醬類食品罐裝機構(gòu)及其傳動裝置的設(shè)計本科學(xué)位

湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書2015—2016學(xué)年第2學(xué)期機械工程學(xué)院（系、部）機械設(shè)計專業(yè)機械1405班級課程名稱：機械原理課程設(shè)計設(shè)計題目：醬類食品罐裝機構(gòu)及其傳動裝置的設(shè)計完成期限：自2016年6月13日至2016年6月17日共1周內(nèi)容及任務(wù)設(shè)計任務(wù)及主要技術(shù)參數(shù)按工藝要求擬定機構(gòu)運動循環(huán)圖；進行轉(zhuǎn)盤間隙運動機構(gòu)（自動轉(zhuǎn)位機構(gòu)）、定量罐裝機構(gòu)、壓蓋密封機構(gòu)、黏貼商標(biāo)機構(gòu)的選項；結(jié)合設(shè)計要求，比較各方案的優(yōu)缺點，選定合理的機械運動方案；擬定機械傳動方案，按給定的電動機確定執(zhí)行機構(gòu)運動參數(shù)；畫出機械運動方案簡圖；計算總傳動比，傳動系統(tǒng)設(shè)計及主要傳動件尺寸計算。對傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動學(xué)尺寸計算（可用圖解法、解析法或計算機編程完成）；對選定的某一機構(gòu)進行運動分析，繪制其執(zhí)行構(gòu)建的運動線圖。原始數(shù)據(jù)灌裝能力：22瓶/min

工作行程：80mm

電動機功率：3.0kw

每瓶醬凈重：200~400g/瓶

電動機同步轉(zhuǎn)速：1500r/min設(shè)計工作量要求：對設(shè)計任務(wù)課題進行工作原理和工藝動作分解，根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖，進行執(zhí)行機構(gòu)選型，構(gòu)思該機械運動方案，并進行的選擇和評定，確定機械運動的總體方案，根據(jù)任務(wù)書中的技術(shù)參數(shù)，確定該機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)，作出 機構(gòu)運動簡圖，對相關(guān)執(zhí)行機構(gòu)的具體尺度進行分析與設(shè)計。要求有設(shè)計說明書一份，相關(guān)圖紙一至兩張。（有條件的要求用三維動畫表述）。進度安排起止日期工作內(nèi)容6.13-6.13工作原理分析、工藝動作分析、執(zhí)行機構(gòu)選型和擬定6.14-6.14運動規(guī)律和運動協(xié)調(diào)設(shè)計、繪制運動循環(huán)圖6.15-6.15機構(gòu)尺度設(shè)計、運動分析6.16-6.16動力分析、繪制機構(gòu)運動方案簡圖6.17-6.17整理設(shè)計說明書、設(shè)計小結(jié)主要參考資料[1]朱理.機械原理（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2010年04月[2]戴娟.機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].北京：高等教育出版社，2011年01月指導(dǎo)教師：2016年6月17日系（教研室）主任（簽字）：年月日湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計資料袋機械工程學(xué)院（系、部）第二學(xué)年第二學(xué)期課程名稱機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)教師職稱學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué)號題目醬類食品罐裝機構(gòu)及其傳動裝置的設(shè)計成績起止日期2016年6月13日～2016年6月17日目錄清單序號材料名稱資料數(shù)量備注1課程設(shè)計任務(wù)書22課程設(shè)計說明書13課程設(shè)計圖紙若干張456機械原理課程設(shè)計

機械原理課程設(shè)計設(shè)計說明書醬類食品罐裝機構(gòu)及其傳動裝置的設(shè)計起止日期：2016年6月1日至2016年6月17日學(xué)生姓名班級學(xué)號成績指導(dǎo)教師(簽字)機械工程學(xué)院（部）2016年6月17日目錄機器的功能和設(shè)計要求……………1工作原理和工藝動作分解……………23.根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖…………34.執(zhí)行機構(gòu)選型…………55.機械運動方案的選擇和評定…………96.機構(gòu)運動簡圖…………107.減速器的傳送比和槽輪機構(gòu)…………118.減速器尺寸設(shè)計………129.總傳動比計算…………1410.傳動尺寸設(shè)計………1511.減速器和多工位轉(zhuǎn)盤的cad裝配圖………………1612.參考資料……………1713.設(shè)計總結(jié)……………18 - -PAGE18-一、機器的功能和設(shè)計要求

醬類食品如芝麻醬、花生醬、草莓醬、甜面醬、辣椒醬或番茄醬等，因風(fēng)味獨特，深受廣大消費者的喜愛，是餐飲酒店、居家旅行之佳品。醬類食品灌裝機是食品加工企業(yè)不可缺少的生產(chǎn)設(shè)備。

圖1所示為一種醬類食品灌裝機的實物外形圖

圖1醬類食品灌裝機在設(shè)計過程中，為防止醬類食品變質(zhì)，產(chǎn)品密封性要好，在密封后有一定的保壓時間。整機由同一電動機驅(qū)動，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)位應(yīng)準(zhǔn)確平穩(wěn)，整體結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠、操作簡單、外形美觀、制造方便。其工作數(shù)據(jù)要求如下表：

罐裝能力：22瓶\min工作行程：88mm電動機功率：3.0KW每瓶醬凈重：200-400g\瓶電動機同步轉(zhuǎn)速：1500r\min

醬類食品灌裝機傳動裝置的設(shè)計也有如下要求：

工作條件：兩班制，非連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作環(huán)境良好，有輕微震動。2）

使用期限：十年，大修期三年；

3）

生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)（少于10臺）

4）

生產(chǎn)條件：一般機械廠制造，可加工7~8級精度的齒輪及蝸輪。5）

動力來源：電力，三相交流（220V/380V）。

6）

工作轉(zhuǎn)速允許誤差：±3%~5%。

7）

開式圓錐齒輪傳動比i≤4，帶傳動比i≤3.5。二、工作原理和工藝動作分解

醬類食品灌裝機的主要工藝動作經(jīng)過分析可知，有以下六個動作：

1）加料：將灌裝物料輸送至料斗(料腔)，該動作依靠重力作用即可完成，實現(xiàn)自動加料；

2）轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動：將空瓶或空罐送至多工位轉(zhuǎn)盤,并能自動轉(zhuǎn)位，實現(xiàn)灌裝，密封，貼標(biāo)的轉(zhuǎn)換，有利于提高生產(chǎn)效率；

3）灌裝：能實現(xiàn)定量灌裝，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求確定空瓶灌裝階段停留的時間。又因為醬類的特殊性，故不能只依靠重力完成，需要采用特殊機構(gòu)來實現(xiàn)灌裝行為；

4）密封：進行壓蓋密封，密封后應(yīng)有一定的保壓時間；5）貼標(biāo)：進行粘貼商標(biāo)；

6）輸送：將灌裝，密封，貼標(biāo)完成后的成品送出。

電動機 減速器運動分支罐裝機構(gòu)轉(zhuǎn)盤的間隙機構(gòu)壓蓋黏貼密封商標(biāo)機構(gòu)機構(gòu)三、根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖擬定醬類食品灌裝機的運動循環(huán)圖，主要是確定輸入、灌裝、密封、貼標(biāo)、輸出等執(zhí)行構(gòu)件的先后順序、相位，這樣有利于對各執(zhí)行機構(gòu)進行設(shè)計、裝配和調(diào)試。醬類食品灌裝機的灌裝機構(gòu)為主機構(gòu)，以它的原動件位于初始位置的時刻為起點，以橫坐標(biāo)表示主軸旋轉(zhuǎn)的角度，縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移，機構(gòu)的運動循環(huán)圖如圖所示。如果以橫坐標(biāo)表示主軸旋轉(zhuǎn)的時間，縱坐標(biāo)表示機構(gòu)旋轉(zhuǎn)的角度，另一部分機構(gòu)的運動循環(huán)圖可以用圖4表示，其中T代表主軸旋轉(zhuǎn)一周所用的時間。四、執(zhí)行機構(gòu)選型根據(jù)轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu)、定量灌裝機構(gòu)、壓蓋密封機構(gòu)、粘貼商標(biāo)機構(gòu)這四個執(zhí)行機構(gòu)動作要求和結(jié)構(gòu)特點，可以選擇下表中所示的常用機構(gòu)轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu)齒輪機構(gòu)凸輪間歇機構(gòu)棘輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)定量灌裝機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)凸輪間歇機構(gòu)滑塊搖桿機構(gòu)凸輪間歇機構(gòu)壓蓋密封機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)凸輪間歇機構(gòu)直動從動件凸輪機構(gòu)粘貼商標(biāo)機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄機構(gòu)滑塊搖桿機構(gòu)直動從動件固定凸輪機構(gòu)3.1轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)優(yōu)點：不完全齒輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠，從動輪運動時間和靜止時間可在較大范圍內(nèi)變化缺點：從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊，故一般只用于低速，輕載場合，所以不用。不完全齒輪示意圖（2）槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易加工，工作可靠，轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確，機械效率高。但是其動程不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不能太小，槽輪在起、停時的加速度大，有沖擊，并隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速，多用來實現(xiàn)不需經(jīng)常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)位角度的轉(zhuǎn)位運動，所以比較合理，用此機構(gòu)。槽輪機構(gòu)示意圖3.2定量灌裝機構(gòu)（1）偏置曲柄滑塊機構(gòu)桿設(shè)計得當(dāng)，此機構(gòu)具有傳遞平穩(wěn)運動精確地優(yōu)點。缺點：由于連桿機構(gòu)的運動鏈較長，各運動副的運動誤差可能會引起機構(gòu)較大的誤差累積，但總體上很好的把握機構(gòu)的運動，所以選擇這個機構(gòu)為灌裝機構(gòu)。偏置曲柄滑塊機構(gòu)示意圖凸輪機構(gòu)優(yōu)點：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各項預(yù)期的運動規(guī)律，而且機構(gòu)間緊湊。缺點：凸輪廓線與推桿之間為點線接觸，易磨損，磨損后傳動不平穩(wěn)，需經(jīng)常更換，造成經(jīng)濟成本高，所以不用凸輪間歇機構(gòu)示意圖3.3壓蓋密封機構(gòu)方案一圖3—5壓蓋機構(gòu)方案一該機構(gòu)加壓時間長，無增力，但有一定的沖擊性，磨損易變形，加工難度大方案二圖3—6壓蓋機構(gòu)方案二優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，傳動精確、可靠，可滿足使用要求。缺點：易磨損，制造較一般凸輪難，但是綜合比較之下這種機構(gòu)最為合適。3.4粘貼商標(biāo)機構(gòu)分析知，自動貼商標(biāo)機構(gòu)由連續(xù)旋轉(zhuǎn)的貼商標(biāo)滾輪和往復(fù)運動的半圓形卡槽組成，即自動貼商標(biāo)機構(gòu)也是要求設(shè)計一個往復(fù)運動的機構(gòu)，往復(fù)過程迅速，兩頭有一定的停頓時間，活動過程中承載不大，所以選定直動從動件固定凸輪機構(gòu)來帶動商標(biāo)粘貼機構(gòu)。五、機械運動方案的評定裝機構(gòu)中，若進行傳送空瓶，由于精度不夠，難以與多工位轉(zhuǎn)盤配合。在動力傳輸時，既可以選用一些標(biāo)準(zhǔn)直齒輪構(gòu)成的輪系進行動力傳遞，也可以選用皮帶傳輸，輪系在進行動力傳遞的同時還可以起到減速的作用，傳動比恒定，精確，傳遞效率高，使用壽命長，但是遠距離的傳遞需要多個齒輪齒合，從而加大了制造成本和整個機構(gòu)的重量，從經(jīng)濟性喝實用性考慮是不合理的，而相比之下皮帶傳動，傳動平穩(wěn)，噪音小，可緩沖和吸震，且加工成本低，所以優(yōu)先選用皮帶傳輸。傳統(tǒng)的灌裝機通常采用傳輸帶到六工位轉(zhuǎn)盤的傳輸方法，雖然傳輸帶比較平穩(wěn)，但是在交接的時候容易打滑，所以選用間隙旋轉(zhuǎn)工作臺的方案，此機構(gòu)較為可靠，結(jié)構(gòu)也較為簡單，有平穩(wěn)的運動性能。六、機械運動方案簡圖用皮帶和定軸輪系減速，由槽輪實現(xiàn)輪臺的間歇性轉(zhuǎn)動。標(biāo)準(zhǔn)直齒輪槽輪均便加工。傳送帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小，且皮帶的成本低，通常情況下應(yīng)優(yōu)先選用，但由于易磨損，所以在某些特殊工件上不建議使用傳送帶。通過鏈輪傳遞給凸輪使壓蓋和灌裝機能夠精確進行；槽輪機構(gòu)能實現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動且能較好的定位，便于灌裝、壓蓋的進行。但是由于傳動比過大，用定軸輪系傳動時，占用的空間過大，且圓錐齒輪加工困難高速時不如帶傳動平穩(wěn)；鏈條工作時，特別是因磨損產(chǎn)生伸長以后，容易引起共振。圖6-1醬類灌裝機構(gòu)運動簡圖七.減速器的傳送比和槽輪機構(gòu) i12=n1/n2=1000/100=10;i2’3=n2’/n3=100/10==10;i34=n3/n4=10/122=0.4545i45=n4/n5=22/4=5.5第一級傳動，傳動比為10第二級傳動，傳動比為10第二級傳動，傳動比為0.4545第三級傳動，傳動比為5.5。八.機構(gòu)減速器尺度設(shè)計根據(jù)方案一設(shè)計減速器機構(gòu)示意圖，如圖7-1所示：齒輪序號122’34模數(shù)M33222齒數(shù)Z550550110壓力角α2020202020齒厚b6.756.754.54.54.5分度圓直徑d=m×z1515010100160基圓直徑db=d×cosα14.095140.959.39693.96206.73圖8-1減速器機構(gòu)示意圖接下來，需要對五個齒輪尺寸進行分，其位置關(guān)系如圖7-4所示：圖8-4九、總傳動比計算根據(jù)選定的驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速n=1000r/min和生產(chǎn)率為12瓶/分鐘，它的機械傳動系統(tǒng)的總速比為：K=1000/12=83.3以下壓力角和模數(shù)均取標(biāo)準(zhǔn)值a=20°m=3mmI=n1/n2=R1/R2I=3n1=n*R1/R2=1000*20/60=333.3r/min第二級齒輪減速：n1=n1’=333.3r/min取z1’=15z2=60I=n1’/n2=z2/z1’N2=ni’*z11’=333.3*15/60=8303r/min又由于n2=n2’=83.3r/min即可得出I=n2’/n3’=7z2’=15z3=60因為六工位盤1/3（120°）時間轉(zhuǎn)動，2/3（240°）時間間歇。所以n4=n4’=36r/minI=n4/n3””=3取z3””=45z4=z3””/I=15取z3’=5m=3則查表得d1=45z6=30n6=n3’*z3’/z6’=2r/min=n6’十、傳動件尺寸的確定由上述計算可知傳動齒輪設(shè)計如下表:齒輪模數(shù)m齒數(shù)z轉(zhuǎn)速r/min分度圓dz1’315333.345z236083.3180z2’31583.345z336012180z3’351215z3””34512135z43153645z6330290十一、減速器和多工位轉(zhuǎn)盤的cad裝配圖十二、參考文獻[1]朱理．機械原理［M］．北京：高等教育出版社，2010.04[2]戴娟.機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].北京；高等教育出版社.2011.1[3]鄒慧君.機械原理課程設(shè)計手冊[M].北京.高等教育出版社.1998[4]王三民，機械原理與設(shè)計課程設(shè)計[M].北京。機械工業(yè)出版社，2005.十三、設(shè)計總結(jié)

一個星期的時間很快就過去了，在鄧英劍老師的指導(dǎo)和小組成員的協(xié)助下，我終于將機械原理課程設(shè)計完成了。通過這一次訓(xùn)練，我發(fā)現(xiàn)了自己眾多的知識盲點，意識到了自身能力的不足。在進行設(shè)計的前期過程中，我們不斷地修改設(shè)計方案，但是仍不能很好的實現(xiàn)預(yù)定的工藝動作。后來經(jīng)過查閱機械原理教材，和其他小組討論，查閱相關(guān)產(chǎn)品資料等方法，找到了類似的工藝動作的實現(xiàn)方法，并加以演變，才完成了整個醬類食品灌裝機的設(shè)計。

雖然這次完成課程設(shè)計的過程很曲折，很艱難，但是我們的收獲還是很大的。比如槽輪機構(gòu)和圓柱凸輪機構(gòu)，在課堂上的時候并不是重點內(nèi)容，但是在實際的機械產(chǎn)品設(shè)計中，它們的應(yīng)用是很廣泛的。這樣，通過課程設(shè)計的“檢驗”，我們加深了對這方面知識的理解和應(yīng)用。另一方面，通過這次的訓(xùn)練，加強了我對辦公軟件Word，制圖軟件AutoCAD，Pro/E等工具的基本操作的駕馭能力。但同時我還意識到我現(xiàn)在具有的制圖水平還遠遠不夠，比如機械的運動仿真分析等方面還不懂，在設(shè)計和分析機構(gòu)的運動過程中受到了很大的限制。我認(rèn)為這次課程最有意義的事情就是將課堂上學(xué)到的理論知識和實際生產(chǎn)過程中的設(shè)計充分聯(lián)系到一起，這樣對于我們是很有幫助的。

這次的課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了，結(jié)束之余不由得感嘆機械行業(yè)的博大精深。不管我們的設(shè)計結(jié)果拿到實際生活中能否按照設(shè)計的要求運轉(zhuǎn)，運轉(zhuǎn)的具體效果如何，相信隨著我們不斷地學(xué)習(xí)機械方面的知識，一定會讓我們設(shè)計的作品日趨完善。目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、總論 1（一）項目概況 1（二）項目編制依據(jù) 6（三）問題與建議 8二、項目建設(shè)的背景和必要性 10（一）政策背景分析 10（二）項目區(qū)社會經(jīng)濟狀況 14（三）本行業(yè)及關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 14（四）項目建設(shè)的必要性 15三、承辦單位概況 18（一）概況 18（二）研發(fā)能力 19（三）財務(wù)狀況 19（四）法人代表基本情況 19四、市場分析與銷售方案 20（一）市場分析 20（二）市場競爭優(yōu)勢分析 29（三）營銷方案、模式及策略 33五、項目選址與建設(shè)條件 38（一）場址所在位置現(xiàn)狀 38（二）場址建設(shè)條件 39六、建設(shè)方案 41（一）建設(shè)規(guī)模與布局 41（二）建設(shè)目標(biāo)與功能定位 42（三）產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 46（四）構(gòu)建綠色有機農(nóng)產(chǎn)品流通體系 47（五）土建工程 64（六）主要設(shè)備 65七、總圖、運輸與公共輔助工程 70（一）總圖布置 70（二）公共輔助工程 70八、節(jié)能減排措施 72（一）能耗及污染分析 72（二）單項與建筑節(jié)能工程 72（三）節(jié)能措施綜述 72九、環(huán)境影響評價 74（一）環(huán)境影響 74（二）環(huán)境保護與治理措施 74（三）評價與審批 75十、組織機構(gòu)與人力資源配置 77（一）組織機構(gòu)與職能劃分 77（二）勞動定員 77（三）經(jīng)營管理模式 78（四）經(jīng)營管理措施 79（五）技術(shù)培訓(xùn) 80（六）勞動保護與安全衛(wèi)生 80十一、項目實施進度 81（一）建設(shè)工期 81（二）項目實施進度安排 81十二、投資估算與資金來源 82（一）投資估算依據(jù) 82（二）投資估算 82（三）資金來源 83（四）資金使用和管理 83十三、財務(wù)評價 85（一）財務(wù)評價依據(jù) 85（二）營業(yè)收入、營業(yè)稅金和附加估算 85（三）總成本及經(jīng)營成本估算 86HYPERL