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1、机 械 创 新 设 计设计说明书酱类食品灌装机机构及其传动装置设计 学生姓名：林文庆班级：机电3班学号：2009000222同组组员：徐燕伟王文王光明 1. 工作原理和工艺动作分解12.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图33.执行机构选型44 械运动方案的选择和评定95.机械传动系统的速比和变速机构166.酱类食品灌装机的机构运动简图177.自动转盘机构设计与运动分析188.压盖机构设计及运动分析209.压盖机构速度分析2210.参考资料23 11.设计总结24 1.工作原理和工艺动作分解 根据设计工艺要求，该机械机构应包括一个模腔（漏斗形料腔）和四个执行机构（自动转位机构、定量灌装机构、压
2、盖密封机构、粘贴商标机构）。其中四个执行机构分别为：1.1自动转位机构：要求瓶子随机器转动一定的距离，然后停止一段时间。所以，机构一直作间歇运动，期运动循环图大致如图1-1所示： 图1-1 自动转位机构运动循环图1.2定量灌装机构：要求能实现酱类食品的定量灌装。该机构分为两个部分，即移出返回，所以该机构必须在自动转位机构静止的时候完成移出和静止两个过程，然后在下一次转位的同时返回。则该机构的循环图如图1-2所示：图1-2定量灌装机构运动循环图1.3压盖密封机构：与定量灌装机构一样，该机构分为三个部分，移出静止返回，则其循环图如图1-3所示： 图1-3 压盖密封机构运动循环图1.4粘贴商标机构：
3、该机构与灌装机构的原理基本一样，也分为移出和返回两个部分，但其动作时间有所不同，在运动时没有停顿时间，在转盘转动时，该机构也在运动，但其运动位移不与瓶子接触，其具体循环图如图1-4所示： 图1-4 粘贴商标机构运动循环图2.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。酱类食品灌装机每完成一个循环由自动转位机构、定量灌装机构、压盖密封机构和粘贴商标机构组成。以主动件的转角为横坐标、以各机构执行构件的位移为纵坐标作出位移曲线。以自动转位机构开始动作为起始位置，则其运动循环图如下所示： 图2-1 酱类食品灌装机运动循环图3
4、.执行机构选型 由以上的分析可知酱类食品灌装机的构成主要分为以下四个部分：将空瓶或空罐送至多工位转盘的自动转位机构、能实现定量灌装的定量灌装机构、进行压盖密封的压盖密封机构、进行粘贴商标的粘贴商标机构。3.1自动转盘机构：实现空瓶或空罐送至多工位转盘，并能自动转位的自动转位机构主要包括以下几个基本运动：（1）当转送带把空瓶或空罐送至转位机构时，自动转位机构把空瓶或空罐送向定量灌装机构的适当位置；（2）空瓶过空罐被推到指定的位置后，自动转位机构将停止工作一段时间，以便定量灌装机构对空瓶或空罐灌入酱类食品。 以上两个运动都是完成该动作的必须运动，为了完成该运动，可选如图3-1所示的机构来实现： （
5、a） 不完全齿轮机构 （b ）槽轮机构 （c） 凸轮机构 图3-1 自动转位机构的选型 根据以上的要求，自动转位机构在运动一段距离后要停歇一段时间，要使机构尽量的简单运动，则可以得出如图3-2所示的方案作为评选方案：方案一：不完全齿轮与齿条 方案二：槽轮机构与转盘 方案三：圆柱凸轮与圆盘 图3-2自动转盘机构评选方案 3.2定量灌装机构：要实现定量灌装，应该包括以下几个步骤：（1）在空瓶或空罐通过转位机构向定量灌注机构送来的同时，灌注机构的容腔也在不断地浇注着酱类食品；（2） 当自动转盘机构把空瓶或空罐送至灌注头的适当的位置时，灌注头开始向空瓶或空罐移动；（3）当灌注头送至一定位置后，静止一段
6、时间，以便酱类从机构的容腔注入空瓶或空罐；（4）灌注完后，灌注头在瓶子或罐子送至下一个机构的同时，返回原始位置，等待下一个循环的工作。要实现以上的运动，有如图3-3所示的几种机构可供选择：（a）曲柄滑块机构 （b）凸轮机构 图3-3 定量灌装机构的选型根据定量灌装机构所要完成的运动要求，可以得到如图3-4所示方案供选用：方案一：凸轮滑块机构 方案二：凸轮机构图3-4 定量灌装机构评选方案3.3压盖密封机构：对灌装完毕的瓶子或罐子进行压盖和密封，应该包括以下几个步骤：（1）当瓶子或罐子送至压盖机构的适当位置时，压盖机构的压头以一定的速度向瓶口送去；（2）压盖密封完后，压头停止一段时间；（3）接着
7、，压头以一定的速度返回原处，以等待下一次循环。要完成以上的运动，有如图3-5所示的机构可以进行选择： （a） 凸轮机构 （b） 曲柄连杆机构 图3-5压盖密封机构的选型 根据以上的运动的要求以及可供机构的选型，可以得出如图3-6所示的方案： 方案一：凸轮机构 方案二：曲柄连杆机构图3-6压盖密封机构评选方案3.4粘贴商标机构：粘贴商标机构主要要实现以下几个动作：（1）当压盖完毕的瓶子或罐子送到该机构的预定位置后，粘贴商标的连杆开始送至瓶子或罐子的适当位置，并停止一定的时间以便把商标完全贴好；（2）当粘贴商标完后，连杆直接返回原位，以等待下一次的循环。要完成以上的动作，可用如图3-7所示的几个机
8、构来实现：（a） 摆动导杆机构 （b） 凸轮滚子机构 （c） 曲柄滑块机构图3-7 粘贴商标机构的选型根据以上的运动的要求以及可供机构的选型，可以得出如图3-8所示的方案：方案一：摆动摇杆机构 方案二：曲柄滑块机构 方案三：凸轮滚子机构 图3-8 粘贴商标机构评选方案4、机械运动方案的选择和评定4.1自动转位机构选择和评定方案一：不完全齿轮机构工作原理：不完全齿轮机构的主动轮上只有一个或几个轮齿，并根据运动时间与停歇时间的要求，在从动轮上有与主动轮轮齿相啮合的齿间。两轮轮缘上各有锁止弧，在从动轮停歇期间，用来防止从动轮游动，并起定位作用。优点：机构的结构简单，制造容易，工作可靠，设计时从动齿轮
9、的运动时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。缺点：在进入和退出啮合时，速度有突变，引起刚性冲击，故只宜用于低速、轻载场合。方案二：槽轮机构工作原理：由槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构，它可以看做是是一种特殊的齿轮传动机构，其主动轮上有一个或数个槽口，当槽口与从动轮契合时带动从动轮前进一段距离，而其它时候从动轮不能转动。优点：结构简单，外形尺寸小，工作可靠，能准确控制转角，机械效率高缺点：在槽轮的起动和停止时加速度变化大、具有柔性冲击，且随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，因而不适用于高速场合。方案三：凸轮式间歇运动机构工作原理：凸轮式间歇运动机构由主动凸轮、从动转盘和机架组成，以主动凸轮
10、带动从动转盘完成间歇运动。优点：只要适当设计出凸轮的轮廓，就可以使从动盘获得预期的运动规律，减小动载荷和避免冲击，使之适应高速运转的要求。无须采用其他的定位装置就可以获得很高的定位精度，且机构结构紧凑，是一种较理想的高速高精度的分度机构。缺点：加工成本高，对装配、调整要求严格。结论：在三个方案的比较下，方案二较为适合作为本酱类食品灌装机的自动转位机构4.2灌装机构选择和评定方案一：凸轮与滑块相串联机构。工作原理：在凸轮面内凿出沟槽作为滑块杆端部的运动轨迹，随着凸轮的转动，滑块在预设的面内做有停歇的往复运动，并且挤压酱料进入空瓶内。优点：该机构结构紧凑，稳定性，传动性良好，便于装配。缺点：对沟槽
11、的设计精度高，对凸轮的转速有较高的要求，不适合高速运转。方案二：凸轮机构工作原理：利用凸轮的表面轨迹，预先设计凸轮的形状，使滚子沿着凸轮面滚动，使与滚子连接的罐装口做有规律的往复间歇运动。优点：机构运动简单，容易设计，易组装。适合高速运转。结论：在两个方案比较下，方案二较为适合作为本酱类食品灌装机的灌装机构4.3压盖机构选择和评定方案一：凸轮机构工作原理：通过设计凸轮的形状来控制与凸轮相连的推杆的运动，让推杆在所要求的的时间内完成压盖动作和返回。优点：结构相对比较简单，易于操作，比较稳定。缺点：凸轮形状设计相对麻烦。方案二：曲柄连杆机构工作原理：以摇杆为动力，通过连杆把动力传到压盖杆上，完成压盖的动作，并返回。优点：设计简单，并且该机构有一个急回的性质，与压盖的动作相吻合。缺点：不支持高速运转。结论：在两个方案的比较后，选择第一个方案作为本酱类食品灌装机的压盖机构比较合适4.4粘贴标签机构选择和评定方案一：摆动摇杆机构工作原理：曲柄做圆周运动，摆杆做左右摇摆往复运动，并具备急回性质，在摆杆的端部加装粘帖标签用的压盘，当标签粘帖完成后压盘迅速返回。优点：结构比较紧凑，能实现小传动比传动。方案二：曲柄滑块机构工作原理：曲柄做圆周运动，并带动着安装在滑块上的压盘做具有急回性质的往返运动，在滑块能运
