机械原理设计————易拉罐

2014年机械原理课程设计说明书
易拉罐打码装箱机设计
设计者
姓名：柴亦奇学号： 10121185 班级：过程120 姓名：蔡伟杰学号： 12120024 班级：过程120
指导教师：殷勇辉
完成日期：2014年7月3日
前言
机械原理课程设计是机械工程类专业学生完成本专业教学计划的一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。

这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。

目录
一、装箱机的介绍 (3)
二、题目分析 (3)
三、运动方案简介 (3)
四、结构设计、尺寸设计及其计算 (4)
4.1进料机构设计 (4)
4.2打码机构 (6)
4.3真空气吸式运料机构 (7)
4.4装箱机构 (8)
4.5方案优化 (8)
五、系统评价 (9)
六、设计小结 (10)
七、参考书目 (11)
一、装箱机的介绍
随着饮料业的迅速发展，易拉罐打码装箱机已经成为现代啤酒饮料罐装生产线上不可缺少的设备，装箱机是一种将无包装的产品或者小包装的产品半自动或者自动装入运输包装的一种设备，其工作原理是将产品按一定排列方式和定量装入箱中（塑料箱、托盘），并把箱的开口部分闭合或封牢。

按照装箱机的要求，它应具有纸箱成形（或打开纸箱）、计量、装箱的功能，有些还配有打码，封口或者捆扎功能。

二、题目分析
该机主要由机械和电子控制组合而成，结构简单。

有真空气吸式抓头抓放瓶，通过可靠的机械运动和先进的电控技术把瓶子准确、可靠地放进箱子里。

它的主传动是由带制动的双速电机驱动。

主传动的启动、增、减速和制动由微机控制，转换平稳，传送带传送机构，使箱子子在整个提速运行、移动过程平稳。

该机在起动和终止均缓慢平稳，而中途较快，缩短非工作时间。

该机全自动工作，并能自动调节生产速度，与整齐生产线同步运行。

三、运动方案简介
易拉罐打码装箱机设计用以下机构结合搭配组成：这种机主要由：送料装置、分瓶装置、抓瓶装置、曲柄滑块机构、传动装置、装箱装置、等组成。

四、结构设计
易拉罐打码装
箱机
定量进料间歇转位机构打码机构真空气吸式运
料机构
装箱机构
易拉罐打码装箱机的生产能力为打码3000罐/h （12罐/箱），所以选用生产能力为3000罐/h （250箱/h ）进行设计
1、进料机构设计
进料是整个装置中负责将待装箱的易拉罐传送到打码位置的机构。

它需要在运动规律上和控制打码的机构和控制推箱的曲柄滑块机构相互配合才能完成此装置的工作要求。

为了使工作周期易于控制，我们决定由皮带轮传动来达到运送工件再由摆动载料槽轮定量进料间歇转位机构来进料。

首先为了使工作周期易于控制，我们决定由皮带轮传动来达到运送工件再由摆动载料槽轮定量进料间歇转位机构来进料。

由于整个装运中易拉罐都是平放，因此我们选用摩擦力较大的皮带，并且皮带轮上有凹痕，便于固定易拉罐。

摆动载料槽轮定量进料间歇转位机构我们选用6槽机构，每一槽中可放置6个易拉罐，这考虑到一方面使定量进料效率更高，一方面又使其负载不至于太大。

这样槽轮运站一周可运送3箱易拉罐。

转速 min /39.1603h
/2501r n =⨯=
箱.
为了控制其运动，我们设计用轴承把槽轮机构与之相连，并且为了运动一致性，我们选用了6齿槽轮机构。

槽轮机构由带圆销的拨盘和带有6个径向槽的槽轮组成，拨盘与电动机相连，由于拨盘每转动一周，槽轮转动60°，也就是转动到下一槽，为了满足装箱效率，我们选择拨盘转速（电动机转速） min
/33.8605.0h
/2502r n =⨯=
箱
以下为相关的计算说明与机构简图：
主动拨盘转一周时，槽轮的运动时间t2与拨盘的运动时间t1的比值 τ 为槽轮机构的运动系数 τ=2t /1t
拨盘转过一周的时间为：1t =2π/1ω 若拨盘上有k 个圆柱销，则拨盘每转一周， k 次拨动槽轮。

每次拨动槽轮的运动时间为：
1'
2ωψ=k
t
根据设计需要ψ=π/3 用槽轮相关性质证明可得内槽轮机构拨盘上的圆柱销只能有一个，所以k=1，易得τ=1/6。

为了方便，我我选用半径相等的拨盘和槽轮，具体数据如图。

2、打码机构设计
利用传送带机构，把进料机构输送出的6个一组的易拉罐输送到打码平台上,打码平台为一整排细圆轴，细圆轴可固定易拉罐，为接下来进行打码和机械爪运输提供方便。

工作时易拉罐由传送带6个一组送入平台后,打码头经曲柄滑块控制将会在易拉罐底打码。

平台后面是一块挡板,起到固定作用，打码使可将易拉罐固定。

打码机是一曲柄滑块机构，滑块上连有打码探头，可对6个一组的易拉罐进行打码， 由于装箱速度为,6
min
/2560h /250箱箱==
v 所以曲柄滑块控制的打码机构的工作周期为s 2.7min 12.02
256
==⨯=
T 。

3、吸盘机械爪运料机构
我们采用真空吸盘式机械爪，吸盘可吸附易拉罐底部，一个机械爪上有6个吸盘，可同时吸附6个易拉罐，然后将易拉罐提起，吸盘可转动，这样就可以将易拉罐提起，另外两个机械爪之间错开，装箱时方便装箱，使易拉罐竖直分为两排装箱。

工作时，机械爪从打码平台将易拉罐提起，通过环形传送带把易拉罐运送到装箱平台，进行下一步装箱工作。

由于装箱速度为,6
min
/2560h /250箱箱==
v 所以为一个机械爪工作间隔s 2.7min 12.02256
==⨯=
T 。

4、装箱机构设计
由两传送带和和一个推送机构组成，一个传送带为输入传送带，进行送空箱，另一个传送带为输出传送带，为送满箱。

推送机构为曲柄滑块。

为满足送空箱与送满箱速度之比＞1.3∶1，又为了方便装箱，我们设置传送带的速度为1.5∶1。

装箱速度6
min /2560h /250箱箱==
v 因此6分钟挡板需推送25箱，所以我们设计推送机构个周期s 4.14min 24.0256
===
T 。

工作时，空箱被送进平台，由吸盘式机械爪运送两组易拉罐，然后挡板将把箱子推向输出传送带。

5、方案优化
在分料过程中，为了达到计件和间歇式工作的目的，我们想了三个方案：
方案一、推拉挡板式定量进料机构 方案二、摆动在料槽式定量进料机构 方案三、真空气吸式进料料机构
方案一、
如图所示为推拉挡板式定量进料机构。

挡板
2由针形气缸1驱动。

推拉挡板2开有让物料通
过的孔K。

物料P沿着导料槽3的运行和停止由
推拉板2的往复运动拉控制。

当多件计量时，只要根据物料的大小来设定
推拉挡板回弯部分所需空间以及设定适当往复
运动时间，就可达到计件目的。

不过本机构较为复杂，工作中冲击和磨损较
大，不适合易拉罐的计件。

方案二:
如图所示为摆动在料槽式定量进料机构。

摆动盘1只有一道载料槽，摆动盘在a为范围内做往复摆动时，载料从进料口A接入物料P随即转到出料口B而进入送料导槽。

双点画线位置表示摆动盘送料后回摆角，从进料口A再次接料的状态。

此机构计件容易，进料间隔时间易控制，冲击和磨损不大，适合易拉罐的分料计件工作。

方案三
真空气吸组件1作上下运动，3带动其下组件作横向往复运动。

气吸组件1的吸盘先从A端吸取物料P，然后2,3将其提起和向右传送到B端，并随即向下送进料盘和释放。

之后，以相反的运动运动程序返回起始端。

此机构计件稳定，但运动复杂，且此机构是竖直方向送件，与之后水平打码机构不好衔接，因此不适用于对易拉罐的分料计件。

不过我们对其改进，使之吸盘可旋转，应用到易拉罐的装箱，利用此机构，把易拉罐从打码平台竖直用送到装箱平台。

综上所述，摆动在料槽式定量进料机构最适合易拉罐的分料计件工作。

在打码机构和装箱机构中，关于打码和推箱，我们有三个方案
方案一：用凸轮控制挡板的运动；
方案二：用连杆机构来控制挡板的运动；
方案三：用曲柄滑块控制挡板的运动；
综合分析以上三种方案，方案一中因为凸轮是平放,只有推程没有回程连续推箱效果无法实现.故不能用凸轮控制推件的运动;方案二比较复杂，连杆较多，不容易实现;方案三结构简单，而且其运动规律符合工作需求，将装好易拉罐的满箱推上送箱传送带后，回到原位，为下一次推箱做准备，综上所述，采用方案三曲柄滑块机构。

五、系统评价
综合评价该易拉罐打码装箱装置，该装置间歇机构，曲柄滑块机构，传送带等精确地配合运动，符合生产率为每小时打码3000罐和每12罐分为两叠装满一箱的技术要求，推块对工件的冲击较小，总的来说该设计符合技术要求。

六、设计小结
这次课程设计是我们第一次独立地对一个完整的机械进行设计。

当我们看到课程设计任务书的第一眼时，还以为这次的作业和以往经历过的无数次的考试一样：老师给你一份写满了题目的试卷，而你只需要对这些题目一一分析，再写下自己的思考就算完成了。

然而，在我们花费了一整个下午对课题进行了一番研究之后，我们才预感到这不是一件简单的事：老师给我们的是一张白纸，连题目都还需要我们自己去写。

我们选择的课题它的工作机理理解起来并不难，难的是在设计过程中对于机器实际运作时可能发生的一系列问题的解决。

很多问题困扰了我们很久，为此我们修改了方案数次。

虽然这个问题花费了我们不少时间，但是在解决问题的过程中我们确实对设计过程中的细节有了更全面的了解。

这次的课程设计完成了，经过了几天的分析、计算和绘制，经过了团队合作和各自的思考，经过了无从下手和有所领悟，课程设计总算完成了。

这是分工协作的成果：柴亦奇负责整体设计和三维立体机构图绘制；蔡伟杰负责材料整合，说明书和ppt的初稿；柴亦奇再负责进行修改和完善，然而我们并不是等到各个部分的设计完成之后再将其合并汇总，交流和讨论贯穿了设计的整个过程。

我们的创新在于由于网上材料比较奇缺，我们几乎完全自主设计，运用摆动载料槽轮定量进料间歇转位机构来进料，大大提高了工作效率，是我们设计的一大突破，也是一大创新点；然后采用真空气吸式运料机构，吸盘机械爪这一构件，在机械原理教材中没有出现，却是立足于教材基础知识点的一种推陈出新，也是本次设计的创新所在从细节到整体，随着设计进度的推进，我们仿佛亲眼见证了一个个细小的零件在我们眼前组合成了一个完整的机器，如今它就在那边轰隆隆地转动着。

七、参考书目
1.《机械原理》（第六版）孙桓陈作模主编高等教育出版社
2.《机械机构及应用》（第2版）陈国华编著机械工业出版社
3.《机械原理课程设计总体概要及任务书》曾小惠王玉丹编
4.《机械设计基础课程设计》孙德志张伟华邓子龙编科学出版社
5.《机械原理》高志主编华东理工大学出版社
6. 《机械机构及应用》陈国华主编机械工业出版社
11。