畢業(yè)設(shè)計（論文）-全自動液體罐裝機設(shè)計(含全套CAD圖紙)

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畢 業(yè) 設(shè) 計（說明書）2014 屆題 目 全自動液體灌裝機設(shè)計 專 業(yè) 學生姓名 學 號 指導(dǎo)教師 論文字數(shù) 完成日期 優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763湖 州 師 范 學 院 教 務(wù) 處 印 制I原 創(chuàng) 性 聲 明本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文，是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果。畢業(yè)論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究成果做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律責任由本人承擔。論文作者簽名： 日 期： 需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763關(guān)于畢業(yè)論文使用授權(quán)的聲明本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的資料（包括圖紙、試驗記錄、原始數(shù)據(jù)、實物照片、圖片、錄音帶、設(shè)計手稿等） ，知識產(chǎn)權(quán)歸屬湖州師范學院。本人完全了解湖州師范學院有關(guān)保存、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學校保存或向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的紙質(zhì)版和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)湖州師范學院可以將本畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用任何復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文。如果發(fā)表相關(guān)成果，一定征得指導(dǎo)教師同意，且第一署名單位為湖州師范學院。本人離校后使用畢業(yè)論文或與該論文直接相關(guān)的學術(shù)論文或成果時，第一署名單位仍然為湖州師范學院。論文作者簽名： 日 期： 指導(dǎo)老師簽名： 日 期： 需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763全自動液體罐裝機設(shè)計摘要：灌裝機是酒水、飲料類等食品加工行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一。目前正向著灌裝的高速化、精確化；以及智能化、多功能化方向發(fā)展。本文針對傳統(tǒng)罐裝機性能比較單一、自動化程度低、通用性差，灌裝速度調(diào)整不方便，而且難以適用瓶形、液體物料及灌裝規(guī)格的變化等問題，結(jié)合全自動液體灌裝的工藝流程，分析了全自動液體灌裝機的工作過程及其主要部件的功能，重點介紹了全自動液體灌裝機設(shè)計過程。全自動液體灌裝機實現(xiàn)了灌裝生產(chǎn)高速化、精確化、智能化、多功能化以及操作界面人性化的要求。對灌裝工作過程進行實時監(jiān)控及動態(tài)管理，提高了液體灌裝的自動化水平，提高了生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：全自動，液體，灌裝機，控制系統(tǒng)需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763Automatic liquid filling machine designAbstract: The filling machine is one of the key devices drinks, beverages and other food processing industries. Now toward filling the high-speed, precise; and intelligent, multi-direction.In this paper, the traditional canning machine performance is relatively simple, low degree of automation, general poor, filling speed adjustment inconvenient and difficult to apply the bottle-shaped, liquid filling materials and changes in specifications and other issues, combined with automatic liquid filling process analyzes the features automatic liquid filling machine working process and its main components, focusing on the automatic liquid filling machine design process.Automatic liquid filling machine filling production to achieve a high-speed, accurate, intelligent, multi-functional and user-friendly interface requirements. Work on the filling process real-time monitoring and dynamic management, improve the automation level of liquid filling, improve production efficiency.Keywords: Automatic, Liquid filling machine, Control system需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763目 錄第 1 章 緒論 ..................................................................................................................................................11.1 研究背景及意義 ................................................................................................................................11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................................................................................................11.3 液體灌裝機介紹 ................................................................................................................................21.3.1 基本灌裝方法 .........................................................................................................................21.3.2 灌裝機結(jié)構(gòu)組成 .....................................................................................................................5第 2 章 總體方案設(shè)計 ..................................................................................................................................92.1 灌裝流程設(shè)計 ....................................................................................................................................92.2 各部分方案設(shè)計 ...............................................................................................................................92.2.1 容器輸入與傳送 .....................................................................................................................92.2.2 容器定位 ...............................................................................................................................102.2.3 容器夾緊 ...............................................................................................................................112.2.4 灌裝 .......................................................................................................................................122.2.5 封口壓蓋 ...............................................................................................................................122.2.6 產(chǎn)品輸出與傳送 ...................................................................................................................122.3 總體方案確定 ..................................................................................................................................13第 3 章 各部分設(shè)計 ....................................................................................................................................153.1 電動機的選擇 ..................................................................................................................................153.2 主傳動機構(gòu)設(shè)計 ..............................................................................................................................153.3 傳動齒輪，帶輪，鏈輪的設(shè)計 ......................................................................................................153.3.1 總體參數(shù)匹配 .......................................................................................................................153.3.2 V 帶傳動設(shè)計 .......................................................................................................................173.3.3 齒輪傳動設(shè)計與校核 ...........................................................................................................183.4 軸系部件的設(shè)計 ..............................................................................................................................213.4.1 軸的設(shè)計 ...............................................................................................................................213.4.2 軸承的選用與校核 ...............................................................................................................243.4.3 鍵的校核計算 .......................................................................................................................243.5 旋轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計 ..............................................................................................................................253.5.1 間隙運動機構(gòu)的設(shè)計 ...........................................................................................................253.5.2 傳送輪的設(shè)計 .......................................................................................................................253.6 升降機構(gòu)設(shè)計 .................................................................................................................................273.6.1 工況分析 ...............................................................................................................................273.6.2 液壓缸設(shè)計 ...........................................................................................................................273.6.3 液壓系統(tǒng)回路方案設(shè)計 .......................................................................................................293.6.4 選擇液壓元件 .......................................................................................................................30第 4 章 控制系統(tǒng)的設(shè)計 ............................................................................................................................32總 結(jié) ..............................................................................................................................................................34參考文獻 ........................................................................................................................................................35需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763致 謝 ..............................................................................................................................................................36湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第 1 章 緒論1.1 研究背景及意義目前中國飲用水、碳酸飲料、茶飲料的前處理設(shè)備國內(nèi)產(chǎn)品基本上可以滿足需要，中、低速理瓶、裝箱設(shè)備也有相匹 配的產(chǎn)品可供選擇，在熱液體灌裝機方面，各設(shè)備廠都能解決設(shè)備在熱灌裝環(huán)境下的控制、密封等工藝要求。江蘇美星、廣東達意隆公司也解決了無菌冷灌裝的問題。不過無論是碳 酸飲料、瓶裝水、果汁還是茶飲料，也無論是 PET 瓶、金屬罐還是利樂包，中國著名飲料企業(yè)的包裝生產(chǎn)線基本上是引進設(shè)備的天下。隨著食品工業(yè)的發(fā)展、人民生活水平的不斷提高，食品的需求量和種類與日俱增，食品包裝也日漸突出。食品包裝機械是對食品進行完成全部或部分包裝過程的機器。包裝過程包括充填、裹包、封口等主要包裝工序，以及與其相關(guān)的前后工序、計量等輔助設(shè)備。食品包裝機械是食品工業(yè)生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)。發(fā)展食品包裝機械化，可以提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約大量勞動力，可以降低勞動強度，改善勞動條件，有利于食品衛(wèi)生，提高生產(chǎn)質(zhì)量，還可以改善環(huán)境衛(wèi)生，節(jié)約原料。灌裝機械是食品包裝機械中的一種，通常將液體產(chǎn)品充填到包裝容器內(nèi)的機器稱為灌裝機械。在自動灌裝機中，按照灌裝的工藝要求、速度、間距和狀態(tài)，準確地將待灌瓶送入主轉(zhuǎn)盤升降托瓶臺上，是保證灌裝機正常而有序地工作的關(guān)鍵。常用的供送裝置有鏈帶式、動梁推進式、螺桿和星型撥輪等。供瓶機構(gòu)是液體灌裝機的必要組成部分，它在液體灌裝機中起到承上啟下的作用，完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以保證灌裝動作的順利完成，實現(xiàn)其自動化操作。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外灌裝與封口設(shè)備向高速、多用、高精度方向發(fā)展，目前部分灌裝生產(chǎn)線已可以在玻璃瓶與塑料容器( 聚酯瓶)、碳酸飲料與非碳酸飲料、熱灌裝與冷灌裝等不同要求和環(huán)境下使用。目前碳酸飲料灌裝機灌裝速度最高已達 2000 罐／分，德國 H＆K 公司灌裝機的灌裝閥多達 165 頭，SEN 公司 144 頭，Krones 公司 178 頭，灌裝機直徑大至 5 米，灌裝精度±0.5ml 以下。非碳酸飲，灌裝速度最高達 1500 罐／分，灌裝機料槽轉(zhuǎn)速 20～25 轉(zhuǎn)／分，速度提高 1 倍?？梢赃M行茶飲料、咖啡飲料、豆乳和果汁飲料等多種飲料的熱灌裝，國外熱灌裝飲料封口后不再進行二次殺菌。液體灌裝機是伴隨飲料工業(yè)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，并追隨飲料工業(yè)的發(fā)展而進步的。1890 年，美國研制出玻璃灌裝機械，1902 年市場上出現(xiàn)灌裝番茄醬的壓力灌裝機械，1912 年發(fā)明了封口機械，不久灌裝機械和封口機械合為一體。在 20 世紀末，德國制造出手動灌裝機。含氣體飲料的灌裝工藝難度較大，灌裝設(shè)備的發(fā)展大約經(jīng)歷了三個階段。第一階段是 1952 年---1957 年之間，完成了含氣體飲料的灌裝機械由差壓灌裝向等壓灌裝發(fā)展，采用的是機械閥。第二階段是 1957 年---1759 年，這期間先是德國 H￡K 公司，之后是法國和前蘇聯(lián)，發(fā)明研制了等壓彈簧閥，彈簧在等壓狀態(tài)下，借助彈簧力將沖液閥打開，破瓶后沖液閥可以自動關(guān)閉，這樣不僅使灌湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763裝機械的結(jié)構(gòu)簡單了，而且延長了灌裝閥的有效工作時間，為灌裝機械的高速化創(chuàng)造了條件。等壓彈簧閥的出現(xiàn)是灌裝發(fā)展史上的一個重要階段，至今等壓灌裝機還廣泛使用，只是功能更完善，結(jié)構(gòu)更合理。第三階段是一德國 SEN 公司發(fā)明的電動閥為標志，電動閥中氣閥和水閥的開啟和關(guān)閉由可控編程器控制，對灌裝時間，灌裝速度進行嚴格的控制和可靠的界定。國內(nèi)灌裝生產(chǎn)線全方位發(fā)展我國飲料灌裝設(shè)備基本是在引進設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，八十年代，引進各種飲料灌裝生產(chǎn)線 300 多條，包括啤酒灌裝線達 500 多條。引進灌裝生產(chǎn)線主要分為以下幾類：八十年代引進 116 條玻璃瓶飲料灌裝線，主要用于碳酸飲料，其中 80 多條是以記賬貿(mào)易方式從東歐國家引進的。生產(chǎn)線主要設(shè)備有卸箱機、洗瓶機、灌裝機、壓蓋機、玻璃瓶飲料灌裝線貼標機、噴碼機、氣水混合機、裝箱機等。在線檢測設(shè)備有真空檢測儀、液面檢測儀、灌裝能力150、200、300～400 瓶／分。設(shè)備主要生產(chǎn)廠家有德國 SEN、H＆K、O ＋H、日本三菱重工、意大利希莫拉茲(Simonazzi)、美國邁耶等。1984 年廣東輕機廠引進德國 SEN 公司和 H＆K 公司啤酒灌裝線制造技術(shù)，制造每小時 2 萬瓶的瓶裝啤酒灌裝線，南京輕機廠和合肥輕機廠引進日本三菱重工技術(shù)，制造每小時 1.8 萬瓶的汽水灌裝線。其他還有重慶輕機廠的 32／8 設(shè)備，每小時 14000 瓶，廊坊包裝設(shè)備制造總公司 24／6 設(shè)備、每小時 6000～8000 瓶的灌裝線。 “八五”期間，我國引進易拉罐飲料灌裝線 15 條，同時引進易拉罐啤酒灌裝線 14 條。主要是德國 SEN、美國邁耶公司的設(shè)備，包括卸罐機、洗罐機、灌裝機、封罐機、溫罐機、碼垛機及混合機、噴碼機、薄膜收縮機、液位檢測儀等。灌裝能力為150、300、400、500 罐／分，最高 575 罐／分。目前廣東輕機、南京輕機、合肥輕機等都有自己的易拉罐灌裝線。引進的聚酯瓶飲料灌裝線 6～7 條，包括卸箱機、洗瓶機、灌裝機、旋蓋機、溫瓶機、裝箱機等。聚酯瓶灌裝生產(chǎn)線灌裝能力為 400～500 瓶／分(250ml)，50～ 280 瓶／分(250ml)。主要設(shè)備廠家有美國邁耶和德國 SEN 公司。合肥輕機利用德國 Krones 公司技術(shù)，制造聚酯瓶飲料灌裝線，目前合肥輕機、南京輕機均能制造玻璃瓶和聚酯瓶兩用的飲料灌裝線。1.3 液體灌裝機介紹1.3.1基本灌裝方法（1）常壓灌裝在常壓下，直接依靠灌裝液料的自重流進包裝容器內(nèi)。主要用灌裝低粘度的不含氣液料。如牛奶、白酒、醬油、醋。使用的設(shè)備構(gòu)造簡單、操作方便、易于保養(yǎng)，至今仍被廣泛使用。灌裝過程：液體從貯液槽 1 流經(jīng)灌裝閥 4 進入容器。灌裝時升降機構(gòu)將容器向上托起（或?qū)⒐嘌b管向下降） ，容器口部和灌裝閥下部的密封蓋 5 接觸并將容器密封，然后 使容器再上升頂開而開啟灌裝閥，液體靠重力自由流入容器中，即停止流動，液位達到規(guī)定高度完成灌裝后，升降機構(gòu)將容器下降，灌裝閥失去壓力并由彈簧自動關(guān)閉。容器內(nèi)的空氣經(jīng)設(shè)在灌裝管端部的空氣出口 2 通到貯液槽液面上部的排氣管 3 排出。湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖 1.1 常壓灌裝（2）真空灌裝在低于大氣壓的條件下進行灌裝，適用于灌裝粘度稍大的液料，如油類、糖漿等。又適于灌裝含維生素的飲料，如蔬菜汁、果汁等；1）重力真空灌裝在低于大氣壓的條件下進行灌裝，適用于灌裝粘度稍大的液料，如油類、糖漿等。又適于灌裝含維生素的飲料，如蔬菜汁、果汁等。灌裝過程：位于頂部的貯液槽是封閉，供液管 1 從槽頂介入并浸沒在液體下部，由浮子 2 控制液面，其上部空間保持低真空，當容器輸送到灌裝閥 4 下方時，升降機構(gòu)將它托起，與密封蓋 5 吻合，將容器密封，繼續(xù)上升將閥開啟。由于容器經(jīng)閥中的排氣管 3 與貯液槽上部簿冊形成低真空，因而液體經(jīng)閥中的套管靠重力灌入容器內(nèi)。與重力灌裝一樣，當排氣口被上升的液體封閉時，容器中的液面就不再上升。灌裝完畢，容器下降，灌裝閥由彈簧自動關(guān)閉。湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖 1.2 重力真空灌裝2）真空壓差灌裝適用于易氧化變質(zhì)的液體食品，如富含維生素等營養(yǎng)成分的果蔬汁產(chǎn)品的灌裝。即貯液箱內(nèi)處于常壓，只對包裝容器抽真空，料液依靠貯液箱與待灌裝容器間壓差作用產(chǎn)生作用產(chǎn)生流動而完成灌裝。供液管 1 由供液閥 2 控制，液位由浮子 3 保持。另設(shè)有真空泵 7 和真空室 6 以建立真空。溢流至真空室的液體由供液泵 5 送回貯液槽。應(yīng)用此法灌裝時，瓶子上升或灌裝閥下降，將瓶口密封，并在瓶內(nèi)建立高真空（860-930Pa） ，然后開啟灌裝閥 10。閥中套管內(nèi)有真空管與真空室相連。當封住瓶口并開啟后，真空口也同時開啟，瓶內(nèi)變?yōu)檎婵?。液體靠壓力差從貯液槽流入瓶內(nèi)。當液體上升到灌裝閥中真空管口中時即停止流動，液位保持不變，如果瓶子不離開瓶口，液體會繼續(xù)緩慢地流出，因為抽真空時會將液體從瓶內(nèi)吸出，形成溢流和回流。圖 1.3 真空壓差灌裝（3）等壓灌裝在高于大氣壓的條件下，首先對包裝容器充氣，使之形成與貯液箱箱等的氣壓，然后依靠被灌裝液料的自重流進包裝容器內(nèi)。常用于灌裝含氣飲料、啤酒等的灌裝。等壓灌裝過程：回轉(zhuǎn)臺上方的貯液槽是密封的，其液面由浮子 1 控制，液面以上空間充有壓縮空氣或 CO2,以保持一定壓力（灌裝啤酒時要求用 CO2, ，以避免啤酒與氧氣接觸） 。液體經(jīng)下部的供液口 2 進入。灌裝閥 4 裝在貯液槽內(nèi)，其中部設(shè)有的排氣管頂端伸出液面，下端為排氣口 7 和泄壓口 5.當容器上升至灌裝閥口時，先由密封蓋 3 將容器封閉，然后壓縮彈簧，頂開灌裝閥，開始灌裝；同時，機械彈簧打開排氣管頂部的充氣閥 6，使容器的壓力與貯液槽上部的壓力相等，通常稱為“建立背壓”。當液體上升到排氣管口時，液位不再變化。采用等壓灌裝時，在灌裝過程中可以改變排氣速度，借以改變灌裝速度。當液體灌裝到規(guī)定液位時，容器頂部的空氣具有一定的壓力，為排除這種壓力，在閥門中裝一個機械泄壓口，使容器頂部與大氣壓力相同，保證當容器下降失去密封時，液體不至噴出。湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖 1.4 等壓灌裝法（4）機械壓力灌裝利用機械壓力如液泵、活塞泵或氣壓將灌裝液料擠入包裝容器內(nèi)。主要用于灌裝粘性較大的稠性液料，如果醬、奶油等機械壓力灌裝過程：貯液槽經(jīng)供液閥 2 與供液槽 1 連接，液面由浮子 4 控制。灌裝閥 5 與貯液槽 8 分開放置，供液泵 7 將液體送入灌裝閥，容器與閥連接處靠密封蓋 6 密封后，灌裝閥開啟進行灌裝，同時容器內(nèi)的空氣由溢流管 3 排至貯液槽，當容器內(nèi)液面達到溢流管口處時，液體開始 經(jīng)溢流管流回貯液槽，液面不再變動。溢流管口與容器頂部的相對位置決定了灌裝液面的高度，只要保持灌裝閥與容器的密封，液體就會連續(xù)不斷地通過溢流管流出，當容器不再密封時會關(guān)閉灌裝閥和溢流口。圖 1.5 機械壓力灌裝1.3.2灌裝機結(jié)構(gòu)組成目前灌裝機大多采用旋轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu),即包裝容器隨灌裝閥一起做等速回轉(zhuǎn)運動，同時進行灌裝。主要由包裝容器的供送裝置、瓶托升降機構(gòu)、灌裝液料的供送裝置（即供料裝置） 、液位控制裝置、灌裝閥等組成。湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763（1）包裝容器的供送裝置在自動灌裝機中，按照灌裝的工藝要求，準確地將待灌容器送入主轉(zhuǎn)盤升降機構(gòu)托瓶臺上,是保證灌裝機正常而有秩序地工作的關(guān)鍵。一般供送機構(gòu)的關(guān)鍵問題是容器的連續(xù)輸送和容器的定時供給。常用的供送裝置有螺桿、輸送鏈帶和星形撥輪等。圖 3-2 所示為典型容器供送機構(gòu)示意圖。（2）瓶托升降機構(gòu)升降機構(gòu)的作用是將送來的包裝容器上升到規(guī)定的高度，以便完成灌裝,然后再把灌裝完的包裝容器下降到規(guī)定位置。目前常用的升降機構(gòu)有機械式、氣動式、機械與氣動組合式 3 種結(jié)構(gòu)形式。湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763（3）灌裝液料的供送裝置灌裝液料的供送裝置也即供料裝置，是將液料由儲液箱經(jīng)泵、輸液管道送到儲液箱中的裝置。它包括儲液箱、泵、管道、閥門、儲液箱及高度調(diào)節(jié)裝置、液位控制器等。不同灌裝方法的灌裝機供液裝置的結(jié)構(gòu)是不相同的，詳見各灌裝方法的灌裝機供液裝置。（4）液位控制裝置液體包裝機要求有穩(wěn)定的液位,一般都是通過液面浮球閥或液面電極來控制液位。常見的液位控制裝置有浮球液位控制器、電接觸液位控制器、電導(dǎo)式液位控制器以及 PLC 控制液位的方法。湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763（5）灌裝閥將儲液箱中的料液充填到包裝容器內(nèi)的機構(gòu)稱為灌裝閥,主要由閥體、閥端、閥門、密封元件、開啟元件等組成。湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第 2 章 總體方案設(shè)計2.1 灌裝流程設(shè)計如圖 2-1 所示，在按照工作要求下，旋轉(zhuǎn)型灌裝機在同一個原動機的帶動下，輸入傳送帶將待灌裝和封口壓蓋的容器輸入工位 1，同時旋轉(zhuǎn)工作臺作間隙旋轉(zhuǎn)運動，將空容器和已灌的容器分別送至工位 2 和工位 3，在定位夾緊之后，固定于工作臺上方的灌裝設(shè)備和封口壓蓋設(shè)備分別對空容器進行灌裝和已灌裝容器進行封口壓蓋。灌裝，封口壓蓋工序完成后，容器隨著旋轉(zhuǎn)工作臺的間隙旋轉(zhuǎn)運動至 4 位置，由于輸出傳送帶的作用，在 4 位置的容器將隨著輸出傳送帶被帶至下一個工序的位置上。 1234傳 送 帶 固 定 工 作 臺轉(zhuǎn) 臺圖 2-1基于上述設(shè)計任務(wù)書的要求以及旋轉(zhuǎn)型灌裝機的工作原理，為了實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)型灌裝機的總功能要求，我們將旋轉(zhuǎn)型灌裝機要實現(xiàn)的功能分解為如下分功能：（1）容器輸入與傳送功能；（2）容器定位功能；（3）容器夾緊功能；（4）灌裝功能；（5）封口壓蓋功能；（6）產(chǎn)品輸出與傳送功能。2.2 各部分方案設(shè)計2.2.1容器輸入與傳送為了達到容器的輸入與傳送的目的，同時使設(shè)計過程簡單化，我們采用皮帶傳送的方式。如圖 2-4 所示，并且這種傳送方式在實際生產(chǎn)活動中被大量采用。圖 2-4湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763由于傳送皮帶上容器是連續(xù)排列的，而旋轉(zhuǎn)工作臺是間隙轉(zhuǎn)動，為了使容器能夠間隙有序地傳送到旋轉(zhuǎn)工作臺工位 1，從而到達各機構(gòu)運動的配合與協(xié)調(diào)，我們準備采用了如圖 2-5，圖 2-6 所示的傳送輪機構(gòu)：圖 2-5 圖 2-6圖 2-5 所示的不完全齒輪安裝在傳送導(dǎo)軌的一側(cè)，傳送輪一次往下一工位間隙有序地傳送 4 個容器。圖 2-6 所示機構(gòu)安裝在傳送導(dǎo)軌的軸線上，傳送輪有三個互成 120°轉(zhuǎn)角的槽位，傳送皮帶連續(xù)傳送，設(shè)傳送輪轉(zhuǎn)速 W,則傳送輪每次傳送容器到工位 1 的時間間隔為 t=2π/3W，這樣就實現(xiàn)了間隙有序地往旋轉(zhuǎn)工作臺傳送待灌裝和封口壓蓋的容器。比較兩種方案，我們發(fā)現(xiàn)圖 2-5 所示機構(gòu)雖然可以達到間隙有序傳送容器的目的，但是對于設(shè)計任務(wù)要求的旋轉(zhuǎn)型灌裝機來說，其外形尺寸偏大，使機器整體外形龐大，占用廠房空間大。而圖 2-6 所示機構(gòu)不僅可以很好地與旋轉(zhuǎn)工作臺配合，而且尺寸也不會過大，所以我們決定采用圖 2-6 所示的 “不完全齒輪” 式傳送輪。同時為了使容器能夠更好的輸出到工位 1，我們還設(shè)計了如下圖 2-7 所示的擋板：擋板示意圖2.2.2容器定位可以實現(xiàn)容器定位的機構(gòu)很多，在這里我們設(shè)計了下圖 2-8 所示的帶凹槽并且間隙轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)工作臺。湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖 2-8 凹槽定位旋轉(zhuǎn)工作臺有六個半圓形凹槽，一方面隨著工作臺的間隙轉(zhuǎn)動，凹槽邊緣可以把傳送輪傳送到工位 1 的容器帶走，另一方面依靠間隙旋轉(zhuǎn)工作臺的間隙轉(zhuǎn)動凹槽可以起到很好的定位，即旋轉(zhuǎn)工作臺每次轉(zhuǎn)過 60°，容器就被定位。怎樣實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作臺的間隙轉(zhuǎn)動呢？可以實現(xiàn)間隙轉(zhuǎn)動的機構(gòu)有棘輪間隙運動機構(gòu)，槽輪間隙機構(gòu)，凸輪間隙機構(gòu)，不完全齒輪間隙機構(gòu)，偏心輪分度定位機構(gòu)等，綜合考慮各因素，我們選用下圖所示的槽輪間隙機構(gòu)。槽輪機構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為單向間隙轉(zhuǎn)動。如圖右所示，槽輪機構(gòu)由主動撥盤，從動槽輪和機架組成。主動撥盤以等角速度 W1 作連續(xù)回轉(zhuǎn)，當撥盤上的圓銷未進入槽輪的徑向槽時，由于槽輪的內(nèi)凹槽止弧被撥盤的外凸鎖止弧卡住，使槽輪在停歇時不能產(chǎn)生游動，并獲得定位。當圓銷進入槽輪徑向槽時，槽輪受圓銷的驅(qū)使而轉(zhuǎn)動。當圓銷離開徑向槽時，鎖止弧又被卡住，槽輪又靜止不動。直至圓銷再次進入槽輪的另一個徑向槽時，又重復(fù)上述運動。所以，槽輪作時動時停的間隙運動。2.2.3容器夾緊因為要對容器進行灌裝，封口壓蓋，所以在灌裝工位和封口壓蓋工位時要對容器進行夾緊固定，湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763防止容器在灌裝時不準確，封口壓蓋時跳動，導(dǎo)致封口壓蓋錯位，產(chǎn)生廢品，而浪費材料和經(jīng)費。采用圖示兩斜臺，斜臺在灌裝工位和封口壓蓋工位處與容器相切，容器剛好被運送至灌裝工位和封口壓蓋工位時就被夾緊，此時旋轉(zhuǎn)工作臺進入間隙停止期，利用這段間隙，灌裝設(shè)備和封口壓蓋設(shè)備剛好可以對容器進行灌裝和封口壓蓋。圖 2-12 斜臺夾緊示意圖2.2.4灌裝如圖 2-13 所示，采用液壓缸升降機構(gòu)連接灌裝閥進行灌裝。2.2.5封口壓蓋如下圖 2-13，同灌裝工位，采用液壓缸升降機構(gòu)連接壓蓋器進行壓蓋作業(yè)。圖 2-13 灌裝、壓蓋升降機構(gòu)2.2.6產(chǎn)品輸出與傳送在產(chǎn)品的輸出與傳送上，我們像容器的輸入一樣采用輸出擋板和輸出傳送帶。如圖 2-16 所示，容器到達圖示虛線位置時，輸出擋板將容器往輸出傳送帶方向推擋，同時容器是隨著旋轉(zhuǎn)工作臺一起旋轉(zhuǎn)的，在合成力的作用下，容器被帶至輸出傳送帶上，進而傳送到下個加工工位。湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397632.3 總體方案確定綜合考慮旋轉(zhuǎn)型灌裝機要實現(xiàn)的 6 個功能，我們設(shè)計了如下旋轉(zhuǎn)式自動液體灌裝機。灌裝機總體方案圖（機構(gòu)運動簡圖）如下：圖 3-1 機構(gòu)運動簡圖1.電動機同軸帶輪 2.帶輪 3.4.5.6.齒輪 7.9.斜齒輪 8.8’.鏈輪 10.11.12.13.齒輪 14.主動撥盤 15.從動槽輪 16.旋轉(zhuǎn)工作臺 17.傳送輪 18.鏈輪 18‘.帶輪該旋轉(zhuǎn)型灌裝機的工作原理如下所述：①電機 1 通過皮帶輪傳到 2，2 通過軸傳到 3，3 又傳到齒輪 4，齒輪 4 通過軸傳到輪 5 轉(zhuǎn)動，齒輪 5 又帶動齒輪 6，從而形成三級減速。②錐齒輪 7 傳給錐齒輪 9 ，與錐齒輪 9 同軸的齒輪 10 又帶動齒輪 11，齒輪 11 又通過軸傳給傳動輪 17，用來傳送容器。 ③與錐齒輪 7 同軸的帶輪 8 以相同角速度轉(zhuǎn)動通過皮帶傳給鏈輪 18，使軸轉(zhuǎn)動，從而使皮帶輪 18‘轉(zhuǎn)動，帶動皮帶用來傳送容器。湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763④與錐齒輪 9 同軸的齒輪 12 傳給齒輪 13，齒輪 13 通過軸傳到主動撥盤 14，主動撥盤 14 帶動從動槽輪 16，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作臺的間隙旋轉(zhuǎn)運動。以下兩圖圖 3-2，圖 3-3 分別是旋轉(zhuǎn)型灌裝機的左視圖，旋轉(zhuǎn)工作臺的俯視圖。圖 3-2 選裝型灌裝機左視圖圖 3-3 旋轉(zhuǎn)工作臺的俯視圖湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第 3 章 各部分設(shè)計3.1 電動機的選擇參照市場上已有灌裝機，本次采用的是轉(zhuǎn)速為 1440r/min 的電動機。3.2 主傳動機構(gòu)設(shè)計由對傳動裝置相互比較可知，由于傳動效率高等原因，故選擇齒輪傳動，第一級傳動選擇帶傳動，可對電動機起到過載保護的作用。減速器分為三級減速，第一級為皮帶傳動，后兩級都為齒輪傳動。具體設(shè)計示意圖及參數(shù)如下：1、2 為皮帶輪：i12＝33、4、5、6 為齒輪： z3=20 z4=100z5=20 z6=80i34=z4/z3=100/20=5i56=z6/z5=80/20=4所以Ⅰ軸轉(zhuǎn)速 480r/min,Ⅱ軸轉(zhuǎn)速為 96r/min,Ⅲ軸轉(zhuǎn)速為 24r/min.齒數(shù) 模數(shù) 分度圓直徑 d 傳送比 i 壓力角帶輪 1 60mm帶輪 2 180mm 3齒輪 3 20 1.5mm 30mm 20°齒輪 4 100 1.5mm 150mm 5 20°齒輪 5 20 2mm 40mm 20°齒輪 6 80 2mm 160mm 4 20°3.3 傳動齒輪，帶輪，鏈輪的設(shè)計湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633.3.1總體參數(shù)匹配如下圖所示從電動機到軸Ⅲ的減速以及齒輪帶輪的設(shè)計在前面已經(jīng)闡述過，在這里就不再重復(fù)。（2）下圖所示為旋轉(zhuǎn)型灌裝機系統(tǒng)中的鏈傳動設(shè)計數(shù)據(jù)如下：①鏈輪 8 和 18 的齒數(shù) Z8=24，Z18=72 ，模數(shù) m=2mm, d8=48mm，d18=144mm;i8 18= Z18/ Z8=3,n8=24r/min, n18=8r/min;②鏈輪 8’和 18’’的齒數(shù) Z8’=24，Z18’’=72，模數(shù) m=2mm, d8’=48mm，d18’=144mm;i8 18’= Z18’’/ Z8’=3,n8’=24r/min, n18’’=8r/min;③鏈輪 19 和 20 的齒數(shù) Z19=60，Z20=40，模數(shù) m=2mm, d19=120mm， d20=80mm;i19 20= Z20/ Z19=2/3,n19=8r/min, n20=12r/min;（3）系統(tǒng)中錐齒輪的設(shè)計Ⅲ軸轉(zhuǎn)速為 24r/min, Ⅳ軸轉(zhuǎn)速為 12r/min,固 i7 9=2：1，設(shè)計錐齒輪 7，9 的齒數(shù)為 30，60，模數(shù)為 2mm，則直徑為 60mm,120mm。湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763（4）系統(tǒng)中灌裝和封口壓蓋處齒輪的設(shè)計如圖所示齒輪 21‘ 帶動齒輪 22 轉(zhuǎn)動，與齒輪 22 同軸的 22’帶動齒輪 23，從而實現(xiàn)齒輪 23 上曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動。這四個齒輪的具體設(shè)計數(shù)據(jù)如下：①齒輪 21‘與齒輪 22 嚙合：齒數(shù) Z21=60，Z22=77 ，模數(shù) m=2mm, d21=120mm，d22=154mm;②齒輪 22’與齒輪 23 嚙合：齒數(shù) Z23=60，Z22=77 ，模數(shù) m=2mm, d23=120mm，d22=154mm;（5）傳送輪同軸齒輪，主動撥盤同軸齒輪，錐齒輪同軸齒輪的設(shè)計①齒輪 10 與齒輪 11 嚙合，n10=12r/min, n11=4r/min; i10 11= n10/ n11=3,齒數(shù)Z10=40，Z11=60，模數(shù) m=2mm, d10=80mm，d11=120mm;②齒輪 12 與齒輪 13 嚙合，n12=12r/min, n13=12r/min; i12 13= n12/ n13=1,齒數(shù)Z12=77，Z13=77，模數(shù) m=2mm, d12=154mm，d13=154mm;3.3.2 V帶傳動設(shè)計設(shè)計普通 V 形帶傳動須確定的內(nèi)容是：帶的型號、長度、根數(shù)，帶輪的直徑、寬度和軸孔直徑中心距、初拉力及作用在軸上之力的大小和方向（1）選擇帶的型號查表 6－4 得 , 則計算功率為1.2AK?PC=KA·P=1.2×3.21= 3.852KW根據(jù) 、 查表和圖 6－8，選取 A 型帶。1ncP湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763（2）確定帶輪基準直徑、驗算帶速查資料表 6－5，6－6，選取 12dm?帶速帶速驗算：V=n1·d1·π/（1000×60） =3.14×112×960/1000×60=5.63m/s 介于 5~25m/s 范圍內(nèi)，故合適大帶輪基準直徑 d2=n1/n2×d1=2.5×112=280mm （3）確定帶長和中心距 a0.7·（d1+d2）≤a0≤2·（d1+d2）0.7×（112+280）≤a0≤2×（112+280）274.4mm≤a0≤784mm初定中心距 a0=500 ，則帶長為L0=2·a0+π·（d1+d2）+（d2-d1）2/(4·a0)=2×500+π·（112+280）/2+ （280-112 ）2/(4×500)=1629.55 mm查 6－2 表，按標準選帶的基準長度 Ld=1600mm 的實際中心距 a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1600-1629.55)/2=485.23 mm（4）驗算小帶輪上的包角 α1 α1=180-(d2-d1) ×57.3/a=160.16>120 小輪包角合適（5）確定帶的根數(shù)由式 確定 V 帶根數(shù)，??1cLPzK????查 6－3 表得 ＝1.16kW，查 6－7 表得 ＝0.11kW0 0P?查 6－2 表得 ＝0.99， ＝0.95L則 Z=PC/（(P0+ △P0) · =3.852/（1.16+0.11）×0.99×0.95 = 3.22L?故要取 4 根 A 型 V 帶（6）計算軸上壓力由課本表 查得 q=0.1kg/m，單根 V 帶的初拉力：F0=500PC/ZV（ 2.5/Kα-1）+qV2=[500×3.852/ （4×5.63 ）×(2.5/0.95-1)+0.1 ×5.632}N=93.22N則作用在軸承的壓力 FQ，F(xiàn)Q=2ZF0sinα1/2=2×4×93.22sin（160.160/2 ）=871.3N3.3.3齒輪傳動設(shè)計與校核（1）選擇齒輪材料查表 大小齒輪均用 45 號鋼，調(diào)質(zhì)87?1245~HBS?湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763（2）按齒面接觸疲勞強度來計算確定齒輪傳動精度等級按31(0.~.2)t pVn?估取圓周速度為 =t.06查表選取公差等級為 8 級小輪分度圓直徑 ，由公式可得1d 21312.()[]EHKTZud?????齒寬系數(shù) 查表，按齒輪相對軸承為非對稱布置，d?可取 = 0.8小輪齒數(shù) ，在推薦值 17~20 中選則， =171Z1Z大輪齒數(shù) = = 圓整，取2i3.617?5.2?26?小輪轉(zhuǎn)矩 1T由前面的計算可知 10Nm:載荷系數(shù) K..AV???使用系數(shù) ，查表得 =1A動載荷系數(shù) ，查表得初值 =VtK1.0齒向載荷分布系數(shù) ，查表得 =??齒向載荷分配系數(shù) ，由下式及 得??????12[1.83(/)]cosZ??[.832(1/76)]1???.4?查表并插值 0K則載荷系數(shù) K 的初值 =1.34t..10?彈性系數(shù) 查表得 =zz289/Nm節(jié)點影響系數(shù) ，查表（ ）得 =HZ1,x??HZ2.5重合度系數(shù) ，查表得 ?.許用接觸應(yīng)力 min[]/NHZS??接觸疲勞極限應(yīng)力 ， ，查表得 ，1Hi22min170/N??2min2570/HN??應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=160hNnjL?270(3506)??9.4?2/?9.4/.89.4?則查圖得接觸強度的壽命系數(shù) ， （不允許有點蝕）： = =11NZ2 1NZ2硬化強度 =1Z?湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763接觸強度安全系數(shù) ，按一般可靠度HS= ，取 =minHS1.0~1.[]57/.???2故由上面的一系列參數(shù)可以得出： 1tdm?齒輪模數(shù) 1/tdZ0.6查表取 .5m?小齒輪分度圓直徑的參數(shù)值圓整 1t?= =25.51t??7.圓周速度 V 12670.160tdn?????與估取值 誤差不大，對 取值影響不大，不必修正2.0/tmsvKvK1.34vtK?小輪分度圓直徑 1d=26 1td?大輪分度圓直徑 22.569mZ???中心距 a 12().5(176)2.5Zm?????齒寬 b1min0.86.dt m???大輪齒寬 2小輪齒寬 112(5~).(5~10)26b????（3）齒根彎曲疲勞強度校核計算1FFasKTYbdm???[]F??齒形系數(shù) 查圖 8—67小輪 =2.91Fa1Fa大輪 =2.82Y2應(yīng)力修正系數(shù) 查圖 8—68sa小輪 =1.541sa1湖州師范學院本科畢業(yè)論文需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763大輪 =1.732saY2sa重合度系數(shù) ? 0.750.75.2.2.16Y?????許用彎曲應(yīng)力[ 由式（ 8—71）得[]F?lim.[]FNXYS?彎曲疲勞極限 查圖 8—72limF= li1?2460/N= 2彎曲壽命系數(shù) 查圖 8—73， =1， =1Y1NY2尺寸系數(shù) 查圖 8—74， =1XX安全系數(shù) 查圖 8—27， =1.3FSFS則lim11.[]NX??4601.3??25.8/mli22.[]FXY