冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)總體設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)方案說(shuō)明_畢業(yè)論文

1、SHANDONGUNIVERSO 宦 TECHNOLOGY自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)總體設(shè)計(jì)學(xué)院：農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院專(zhuān)業(yè)：農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化班級(jí)：姓名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：-1 -目錄1工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程 .-2 -2 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 .-2 -3設(shè)計(jì)過(guò)程 .-2 -（一）. 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖：-2 -（二）. 機(jī)構(gòu)的初步選型-6 -（三）. 冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)總體布置圖-8 -（四）.運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算及分析： .-10 -1）電動(dòng)機(jī)的選擇：. -10 -2）行星輪系傳動(dòng)比的計(jì)算： . -11 -3）V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇： .-12 -4）軸的相關(guān)計(jì)算：.-13 -5）執(zhí)行構(gòu)

2、件相關(guān)參數(shù)的確定： . -14 -4 參考書(shū)目：.-15 -5 心得體會(huì).-15 -2 -粘液自動(dòng)灌裝機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程粘液灌裝機(jī)是通過(guò)出料活塞干上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)冷霜灌裝入盒內(nèi)。其主要工 藝動(dòng)作有：1）將空盒送進(jìn)五工位盤(pán)，利用轉(zhuǎn)盤(pán)間歇運(yùn)動(dòng)變換不同工位；2）在灌裝工位上向空盒灌入粘液；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(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求1）粘液灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力：30 盒/ min。2）空盒尺寸：直徑 D=3050mm,高度 h=1015mm。3）工作臺(tái)面與地面的距離約 11001200mm。4）要求機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，運(yùn)

3、動(dòng)靈活可靠，易于制造3設(shè)計(jì)過(guò)程1）按工位動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。四個(gè)基本運(yùn)動(dòng)：1.輸送帶的連續(xù)運(yùn)動(dòng)；2.五工位盤(pán)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)（通過(guò)槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)）3.灌裝頂桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)（通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)）;4.貼錫、壓蓋壓桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)。5.送出成品。（一）運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖：運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的設(shè)計(jì)：a） 粘液灌裝、貼錫、加蓋工藝流程：1） 空盒通過(guò)輸送帶至五工位盤(pán)位置 1。2） 五工位盤(pán)做間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，每次轉(zhuǎn)動(dòng) 72,轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其他機(jī)構(gòu)不執(zhí)行動(dòng)作。3） 當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)停止時(shí)，灌裝頂桿上升至工位 2 進(jìn)行灌裝，同時(shí)貼錫、加蓋壓桿 遠(yuǎn)休結(jié)束后進(jìn)行工藝動(dòng)作。4） 灌裝機(jī)構(gòu)達(dá)到頂端完成灌裝后回到初始位置，同時(shí)貼錫、加蓋桿升到高 位，一次循環(huán)結(jié)束。b） 工藝

4、過(guò)程的執(zhí)行構(gòu)件：1） 送料機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)主要是實(shí)現(xiàn)輸送帶的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，把空盒送入工位，并將成品輸出。2） 槽輪機(jī)構(gòu)：它是在軸 II 上通過(guò)變向連接槽輪，帶動(dòng)五工位盤(pán)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn) 動(dòng)。3） 灌裝機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)有固定在軸 I 上的直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)組成，通過(guò)高低 往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)灌裝動(dòng)作。-3 -4）貼錫、加蓋機(jī)構(gòu)：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(guò)高低往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一次性完成兩個(gè)動(dòng)作。c）各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)：1） 協(xié)調(diào)原則：輸送帶是連續(xù)運(yùn)動(dòng)，且它置于五工位盤(pán)1、5 工位下面，既不能于工位盤(pán)發(fā)生摩擦，也要求它不干涉其它幾個(gè)機(jī)構(gòu)的完整運(yùn)動(dòng)，所以傳動(dòng)輪尺寸要求有限制。五工位盤(pán)間歇時(shí)要實(shí)現(xiàn)三個(gè)執(zhí)行

5、動(dòng)作，設(shè)計(jì)凸 輪尺寸不應(yīng)太大，各動(dòng)作之間應(yīng)互不影響，一個(gè)是上升、下降，一個(gè)是 下降、上升，五工位盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它們不進(jìn)行任何動(dòng)作。各構(gòu)件要準(zhǔn)確定 位，以免回撞到其它構(gòu)件。定標(biāo)構(gòu)件的選擇：設(shè)計(jì)時(shí)下邊兩根軸轉(zhuǎn)動(dòng)同步，但轉(zhuǎn)向相反，選擇軸I 為定標(biāo)構(gòu)件，五工位盤(pán)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的起始點(diǎn)。2） 計(jì)算機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)周期：因?yàn)樯a(chǎn)率 Q=60 盒/min，所以周期 T=60s/60=1s,此時(shí)定標(biāo)構(gòu)件對(duì)應(yīng) 分配軸轉(zhuǎn)角=360。3） T 時(shí)間個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的行程區(qū)段：輸送帶區(qū)段：連續(xù)傳動(dòng)（0360）。五工位盤(pán)區(qū)段：五工位盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)盒停歇，所占時(shí)間比：K=（z-2）/（z+2）=（6-2）/ （6+2） =1 ： 2

6、,所以在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，五工位盤(pán) 1/3 （120）時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)，2/3 （240）時(shí)間停歇。灌裝頂桿行程區(qū)段：仁 120 （停八；：2=90 （上升）、：3=60（停）、審4=90（下降）。貼錫、加蓋機(jī)構(gòu)行程區(qū)段：仁 120（停）、：2=90 （下降）、3=60（停）、4=90 （上升）。4） 繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖：1.圓周式循環(huán)圖：-4 -2.直線(xiàn)式循環(huán)圖：3.直角坐標(biāo)式循環(huán)圖執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1:送料機(jī)構(gòu)連續(xù)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2:槽輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn) 動(dòng)停歇執(zhí)行機(jī)構(gòu) 3:灌裝機(jī)構(gòu)停上升停下降執(zhí)行機(jī)構(gòu) 4:貼錫、加蓋 機(jī)構(gòu)停下降停上升分配軸轉(zhuǎn)角：01202102703601/J-1停停停傳頂輸桿頂上下送桿下圧頂I / I

7、/ /桿 止-5 -6 -（二）機(jī)構(gòu)的初步選型轉(zhuǎn)盤(pán)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，容易制造。轉(zhuǎn)位迅速，其機(jī)械效率高，故能平 穩(wěn)地，間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。缺點(diǎn)：其運(yùn)動(dòng)規(guī)律不能選擇，調(diào)節(jié)性能差，在撥銷(xiāo)進(jìn)入和脫出槽輪時(shí)會(huì)產(chǎn)生 柔性沖擊，故常使用于速度要求不太高的運(yùn)動(dòng)中， 我們所需要設(shè)計(jì)的冷霜自動(dòng)灌 裝機(jī)中的五工位轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速為 6每秒，轉(zhuǎn)速不高，此缺點(diǎn)可以忽略，故比較合理, 因而選用此機(jī)構(gòu)。-7 -空盒上升機(jī)構(gòu)直動(dòng)滾子盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線(xiàn)，就可以使推桿得到各項(xiàng)預(yù)期的運(yùn) 動(dòng)規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。缺點(diǎn)：凸輪廓線(xiàn)與推桿之間為點(diǎn)線(xiàn)接觸，易磨損，但是綜合比較之下，這種 機(jī)

8、構(gòu)最為合適。貼錫紙壓盒蓋機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)精確，可靠。可滿(mǎn)足使用要求。缺點(diǎn)：易磨損，制造較一般凸輪難，但是綜合比較之下，這種機(jī)構(gòu)最為合適。 直動(dòng)滾子推桿封閉式凸輪機(jī)構(gòu)：-8 -（三）冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)總體布置圖1）主視圖2）左視圖-9 -Ll-10 -（四）運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算及分析:1）電動(dòng)機(jī)的選擇：從機(jī)構(gòu)所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)要求著手。每秒生產(chǎn)一個(gè)成品，這樣要保證五工位盤(pán)在一秒內(nèi)完成停止轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作。經(jīng)過(guò)考慮，在運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖中，將停止時(shí)間定為 2/3 秒，五工位轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間則 為 1/3秒，五工位盤(pán)與從動(dòng)槽輪同軸，有相同的運(yùn)動(dòng)情況，故主動(dòng)撥盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)2/3圈所用的時(shí)間為 1/3 秒。它的轉(zhuǎn)速可以求出，（2r/

9、（2s=1 r/so通過(guò)軸之間的傳速關(guān)系，不難看出，兩根主軸利用錐齒輪變向后，轉(zhuǎn)速仍為 一圈每秒。再加上皮帶傳動(dòng)，周轉(zhuǎn)輪系兩個(gè)小系統(tǒng)的變速（它們的變速比均為 5: 1），可得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為:1X5X5=25r/s=1500r/min。1電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式的選擇：電動(dòng)機(jī)主要有丫、YZ、YZR 系列，無(wú)特殊需要，一般選取丫系列的三相交 流異步電動(dòng)機(jī)；而 YZ、YZR 系列一般用于頻繁啟動(dòng)，制動(dòng)和換向，具有較小的 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大的過(guò)載能力。我們所設(shè)計(jì)的冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)對(duì)于工作無(wú)特殊要 求，選用丫系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。2電動(dòng)機(jī)功率的確定：工作所需功率 Pw=Fv/1000KW=1700*3.925/

10、1000=6.63KW電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的總效率為n=n1*n2*n3=0.98*0.96*0.94=0.884所需電動(dòng)機(jī)的功率 Pd=Pw/n=7.52KWo3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定：參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，電動(dòng)機(jī)在同一額定功率下有幾種同步轉(zhuǎn)速可供 選用，同步轉(zhuǎn)速越高，尺寸重量越小，價(jià)格越低，且效率越高。設(shè)計(jì)時(shí)可優(yōu)先選 取同步轉(zhuǎn)速為1500r/min 和 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)，在我們的設(shè)計(jì)中，選用n=1500r/min 的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定：電動(dòng)機(jī)確定型號(hào)時(shí)應(yīng)該滿(mǎn)足下列條件：P 三 K*Pd KW.查表選取 Y132M-4 型電動(dòng)機(jī)，其具體參數(shù)如下所示-11 -電動(dòng)機(jī)額定功滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速

11、起動(dòng)最大電動(dòng)機(jī)外形尺型號(hào)率/KWr/mi nr/mi n轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩寸/mmY132M-7.5144015002.22.2515*280*3145與同類(lèi)電動(dòng)機(jī)比較，選取功率為 P=7.5 KW2）行星輪系傳動(dòng)比的計(jì)算:2K-H 行星輪系（負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)）m=2.5z1=40 z2=60 z3=160z3|13=1訃=-z1z3160ii1H=1+z1=1+40=5-12 -3) V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇:1確定計(jì)算功率Pca( KW )：查表得工作情況系數(shù)Ka= 1.3Pea=Kap=1.3*7.5 = 9.75KW2. 選擇帶型：由于Pea= 9.75KW，小帶輪轉(zhuǎn)速ni= 1500r/min,確定選

12、用 SPZ 型。3. 確定帶輪基準(zhǔn)直徑：ni D2查表取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑D1= 50mm,根據(jù)公式 i =n2D1,從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑為2500mm。驗(yàn)證帶的速度 V=nD1門(mén)/60/1000=3.925帶的速度合適。4. 確定窄 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距：aa根據(jù) 0.7 (D1+D2)v0v2 ( D1+D2),初步確定中心距0=550mm。根據(jù)公式計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：I a2aLd=20+n/2(D1+D2)+D2-D1/4o=1589.182mm-13 -查表選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=i400mmaa計(jì)算實(shí)際中心距 a=0+ (Ld-Ld)/2=455.409mm中心距可調(diào)范圍：amax=a

13、+0.03Ld=497.409mmami=a-0.015Ld=434.409mm5.驗(yàn)證主動(dòng)輪上的包角 a1：a1=180 - (D2-D1)/a*57.3 =154.8 120主動(dòng)輪上的包角合適。6 計(jì)算窄 V 帶的根數(shù) Z:由式子知 Z=Pca/(P+AP0)kzk1，由已知條件查表得P0=3.26KW,P0=0.23KW,kz=0.93,kl=0.96,于是 z=3.26,取 z=4 根。7. 計(jì)算初拉力F0:2F0=500Pca/zV (2.5/kz-1) +qV，帶入數(shù)據(jù)算得F0=547N。8. 計(jì)算作用在軸上的壓力 Q:Q=2*zF0sin(a1/2)=4271N。4)軸的相關(guān)計(jì)算

14、：一、軸的測(cè)定軸的設(shè)計(jì)包含材料，確定結(jié)構(gòu)和計(jì)算工作能力(強(qiáng)度剛度震動(dòng)穩(wěn)定性)等內(nèi)容。 一般步驟是：選擇材料，軸徑概略計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核，剛度校核，震動(dòng) 穩(wěn)定性計(jì)(高速轉(zhuǎn)軸)。I.本系統(tǒng)的軸材料主要采用 45 號(hào)鋼。它的機(jī)械性能為：正火熱處理，毛坯直徑 d 為 25100mm，-14 -硬度 170207，拉伸強(qiáng)度限(TB 600拉伸屈服限Ts 300彎曲疲勞限T-1 240- 2扭轉(zhuǎn)疲勞限T-1 140(N /mm)n.a 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算：對(duì)于實(shí)心軸，其強(qiáng)度條件式：=T/Wp=(9550*10*(P/n) /0.2d(單位:MPa( 91108)d 三91 108；p/n(mm)=2

15、7.122mm軸承的選擇滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承都可用于支撐軸及軸上零件，以保持軸上的旋轉(zhuǎn)精度，并減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損?；瑒?dòng)軸承在一般情況下摩擦損失較大，使 用維護(hù)和潤(rùn)滑也比較復(fù)雜，而且對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的分析所需啟動(dòng)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(méi)有劇烈沖擊震動(dòng)。所以選用滾動(dòng)軸承。要選擇合適的軸承，必須知道的參數(shù)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(zhuǎn)速為 60r/min，工作穩(wěn)定，它預(yù)期的壽 命為20000 小時(shí)。采用角接觸軸承，先確定軸承型號(hào)。-15 -5)執(zhí)行構(gòu)件相關(guān)參數(shù)的確定:1.由于五工位要實(shí)現(xiàn)每次 60較的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，所以

16、，槽數(shù)設(shè)為 z=62圓銷(xiāo)數(shù) n 的選擇:在實(shí)際工作中，我們所要達(dá)到的運(yùn)動(dòng)效果為在五工位盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)完成灌霜、貼紙，壓蓋三道工序。因此，應(yīng)使停止的時(shí)間長(zhǎng)于轉(zhuǎn)時(shí)。即保證 kv0.5, 但不應(yīng)太短。若撥盤(pán)上均布 n 個(gè)銷(xiāo)則一周內(nèi)槽輪被播 n 次。 若撥盤(pán)上均布 n 個(gè) 銷(xiāo)，則一周內(nèi)槽輪被撥 n 次，運(yùn)動(dòng)系數(shù)是單銷(xiāo)的 n 倍。k=n(1/2-1/z)w1nW2z/(z-2)因?yàn)?z 已等于 6，可得 n=1 或 2 或 3。當(dāng) n=1 時(shí)，k=1/2-1/z =1/2-1/6=1/3當(dāng) n=2 時(shí)，k=2X1/3=2/3當(dāng) n=3 時(shí)，k=1出于產(chǎn)品的實(shí)際考慮，選 n=13. 應(yīng)用比較廣泛的外槽

17、輪(徑向槽均布)4. 利用書(shū)上公式，試求出加速度與角加速度的最大值。5. 計(jì)算幾何尺寸。撥盤(pán)軸的直徑 di 與槽輪軸直徑 d2 的限制條件。22廠1=入(cosa-入)/ ( 1-2 入 cosa+ )2 2 22/ 1二入( -1) si na/ ( 1-2 入 cosa+ )2代入求得最大值2=入(1-入)/(1-2 入+ )f 1= 1X/1-入入=R/L2 2 2:2= 1X(-1) Sina/(1-2Xcosa+ )。4 參考書(shū)目：【1】 孫恒，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理【M】.7 版.北京：高等教育出版社，2006.【2】王三民，諸文俊.機(jī)械原理與設(shè)計(jì)【M】.1 版.北京：機(jī)械工業(yè)出

18、版社，2001.【3】尚久浩.自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)【M】.2 版.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2003.-16 -【4】李柱國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)與理論【M】.1 版.北京：科學(xué)出版社，2003.【5】龔溎義.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)【M】.2 版.北京：高等教育出版社，2007.5 心得體會(huì)通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)， 在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題， 但經(jīng)過(guò)一次又一次的思考，一遍又一遍的檢 查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。本次課程設(shè)計(jì)屬于計(jì)算機(jī)繪圖軟件與自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的綜合性結(jié)合應(yīng)用， 因此我個(gè)人覺(jué)得難度比較大，頗具挑戰(zhàn)性。經(jīng)過(guò)忙忙碌碌的一個(gè)周，我終于完成 了這份作業(yè)，從中我覺(jué)得受益匪淺，還是談?wù)勎覀兊捏w會(huì)吧。這次設(shè)計(jì)題我是做總體設(shè)計(jì)的所以