旋转型药剂灌装机传动系统设计与仿真【三维PROE模型】【含20张CAD图纸】.zip

机械原理设计旋转型灌装机设计题目设计旋转型灌装机。在转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连续灌装流体（如饮料、酒、冷霜等）， 转台有多工位停歇，以实现灌装，封 口等工序为保证这些工位上能够准确 地灌装、封口，应有定位装置。如图 1中，工位1：输入空瓶；工位2：灌 装；工位3：封口；工位4：输出包装 好的容器。原始数据及设计要求该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动。技术参数：转台直径：500mm电动机转速：960r/min灌装速度：10r/min设计任务1旋转型灌装机应包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种常用机构。2按工艺运动要求拟定运动循环图。3.机构运动方案的评定与选择。4.设计传动系统并确定其传动比分配。5.绘制旋转型灌浆机的运动方案简图。6凸轮的设计计算。7.齿轮机构的设计计算。 8.对传动机构和执行机构进行运动尺寸综合。9编写设计计算说明书。功能分析待灌瓶由传送系统(一般经洗瓶机由输送带输入)或人工送入灌装机进瓶机构,转台有多工位停歇，可实现灌装、封口等工序。为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。设计原理在整个系统运用到了连杆机构，不完全机构，凸轮机构等常用机构。完成了从瓶子的传输到灌装，压盖，最后输出的机器。旋转型灌装机，同时要求有圆盘的转动和传送带的传送的机构，而且这两部分要相互协调，相互配合工作的过程。圆盘间歇转动部分：因为在系统的原始要求中需要有间歇转动的特性，而工位为6个，所以在其中首先引入了可以实现间歇转动的典型机构不完全齿轮。且不完全齿轮的转动速度是圆盘转速的6倍，并且在转动时分别在6个工位进行停歇。 我们采用了连杆机构来完成压盖过程。我们设计的直线往复运动的连杆机构，刚好能够完成这一工作任务。设计模型整体评价在整个系统运用到了连杆机构，不完全机构，凸轮机构等常用机构。完成了从瓶子的传输到灌装，压盖，最后输出的机器。旋转型灌装机，同时要求有圆盘的转动和传送带的传送的机构，而且这两部分要相互协调，相互配合工作的过程。圆盘间歇转动部分：因为在系统的原始要求中需要有间歇转动的特性，而工位为6个，所以在其中首先引入了可以实现间歇转动的典型机构不完全齿轮。且不完全齿轮的转动速度是圆盘转速的6倍，并且在转动时分别在6个工位进行停歇。此外，我们采用了连杆机构来完成压盖过程。我们设计的直线往复运动的连杆机构，刚好能够完成这一工作任务。设计小结这是上大学以来完成的第一次课程设计，虽说万事开头难，我们遇到了很多的困难，但对于我们来说这是一次难得的学习与锻炼的机会。这次机械原理课程设计历时十天，时间上虽有些紧张，做设计的时候考虑的也并不周全，但我们利用这段时间巩固了所学的知识，把所学理论运用到实际设计当中，也充分的锻炼自己的创新能力。在实际的设计过程中，我们也遇到了许多的困难，不过经过我们大家的团结努力，一点点克服了困难，最终设计出了自己的方案。通过这次机械原理课程设计，掌握了一些常用执行机构、传动机构或简单机器的设计方法和过程，提高了我们综合运用机械原理课程理论的能力，培养了分析和解决一般机械运动实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展，对以后的学习也奠定了一定的基础，使我们学得更加轻松，更加高效。而且，在课程设计的过程中，我们学以致用，用学过的二维画图软件CAD来画出了一些简单的零件，虽然可能很不规范，但是对我们来说，已经把学到的点点滴滴知识都有所运用。这也是一件非常令人有收获的事情了!目录第 1 章 绪论.41.1 课题的背景和研究意义.41.2 论文的主要研究方式.4第 2 章 药剂灌装机整体设计.52.1 设计原理.52.2 功能分解.62.3 电机的选择.62.3.1 选择电动机类型.72.3.2 确定电机工作效率.82.3.3 确定电动机的转速.82.4 机构的比较及其选择.92.5 凸轮设计.102.6 槽轮机构设计.102.7 V 带传动的设计计算.112.7.1 计算功率.112.7.2 选 V 带的型号.112.7.3 求大小带轮 d2、d1 基准直径.112.7.4 验算带速 V.112.7.5 计算 V 带的基准长度 Ld 和中心距 a.112.7.6 验算小带轮包角 1.122.7.7 求 V 带的根数.122.7.8 求作用在带轮轴上的压力 FQ.122.7.9 V 带轮材料的选择.132.8 带轮的结构尺寸的设计.132.8.1 带轮尺寸的设计.132.9 大小带轮上键的选取与强度校核.142.10 齿轮的设计.152.11 轴的设计及校核.182.11.1 高速轴及其轴承设计与校核.182.11.2 中间轴及其轴承的设计与校核.212.11.3 从动轴及其轴承的设计与校核.24确定各轴段直径：.24确定各轴段长度：.252.12 各轴键的设计与校核.282.12.1 高速轴键的设计与校核.282.12.2 中速轴键的设计与校核.282.12.3 从动轴键的设计与校核.292.13 曲柄滑块机构的设计.292.13.1 曲柄滑块机构受力分析.292.13.2 曲柄滑块的运动学特性.31第 3 章 凸轮机构的实体建模与装配.333.1 Pro/E 软件简介.333.2 零部件的实体建模.333.3 绘制机构的运动简图及运动循环图.343.4 三维图.363.5 灌装机总装三维图.383.6 虚拟样机的整体分析.39图 3.12 三维建模步骤顺序图.403.7 运动分析线图.403.8 Pro/E 运动仿真的步骤.45第 4 章 灌装机的试验.474.1 实验材料.474.2 电机转速的影响.484.3 加工时间对试验影响.49第 5 章 电气控制设计.51第 6 章 结论.55参考文献.57致 谢.59第第 1 章章 绪论绪论1.1 课题的背景和研究意义课题的背景和研究意义20 世纪 60 年代初，世界范围内就开始着手研制灌装灌装机，至 90 年代初，美国，德国，法国等地都拥有了自己的灌装机，经过 30 多年的发展，灌装灌装机技术已日臻成熟，目前正向着机电自动化的方向发展。然而，我国灌装机的发展却远远落后于其他国家的发展，一些制造和应用机器均存在一些尚未解决的问题，使得它们难以发展和使用，大部分灌装机都存在各种各样的问题，主要包括以下几个方面1：（1）损失率高。由于生产技术不达标, 造成浇灌过程中损伤严重,通过调查发现有些机械装置的损失率竟高达 40%左右。（2）通用性差。一些灌装机仅能用于简单的连续灌装流体,对于其它稍微复杂的浇灌不能不能实现一机多用，成本略微偏高，我国灌装机尚未形成较大规模, 多数均为小作坊使用, 设计制造的工艺水平低, 成本就相对比较高。本课题主要以研究灌装灌装机为前提，本着以最大化的节省材料、成本低、安全简便、效率高的原则，着眼于灌装灌装机的设计与研究，要考虑安全、效率，能耗等问题，使效率达到理想最大化，从而满足的工厂的需求。只有坚持以实践检验结果为标准，理论基础为指导，以目前市场上已有的的机械装置基础支撑，才可能实现课题目标。本课题本着以最大化的价格合理、操作安全简便、效率高的原则，着眼于灌装灌装机机械装置的设计与研制，努力设计出满足效率高的要求，降低了人工使用程度，同时降低了能耗，优化了机械使用寿命，提高了效率。1.2 论文的主要研究方式论文的主要研究方式通过查找文献和其他参考资料，研究方法主要以借助互联网和其他媒介为主2，通过搜集方法为主要手段，着眼于解决灌装机的研究方法为主要目标，主要方法主要分为以下几个方面3：(1) 文献研究法：根据研究主题，通过搜索文档获取技术数据4，通过以往的研究成果分析出最佳技术方案。(2) 定量分析法：根据调查结果制定出技术攻关，依据工作原理制定出力学或者材料学分析论证。(3) 模拟法：通过使用 3D 建模平台组装零件5，创建类似的模型，然后用于研究机械模型的一些基本特征。第第 2 章章 药剂灌装机整体设计药剂灌装机整体设计2.1 设计原理设计原理设计旋转型灌装机，在转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连续灌装流体（如饮料、酒、冷霜等） ，转台有多工位停歇，以实现灌装、封口等工序。为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。如图 3.7 中，工位1：输入空瓶；工位 2：灌装；工位 3：封口；工位 4：输出包装好的容器4。 1234传送带固定工作台转台 图图 2.12.1 灌装机旋转台面灌装机旋转台面旋转型灌装机该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动。技术参数见下表。方案号转台直径mm电动机转速r/min灌装速度r/minA600144010B550144012C50096010表 2-1 技术参数表根据给定题目，选定方案 A 为主要设计方案。根据 A 给出的参数，电动机转速为 1440r/min，灌装速度为 10r/min。得出如下计算：10*6/60=1 灌/s。所以罐装的速度为 1 灌/s，由此判断，在六工位转台上，每一秒钟就要转动一个工位，进而得知槽轮主动轮的转速为 1r/s,而六个工位转台每一个工位相对其转动中心的转角为 60，再根据槽轮的运动规律可知，主动轮在每一秒钟转动过程中，只有 60的转动用来驱动槽轮从动轮做转动，其余的 300的转动用来定位。所以，1s 的时间内，有 1/6s 的时间工位转动，5/6s 的时间工位静止。而灌装和封盖的过程均要在这 5/6s 的时间内完成，以此为前提，进行我的设计。2.2 功能分解功能分解灌装机各执行机构包括实现转台间歇转位的转位机构，实现输瓶、灌装、送盖、压盖、卸瓶运动的机构。各执行机构必须满足工艺上的要求，此方案的执行构件的功能分解如下所示：(1) 容器输入输出功能(2) 转台多工位停歇转动功能(3) 灌的定位功能(4) 对容器的灌装流体功能(5) 对容器的封口功能(6) 送盖功能(7) 吸盖功能(8) 换盖功能2.3 电机的选择电机的选择在选择电机时要考虑的第一件事就是功率选择11。总而言之，请注意以下两点：一是发动机的功率太小了容易发生了一个所谓的“马车”的现象，二是使用长时间过载，电机可能会破坏发动机的保温材料，当发动机输出功率太大的时候， “大卡机”的现象不能完全使用，不仅因为它不好。还因为功率系数和效率并不理想。这也导致了电力损失，为了正确选择发动机输出功率，必须经过以下公式计算或比较 100vfp这里 p 是计算的力，测量单位是千瓦，f 是所需的张力，单位是 N，v 是工作机的线速度 m / s。另外，最常见的是使用类比来选择发动机功率。所谓的类比方法是比较类似生产机器中使用的发动机的功率。一种特定的方法是找出这个或其他相邻设备中类似生产机器消耗了多少能量，然后使用类似于面团的动力引擎，试运行的目的是确认所选引擎对应于生产机器；测试方法是让电机为相关设备供电，如果测定的实际工作电流比标明的额定电流低约 70左右，这说明发动机输出太高。应该用较少的动力更换发动机。如果测得的电机电流超过标明的额定电流 40以上。这说明电机输出太低，需要用更高的输出更换发动机，这个时候，需要考虑扭矩发动机输出的公式5（2-1） 。 npT9550（2-1） 式中：P：代表功率，单位是 kw；N：电机的额定转速，单位是 r/min；T：转矩，单位是 Nm；下表 2-1 为不同型号的发电机的拉力力矩情况，从中能够看出，随着拉力的增大，力矩也在进一步增大，根据电动机在匀速转动时的转矩，以电动机的最大转矩为标准。表 2-1 发动机输出扭矩力矩号数号数/号号0.40.60.81.01.52.0直径/mm0.100.120.140.160.200.23拉力/Kg4.85.66.88.39.912.7力矩0.000650.00250.00290.00330.0 0410.00472.3.1 选择电动机类型选择电动机类型根据电机在匀速转动时的转矩为依据，以电动机的最大转矩为衡量标准，选取 2.0 系列三相异步电动机系列直流微型电动机，如图所示。 图 2.2 2.0 系列笼型三相异步电动机2.3.2 确定电机工作效率确定电机工作效率电机正常工作时所需要的功率