机械原理旋转型灌装机课程管理知识设计任务书dimu.docx
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1、Theory of Machines and Mechanisms 第 46 页 共 46 页机械原理理课程设设计任务务书旋转型灌灌装机图1-1 旋转型灌装机1.1设设计题目目及原始始数据设计旋转转型灌装装机。在在转动工工作台上上对包装装容器(如如玻璃瓶瓶)连续续灌装流流体(如如饮料、酒酒、冷霜霜等),转转台有多多工位停停歇,以以实现灌灌装、封封口等工工序。为为保证在在这些工工位上能能够准确确地灌装装、封口口,应有有定位装装置。如如图1中中,工位位1:输输入空瓶瓶;工位位2:灌灌装;工工位3:封口;工位44:输出出包装好好的容器器。该机采用用电动机机驱动,传传动方式式为机械械传动。技技术参数数
2、见下表表。 旋转型型灌装机机技术参参数表方案号转台直径径 mmm电动机转转速r/minn灌装速度度r/mminA6001440010B5501440012C50096010表1-111.2 设计方方案提示示1.采用用灌瓶泵泵灌装流流体,泵泵固定在在某工位位的上方方。2.采用用软木塞塞或金属属冠盖封封口,它它们可由由气泵吸吸附在压压盖机构构上,由由压盖机机构压入入(或通通过压盖盖模将瓶瓶盖紧固固在)瓶瓶口。设设计者只只需设计计作直线线往复运运动的压压盖机构构。压盖盖机构可可采用移移动导杆杆机构等等平面连连杆机构构或凸轮轮机构。3.此外外,需要要设计间间歇传动动机构,以以实现工工作转台台间歇传传动
3、。为为保证停停歇可靠靠,还应应有定位位(锁紧紧)机构构。间歇歇机构可可采用槽槽轮机构构、不完完全齿轮轮机构等等。定位位(锁紧紧)机构构可采用用凸轮机机构等。1.3设设计任务务 1.旋旋转型灌灌装机应应包括连连杆机构构、凸轮轮机构、齿齿轮机构构等三种种常用机机构; 2.设设计传动动系统并并确定其其传动比比分配,并并在图纸纸上画出出传动系系统图;3.图纸纸上画出出旋转型型灌装机机的运动动方案简简图,并并用运动动循环图图分配各各机构运运动节拍拍;4.电算算法对连连杆机构构进行速速度、加加速度分分析,绘绘出运动动线图。图图解法或或解析法法设计平平面连杆杆机构;5.凸轮轮机构的的设计计计算。按按凸轮机机
4、构的工工作要求求选择从从动件的的运动规规律,确确定基圆圆半径,校校核最大大压力角角与最小小曲率半半径。对对盘状凸凸轮要用用电算法法计算出出理论廓廓线、实实际廓线线值。画画出从动动件运动动规律线线图及凸凸轮廓线线图; 6.齿齿轮机构构的设计计计算; 7.编编写设计计计算说说明书;2旋转转型灌装装机的工工作功能能原理2.1 旋转型型灌装机机工作原原理如图2-1所示示,在按按照工作作要求下下,旋转转型灌装装机在同同一个原原动机的的带动下下,输入入传送带带将待灌灌装和封封口压盖盖的容器器输入 工位11,同时时旋转工工作台作作间隙旋旋转运动动,将空空容器和和已灌的的容器分分别送至至工位22和工位位3,在
5、在定位夹夹紧之图2-11后,固定定于工作作台上方方的灌装装设备和和封口压压盖设备备分别对对空容器器进行灌灌装和已已灌装容容器进行行封口压压盖。灌灌装,封封口压盖盖工序完完成后,容容器随着着旋转工工作台的的间隙旋旋转运动动至4位位置,由由于输出出传送带带的作用用,在44位置的的容器将将随着输输出传送送带被带带至下一一个工序序的位置置上。2.2 旋转型型灌装机机功能原原理(1)基基于上述述设计任任务书的的要求以以及旋转转型灌装装机的工工作原理理,为了了实现旋旋转型灌灌装机的的总功能能要求,我我们将旋旋转型灌灌装机要要实现的的功能分分解为如如下分功功能: 容器输入入与传送送功能; 容器定位位功能;
6、容器夹紧紧功能; 灌装功能能; 封口压盖盖功能; 产品输出出与传送送功能。其功能逻逻辑图如如下图图图2-22所示:图2-22(2)功功能原理理的工艺艺过程分分解;容器输输入与传传送功能能:要实现容容器的输输入与传传送功能能,我们们想到了了如图22-3所所示的连连杆机构构,原动动件ABB连续转转动,使使ED摆摆动,通通过EFF杆的作作用使55在H范范围内来来回运动动,从而而把容器器推送至至工位11,但是是考虑到到这种推推送运动动冲击大大,对轻轻质容器器,玻璃璃容器等等来说是是应该避避免的,同同时这样样的连杆杆机构设设计复杂杂,所以以在此我我们尽量量不选用用这种推推送机构构。图2-33为了达到到容
7、器的的输出与与传送的的目的,同同时使我我们的设设计过程程简单化化,我们们采用皮皮带传送送的方式式。如图图2-44所示,并并且这种种传送方方式在实实际生产产活动中中被大量量采用。图2-44由于传送送皮带上上容器是是连续排排列的,而而旋转工工作台是是间隙转转动,为为了使容容器能够够间隙有有序地传传送到旋旋转工作作台工位位1,从从而到达达各机构构运动的的配合与与协调,我我们准备备采用了了如图22-5,图图2-66所示的的传送轮轮机构:图2-55 图2-6图2-55所示的的不完全全齿轮安安装在传传送导轨轨的一侧侧,传送送轮一次次往下一一工位间间隙有序序地传送送4个容容器。图图2-66所示机机构安装装在
8、传送送导轨的的轴线上上,传送送轮有三三个互成成1200转角的的槽位,传传送皮带带连续传传送,设设传送轮轮转速WW,则传传送轮每每次传送送容器到到工位11的时间间间隔为为t=2/3WW,这样样就实现现了间隙隙有序地地往旋转转工作台台传送待待灌装和和封口压压盖的容容器。比比较两种种方案,我我们发现现图2-5所示示机构虽虽然可以以达到间间隙有序序传送容容器的目目的,但但是对于于设计任任务要求求的旋转转型灌装装机来说说,其外外形尺寸寸偏大,使使机器整整体外形形庞大,占占用厂房房空间大大。而图图2-66所示机机构不仅仅可以很很好地与与旋转工工作台配配合,而而且尺寸寸也不会会过大,所所以我们们决定采采用图
9、22-6所所示的“不完全全齿轮”式传送送轮。同时为了了使容器器能够更更好的输输出到工工位1,我我们还设设计了如如下图22-7所所示的挡挡板: 挡板示示意图容器定定位功能能: 可可以实现现容器定定位的机机构很多多,在这这里我们们设计了了下图22-8所所示的带带凹槽并并且间隙隙转动的的旋转工工作台。图2-88 凹槽槽定位旋转工作作台有六六个半圆圆形凹槽槽,一方方面随着着工作台台的间隙隙转动,凹凹槽边缘缘可以把把传送轮轮传送到到工位11的容器器带走,另另一方面面依靠间间隙旋转转工作台台的间隙隙转动凹凹槽可以以起到很很好的定定位,即即旋转工工作台每每次转过过60,容器器就被定定位。怎样实现现旋转工工作
10、台的的间隙转转动呢?可以实实现间隙隙转动的的机构有有棘轮间间隙运动动机构,槽槽轮间隙隙机构,凸凸轮间隙隙机构,不不完全齿齿轮间隙隙机构,偏偏心轮分分度定位位机构等等,综合合考虑各各因素,我我们选用用下图所所示的槽槽轮间隙隙机构。槽槽轮机构构将旋转转运动转转换为单单向间隙隙转动。如如图右所所示,槽槽轮机构构由主动动拨盘,从从动槽轮轮和机架架组成。主主动拨盘盘以等角角速度WW1作连续续回转,当当拨盘上上的圆销销未进入入槽轮的的径向槽槽时,由由于槽轮轮的内凹凹槽止弧弧被拨盘盘的外凸凸锁止弧弧卡住,使使槽轮在在停歇时时不能产产生游动动,并获获得定位位。当圆圆销进入入槽轮径径向槽时时,槽轮轮受圆销销的驱
11、使使而转动动。当圆圆销离开开径向槽槽时,锁锁止弧又又被卡住住,槽轮轮又静止止不动。直直至圆销销再次进进入槽轮轮的另一一个径向向槽时,又又重复上上述运动动。所以以,槽轮轮作时动动时停的的间隙运运动。容器夹夹紧功能能: 因因为要对对容器进进行灌装装,封口口压盖,所所以在灌灌装工位位和封口口压盖工工位时要要对容器器进行夹夹紧固定定,防止止容器在在灌装时时不准确确,封口口压盖时时跳动,导导致封口口压盖错错位,产产生废品品,而浪浪费材料料和经费费。出于于此目的的,我们们设计了了下面几几种夹紧紧方案:(1) 方案一:如图2-10所所示,在在工位22和工位位3外加加装两个个凸轮,用用于对容容器进行行夹紧固固
12、定,工工作原理理是当容容器到达达工位22和工位位3时,凸凸轮处于于远休位位置,此此时凸轮轮的远休休轮廓刚刚好对容容器进行行夹紧,等等灌装和和封口压压盖完成成时,凸凸轮远休休结束,此此时容器器没有被被夹紧,只只要旋转转工作台台转动,则则容器跟跟随其一一起转动动。图2-110 凸凸轮夹紧紧示意(2) 方案二:如图2-11所所示,本本方案采采用圆环环来是实实现容器器在灌装装和封口口压盖工工位处的的夹紧固固定,工工作原理理是当容容器在工工位1处处被旋转转工作台台带进时时,容器器就被圆圆环夹紧紧,容器器随着旋旋转工作作台的转转动而转转动,容容器一直直处于夹夹紧状态态。图2-111夹紧紧圆环示示意(3)
13、方案三:如图2-12所所示,方方案三我我们采用用图示两两斜台,斜斜台在灌灌装工位位和封口口压盖工工位处与与容器相相切,容容器刚好好被运送送至灌装装工位和和封口压压盖工位位时就被被夹紧,此此时旋转转工作台台进入间间隙停止止期,利利用这段段间隙,灌灌装设备备和封口口压盖设设备刚好好可以对对容器进进行灌装装和封口口压盖。图2-112 斜斜台夹紧紧示意图图比较上述述三个方方案,方方案一采采用两个个凸轮对对容器进进行夹紧紧,可以以很好的的实现夹夹紧功能能,但是是凸轮设设计复杂杂,加工工困难,并并且两个个夹紧凸凸轮与旋旋转工作作台运动动的协调调与配合合过程设设计复杂杂,难度度大,同同时也会会使机器器整体构
14、构造复杂杂化。方方案二中中的夹紧紧圆环会会使容器器在整个个加工过过程中出出于夹紧紧状态,容容器与夹夹紧圆环环摩擦严严重,可可能会使使容器变变形,甚甚至破裂裂,并且且这样的的摩擦状状态会增增加系统统的无用用功率,降降低机械械系统的的运动功功率因素素,增加加能耗,不不利于低低碳城市市与工业业加工的的建设。相比之下下,方案案三不仅仅可以较较好的实实现容器器在连个个工位处处的夹紧紧,而且且在整个个过程中中只有在在夹紧处处容器和和夹紧摩摩擦大,系系统的有有效功率率利用高高。同时时夹紧斜斜台的设设计过程程简单,加加工制造造也方便便。 综上所所述,我我们采用用方案三三中的夹夹紧斜台台对容器器在灌装装工位和和
15、封口压压盖工位位处进行行夹紧固固定,从从而到达达防止容容器的跳跳动,以以及加工工错位和和误差的的产生。灌装功功能:(1) 方案一:如图2-13所所示,采采用图示示的凸轮轮机构,由由凸轮的的连续转转动实现现灌装活活塞的上上下往复复运动,由由于弹簧簧的作用用当凸轮轮近休时时,活塞塞往上运运动,此此时灌装装容器吸吸入液体体,凸轮轮继续运运动,推推动活塞塞向下运运动,此此时灌装装机构对对空容器器进行灌灌装,如如此往复复运动就就可实现现灌装功功能。 图22-133 凸轮轮式灌装装机构示示意(2) 方案二 :如图2-14所所示,本本方案采采用连杆杆机构来来实现灌灌装功能能。图2-114 虽然连连杆机构构制
16、造简简单,但但是其设设计过程程复杂,所所以我们们采用方方案一来来实现灌灌装功能能。封口压压盖功能能: 如如下图22-155,这是是我们设设计的封封口压盖盖机构,此此机构为为对心曲曲柄滑块块机构,曲曲柄abb与齿轮轮固接,齿齿轮连续续转动带带动杆aab连续续转动,从从而实现现封口压压盖机构构的上下下往复运运动,进进而对容容器进行行封口压压盖。 图2-115 对对心曲柄柄滑块封封口压盖盖产品输输出与传传送功能能: 在产品品的输出出与传送送上,我我们像容容器的输输入一样样采用输输出挡板板和输出出传送带带。如图图2-116所示示,容器器到达图图示虚线线位置时时,输出出挡板将将容器往往输出传传送带方向推
17、推挡,同同时容器器是随着着旋转工工作台一一起旋转转的,在在合成力力的作用用下,容容器被带带至输出出传送带带上,进进而传送送到下个个加工工工位。3旋转转型灌装装机机构构运动总总体方案案综合考虑虑旋转型型灌装机机要实现现的6个个功能,我我们设计计了如下下旋转型型灌装机机。3.1 旋转型型灌装机机总体方方案图(机机构运动动简图)图3-11 机构构运动简简图1.电动动机同轴轴带轮 2.带轮 3.4.55.6.齿轮 7.99.斜齿齿轮 8.88.链轮轮10.11.12.13.齿轮 144.主动动拨盘 155.从动动槽轮 166.旋转转工作台台 117.传传送轮 188.链轮轮 118.带轮轮 199.2
18、00.链轮轮 221.凸凸轮 21.222.222.233齿轮 244.曲柄柄 255.连杆杆 266.封口口压盖器器 227.滚滚子 28.活塞推推杆 上图所示示为机械械系统运运动方案案运动简简图,该该旋转型型灌装机机的工作作原理如如下所述述:电机11通过皮皮带轮传传到2,22通过轴轴传到33,3又又传到齿齿轮4,齿齿轮4通通过轴传传到轮55转动,齿齿轮5又又带动齿齿轮6,从从而形成成三级减减速。锥齿轮轮7传给给锥齿轮轮9 ,与与锥齿轮轮9同轴轴的齿轮轮10又又带动齿齿轮111,齿轮轮11又又通过轴轴传给传传动轮117,用用来传送送容器。 与与锥齿轮轮7同轴轴的带轮轮8以相相同角速速度转动动
19、通过皮皮带传给给链轮118,使使轴转动动,从而而使皮带带轮188转动,带带动皮带带用来传传送容器器。与左左边带轮轮18同同轴的链链轮199通过链链条与链链轮200连接,链链轮通过过轴传给给齿轮221和凸轮轮21,凸凸轮通过过滚子227,推推杆288带动活活塞上下下往复运运动,从从而实现现对容器器的灌装装。 齿轮轮21传递给给齿轮222,齿齿轮222又传给给齿轮223 ,曲曲柄244与齿轮轮23固固接,曲曲柄与连连杆255相连,连连杆255与滑块块26连连接,滑滑块上下下往复运运动,实实现对容容器的封封口压盖盖。与锥齿齿轮9同同轴的齿齿轮122传给齿齿轮133,齿轮轮13通通过轴传传到主动动拨盘
20、114,主主动拨盘盘14带带动从动动槽轮116,实实现旋转转工作台台的间隙隙旋转运运动。 以以下两图图图3-2,图图3-33分别是是旋转型型灌装机机的左视视图,旋旋转工作作台的俯俯视图。图3-22 选装装型灌装装机左视视图图3-33 旋转转工作台台的俯视视图3.2 旋转型型灌装机机各运动动构件的的设计,选选择与分分析设计任务务书的要要求的灌灌装速度度是122r/mmin,即灌装装凸轮和和封口压压盖曲柄柄的转速速也是112r/minn。由于于旋转工工作台有有6个凹凹槽,所所以旋转转工作台台1miin内要要转2转转,即22r/mmin,也也即从动动槽轮的的转速也也是2rr/miin,因因为我们们设
21、计的的槽轮有有六个径径向槽,并并且主动动拨盘只只有1个个圆销,所所以主动动拨盘的的转速为为12rr/miin。而而传送轮轮有三个个凹槽,旋旋转工作作台转速速2r/minn,则传传送轮转转速应为为4r/minn。而传传送皮带带轮我们们设定的的转速是是8r/minn。(1) 旋转型灌灌装机运运动循环环图为了使灌灌装机各各运动构构件运动动协调配配合,我我们设计计了如下下直线式式动循环环图图33-3和和直角坐坐标式运运动循环环图图33-4:图3-33 直线线式动循循环图图3-44 直直角坐标标式运动动循环图图(2) 原动机的的选择:本方案采采用的是是转速为为14440r/minn的电动动机。 (3)传
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