冷霜自動灌裝機

1、中北大學課程設計說明書學生姓名：李名強學號： 34學院：中北大學信息商務學院專業(yè)：機械設計制造及其自動化題目：冷霜自動灌裝機指導教師：馬長安職稱：講師2015年 6月 24日中北大學課程設計任務書2015/2016 學年第一學期學院：中北大學信息商務學院專業(yè)：機械設計制造及其自動化學生姓名：李名強學號： 34課程設計題目：冷霜自動灌裝機起迄日期： 1 月 19 日-1 月 26 日課程設計地點：教室指導教師：馬長安系主任：下達任務書日期：課程設計任務書1：設計目的：冷霜自動灌裝機的機械系統方案設計2設計內容和要求（包括原始數據、技術參數、條件、設計要求等）：1 、設計要求· 根據工藝

2、動作順序和協調要求擬定運動循環(huán)圖；· 進行間歇運動機構和霜盒送入機構的選型，實現動作要求；· 機械運動方案的評定和選擇；· 根據選定的原動機和執(zhí)行機構的運動參數擬定機械傳動方案；· 畫出機械運動方案簡圖（機械運動示意圖） ；· 對機械傳動系統和執(zhí)行機構進行尺度設計。2 、原始數據冷霜自動灌裝機的生產能力是盒/min3、設計工作任務及工作量的要求【包括課程設計計算說明書( 論文 )、圖紙、實物樣品等】；1、 在一號圖紙上繪制機械運動方案簡圖，要求是軸測圖；2、 在二號圖紙上繪制主機構圖；3、 編寫設計說明書一份。課程設計任務書4. 主要參考文獻1

3、 、鄒慧君，張春林，李杞儀 . 機械原理 . 北京：高等教育出版社， 20062 、鄒慧君 . 機械原理課程設計手冊 . 北京：高等教育出版社，19985. 設計成果形式及要求；提交按要求完成的一號和二號圖紙各一張；機械原理課程設計說明書一份。6. 工作計劃及進度：20071 月1 月1 月1 月1 月19日1月21 日1 月22 日1 月25 日1 月26 日1 月20 日查資料對機構進行選型21 日擬定機械傳動方案24 日機械運動方案簡圖及主機構圖的繪制25 日編寫設計說明書26 日答辯或成績考核系主任審查意見：簽字：年月日冷霜自動灌裝機設計說明書1 工作原理及工藝動作過程冷霜自動灌裝機是

4、通過出料活塞干上下往復運動實現冷霜灌裝入盒內。其主要工藝動作有：1）將空盒送進六工位盤，利用轉盤間歇運動變換不同工位；2）在灌裝工位上空盒上升灌入冷霜；3）在貼錫紙工位上粘貼錫紙（利用錫紙下降）；4）在蓋盒蓋工位上將盒蓋壓下；5）送出成品。2 原始數據及設計要求1）冷霜自動灌裝機的生產能力：60 盒 min。2）冷霜盒尺寸：直徑D=3050mm,高度 h=1015mm。3）工作臺面里地面的距離約11001200mm。4）要求機構的結構簡單緊湊，運動靈活可靠，易于制造。3 設計過程1) 按工位動作要求擬定運動循環(huán)圖。四個基本運動：1. 輸送帶的連續(xù)運動；2. 六工位盤的間歇轉動 ;3. 灌裝頂桿

5、的往復運動 ;4. 貼錫、壓蓋壓桿往復運動。5. 送出成品。（一）運動循環(huán)圖：運動循環(huán)圖的設計 :a) 灌裝、貼錫、加蓋工藝流程：1) 空盒通過輸送帶至六工位盤位置 1。2) 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。3) 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。4) 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。b) 工藝過程的執(zhí)行構件：1) 送料機構：該機構主要是實現輸送帶的連續(xù)運動， 把空盒送入工位，并將成品輸出。2) 槽輪機構：它是在軸 II 上通過變向連接槽輪，帶動六

6、工位盤實現間歇運動。3) 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灌裝動作。4) 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。c) 各執(zhí)行構件的運動協調：1) 協調原則：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

7、件。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。2) 計算機械運動循環(huán)周期：因為生產率 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=360°。3) T 時間個執(zhí)行構件的行程區(qū)段：輸送帶區(qū)段：連續(xù)傳動（ 0360°）。六工位盤區(qū)段：六工位盤的轉動盒停歇，所占時間比：K=(z-2)/(z+2)=(6-2)/（6+2）=1：2，所以在一個循環(huán)周期內，六工位盤 1/3 （120°）時間轉動， 2/3 （240°）時間停歇。灌裝頂桿行程區(qū)段：1=1

8、20°（停）、2=90°（上升）、3=60°（停）、4=90°（下降）。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）。4) 繪制運動循環(huán)圖：1. 圓周式循環(huán)圖：2. 直線式循環(huán)圖：°壓上頂下轉桿桿輸桿止盤桿動送壓頂°帶轉停°停停停停傳桿桿連頂盤續(xù)頂轉壓壓上桿下桿°3. 直角坐標式循環(huán)圖執(zhí)行機構 1：送料機構連續(xù)運動執(zhí)行機構 2：槽輪機構轉動停歇執(zhí)行機構 3：灌裝機構停上升停下降執(zhí)行機構 4：貼錫、加停下降停上升蓋機構分

9、配軸轉角： 0 °120°210 °270 °360°執(zhí)行機構一送料機構執(zhí)行機構二槽輪機構執(zhí)行機構三灌裝機構執(zhí)行機構四粘錫，加蓋機構090120180210270360（二）機構的初步選型轉盤間歇運動機構槽輪機構：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。缺點：其運動規(guī)律不能選擇，調節(jié)性能差，在撥銷進入和脫出槽輪時會產生柔性沖擊，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 ?？蘸?/p>

10、上升機構直動滾子盤形凸輪機構 :優(yōu)點：只要適當地設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。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，這種機構最為合適。貼錫紙壓盒蓋機構優(yōu)點：結構簡單，傳動精確，可靠?？蓾M足使用要求。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。直動滾子推桿封閉式凸輪機構：（三）運動尺寸計算及分析：1）電動機的選擇 ：從機構所要實現的運動要求著手。每秒生產一個成品，這樣要保證六工位盤在一秒內完成停止轉動兩個動作。經過考慮，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

11、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。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。電動機類型和結構形式的選擇：電動機主要有 Y、 YZ 、 YZR 系列，無特殊需要，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

12、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。電動機功率的確定：工作所需功率 Pw=Fv/1000KW=1700*3.925/1000=6.63KW電動機至工作機的總效率為 =1* 2* 3=0.98*0.96*0.94=0.884 所需電動機的功率 Pd=Pw/=7.52KW 。電動機轉速的確定：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 1500r/min 和 1000r/min 的電動機，在我們的設計中，選用 n=1500r/min 的電動機。 電動機型號

13、的確定：電動機確定型號時應該滿足下列條件：P K*Pd KW.查表選取 Y132M-4 型電動機，其具體參數如下所示電動機額定功滿載轉速同步轉速起動最大電動機外形尺型號率 /KWr/minr/min轉矩轉矩寸/mmY132M-7.5144015002.22.2515*280*3145與同類電動機比較，選取功率為P=7.5 KW。2）行星輪系傳動比的計算：2K-H 行星輪系（負號機構）m=2.5z1=40z2=60z3=160Hz3i13 =1- i1 H =- z1z3160ii 1H =1+ z1=1+ 40 =53）V 帶傳動的設計及參數選擇：1.確定計算功率 Pca （KW ）：查表得工

14、作情況系數 K a 1.3Pca = K a P=1.3*7.59.75KW2.選擇帶型：由于 Pca 9.75KW ，小帶輪轉速 n11500r/min，確定選用 SPZ 型。3.確定帶輪基準直徑：n1D 2查表取主動輪基準直徑 D1 50mm，根據公式 i n2 D1 ，從動輪基準直徑為2500mm。驗證帶的速度 V= D1 n1 /60/1000=3.925帶的速度合適。4.確定窄 V 帶的基準長度和傳動中心距：根據 0.7（D1+D2） a0 2（ D1+D2），初步確定中心距 a0。=550mm根據公式計算所需的基準長度：'2Ld =2 a0 +/2（D1+D2）+ D2-D

15、1 /4a0 =1589.182mm查表選取帶的基準長度 Ld =1400mm'計算實際中心距 a=a 0 +（ Ld - Ld ） /2=455.409mm 中心距可調范圍： amax =a+0.03 Ld =497.409mmam i =an-0.015Ld =434.409mm5.驗證主動輪上的包角a1：a1=180° -（D2-D1 ）/a*57.3°=154.8°>120°主動輪上的包角合適。6.計算窄 V 帶的根數 Z：由式子知Z= Pca /（ p0 +p0 ） kz kl ，由已知條件查表得 p0 =3.26KW ，p0 =

16、0.23KW ， kz =0.93， kl =0.96，于是 z=3.26，取 z=4 根。7.計算初拉力 F 0 ：2F 0 =500Pca /zV （2.5/ kz -1）+qV ，帶入數據算得 F 0 =547N。8.計算作用在軸上的壓力Q：Q=2*z F 0 sin(a1/2)=4271N。4）軸的相關計算：一、軸的測定軸的設計包含材料，確定結構和計算工作能力（強度剛度震動穩(wěn)定性）等內容。一般步驟是：選擇材料，軸徑概略計算，結構設計，強度校核，剛度校核，震動穩(wěn)定性計（高速轉軸）。 .本系統的軸材料主要采用 45 號鋼。它的機械性能為：正火熱處理，毛坯直徑 d 為 25100mm，硬度

17、170 207，拉伸強度限 B600拉伸屈服限 s300彎曲疲勞限 -1 240扭轉疲勞限 -1 140(N mm2 ) .a.按扭轉強度進行計算 :對于實心軸，其強度條件式：=T/ WP =（9550* 103*(P/n) ）/0.2 d 3（單位： MPa ） ;改成計算軸的直徑的設計計算公式為：d3 T /0.2 =3 9550 103 / 0.2 ×3p / n =c3 p / n (mm)對于 45 號鋼， C=107 118（=4030 N/ m m2）。d 3 7.8 / 1500 × 112=19.403 .圓柱軸扭轉角 :=Tl/G I 2=9550

18、15; 10 3×p/n×l/G d 4/32(rad)取鋼的剪切彈性模量 G=81000 N m m2（）d91108d911084 p / n (mm)=27.122mm軸承的選擇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?；瑒虞S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。 所以選用滾動軸承。要選擇合適的軸承，必須知道的參數為，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。5）執(zhí)行構件相關參數的確定：1.由于六工位要實現每次60°較的間歇轉動，所以，槽數設為z=6。2.圓銷數 n