机械原理课程设计——酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计.pdf
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1、酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计 - 1 - 机 械 原 理 课 程 设 计 机 械 原 理 课 程 设 计 设计说明书 设计说明书 酱类食品灌装机机构 及其传动装置的设计 起止日期: 2011 年 6 月 27 日 至 2011 年 7 月 1 日 学生姓名 班级 学号 成绩 指 导 教 师 ( 签 字 ) 机械工程学院(部) 机械工程学院(部) 2011 年 年 7 月月 1 日日w h y ?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计 - 2 - 机械原理课程设计任务书 机械原理课程设计任务书 20102011 学年第二学期学年第二学期 机械工程 学院 机械大类 专业 机械 0907 班
2、课程名称: 机械原理课程设计 设计题目: 酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计 完成期限:自 2011 年 6 月 27 日至 2011 年 7 月 1 日 共 1 周 内 容 及 任 务 一、工作原理及工艺动作简介 1)将灌装物料输送至料斗(料腔) 。 4)进行压盖密封。 2)将空瓶或空罐送至多工位转盘,并能自动转位。 5)进行粘贴商标。 3)能实现定量灌装。 6)将成品送出。 二、原始数据 灌装能力:22 瓶/min 工作行程:80mm 电动机功率:3.0kw 每瓶酱净重:200400g/瓶 电动机同步转速:1500r/min 三、设计任务及设计要求 1)按工艺动作要求拟定机构运动循环图。
3、 2)进行转盘间歇运动机构(自动转位机构) 、定量罐装机构、压盖密封机构、粘贴商标机构的选型。 3)结合设计要求,比较各方案的优缺点,选定合理的机械运动方案。 4)拟定机械传动方案,按给定的电动机确定执行机构运动参数。 5)画出机械运动方案简图。 6)计算总传动比,传动系统设计及主要传动件尺寸计算。 7)对传动机构和执行机构进行运动学尺寸计算(可用图解法、解析法或计算机编程完成) 。 8)对选定的某一机构进行运动分析,绘制其执行构件的运动线图。 进 度 安 排 起止日期 工作内容 2011.6.272011.6.28 工作原理分析、工艺动作分析、执行机构选型和拟定 2011.6.282011.
4、6.29 运动规律和运动协调设计、绘制运动循环图 2011.6.292011.6.30 机构尺度设计、运动分析 2011.6.302011.7.01 动力分析、绘制机构运动方案简图 2011.7.012011.7.01 整理设计说明书、设计小结 主要参考资料1 朱理机械原理 北京:高等教育出版社,2010:99-277 2 戴娟机械原理课程设计指导书 北京:高等教育出版社,2011:1-161指 导 教 师 (签字) : 银金光 2011 年 4 月 25 日 w h y ?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计 - 3 - 一、机器的功能和设计要求 酱类食品如芝麻酱、花生酱、草莓酱、甜面酱、辣
5、椒酱或番茄酱等, 因风味独特, 深受广大消费者的喜爱,是餐饮酒店、 居家旅行之佳品。 酱类食品灌装机是食品加工企业不可缺少的生产设备。 图 1 所示为一种酱类食品灌装机的实物外形图。 酱类食品灌装机在设计过程中, 为防止酱类食品变质,产品密封性要好,在密封后有一定的保压时间。整机由同一电动机驱动, 转盘的转位应准确平稳, 整体结构紧凑、性能可靠、操作简单、外形美观、制造方便。其工作数据要求如下表: 图 1 灌装能力:22 瓶/min 工作行程:80mm 电动机功率:3.0kw 每瓶酱净重:200400g/瓶 电动机同步转速:1500r/min 酱类食品灌装机传动装置的设计也有如下要求: 1)
6、工作条件:两班制,非连续单向运转,工作环境良好,有轻微震动。 2) 使用期限:十年,大修期三年; 3) 生产批量:小批量生产(少于 10 台) 4) 生产条件:一般机械厂制造,可加工 78 级精度的齿轮及蜗轮。 5) 动力来源:电力,三相交流(220V/380V) 。 6) 工作转速允许误差:3%5%。 7) 开式圆锥齿轮传动比 i4,带传动比 i3.5。 二、工作原理和工艺动作分解 酱类食品灌装机的主要工艺动作经过分析可知,有以下六个动作: 1) 加料: 将灌装物料输送至料斗(料腔), 该动作依靠重力作用即可完成, 实现自动加料; 2)转盘间歇转动:将空瓶或空罐送至多工位转盘,并能自动转位,
7、实现灌装,密封,贴w h y ?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计 - 4 - 标的转换,有利于提高生产效率; 3)灌装:能实现定量灌装,应根据设计要求确定空瓶灌装阶段停留的时间。又因为酱类的特殊性,故不能只依靠重力完成,需要采用特殊机构来实现灌装行为; 4)密封:进行压盖密封,密封后应有一定的保压时间; 5)贴标:进行粘贴商标; 6)输送:将灌装,密封,贴标完成后的成品送出。 通过对工作原理和工艺动作的分析, 可以初步确定各机构相互位置的示意图如图2所示。 图 2 三、根据工艺动作顺序和协调要求 拟定运动循环图 对于酱类食品灌装机的运动循环图,主要是确定输入、灌装、密封、贴标、输出等执行w
8、 h y ?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计 - 5 - 构件的先后顺序、相位,这样有利于对各执行机构进行设计、装配和调试。 酱类食品灌装机的灌装机构为主机构,以它的原动件位于初始位置的时刻为起点,以横坐标表示主轴旋转的角度,纵坐标表示各执行构件的位移,机构的运动循环图如图 3 所示。如果以横坐标表示主轴旋转的时间,纵坐标表示机构旋转的角度,另一部分机构的运动循环图可以用图 4 表示,其中 T 代表主轴旋转一周所用的时间。 图 3 图 4 四、机构选型 根据灌装机构、转盘、压盖机构、贴标机构、输送机构这五个执行机构动作要求和结构特点,可以选择下表中所示的常用机构。 w h y ?酱类食品灌
9、装机机构及其传动装置的设计 - 6 - 灌装机构 曲柄滑块机构 凸轮机构 平面连杆机构 转盘 槽轮机构 不完全齿轮机构凸轮式间歇运动机构 压盖机构 曲柄滑块机构 凸轮机构 贴标机构 平面连杆机构 凸轮机构 圆柱凸轮机构 输送机构 带传动机构 曲柄滑块机构 (一) 灌装机构的选择 在酱类食品灌装机的设计过程中,需要保证每次灌装的酱类质量一定,采用单独的曲柄滑块机构或者平面连杆机构很难能够保证定量的效果。如果根据内燃机的原理加以变化,恰当的采用凸轮机构,则能保证灌装过程中的定量效果。灌装机构的示意图如图 5 所示。 该机构由凸轮 1、 2 分别控制滑块 1、2 的运动过程。在 0t1时间内,滑块
10、1 和 2 从初始位置处开始下降,在 t1时刻,1 和 2均下降到最大位移处。在 t1t2时间内,两个滑块均保持静止。在t2t3时间内,滑块 1 仍然保持静止,滑块 2 开始上升,其作用是对空瓶进行定量灌装。在 t3t4时间内,滑块 1 开始和滑块 2 一起上升回到初始位置。在 t4t5时间内,两个滑块均保持静止。一个周期的灌装过程完成。滑块 1 和 2 的位移曲线如图 6 所示: 图 5 w h y ?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计 - 7 - 图 6 由从动件的运动规律,即滑块 1、2 的位移曲线,下面可以对凸轮的轮廓曲线进行设计。 因为凸轮工作的场合是低速、轻载,允许承受刚性冲击,
11、采用一次多项式运动规律就可满足设计要求。凸轮的轮廓曲线设计如图 7 所示: 图 7 经过调整两滑块在上升过程中的的位移差, 即 t2t4时间内两滑块曲线所围成的面积(图 8) ,就可以实现定量灌装。 w h y ?酱类食品灌装机机构及其传动装置的设计 - 8 - 图 8 (二) 压盖机构的选择 经过小组内两个人的讨论,压盖机构可以采用曲柄滑块机构,凸轮机构。两者比较起来采用凸轮机构更加容易设计和实现,且在压盖过程中能够保证瓶盖的受力大小稳定过渡,避免了可能存在的猛烈挤压。又因为凸轮在转动过程中对瓶盖由切向的摩擦力,可能导致瓶盖沿着切线方向由相对滑动,造成压盖过程中的误差,故设计了图 9 中所示
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