旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)機(jī)說明書

-.z.旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)機(jī)說明書課程設(shè)計題目簡介1設(shè)計題目設(shè)計旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。在轉(zhuǎn)開工作臺上對包裝容器〔如玻璃瓶〕連續(xù)灌裝流體〔如飲料、酒、冷霜等〕，轉(zhuǎn)臺有多工位停歇，以實(shí)現(xiàn)灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準(zhǔn)確地灌裝、封口，應(yīng)有定位裝置。如圖8.4中，工位1：輸入空瓶；工位2：灌裝；工位3：封口；工位4：輸出包裝好的容器。圖4旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)該機(jī)采用電動機(jī)驅(qū)動，傳動方式為機(jī)械傳動。技術(shù)參數(shù)見表7。表7旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù)方案號轉(zhuǎn)臺直徑mm電動機(jī)轉(zhuǎn)速r/min灌裝速度r/minA6001440102題目簡介根據(jù)題目可知，本次設(shè)計最主要的關(guān)鍵點(diǎn)就是解決工位2：灌裝與工位3：封口的設(shè)計，同時還需要間歇機(jī)構(gòu)來控制工作臺的間歇運(yùn)動，以及處理好灌裝與封口的時間關(guān)系。由設(shè)計提示可知，罐瓶泵固定于*個位置，由此就需要一個機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)泵的開與關(guān)。采用軟木塞封口，就只需用壓力來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)工作臺的間歇運(yùn)動，則可由間歇機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)上述分析，本課程設(shè)計的關(guān)鍵之處就在于處理好各機(jī)構(gòu)的停歇與運(yùn)動。功能分解1、容器輸入與輸出裝置〔1〕設(shè)計過程及想法：固定工作臺以上圖所示的構(gòu)造進(jìn)展制造，外圓輪廓直徑為650mm傳送帶貫穿其內(nèi)部，寬度為62mm使得固定工作臺呈現(xiàn)"工〞字形，寬度稍比容器直徑大的好處就是可以使容器更加容易，可靠的進(jìn)入旋轉(zhuǎn)工作臺的槽口，以防發(fā)生卡滯現(xiàn)象，提高了工作臺的傳輸性能。傳送帶下方為固定工作臺支撐，擋板和工作平面的關(guān)系如圖上。按上圖所示，將旋轉(zhuǎn)工作臺與固定工作臺裝配，得如下列圖所示的裝置：旋轉(zhuǎn)工作臺的大圓直徑要小于固定工作臺，大小為600mm，槽口相對于轉(zhuǎn)動中心為六等陣列分布，轉(zhuǎn)開工作臺的槽口寬度和深度要與容器的直徑相等〔60mm〕，這樣可以更好的固定容器，不至于在灌裝與壓蓋時發(fā)生容器跌倒等意外情況，保證了工作時的可靠性。同時，為了使容器更加平安、可靠的進(jìn)入槽口，還應(yīng)在槽口處開2*45的倒角，旋轉(zhuǎn)工作臺的初始位置如圖，要保證有兩個槽口與下面固定工作臺的開口相重疊。旋轉(zhuǎn)工作臺與固定工作臺的上述設(shè)計，都是為了使容器能夠更加平安可靠的進(jìn)入預(yù)定的工作位置，尤其是倒角的設(shè)計，雖然是很不起眼的設(shè)計，但是，能夠起到很好的作用。在設(shè)計容器的進(jìn)入過程中，我最初的想法是在入口處添加一個鉤狀的機(jī)械裝置，利用選裝工作臺旋轉(zhuǎn)時的力，將容器勾入槽口，同時起到固定作用，但是，經(jīng)過小組成員的一致討論后，認(rèn)為采用上述方法也可輕而易舉實(shí)現(xiàn)，同時，還容易設(shè)計實(shí)現(xiàn)，節(jié)約本錢，利用已有裝置的相互作用即可實(shí)現(xiàn)，所以，最終采用了上述方法。〔2〕工作原理：傳送帶上的容器以一字隊列的形式傳送過來，由于傳送帶延伸至固定工作臺圓形輪廓以內(nèi)一段距離，容器由于帶傳動會自動進(jìn)入槽內(nèi)并與槽底緊貼，由于槽深與其直徑相等，故只能且剛好容下一個容器，后面的容器不會因?yàn)檗D(zhuǎn)開工作臺的轉(zhuǎn)動而出現(xiàn)卡夾的現(xiàn)象，并且容器在送料時不必遵循等間距的排列，降低工作難度。倒角的出現(xiàn)是為了容器能更好的進(jìn)入槽口。由上述的一系列傳動過程，容器已平安的送入槽口，靜待下一過程的操作。2、旋轉(zhuǎn)工作臺的間歇運(yùn)動根據(jù)機(jī)械原理課程所講內(nèi)容，共有四種間歇機(jī)構(gòu)，分別是棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)。針對上述四種間歇機(jī)構(gòu)，我組同學(xué)經(jīng)過仔細(xì)的比照與討論，最終決定選用槽輪機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)制作比擬困難，不利于加工成型。而槽輪機(jī)構(gòu)傳動較平穩(wěn)，且所占空間小，并且構(gòu)造簡單，制造容易，工作可靠，能夠準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)角，機(jī)械效率高。因此最終決定選用槽輪機(jī)構(gòu)來控制旋轉(zhuǎn)工作臺的間歇運(yùn)動。如下列圖所示為槽輪機(jī)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)工作臺的間歇轉(zhuǎn)動由六位槽輪的間歇轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)，如上圖所示。槽輪的主動輪與電機(jī)減速后的轉(zhuǎn)軸剛性連接，以1r/s的速度勻速轉(zhuǎn)動，槽輪則已60°/s的間歇轉(zhuǎn)動，并且在后5/6s內(nèi)實(shí)現(xiàn)定位功能，槽輪與轉(zhuǎn)開工作臺同軸剛性連接，轉(zhuǎn)臺就實(shí)現(xiàn)了每秒一個工位的間歇轉(zhuǎn)動。槽輪機(jī)構(gòu)由主動撥盤，從動槽輪和機(jī)架組成。主動撥盤以等角速度作連續(xù)回轉(zhuǎn)，當(dāng)撥盤上的圓銷未進(jìn)入槽輪的徑向槽時，由于槽輪的內(nèi)凹槽止弧被撥盤的外凸鎖止弧卡住，使槽輪在停歇時不能產(chǎn)生游動，并獲得定位。當(dāng)圓銷進(jìn)入槽輪徑向槽時，槽輪受圓銷的驅(qū)使而轉(zhuǎn)動。當(dāng)圓銷離開徑向槽時，鎖止弧又被卡住，槽輪又靜止不動。直至圓銷再次進(jìn)入槽輪的另一個徑向槽時，又重復(fù)上述運(yùn)動。所以，利用槽輪可以很方便的實(shí)現(xiàn)對工作臺的控制。3、對容器的灌裝壓力構(gòu)造灌裝機(jī)構(gòu)是主要由我負(fù)責(zé)設(shè)計的，最初的想法是利用凸輪機(jī)構(gòu)與連桿機(jī)構(gòu)一起來實(shí)現(xiàn)。這一點(diǎn)與組內(nèi)同學(xué)并無分歧，但是關(guān)于灌裝口的開關(guān)問題時，產(chǎn)生了多種方案，分別如下幾種：利用激光感應(yīng)技術(shù)來智能的檢測開關(guān)的開與關(guān)。利用一個簡易的開關(guān)裝置來實(shí)現(xiàn)利用連桿來控制開關(guān)首先，針對第一種方案，激光感應(yīng)技術(shù)，這個方法絕對可行，但是在我們這個整體的設(shè)計當(dāng)中，考慮到經(jīng)濟(jì)性要求，還是選擇放棄為好。因?yàn)?，如果選用此種設(shè)計，就有一點(diǎn)兒大材小用的感覺，并不能突出經(jīng)濟(jì)性要求。經(jīng)過幾次商量后，我們決定采用第二或著第三種其中的任意一種來實(shí)現(xiàn)控制灌口的開關(guān)。對于第二種的設(shè)計簡圖，如下列圖所示：本設(shè)計本著設(shè)計最簡的原則，利用連桿機(jī)構(gòu)來控制灌瓶的開與關(guān)，在設(shè)計開關(guān)處，采用了一個現(xiàn)有的開關(guān)裝置，而沒有去單獨(dú)設(shè)計機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)，因此，節(jié)約了一定的材料及設(shè)計難度，使機(jī)構(gòu)一定程度上較簡潔，易于設(shè)計。而開關(guān)的控制則利用如上圖所示的兩塊擋板來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)滑塊向下運(yùn)動時，此時擋板使開關(guān)處于翻開狀態(tài)，此時進(jìn)展罐裝。而當(dāng)滑塊向上運(yùn)動時，擋板使開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，此時停頓罐裝。但是，考慮到在實(shí)際的加工過程中，在設(shè)計各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動協(xié)調(diào)過程中，不能很好的控制好開關(guān)的開與關(guān)的相互關(guān)系。并且，在長時間的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，開關(guān)處容易損壞，不利于經(jīng)濟(jì)性的實(shí)現(xiàn)。所以，此設(shè)計也被最終拋棄。對于第三種的設(shè)計簡圖，如下列圖所示：當(dāng)旋轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動時，搖桿運(yùn)動已將滑塊推入灌裝管，阻塞了灌裝管，所以停頓灌裝，當(dāng)旋轉(zhuǎn)工作臺停頓時，搖桿運(yùn)動使滑塊拉出灌裝管，使得灌裝工序進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)灌裝。這個設(shè)計方案是組內(nèi)的另一個同學(xué)設(shè)計的，它與上一個設(shè)計的不同點(diǎn)就是利用連桿機(jī)構(gòu)來控制開關(guān)的狀態(tài)，這樣設(shè)計的一個目的就是保證了機(jī)構(gòu)使用的長久性，實(shí)現(xiàn)了一定的經(jīng)濟(jì)效益。4、壓蓋機(jī)構(gòu)壓蓋機(jī)構(gòu)主要利用凸輪或連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)壓蓋的上下往復(fù)動作，當(dāng)機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動，進(jìn)展壓蓋，向上運(yùn)動時，遠(yuǎn)離容器。因此，重點(diǎn)在于凸輪或者連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計及壓蓋處的設(shè)計，能否滿足壓蓋的準(zhǔn)確性。以下是我的兩種設(shè)計：方案一：上述運(yùn)動過程為，當(dāng)凸輪處于圖示位置時，此時進(jìn)展壓蓋動作，壓蓋在短時間內(nèi)快速完成，然后進(jìn)入回程過程，在這個過程中，理論設(shè)計中應(yīng)該有一段停歇動作，等待下一個容器的到來。下一個容器到來時，進(jìn)展極速推程動作，將瓶蓋快速的推向容器口，完成壓蓋動作，以此重復(fù)進(jìn)展。優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)長時間定位；容易實(shí)現(xiàn)所要求的工作時間的控制。構(gòu)造簡單，設(shè)計容易。缺點(diǎn)：加工復(fù)雜，加工本錢高；方案二：機(jī)構(gòu)簡圖如下列圖，壓桿機(jī)構(gòu)與方案一一樣，不同的是主動件，方案一中是凸輪，而這里是通過利用搖桿滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對壓桿的驅(qū)動。當(dāng)旋轉(zhuǎn)工作臺工作時，連桿運(yùn)轉(zhuǎn)至上方，而當(dāng)旋轉(zhuǎn)工作臺停歇，封口工序進(jìn)展時，連桿向下推壓壓桿實(shí)現(xiàn)封口工序。優(yōu)點(diǎn)：加工容易，加工本錢低。缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)長時間定位；不能準(zhǔn)確的分配運(yùn)動階段對于壓蓋機(jī)構(gòu)不需要長時間定位，所以凸輪在運(yùn)轉(zhuǎn)上的優(yōu)勢蕩然無存，所以這個方案的選擇主要應(yīng)該考慮本錢因素，連桿機(jī)構(gòu)加工容易，加工本錢低，所以選擇方案二，連桿壓蓋機(jī)構(gòu)。5、減速裝置通過對于設(shè)計方案的分析，電機(jī)同時要帶動凸輪，旋轉(zhuǎn)工作臺，封蓋旋轉(zhuǎn)工作臺，做轉(zhuǎn)動。對于旋轉(zhuǎn)工作臺，主動輪的轉(zhuǎn)速為1r/s，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440/60=24r/s，因?yàn)榭紤]到旋轉(zhuǎn)工作臺只是推動容器在固定工作臺上做滑動，受力及做功并不大，再加上盡量使機(jī)械構(gòu)造較為簡單，這一級的變速直接采用蝸輪蝸桿的減速傳動，但是考慮到蝸輪蝸桿的傳動效率低，最終仍然改為直齒圓柱齒輪傳遞傳動比為1:24。為了使灌口和封蓋裝置的上下運(yùn)動與轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)動相配合，與之連接的凸輪必須同時以1r/s的速度進(jìn)展轉(zhuǎn)動，可以電機(jī)經(jīng)過減速后運(yùn)動要通過無減速連接同時傳輸給凸輪的轉(zhuǎn)動軸，但是考慮到凸輪為主要施力裝置，蝸輪蝸桿的傳動由于機(jī)械效率較低導(dǎo)致能量的流失，故可以考慮使用直齒圓柱齒輪的嚙合減速裝置。6、根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖灌裝機(jī)的循環(huán)過程：1.送瓶2.灌裝3.壓蓋4輸出1送瓶過程由于簡單在此忽略2在灌裝過程中，是由送入空瓶工位一后，轉(zhuǎn)到工位二停頓一段時間用于灌裝3壓蓋過程中，是由工位二轉(zhuǎn)到工位三，停頓一段時間用于壓蓋4送出瓶子旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)示意圖工作臺工作示意圖上圖中，從左到右依次為輸入，灌裝，壓蓋，輸出工序。整體裝置示意圖如圖，發(fā)動機(jī)通過減速裝置與主軸相連，帶動主軸轉(zhuǎn)動，而輸入輸出裝置、灌裝裝置、停歇機(jī)構(gòu)、壓蓋封口裝置分別通過相應(yīng)的輪系傳動〔即上圖的傳動1、5、2、3、4〕與主軸相連，以對應(yīng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)展工作，完成完整的生產(chǎn)過程。尺寸設(shè)計凸輪設(shè)計凸輪設(shè)計如上圖所示，凸輪按照圖的方位逆時針旋轉(zhuǎn)。聯(lián)系實(shí)際生產(chǎn)與各部件的位置關(guān)系，設(shè)定瓶口距泵口的間距為7cm，泵口的上下間歇往復(fù)運(yùn)動時凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)的，凸輪與推桿不存在偏距，所以可知，凸輪的推程為7cm，泵口完成一次推程和回程需在工作臺停歇的時間內(nèi)，即5/6s。要求推程時，實(shí)力緩慢平穩(wěn)，并在遠(yuǎn)休時有充足時間進(jìn)展指定工作，所以設(shè)定推程角200°，遠(yuǎn)休角100°，回程角+近休角60°。但是原來設(shè)計的凸輪輪廓含有凹角，會產(chǎn)生剛性沖擊，對零件有很大的損害，影響精度并且減少壽命。所以綜合考慮凸輪輪廓和角度，設(shè)計出推程角120°，遠(yuǎn)休100°，近休60°，這樣不但保證了這樣不僅保證了凸輪輪廓的合理，還有足夠的時間壓蓋，灌料和進(jìn)展吸蓋盤的旋轉(zhuǎn)工作。并且在推程回程與遠(yuǎn)休的轉(zhuǎn)換處，在保證精度的同時，參加了圓角，增加適當(dāng)?shù)幕《葴p緩沖擊，增加運(yùn)動平穩(wěn)性。2、連桿設(shè)計為了實(shí)現(xiàn)1/6周期壓桿在上不進(jìn)展壓蓋封口工作，則設(shè)計輪1的轉(zhuǎn)過上方的60°的時間等于旋轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動時間，即開場旋轉(zhuǎn)時桿2處于位置1，當(dāng)轉(zhuǎn)過60°時，旋轉(zhuǎn)工作臺停歇，桿2進(jìn)展壓蓋運(yùn)動，位置3為運(yùn)動最低位置，因?yàn)榧t酒瓶塞高40mm，則位置1的桿2要高于瓶口最少40mm，位置3的桿2位置位于瓶口端。令桿2連在輪1上的點(diǎn)到輪心距離為L：L+L*cos30°>=40mm解得：L>=21.43mm取L=25mm,桿2長80mm,輪1直徑60mm。槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計此六角槽輪為帶動旋轉(zhuǎn)工作臺實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)間歇運(yùn)動，由旋轉(zhuǎn)工作臺半徑來假設(shè)六角槽輪半徑100mm。圓柱銷與槽輪中心線相切，槽輪兩槽間夾角為60°。由幾何關(guān)系可求出圓柱銷半徑為100tan30°mm，兩輪中心間距為100/cos30°mm。當(dāng)圓柱銷帶動槽輪旋轉(zhuǎn)至與中心線重合時，假設(shè)槽輪槽寬30mm，可得出槽輪基圓半徑為〔100/cos30°-100tan30°〕=58mm。具體尺寸見下列圖所示：齒輪的設(shè)計上為一對標(biāo)準(zhǔn)直齒輪〔傳動裝置中的齒輪1和齒輪2〕。具體參數(shù)為：z1=20，z2=30，m=6mm，α=20°。中心距：a=m(z1+z2)/2=6*(20+30)/2=150mm分度圓半徑：r1=a*z1/2〔z1+z2〕=150*20/2〔20+30〕=30mmR2=a*z1/2〔z1+z2〕=150*30/2〔20+30〕=45mm基圓半徑：rb1=m*z1*cosα=6*20*cos20°=56mmRb2=m*z2*cosα=6*30*cos20°=112mm齒頂圓半徑：ra1=(z1+2ha*)*m/2=(20+2*1)*6/2=66mmRa2=(z2+2ha*)*m/2=(30+2*1)*6/2=126mm齒頂圓壓力角：αa1=arccos【z1cosα/〔z1+2ha*〕】=acrcos【20cos20°/〔20+2*1〕】=31.32°Αa2=arccos【z2cosα/〔z2+2ha*〕】=acrcos【30cos20°/〔30+2*1〕】=26.50°基圓齒距：pb1=pb2=πmcosα3.14*5*cos20°=14.76mm重合度：εa=【z1(tanαa1-tanα)+z2(tanαa2-tanα)】/2π=【20(tan31.32°-tan20°)+40(tan26.50°-tan20°)】/2π=1.64εa＞1這對齒輪能連續(xù)轉(zhuǎn)動，設(shè)計可行。工作臺尺寸設(shè)計旋轉(zhuǎn)工作臺要求直徑為600mm，為使紅酒瓶一次只進(jìn)一個，卡槽深度設(shè)計與瓶直徑一樣，為60mm，且設(shè)置倒角便于瓶子傳入。固定工作臺設(shè)置擋板定位，所以略大于旋轉(zhuǎn)工作臺，直徑為650mm,傳送帶貫穿處略寬于卡槽，為64mm。感想與建議在這套灌裝系統(tǒng)設(shè)計中，主要運(yùn)用到了凸輪機(jī)構(gòu)，間歇機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)。完成了輸入，灌裝，封口，輸出四道工序。在設(shè)計過程中，我組同學(xué)相互配合，共同完成了機(jī)構(gòu)的設(shè)計任務(wù)。在設(shè)計過程中，我們也遇到了很多困難，例如，在設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)時，我們組內(nèi)同學(xué)都不會使用solidworks這個軟件，為了更好的完成此次設(shè)計課題，我們一起借來了參考書，學(xué)習(xí)了solidworks的根本操作，成功的完成了凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計。通過課程設(shè)計這門課的學(xué)習(xí)，鍛煉了我們的動手能力，進(jìn)一步使我們知道了，今后我們專業(yè)所要進(jìn)展的實(shí)際工作內(nèi)容，有助于我們清楚的了解自己專業(yè)所探索的領(lǐng)域。同時，在設(shè)計過程中，我們也進(jìn)一步的復(fù)習(xí)了前面機(jī)械原理所講的內(nèi)容，在設(shè)計的過程中