(論文)機械原理課程設計-液體自動包裝機最新優(yōu)秀畢業(yè)論文資料搜集嘔血奉獻

機械原理課程設計液體自動包裝機目 錄第1章 總體方案設計31.1 液體自動包裝機的功能31.2 設計數(shù)據(jù)與要求31.3 方案的簡介與選擇比較4第2章 執(zhí)行機構設計72.1 包裝紙輸送機構72.2 紙袋成型機構72.2.1 紙袋成型機構選擇72.2.2 紙袋成型機構設計82.3 熱定型式封口機構102.4.1 縱封器102.4.2 橫封器102.4 切斷機構112.5 輸送機構122.5.1 輸送機構的選擇122.5.2 輸送機構的設計122.6 執(zhí)行機構的運動循環(huán)圖13第3章 傳動機構設計143.1 傳動方案143.2 原動機的選擇163.3 計算傳動比163.4 凸輪機構的設計17第4章 液體自動包裝機的三維造型與運動仿真20 4.1 液體自動包裝機的三維造型及運行過程簡介20 4.2 液體自動包裝機的運動仿真23總結26 參考文獻26第1章 總體方案設計1.1 液體自動包裝機的功能該全自動液體包裝機，適用于袋裝醬油、醋、牛奶、飲料等液體的自動包裝。簡要的工作過程如下：首先將包裝紙卷成筒狀并將一端的口封住形成口袋，然后將一定量的液體注入口袋內(nèi)，最后封口和切斷，并由輸送機構輸出。1.2 設計數(shù)據(jù)與要求一、生產(chǎn)數(shù)據(jù):A.包裝紙寬度 240或320mm B.包裝速度 1500-2000袋/時 C.灌裝容量 100-500ml/袋 D.外形尺寸 750*750*1750mm二、選擇設計尺寸1.包裝紙寬度 2402. 包裝速度 1800袋/時3.灌裝容量 300ml/袋4.外形尺寸 750*750*1750mm三、設計要求1. 自動液體包裝機主要由以下6大部件組成：1） 包裝紙輸送機構：把圈在筒上的單層包裝紙通過設計的繃緊機構以平張薄膜的形式輸送到紙袋成型機構。2） 紙袋成型機構：把接收到的平張薄膜通過三角板和圓弧槽卷成圓筒狀，利于豎封和灌料。3） 熱定型式封口機構：利用特殊處理過滾輪的回轉(zhuǎn)，對圓筒狀包裝紙進行枕式豎封，并在豎封同時利用摩擦牽引包裝紙，使之向下運動，保證包裝紙的持續(xù)成型；橫封機構是回轉(zhuǎn)機構，對以豎封的筒狀包裝紙周期性的封口。所以，結合成型機構，就實現(xiàn)了：卷狀平張筒狀豎封橫封。4） 送料機構（課程設計任務不予要求）5） 切斷機構：在熱定型式封口機構持續(xù)運轉(zhuǎn)的同時，切斷機構通過凸輪回轉(zhuǎn)推動推桿，使切刀周期性的接觸，從而從中切斷橫封的封區(qū)。6） 輸送機構：利用帶式輸送機持續(xù)傳遞已包裝好的產(chǎn)品。2. 選擇電機1.3 方案的簡介與選擇比較 方案一：組成機構名稱包裝紙輸送機構紙袋成型機構熱定型式封口機構切斷機構輸送機構機構形式由1個固定在機架上的傳動桿套牢卷筒薄膜，令三根傳動桿作繃緊裝置象鼻成型器1對縱封輥，1對橫封輥凸輪機構，切刀帶式輸送機功能實現(xiàn)過程把圈在筒上的單層包裝紙通過設計的繃緊機構以平張薄膜的形式輸送到象鼻成型器，象鼻成型器把接收到的平張薄膜通過三角板和圓弧槽卷成圓筒狀，利于豎封和灌料；縱封輥回轉(zhuǎn)，對圓筒狀包裝紙進行枕式豎封，并在豎封同時利用摩擦牽引包裝紙，使之向下運動，保證包裝紙的持續(xù)成型；回轉(zhuǎn)的橫封輥，對已豎封的筒狀包裝紙周期性的封口，在熱定型式封口機構持續(xù)運轉(zhuǎn)的同時，凸輪回轉(zhuǎn)推動推桿上連接的切刀，使兩塊切刀周期性的接觸，從而從中切斷橫封的封區(qū)，產(chǎn)品制成并利用帶式輸送機持續(xù)傳遞出特點整體機構多利用齒輪、鏈輪，傳力特性良好，運動精確性高，工作效率高，靠操作性強，安全可靠性高，加工容易，互換性良好而制造成本低廉機構簡圖如下：凸輪推桿傳送帶縱封器橫封器馬達 方案二：L型封口器和橫封器及切刀同時運動。具體構成見簡圖。組成機構名稱包裝紙輸送機構紙袋成型機構熱定型式封口機構切斷機構輸送機構機構形式由1個固定在機架上的傳動桿套牢卷筒薄膜象鼻成型器L型封口器，橫封器切刀帶式輸送機功能實現(xiàn)過程在此方案中采用間歇式運動，包裝袋成型的方式是紙從上方向下運送，運動是由下方的輥輪牽引的。紙通過象鼻式成型器將其卷成圓筒狀后繼續(xù)向下運動。封口成L型，將紙筒的縱向開口和底面開口封合，封好后開始進行灌裝。灌裝好后的紙袋繼續(xù)向下運動，下面橫封器使上開口封合，并由下面的切刀切斷。特點整體機構多利用齒輪、鏈輪，傳力特性良好，靠操作性強，安全可靠性高，加工容易，封口和切斷在一個運動中同時完成，操作簡單，但對機構求較高。 此方案的運動簡圖如下：凸輪傳輸帶橫封器L型封口器馬達機械運動方案評價比較機械運動方案評價的方法有3種，分別是經(jīng)驗法、數(shù)學法和試驗法，課程設計采用經(jīng)驗評價法，根據(jù)自己的經(jīng)驗對方案作粗略的定性評價。方案一方案二傳動機構執(zhí)行機構傳動機構執(zhí)行機構系統(tǒng)功能實現(xiàn)工藝動作的準確性良好良好一般良好特定功能良好良好良好良好運動性能轉(zhuǎn)速、行程可調(diào)性良好一般一般一般運動精度優(yōu)優(yōu)良好良好動力性能承載能力良好良好良好良好增力特性良好良好良好良好傳力特性良好良好良好良好震動噪聲小小一般一般工作性能效率高低較高較高較高很好壽命長短較長較長較長較長可操作性便捷便捷便捷便捷安全性好好好好可靠性好好好好適用范圍廣泛廣泛有限制廣泛經(jīng)濟性加工難易易易易易能耗大小小小小小制造成本低低低低方案二的傳動比計算：選用可調(diào)速電機，要求的轉(zhuǎn)速是30轉(zhuǎn)每分鐘。牽引紙袋輪的半徑r為3倍的袋長與pi的比值。牽引輪每轉(zhuǎn)1/4圓周封口一次，所以凸輪與牽引輪出動比為1：4。第2章 執(zhí)行機構設計2.1包裝紙輸送機構設計的液體自動包裝機沒有動力機構，原因有以下幾點：1.包裝紙是軟的，如果輸送不好會使包裝紙堆積或者拉斷2.輸送包裝紙不需要很大的動力。3.液體包裝機構中的縱封可以在封裝包裝袋的同時將包裝紙向下拉，這樣就可以使輸送機構中的包裝紙按需求送紙，不會出現(xiàn)堆積或者是拉斷的可能。輸送機構如圖所示：此機構共有三個傳動桿，包裝紙在傳動桿1上，通過在傳動桿2，傳動桿3以及傳動桿4上的繞節(jié)可使包裝紙繃緊，這樣可使包裝紙穩(wěn)定的輸送下來，這樣不會產(chǎn)生輸送過量現(xiàn)象。具體的繞節(jié)方式如右圖。2.2紙袋成型機構2.2.1紙袋成型機構的選擇為什么選擇象鼻成型器，而不是其他常見的三角板成型器、U形板成型器、翻領成型器？下面是4種常見的成型器的比較成型器類型成型特點應用范圍適應性折疊成型時受力狀況是否滿足課程要求備注三角板成型器可將平張薄膜折疊成型多種機型上應用，尤其當制袋規(guī)格較大變化時良好差是U形板成型器可將平張薄膜折疊成型應用比較廣較好比三角板成型器好是象鼻成型器可將平張薄膜折疊成型只能適應一種帶寬較好彎折平緩，成型阻力小是設計制造比翻領式簡單翻領成型器可將平張薄膜折疊成型只能適應一種帶寬較差成型阻力較大，容易造成拉伸等塑性變形是設計、制造和調(diào)試比其他成型器復雜結合成型器的特點（包括優(yōu)缺）和課程設計要求，此方案選擇象鼻成型器作為全自動液體包裝機的紙袋成型機構。2.2.2紙袋成型機構的設計1.三角板的設計象鼻成型器可以看作在U形板成型器的基礎上，對結構作一些修改而形成的，成型器如下圖。三角板的安裝角A=510,并以此算其頂角2B，按所制空帶的帶寬2a確定三角板的頂高d，找準連接位置m,圓弧槽圓弧半徑為R=（0.10.3）a 。 圖中個數(shù)值之間的關系如下表：已知數(shù)值2a240mmA10未知關系式數(shù)值R設R=0.2a24mmBsinA=tanB9.851mm=2R33.941mm2.圓弧槽的設計在U形成型器中，U形槽的周長與帶長相等，那么在我們設計的圓弧槽中，我們加入了橢圓，使得在豎封的時候更容易成形；同時我們留出20mm的余量，利于封口，即：橢圓周長L , 短軸長d ,長軸長c ，則 L=2d+4(c-d) ，且d=R圓弧槽（包括橢圓部分）的周長 Y=R+d+2(c-d) , 且 Y=(2a-20)mm由以上4式得，c=58.602mm ,d=24mm 象鼻成型器的最終效果圖如下:2.3 熱定型式封口機構2.3.1 縱封器液體自動封裝機的縱封器是完成制袋工藝中縱逢的縫合，此設計中同時起到輸送包裝材料的作用。由于整個制袋過程是連續(xù)運轉(zhuǎn)的，所以縱封器是輥式的，工作時兩個輥筒等速相向連續(xù)回轉(zhuǎn)，疊合后的包裝材料從兩個輥筒之間通過時，安裝在輥筒內(nèi)的電熱絲加熱靠輻射傳遞熱能，并并壓合薄膜形成縱縫，該縱封器對包裝材料具有施壓，封合，牽引的作用。在此設計中，縱封器的尺寸是通過搭配齒輪的方式調(diào)配的。縱封器的效果圖如下：縱封器的基本尺寸：直徑是119mm ，厚度為10mm ，封口處兩輪的距離為1毫米。2.3.1 橫封器該橫封器同縱封器一樣，也是連續(xù)運動的，效果圖如下：因為紙袋的寬度是240mm ，所以該橫封器的寬度是120mm ，可滿足需要。橫封器轉(zhuǎn)一周封一次，兩個橫封器的轉(zhuǎn)速一致，是通過后面相互嚙合的齒輪來實現(xiàn)的。2.4 切斷機構切斷機構是液體包裝袋成型的最后一道工序，通過前兩道工序熱封后的液體包裝袋還成直條狀，需要切斷機構剪切為袋狀。根據(jù)剪刀裁紙的原理，此液體全自動封裝機的切斷機構是采用“錯刀式”剪切，此種切刀方式可以避免兩刀口相互接觸，延長切刀壽命，但是動刀是由凸輪帶動的，需要數(shù)據(jù)設計精確，靈活性不高。具體如下圖所示： 推桿的由凸輪直接傳動，為穩(wěn)定切刀，使用壓桿固定住推桿。推桿的另一端連接著切刀，上切刀和下切刀錯開，這樣就可通過切刀的來回運動將包裝袋切斷。凸輪設計為慢進快回的形式，凸輪推動推桿使切刀向前運動，同時上面的包裝紙連續(xù)向下運動，當凸輪將推桿推到最大位移處時，兩個切刀將包裝袋切斷，并快速返回，這樣可以避免上面的包裝袋在刀上堆積。切刀被凸輪推過去后由彈簧將其拉回，使整個過程中切刀能連續(xù)運轉(zhuǎn)。切刀的運動過程是每2秒鐘切一次。切刀的尺寸是寬120mm ，厚度為15mm ，2.5輸送機構2.5.1輸送機構的選擇1. 分析輸送機構的分類輸送機構重力式輸送裝置滑槽重力滾道動力式輸送裝置帶式輸送機鏈式及板鏈式輸送機其他類型輸送機2. 分析輸送機構特點，選擇合適的輸送裝置輸送機構特點缺點是否符合設計要求重力式輸送裝置依靠物件自身的重力或慣性力以克服滑槽或滑道的接觸摩擦阻力而實現(xiàn)輸送只能向下輸送，且運動穩(wěn)定性差否動力式輸送裝置不僅可以向下輸送，而且可以沿水平和向上輸送，輸送速度可調(diào)節(jié)需動力傳動，有能耗和能量損失是3. 確定動力式輸送裝置后，選擇合適輸送機輸送機特點是否符合設計要求帶式輸送機結構簡單，工作可靠，造價低廉，適應性強，可輸送袋、盒、箱等產(chǎn)品是鏈式及板鏈式輸送機直接承載大型箱體之類的物件，不適宜輸送袋裝產(chǎn)品否其他類型輸送機利用物品本身的特性比如磁性而采用特種傳輸形式否4. 選定帶式輸送機構2.5.2 輸送機構的設計設滾輪的半徑為r ，轉(zhuǎn)動的角速度為w ，帶速為v , 則v=rw 已知r=80mm ,w= , 得，v=0.2513m/s 。 該輸送機構的效果圖如下： 輸送機構為順時針轉(zhuǎn)動，勻速的將包裝好的產(chǎn)品輸送到指定的容器。2.6 執(zhí)行機構運動循環(huán)圖送紙機構連續(xù)運動縱封連續(xù)運動 連續(xù)封口送料機構停進料停進料橫封0度封口360度封口720度封口連續(xù)運動傳送帶連續(xù)運動切刀退刀進刀退刀進刀045 90180360405 450540720第3章 傳動系統(tǒng)設計3.1 傳動方案液體自動包裝機不需要太大的動力，所以又一臺電動機就可以滿足傳動需要。具體介紹如下：圖1如圖1.1中三相異步電動機的轉(zhuǎn)速是600r/min，通過皮帶傳送到蝸桿，蝸桿再傳送到渦輪。圖2圖2繼續(xù)圖一的傳動，當蝸桿傳動到渦輪后，渦輪帶動整個主干轉(zhuǎn)動，帶動齒輪轉(zhuǎn)動，兩嚙合齒輪就一起旋轉(zhuǎn)，鏈輪2和鏈輪3即轉(zhuǎn)動。錐齒輪1和錐齒輪2嚙合是錐齒輪2的轉(zhuǎn)桿與主桿垂直，錐齒輪轉(zhuǎn)動后就帶動鏈輪1轉(zhuǎn)動。圖3圖3 圖3中鏈輪2通過傳動鏈到鏈輪4，鏈輪4通過傳動桿傳動到凸輪。鏈輪3通過傳動鏈到鏈輪5，鏈輪5通過傳動桿傳動到傳送帶，使傳送帶連續(xù)運轉(zhuǎn)。圖4中的鏈輪1通過傳動鏈帶動了鏈輪6，同時鏈輪7也一起轉(zhuǎn)動。圖4圖5中鏈輪7通過傳動鏈帶動鏈輪8，最終使兩嚙合齒輪轉(zhuǎn)動。此齒輪會帶動縱封轉(zhuǎn)動。3.2 原動機的選擇根據(jù)機構運動的需要，擬定使用三相異步電動機，選用的電動機是高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩高、噪聲低、振動小，運行安全可靠的。三相異步電動機為Y系列全封閉自扇冷式三相鼠籠型異步電動機。具體參數(shù)如下：類型Y系列轉(zhuǎn)速（r/min）600額定電壓 （V）380頻率 （Hz）50長度 （mm）243寬度 （mm）126高度 （mm）140注：長度，寬度，和度不是具體參數(shù)，選電動機時可作為參考如果考慮轉(zhuǎn)差率的話可選擇轉(zhuǎn)速為900r/min的三相電動機，相應的渦輪蝸桿的傳動比為1：30 。3.3 計算傳動比電動機的轉(zhuǎn)速是600轉(zhuǎn)每分鐘，即nm=600 r/min電動機通過皮帶傳動到蝸桿，蝸桿和渦輪的傳動比是1：20 ，所以蝸桿的轉(zhuǎn)速n蝸桿=600 r/min ，渦輪的轉(zhuǎn)速是n渦輪=30 r/min 。與渦輪同軸的齒輪是z=30 ，m=6的標準直齒輪，與其標準嚙合的齒輪一起轉(zhuǎn)動，與直齒輪同軸的兩個橫封器的轉(zhuǎn)速也為30 r/min 。轉(zhuǎn)速與渦輪一樣。錐齒輪1和錐齒輪2標準嚙合，傳動比為1：1 ，所以錐齒輪1的轉(zhuǎn)速和渦輪的轉(zhuǎn)速一至。鏈輪2和鏈輪3的轉(zhuǎn)速都為30 r/min 。鏈輪2和鏈輪4的傳動比是1：1 ，鏈輪4帶動了凸輪，所以凸輪的轉(zhuǎn)速和橫封器的轉(zhuǎn)速一致。鏈輪3帶動鏈輪5，即帶動傳送帶轉(zhuǎn)動，傳動比為1：1 。如圖4和圖5，鏈輪1和鏈輪6，鏈輪7和鏈輪8的傳動比分別為1：1 ，和2：1 。所以鏈輪8的轉(zhuǎn)速n8=15 r/min 。鏈輪8轉(zhuǎn)動會帶動z=20 ， m=6的標準嚙合的直齒輪轉(zhuǎn)動，即帶動了縱封的轉(zhuǎn)動，所以縱封的轉(zhuǎn)速n縱封=15 r/min ，縱封的直徑是119mm，角速度為/2 。將上述列成表如下：名稱轉(zhuǎn)速（r/min）半徑（mm）備注原動機600皮帶輪60040蝸桿600渦輪30齒輪30Z=30 m=6錐齒輪230Z=20 m=6錐齒輪130Z=20 m=6鏈輪130Z=15鏈輪230Z=15鏈輪330Z=15鏈輪430Z=15鏈輪530Z=15鏈輪630Z=15鏈輪730Z=15鏈輪815Z=30凸輪30橫封器30縱封器15R=59.5傳送帶30R=40齒輪2015Z=20 m=63.4凸輪設計凸輪機構通常由凸輪、推桿、機架三個基本構件組成。其特點是凸輪具有曲線工作表面，利用不同的凸輪輪廓曲線可使推桿實現(xiàn)各種預定規(guī)律，并且簡單緊湊。 根據(jù)裝置要求，為避免包裝袋在切刀處積壓而影響熱封及剪切，需要凸輪有急回特性。故采用對心直動滾子推桿盤形凸輪機構，這種推桿由于滾子與凸輪輪廓之間為滾動摩擦，所以磨損比較小，可以用來傳遞比較大的動力。且凸輪運動規(guī)律為等速運動規(guī)律，利于與裝置其他部件協(xié)調(diào)。為不產(chǎn)生過大沖擊，凸輪的運動采用正弦運動曲線。一、 基圓半徑的選擇由機械原理（第七版）可知，基圓半徑r應符合：re2+(dsd-etan-s)2其中dsd為位移曲線的斜率e為偏距s為推程根據(jù)網(wǎng)上資料顯示，推程時，對心移動從動件，許用壓力角的值一般為=30，推程的壓力角=30，形封時回程的壓力角=30。而正弦凸輪ds/d最大值為6.28hw/。由于是對心運動，e=0，根據(jù)具體裝置，h選取為70mm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)算的凸輪的基圓半徑為r43.56mm，取r為50mm。二、凸輪輪廓線的設計已知數(shù)據(jù)：r=50mm ，推程h=70mm 023時，推程為正弦運動規(guī)律22時，回程也為正弦運動規(guī)律則凸輪的運動規(guī)律為:推桿位移規(guī)律s=h0-sin202 (023)s=h1-230+sin2-3202 （22） 理論廓線方程式：X=(r+s)sinY=r+scos三、凸輪三維建模：1. 利用設計數(shù)據(jù)以及所推導出來的公式，利用第三方軟件Microsoft office excel，作出SolidWorks2007三維建模所需要的凸輪理論廓線的XY坐標點。2. 導入SolidWorks ，等距滾子半徑后得出凸輪的三維模型第4章 液體自動包裝機的三維造型與運動仿真4.1 液體自動包裝機的三維造型 通過選材,方案比較和制造零件,將各個零件裝配起來,使之能完成設計要求的功能。液體自動包裝機的三維造型如下：這是正面圖，運行過程如下：馬達啟動后，縱封器旋轉(zhuǎn)，牽引著包裝紙輸送機構向下送紙，包裝紙通過紙袋成型器可連續(xù)成型，通過縱封器將包裝袋縱向封口。包裝袋繼續(xù)向下運動，到達橫封器后進行橫向封口，封好后開始灌裝液體。此時包裝袋已將封好，當其運動到切斷裝置的切刀處時，切刀將其切斷，包裝袋掉落到傳送帶上并由傳送帶將其運到指定的容器內(nèi)。如此，整個機器連續(xù)運轉(zhuǎn)，每兩秒生產(chǎn)一袋，所以橫封器每兩秒封口一次，切刀每兩秒切斷一次。而縱封器連續(xù)運轉(zhuǎn)，同時進行牽引包裝紙和封口。整個機器連續(xù)運轉(zhuǎn)，所以包裝袋是連續(xù)生產(chǎn)出來。液體自動包裝機的傳動裝置如下： 選擇三相電動機作為原動機，其連接著皮帶輪。當電動機啟動后通過皮帶將動力傳遞到蝸桿，使渦桿的轉(zhuǎn)速和電動機的轉(zhuǎn)速一致。蝸桿將動力傳輸?shù)綔u輪。如上圖，渦輪被渦桿傳動后，帶動了錐齒輪1轉(zhuǎn)動，同時帶動預期標準嚙合的錐齒輪2轉(zhuǎn)動，鏈輪1通過鏈使鏈輪2，鏈輪3轉(zhuǎn)動。與此同時齒輪1和齒輪轉(zhuǎn)動，帶動了橫封器轉(zhuǎn)動，鏈輪4帶動鏈輪5使凸輪轉(zhuǎn)動。鏈輪8帶動鏈輪6使傳送帶轉(zhuǎn)動。鏈輪3通過鏈條帶動鏈輪7轉(zhuǎn)，由此使相互嚙合的出來3和齒輪4轉(zhuǎn)動，并帶動前面的縱封器連續(xù)轉(zhuǎn)動。4.2 液體