畢業(yè)論文終稿-番茄醬自動(dòng)灌裝機(jī)設(shè)計(jì)-總體及下部部件設(shè)計(jì)[下載送CAD圖紙 全套打包資料]

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Quantitative liquid materials (referred to as liquid) into the packaging container filling machine filling machinery called. Because the number to be filled with liquid with liquid,Therefore, the general container used for rigid containers, such as PET bottles, glass bottles (or cans), metal cans, cartons and other composites. Conveyor belt, sub-items for delivery screw, star-shaped and arc-shaped guide plate Pull out the gear combination for the importation of container; Pull out the gear At the same time, the output is also used in containers. Spiral limit in the field of packaging industry, is now widely applied to various types of sub-items for delivery screw device, a process may require rules or irregular array of containers, objects to determine the speed, direction and distance individually or in batches to a given position. Keyword ：Ketchup；The Filling Machine；Star-shaped Bodies Out Round 5目 錄摘要 .1Abstract.3第一章 總體方案設(shè)計(jì) .61.1 功能與應(yīng)用范圍 .61.2 工藝分析 .71.2.1 確定機(jī)器類(lèi)型 .71.2.2 確定灌裝方法、定量的方法以及灌裝的頭數(shù) .71.2.3 對(duì)執(zhí)行構(gòu)件的選擇 .111.3 電機(jī)、無(wú)極調(diào)速器選型 .17第二章 番茄灌裝機(jī)下部部件設(shè)計(jì) .182.1 設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)理念 .182.2 升瓶機(jī)構(gòu)方案的選擇及凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .192.3 彈簧的選用與計(jì)算 .202.4 軸承的選擇 .212.5 軸承的選擇工藝轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì) .22第三章 灌裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 .233.1 工位的計(jì)算 .233.2 撥瓶輪主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 .233. 2. 1 撥瓶輪齒槽數(shù)（齒數(shù)）確定 .233. 2. 2 撥瓶輪節(jié)圓半徑的確定 .243. 2. 3 撥瓶輪其它尺寸的確定 .243.2.4 包裝容器與撥瓶輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng) .253.3 螺旋限位器設(shè)計(jì) .273.3.1 限位器總體計(jì)算 .283.3.2 螺桿等速段計(jì)算 .293.3.3 螺桿變加速段計(jì)算 .303.3.4 螺桿等加速段計(jì)算 .33結(jié) 論 .366致 謝 .37參考文獻(xiàn) .38789101112第一章 總體方案設(shè)計(jì)灌 裝 機(jī) 在 食 品 行 業(yè) 、 飲 料 行 業(yè) 、 日 化 行 業(yè) 等 廣 泛 使 用 。 食 品 包 裝 機(jī) 械 競(jìng)爭(zhēng) 日 趨 激 烈 ， 未 來(lái) 的 食 品 灌 裝 機(jī) 械 將 配 合 產(chǎn) 業(yè) 自 動(dòng) 化 ， 促 進(jìn) 包 裝 設(shè) 備 總 體 水平 提 高 ， 發(fā) 展 多 功 能 、 高 效 率 、 低 消 耗 的 食 品 包 裝 設(shè) 備 。 一 直 以 來(lái) ， 灌 裝 機(jī)就 是 飲 料 市 場(chǎng) 的 堅(jiān) 實(shí) 后 盾 ， 特 別 是 現(xiàn) 代 市 場(chǎng) 上 人 們 對(duì) 商 品 質(zhì) 量 要 求 日 漸 提 高 、市 場(chǎng) 需 求 不 斷 擴(kuò) 大 、 企 業(yè) 對(duì) 高 效 自 動(dòng) 化 生 產(chǎn) 的 要 求 ， 在 這 樣 的 情 況 下 ， 灌 裝機(jī) 更 是 成 為 了 炙 手 可 熱 的 灌 裝 設(shè) 備 。 加 上 近 幾 年 ， 科 學(xué) 技 術(shù) 水 平 的 提 高 ， 國(guó)內(nèi) 灌 裝 機(jī) 行 業(yè) 也 得 到 了 較 快 的 發(fā) 展 ， 技 術(shù) 水 平 、 設(shè) 備 性 能 、 質(zhì) 量 等 方 面 都 有了 很 大 程 度 的 提 高 ， 在 支 持 企 業(yè) 高 效 、 安 全 生 產(chǎn) 上 發(fā) 揮 了 重 要 的 作 用 。番茄醬自動(dòng)灌裝機(jī)是為中小型食品廠(chǎng)生產(chǎn)番茄醬而配套的一種灌裝機(jī)械。灌裝機(jī)主要是包裝機(jī)中的一小類(lèi)產(chǎn)品，從對(duì)物料的包裝角度可分為液體灌裝機(jī)，膏體灌裝機(jī)，粉劑灌裝機(jī),顆粒灌裝機(jī)；從生產(chǎn)的自動(dòng)化程度來(lái)講分為半自動(dòng)灌裝機(jī)和全自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線(xiàn)。1.1 功能與應(yīng)用范圍本次設(shè)計(jì)的番茄醬自動(dòng)灌裝機(jī)其是面向中小型食品企業(yè)的。為了適合根據(jù)需要調(diào)整生產(chǎn)率，該種類(lèi)型的灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力設(shè)定為 8401680 瓶/小時(shí)；該種灌裝機(jī)中所用的瓶子的具體參數(shù)為，瓶子高度 165cm，瓶的底徑 65mm，瓶口的外徑為 28mm；電機(jī)功率為 1.5 千瓦。用途：通過(guò)番茄醬自動(dòng)灌裝機(jī)將番茄醬裝到番茄醬空瓶中。瓶子規(guī)格：瓶子高度165mm，瓶子直徑65mm，瓶子外直徑28mm。原始數(shù)據(jù)：生產(chǎn)能力8401680瓶/小時(shí)，電機(jī)功率：1.5千瓦。設(shè)計(jì)要求：機(jī)器平穩(wěn)工作、生產(chǎn)率根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，設(shè)計(jì)在選材、潤(rùn)滑應(yīng)充分考慮食品衛(wèi)生的特殊性。131.2 工藝分析1.2.1 確定機(jī)器類(lèi)型根據(jù)包裝容器的傳送形式，灌裝機(jī)可氛圍“直線(xiàn)型”和“旋轉(zhuǎn)型”兩種。前者，包裝容器沿直線(xiàn)作周期性的間歇移動(dòng)，在停歇時(shí)完成灌裝。而后者，包裝容器繞圓周作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行灌裝。直線(xiàn)型灌裝機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但工作穩(wěn)定性較差，并且，這種設(shè)備占地面積大，又是間歇操作，提高生產(chǎn)能力受到一定限制，應(yīng)用并不廣泛；旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)，待灌裝的空瓶被分件供送螺桿和撥瓶星輪逐個(gè)送至轉(zhuǎn)盤(pán)的托瓶臺(tái)上，它們?cè)谝黄鸹剞D(zhuǎn)的過(guò)程中，依靠控制機(jī)構(gòu)和灌裝閥連續(xù)完成自動(dòng)灌裝。在結(jié)構(gòu)上，根據(jù)瓶子尺寸，可事先調(diào)整分件供送螺桿的主軸高度，以保證供瓶的穩(wěn)定。因此旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)機(jī)器工作平穩(wěn)，并且灌裝過(guò)程連貫，可大大提高生產(chǎn)的能力，并且易操作。故本設(shè)計(jì)選用旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。1.2.2 確定灌裝方法、定量的方法以及灌裝的頭數(shù)1.2.2.1 灌裝方法的選擇由于液料的物理化學(xué)性質(zhì)各有差異，在灌裝時(shí)，就有著不同的灌裝要求。液料由蓄液裝置灌入包裝容器常采用如下幾種方法。常壓法灌裝，是在大氣壓力下，直接依靠被灌裝液料的自重流入包裝容器內(nèi)。常壓灌裝的工藝路線(xiàn)為：進(jìn)液排氣，即液料進(jìn)入容器，同時(shí)容器內(nèi)的空氣被排出；停止進(jìn)液，即容器內(nèi)的液料達(dá)到定量要求時(shí)，進(jìn)液自動(dòng)停止；排除余液，即排除排氣管中的殘液，該過(guò)程對(duì)排氣至蓄液箱上部氣室的那些結(jié)構(gòu)是必需的。常壓法主要用于灌裝低粘度不含氣的液料，如牛奶、白酒、醬油、藥水等。等壓法灌裝，利用蓄液箱上部氣室的壓縮空氣，給包裝容器充氣，使二者的壓力接近相等，然后被灌裝液料靠自重流入該容器內(nèi)。等壓灌裝的工藝路線(xiàn)為：充氣等壓；進(jìn)液回氣；停止進(jìn)液；釋放壓力，即釋放瓶頸內(nèi)殘留的壓縮氣體至大氣內(nèi)，以免瓶?jī)?nèi)突然降壓引起大量氣泡，影響包裝質(zhì)量和定量精度。等14壓法使用于含氣飲料，如啤酒、汽水等的灌裝，以利減少其中所含氣體 CO2 的損失。真空法灌裝，是在低于大氣壓力的條件下進(jìn)行灌裝。它有兩種基本方式：一種是差壓真空式，讓蓄液箱內(nèi)部處于常壓狀態(tài)，而只對(duì)包裝容器內(nèi)部抽氣，使其形成一定的真空度，液料依靠?jī)扇萜鲀?nèi)的壓力差，流入包裝容器并完成灌裝；另一種是重力真空式，讓蓄液箱和包裝容器都處于接近相等的真空狀態(tài)，液料靠自動(dòng)流入該容器內(nèi)。目前國(guó)內(nèi)常用差壓真空式，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。真空法灌裝的工藝路線(xiàn)為：瓶抽真空；進(jìn)液排氣；停止進(jìn)液；余液回流，即排氣管中的殘液經(jīng)真空室回流至蓄液箱內(nèi)。真空法適用于灌裝粘度稍大一些的液料（如油類(lèi)、糖漿等 ），含維生素的液料（如蔬菜汁、果子汁等）和有毒的液料（如農(nóng)藥等）。虹吸法灌裝，是應(yīng)用虹吸原理使液料經(jīng)虹吸管由蓄液箱被吸入容器，直至兩者液位相等為止。此法適合灌裝低粘度不含氣的液料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但灌裝速度較低。壓力法灌裝，是借助機(jī)械或氣液壓等裝置控制活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將粘度較大的液料從蓄料缸吸入活塞缸內(nèi)，然后再?gòu)?qiáng)制壓力待灌容器中。壓力法適用于粘度較大的一些料液如番茄醬等。這種方法有時(shí)也用于汽水之類(lèi)軟飲料的灌裝，由于其中不含膠體物質(zhì)，形成泡沫易于消失，故可依靠本身所具有的氣力直接灌入未經(jīng)預(yù)先充氣的瓶?jī)?nèi)。由于本設(shè)計(jì)之料液番茄醬粘度較大，故本次設(shè)計(jì)采用壓力法灌裝。1.2.2.2 定量方法的選擇準(zhǔn)確的定量灌裝與產(chǎn)品的成本有著直接的關(guān)系，同時(shí)也影響產(chǎn)品在消費(fèi)者中的信譽(yù)。液體產(chǎn)品一般均采用容積式定量，常用的有以下三種方法。（1）定量杯定量法這種方法是先將液體注入定量杯中進(jìn)行容積稱(chēng)量，然后再將計(jì)量的液體注入待灌瓶中，因此，每次灌裝液體的容積等于定量杯的容積。這種方法比較準(zhǔn)確。（2） 控制液位定量法15這種方法是通過(guò)控制被灌容器中液位的高度來(lái)實(shí)現(xiàn)定量的灌裝的目的。因?yàn)槊看喂嘌b液料的容器等于一定高度的瓶?jī)?nèi)容積，故細(xì)管稱(chēng)它為“以瓶定量”。瓶?jī)?nèi)液位的高低是通過(guò)插入瓶?jī)?nèi)的排氣管的高低來(lái)達(dá)到的。（3）定量泵定量法此法是采用機(jī)械壓力灌裝的一種定量方法。每次灌裝的物料的容積與活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程成正比。下圖所示為定量泵定量法灌裝裝置原理圖。活塞 9 借凸輪控制作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞下移時(shí)，液料在自重及兩缸氣壓差的作用下，由蓄料缸 1 的底部開(kāi)孔經(jīng)滑閥 5 的弧形槽 6 流入活塞缸體 10 內(nèi)。當(dāng)待灌容器頂起灌裝頭 8 和滑閥 5 時(shí)，弧形槽在隔斷蓄料缸與活塞缸體的通路的同時(shí)，滑閥的下料孔 7 即與活塞缸接通。其時(shí)，由于活塞正在上移，故能迫使液料從活塞缸壓入待灌容器內(nèi)。而容器內(nèi)的空氣可經(jīng)灌裝頭上的孔隙排出。倘若沒(méi)有容器供給時(shí)，盡管活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因滑閥上的弧形槽保持原位，以至液料仍被壓回蓄料缸，而不影響下一次灌裝的正常進(jìn)行。欲改變灌裝量，則需設(shè)法調(diào)節(jié)活塞的行程。比較上述三種定量方法，不難了解，第二種方法由于直接受到瓶子容積精度以及瓶口密封程度的影響，其定量精度較差。而定量泵定量法則主要用于粘16度較高的料液。我們選擇定量方法的時(shí)候應(yīng)首先考慮產(chǎn)品所要求的定量精度。而定量精度與產(chǎn)品有關(guān)，越是名貴的產(chǎn)品，其計(jì)量誤差應(yīng)取得越小。本次設(shè)計(jì)的番茄醬我國(guó)對(duì)其要求質(zhì)量誤差不超過(guò)正負(fù) 3，要求精度較高。綜合考慮定量精度的要求以及番茄醬屬于較高粘度的物料，故本次設(shè)計(jì)采用定量泵定量法定量。1.2.2.3 頭數(shù)的計(jì)算旋轉(zhuǎn)型自動(dòng)灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力按下式計(jì)算：Q60nj（瓶/小時(shí)） （11）式中 n主軸轉(zhuǎn)速（r/min）上式可見(jiàn)，欲提高灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力就必須增加頭數(shù) j 和轉(zhuǎn)速 n。但是，若采用增加灌裝機(jī)頭數(shù)的方法來(lái)提高生產(chǎn)能力，那么，作為支承全機(jī)灌裝閥和托瓶機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)盤(pán)直徑則要相應(yīng)增加，這不僅使機(jī)器龐大笨重，而且在主軸轉(zhuǎn)速一定的情況下，還必須考慮到，托瓶臺(tái)上的瓶子在處于自由狀態(tài)時(shí)，繞立軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心慣性力必須小于瓶底與托瓶臺(tái)之間的接觸摩擦力。否則，瓶子將會(huì)沿其運(yùn)動(dòng)軌跡的切線(xiàn)方向拋出，從而影響正常操作。即必須滿(mǎn)足下列不等式：P 離心力 12D2 （1-4）因?yàn)榛钊椎男谐檀蠹s為 85mm，則活塞缸體的半徑 r 可通過(guò)下式計(jì)算：r 35mm8514.30活塞缸蓋的半徑約為 r10351045mm，故活塞缸體中心的位置相對(duì)于主軸的距離 r2應(yīng)至少滿(mǎn)足以下條件：18r2>12×90/（3.14×2）172取 r2180mm。加上一個(gè)活塞缸蓋的半徑 45 為 225mm，再加上活塞缸與撥輪之間還有托盤(pán)杠的位置，故，選取凸輪臺(tái)的半徑 R300mm。1.2.3 對(duì)執(zhí)行構(gòu)件的選擇1.2.3.1 灌裝物料番茄醬的供送為了將番茄醬供送到工位，并將其送入灌裝瓶中，設(shè)計(jì)一圓形灌裝儲(chǔ)備箱，內(nèi)部?jī)?chǔ)藏足夠多的番茄醬，并設(shè)計(jì)一定量泵定量裝置，灌裝箱內(nèi)的番茄醬通過(guò)自重流入定量裝置中，等達(dá)到需求的量的時(shí)候，停止流入，并且通過(guò)機(jī)構(gòu)對(duì)活塞受力使番茄醬通過(guò)灌裝閥進(jìn)入灌裝瓶中。當(dāng)儲(chǔ)備箱中的番茄醬用完時(shí)需更換儲(chǔ)備箱。1.2.3.2 灌裝瓶的整理和供送為了將灌裝瓶整理成列并供送到工位，需配置理瓶與送瓶機(jī)構(gòu)。常用的供送裝置包括以下一些類(lèi)型：（1）鏈帶式供送裝置此供送裝置主要用于條塊狀物塊或成形容器的連續(xù)或間歇供送。常見(jiàn)的有高速鏈帶供送裝置、低速鏈帶供送裝置和平行的雙鏈帶供送裝置。這三種類(lèi)型鏈帶所用的推頭都是同鏈片鉸接在一起的，在推移過(guò)程中必須借助固定導(dǎo)軌或臺(tái)面板來(lái)定向，待推頭移至前進(jìn)終點(diǎn)時(shí)，使其脫離約束而繞鏈上銷(xiāo)軸偏轉(zhuǎn)滑下，以免碰傷物件。（2）推板式供送裝置推板式供送裝置主要用于多件集積推料同時(shí)工作的供送。這種推料裝置比較簡(jiǎn)單緊湊，所占空間不大，又易同其他傳動(dòng)裝置傳動(dòng)，但是運(yùn)動(dòng)慣性較強(qiáng)，工作速度不能過(guò)高。（3）動(dòng)梁式供送裝置常見(jiàn)的有雙曲柄式動(dòng)梁供送裝置。（4）撥輪式供送裝置常見(jiàn)的撥輪式供送裝置有星形撥輪供送裝置，在連續(xù)式裝盒機(jī)中作供送玻19璃瓶用。它主要由星形撥輪，輸送鏈帶，主傳動(dòng)鏈帶和固定的圓鋼導(dǎo)軌組成。主傳送鏈帶并列兩條，均屬?gòu)?fù)式板鏈結(jié)構(gòu)。根據(jù)物件的體形大小及盒子的外廓尺寸，可在一定范圍內(nèi)分別調(diào)整放瓶擋板及放盒夾板的間距，以提高該機(jī)的通用能力。（5）螺桿式供送裝置采用分件供送螺桿裝置可將呈規(guī)則或不規(guī)則排列的成批物件，如圓柱形、棱柱形以及其他形體的金屬或非金屬容器，按照給定的工藝要求分批或逐個(gè)地供送到包裝工位。在此過(guò)程中，有的還需要完成增距、分流、合流、升降、起伏、轉(zhuǎn)向或翻身等工藝要求。目前，為了更好適應(yīng)包裝容器日新月異的變化和大幅度提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，螺桿式供送裝置正在向著多樣化和高速化發(fā)展，并不斷擴(kuò)大它在填充、灌裝、封口、貼標(biāo)、計(jì)量、檢測(cè)和自動(dòng)包裝線(xiàn)等方面的實(shí)際應(yīng)用。根據(jù)分件供送螺桿的螺距和結(jié)構(gòu)的不同，可劃分為三種類(lèi)型：等螺距螺桿，變螺距螺桿和特種變螺距螺桿。等螺距螺桿裝置主要用于已整理好了的圓柱形塑料瓶。此裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，多配置在空罐生產(chǎn)線(xiàn)上。變螺距螺桿裝置可以用于將依次緊挨著的瓶子經(jīng)螺桿后逐個(gè)地按要求間距轉(zhuǎn)移到撥輪上進(jìn)而傳送到托瓶托盤(pán)上，并借助上部的夾緊裝置定好中心，以便進(jìn)行灌裝。特種變螺距螺桿主要用于一些形狀比較特殊或者是通過(guò)一對(duì)或者更多的變螺距螺桿的配合進(jìn)行送料，以滿(mǎn)足生產(chǎn)上某種特殊的要求。由于本次設(shè)計(jì)中的灌裝瓶子為玻璃，如果選擇等螺距螺桿，則有可能導(dǎo)致瓶子進(jìn)入螺桿中的時(shí)候沖擊過(guò)大導(dǎo)致瓶子的傾倒或損壞。如選用變螺距螺桿，變螺距螺桿共有 4 段：第一段，輸入等速段，瓶子進(jìn)入螺桿中，由于此段螺距很小，因此，有助于瓶子穩(wěn)定的導(dǎo)入。第二段，變加速段，加速度由零增至某最大值，以消除沖擊。第三段，等加速段，與輸送帶拖動(dòng)瓶罐的摩擦作用力相適應(yīng)，采用等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律使之增大間距，可保證在整個(gè)供送過(guò)程中與螺旋槽有著可靠的接觸點(diǎn)而不易晃動(dòng)和傾倒。第四段，輸出等速段，螺距等于撥輪的節(jié)距，以改善撥輪齒槽的結(jié)構(gòu)形式及其嚙入狀態(tài)。本設(shè)計(jì)選擇的是旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)，且灌裝瓶形狀呈回轉(zhuǎn)形狀，且通過(guò)上面的分析，故本次設(shè)計(jì)的供送裝置采用的是變螺距螺桿供送裝置，同時(shí)配合撥輪的20傳送，使灌裝瓶順利進(jìn)入灌裝區(qū)內(nèi)。變螺距螺桿是用來(lái)分瓶、送瓶的。由于在總體設(shè)計(jì)中，將變螺距螺桿放在外側(cè)，而整臺(tái)機(jī)器的動(dòng)力源均來(lái)自于一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，所以，由于變螺距螺桿與其他傳動(dòng)部分的距離較大，其動(dòng)力源擬從撥輪處通過(guò)鏈條傳動(dòng)來(lái)傳遞動(dòng)力。變螺距螺桿的材料一般選用尼龍，為非金屬，所以其與其他零件的配合不適合用螺紋，因此準(zhǔn)備采用銷(xiāo)釘連接。變螺距螺桿是架空的旋轉(zhuǎn)件，其兩端需要有軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)其工作，并且由于變螺距螺桿的長(zhǎng)度很長(zhǎng)，其不可能用一根軸直接穿過(guò)該零件，所以，只是在變螺距螺桿的兩頭各加工一段孔，然后在用一根懸臂軸與之配合。變螺距螺桿遠(yuǎn)離撥輪盤(pán)的一側(cè)幾乎不需要實(shí)現(xiàn)什么特殊功能，只是起到一個(gè)旋轉(zhuǎn)支架的作用，因此，可以直接選用一個(gè)軸承座來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。變螺距螺桿靠近撥輪的一側(cè)由于與撥輪之間的距離較小，所以，該側(cè)可以用來(lái)作為變螺距螺桿的動(dòng)力傳動(dòng)部分。在變螺距螺桿部件中，其動(dòng)力傳送部分需要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)換，其原因是，變螺距螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)候的軸線(xiàn)平行于工作臺(tái)，而鏈輪傳送過(guò)來(lái)的方向確實(shí)與變螺距螺桿垂直的，因此，還需要一對(duì)錐齒來(lái)實(shí)現(xiàn)該步驟的轉(zhuǎn)換。1.2.3.3 主傳動(dòng)主傳動(dòng)系統(tǒng)是多工位包裝機(jī)的基本組成部分，主要用來(lái)將被包裝物品和包裝材料按確定的工藝路線(xiàn)和運(yùn)動(dòng)要求一個(gè)工位傳送至另一個(gè)工位，以完成某種包裝作業(yè)。從結(jié)構(gòu)上看，主傳動(dòng)系統(tǒng)有的是單一功能的裝置，有的則是由某些機(jī)構(gòu)與裝置組合而成的多功能系統(tǒng)。它往往同供送裝置、輸出裝置以及有關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)緊密聯(lián)系在一起。從分類(lèi)上看，大體有以下幾種：1）按傳送裝置的類(lèi)型可分為帶式、轉(zhuǎn)臺(tái)式、鉗盤(pán)式、推板式和組合式等。通常多配有專(zhuān)用附件，個(gè)別的也有利用卷筒式包裝材料作為被包裝物品的“傳送工具”。2）按傳動(dòng)路線(xiàn)的布局可分為直移式、回轉(zhuǎn)式和組合式等。這主要是借適當(dāng)?shù)匕才艂魉?、轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)以及有關(guān)的中間裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。3）按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的特征分為連續(xù)式、間歇式和組合式等。連續(xù)式一般只由傳動(dòng)及傳動(dòng)裝置完成所需的動(dòng)作，而間歇式則大都由傳動(dòng)、轉(zhuǎn)位、定位及傳送裝置完成所需的動(dòng)作?？梢?jiàn)，兩者在基本組成和運(yùn)動(dòng)特征上存在一定的區(qū)別?，F(xiàn)今，仍多用電動(dòng)機(jī)和氣液壓裝置進(jìn)行傳動(dòng)。本次設(shè)計(jì)的主傳動(dòng)按照傳送裝置的21類(lèi)型分選擇了轉(zhuǎn)臺(tái)式傳動(dòng)；按傳動(dòng)路線(xiàn)的布局選擇回轉(zhuǎn)式傳動(dòng)路線(xiàn)；按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的特征選擇連續(xù)式的灌裝。1.2.3.4 灌裝工藝過(guò)程1、總體布置的要求總體布置就是把每個(gè)組部件在整機(jī)上的相互位置的安排。這是包裝機(jī)設(shè)計(jì)的重要步驟。其目的是按照簡(jiǎn)單、合理、經(jīng)濟(jì)的原則，妥善地布置實(shí)現(xiàn)工藝要求的結(jié)構(gòu)?？傮w布置，從細(xì)到粗，從簡(jiǎn)到繁，不是一次能完成的，而要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)，才能確定。一般順序是先布置執(zhí)行機(jī)構(gòu)，再布置傳動(dòng)系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和支承形式。1）總體布置應(yīng)注意下列事項(xiàng)；（1）應(yīng)保證機(jī)械有足夠的精度、剛度和抗振性；（2）盡量使傳動(dòng)系統(tǒng)短，以簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，提高精度和傳動(dòng)效率；（3）操縱、調(diào)整機(jī)構(gòu)應(yīng)安置在方便的位置，并盡可能集中，應(yīng)在調(diào)整操作時(shí)，能夠看到機(jī)械的工作情況；（4）便于操作和維修；（5）單機(jī)的布置應(yīng)該便于自動(dòng)化，便于組成自動(dòng)線(xiàn)；（6）機(jī)械外形，即要考慮它對(duì)工作環(huán)境的美感作用，也要避免一味追求美觀(guān)。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮以下幾點(diǎn)：外形輪廓線(xiàn)應(yīng)由直線(xiàn)和光滑的、變化不大的曲線(xiàn)組成，這樣較為悅目，而不規(guī)則的波折線(xiàn)會(huì)給人雜亂的感覺(jué)；各部件的結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)對(duì)整個(gè)機(jī)械的形狀來(lái)說(shuō)應(yīng)該調(diào)和，而在外形上應(yīng)給人以一致、鮮明、完整的感覺(jué)；機(jī)械的外形和某一部件應(yīng)有一定的比例，給人以均稱(chēng)的感覺(jué)。例如矩形的兩邊之比最好為 5：8；給人以穩(wěn)定而安全的感覺(jué)，穩(wěn)定的原則就是支承件與被支承件相稱(chēng)；機(jī)械的裝飾應(yīng)經(jīng)濟(jì)大方，油漆的顏色鮮艷應(yīng)避免奪目，以和諧為好。2） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)布置：首先按擬定的包裝工藝路線(xiàn)圖，將各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)布置在予定的工作位置，再布置執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件和中間連接桿。對(duì)液壓氣壓傳動(dòng)，主要是安排油缸、氣缸的位置；對(duì)機(jī)械傳動(dòng)，主要是安排凸輪、齒輪、曲柄等原動(dòng)件的位置。對(duì)此，須注意兩點(diǎn)：22（1）應(yīng)盡量減少構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)付數(shù)，縮小幾何尺寸和所占空間，應(yīng)使原動(dòng)件盡量接近執(zhí)行機(jī)構(gòu)；（2）簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng)，便于調(diào)試維修，減少傳動(dòng)件磨損對(duì)傳動(dòng)精度的影響，要求原動(dòng)件盡可能集中在一根或少數(shù)幾根軸上。3） 傳動(dòng)系統(tǒng)的布置機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)布置是指安排動(dòng)力機(jī)、變速與調(diào)整裝置、傳動(dòng)裝置、操縱與控制裝置以及輔助裝置的位置等。布置液氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，是指安排動(dòng)力機(jī)、油壓馬達(dá)、油泵、空氣壓縮機(jī)、沒(méi)氣管道以及控制裝置的位置。布置傳動(dòng)系統(tǒng)須考慮下列幾個(gè)問(wèn)題：（1）力求結(jié)構(gòu)間單、傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)精度和效率較高、容易配備；（2）充分利用機(jī)體內(nèi)部空間，將動(dòng)力機(jī)和傳動(dòng)桿布置在支承件的內(nèi)部或側(cè)部，以縮小體積，減少面積；（3）注意執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求速度和相位的同步；（4）對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，一般要配備手動(dòng)裝置，以便人工驅(qū)動(dòng)調(diào)機(jī)。4） 操作件的布置包裝機(jī)的操作件有電開(kāi)關(guān)旋扭，離合器操縱手柄，執(zhí)行機(jī)構(gòu)、行程與速度的調(diào)節(jié)手柄，這些構(gòu)件的安排位置便于操作，保證操作者與操作對(duì)象之間有合適的位置。為此須注意以下幾點(diǎn)：（1）操作者所處的位置，按習(xí)慣，最好在他看來(lái)包裝物品是自左向右運(yùn)動(dòng)，或順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，操作者應(yīng)經(jīng)常處在包裝工序最集中和最容易發(fā)生故障的部位；（2）包裝工作臺(tái)面的高度，包裝物品及包裝材料的輸入高度，成品的輸出高度都應(yīng)適當(dāng)，它們一般在 700900 毫米的范圍內(nèi)選取，但對(duì)大而重的物品還應(yīng)適當(dāng)降低。（3）常用操作件要習(xí)題布置在操作者的近旁，當(dāng)機(jī)器體形較大而須在幾個(gè)位置上操作，可采用聯(lián)運(yùn)等措施，以便從不同位置進(jìn)行操作。操作件距離地面的高度以 9001100 毫米為宜。操作件的運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)與被驅(qū)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向保持一致，而且一般規(guī)定調(diào)速手輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為增速，并附設(shè)指示牌，以避免誤動(dòng)和便于調(diào)試。23（4）包裝物品和包裝輔助器材的料倉(cāng)高度，以及卷筒包裝材料的支架位置都要安排得當(dāng)。重量大的可設(shè)置在側(cè)面以降低高度，重量小時(shí)可設(shè)置在機(jī)器上方以減少占地面積。對(duì)此，對(duì)造型美觀(guān)均應(yīng)考慮進(jìn)去。（5）對(duì)一些儀表儀器等應(yīng)布置在操作者容易觀(guān)察、且安全可靠和便于維護(hù)的地方。5） 支承形式的選擇包裝機(jī)的支承件有底座、箱體、主柱、橫梁等，它們起著安裝和定位全部零件的功用。形式常見(jiàn)的有立式和臥式。其中立式適用于工作載荷很大的包裝機(jī)。2灌裝的工藝路線(xiàn)下圖 1.2 是本機(jī)的灌裝工藝過(guò)程示意圖。空瓶由鏈道送入，通過(guò)變螺距螺桿的分瓶，使瓶子的距離合乎灌裝機(jī)上每一個(gè)工位間固定的節(jié)距要求。這樣空瓶在各部分之間處于等速運(yùn)動(dòng)。具體工藝過(guò)程如下：第一撥輪將空瓶從鏈道上取出并送到瓶托的正確位置上，瓶子即隨瓶托一起回轉(zhuǎn)。在回轉(zhuǎn)過(guò)程中，瓶托通過(guò)瓶托升降導(dǎo)輪上升一定的距離，將瓶子送至灌裝閥的位置，瓶子頂?shù)焦嘌b閥后，灌裝閥通過(guò)活塞的控制即可對(duì)灌裝瓶進(jìn)行灌裝。待灌裝完畢后，瓶托升降導(dǎo)輪控制瓶托下降，同時(shí)活塞缸體與灌裝閥之間的連通器自動(dòng)賭上，從而完成灌裝。待瓶子下降到出瓶的位置時(shí)，由第二撥瓶輪將瓶子從瓶托上取走，并把它送上出瓶鏈道送出。灌裝完成。圖 1.2：灌裝工藝241.3 電機(jī)、無(wú)極調(diào)速器選型根據(jù)設(shè)計(jì)要求提供的原始數(shù)據(jù)電機(jī)功率為 1.5 千瓦，灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力為840-1680 瓶/小時(shí)。查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）下冊(cè)第 18 頁(yè)，表 19-13，選 DP2 型多盤(pán)式無(wú)極變速器電動(dòng)機(jī)。其基本參數(shù)如下：技術(shù)參數(shù)輸入軸型號(hào)功率 轉(zhuǎn)速變速比 變速范 圍輸出軸轉(zhuǎn)速（r/min）DP2 1.5 1500 0.2-0.8 4 300-1200故電動(dòng)機(jī)選取 DP2 多盤(pán)式電動(dòng)機(jī)，無(wú)極調(diào)速安裝在電機(jī)內(nèi)，其變速比為0.2-0.8。電機(jī)經(jīng)過(guò)無(wú)極調(diào)速后的輸出轉(zhuǎn)速為 300-1200r/min。第二章 番茄灌裝機(jī)下部部件設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的是為中小型食品廠(chǎng)生產(chǎn)番茄醬而配套的一種灌裝機(jī)械。本次設(shè)計(jì)采用壓力法灌裝，用無(wú)級(jí)變速器來(lái)調(diào)節(jié)灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力，選用變螺距螺桿和撥輪作為送瓶進(jìn)料機(jī)構(gòu)，選用機(jī)械式瓶的升降機(jī)構(gòu)。本次的灌裝機(jī)設(shè)計(jì)是由3 人分做而完成的。其中部分設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)和變螺距螺桿，另一部分設(shè)計(jì)灌裝機(jī)構(gòu)的上部和進(jìn)料驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而此部分則設(shè)計(jì)灌裝機(jī)構(gòu)的下部，本部件最重要的地方就是升瓶機(jī)構(gòu)和灌裝閥機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這兩個(gè)地方分別用移動(dòng)凸輪和圓柱凸輪來(lái)控制它們的行程與升降。其實(shí)移動(dòng)凸輪選擇用滾動(dòng)軸承來(lái)做為凸輪的從動(dòng)件，而圓柱凸輪則選用滑動(dòng)軸承來(lái)作為凸輪的從動(dòng)件。設(shè)計(jì)的另一個(gè)重點(diǎn)就是轉(zhuǎn)盤(pán)（即大齒輪）的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)盤(pán)的動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò) 2 級(jí)減速后帶動(dòng)升瓶機(jī)構(gòu)的連桿和灌裝活塞桿的圓周運(yùn)動(dòng)，即是繞中間立軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)機(jī)構(gòu)一起控制著灌裝機(jī)的吸料，擠料和灌裝這三個(gè)過(guò)程。252.1 設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)理念本次設(shè)計(jì)的番茄醬自動(dòng)灌裝機(jī)其是面向中小型食品企業(yè)的。為了適合根據(jù)需要調(diào)整生產(chǎn)率，該種類(lèi)型的灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力設(shè)定為 8401680 瓶/小時(shí)；該種灌裝機(jī)中所用的瓶子的具體參數(shù)為，瓶子高度 165cm，瓶的底徑 65mm，瓶口的外徑為 28mm；電機(jī)功率為 1.5 千瓦。1）總體方案設(shè)計(jì)（灌裝方法的選擇、液體定量方法的選擇，灌裝機(jī)類(lèi)型的選擇、工位的確定（單工位、多工位）、運(yùn)動(dòng)形式（間歇運(yùn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)動(dòng)）、工藝路線(xiàn)的選定：圓弧型工藝路線(xiàn)，即旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)，灌裝頭數(shù)的確定。灌裝閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）；2）電動(dòng)機(jī)和減速器的選型；3）升瓶機(jī)構(gòu)方案的選擇及凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；4）彈簧的選用與計(jì)算（標(biāo)準(zhǔn)壓縮彈簧的作用不僅僅是在托瓶升瓶灌裝后，降瓶時(shí)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)壓縮彈簧自身的彈力將移動(dòng)凸輪平穩(wěn)的壓在圓盤(pán)之上，而且為在瓶托上升時(shí)，避免瓶與灌裝器產(chǎn)生剛性沖擊；）5）軸承的選擇（因?yàn)楣ば蜣D(zhuǎn)盤(pán)與下部鑄件之間為軸向配合，所以只有軸向載荷。從而選擇單向推力球軸承，型號(hào)為 51315。因?yàn)橹皇軉蜗蜉S向載荷，回轉(zhuǎn)時(shí)，因剛球離心力與保持架摩擦發(fā)熱，所以極限轉(zhuǎn)速較小，且套圈可分離。而本次工序盤(pán)轉(zhuǎn)速也較低，所以就選用這種軸承）；6）工藝轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì)2.2 升瓶機(jī)構(gòu)方案的選擇及凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)題目番茄醬自動(dòng)灌裝機(jī)設(shè)計(jì)，是為中小型食品廠(chǎng)生產(chǎn)番茄醬的一種灌裝機(jī)械，是由現(xiàn)代包裝機(jī)械選裁的。為了適合根據(jù)需要調(diào)整生產(chǎn)率，該種類(lèi)型的灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力設(shè)定為 8401680 瓶/小時(shí)；該種灌裝機(jī)中所用的瓶子的具體參數(shù)為，瓶子高度 165cm，瓶的底徑 65mm，瓶口的外徑為 28mm；電機(jī)功率為 1.5 千瓦。在圖書(shū)館查詢(xún)大量有關(guān)灌裝機(jī)的資料，初步設(shè)計(jì)出這個(gè)灌裝機(jī)最重要的部分，就是 2 個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)，初步定出凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,接著就初定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)及各級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比分配等問(wèn)題，再下來(lái)就開(kāi)始設(shè)26想整臺(tái)灌裝機(jī)的總體尺寸和各個(gè)零部件的位置問(wèn)題。最終有了比較完整的灌裝機(jī)的初步模型。如圖 2.2 所示：圖 2.2:升降機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)方案滑動(dòng)槽（1）、設(shè)在滑動(dòng)槽（1）內(nèi)的滑塊（2）、設(shè)在滑塊（2）一側(cè)的連帶軸（3）、設(shè)在連帶軸（3）一端的第一齒輪（4）、與第一齒輪（4）相嚙合的第二齒輪（5）、與第二齒輪（5）同圓心設(shè)置的第三齒輪（6）、設(shè)在第三齒輪（6）底部與第三齒輪（6）嚙合的第四齒輪（7）、設(shè)在第三齒輪（6）頂部的 U 形轉(zhuǎn)盤(pán)（8）、通過(guò)軸承（9）與 U 形轉(zhuǎn)盤(pán)（8）連接的圓形轉(zhuǎn)盤(pán)（10），其特征在于 ：所述圓形轉(zhuǎn)盤(pán)（10）上設(shè)有若干個(gè)圓孔（15）。2.3 彈簧的選用與計(jì)算彈簧是機(jī)械和電子行業(yè)中廣泛使用的一種彈性元件，彈簧在受載時(shí)能產(chǎn)生較大的彈性變形，把機(jī)械功或動(dòng)能轉(zhuǎn)化為變形能，而卸載后彈簧的變形消失并回復(fù)原狀，將變形能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功或動(dòng)能。根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求知：彈簧外徑為：D1=8.5mm最大壓力：Pn=8N最小壓力：P1=2N27彈簧長(zhǎng)度：H=9mm工作行程 h=2mm初算彈簧剛度 P= (Pn- P1)/h=3彈簧材料直徑 d1.6 pnCKP許用切應(yīng)力 p 根據(jù) 類(lèi)載荷按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表中選取，彈簧指數(shù)C=D/d 是反映彈簧特性的重要指標(biāo),如果 C<5，回使卷繞彈簧困難，彈簧工作時(shí)內(nèi)側(cè)將產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力。反之 C 值太大彈簧直徑就越大，使彈簧不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)彈簧時(shí)通常先選一個(gè) C 值，一般選 4C16。如下表表 4-1 彈簧直徑和彈簧指數(shù)關(guān)系表彈簧絲直徑 d 0.2-0.4 0.45-1 1.1-2.2 2.5-6 7-16 18-42彈簧指數(shù) C 7-14 5-12 5-10 4-9 4-8 4-6一般假定 C=5-10 K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C根據(jù)彈簧應(yīng)用的實(shí)際情況可知主動(dòng)爪彈簧是類(lèi)彈簧所受循環(huán)載荷作用次數(shù)在 10 的 6 次方以上，彈簧材料用 65Mn，端部并緊磨平支撐圈為 1 圈，在次情況下的許用切應(yīng)力 p=340MPa。假定 C=8。K=1.184。d0.707 圓整得 d=0.8彈簧中徑為：D=7.7mm 彈簧內(nèi)徑為： D2=6.9mm旋繞比 C=9.6 K=1.151查表：7-2-19 得：Pd=9.5彈簧有效圈數(shù) n= Pd /P=3.17 取 n=3.5+1=4.5彈簧剛度 P= Pd/n=2.7228圖 2.3 彈簧結(jié)構(gòu)示意圖安全系數(shù) S= (p+0.75min)/ maxSpmax最大工作載荷所產(chǎn)生的最大切應(yīng)力。max=(8KD Pn /d*d*d)=337 Mpamin最小工作載荷所產(chǎn)生的最小切應(yīng)力。min=(8KD P1/d*d*d)=144 MpaSp許用安全系數(shù) Sp=1.3-2.2。S= (p+0.75min)/ max=1.61 2.2.故疲勞強(qiáng)度可以。2.4 軸承的選擇采用滾子機(jī)構(gòu)在圓弧軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滾子尺寸不大時(shí)，使用滾動(dòng)軸承做為滾子。對(duì)于尺寸大的滾子，當(dāng)載荷較大且有沖擊時(shí)，不采用滾動(dòng)軸承做滾子，而采用滾與銷(xiāo)軸的滑動(dòng)配合。本次設(shè)計(jì)就采用這 2 種滾子的從動(dòng)件。本次設(shè)計(jì)的潤(rùn)滑方式采用油潤(rùn)滑。在設(shè)計(jì)中我們發(fā)現(xiàn)托瓶和轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)不同步的問(wèn)題，我們決定把瓶托往外移，以便使轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速比同步。接著我們遇到個(gè)難題，就是變螺距螺桿是如何由電機(jī)傳動(dòng)，如何來(lái)布置這個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的問(wèn)題，還有軸的位置還有軸套的如何安裝的問(wèn)題。我們想出了用鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)結(jié)合來(lái)驅(qū)動(dòng)。還有本次設(shè)計(jì)的滑動(dòng)軸承較多，如何潤(rùn)滑是個(gè)難題，采用在軸中挖油溝的方法。采用油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方式。因?yàn)楣ば蜣D(zhuǎn)盤(pán)與下部鑄件之間為軸向配合，所以只有軸向載荷。從而選擇單向推力球軸承，型號(hào)為 51315。因?yàn)橹皇?9單向軸向載荷，回轉(zhuǎn)時(shí)，因剛球離心力與保持架摩擦發(fā)熱，所以極限轉(zhuǎn)速較小，且套圈可分離。而本次工序盤(pán)轉(zhuǎn)速也較低，所以就選用這種軸承2.5 軸承的選擇工藝轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，用無(wú)極變速機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)速調(diào)節(jié)生產(chǎn)能力，再經(jīng)過(guò)蝸輪蝸桿及齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)整個(gè)灌裝機(jī)構(gòu)，再利用 2 個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)分別控制瓶托的升降和灌裝機(jī)構(gòu)的灌裝。一臺(tái)灌裝機(jī)一般是 8 頭或者 12 頭，用撥輪機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行進(jìn)出瓶控制，用變螺距螺桿來(lái)進(jìn)行送瓶的控制。這就是灌裝機(jī)構(gòu)的總體設(shè)想。本次設(shè)計(jì)為總體設(shè)計(jì)及下部設(shè)計(jì)，擬采用 2 個(gè)凸輪裝置的運(yùn)動(dòng)來(lái)分別控制瓶托的升降及灌裝閥活塞的上下移動(dòng)。工藝轉(zhuǎn)盤(pán)下面得滑動(dòng)槽、設(shè)在滑動(dòng)槽內(nèi)的滑塊、設(shè)在滑塊一側(cè)的連帶軸、設(shè)在連帶軸一端的第一齒輪、與第一齒輪相嚙合的第二齒輪、與第二齒輪同圓心設(shè)置的第三齒輪、設(shè)在第三齒輪底部與第三齒輪嚙合的第四齒輪、設(shè)在第三齒輪頂部的轉(zhuǎn)盤(pán)、通過(guò)軸承與轉(zhuǎn)盤(pán)連接的圓形轉(zhuǎn)盤(pán)，所述圓形轉(zhuǎn)盤(pán)上設(shè)有若干個(gè)圓孔。作為優(yōu)選，所述第一齒輪上設(shè)有第一凸輪，第一凸輪隨著第一齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而做相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。第一凸輪上設(shè)有與第一凸輪做嚙合運(yùn)動(dòng)的第二凸輪，所述第二凸輪頂部設(shè)有半圓銷(xiāo)槽輪，半圓銷(xiāo)槽輪一端設(shè)有用來(lái)?yè)軇?dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)的把手，第二凸輪與第一凸輪嚙合帶動(dòng)半圓銷(xiāo)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)半圓銷(xiāo)槽輪上的把手可以帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。作為優(yōu)選，所述連帶軸的一側(cè)設(shè)有升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)上設(shè)有與圓孔相互配合的用來(lái)放置物品的托盤(pán)，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)可以帶動(dòng)托盤(pán)上的物品做升降運(yùn)動(dòng)。隨著升降機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)做相應(yīng)的上下間歇運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)新穎。30第三章 灌裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 工位的計(jì)算機(jī)器的工作效率范圍是 840-1680 瓶/時(shí)，又因?yàn)槭禽p工機(jī)械，所以按高生產(chǎn)率 134 瓶/分鐘計(jì)算，完全可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和安全要求?？紤]到螺旋限位器的擺放位置需要一定的空間，所以在液箱周?chē)O(shè)置了 68個(gè)工位，在進(jìn)、出撥輪之間的一個(gè)是空位，其上無(wú)工作頭。所以，一周仍然是67 個(gè)工位。此機(jī)器的工作頭一周期是 轉(zhuǎn)，每分鐘 周期，所以工作頭每分鐘678134672轉(zhuǎn)過(guò) 轉(zhuǎn)。134683.2 撥瓶輪主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算3. 2. 1 撥瓶輪齒槽數(shù)（齒數(shù)）確定星形撥輪齒數(shù)為 Zb，灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力為 Q，撥輪主軸轉(zhuǎn)速為 ，依據(jù)單'n位時(shí)間內(nèi)供瓶數(shù)應(yīng)等于出瓶數(shù)（不考慮灌裝過(guò)程中出現(xiàn)爆瓶現(xiàn)象）。則（3.1）60'bnZ式中，Zb 齒數(shù)；Q 生產(chǎn)能力，瓶/時(shí)；轉(zhuǎn)速， /min。'nrad撥瓶輪齒數(shù)由 確定。/60'bZQn已知灌裝機(jī)得生產(chǎn)能力 Q 瓶/時(shí)，初步確定撥瓶輪主軸轉(zhuǎn)速與8410:灌裝機(jī)大轉(zhuǎn)盤(pán)主軸轉(zhuǎn)速的比例為 i2.大轉(zhuǎn)盤(pán)主軸轉(zhuǎn)速根據(jù)計(jì)算得出n12 /min.則可以確定撥瓶輪主軸轉(zhuǎn)速 n4 /min.撥瓶輪齒數(shù) Zb:rad rad31/60'84160/43.57bZQn:選取撥輪齒數(shù) Zb6。3. 2. 2 撥瓶輪節(jié)圓半徑的確定設(shè)撥輪節(jié)圓半徑為 Rb, Cb 為行星撥輪的節(jié)距，因?yàn)槿萜饕缘乳g距定時(shí)供送，則（3.2） 2bbZ（3.3）/R對(duì)于旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)來(lái)講，C b 應(yīng)等于灌裝閥的節(jié)距。在確定灌裝機(jī)整體尺寸時(shí)確定的灌裝閥節(jié)距尺寸Cb126 mm， Rb160mm 。用 Cb 帶入驗(yàn)算：（3.4）/2bbRCZ16810.5m用 Rb 帶入驗(yàn)算：（3.5）2/bbZ160825.根據(jù)檢驗(yàn)，對(duì) Cb, Rb 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后確定 Cb126mm，R b160mm。3. 2. 3 撥瓶輪其它尺寸的確定在本課題中灌裝容器是啤酒瓶，因此撥瓶輪的材料在選擇上應(yīng)選用對(duì)酒瓶不會(huì)造成有磨損，擊碎的現(xiàn)象。故選用尼龍 1010 材料。撥輪中的尺寸 h 和 Rc 均由容器瓶的高度和直徑來(lái)確定。它與灌裝機(jī)中撥輪盤(pán)花齒尺寸有關(guān)，撥輪的尺寸以能很平穩(wěn)地 輸送瓶子為原則，可用類(lèi)比或?qū)嶒?yàn)來(lái)決定。設(shè)計(jì)時(shí)尺寸 Rc 地決定方法；因?yàn)?Rc 與灌裝機(jī)主體中地?fù)芷枯喕ūP(pán)有關(guān)，若撥輪外接圓與灌裝機(jī)主體中撥瓶花盤(pán)地外接圓相切時(shí) Rc 等于瓶子半徑；若與灌裝機(jī)主體中撥瓶花盤(pán)地外接圓相交，則尺寸 Rc 大于瓶子的半徑。而且撥輪在往灌裝機(jī)大轉(zhuǎn)盤(pán)32撥瓶子的時(shí)候，為了能使瓶子均勻穩(wěn)定地輸送到大轉(zhuǎn)盤(pán)而不被撥回來(lái)，尺寸 Rc也應(yīng)大于瓶子的半徑，這可以由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知。由已知給定的參數(shù)瓶子半徑R14 mm，則可確定尺寸 RcR+(23)mm，即 Rc16mm。高度是由瓶高來(lái)確定的，瓶子確定的高度是 165mm，撥瓶輪的厚度可以根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)按設(shè)計(jì)者給定的值。撥瓶輪給的厚度是 10mm，該種灌裝機(jī)中所用的瓶子的具體參數(shù)為，瓶子高度 165cm，瓶的底徑 65mm，瓶口的外徑為 28mm。3.2.4 包裝容器與撥瓶輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)撥輪的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮齒槽形狀。在包裝容器的供送過(guò)程中，容器在末端堆擠在一起，要使不同形狀的包裝容器順利導(dǎo)入撥輪齒槽，即齒槽不與撥輪發(fā)生碰撞，必須合理確定齒槽形狀。為此，要分析被供送包裝容器與撥輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)?？梢杂煤?jiǎn)化畫(huà)法表示撥瓶輪與容器瓶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。實(shí)用中，多將星形撥輪與分件供送螺桿組合在一起，對(duì)此應(yīng)指出一些特殊的設(shè)計(jì)要求。設(shè)撥輪的節(jié)圓直徑 （半徑為 ） ,齒槽數(shù)為 ,主軸轉(zhuǎn)速 , 則bDbRbZbn= = =320 （3.6）bCZ1268m= =15 （3.7）bn0/inrad對(duì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)， 等于灌裝閥的節(jié)距至于能否取整數(shù)，則與整個(gè)川東部bC據(jù)有關(guān)。在此前提下，決定 不僅要考慮撥輪的外輪廓尺寸和齒槽的結(jié)構(gòu)形式，Z也要便于等分提高制造精度。 實(shí)踐表明，為合理設(shè)計(jì)星形撥輪齒槽的結(jié)構(gòu)形式，必須深入研究它同被供送瓶罐的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。如圖 3.6 所示，通過(guò)撥輪主軸O 取一靜坐標(biāo)系 ，在通過(guò)該點(diǎn)及任一齒槽中心 C 取一動(dòng)坐標(biāo)系 。初始o(jì)xy 'oxy時(shí)二系的橫縱坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)重合，其次由 C 一點(diǎn)引節(jié)圓切線(xiàn)分別截取兩個(gè)線(xiàn)段，令 = = 。已論證 < 。ac3mS:bC3mSb設(shè)星形撥輪以等角速度 做逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間 t 轉(zhuǎn)過(guò)角度 = ,bt相應(yīng)的齒槽中心 移至 ,而瓶罐中心以初速度 等加速度 移至 ,令 = ,' bva'a'x33由于其末速度 = = ，因此3mvbbRa= - （3.8）vb60an= + （3.9）xa12t式中 ，在此過(guò)程中瓶罐相對(duì)撥輪的運(yùn)動(dòng)軌跡即為 - - 。若以瓶罐60tn a'c中心絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡上的 點(diǎn)極坐標(biāo)（ ）表示它的動(dòng)坐標(biāo)系中的位置。以圖',r示幾何關(guān)系寫(xiě)出（3.10）2()mbrDSx（3.11）3arcbtgR此即瓶罐與撥輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程，借以上兩式畫(huà)出瓶罐的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡及其外輪廓線(xiàn)，是以確定撥輪齒槽的形狀尺寸，同時(shí)做出是否需切齒修整的判斷。但是，要想從根本上解決兩者互不干涉的問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)一步運(yùn)用解析法加以剖析。設(shè)齒槽半徑（即瓶罐主題部位半徑） 所對(duì)應(yīng)的撥輪中心角為 ，瓶罐相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡終點(diǎn) 的切線(xiàn)與該點(diǎn)撥輪矢徑的夾角為 ，那么保證嚙入不干涉的基c b本條件應(yīng)是（3.12）arcsin2bbR由于（3.13）bdrttgr借（3.10）和（3.14）3arcmbSxtgR應(yīng)用羅比塔法則導(dǎo)出（3.15）2arcbbtg34代入式（3.10）,得（3.16）2(arcsin)bbRtgR（3.17）201336()bmCSi將（3.15）帶入（3.14）（3.18）01232()arcsinbmmbRSiiCtg總之，當(dāng) 為定值時(shí)，通過(guò)調(diào)整 可達(dá)到瓶罐嚙入撥輪齒槽01,bSR23,mi（其外輪廓形狀尺寸與瓶罐嚙合部分完全一致）不產(chǎn)生任何干涉的目的。在這方面，與分件供送螺桿的轉(zhuǎn)速變化毫無(wú)關(guān)系 10。3.3 螺旋限位 器設(shè)計(jì)在包裝工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，現(xiàn)以廣泛應(yīng)用多種類(lèi)型的分件供送螺桿裝置，可按某種工藝要求將規(guī)則或不規(guī)則排列的容器、物件以確定的速度、方向和間距分批或逐個(gè)地送到給定的工位。本設(shè)計(jì)主要用來(lái)分件單列供送正圓柱形的典型組合裝置，此分件供送裝置是整個(gè)灌裝設(shè)備的“咽喉”，其結(jié)構(gòu)特性的好壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、工作效率、總體布局和自動(dòng)化水平。圖 3.4 三段式分件供送螺桿如圖 3.4 所示，圓柱螺桿的前端多呈截錐臺(tái)形（斜角約為 3040°），而35后端則有同瓶主體半徑相適宜的過(guò)渡角，以利改善導(dǎo)入效果，緩和輸入輸出兩端的抖振和磨損，延長(zhǎng)使用壽命。同時(shí)為了使待灌瓶逐個(gè)依次順利導(dǎo)入螺旋槽內(nèi)，增速達(dá)到預(yù)定間距借助撥輪有節(jié)奏地引導(dǎo)到包裝工位，因此將螺桿應(yīng)用于高速分件定時(shí)供送，其螺旋線(xiàn)最標(biāo)準(zhǔn)的組合模式包括：a.輸入等速段，有助于穩(wěn)定的導(dǎo)入。b.變加速段，加速度由零增至某最大值，以消除沖擊。c.等加速段，與輸送帶拖動(dòng)待灌瓶的摩擦作用力相適應(yīng)，采用等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律使之增大間距，可保證在整個(gè)供送過(guò)程中與螺旋槽有著可靠的接觸點(diǎn)而不易晃動(dòng)和傾倒。d.輸出等速段，以改善星形撥輪齒槽的結(jié)構(gòu)形式及其嚙入狀態(tài)。3.3.1 限位器總體計(jì)算由 得 60Qnjj84016:.350.7:/minrad'.542n/mirad撥輪節(jié)圓周長(zhǎng) ，則160lRm15268blC已知螺桿的轉(zhuǎn)速（其值與供送能力相當(dāng)） ，行星撥輪的齒數(shù)'20/innrad及節(jié)距 ，則6bZ2bC撥輪的轉(zhuǎn)速 '03./i6bnradZ撥輪節(jié)圓的直徑 1240bDm當(dāng)物件被等速的輸送帶拖動(dòng)前進(jìn)時(shí)，如果讓整個(gè)變螺距螺桿對(duì)它僅起一定的阻擋作用，并在末端與星形撥輪取得速度的同步，顯然應(yīng)保證輸送帶的運(yùn)動(dòng)速度 ，螺桿的最大供送速度 和撥輪的節(jié)圓線(xiàn)速度 均相等：cv3mvbv3126.45/mbCns363.3.2 螺桿等速段計(jì)算供送正圓柱形物件，令其主體部位的圓弧半徑為 ，螺桿的內(nèi)外半徑各為、 ，可取0rR0Rr而對(duì)于供送異側(cè)形狀的物件，令其主體部位的長(zhǎng)度（或長(zhǎng)軸）、寬度（或短軸）各為 ， ，可取12b021Rrb進(jìn)而求螺桿等速段的螺距 或 012S01S式中 兩相鄰物件的平均間隙（一般為幾毫米，主要與物件加工精度有關(guān)）本設(shè)計(jì)令 ，則8m05432D019S令 ，則 ，取r024365Rrm4R設(shè)等速段螺旋線(xiàn)的最大圈數(shù)為 （通常取為 1），而其中間任意值 。1i 10mi對(duì)單頭外螺旋線(xiàn)引起展開(kāi)圖形為一條斜直線(xiàn)，故相應(yīng)的螺旋角0193.48StgD所以 01arc.3418.tg周向展開(kāi)長(zhǎng)度： 276iLm11mi軸向長(zhǎng)度： 093HS11mi螺桿輸入速度： 0'523./6nvms37式中 螺桿外直徑（ ）D28DRm若物件的輸入速度 ，那么最好借助調(diào)試波形尼龍拌和刷板等緩沖裝置使0rv其減速；反之當(dāng) 時(shí)，就只能依靠輸送帶對(duì)無(wú)建起的摩擦拖動(dòng)作用加速已r接近螺桿的初始供送速度，居此獲得供入段的輸送長(zhǎng)度20rrvLfg式中 物件與輸送帶的滑動(dòng)摩擦系數(shù)f重力加速度g另外，設(shè)螺桿物件與輸送帶的最大速差 01()(2693).108.9/mcbvCSnms故知撥輪節(jié)距和螺桿轉(zhuǎn)速都不宜過(guò)大，以免加快板鏈工作表面的磨損，病防止對(duì)物件引起強(qiáng)烈的震動(dòng)。3.3.3 螺桿變加速段計(jì)算數(shù)據(jù)前述，令此段螺桿的供送加速度 有零值一正弦函數(shù)變化規(guī)律提高到2a某一最大值 ，遂寫(xiě)出a221sinmtaC進(jìn)而解出相應(yīng)的供送速度及軸向位移22221cosmttvadt C22221 34inmttHtC式中 、 分別表示被供送物件移過(guò)行程 及其最大值 所需的時(shí)間，有邊2tm 2H2m界條件得知：當(dāng) 時(shí)， ；而當(dāng) 時(shí)， ，顧可確定各20t220vta待定系數(shù)：381Ca220mtv3將 、 、 代入式，并取 ，式中 、 分別表示變加速1C23 26itn2mt2im段螺旋線(xiàn)的圈數(shù)的任意值和最大值（即 ，通常取 ），取20i1: