旋轉型灌裝機的設計方案
一、題目:旋轉型灌裝機運動方案設計
二、設計題目及任務
1設計題目設計旋轉型灌裝機。在轉動工作臺上對包裝容器(如玻璃瓶)連續灌裝流體(如飲料、酒、冷霜等),轉臺有多工位停歇,以實現灌裝,封口等工序為保證這些工位上能夠準確地灌裝、封口,應有定位裝置。
2:灌裝;工位3:封口;工位4:輸出包裝好的容器。
旋轉型灌裝機
該機采用電動機驅動,傳動方式為機械傳動。技術參數見表1表1旋轉型灌裝機技術參數
設計任務
1.旋轉型灌裝機應包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等三種常用機構。
2.設計傳動系統并確定其傳動比分配。
3.圖紙上畫出旋轉型灌裝機地運動方案簡圖,并用運動循環圖分配各機構運動節拍。
4.電算法對連桿機構進行速度、加速度分析,繪出運動曲線圖。用圖解法或解析法設計連桿機構。
5.凸輪的設計計算。按凸輪機構的工作要求選擇從動件的運動規律,確定基圓半徑,校核zui大壓力角與zui小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規律線圖及凸輪廓線圖
6.齒輪機構的設計計算。
7.編寫設計計算說明書。
8.完成計算機動態演示。
設計提示
1.采用灌裝泵灌裝流體,泵固定在某工位的上方。
2.采用軟木塞或金屬冠蓋封口,它們可以由氣泵吸附在壓蓋機構上,由壓蓋機構壓入(或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在瓶口)。設計者只需設計作直線往復運動的壓蓋機構。壓蓋機構可
3.采用移動導桿機構等平面連桿機構或凸輪機構。
此外,需要設計間歇傳動機構,以實現工作轉臺的間歇傳動。為保證停歇可靠,還應有定位(縮緊)機構。間歇機構可采用槽輪機構、不*齒輪機構等。定位縮緊機構可采用凸輪機構等。
三、運動方案
3.1方案一
用定軸輪系減速,由不*齒輪實現轉臺的間歇性轉動。此方案的優點是,標準直齒輪與不*齒輪均便于加工。缺點:一方面,傳動比過大,用定軸輪系傳動時,占用的空間過大,使整個機構顯得臃腫,且圓錐齒輪加工較困難;另一方面,不*齒輪會產生較大沖擊,同時只能實現間歇性轉動而不能實現自我定位。
3.2方案二:
灌裝與壓蓋部分采用如圖所示的等寬凸輪,輸送部分采用如圖所示的步進式傳輸機構。缺點:等寬凸輪處會因摩擦而磨損,從而影響度;步進式傳輸機構在輸出瓶子的時候,需要一運動精度高的撥桿。
3.3方案三:
由發動機帶動,經蝸桿渦輪減速;通過穿過機架的輸送帶輸入輸出瓶子;
由槽輪機構實現間歇性轉動與定位;壓蓋灌裝機構采用同步的偏置曲柄滑塊機構,另外,在壓蓋灌裝機構中,分別設置了進料口、進蓋口以及余料的出口,如上圖所示。此方案為我們zui終所選擇的方案。 優缺點分析:
優點:蝸輪蝸桿傳動平衡,傳動比大,使結構緊湊;傳送帶靠摩擦力工作,傳動平穩,能緩沖吸震,噪聲小;槽輪機構能實現間歇性轉動且能較好地定位,便于灌裝、壓蓋的進行。缺點:在平行四邊行機構中會出現死點,在機構慣性不大時會影響運動的進行;由于機構尺寸的限制,槽輪需用另外的電動機來帶動。3.4在設計過程中,曾考慮過用下圖的凸輪機構作為壓蓋灌裝機構,從而六個工位連續工作,以提率,但考慮到輸送裝置等各方面原因后,放棄了此方案。
四、運動循環圖
以曲柄滑塊機構的曲柄轉過的角度為參考(與槽輪的導輪轉過的角度相同
五、5.1尺寸設計
5.2齒輪設計(下圖所示的惰輪以及與其嚙合的一對齒輪)——采用標準齒輪
5.3傳送帶的設計
速度:V=wr=72r/min*50mm
每兩個瓶子之間的距離S:t=S/v=1/(w1/6)其中w1為轉臺的角速度12r/min解得:S=50mm
5.4曲柄滑塊機構的計算
由機構整體尺寸,行程為137mmm,行程速比系數K=1.4偏心距為50mmm具體設計過程見圖解法
5.5平行四邊形機構的設計由于已知曲柄長度為50mm,連架桿長度為706.61mm,由平行四邊形定理可得出該機構的尺寸。
5.6槽輪的設計
L=450mmΨ=30∴R=LsinΨ=225mms=LcosΨ=389mm
h≥s-(L-R-r)=130mmd1≤2(L-s)=60mmd2﹤2(L-R-r)=100mm
其中L為中心距圓銷半徑r=30mmd1為撥盤軸的直徑d2為槽輪軸的直徑
六、電算法與運動曲線圖
6.1曲柄滑塊機構運動曲線圖
滑塊的位移分析
滑塊的速度分析
滑塊的加速度分析
由上述運動曲線圖知:該機構具有急回特性,由加速度曲線知,該機構沖擊較小。
6.2平行四邊形機構的運動曲線圖對A點進行位移、速度、加速度分析:
七.方案簡介
在整個系統運用到了蝸桿蝸輪機構,槽輪機構,偏置曲柄滑塊機構等常用機構。完成了從瓶子的傳輸到灌裝,壓蓋,zui后輸出的機器。
旋轉型灌裝機,是同時要求有圓盤的轉動,曲柄滑塊機構的運動和傳送帶的傳送的機構。
圓盤間歇轉動部分:因為在系統的原始要求中需要有間歇轉動的特性,而工位為6個,所以在其中首先引入了可以實現間歇轉動的典型機構——槽輪機構。且槽輪機構的轉動速度是圓盤轉速的6倍,并且在轉動時分別在6個工位進行停歇。
灌裝封口急回部分:灌裝和風口雖然為兩個工位,但其的運動特性是一樣的,只是有一個時間的差值而已。而我們學過的有急回特性的zui典型且簡單的機構就是偏置曲柄滑塊機構。因為圓盤的轉動為12r/min,而每一轉有6個瓶子需要進行灌裝和封口的工序,所以需要曲柄的轉速也為72r/min。所以曲柄與發動機的傳動比就為20:1,所以其前面的輪系傳動只需要完成傳動從1440r/min到72r/min的變化,所以,在這之后用了蝸桿蝸輪機構將其傳動比直接變為20:1。但由于在這兩個位置的方向問題,兩個偏置曲柄滑塊為反方向的運動。因為這樣,又在兩個曲柄之間添加了兩對小的齒輪副,以實現其方向的轉換。
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