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机械原理课程设计-旋转型灌装机设计.doc

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机械原理课程设计-旋转型灌装机设计.doc

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机械原理课程设计-旋转型灌装机设计.doc

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TheoryofMachinesandMechanisms
贵州大学机械工程学院
机械原理课程设计说明书题号11
旋转型灌装机
学院:机械工程
专业:

姓名
学号:
指导导师:
日期:
-2-
TheoryofMachinesandMechanisms
目录
一、机械原理课程设计任务书题号11 4
一、设计题目及原始数据 4
二、设计方案提示 5
三、设计任务 5
二、设计背景 6
三、方案的选择 6
6
7
、功能逻辑图和功能原理解图 7
、功能原理的工艺过程分解 8
、机械系统运动转化功能图 19
19
四、原动机选择 22
五、传动比分配 22
六、传动机构的设计 22
22
23
七、机械运动循环图 26
八、机构设计 26
、凸轮设计计算及校核 26
、槽轮尺寸设计与分析 29
九、整体评价 33
十、Pro/e建模分析 33
十一、设计小结 37
十二、参考文献 38
-3-
TheoryofMachinesandMechanisms
贵州大学机械工程学院
机械原理课程设计任务书题号11
旋转型灌装机
图1旋转型灌装机
一、设计题目及原始数据
设计旋转型灌装机。在转动工作台上对包装容器(如玻璃瓶)连续灌装流体(如饮料、酒、冷霜等),转台有多工位停歇,以实现灌装、封口等工序。为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口,应有定位装置。如图1中,工位1:输入空瓶;工位2:灌装;工位3:封口;工位4:输出包装好的容器。
该机采用电动机驱动,传动方式为机械传动。技术参数见下表。
旋转型灌装机技术参数表
方案号
转台直径mm
电动机转速r/min
灌装速度r/min
A
600
1440
10
B
550
1440
12
C
500
960
10
二、设计方案提示
,泵固定在某工位的上方。
,它们可由气泵吸附在压盖机构上,由压盖机构压入(或通过压盖模将瓶盖紧固在)瓶口。设计者只需设计作直线往复运动的压盖机构。压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。
-5-
TheoryofMachinesandMechanisms
,需要设计间歇传动机构,以实现工作转台间歇传动。为保证停歇可靠,还应有定位(锁紧)机构。间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构等。定位(锁紧)机构可采用凸轮机构等。
三、设计任务
、凸轮机构、齿轮机构等三种常用机构;
,并在图纸上画出传动系统图;
,并用运动循环图分配各机构运动节拍;
、加速度分析,绘出运动线图。图解法或解析法设计平面连杆机构;
。按凸轮机构的工作要求选择从动件的运动规律,确定基圆半径,校核最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要用电算法计算出理论廓线、实际廓线值。画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图;
;
;
二、设计背景
进入21世纪以来,市场愈加需要各种各样性能优良、质量可靠、价格低廉、效率高、能耗低的机械产品,而决定产品性能、质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节是产品设计。机械产品设计中,首要任务是进行机械运动方案的设计和构思、各种传动机构和执行机构的选用和创新设计。这要求设计者综合应用各类典型机构的结构组成、运动原理、工作特点、设计方法及其在系统中的作用等知识,根据使用要求和功能分析,选择合理的工艺动作过程,选用或创新机构型式并巧妙地组合成新的机械运动方案,从而设计出结构简单、制造方便、性能优良、工作可靠、实用性强的机械产品。
旋转型灌装机:待灌瓶由传送系统或人工送入灌装机进瓶机构。瓶子由灌装机带动绕主立轴旋转运动进行连续灌装,转动近一周时瓶子装满,然后由转盘送入压盖机进行压盖。这种灌装机在食品饮料行业应用最为广泛,如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌装,此机主要由流体输送(即供料系统)、容器输送(即供瓶系统)、灌装阀、大装盘、传动系统、机体、自控等部分组成,其中灌装阀是保证灌装机能否正常工作的关键。
-5-
TheoryofMachinesandMechanisms
机械原理课程设计是使学生较全面、系统掌握和深化机械原理课程的基本原理和方法的重要环节,是以运动方案设计为主,让学生根据所给要求,通过对所学知识综合运用,运用简单的机构组成,独立提出运动设计方案,经分析、比较后确定最佳方案,以发挥学生的主观力和创造力。
三、方案的选择

根据旋转型灌装机的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、零件间的组装和形状尺寸等方面进行构思分析、设计来定方案。并通过对原动机的选择,传动比的分配,
传动方式来设计机构,然后又分析其运输、装罐、压紧、换盖等细节而得出各种不同的方案,然后通过计算比较,从经济、适用、简便、绿色等全方面考虑来确定出最佳方案。

本组根据其功能分解和相对应的功能分析选择来确定设计方案。
、功能逻辑图和功能原理解图
-6-
TheoryofMachinesandMechanisms
根据设计要求和灌装机的工作原理,为了便于设计分析并实现其运动总功能的要求,我们可将其功能分解为如下分功能:
容器输入与传送功能;
转台多工位停歇转动功能;
容器定位功能;
容器夹紧功能;
灌装功能;
封口压盖功能;
产品传送与输出功能。
容器输入、传送功能
转台多工位停歇转动功能
容器定位功能






容器夹紧功能
灌装功能
送盖功能
对容器的封口功能
吸盖功能
换盖功能
容器传送、输出功能
根据机械系统运动逻辑功能图,根据原动件与执行构件之间的运动关系,并由给定的条件,各机构的相容性,各机构的空间布置,类似产品的借鉴,从多种功能原理解中设计出两个较为实际可行的方案。现述方案为本组的最优方案,其功能原理解如下图:
-7-
TheoryofMachinesandMechanisms
送料
传动带传送
减速
齿轮传送
转台间歇转动
槽轮机构
灌装
平面凸轮机构
封口
平面凸轮机构
吸盖
气泵
换盖
滑动杆机构
、功能原理的工艺过程分解
容器输入与传送功能:
要实现容器的输入与传送功能,-1所示的连杆机构,原动件AB连续转动,使ED摆动,通过EF杆的作用使5在H范围内来回运动,从而把容器推送至工位1,但是考虑到这种推送运动冲击大,对轻质容器,玻璃容器等来说是应该避免的,同时这样的连杆机构设计复杂,所以在此我们尽量不选用这种推送机构。
-8-
TheoryofMachinesandMechanisms
-1
为了达到容器的输出与传送的目的,同时使我们的设计过程简单化,所以我们选择采用皮带传送的方式。-2所示,并且这种传送方式在实际生产活动中被大量采用。
-2
容器定位功能:
可以实现容器定位的机构很多,-3所示的方式实现定位功能。
-9-
TheoryofMachinesandMechanisms
-3定位示意图
怎样实现旋转工作台的间隙转动呢?可以实现间隙转动的机构有棘轮间
-4槽轮间隙机构
隙运动机构,槽轮间隙机构,凸轮间隙机构,不完全齿轮间隙机构,偏心轮分度定位机构等,综合考虑各因素,-4所示的槽轮间隙机构。槽轮机构将旋转运动转换为单向间隙转动。如图右所示,槽轮机构由主动拨盘,从动槽轮和机架组成。主动拨盘以等角速度W1作连续回转,当拨盘上的圆销未进入槽轮的径向槽时,由于槽轮的内凹槽止弧被拨盘的外凸锁止弧卡住,使槽轮在停歇时不能产生游动,并获得定位。当圆销进入槽轮径向槽时,槽轮受圆销的驱使而转动。当圆销离开径向槽时,锁止弧又被卡住,槽轮又静止不动。直至圆销再次进入槽轮的另一个径向槽时,又重复上述运动。所以,槽轮作时动时停的间隙运动。
容器夹紧功能:
-10-
TheoryofMachinesandMechanisms
因为要对容器进行灌装,封口压盖,所以在灌装工位和封口压盖工位时要对容器进行夹紧固定,防止容器在灌装时不准确,封口压盖时跳动,导致封口压盖错位,产生废品,而浪费材料和经费。出于此目的,我们设计了下面几种夹紧方案:
方案一:
-5所示,在工位2和工位3外加装两个凸轮,用于对容器进行夹紧固定,工作原理是当容器到达工位2和工位3时,凸轮处于远休位置,此时凸轮的远休轮廓刚好对容器进行夹紧,等灌装和封口压盖完成时,凸轮远休结束,此时容器没有被夹紧,只要旋转工作台转动,则容器跟随其一起转动。
-5凸轮夹紧示意
方案二:
-6所示,本方案采用圆环来是实现容器在灌装和封口压盖工位处的夹紧固定,工作原理是当容器在工位1处被旋转工作台带进时,容器就被圆环夹紧,容器随着旋转工作台的转动而转动,容器一直处于夹紧状态。