毕业答辩-金属圆罐封盖机结构设计

金属圆罐封盖机结构设计答辩人：江 指导老师：学号：机电工程学院机械设计制造及其自动化 设计方案02目录C C设计目的与背景01主要零部件设计03总结04PART01设计目的与背景0密封包装在人们生活中随处可见，密封的机械在各行各业中也应用的十分广泛，比如封口机，封盖机，封罐机等，用于制药，日化，食品，饮料，化工等行业。罐头食品可长期保持良好的品质，为消费者提供卫生和营养的食品。因此需设计一款针对于金属圆罐的密封机器，该机器要能密封罐头盖为直径60毫米，罐高为72毫米的产品。设计目的0市面上有许多类型的封罐机，。根据自动化程度，可分为半自动封罐机和自动封罐机。半自动封罐机一般由手板封罐机，气动封罐机和电动封罐机组成。一般适用于小型企业生产，单件生产，小批量生产工厂。而自动封罐机一般用于自动化生产线和批量生产线。由于该模型是从钻孔机转换而来的，目前的家用封口机是大而笨重的封罐机。但是成本高，产量高，技术质量高，深受大企业的青睐。设计背景PART02设计方案如图所示，齿轮1固定地连接到转盘2，齿轮3固定到旋转套筒4和凸轮5，6。 齿轮1带动导杆7、9转动，两个导杆的上端安装了滚子并与凸轮5、6轮廓接触； 与齿轮3同步旋转的5，6使头道卷封轮8和二道卷封轮10进行径向进给运动以完成密封操作。 罐身13安装在上压头11和下压头12之间。 由于齿轮1和齿轮3的转速不同，转盘2与凸轮5、6的转速也不同，保证凸轮转完一周才完成封罐。整体设计三维图主视图左视图PART03主要零部件设计齿轮设计大齿轮带动凸轮旋转，转速需要160r/min,小齿轮带动转盘旋转，转速需要96r/min。1、2-封罐机大小齿轮 3、4中间轴大小齿轮 5皮带轮 6电机 封罐机传动简图选用直齿圆柱齿轮传动， 查表选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，两者材料硬度差为40HBS按齿面接触强度设计，可以算得d1=30.25mm，m=1.5125mm按齿根弯曲强度设计，可以算得m=1.485mm由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可选取弯曲强度算得模数1.485mm并就近圆整为标准值m=1.5mm,按接触强度算得的分度圆直径d1=30.25mm。卷边滚轮卷边要求(1)卷边顶部要圆滑，无向内突起的起筋和碎裂。(2)卷边下部光滑，无牙齿、铁舌、翻牙形、损伤、接缝卷边松动等缺陷。（上空隙Uc和下空隙Lc尽量小。）(3)重叠率：卷边内部罐身钩和罐顶底钩重叠率要超过45%以上。=(BH+CH+1.1tc-W)/W-(2.6tc+1.1tb)100%卷边过程分析卷边轮的径向进给量S可由下式表示： S=(a1-a2)/nZ (mm/r)式中：a1当卷边轮开始滚动时，卷封轮中心与罐体中心之间的距离（mm）；a2当卷边轮完成密封操作时，卷封轮中心到罐体中心距离（mm）；n当卷边轮径向推进a1-a2时，主轴上卷封轮的转数（r）；Z同时做同一作业卷封轮个数。卷边轮的理想卷曲曲线分析 第一卷边轮的径向进给距离一般为总径向进给距离的70-80。第二道为20-30。为了不影响卷边质量、生产效率以及获得优异的密封质量，不应选择S太大。参照现有的封口机型号，选取S总=4.7mm，第一道滚轮径向进给量 S1=3.5mm，第二道S2=1.2mm。由分析计算得：一道滚轮参数r2=18mm；r3=12mm；r4=4mm；r5=mm；二道滚轮参数r2=6mm；r3=25mm；r4=30mm；r5=14mm。卷边轮的参数确定凸轮轮廓设计设计要求：1、推杆类型：对心直动滚子推杆2、工作条件：高速轻载3、对导杆的运动要求为：当凸轮旋转30，导杆向罐体中心偏移8mm(装卸)当凸轮旋转77，导杆向中心偏移3.5mm(进给)当凸轮旋转190，导杆保持当凸轮旋转30，导杆远离罐体中心偏移11.5mm当凸轮旋转33，导杆保持不变（1）在设计先要设计确定凸轮机构的基本尺寸设初步确定凸轮的基圆半径r0=50mm，推杆滚子半径rr=10mm。其次要选定推杆的运动的运动规律，因其工作条件为高速轻载，因选用amax和jmax较小的运动规律，以保证推杆运动的平稳性和工作精度。由下表可知，本推程运动规律可选用正选加速度运动规律，回程运动规律可选用五次多项式运动规律运动规律运动规律最大速度最大速度Vmax(h/0)*最大加速度最大加速度amax(h/0)*最大跃度最大跃度jmax(h/0)*适用场合适用场合等速运动1.00低速轻载等加速运动2.004.00中速轻载余弦加速度1.574.93中低速重载正弦加速度2.006.2839.5中高速轻载五次多项式1.885.7760.0高速中载(2)求理论廓线和实际轮廓xyxy00.0050.000.0040.0054.3049.153.6038.46108.6549.037.2637.64350-8.6849.24-7.2940.63355-4.3649.81-3.6640.513600.0050.000.0040.00MATLB数据整合模拟凸轮结构优化整合为使结构更加紧凑、体积更小, 将进给凸轮设计成整体式，由于结构配置上的特殊性, 相对图的工作循环图来说, 头道凸轮曲线应超前二道凸轮曲线30, 这样头道、二道滚轮才能做到真正同步。PART04总结 通过对大量的原理和方案选择，又经过了零件参数的计算，最终设计出此项机械结构。采用了二重卷边的封罐原理，电机带到皮带轮，再用齿轮传递扭矩，两个齿轮带动导杆绕罐体旋转并且在凸轮槽里移动完成封罐操作。该封罐机适用于小企业生产，单件生产，小批量生产的工厂。拥有操作简单、结构紧凑、噪音小、效率高，可连续运行，故障率低，维护成本低等优点。 虽然已经完成了对基本要求的实现，但是仍然有许多不完美之处，倘若可以改进，那么在此结构的基础上，可以实现在以下的两个方面：1. 此封罐机是半自动封罐机，所以可以添加新的功能，比自动升降罐体。2. 可以优化结构，实现减轻运动过程中零件与零件之间的磨损，提高封罐机的使用寿命。感谢聆听 批评指导答辩人：李双江 指导老师：毕永利机电工程学院机械专业15级