醬類食品灌裝機機構(gòu)及其傳動裝置的設(shè)計(機械原理課程設(shè)計)

1、<p><b>　　機械原理課程設(shè)計</b></p><p>　　設(shè)計題目： ___________________ </p><p>　　__________________________________________</p><p>　　________系 _________________專業(yè) ___

2、____班</p><p>　　設(shè)計者 ___________________________________</p><p>　　指導(dǎo)教師 _______________________________ </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b>

3、</p><p>　　指導(dǎo)老師（簽字）： 老三 2011年 6 月 25 日</p><p>　　系（教研室）主任（簽字）： 2011 年 7 月 1 日</p><p><b>　　目　錄</b></p><p&g

4、t;　　0.設(shè)計任務(wù)書………………………………………………1</p><p>　　工作原理和工藝動作分析………………………………2</p><p>　　工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖…………………3</p><p>　　執(zhí)行機構(gòu)選型……………………………………………4</p><p>　　機械運動方案的選擇和評定……………………………5&l

5、t;/p><p>　　機構(gòu)運動簡圖……………………………………………6</p><p>　　6.械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)…………………………7</p><p>　　7.參考資料…………………………………………………11</p><p>　　8.設(shè)計總結(jié)…………………………………………………12</p><p>　　1.工

6、作原理和工藝動作分解</p><p><b>　　工作原理分析</b></p><p>　　灌裝機構(gòu)的工作原理圖如圖1-1所示，當(dāng)灌裝機構(gòu)向上運動，利用大氣壓強，將醬料壓出，六位工作盤上（如圖1-2）的空罐接入醬料，工作盤旋轉(zhuǎn)到第二位，壓蓋機構(gòu)向下壓，不完全齒輪上頂，完成壓蓋密封動作，再旋轉(zhuǎn)到下一個位，進行粘貼商標，貼完商標，即可旋轉(zhuǎn)的送出位，將完成的醬罐送上皮帶。&

7、lt;/p><p>　　在此過程中完成了自動轉(zhuǎn)位，定量灌裝，壓蓋密封，粘貼商標四個動作。</p><p>　　圖1-1灌裝機構(gòu)的工作原理示意圖</p><p>　　圖1-1灌裝機構(gòu)的工作原理示意圖</p><p><b>　　2.工藝動作分析</b></p><p>　　在工作的過程中，電動機帶動各機

8、構(gòu)的運動，頂桿機構(gòu)上下反復(fù)的運動完成加料動作，間歇機構(gòu)進行自動轉(zhuǎn)位動作，帶動完成壓蓋，粘貼商標的動作：</p><p>　　1）將灌裝物料輸送至料斗（料腔），可利用機械加入料斗中；</p><p>　　2）將空瓶或空瓶送至多工位轉(zhuǎn)盤，并能自動轉(zhuǎn)位；</p><p>　　3）能實現(xiàn)定量灌裝 利用偏置曲柄頂桿機構(gòu)，使活塞上下運動，將醬料壓入空瓶中；</p>

9、<p>　　4）壓蓋密封 壓蓋機構(gòu)在電動機的驅(qū)動下，下壓完成密封動作，間歇機構(gòu)自動轉(zhuǎn)位，即可完成下一步動作；</p><p>　　5）粘貼商標 利用頂桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)將商標粘貼在罐上；</p><p>　　6）送出成品 自動轉(zhuǎn)位機構(gòu)將成品送上傳送帶完成送出。</p><p>　　在完成醬類食品灌裝的過程中，有灌裝動作，自動轉(zhuǎn)位動作，壓蓋密封動作，粘貼

10、商標動作四個動作為重點，所以也要重點考慮：灌裝機構(gòu)，間歇機構(gòu)（自動轉(zhuǎn)位機構(gòu)），壓蓋密封機構(gòu)，粘貼機構(gòu)。</p><p>　　———— </p><p><b>　　│</b></p><p>　　│

11、 </p><p>　　┌—————————— ————————┐</p><p>　　↓ ↓ ↓ ↓</p><p>　　圖1-3 灌裝機構(gòu)的運動傳遞路線</p><p>　　

12、2.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(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動作的先后順序、相位，以利于設(shè)計、裝配和調(diào)試。</p><p>　　以自動轉(zhuǎn)位機構(gòu)（間歇機構(gòu)）每轉(zhuǎn)完成一個運動循環(huán)所以擬訂運動循環(huán)圖時，以轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角作為橫坐標(0°、360°)，以各機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標作出位移曲線。運動循環(huán)圖的位移曲線主要著眼于運動的起迄位置，根據(jù)上

13、述表述作出灌裝機構(gòu)，壓蓋密封機構(gòu)，粘貼機構(gòu)的運動循環(huán)圖如圖1-4所示。</p><p>　　圖1-4灌裝機構(gòu)運動循環(huán)圖</p><p><b>　　執(zhí)行機構(gòu)選型</b></p><p>　　根據(jù)間歇機構(gòu)（自動轉(zhuǎn)位機構(gòu)），灌裝機構(gòu)，壓蓋密封機構(gòu)和粘貼機構(gòu)這四個執(zhí)行構(gòu)件的動作要求和結(jié)構(gòu)特點可以選擇一些常用機構(gòu)選型的形態(tài)學(xué)矩陣，如表1.1所示。可以計

14、算出醬類灌裝機機構(gòu)及其傳動裝置的運動方案數(shù)目N。</p><p>　　表1.1機構(gòu)選型的形態(tài)學(xué)矩陣</p><p>　?、?轉(zhuǎn)盤間歇機構(gòu)的選型</p><p><b>　　凸輪間歇機構(gòu)</b></p><p>　　圖2-1凸輪間歇機構(gòu)示意圖</p><p>　　優(yōu)點：結(jié)構(gòu)比較緊湊，定位可靠，精確。

15、可以選擇適當(dāng)?shù)谋P形從動件來減少動載荷，避免剛性沖擊和柔性沖擊，承載力大，可用于大扭矩間歇運動場合，分度范圍大，適用范圍廣，設(shè)計限制少，可用于各種運動規(guī)律。</p><p>　　缺點：凸輪工作曲面復(fù)雜，加工難度大，加工成本高，裝配調(diào)整要求嚴格，經(jīng)濟成本高，預(yù)緊容易自鎖，所以不用。</p><p>　　(2)不完全齒輪機構(gòu)</p><p>　　圖2-2不完全齒輪機構(gòu)示意

16、圖</p><p>　　優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，容易制造。與其它間歇機構(gòu)相比，其從動輪每轉(zhuǎn)一周的停歇次數(shù)，運動和停歇的時間比例，可在較寬廣的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。</p><p>　　缺點：嚙合傳動的開始和終了時，速度有突破，且加速度也不連續(xù)，故沖擊較大，運動不平穩(wěn)，連續(xù)，所以不用。</p><p><b>　　槽輪機構(gòu)</b></p>

17、<p>　　圖2-3槽輪機構(gòu)示意圖</p><p>　　優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，容易制造。轉(zhuǎn)位迅速，其機械效率高，故能平穩(wěn)地，間歇地進行轉(zhuǎn)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(shè)計的冷霜自動灌裝機中的六工位轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為6°每秒，轉(zhuǎn)速不高，此缺點可以忽略，故比較合理

18、，因而選用此機構(gòu)作為自動轉(zhuǎn)為機構(gòu)。</p><p><b>　　㈡裝灌機構(gòu) </b></p><p><b>　　偏置曲柄滑塊機構(gòu)</b></p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　圖2</b></p><p

19、>　　圖2-4 偏置曲柄滑塊機構(gòu)示意圖（圖1和圖2）</p><p>　　優(yōu)點：就其理想的運動特性來說，此機構(gòu)完全能實現(xiàn)直線往復(fù)移動。如果連桿設(shè)計得當(dāng)，此機構(gòu)具有傳遞平穩(wěn)運動精確地優(yōu)點。</p><p>　　缺點：由于連桿機構(gòu)的運動鏈較長，各運動副的運動誤差可能會引起機構(gòu)較大的誤差累積，但總體上很好的把握機構(gòu)的運動，所以選擇這個機構(gòu)為灌裝機構(gòu)。</p><p>

20、;<b>　　凸輪間歇機構(gòu)</b></p><p>　　圖2-5 凸輪間歇機構(gòu)示意圖</p><p>　　優(yōu)點：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各項預(yù)期的運動規(guī)律，而且機構(gòu)間緊湊。</p><p>　　缺點：凸輪廓線與推桿之間為點線接觸，易磨損，磨損后傳動不平穩(wěn)，需經(jīng)常更換，造成經(jīng)濟成本高，所以不用。</p>&l

21、t;p><b>　　㈢自動壓蓋機構(gòu)</b></p><p><b>　　偏置曲柄滑塊機構(gòu)</b></p><p>　　圖2-6偏置滑塊機構(gòu)</p><p>　　優(yōu)點：就其理想的運動特性來說，此機構(gòu)完全能實現(xiàn)直線往復(fù)移動。如果連桿設(shè)計得當(dāng)，此機構(gòu)具有傳遞平穩(wěn)運動精確地優(yōu)點。</p><p>　　

22、缺點：由于連桿機構(gòu)的運動鏈較長，各運動副的運動誤差可能會引起機構(gòu)較大的誤差累積，特別適當(dāng)運動副磨損之后，運動副間隙難以補償，而且由于運動副尺寸過大，會導(dǎo)致機構(gòu)體積增大， 沒有停歇時間，不能進行壓蓋后的保壓功能，所以不用。</p><p><b>　　凸輪間歇機構(gòu)</b></p><p>　　圖2-7凸輪間歇機構(gòu)示意圖</p><p>　　優(yōu)點：

23、只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各項預(yù)期的運動規(guī)律，而且機構(gòu)間緊湊，在壓蓋完成時具有一段間歇時間，可實現(xiàn)保壓。</p><p>　　缺點：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(gòu)最為合適，所以選擇這個機構(gòu)作為壓蓋密封機構(gòu)。</p><p>　?、?自動粘貼商標機構(gòu)</p><p>　　（1）偏置曲柄滑塊機構(gòu)</p>

24、<p>　　圖2-8偏置曲柄滑塊機構(gòu)示意圖</p><p>　　優(yōu)點：就其理想的運動特性來說，此機構(gòu)完全能實現(xiàn)直線往復(fù)移動。如果連桿設(shè)計得當(dāng)，此機構(gòu)具有傳遞平穩(wěn)運動精確地優(yōu)點。</p><p>　　缺點：由于連桿機構(gòu)的運動鏈較長，各運動副的運動誤差可能會引起機構(gòu)較大的誤差累積，特別適當(dāng)運動副磨損之后，運動副間隙難以補償，而且由于運動副尺寸過大，會導(dǎo)致機構(gòu)體積增大，所以不用&l

25、t;/p><p><b>　　。</b></p><p>　　直動從動件固定凸輪機構(gòu)</p><p>　　圖2-9直動從動件固定凸輪機構(gòu)示意圖</p><p>　　優(yōu)點：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各項預(yù)期的運動規(guī)律，而且機構(gòu)間緊湊。</p><p>　　缺點：凸輪廓線與推桿之間為

26、點線接觸，易磨損，綜合比較，所以選擇這個機構(gòu)作為粘貼商標機構(gòu)。</p><p>　　4.機械運動方案的選擇和評定</p><p>　　經(jīng)過對各種機構(gòu)的評估優(yōu)選，特別是滿足預(yù)訂的運動要求，從這些選型中剔除明顯的不合理方案，最后的出兩個較好的運動方案。如表2-2所示。</p><p>　　綜上所述，兩種運動方案的主要區(qū)別在于選擇兩種不同的壓蓋密封機構(gòu)，如圖3-1所示主要

27、的區(qū)別。</p><p>　　圖3-1.1 方案一</p><p>　　圖3-1.2 方案二</p><p>　　圖3-1方案一和方案二的主要運動區(qū)別示意圖</p><p>　　圖3-1.1所示的是偏置曲柄滑塊機構(gòu)，利用曲柄的轉(zhuǎn)動帶動三角架的轉(zhuǎn)動使重物上、下運動，將瓶蓋壓在醬罐上，完成壓蓋密封動作。圖3-1.2所示為</p>&

28、lt;p>　　凸輪間歇機構(gòu)，為了保證滾子和凸輪充分接觸，在凸輪上安裝彈簧，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動時，帶動三角架轉(zhuǎn)動使重物上、下反復(fù)運動，完成這一位置上的壓蓋密封動作。 </p><p>　　比較：1. 方案一的壓蓋密封機構(gòu)，傳動系統(tǒng)運動鏈短，曲柄滑塊機構(gòu)滿足運動要求的尺寸綜合難度大，方案二的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，且機構(gòu)綜合容易，可以精確滿足運動要求。2.方案一當(dāng)壓蓋完成時，由于曲柄滑塊機構(gòu)的垂直位移時刻在變，沒有保壓時

29、間，方案二在壓蓋完成時，有一段間歇運動時間，可以滿足保壓時間的要求，防止了醬類食品的變質(zhì)。綜合各方面的優(yōu)勢，所以選擇方案二作為壓蓋密封機構(gòu)。</p><p><b>　　機構(gòu)運動簡圖</b></p><p>　　按已經(jīng)選定的四個執(zhí)行機構(gòu)和機械傳動系統(tǒng)，畫出醬類食品灌裝機機構(gòu)機械運動方案示意圖，如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1機械運

30、動方案示意圖</p><p>　　機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)</p><p>　　1.變速機構(gòu)的運動分析</p><p><b>　　圖5-1</b></p><p>　　根據(jù)圖5-1得到下列數(shù)據(jù)：</p><p>　?。?） 1為皮帶輪：i1＝2，</p><p>　　

31、2、3、4、5、6為齒輪： z2=20 z3=100 z4=20 z5=140 z6=20</p><p>　　i32=z3/z2=140/20=7， i54=z5/z4=100/20=5 n1=n/(i1*i32*i34)=1500/(2*7*5)=14r/min</p><p>　　減速器由齒輪6輸出14 r/min的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過一級齒輪傳動后，減少到7/min 6、7為齒輪

32、：z6=20 z7=40，i76=z7/z6=40/20=2，</p><p>　　n2=n1/i76=7∕2=r/min</p><p>　　所以轉(zhuǎn)盤旋速為3.5r/min時，每分鐘灌裝的瓶數(shù)為21瓶。</p><p>　　裝灌機構(gòu)和壓蓋密封機構(gòu)的尺寸綜合及運動分析 </p><p>　　灌裝機構(gòu)和壓蓋密封機構(gòu)選用的是凸輪間歇機構(gòu)，從動件

33、從距凸輪轉(zhuǎn)動中心最遠的位置運動到距凸輪轉(zhuǎn)動中心最近的地方時，凸輪所轉(zhuǎn)過的角度為δ，如圖5-3所示。</p><p>　　圖5-3凸輪機構(gòu)轉(zhuǎn)動規(guī)律</p><p>　　基圓半徑 ： r0=400 mm</p><p>　　滾子半徑 ： r=30 mm</p><p>　　行程 ： H=300 mm</p&g

34、t;<p>　　推程角 ：δ0=60°</p><p>　　回程角 ：δ1 =60°</p><p>　　近休止角 ： δ2=90° </p><p>　　遠休止角 ： δ3=150°</p><p>　　最大壓力角 ： α=30°&l

35、t;/p><p>　　得到凸輪機構(gòu)轉(zhuǎn)速 ： w=2.198/s</p><p>　　粘貼機構(gòu)的尺寸綜合分析</p><p>　　粘貼機構(gòu)采用直動從動件固定凸輪機構(gòu)，已知從動件的行程為h=100mm 。由運動循環(huán)機構(gòu)圖可得到凸輪的位移曲線，如圖5-4所示。</p><p>　　圖5-4凸輪機構(gòu)位移曲線</p><p>　　圖

36、5-5直動從動件固定凸輪機構(gòu)</p><p>　　根據(jù)凸輪機構(gòu)的位移曲線設(shè)計直動從動件凸輪機構(gòu)，如圖5-5所示，其中固定凸輪采用固定槽，棍子的運動沿著預(yù)定的軌跡，可以達到工作的行程，完成粘貼動作。</p><p>　　轉(zhuǎn)盤間歇機構(gòu)的尺寸綜合</p><p>　　轉(zhuǎn)盤間歇機構(gòu)采用單圓銷槽輪機構(gòu)實現(xiàn)間歇運動，如圖5-6所示。已知主盤的轉(zhuǎn)速為3.5r/min,中心距a=3

37、00mm,按工位要求槽數(shù)為Z=6。</p><p>　　槽輪機構(gòu)的幾何尺寸計算：</p><p>　　槽間角2Φ2,2Φ2=360°/z=60°</p><p>　　槽輪運動角2Φ1，2Φ1=180°-2Φ2=120°</p><p>　　圓銷回轉(zhuǎn)半徑R1，R1=asinΦ2=300×sin3

38、0°=150mm</p><p>　　槽輪半徑R2，R2=acosΦ2=300×cos30°=260mm</p><p>　　鎖止弧張角γ，γ=360°-2Φ1=360°-120°=240°</p><p>　　6）圓銷半徑 r, 取r=R1/6=25mm</p><p>

39、　　7）槽輪齒頂厚e, 取e=5mm</p><p>　　8）鎖止弧半徑Rs , Rs=R1-r-e=(150-25-5)mm=120mm</p><p>　　9)槽輪槽深h, h≥R2-(a-R1-r)=[260-(300-150-25)]mm=135 ,</p><p><b>　　取h=140mm</b></p><p

40、>　　10)運動系數(shù)k, k=1/2-1/Z=1/3</p><p>　　11)R1與a的比值λ, λ=R1/a=150/300=0.5</p><p>　　12)槽輪機構(gòu)的運動分析</p><p>　　槽輪角位移：ψ2=arctan[λsinψ1/(1-λcosψ)]</p><p>　　槽輪角速度：ω2=dψ2/dt=[λ(cosψ

41、1-λ)/(1-2λcosψ1+λ2)] ω1</p><p>　　槽輪角加速度：ε2=d2ψ2/dt2=[λ(λ2-1)sinψ1/(1-2λcosψ1+λ2)2] ω12</p><p>　　其中，ω1=2πn1/60 rad/s=3.1416 rad/s</p><p><b>　　圖5-6槽輪機構(gòu)</b></p><

42、p><b>　　7.參考文獻</b></p><p>　　[1] 朱理．機械原理［M］．北京：高等教育出版社，2008：15-200</p><p>　　[2] 戴娟.機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書[M]. 北京；高等教育出版社.2011</p><p>　　[3] 鄒慧君.機械原理課程設(shè)計手冊[M].北京.高等教育出版社.1998&

43、lt;/p><p>　　[4] 王三民，機械原理與設(shè)計課程設(shè)計[M].北京。機械工業(yè)出版社，2005.</p><p><b>　　8.課程設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　俗話說“紙上學(xué)來終覺淺，絕知此事要躬行”，這話一點不假。這次做課程設(shè)計，讓我深刻地認識到自己所存在的諸多不足：1)，理論知識儲備不足，在運用中出現(xiàn)各類計算問題 2)，所

44、學(xué)制圖軟件疏于練習(xí)，在設(shè)計過程中嚴重阻礙進度同時所繪圖樣質(zhì)量不理想 3).動手能力過弱，在腦子里空有想法而設(shè)計起來時捉襟見肘。不過話說回來，這次課程設(shè)計的收獲也不小。通過這次設(shè)計終于讓我邁出了運用理論知識去設(shè)計簡單機器的第一步，中間的過程是坎坷的，心情是復(fù)雜的。我深刻體會到團隊合作的重要性，深刻體會到一個人要敢想更要敢于邁出行動的步子，在整個過程中都要膽大心細，努力地想方設(shè)法地去克服種種困難。同時在這個過程中也很好地鍛煉了我的動手能力和