酒类封盖机原创.doc
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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作摘 要本设计为封盖机设计,主要应用于白酒企业,对白酒进行封盖,其生产率为2000瓶/小时,所适应的瓶高为60-100mm,瓶口直径为22-26mm。该机器由电动机提供动力,电机选用鼠笼式三相异步电动机,工作时,通过两条传动链输出:一条经过一级带传动和蜗轮蜗杆减速器驱动曲柄滑块机构使电动机转动转变为直线往复运动;另外一条是电动机通过两级带传动驱动滚压头中心轴做旋转运动,从而实现滚压头同时做旋转、直线运动,实现对瓶口的封盖。曲柄滑块机构具有结构简单、加工容易、维修方便、经济实用的优点,在机械设备中应用广泛。本设计中,通过对平面曲柄滑块机构的数学
2、建模,用MATLAB编程,输入曲柄滑块机构的机构参数和运动参数,实现对整个机构运动过程的仿真分析。关键词:封盖机;曲柄滑块;蜗轮蜗杆;带传动AbstractThis design for sealing machine design, mainly applies in the liquor enterprise, to block of liquor, its productivity for 2000 bottles/hour, the bottle to high for 60-100mm, and the bottle to diameter for 22-26mm. This mac
3、hine powered by motor, motor selection rat trap type three-phase asynchronous motor, working, this through two transmission chain output: One passing level 1 belt and worm reducer drive slider-crank mechanism for linear motor rotation transformation to reciprocating movement; another is the electrom
4、otor through two-stage belt drive roller head do rotational motion, so as to realize the pressure head also do roll rotation, linear motion, realizes to mouth sealing. Slider-crank mechanism has simple structure, easy processing, maintenance is convenient, economical and practical advantages, is wid
5、ely used in mechanical equipment. This design, through the plane slider-crank mechanism mathematical modeling, MATLAB programming, input slider-crank mechanism structure parameters and the motion parameters of the whole organization, realize the movement process of the simulation analysis. Keywords:
6、 Sealing machine; Slider-crank; Worm; Belt transmissionII目 录摘 要IABSTRACTII目 录I第一章 绪论1第二章 总体方案设计22.1 液压传动档案22.2 气压传动方案22.3 机械传动方案32.3.1 凸轮传动机构32.3.2曲柄滑块传动方案42.4 设计创新型传动方案4第三章 电动机的选择63.1电动机类型的选择63.1.1电动机的容量选择63.1.2 确定电动机型号73.1.3 电动机的外形尺寸83.2 传动系统运动参数及动力参数的计算83.2.1 确定传动系统各部分合理的传动比83.2.2 计算运动参数(各轴转速)93.
7、2.3 计算动力参数9第4章 带传动的设计及计算114.1 确定设计的功率114.2 选择带型114.3 确定带轮基准直径124.3.1 初选小带轮基准直径134.3.2 验算带速134.3.3 计算大带轮基准直径134.3.4 确定中心距和带的基准长度134.3.5 验算主动轮包角144.3.6 确定带的根数154.3.7 确定带的预紧力154.3.8 计算带传动作用在轴上的力164.4 带轮结构的设计164.4.1 小带轮结构设计164.4.2 大带轮结构设计18第5章 蜗杆传动设计205.1蜗杆传动类型选择205.2 选择材料215.3 蜗杆传动的主要参数及其选择215.3.1 模数和压
8、力角225.3.2 蜗杆的分度圆直径225.3.3 蜗杆头数235.3.4 导程角235.3.5 传动比和齿数比235.3.6 蜗轮齿数245.3.7 蜗杆传动的标准中心距245.3.8 参数的选定245.4 蜗杆传动的几何尺寸计算245.4.1 蜗杆传动的受力分析275.4.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算295.4.3 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算315.4.4蜗杆的刚度计算315.4.5蜗杆传动滑动速度计算32第六章 匀速直线往复机构的设计与计算346.1 齿轮类型的选择346.2 往复运动的行程设计356.3 360度全齿齿轮的设计356.4 180度版齿轮的设计416.5齿条长度的设计44结
9、 论45参考文献46致 谢48I第一章 绪论 技术工艺,是衡量一个企业能否具有先进性,能否具备市场上的竞争力,能否不断领先于同等竞争者重要的指标依据。随着我国酒类封盖机市场的快速发展,与之有关的核心技术的应用与研发能力必将成为相关业内企业的关注焦点。了解世界酒类封盖机制造生产的核心技术研发方向,工艺设备,技术应用及其趋势对于产品企业提升技术规格精度,提高了市场的竞争力也起着关键作用。酒类瓶盖作为产品包装重要部分,它所具备的功能主要有两点:一是对产品的密封性,对酒类起保护作用,这是酒类瓶盖的最基本的功能,也是企业最容易做的;二是产品的美观性,作为酒类包装不可缺少的一部分,小小酒瓶盖可以起到为产品
10、的画龙点睛作用。 随着我国人民生活水平的不断提高,对灌装类饮料的需求不断加大。目前我国已经引进多条高速灌装自动线,对啤酒、汽水等消耗量大且带有气体的封盖机已经形成了一定规模,但白酒、葡萄酒等高档无气体酒类封盖几乎不成体系和规模,与世界水平还有很大距离,而且国产产品技术含量不高,为此,设计一款封盖机,该类封盖机可以一次完成加工,经济快速,容易调整,操作简单,维修方便的封盖机。第二章 总体方案设计 封盖机的主要运动机构有两个部分,分别是封头的上下往复运动和滚压封头的旋转运动,滚压封头的旋转运动主要是由电动机带动,而滚压封头的上下往复运动现主要有液压传动、气动传动和机械传动三大类,设计的难点在于选择
11、合适的能使滚压封头上下往复运动最佳方案。2.1 液压传动档案 选择合适规格的液压缸,用手动换向阀进行手动控制滚压封头,手动换向阀也可以改为电气控制的换向阀,从而实现自动连续封盖,提高效率。封盖机采用液压传动,可使机器工作平稳、质量轻、惯性小、反应快、安全可靠。但是液压系统对液压元件在制造精度上要求较高、造价高,而且对工作介质的污染比较敏感,温度的变化很大程度影响封盖机的稳定性和精度,并且在在工作中伴有加大的能量损失。需要有液压泵和较大的油箱以及输送的管道,需要加大的空间。同时,由于采用液压系统泄漏也是不可以避免的,泄漏会对使用性的产品产生较大的污染,因此,本封盖机为了节约空间、防止对产品的污染
12、,不宜选用液压传动方案。2.2 气压传动方案 气压传动方案是选择合适的气压缸,用手动换向阀人工操作实现气压缸的伸长和缩短,从而带着滚压封头实现上下往复运动,也可以使用电气控制换向阀,实现自动化操作,以便提高生产效率。封盖机采用气压传动方案,可以是机器工作平稳、质量轻、惯性小、反应快、不涉及到液压油的泄漏等问题。 但是,封盖机采用气压传动方案,要有与气压缸相配套的气压泵和密闭的容气罐,但是气压泵工作的时候会对生产车间产生较大的噪音污染,同时与气压缸相连的管线和各种控制阀的精度要求较高,造价高,时间长会产生气体泄漏的现象,所以考虑到声音污染,成本造价较高,日常的维护费用较高,所以本设计的封盖机,不
13、宜采用气压传动方案。2.3 机械传动方案 在机械传动方案中,能够实转动变为直线往复运动的机构有凸轮滑块机构和曲柄滑块机构两类常见的运动机构。2.3.1 凸轮传动机构图2-1 凸轮机构原理图 凸轮机构的工作原理如图2-1所示,凸轮可以是圆形,也可以是椭圆形,但是凸轮的支撑点一般不在几何中心上,即凸轮的支撑点到凸轮的边缘的距离是不等的。有一个最小的距离和一个最大距离,对于对心凸轮来说凸轮带动的滑块的最大行程。 选择凸轮机构主要优点是只要适当的设计出凸轮形状轮廓曲线,就可以使推杆带动滑块得到多种预期的运动轨迹,而且响应快速,结构简单并且紧凑,设计方便。凸轮机构的主要缺点:1) 凸轮与从动件间为点或线
14、接触,易磨损,只宜用于传动力不太大的场合; 2) 凸轮轮廓精度要求较高,需用数控机床进行加工;3) 从动件的行程不能过大,否则会使凸轮变得笨重。 因为凸轮机构的行程不能太大,所以此封盖机的设计不宜采取凸轮机构带动滚压封头的上下运动。2.3.2曲柄滑块传动方案图2-2曲柄滑块机构原理图 曲柄滑块机构的工作原理如图2-2所示,通过主轴转动带动曲柄转动,曲柄通过连杆的带动使滑块作上下往复运动。曲柄滑块机构具有磨损轻、寿命长、便于润滑,低副易于加工、可获得较高精度、成本低,杆可较长。 但是封盖机产生的螺纹应该是标准的螺纹,而采用的曲柄滑块机构可以做往复直线运动,但是滑块产生的速度是变速运动,速度不是恒
15、定的,所以封盖机的滚压封头在曲柄滑块的带动下做的上下运动不是匀速的,而滚压封头的旋转的速度由于是电动机的传递的,所以滚压封头的旋转是匀速的转动。这样在一个匀速转动和一个不匀速下降的的合成下产生的螺旋线不是标准的螺旋线。所以要设计先进的封盖机设备,要产生的螺旋线必须是标准的,为了得到标准的螺旋线也不宜采取曲柄滑块机构。2.4 设计创新型传动方案 为了要使设计出的封盖机具有一定的市场竞争力封盖机,就要设计出可以产生标准螺旋线的封盖机,关键在于设计出具有匀速往复直线运动的机构用以传动。图2-3 匀速往复直线运动机构1往复齿条、2右移半边齿轮、3右移输入齿轮、4右移输入轴、5输入齿轮、6输入轴、7堕轮
16、、8堕轮轴、9左移输入轴、10左移输入齿轮、11左移半边齿轮、一种等速往复直线机构如图2-3所示,包括往复齿条(1)、右移半边齿轮(2)、左移半边齿轮(11)、输入齿轮(5),所述输入齿轮(5)与右移输入齿轮(3)啮合,所述右移输入齿轮(3)与所述右移半边齿轮(2)固定在右移输入轴(4)上,所述右移半边齿轮(2)与所述往复齿条(1)啮合,所述往复齿条(1)与所述左移半边齿轮(11)啮合,所述左移半边齿轮(11)与左移输入齿轮(10)固定在左移输入轴(9)上,所述左移输入齿轮(10) 与堕轮(7)啮合,所述堕轮(7)与所述输入齿轮(5)啮合,其特征在于:所述右移半边齿轮(2)和所述左移半边齿轮(
17、11)的大小一致带齿弧度为180度相位相差180度且不同时与所述往复齿条(1)啮合,所述右移输入齿轮(3)与所述左移输入齿轮(10)大小和齿数一致,所述输入齿轮(5)与所述堕轮(7)大小和齿数一致。右移半边齿轮(2)与所述左移半边齿轮(11)分别在双侧为所述往复齿条(1)的两侧,所述输入齿轮(5)与所述左移输入齿轮(10)、右移输入齿轮(3)啮合,所述右移半边齿轮(2)与所述左移半边齿轮(11)等速同向旋转且带齿部分交替与所述往复齿条(1)啮合,使得齿条得到一个匀速直线往复运动。 第三章 电动机的选择3.1电动机类型的选择 本设计所选电动机应从多方面考虑。电动机分交流电动机和直流电动机两种。由
18、于生产单位一般多采用三相交流电源,因此,无特殊要求时,均应采用三相交流电动机。交流电动机又分为异步电动机和同步电动机,同步电动机常用于转速不随负载变化情况下,而本设计没有这方面要求,所以选异步电动机。三相异步电动机又分为鼠笼式和绕线式,本设计对调速性能、启动转矩要求不高,通常选用普通三相鼠笼式异步电动机。并且异步电动机的优点有结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高且适用性强。 Y系列三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机,由于其结构简单、工作可靠、价格低廉、维修方便,因此广泛应用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上,如金属切削机床、运输机、风机
19、、搅拌机等。 根据Y系列三相异步电动机的技术数据和相关手册Y2系列比较适合我所设计的防盗式封盖机。Y2系列电动机是Y系列电动机的更新换代产品,是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。它是我国九十年代最新产品,其整体水平已达到国外同类产品九十年代初的水平。该产品应用于国民经济各个领域,如机床、水泵、风机、压缩机,封闭式还可适用于灰尘较多、水土飞溅、含易燃、易爆或腐蚀性气体的场合。3.1.1电动机的容量选择 电动机的容量选择的是否合适,对电动机的正常工作和经济性都有影响。容量选的过小,不能保证工作机的正常的工作或使电动机因过载而过早的损坏;而容量选的过大,则电动机的价格较高,能力又不能充分
20、利用,而且由于电动机经常不满载运行,其效率和功率因数都较低,增加电能消耗而造成能源的浪费。选择电动机功率时,除了考虑温升外还要考虑过载能力和起动能力,电动机达到稳定温升后如果负载减小或停止工作则电动机的发热量将小于散热量,电机温度会下降,最后稳定于较低的稳定温升,这个温升下降过程叫电动机的冷却,常见的电动机工作方式;连续工作制;短时工作制;断续周期工作制;我设计所需要的是的是连续工作。Y2系列电动机额定电压为380V,额定频率为50Hz。在380V电压下,鼠笼式异步电动机功率为0.37320kW。本设计为小型机械,对功率要求不高,并参考工厂样机,选取功率为0.37kW。3.1.2 确定电动机型
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