牙膏灌装封尾机主传送与输出部装设计【含6张CAD图纸】
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毕业设计(论文)题目:牙膏灌装封尾机主传送与输出部装设计 The Design of Toothpaste and Sealing Machine with the Main Transmission Output Department 院(系)名称机械工程与自动化学院 专业班级机械设计制造及其自动化专业机设061班 学生姓名 学号指导教师(签字)评阅教师(签字)摘 要牙膏灌装封尾机适用于软管的灌装和灌装后的封尾工作。其应用场合十分广泛,设计一台此功能的机器定能取得良好的社会经济效益。目前市场对该机需求量非常大,源于本机对日用产品,医疗用品等都可以灌装,例如:牙膏、洗面奶,化妆品、医用药剂等等,因此综合来看该机会给企业带来很高的经济效益。本文阐述了该机器的设计意义和历史背景,叙述了牙膏灌装封尾机在国内外的发展情况,并提出了设计理念和方法。本设计的重点是实现主传动、输出、轻拍定位和光标对位。利用机械原理通过拨盘槽轮带动装有托环的输送链的间歇传动,其中还利用了凸轮对牙膏空管进行轻拍定位和通过光敏传感器给私服电机信号,实现对标的功能。整机除了这些功能以外还有初定位、灌装、封尾、切边和打编号等主要功能。通过现代的机械理念对主传送与输出部分的设计不仅大大降低了机械的成本,还使设计的难度大大减小,充分体现了设计的简洁性、实用性和经济性。通过设计使得整机的技术含量提高一个档次,在准确性和质量上都得到了大大的提高。 整机突破以往的设计原理,使整机设计合理,结构紧凑,经济性可观,无污染。关键词:牙膏灌装;主传送;输出;轻拍定位。AbstractToothpaste filling and sealing machine suitable for filling hose after filling and sealing work. The wide range of applications, to design a matched filler will be able to achieve social and economic benefits. Current market demand for very large aircraft, from the machine on daily products, medical appliances and so on can be filler, such as: toothpaste, face cream, cosmetics, medical pharmaceutical, etc., so this machine will give an integrated view of enterprise zone to a very high economic benefits.This paper describes the design of the machine meaning and historical background, describes the toothpaste filling and sealing machine developments at home and abroad, and proposed design concepts and methods. The focus of this design is to achieve the primary drive and output, tap position and the cursor on the bit. Mechanical principle of slot wheel drive through the dial ring conveyor with intermittent care drive, which also used a cam pat on the toothpaste tube position and air through the light sensors to electrical signals, PW, realize the target function. In addition to these functions are outside the machine early positioning, filling, sealing and trimming and playing numbers and other major functions.Through traditional mechanical concept of the main transmission and the output part of the design not only reduces the cost of machinery, but also to greatly reduce the difficulty of design, fully embodies the simplicity of design, practicality and economy. Through the design which makes the technical content of a grade increase in accuracy and quality have been greatly improved. Machine machine break through the design principle, so that machine designed, compact, economy considerable pollution. Keywords: Toothpaste filling; main transmission; output; pat positioning.目 录摘 要I第1章 绪 论11.1 牙膏灌装封尾机的设计意义11.2 牙膏灌装封尾机的研究现状21.2.1 牙膏灌装封尾机的发展历史21.2.2 牙膏灌装封尾机的国内外研究现状31.2.3 牙膏灌装封尾机需解决的问题31.3题目设计内容4第2章 总体方案设计52.1 设计任务分析52.1.1设计参数52.1.2工艺路线52.1.3主要参数的确定52.2 功能分析62.2.1总功能确定62.2.2各功能分解62.2.3功能结构确定62.3 功能求解72.3.1分功能原理解72.3.2系统方案求解82.4 方案评价82.5 系统方案原理图92.5.1各执行构件方案简图92.5.2画总体方案简图112.5.3总体布置11第3章 传动系统设计计算123.1 动力机的选择123.2 传动比分配123.3 各轴转速、功率及转矩的设计计算123.4 传动零件的设计计算133.4.1圆锥齿轮传动设计计算133.4.2斜齿圆柱齿轮传动设计163.4.3带传动设计计算203.4.4槽轮传动设计计算223.4.5轴的设计计算223.4.6轴的强度校核273.4.7轴承寿命计算28第4章 执行系统设计计算304.1 轻拍定位机构运动与动力分析304.2 典型零部件结构设计304.2.1凸轮机构设计计算30第5章 牙膏灌装封尾机的安装、维护和安全要求32第6章 结 论33参 考 文 献34致谢36IV第1章 绪 论1.1 牙膏灌装封尾机的设计意义近半个多世纪以来,随着人们对生活的需求多样化,日用品的需求自然会随之上升,其中牙膏的需求量越来越大,得到了人们的重视。当今,灌装膏体产品的机械多种多样,对人们的日常生活,社会效益和国家进出口贸易等都带来深刻的影响。如果灌装质量和精度不高,就会使企业的销售量大大的减小,进而减少了经济效益。将来对牙膏灌装封尾也会提出许多新的要求,对不同程度的膏体进行灌装,着眼于未来,可以确定气动装置执行灌装和机械装置传动的组合将成为广泛被利用的机种,且可称之为具有漫长发展历史和富有强大生命力的牙膏灌装封尾机械。图1.1 数控牙膏灌装封尾机我国对此类机械大都是在借鉴进口设备的基础上发展起来的,对国内没有出现的国外的先进技术应积极引进,并进行研究学习,逐步消化吸收原理,掌握设计理念。对于国内出现但较之与国外有一定差距的机械产品采取主动学习借鉴,加强关键技术和核心技术的研究,鼓励创新开发。为了更好的把握机遇,为企业和社会带来更大的效益和贡献并对自己进行锻炼设计机械的能力,现设计牙膏灌装封尾机主传送与输出部分装置。图1.2 牙膏灌装封尾机1.2牙膏灌装封尾机的研究现状1.2.1牙膏灌装封尾机的发展历史近几年来,我国灌装机械业得到了快速的发展,但还是出现了一些低水平的设计。根据有关资料显示,与同类产品的发达国家相比,国内的灌装机械产品品种缺乏20%28%,技术水品落后20年左右。专家认为,机械产品低水平重复建设对产品的创新和发展形成了阻碍,应尽量解决此类问题。对此,需要通过市场调研产品,将低劣的产品淘汰。专家预测:今后的膏体灌装封尾机的市场发展将会呈现以下的特点:首先,机械的技术含量日趋增加。国内的市场上的同类产品技术含量不高,而国外的技术发展迅速,处于领先地位,如远距离遥控技术(包括监控)、步进电机技术、自动柔性补偿技术、激光切割技术、信息处理技术等。其次,灌装机械产品市场垄断化。目前中国除了一些小型的灌装机械油一定规模外,其他灌装机械大都不成体系,特别是市场需求量大的一些成套灌装生产线,均被几家大型的灌装机械企业(集团)所垄断。最后,灌装机机械零部件生产专业化。国际上的有关的项目小组对提高灌装封尾机的创新十分重视,所以发展的趋势明朗,一个个新的技术成果将会出现在人们的面前。将会使很多零部件不再由大众机械厂生产,而是由一些通用的标准件厂生产,某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家直接生产。目前的牙膏灌装系统多采用蠕动泵,这样大大增加了生产成本,如果采用定量缸,通过气缸带动,在定量缸内产生负压,这样会使牙膏尽量的少接触空气,卫生条件得到了保障,同时采用气缸带动,动作快,可以大提高了生产率牙膏是人们保护牙齿,清洁口腔,消除口臭必不可少的生活用品。牙膏产品的制作通常采用机械化连续生产的方式,将膏剂的牙膏原料灌装到软管内。效率、卫生是近年来包装机厂所追求的,本次设计也是围绕着这两个宗旨进行设计的。现今软管灌装封尾机的识标多采用人工完成,不能实现连续自动化生产,或者采用上传来带动软管转动,由于锥形嘴盘与软管呈线接触,易造成两者之间的不同步,使安装在设备上的传感器发出错误信息,造成跟踪质量不稳定,封尾后的产品不美观,有时还会成为废品。传统的打批号和切边装置是两个工序,这样不仅增加了生产线的长度,也增加了成本,在切边机构中,切刀阀安装于机架上,在切刀阀上有可疑伸缩的切边杆,在切边杆上安装移动切刀,在极佳的对应部位安装固定的切刀,移动切刀的刀刃,在切割软管尾部的多余部分时,进行打批号,这样这样以来就可以达到事半功倍的效果,提高生产率。1.2.2 牙膏灌装封尾机的国内外研究现状国内牙膏灌装封尾机起步较晚,基础相对薄弱,技术及科研力量不足,导致了牙膏生产产业对消费者来说供不应求。到目前为止牙膏生产业得到了很大的改观,由曾经的滞后到现在崛起,这种趋势说明了我国对牙膏产业的重视程度提高到了一个新的高度。我国在解放前几乎没有灌装机械,灌装生产绝大部分处于手工操作,非常落后。70年代初,上海、北京、广州、青岛、烟台等地引进三十多条灌装线,其中有西德Seitz厂产品、意大利Simonazi公司、美国Merer公司、日本三菱公司,另外还有许多罗马尼亚灌装线。随后,我国广东轻工机械厂、北京酿酒机械厂、上海化工机械厂等许多家仿制了不国在解放前几乎没有灌装机械,灌装生产绝大部分处于手工少灌装线,初步改善了灌装生产的落后面貌,但灌装机械的发展与国际先进水平的差距仍很大。为此,我国应根据自己的国情,吸收国外的先进技术,设计和生产出具有先进水平的灌装机,其发展趋势向高效化、自动化、节能化发展,力图采用新技术、新材料,如计算机辅助设计、微机控制等,开创一代新型灌装机。目前同类产品水平上了新的台阶。开始出现规模化、成套化、自动化的趋势,传动复杂,技术含量高的设备开始出现。可以说我国的此类机械生产已经满足了国内的基本需求,并开始向其他国家进行出口,而且其他国家也来借鉴我国的先进技术。1.2.3牙膏灌装封尾机需解决的问题此类产品的品种及数量少:国内大多以生产单机为主,而国外大多为配套生产,很少单机销售主要原因是国内的机械厂单机生产销售上利润微薄,无法获得成套设备销售的高效益技术水平低:主要表现在产品可靠性差,技术更新速度慢,新技术新工艺新材料应用少我国的灌装和封尾机的单机多、成套少,通用机型多满足特殊要求特殊物料的设备少技术含量低的产品多,高技术附加值高生产率的产品少;智能化设备还处于研制阶段我国同类产品的差距主要体现在质量的稳定性和可靠性差造型落后,外观粗糙基础件和配套件寿命短无故障运行时间短大修周期短,且绝大多数产品还没有制定可靠性标准1.3题目设计内容本次设计研究内容包括:1 综述牙膏灌装封尾机的设计意义和目前的牙膏灌装封尾机的研究现状。2 确定总体方案设计及各分功能方案设计,并对该机器进行整体布局设计。3 进行传动系统的结构设计,分配传动比及其各传动零件的选择。4 进行典型零部件的设计,如轴、输送链链轮、槽轮等。5 对各个执行部件进行设计。27第2章 总体方案设计2.1设计任务分析采用传统的设计方法设计一台牙膏灌装封尾机,用于把牙膏软管自动灌装封尾。2.1.1设计参数 定位托环个数:32个 生产能力:80管/分钟 软管尺寸:直径30mm,管长180mm2.1.2工艺路线该设计的工艺路线即从系统接到开始信号,然后驱动动力源,动力源通过传动系统把运动和动力传递给执行机构,同时执行机构发出信号,控制传动系统进行下次工作。根据上诉过程绘制工艺路线(图2.1):顶出成品牙膏灌装加热封尾软管定位修剪打批号商标对正图2.1工艺路线图2.1.3主要参数的确定牙膏灌装封尾机,用于膏体状物品的灌装。工位个数:32个灌装头数:2个生产能力:80管/分 灌装量:105ml适用管口直径: 30mm适用管高度:180mm根据设计要求生产率定为80管/分,由于每次工作有2个工位同时进行工作,通过停歇对两个工位进行运动和停止。 2.2功能分析2.2.1总功能确定灌装封尾机总功能为:将空牙膏管定位在传送链上,依次完成轻拍、灌装、封尾、修剪打批号、输出等工序。2.2.2各功能分解对机器的动力功能,传动功能,控制功能和辅助功能进行功能分解。功能分解的目的是有更多的方案解用来参考,以便找到最优的设计方案。动力功能(传送,定位,灌装,对标,封尾打批号,切边,顶出)传动功能(传送,定位,灌装,对标,封尾打批号,切边,顶出)控制功能 2.2.3功能结构确定确定每种功能的方案(如表2.1)表2.1功能方案表 功能解功能方案一方案二方案三方案四动力功能执行系统动力电动机内燃机液压传动气压传动传动系统动力电动机内燃机液压传动气压传动传动功能执行系统传动槽轮传动链传动齿轮传动杆机构传动主传动系统传动槽轮传动链传动齿轮传动杆机构传动控制功能人工手控机械定时传感器行程开关执行功能主输送带传送链传送定位转盘定位机械手夹持定位孔灌装定量泵蠕动泵对标人工控制传感器修剪打批号气动丝杠螺母液压缸带动成品输出机械手夹持带传动输送链滑道2.3功能求解2.3.1分功能原理解用形态学矩阵求解(如表2.2)表2.2执行机构候选方案功能方案主输送带传送链传送定位转盘 定位机械手夹持定位孔 灌装定量泵蠕动泵对标人工控制传感器修剪打批号气动丝杠螺母液压缸带动成品输出机械手夹持带传动 输送链 滑道可能方案:322234=288种2.3.2系统方案求解综合多方面的因素选定一下几种方案供参考:1 带传送-机械手夹持-定量泵-人工控制-气动-机械手夹持2 链传送-机械手夹持-定量泵-人工控制-丝杠螺母-输送链3 定位转盘-定位孔定位-定量泵-传感器-液压缸带动-带传动4. 链传送-定位孔定位-定量泵-传感器-液压缸带动-滑道5. 链传送-定位孔定位-定量泵-传感器-气动-滑道2.4 方案评价方案评价(如表2.3)表2.3 方案评价表评价标准方案P1P2P3P4P5满足功能要求?+合理性?+经济性+环境适应性+?+总评价2+?+?3+4+由此得到方案5链传送-定位孔定位-定量泵-传感器-气动-滑道此解为最优解。2.5系统方案原理图 2.5.1各执行构件方案简图21(1) 主传送装置(简图如图2.2)5431-间歇转盘 2-输送链 3-槽轮 4-联轴器 5-减速器图2.2主传送装置简图(2)轻拍定位装置(如图2.3)3211-输送链 2-拍管装置 3-凸轮机构图2.3轻拍定位装置简图2(3)对标装置(如图2.4)341 1-输送链 2-传感器 3-伺服电机 4-凸轮机构 图2.4对标装置简图(4)输出装置(顶杆装置)(如图2.5)54321 1-输送链 2-顶出装置 3-凸轮 4-滑道 5-成品收集箱图2.5输出装置简图2.5.2画总体方案简图 8如图2.6 100790634VI轴V轴IV轴III轴减速器2II轴I轴511-电机 2-输出装置 3-初定位装置 4-轻拍机构 5-成品收集箱 6-间歇运动转盘 7-修剪打批号装置8-封尾装置 9-对标装置 10-灌装装置图2.6 总体方案简图2.5.3总体布置如图2.7107896154321-电机 2-顶出装置 3-初定位装置 4-轻拍定位 5-商标对正装置 6-成品收集箱7-修剪打批号装置 8-封尾装置 9-灌装装置 10-间歇转盘图2.7 总体布置图II轴第3章 传动系统设计计算3.1动力机的选择根据工作负荷的大小和性质、工作机的特性和工作环境等,可参考同类牙膏灌装封尾机进行选择电动机的种类、类型和结构形式、功率和转速,进而确定电动机的型号。因为负荷稳定(或变化很小)、长期连续运转的机械,可按照电动机的额定功率选择,而不必校验电动机的发热和起动转矩。所以根据国家标准,查文献12第22篇表22 -18选择Y系列三相异步电动机该电机额定功率为0.37KW,同步转速为1500r/min,转速1380r/min。电流为3.65A,最大转矩/额定转矩=2.3Nmm,机座型号Y2-712-4。利用电机加调频器,对电机转速进行调节,以满足整机变速的要求。3.2传动比分配总传动比 传动比分配(由电机分配到主轴) 根据电机功率及输入转矩在文献12第16篇表16 -18选择ZDY型硬齿面圆柱齿轮减速器,型号为ZDY 80-5-II JB/T8853-19993.3各轴转速、功率及转矩的设计计算0轴:电机轴 r/min I轴: 减速器高速轴II轴:减速器低速轴III轴:主动齿轮轴IV轴:总分配轴V轴:锥齿轮拨盘轴 VI轴:槽轮转盘轴3.4传动零件的设计计算3.4.1圆锥齿轮传动设计计算1、选择齿轮材料及精度等级牙膏灌装封尾机器为一般机械,齿轮材料选用45号钢,调制处理,由文献6表5-1,查得硬度为217255HB,取硬度为235255HB。齿轮硬度为8级。2、按齿面接触疲劳强度设计由文献6式(5-54)mm式中=9550=9550=53718.75N初选K =1.20由式(5-14)=2.5由表5-5得=189.8取=0.3由式(5-33)N1=60nj=60401(1030010)=0.576该锥齿轮主要目的是完成换向,所以传动比选为1,则有N1=N2查图5-17,得=1.2取 查表5-16得 HLnim1 =580MPa,HLnim2 =580 MPa由式(5-28)MPa=86.7mm取这样与实际的传动比的误差就很小,必在允许的范围之内。=3.1取标准模数为3.5mm=83.3mmm/s由表5-3取查表5-4,得mm 取b =21=0.252查图5-7,得=1.02由式(5-33)=489.31MPa=640.32MPa安全3校核齿根弯曲疲劳强度由式(5-55)=39.6=39.6按,查图5-14,得=2.45,查图5-15,得查图5-18b,得=220 MPa 查图5-19,得 由式(5-32)=1.0取,由式(5-31)求得=314 .29MPa 由 得=86.7MPa314.29MPa安全合理4齿轮主要参数及几何尺寸计算,i=1,m=3.5= 98mmR=69.3mm b=21mm3.4.2斜齿圆柱齿轮传动设计1.选择齿轮材料及精度等级小齿轮选45钢,调质处理,根据文献6查表5-1,硬度217-255HB ,取硬度为235-250HB 。大齿轮选45钢,正火处理,硬度为162-217HB ,取硬度为190-215HB。选齿轮精度等级为8级(GB10095-88)。查表5-16得 =580MPa,=545MPa 计算应力循环次数=60njLn=601201103008=0.1728109=/u=0.1728109/3=0.0576109 查图5-17得=1.1,=1.15,取=1.0 =1.0由式5-28确定疲劳许用=/= 5801.11.0/1.0=638MPa=/= 5451.151.0/1.0=626.75MPa2.按接触疲劳强度确定中心距a初选K=KtZ2t=1.2,=120,=0.99,暂取a=0.35,T1=20930.42N.mm,由表5-5查得=189.8,估取=20,=120,则=2.47 初定中心距at(u+1)=74.874根据机器结构取中心距a=180mm根据:=(0.010.02)a=(0.010.02)180=1.83.6mm取标准法面模数:=3齿数和: =2a=2180cos120/3=117.37圆整取=117=(u+1)=117/3+1=29.25 圆整取=30=-=117-30=87实际传动比 =/=87/30=2.9传动比误差=|-|/=|2.9-3/3=3.3%,对传动有利,并取=75mm5) 确定大带轮基准直径dd2=752.3=172.5查表3-6取标准值=180mm6)验算带速v m/s 满足m/s,合适。i=180/75=2.4n2=1380/2.4=575 r/min(600-575)/600=4.16% 符合要求。12)单根V带传递的基本额定功率P1根据带型A型、=75mm和=1380r/min 由6第14篇表14.1-17b得=0.6322kw, =0.146kw,=0.0023kw,=0.957。13)确定V带根数Z=(+)=0.957(0.6322+0.146+0.0023)=0.7469Z=/=0.444/0.7469=0.59 取1根带14)单根V带的预紧力F0由6第14篇表14.1-14得每米V带的质量m=0.06kg/m,则N15)作用在轴上的力FQN3.4.4槽轮传动设计计算槽数z取6,中心距a取120mm,圆销半径r取12.5mm。如图3.1。槽轮每次转位时,主动件1的转角:。得=60槽间角:。得=30主动件圆销中心半径:。:。槽轮外圆半径:槽轮槽深:h,取h=60mm。主动件轮毂直径:取30。槽轮轮毂直径:。锁止弧半径:,取45。锁止弧凸弧张角:。 图3.1 拨盘槽轮结构简图圆销个数:取K=1。动停比:=1/23.4.5轴的设计计算1轴的设计计算(1)选择轴的材料:轴的材料为45号钢,调质处理。 由文献6 第19篇 表19.1-1查得材料力学性能数据为: MPa MPa MPa MPa E=2.1510 MPa(2)按扭矩初步估算轴端直径 根据文献6 第19篇 表19.3-1公式初步计算轴径,由于材料为45钢,由文献6 第19篇 表19.3-2选取 A=110,按文献6 第19篇 中式(8-2)=32.87mm 取=33mm(3)轴的结构设计图3.2 轴的结构如图3.2所示,根据轴的受力,选取30000型圆锥滚子轴承。轴承1型号30208,其轴承宽度为20mm, 为了便于轴的装配,取装轴承处的直径,取=40mm。=33mm为拨盘的轴径,装锥齿轮的轴径,AB长为a=51mm,BC长为b=26mm,CD长为c=43mm。如图3.3。轴上受力分析 :1065.87=1279.04N轴传递的扭矩255.27Nm槽轮的圆周力 N1279.04N1065.87N2514.98N 图3.3 轴的受力图BACD4.求支反力a.在水平平面内的支反力(图3.4)由得N由得N2104.42N3580.85N图3.4 水平面内轴承支反力b.在垂直平面内的支反力(图3.5)由得N由得N2115.33N3394.37N图3.5 垂直面内轴承支反力5.作弯矩和转矩图a.水平平面的弯矩图(图3.6)输送链链轮在水平平面的弯矩 NmNm NmCBDA90.49Nm182.62Nm图3.6 水平面内轴的弯矩图b.垂直方向的弯矩图(图3.7)NmNm145.96NmCBDA107.88Nm图3.7 垂直方向轴的弯矩图c.合成弯矩图(图3.8)作用力在A截面的合成弯矩为Nm作用力在D截面的合成弯矩为Nm212.11Nm171.73NmCBDA图3.8 轴的合成弯矩图d.作转矩图(图3.9)= =255.27Nm255.270NmDCBA图3.9 轴的转矩图3.4.6轴的强度校核1.确定危险截面根据轴的结构尺寸及弯矩图、转矩图,截面A处弯矩较大,又A和D截面直径相同;截面A处弯矩最大,故A截面是危险截面。现对A截面进行校核。2.A截面安全系数校核计算由10中表19.3-16查得m3弯曲应力幅为MPa由于是对称循环弯曲应力,故平均应力由 10中表19.1-1查得MPa由 10中表19.3-5按键槽查得由 10中表19.3-8查得5由 10中表19.3-11查得根据10中式(19.3-2)由10中表19.3-15查得m3则MPa由 10中表19.1-1查得MPa由 10中表19.3-5按键槽查得由 10中表19.3-13查得,同应力情况根据10中式(19.3-3)轴A截面的安全系数由10中式(19.3-1)确定由10中表19.3-4可知,S=1.82.5故SS,该轴A截面是安全的。3.4.7轴承寿命计算已知成型轴轴颈直径d=40mm,工作中无冲击;工作温度低于C,要求轴承寿命为10年。由14第20篇表20.6-1初选圆锥滚子轴承30204。(图3.10)基本额定动载荷26.8KN,基本额定静载荷=18.2 KN。圆锥滚子轴承30205。基本额定动载荷32.2KN,基本额定静载荷=23 KN。由前面计算得知,该对轴承的水平支反力分别为3580.85N 2104.42 N垂直支反力分别为:2115.33N 3394.37N轴承径向力: N合成支反力: 计算轴承的派生轴向力S 图3.10 圆锥滚子轴承30204 求轴承的轴向载荷A由 轴的结构知=1279.04 N=max(1094.5+1279.04, 1051)=2373.54N=max(1051-1279.04, 1094.5)=1094.5N计算轴承的当量动载荷P由查表9-6, =1,=0 查表9-6, =1,=0查表9-7,取=1.5 = (+)=1.5(14158.98+02373.54)=4158.98N= (+)=1.5(13993.75+01094.5)=3993.75 N 计算轴承1的寿命查表9-4 8小时一班工作制,每天两班,一年工作360天计算轴承的使用年限为年第4章 执行系统设计计算4.1轻拍定位机构运动与动力分析轻拍定位功能是本牙膏灌装封尾机的主要定位功能之一,该机构需要一个直线往复型运动的机构,所以选择凸轮机构和滚子组合来实现此种功能,并且凸轮和滚子的组合机构还能实现光感对标和顶杆输出的功能。如图4.1。图4.1执行机构结构图4.2典型零部件结构设计4.2.1凸轮机构设计计算顶出成品,轻拍定位和对标运动选为直线往复运动,所以选择凸轮机构1、根据工作要求合适的从动件运动规律本传动件将工作在低速,有柔性载荷冲击的工况下,此外在综合考虑运动曲线的绘制难易程度,加工轮廓难易程度等因素下,凸轮机构采用力封闭式。运动规律为单停歇运动,选择正弦加速运动规律。2根据主、从动件的相对位置及相对运动关系确定机构的类型通过综合的考虑选择盘型凸轮,其结构特点为:凸轮为不等半径的、曲线轮廓的盘状,且绕定轴均速转动的构件,其运动特点为凸轮与从动件的运动属平面,符合本机构的运动特点。由结构初定行程为30mm,推程运动角=96,最大压力角选用30,由文献13图13.5-5可算得基圆半径Rb=90mm。h=30mm,=168 =96 =96 由式= =其中=100,=28mm,可计算推杆推程位移,如下表所示。表4-1 推杆推程位移/()09.619.228.896s/mm00.3620.991.7380.595因为此凸轮为单停歇正弦凸轮,所以回程位移与推程位移相反。然后根据作图法画出凸轮的理论廓线和实际廓线。如图4.2。图4.2 作图法设计凸轮廓线由于所选凸轮为普通平面凸轮,所以对滚子的直径不做要求,在这里选择M10的深沟球轴承6000型作为滚子,使各个位置的顶杆进行上下往复的运动。第5章 牙膏灌装封尾机的安装、维护和安全要求一、安装基础地面应尽量平整,由各厂根据自身条件决定,保证能在一定范围内将料箱和气源安装在本机的周围。本设备设由地脚螺栓在安装时应进行调试,对各部件之间的运动位置及自动控制系统按运动要求调试好之后,使用时不要再做调整。在安装时需要进行调试,保证整机各个工位执行的协调性,保证整机运转灵活。二、维护保养1、生产工作结束后,应做好清洁工作,将残留在机器上的杂物清理干净并检查电源是否已经关掉。2、每日机器工作后 ,首先断开电源和气源,擦试机器表面、工作台等部位, 检查传动系统润滑情况,检查各种开关键的松紧情况。3、应每星期检查一次各部润滑情况,如有故障应及时排除4、 需要经常拆洗的零件应定时拆下进行解体清洗。三、安全要求 1、在工作中,如发生故障,首先关掉电源,才能进行修理。在修理过程中绝对不允许硬敲硬打,以免损坏机器。 2、工作时封尾部分温度很高,不要用手去碰。停机至少半小时以上才可对机械清理、维修。3、工作时不要用手或其它物体接触执行头。第6章 结 论目前,消费者对牙膏的种类和质量的要求是越来越高,因为人们现在对生活质量要求很高,不仅要卫生环保,还要健康,所以现在的牙膏产品已经是满足不了当今的消费者,依据此种原因,设计了本机,其适合在大中小型企业对牙膏产品的灌装和封尾加工,如有需要还可对其他塑料管状产品进行加工。本设计采用了机械设计的原理,对牙膏灌装封尾机主传送与输出部装进行了合理的设计。首先,确定了顶杆输出成品、轻拍定位和管体的光标对位系统的方案。电机将动力传动到主分配轴,利用凸轮滚子机构,将顶杆1顶起实现了输出成品的功能、将顶杆2回位靠弹簧弹力实现轻拍功能、将顶杆3顶起实现光敏传感器控制私服电机对位。其次,利用锥齿轮换向,通过拨盘槽轮实现间歇,进而使输送链链轮也得到间歇。在链轮上安装托环,一个托环为一个工作目标。整机还实现了对牙膏管体的灌装、封尾、打编号和切除废边的功能。该机能完成供管初定位、轻拍定位、光感对标、灌装、封尾、打编号、切废边和输出成品一体化加工的任务,具有操作简单实用,科技含量高等特点。目前,该机因为设计时间短,也存在很多的缺陷,例如没有对储料斗和空气压缩机位置进行设计,以上全部采用外接式。这样既有好处也有坏处,好的是储料斗的大小可按实际的情况而定,大型工厂生产量比较大,可安装容量大的料斗,一次性能完成一天甚至更多的工作量,大大提高了生产率并减少了加料的频率。坏的方面,空气压缩机没有置于机器内部,此为设计的不足,应在此方面进行改进。参 考 文 献1. 机械设计手册.软件版.V3.02. 孙桓.机械原理.高等教育出版社, 2000 3. 田万禄.机械设计课程设计.东北大学出版社,2000 4. 黄靖远.机械设计学.机械工业出版社, 20045. 侯珍秀.机械系统设计.哈尔滨工业大学出版社,20036. 孙志礼等.机械设计.东北大学出版社,20047. 中国机械CAD论坛http:/www.jxcad.com.cn/read.php8. 孔志礼 .机械设计.东北大学出版社, 2000年9月第一版9. 成大先.机械设计手册.第四版.第一卷. 化学工业出版社,200210. 成大先.机械设计手册.第四版.第三卷. 化学工业出版社,200211. 成大先.机械设计手册.第四版.第四卷.化学工业出版社,200212. 成大先.机械设计手册.第四版.第五卷.化学工业出版社,200213. 机械设计手册.新版.第二卷.机械工业出版社.200414. 机械设计手册.新版.第三卷.机械工业出版社.200415. 吴宗泽,罗圣国主编.机械设计课程设计手册-2版.北京:高等教育出版社,199916. 周开勤主编 机械零件手册-4版.北京:高等教育出版社,199417. 大连理工大学工程画教研室编.机械制图-5版.北京:高等教育出版社,2003.818. 赵振起主编.机械制图手册.北京:国防工业出版社,1986.1019. 沈跃泽主编.国外常用液体灌装机构的概况.包装机械 .1988.0220. 全国包装机械标准化工作现状及展望.中国包装工业,2007.(12)21. 中国核心期刊(磷选)数据库.全文收录期刊中国学术期刊综合评价数据库统 计源期刊.南方农机,2007.(5).22. 杨晓玉.食品包装机械发展的新趋势.现代制造,2007.(18).23. 食品包装机械的专业化.现代制造,2007.(14)24. 鹿保鑫.冯江.王峰.李荣丽.我国食品包装机械的现状与发展.农机化研究, 2007.(6).25. Gordan Jeleni? and Jos Muoz Multibody Dynamics 2007 Springer Netherlands April 5 , 2007 1-2226. 包装与食品机械.2006年16期目次.包装与食品机械,2006.(6).27. 汪再文.世界包装机械市场展望.中国包装工业,2006.(10).28. 许占林.肖衡.居荣华.张连斌.李蓓红.中国包装机械和机械产品包装.包装世 界,2006.(3).29. 包装与食品机械.2005年16期目次.包装与食品机械,2005.(6)30. 龚溎义主编.机械设计课程设计指导书-2版.北京:高等教育出版社,1990.4致谢经过半学期的不懈努力,终于全部完成了本次毕业设计的内容。在这几个月中,指导老师投入了大量的时间和精力,她不厌其烦地认真讲解、指导,对我的毕业设计起到了很大的帮助,她精益求精、严肃认真的治学态度给我留下了终身难忘的印象,让我受益匪浅。我要在毕业设计即将结束的时候,致以我最诚挚的敬意和感谢!感谢尚锐老师在我的整个毕业设计过程中给予的无私奉献和真切关怀。在这里我也要感谢我的评阅老师,是他在最后给予了我很大的帮助,他花费大量时间了解我的设计内容,和我进行讨论、分析,帮我发现问题,解决问题。他这种为人师表,尽职尽责,严肃认真的治学态度让我可敬可佩,为我今后做人树立了榜样。在毕业设计过中,当我遇到困难时同学们都热心地伸出了援助之手,与我共同发现问题、分析问题、解决问题,使毕业设计顺利地进行下去。当我工作出现困难,心理上出现波动时,他们都能给我带来及时的关心和帮助。我心里十分感激他们,在此,我对所有帮助过我的同学表示感谢!然后还要感谢大学四年来所有的老师,为我打下机械设计专业知识的基础;同时还要感谢所有的同学们,正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。 最后,再次感谢帮助过我的老师和同学,以及在我的毕业设计过程中所有给予我帮助的人。感谢大学这四年来对我的大力栽培。37
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