膏体自动灌装机机械原理设计说明书

机械原理课程设计说明书设计题目：膏体自动灌装机专 业 10 机械设计制造及其自动化班 级一班设计者 孙凡方长胜徐森杨申陈俊明 指导教师张荣老师日 期2012年5月30日ii目录一、设计任务1二、设计要求和内容1三、确定工作原理，构思工艺动作过程1四、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图1五、执行机构的选型3六、 画出设计方案的机械运动简图8七、对机械传动系统进行尺度设计8八、 对机构执行系统部分进行尺度计算11九、 总体机构运动简图16十、参考书目16十一、设计小结及体会173膏体自动灌装机设计说明书一、设计任务（包括主要原理及工艺动作）膏体自动灌装机是通过出料活塞杆上下往复运动实现膏体灌装入盒内的，其主要工艺动作如下：（1）、将空盒送入六工位转盘，利用转盘间歇运动变换不同工位；（2）、在灌装工位上空盒上升灌入膏体；（3）在贴锡纸工位上粘贴锡纸；（4）、在盖盒盖工位上将盒盖压下；（5）、送出成品。二、设计要求和内容（包括原始数据和设计要求）1、电动机选择丫系列交流异步电动机，转速为 960r/min ；2、膏体自动灌装机的生产能力：24盒/min ；3、膏体盒尺寸 D=3050mm高度h=1015mm4、工作台面距离地面的距离为 11001200mm5、构件质量和转动惯量不计；&要求结构紧凑、传动性能优良、运动灵活可靠、噪声尽量减小。三、确定工作原理，构思工艺动作过程：首先我们成立设计小组，从产品的设计要求等方面出发，膏体自动灌装机要求完 成以下几个工艺动作：1、送盒：这一动作由传送带来完成，保证传送带的连续运转；2、六工位转盘的间歇转动：这一动作有槽轮机构来实现；3、灌装：这一过程可以由凸轮的反复运转来实现；4、贴锡纸、压盖：这两项工作可以由一个凸轮带动一组压杆来实现；5、送出成品：由传送带完成。四、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图:1、机械运动循环的设计：（1）、确定执行机构的运动循环时间 T执行。我们所设计的灌装机每分钟生产 24 盒，因此其运动循环时间为：T执行=60/n曲=2.5.（2） 、确定组成运动循环的各个区段。六工位台每转动一次转角为 60,其在转 动时凸轮和槽轮保持不动。输送带在整个过程中负责将空盒送到工位上， 然后将 成品送出，因此在整个过程中一直转动。两个凸轮机构分别完成灌装和贴锡纸、加盖工作，在远休止和近休止阶段处于不动，在推程和回程段运动。（3）确定执行机构各区段的运动时间及相应的分配轴转角。输送带区段：在0到360均转动；六工位台的转停：在1/3t （ 1200）内转动，在2/3t （ 2400）内停歇；灌装机构的转停：在ai=1200停歇，a=90时上升，在a=60时停歇，在a=90 时下降；贴锡纸、加盖机构的转停：在 a=1200停歇，a2=900时下降，在a=60时停歇， 在a=90时上升；（4）、机构同心圆式运动循环图：o180五、执行机构的选型：1、转盘的间歇运动：方案1）凸轮式间歇机构优点：结构简单、制造方便、运动角可在工作过程中并可在较大范围内调整等； 缺点：运动角的调节是有级的，转动精度较差，且棘爪在齿面上滑行时引起噪声、 冲击、齿尖易磨损，不宜用于高速。灌装机构需要考虑到运动的平稳性，因而舍 去此种方案。方案2）不完全齿轮图4-2不完全齿轮优点：结构简单，工作可靠，容易制造。与其他间歇机构相比，其从动轮矫 转周的停歇次数，运动和停歇的时间比例，可在较宽广的范围内调节缺点：啮合传动的开始和终了时，速度有突变，且加速度也不连续，故冲击 较大，运动不平稳，连续，故舍去。方案3)槽轮机构图4-3槽轮优点：结构简单，工作可靠，容易制造。转位迅速，其机械效率高，故能平 稳地，间歇地进行转位缺点：其运动规律不能选择，调节性能差，在拨销进入和脱出槽轮时会产生 柔性冲击，故常使用于速度要求不太高的运动中。因此，综合上述三种间歇运动机构方案，凸轮式间歇机构、不完全齿轮、槽 轮机构，结合我们 所需要设 计的膏体自动灌 装机中的六 工位转 盘转速为 24r/miin ，转速不高，产生冲击不大，我组组员讨论决定使用槽轮机构来带动转 盘间歇运动。2、空盒上升机构：(1) 、曲柄滑块机构:优点：运动相对平稳，能够按照设计要求准确的实现直线运动；缺点：如果传递路线较长，容易产生较大的误差积累，使机械效率降低。连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般平衡方法加以消除，因而连杆机构不宜用于高 速。因而舍去。(2) 、多杆机构:优点：可获得较小的运动所占空间，取得有利的传动角，可获得较大的机械利益, 扩单机构从动件行程等优点；缺点：尺寸参数较多，运动要求复杂，设计较为困难。考虑到该工项运动特性简 单，所以舍去这种方案。3）、几何封闭凸轮机构8#几何封闭凸轮优点：只要设计凸轮轮廓曲线，就可以使推杆得到预期的运动规律，而且 机构简单紧凑，机构可承重较大，运动平稳。缺点：凸轮轮廓线与推杆之间是点线接触，易磨损，不能较好的缩短空程的时间, 影响效率，且往复运动需要加弹簧往复机构，故舍去（4）、直动滚子盘型凸轮机构：优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线， 就可以使推 杆得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单 紧凑。缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，凸 轮制造较困难。但考虑到灌装机为轻载机构，此缺点可以不予考虑。故选择该机构。3、贴锡纸、加盖机构：(1) 、连杆、凸轮组合机构:优点：传动精确，动力充足，安全可靠；缺点：设计复杂，占用空间大，不易制造；故舍 去。(2)、曲柄推杆机构:优点：结构简单，节省材料，容易制造，压力和 磨损小；缺点：惯性力较大，无间歇运动，满足不了在贴 纸、加盖过程中的间歇要求。故舍去。(3) 、几何封闭式凸轮机构:优点：传动精确，结构简单，可靠性高； 缺点：易磨损，制造较困难。但是这不影响 我们所需求的运动特性的实现。所以选择该 机构。六、画出设计方案的机械运动简图:按照已经选定的三个执行机构的型式及机械传动系统，画出膏体灌装机的机 械运动示意图（见附纸），包含了机械传动系统、三个执行机构的组合。机械运 动简图大致的描绘出了机械的运转方式，根据这个就可以进行机构的尺寸计算。七、对机械传动系统进行尺度设计：1、电动机的选择:（1）、根据设计要求需要使用 n=960r/min的电动机，考虑到膏体自动灌装机对 于工作无特殊的要求，我们选择 丫系列三相异步电动机；（2）、考虑到电动机工作时要消耗的功率和传动过程中的效率，我们选择Y2-132M2-6型电动机，其基本参数如下：型号额定功率/KW转速（r/min）Tmax/TN转动惯量（kg/m2）参考质量（kg）丫 2-132M2-5.59602.10.04498462、行星轮系传动比的计算：由 i 总=960/24=40考虑传动的平稳性，我们通过两次减速来实现。第一次通过 2K-H行星轮系 实现i=5的减速；第二次通过皮带轮实现i=8的减速。其总和为5*8=40.符合 减速要求。根据灌装机的总体高度要求， 选择:M=2.5， Z1=40， Z2=60，Z3=160则巴3=1-=之3亿1i1H=1+Z3/Z1=1+160/40=5我们选用常用的渐开线直齿圆柱齿轮来构成这组行星轮系；齿轮1、2安装的中心距为ai2=ri+r2=125mm3、带传动的计算：考虑到传动比、传递功率和速度，我们选择V带传动。V带在同样的预紧力条件下能产生更大的摩擦力，传动比大，适用于传递中等功率和中等速 度的场合。再由带速范围的选择和经济考虑，我们选用窄V带。12#(1)、考虑到灌装机为轻载启动，每天的工作时间我们既可能选择长时间(大 于16小时)，因而选择工况系数Ka=1.3贝 U Pd=KA*P=1.3*5.5=7.15KW(2) 、根据Pd=7.15KW，n1=960r/min ， 我们选择基准宽度制 SPZ型带;(3) 、取主动轮基准直径 D1=30mm,则从动轮D2=i*D 1=240mm；(4、确定窄V带的基准长度和传动中心距：得 189mmaj540mm由 0.7 (D1+D2) ao2 (D1+D2)a0=400mm2标准长度 L0 2 a0+n * ( D1+D2) /2 + (D2- D1) /4 刃1251.68mm查表可得：Ld (基准长度)=1250mm则实际中心距为：a=a0+ (Ld-L 0) /2=398.32， 修正为398.5mm4、轴的选择：由于灌装机的转速中等，载荷不大，冲击也较小，因而选用45刚作为轴的材料5、连接轴和传送带的带传动设计:取 Di=D2=70mm则 0.7 (D1+D2) ao2 (D1+D2)得 98mm ao280mm.取 ao=2OOmm。2Lo 2 ao+ n * (D什D2) /2 + (D2- Di) /4 ao=619.9mm经查表得Ld=630mm。所以，实际中心距为：a= a 0+ (Ld-L 0) /2=205.05mm,修正为 a=205.0mm6、两轴间齿轮参数设定：m=2.5,Zi=Z2=60,a =207、锥齿轮参数设定：m=2,3=血=45取 Zi=Z2=25,则 di=d2=50mm。八、对机构执行系统部分进行尺度计算：1、槽轮相关参数的确定：固定工作台传送带(1八 由于六工位要实现每次60的间歇运动，所以槽数设为Z=6; Xd / 2卄、转台 、 I ”.(2)、圆销数n的选择：在实际工作中，我们要达到的运动效果为六工位在停止转动的时间内完成灌膏、 贴纸、压盖三道工序，因此应使停止的时间长于转时，即传动系数k=td/t0.5但不应太小，若拨盘上均布n个销，则一周内槽轮被拨n次。则 k=n(1/2-1/Z)三 1， 即 n2Z/ (Z-2) 所以 n=1 或 2 或 3;当 n=1 时，k=1/3 ;n=2 时，k=2/3 ;n=3 时，k=1;出于产品的实际考虑选n=1.(3) 、槽轮机构相关数据：槽数：Z=6,销n=1;中心距L:按结构情况确定 L=450mm圆销半径：r=30mm槽轮每次转位时主动件的转角 2a , 2a =180 (1-Z/2 ) =120槽间角2阻 2近3n /z=600主动件圆销中心半径R: R=L*sin伍=225mmR与L的比值 k QR/L= sin住=0.5槽轮槽深 h : h 三 S-(L-R-r)=389-(450-225-30 ) =194mm圆销中心距槽轮轴心距离：S=Lcos ( n /2 ) =389mm运动系统：k=1/3拨盘轴半径dW 2 (L-S) =122mm 槽轮轴直径d2三2 (L-R-r ) =390mm槽轮的角加速度，角速度计算。W 1=2n n/60=2 n *24/60=2.512rad/sWW|=( cos a- k / ( 1-2kC0S a+k)a 分别为拨盘和槽轮的位置22oe/W1=k(k-1) sina/ (1-2kosa+k)化简 WW= (2cosa-1 ) / (5-4cos a)a/W1= (38sin) / (5/4-cosa)a值WWW2值a/W 1a012.51200300.4771.198-1.275-8.045450.1910.48-0.901-5.6856000-0.577-3.6490-0.2-0.502-0.24-1.514-300.4771.1981.2758.045-450.1910.480.9015.685-60000.5773.64-90-0.2-0.5020.241.5142.5122512ifj2、凸轮机构设计:由余弦加速度运动规律有推程时：S=h【1-cos (nA )】/2V=n hwsin ( n A 备)/( 2 备)(w=2.512rad/s )a=n 2hw/cos( n A A)/ (2 A2】17#回程运动方程：S=h【1+cos ( n A A) /2V=-1 1n hwsin ( n A A ) / (2 A )a=-n 2hw/cos( n A A)/ 【2 ( A1) 2#00050153.353012.545256037.57546.6590501546.653037.545256012.5753.35900182 1/2取 h=50mm ro =【ds/(ds+tana)-s】2= n hsin (nA60)/2S)tan aa=30 r0= 3.5/0.577-3.35=39.97mm,取 ro=45mm速度计算如下：441V0= n hwsin ( n A A ) / (2 A ) = hwsin ( n A A ) =0V i=50*2.512*0.5=62.8mm/sV 2=50*2.512*3 3/2=108.77mm/sV 3=50*2.512*1=125.6mm/sV 4=62.8mm/sV 6=0加速度计算如下：2 2 1 2 2 2 2 a=n hwcos( nA A)/ 【2(A)】=2hwcos( n A A)=2*50*2.512 =633.27mm/s2ai=546.46mm/ s2a2=2*50*w *0.5=315.5 mm/s aa=2*50*2.512 2*0=02a4=-315.5 mm/sa5=-546.46mm/ sa6=-633.27 mm/ s2150-150 九、总体机构运动简图1, 固定齿轮；2, 3,行星轮；5, 6, V型皮带轮16: 55;7, 8,等齿数45度锥齿轮；9, 槽轮主动轮；10, 槽轮从动轮；11, 间隙转盘的底盘；12, 六工位间隙转盘；13, 灌装工位；14, 压盖工位；15, 灌装压盖机构的主传动轴;17, 18，等转速V型皮带轮；19, 20, V型皮带轮；21, 22,均为45度锥齿轮；23, 24,等转速V型皮带轮；25, 28,均为45度锥齿轮；26, 27以及29, 30,均为V型皮带轮，且27和30的转速相等;十、参考书目:1、邹慧君、张青主编机械原理课程设计手册第二版，高等教育出版社;2、孙恒、陈作模、葛文杰主编机械原理第七版，高等教育出版社；3、 常德功、樊智敏、孟兆明主编带传动和链传动设计手册 。此次课程设计我和小组成员运用我们所学的机械原理相关知识，结合课程设计手册，在半个月内基本完成了设计任务。 在设计过程除了着重的理解凸轮、 轮 系等的设计以外，我们还运用了 AUTO CA来辅助设计示意图，用Excel来处理 数据和绘制关系图，综合运用这些来完成一项设计的确让我学到了不少的东西。我在整个小组中主要是负责机构传动部分的设计和计算以及绘制整体的机 构示意图，为此，我仔细参考了带传动设计的资料书，来完成带传动的设计。整 个的设计过程确实有点繁琐，步骤比较多，要自学的东西也不少，但这样的一次 设计，锻炼了我们对知识的应用能力，加深了我们对所学知识的理解，初步的了 解了设计的要素。注：此文档为以下网站站长手动原创笔记，转载请保留链接！本文章佑两性 用品 ABRRU 官方商城 背包网站长上传，版权为百度文库所有。转载请保留链接22