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1、 金屬圓罐封蓋機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)答辯人：江 指導(dǎo)老師：學(xué)號(hào)：機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì)方案02目錄C C設(shè)計(jì)目的與背景01主要零部件設(shè)計(jì)03總結(jié)04PART01設(shè)計(jì)目的與背景0密封包裝在人們生活中隨處可見(jiàn)，密封的機(jī)械在各行各業(yè)中也應(yīng)用的十分廣泛，比如封口機(jī)，封蓋機(jī)，封罐機(jī)等，用于制藥，日化，食品，飲料，化工等行業(yè)。罐頭食品可長(zhǎng)期保持良好的品質(zhì)，為消費(fèi)者提供衛(wèi)生和營(yíng)養(yǎng)的食品。因此需設(shè)計(jì)一款針對(duì)于金屬圓罐的密封機(jī)器，該機(jī)器要能密封罐頭蓋為直徑60毫米，罐高為72毫米的產(chǎn)品。設(shè)計(jì)目的0市面上有許多類型的封罐機(jī)，。根據(jù)自動(dòng)化程度，可分為半自動(dòng)封罐機(jī)和自動(dòng)封罐機(jī)。半自動(dòng)封罐機(jī)一般由手板封罐機(jī)，氣動(dòng)
2、封罐機(jī)和電動(dòng)封罐機(jī)組成。一般適用于小型企業(yè)生產(chǎn)，單件生產(chǎn)，小批量生產(chǎn)工廠。而自動(dòng)封罐機(jī)一般用于自動(dòng)化生產(chǎn)線和批量生產(chǎn)線。由于該模型是從鉆孔機(jī)轉(zhuǎn)換而來(lái)的，目前的家用封口機(jī)是大而笨重的封罐機(jī)。但是成本高，產(chǎn)量高，技術(shù)質(zhì)量高，深受大企業(yè)的青睞。設(shè)計(jì)背景PART02設(shè)計(jì)方案如圖所示，齒輪1固定地連接到轉(zhuǎn)盤2，齒輪3固定到旋轉(zhuǎn)套筒4和凸輪5，6。 齒輪1帶動(dòng)導(dǎo)桿7、9轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)導(dǎo)桿的上端安裝了滾子并與凸輪5、6輪廓接觸； 與齒輪3同步旋轉(zhuǎn)的5，6使頭道卷封輪8和二道卷封輪10進(jìn)行徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以完成密封操作。 罐身13安裝在上壓頭11和下壓頭12之間。 由于齒輪1和齒輪3的轉(zhuǎn)速不同，轉(zhuǎn)盤2與凸輪5、6的轉(zhuǎn)
3、速也不同，保證凸輪轉(zhuǎn)完一周才完成封罐。整體設(shè)計(jì)三維圖主視圖左視圖PART03主要零部件設(shè)計(jì)齒輪設(shè)計(jì)大齒輪帶動(dòng)凸輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速需要160r/min,小齒輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速需要96r/min。1、2-封罐機(jī)大小齒輪 3、4中間軸大小齒輪 5皮帶輪 6電機(jī) 封罐機(jī)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)， 查表選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，可以算得d1=30.25mm，m=1.5125mm按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，可以算得m=1.485mm由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而
4、齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可選取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)1.485mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5mm,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=30.25mm。卷邊滾輪卷邊要求(1)卷邊頂部要圓滑，無(wú)向內(nèi)突起的起筋和碎裂。(2)卷邊下部光滑，無(wú)牙齒、鐵舌、翻牙形、損傷、接縫卷邊松動(dòng)等缺陷。（上空隙Uc和下空隙Lc盡量小。）(3)重疊率：卷邊內(nèi)部罐身鉤和罐頂?shù)足^重疊率要超過(guò)45%以上。=(BH+CH+1.1tc-W)/W-(2.6tc+1.1tb)100%卷邊過(guò)程分析卷邊輪的徑向進(jìn)給量S可由下式表示： S=(a1-a2)/nZ (mm/r)式中：a1當(dāng)卷邊輪開(kāi)始滾動(dòng)時(shí)，卷封輪中心與罐體
5、中心之間的距離（mm）；a2當(dāng)卷邊輪完成密封操作時(shí)，卷封輪中心到罐體中心距離（mm）；n當(dāng)卷邊輪徑向推進(jìn)a1-a2時(shí)，主軸上卷封輪的轉(zhuǎn)數(shù)（r）；Z同時(shí)做同一作業(yè)卷封輪個(gè)數(shù)。卷邊輪的理想卷曲曲線分析 第一卷邊輪的徑向進(jìn)給距離一般為總徑向進(jìn)給距離的70-80。第二道為20-30。為了不影響卷邊質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及獲得優(yōu)異的密封質(zhì)量，不應(yīng)選擇S太大。參照現(xiàn)有的封口機(jī)型號(hào)，選取S總=4.7mm，第一道滾輪徑向進(jìn)給量 S1=3.5mm，第二道S2=1.2mm。由分析計(jì)算得：一道滾輪參數(shù)r2=18mm；r3=12mm；r4=4mm；r5=mm；二道滾輪參數(shù)r2=6mm；r3=25mm；r4=30mm；r5=
6、14mm。卷邊輪的參數(shù)確定凸輪輪廓設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：1、推桿類型：對(duì)心直動(dòng)滾子推桿2、工作條件：高速輕載3、對(duì)導(dǎo)桿的運(yùn)動(dòng)要求為：當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)30，導(dǎo)桿向罐體中心偏移8mm(裝卸)當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)77，導(dǎo)桿向中心偏移3.5mm(進(jìn)給)當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)190，導(dǎo)桿保持當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)30，導(dǎo)桿遠(yuǎn)離罐體中心偏移11.5mm當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)33，導(dǎo)桿保持不變（1）在設(shè)計(jì)先要設(shè)計(jì)確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸設(shè)初步確定凸輪的基圓半徑r0=50mm，推桿滾子半徑rr=10mm。其次要選定推桿的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因其工作條件為高速輕載，因選用amax和jmax較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以保證推桿運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和工作精度。由下表可知，本推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律可選用正選加
7、速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律可選用五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律最大速度最大速度Vmax(h/0)*最大加速度最大加速度amax(h/0)*最大躍度最大躍度jmax(h/0)*適用場(chǎng)合適用場(chǎng)合等速運(yùn)動(dòng)1.00低速輕載等加速運(yùn)動(dòng)2.004.00中速輕載余弦加速度1.574.93中低速重載正弦加速度2.006.2839.5中高速輕載五次多項(xiàng)式1.885.7760.0高速中載(2)求理論廓線和實(shí)際輪廓xyxy00.0050.000.0040.0054.3049.153.6038.46108.6549.037.2637.64350-8.6849.24-7.2940.63355-4.3649.81-3
8、.6640.513600.0050.000.0040.00MATLB數(shù)據(jù)整合模擬凸輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化整合為使結(jié)構(gòu)更加緊湊、體積更小, 將進(jìn)給凸輪設(shè)計(jì)成整體式，由于結(jié)構(gòu)配置上的特殊性, 相對(duì)圖的工作循環(huán)圖來(lái)說(shuō), 頭道凸輪曲線應(yīng)超前二道凸輪曲線30, 這樣頭道、二道滾輪才能做到真正同步。PART04總結(jié) 通過(guò)對(duì)大量的原理和方案選擇，又經(jīng)過(guò)了零件參數(shù)的計(jì)算，最終設(shè)計(jì)出此項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)。采用了二重卷邊的封罐原理，電機(jī)帶到皮帶輪，再用齒輪傳遞扭矩，兩個(gè)齒輪帶動(dòng)導(dǎo)桿繞罐體旋轉(zhuǎn)并且在凸輪槽里移動(dòng)完成封罐操作。該封罐機(jī)適用于小企業(yè)生產(chǎn)，單件生產(chǎn)，小批量生產(chǎn)的工廠。擁有操作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、噪音小、效率高，可連續(xù)運(yùn)行，故障率低，維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。 雖然已經(jīng)完成了對(duì)基本要求的實(shí)現(xiàn)，但是仍然有許多不完美之處，倘若可以改進(jìn)，那么在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)在以下的兩個(gè)方面：1. 此封罐機(jī)是半自動(dòng)封罐機(jī)，所以可以添加新的功能，比自動(dòng)升降罐體。2. 可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)減輕運(yùn)動(dòng)過(guò)程中零件與零件之間的磨損，提高封罐機(jī)的使用壽命。感謝聆聽(tīng) 批評(píng)指導(dǎo)答辯人：李雙江 指導(dǎo)老師：畢永利機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械專業(yè)15級(jí)
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