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1、 金屬圓罐封蓋機結(jié)構(gòu)設計答辯人：江 指導老師：學號：機電工程學院機械設計制造及其自動化 設計方案02目錄C C設計目的與背景01主要零部件設計03總結(jié)04PART01設計目的與背景0密封包裝在人們生活中隨處可見，密封的機械在各行各業(yè)中也應用的十分廣泛，比如封口機，封蓋機，封罐機等，用于制藥，日化，食品，飲料，化工等行業(yè)。罐頭食品可長期保持良好的品質(zhì)，為消費者提供衛(wèi)生和營養(yǎng)的食品。因此需設計一款針對于金屬圓罐的密封機器，該機器要能密封罐頭蓋為直徑60毫米，罐高為72毫米的產(chǎn)品。設計目的0市面上有許多類型的封罐機，。根據(jù)自動化程度，可分為半自動封罐機和自動封罐機。半自動封罐機一般由手板封罐機，氣動
2、封罐機和電動封罐機組成。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。而自動封罐機一般用于自動化生產(chǎn)線和批量生產(chǎn)線。由于該模型是從鉆孔機轉(zhuǎn)換而來的，目前的家用封口機是大而笨重的封罐機。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。設計背景PART02設計方案如圖所示，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帶動導桿7、9轉(zhuǎn)動，兩個導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進行徑向進給運動以完成密封操作。 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。整體設計三維圖主視圖左視圖PART03主要零部件設計齒輪設計大齒輪帶動凸輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速需要160r/min,小齒輪帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速需要96r/min。1、2-封罐機大小齒輪 3、4中間軸大小齒輪 5皮帶輪 6電機 封罐機傳動簡圖選用直齒圓柱齒輪傳動， 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按齒面接觸強度設計，可以算得d1=30.25mm，m=1.5125mm按齒根彎曲強度設計，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度所決定的承載能力，而
4、齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可選取彎曲強度算得模數(shù)1.485mm并就近圓整為標準值m=1.5mm,按接觸強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，無向內(nèi)突起的起筋和碎裂。(2)卷邊下部光滑，無牙齒、鐵舌、翻牙形、損傷、接縫卷邊松動等缺陷。（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45%以上。=(BH+CH+1.1tc-W)/W-(2.6tc+1.1tb)100%卷邊過程分析卷邊輪的徑向進給量S可由下式表示： S=(a1-a2)/nZ (mm/r)式中：a1當卷邊輪開始滾動時，卷封輪中心與罐體
5、中心之間的距離（mm）；a2當卷邊輪完成密封操作時，卷封輪中心到罐體中心距離（mm）；n當卷邊輪徑向推進a1-a2時，主軸上卷封輪的轉(zhuǎn)數(shù)（r）；Z同時做同一作業(yè)卷封輪個數(shù)。卷邊輪的理想卷曲曲線分析 第一卷邊輪的徑向進給距離一般為總徑向進給距離的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，不應選擇S太大。參照現(xiàn)有的封口機型號，選取S總=4.7mm，第一道滾輪徑向進給量 S1=3.5mm，第二道S2=1.2mm。由分析計算得：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)確定凸輪輪廓設計設計要求：1、推桿類型：對心直動滾子推桿2、工作條件：高速輕載3、對導桿的運動要求為：當凸輪旋轉(zhuǎn)30，導桿向罐體中心偏移8mm(裝卸)當凸輪旋轉(zhuǎn)77，導桿向中心偏移3.5mm(進給)當凸輪旋轉(zhuǎn)190，導桿保持當凸輪旋轉(zhuǎn)30，導桿遠離罐體中心偏移11.5mm當凸輪旋轉(zhuǎn)33，導桿保持不變（1）在設計先要設計確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸設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動的運動規(guī)律，因其工作條件為高速輕載，因選用amax和jmax較小的運動規(guī)律，以保證推桿運動的平穩(wěn)性和工作精度。由下表可知，本推程運動規(guī)律可選用正選加
7、速度運動規(guī)律，回程運動規(guī)律可選用五次多項式運動規(guī)律運動規(guī)律運動規(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)*適用場合適用場合等速運動1.00低速輕載等加速運動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式1.885.7760.0高速中載(2)求理論廓線和實際輪廓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, 將進給凸輪設計成整體式，由于結(jié)構(gòu)配置上的特殊性, 相對圖的工作循環(huán)圖來說, 頭道凸輪曲線應超前二道凸輪曲線30, 這樣頭道、二道滾輪才能做到真正同步。PART04總結(jié) 通過對大量的原理和方案選擇，又經(jīng)過了零件參數(shù)的計算，最終設計出此項機械結(jié)構(gòu)。采用了二重卷邊的封罐原理，電機帶到皮帶輪，再用齒輪傳遞扭矩，兩個齒輪帶動導桿繞罐體旋轉(zhuǎn)并且在凸輪槽里移動完成封罐操作。該封罐機適用于小企業(yè)生產(chǎn)，單件生產(chǎn)，小批量生產(chǎn)的工廠。擁有操作簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、噪音小、效率高，可連續(xù)運行，故障率低，維護成本低等優(yōu)點。 雖然已經(jīng)完成了對基本要求的實現(xiàn)，但是仍然有許多不完美之處，倘若可以改進，那么在此結(jié)構(gòu)的基礎上，可以實現(xiàn)在以下的兩個方面：1. 此封罐機是半自動封罐機，所以可以添加新的功能，比自動升降罐體。2. 可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)減輕運動過程中零件與零件之間的磨損，提高封罐機的使用壽命。感謝聆聽 批評指導答辯人：李雙江 指導老師：畢永利機電工程學院機械專業(yè)15級
畢業(yè)答辯-金屬圓罐封蓋機結(jié)構(gòu)設計
