自动灌装机说明书..

1、自动机械设计课程设计说明书自动灌装机总体设计-1-目录1工作原理及工艺动作过程 .-2 -2 原始数据及设计要求 .-2 -3设计过程 .-2 -（一）. 运动循环图：-2 -（二）. 机构的初步选型-6 -（三）. 冷霜自动灌装机总体布置图-8 -（四）.运动尺寸计算及分析： .-10 -1）电动机的选择：.-10 -2）行星轮系传动比的计算： .-11 -3）V 带传动的设计及参数选择： .-12 -2-4）轴的相关计算：. -13-5）执行构件相关参数的确定： .-14 -4 参考书目：.-15 -3-冷霜自动灌装机设计说明书1 工作原理及工艺动作过程冷霜自动灌装机是通过出料活塞干上下往

2、复运动实现冷霜灌装入盒内。其主 要工艺动作有：1）将空盒送进六工位盘，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冷霜；3）在贴锡纸工位上粘贴锡纸（利用锡纸下降）；4）在盖盒盖工位上将盒盖压下；5）送出成品。2原始数据及设计要求1） 冷霜自动灌装机的生产能力：60 盒/ min。2）冷霜盒尺寸：直径 D=3050mm,高度 h=1015mm。3）工作台面里地面的距离约 11001200mm。4）要求机构的结构简单紧凑，运动灵活可靠，易于制造。3设计过程1）按工位动作要求拟定运动循环图。四个基本运动：1.输送带的连续运动；2.六工位盘的间歇转动；3.灌装顶杆的往复运动；4.贴锡、压

3、盖压杆往复运动。5.送出成品。（一）运动循环图：运动循环图的设计：a） 灌装、贴锡、加盖工艺流程：1） 空盒通过输送带至六工位盘位置 1。2） 六工位盘做间歇转动，每次转动 60,转动是其他机构不执行动作。3） 当转盘停止时，灌装顶杆上升至工位 2 进行灌装，同时贴锡、加盖压杆 远休结束后进行工艺动作。4） 灌装机构达到顶端完成灌装后回到初始位置，同时贴锡、加盖杆升到高 位，一次循环结束。b） 工艺过程的执行构件：1） 送料机构： 该机构主要是实现输送带的连续运动， 把空盒送入工位， 并 将成品输出。2） 槽轮机构：它是在轴 II 上通过变向连接槽轮，带动六工位盘实现间歇运 动。3） 灌装机构

4、：该机构有固定在轴 I 上的直动推杆凸轮机构组成，通过高低 往复运动实现灌装动作。-4-4）贴锡、加盖机构：又凹槽凸轮和压杆及压杆上固定的贴锡、加盖部件组 成，通过高低往复运动，一次性完成两个动作。c）各执行构件的运动协调：1） 协调原则：输送带是连续运动，且它置于六工位盘1、5 工位下面，既不能于工位盘发生摩擦，也要求它不干涉其它几个机构的完整运动，所以传动轮尺寸要求有限制。六工位盘间歇时要实现三个执行动作，设计凸 轮尺寸不应太大，各动作之间应互不影响，一个是上升、下降，一个是 下降、上升，六工位盘转动时，它们不进行任何动作。各构件要准确定 位，以免回撞到其它构件。定标构件的选择：设计时下边

5、两根轴转动同步，但转向相反，选择轴I 为定标构件，六工位盘开始转动时为运动循环图的起始点。2） 计算机械运动循环周期：因为生产率 Q=60 盒/min，所以周期 T=60s/60=1s,此时定标构件对应 分配轴转角=360。3） T 时间个执行构件的行程区段：输送带区段：连续传动（0360）。六工位盘区段：六工位盘的转动盒停歇，所占时间比：K=（z-2）/（z+2）=（6-2）/ （6+2） =1 ： 2,所以在一个循环周期内，六工位盘 1/3 （120）时间转动，2/3 （240）时间停歇。灌装顶杆行程区段：仁 120 （停八；：2=90 （上升）、：3=60（停）、审4=90（下降）。贴锡

6、、加盖机构行程区段：仁 120（停）、：2=90 （下降）、3=60（停）、4=90 （上升）。4） 绘制运动循环图：1.圆周式循环图：-5-2.直线式循环图：3.直角坐标式循环图执行机构 1:送料机构连续运动执行机构 2:槽轮机构转 动停歇执行机构 3:灌装机构停上升停下降执行机构 4:贴锡、加盖 机构停下降停上升分配轴转角：01202102703601/J-1停停停传顶输上下送杆圧顶I / I/ /杆 止-6-7-（二）机构的初步选型转盘间歇运动机构 槽轮机构：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

7、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， 我们所需要设计的冷霜自动灌 装机中的六工位转盘转速为 6每秒，转速不高，此缺点可以忽略，故比较合理, 因而选用此机构。-8-空盒上升机构直动滚子盘形凸轮机构优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各项预期的运 动规律，而且机构简单紧凑。缺点：凸轮廓线与推杆之间为点线接触，易磨损，但是综合比较之下，这种 机构最为合适。贴锡纸压盒盖机构优点：结构简单，传动精确，可靠。可满足使用要求。缺点：易磨损，制造较一般凸轮难，但是综合比较之下，这种机构最为合适。 直动滚子推杆封闭式凸轮机构：-9-（三）冷霜自动灌装机总体布

8、置图1）主视图2）左视图-10-Ll-11-（四）运动尺寸计算及分析:1）电动机的选择：从机构所要实现的运动要求着手。每秒生产一个成品，这样要保证六工位盘在一秒内完成停止转动两个动作。经过考虑，在运动循环图中，将停止时间定为 2/3 秒，六工位转动的时间则 为 1/3秒，六工位盘与从动槽轮同轴，有相同的运动情况，故主动拨盘转动2/3圈所用的时间为 1/3 秒。它的转速可以求出，（2r/ （2s=1 r/so通过轴之间的传速关系，不难看出，两根主轴利用锥齿轮变向后，转速仍为 一圈每秒。再加上皮带传动，周转轮系两个小系统的变速（它们的变速比均为 5: 1），可得电动机的转速为:1X5X5=25r/

9、s=1500r/min。1电动机类型和结构形式的选择：电动机主要有丫、YZ、YZR 系列，无特殊需要，一般选取丫系列的三相交 流异步电动机；而 YZ、YZR 系列一般用于频繁启动，制动和换向，具有较小的 转动惯量和较大的过载能力。我们所设计的冷霜自动灌装机对于工作无特殊要 求，选用丫系列三相交流异步电动机。2电动机功率的确定：工作所需功率 Pw=Fv/1000KW=1700*3.925/1000=6.63KW电动机至工作机的总效率为n=n1*n2*n3=0.98*0.96*0.94=0.884所需电动机的功率 Pd=Pw/n=7.52KWo3电动机转速的确定：参考机械设计手册可知，电动机在同一

10、额定功率下有几种同步转速可供 选用，同步转速越高，尺寸重量越小，价格越低，且效率越高。设计时可优先选 取同步转速为1500r/min 和 1000r/min 的电动机，在我们的设计中，选用n=1500r/min 的电动机。电动机型号的确定：电动机确定型号时应该满足下列条件：P 三 K*Pd KW.查表选取 Y132M-4 型电动机，其具体参数如下所示-12-电动机额定功满载转速同步转速起动最大电动机外形尺型号率/KWr/mi nr/mi n转矩转矩寸/mmY132M-7.5144015002.22.2515*280*3145与同类电动机比较，选取功率为 P=7.5 KW2）行星轮系传动比的计算

11、:2K-H 行星轮系（负号机构）m=2.5z1=40 z2=60 z3=160z3|13=1讣=-z1z3160ii1H=1+z1=1+40=5-13-3) V 带传动的设计及参数选择:1确定计算功率Pca( KW )：查表得工作情况系数Ka= 1.3Pea=Kap=1.3*7.5 = 9.75KW2. 选择带型：由于Pea= 9.75KW，小带轮转速ni= 1500r/min,确定选用 SPZ 型。3. 确定带轮基准直径：ni D2查表取主动轮基准直径D1= 50mm,根据公式 i =n2D1,从动轮基准直径为2500mm。验证带的速度 V=nD1门/60/1000=3.925带的速度合适。

12、4. 确定窄 V 带的基准长度和传动中心距：aa根据 0.7 (D1+D2)v0v2 ( D1+D2),初步确定中心距0=550mm。根据公式计算所需的基准长度：I a2aLd=20+n/2(D1+D2)+D2-D1/4o=1589.182mm-14-查表选取带的基准长度Ld=i400mmaa计算实际中心距 a=0+ (Ld-Ld)/2=455.409mm中心距可调范围：amax=a+0.03Ld=497.409mmami=a-0.015Ld=434.409mm5.验证主动轮上的包角 a1：a1=180 - (D2-D1)/a*57.3 =154.8 120主动轮上的包角合适。6 计算窄 V

13、带的根数 Z:由式子知 Z=Pca/(P+AP0)kzk1，由已知条件查表得P0=3.26KW,P0=0.23KW,kz=0.93,kl=0.96,于是 z=3.26,取 z=4 根。7. 计算初拉力F0:2F0=500Pca/zV (2.5/kz-1) +qV，带入数据算得F0=547N。8. 计算作用在轴上的压力 Q:Q=2*zF0sin(a1/2)=4271N。4)轴的相关计算：一、轴的测定轴的设计包含材料，确定结构和计算工作能力(强度刚度震动稳定性)等内容。 一般步骤是：选择材料，轴径概略计算，结构设计，强度校核，刚度校核，震动 稳定性计(高速转轴)。I.本系统的轴材料主要采用 45

14、号钢。它的机械性能为：正火热处理，毛坯直径 d 为 25100mm，-15-硬度 170207，拉伸强度限(TB 600拉伸屈服限Ts 300弯曲疲劳限T-1 240- 2扭转疲劳限T-1 140(N /mm)n.a 按扭转强度进行计算：对于实心轴，其强度条件式：=T/Wp=(9550*10*(P/n) /0.2d(单位:MPa( 91108)d 三91 108；p/n(mm)=27.122mm轴承的选择滑动轴承和滚动轴承都可用于支撑轴及轴上零件，以保持轴上的旋转精度，并减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。滑动轴承在一般情况下摩擦损失较大，使 用维护和润滑也比较复杂，而且对实际系统的分析所需启动力

15、矩不大， 轴向尺寸 小。承载能力和抗冲击能力不必太大。也没有剧烈冲击震动。所以选用滚动轴承。要选择合适的轴承，必须知道的参数为，锥齿轮上的圆周力，径向力，轴向力。轴颈直径我们采用 d=40mm。轴承转速为 60r/min，工作稳定，它预期的寿 命为20000 小时。采用角接触轴承，先确定轴承型号。-16-5)执行构件相关参数的确定:1.由于六工位要实现每次 60较的间歇转动，所以，槽数设为 z=62圆销数 n 的选择:在实际工作中，我们所要达到的运动效果为在六工位盘停止转动的时间内完成灌霜、贴纸，压盖三道工序。因此，应使停止的时间长于转时。即保证 kv0.5, 但不应太短。若拨盘上均布 n 个

16、销则一周内槽轮被播 n 次。 若拨盘上均布 n 个 销，则一周内槽轮被拨 n 次，运动系数是单销的 n 倍。k=n(1/2-1/z)w1nW2z/(z-2)因为 z 已等于 6，可得 n=1 或 2 或 3。当 n=1 时，k=1/2-1/z =1/2-1/6=1/3当 n=2 时，k=2X1/3=2/3当 n=3 时，k=1出于产品的实际考虑，选 n=13. 应用比较广泛的外槽轮(径向槽均布)4. 利用书上公式，试求出加速度与角加速度的最大值。5. 计算几何尺寸。拨盘轴的直径 di 与槽轮轴直径 d2 的限制条件。22厂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