-1冷霜自動灌裝機構的運動簡圖</p><p>　　以上的運動簡圖工作時的狀態(tài)分別說明：</p>

29、<p>　　首先，未成品空盒子在傳動帶的帶動下送到未成品輸入口；</p><p>　　接著，轉盤按預定的時間和動作的距離轉動，同時把空盒子送到灌裝機構槽位，等待該機構對空盒子的灌裝動作完成；</p><p>　　然后，灌裝完畢的盒子由轉盤機構送達壓蓋密封、粘貼商標機構槽位，以完成對已灌裝完畢的盒子的壓蓋密封和商標粘貼；</p><p>　　最后，已加工

30、完畢的產(chǎn)品由轉位機構送到成品輸出口槽位，再由傳送帶直接把成品輸出。</p><p>　　冷霜自動灌裝機機構的尺度設計</p><p>　　減速器機構示意圖接下來，需要對七個齒輪尺寸進行分析其位置關系，如圖7-1</p><p><b>　　圖7-1</b></p><p>　　冷霜自動灌裝機機構多工位轉盤的尺度設計<

31、;/p><p>　　1為皮帶輪：i1=2。</p><p>　　2、3、4、5、6為齒輪：</p><p>　　z2=20 z3=120 z4=20 z5=120 z6=20</p><p>　　i23=z3/z2=120/20=6</p><p>　　i45=z5/z4=120/20=6</p>

32、<p>　　n1=n/(i1*i23 *i45)=1440/（2*6*6）=20 r/min</p><p>　　減速器由齒輪6輸出20 r/min的轉速，經(jīng)過一級齒輪傳動后，減少到10 r/min，6、7為齒輪：z6=20 z7=40；</p><p>　　i 67 =z7/z6=40/20=2</p><p>　　n 2=n1/i67=10 r/min

33、</p><p><b>　　圖7-2</b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　槽輪的設計</b></p><p>　　模筒轉盤機構采用單圓銷槽輪機構實現(xiàn)周期性間歇運動，主動撥盤的轉速為60r/min, 中心距a=100，按工位要求槽數(shù)選Z=

34、6，槽輪厚度取10mm。 </p><p><b>　　槽輪的幾何尺寸：</b></p><p>　　1）槽間角為600 2）槽輪運動角為1200</p><p>　　3）圓銷回轉半徑R1=50 4) 槽輪半徑R2=87</p><p&g

35、t;　　5) 鎖止弧張角為2400 6) 銷半徑r=8 </p><p>　　7) 輪齒頂厚e=2 8）鎖止弧半徑Rs=R1-r-e=39</p><p>　　9）槽輪槽深h=36 10）槽輪

36、槽寬C=18</p><p>　　11) 運動系數(shù)K=1/3 </p><p><b>　　外槽輪機構圖：</b></p><p><b>　　. </b></p><p><b>　　圖7-3</b></p><p><b>　　圖7-4&

37、lt;/b></p><p>　　8.冷霜自動灌裝機機構減速器和多工位轉盤的裝配圖</p><p><b>　　圖8-1</b></p><p>　　9 .自動灌裝機機構的三維建模</p><p><b>　　圖9-1</b></p><p><b>　　圖9

38、-2</b></p><p><b>　　圖9-3</b></p><p>　　10.自動灌裝機機構速度與加速度分析（分析一個位置）</p><p><b>　　滑塊的速度分析</b></p><p><b>　　滑塊的加速度分析</b></p>&l

39、t;p>　　由上述運動曲線圖知：該機構具有急回特性，由加速度曲線知，該機構沖擊較小。</p><p><b>　　11參考資料</b></p><p>　　1.朱理．機械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社</p><p>　　2.鄒慧君．張青 機械原理課程設計手冊 ［Ｍ］高等教育出版社</p><p>　　3.鄒慧君

40、. 機械原理教程 ［Ｍ］機械工業(yè)出版社</p><p>　　4.王淑仁. 機械原理課程設計 ［Ｍ］科學出版社</p><p>　　5. 李翔鵬. 零件設計 ［Ｍ］中國鐵道出版社</p><p><b>　　12設計總結</b></p><p>　　經(jīng)過一周的課程設計，我充分的體會了什么叫做“書到用時方恨少”。平時一直悠閑

41、地覺得只要把要考試的內(nèi)容學好就行，但到了做課程設計的時候突然發(fā)現(xiàn)自己的學習其實很松懈，很多東西無法系統(tǒng)的將其聯(lián)系起來。</p><p>　　此次我們查找了很多資料，看別人做的優(yōu)秀作品，發(fā)現(xiàn)自己和別人的差距，認識到自己的不足，然后反思自己的學習，惡補了相關方面的知識。從查找資料構思方案到運動機構的設計再到方案的評價確定，我們每一個人都付出了自己的努力，提出了自己的想法和思考，一起將這些融合到設計中去，相互批評相互學

42、習，得到了許多過去學不到的東西，尤其是團隊協(xié)作的重要性。</p><p>　　在完成這次課程設計的過程中，也逐漸的暴露出了自己的缺點。學習松散淺嘗輒止，設計經(jīng)驗一片空白，沒有感性的認識空有理論知識，有些東西很可能與實際脫節(jié)。在設計中將所學的內(nèi)容統(tǒng)合成一份設計稿就花了很大的精力，還將書重新仔細的看了一遍，后期的方案選擇和完善時也去圖書館查找了一些書籍。雖然困難較多，但在大家一起合作，努力的去克服，不斷地提出問題解決

43、問題，一步步的走了過來，最終還是完成了設計任務。</p><p>　　紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。這次課程設計雖然沒有接觸到實際生產(chǎn)，但也將所學的知識與實際的運用相接軌，系統(tǒng)的結合了所學的知識完成了設計。我深深地感覺到自己所學知識的膚淺和在實際運用中的專業(yè)知識的匱乏.一旦接觸到實際的運用，才發(fā)現(xiàn)自己知道的是多么少，這時才真正領悟到“學無止境”的含義。我相信經(jīng)過了這次的課程設計，學到了這么多的東西，也積累了一點