椭圆形金属罐多头封罐机的设计—卷封机构的设计

天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业： 班级学号： - 学生姓名： 指导教师： 教授 二年六月天津职业技术师范大学本科生毕业设计椭圆形金属罐多头封罐机的设计卷封机构的设计专业班级：学生姓名：指导教师： 教授学 院：20 年 月摘 要本次毕业设计主要研究课题是椭圆形金属罐多头封罐机的设计卷封机构的设计。本文通过研究基本的封装原理以及多种封罐机结构形式与不同种类封罐机进行对比后，提出了基本的设计思路与原理，并在前人的基础上充分优化设计。根据本次设计的任务要求针对封罐机机械中送盖机构、送罐机构、卷封机构三个部分中的卷封机构进行详细设计，并对其余设计进行了内容参考。封罐机的卷封机构形式多样，并且结构较为复杂，主要利用了凸轮的间歇传动与仿形特点，利用行星齿轮与普通圆柱齿轮进行配合使用将各种灌子外形特点的结构进行了充分的仿形与卷边操作。通过三维软件 Solidworks 进行设计后基本表达了整个传动结构与执行机构之间的关系并且选用基本的标准件进行装配优化了设计内容，同时利用三维软件设计过程中参数化可修改的特点进行优化设计，最后利用 CAD 与三维软件的交互功能输出正确的工程图纸。关键词：卷封机构；Soldiworks；凸轮；行星齿轮ABSTRACTThe graduation design main research topic is the design - oval metal tank long the seaming mechanism. In this paper, through comparative analysis on basic principle and a variety of packaging sealing machine structure and different kinds of sealing machine, puts forward the design idea and basic principle, and make optimization design on the basis of previous.According to the design of the mission requirements for mechanical sealing machine cap feeding mechanism, tank delivering mechanism, sealing mechanism three parts of seaming mechanism was designed in detail, and the design of the content reference. Sealing structure sealing machine variety, and the structure is more complex, the main use of the intermittent transmission and profile characteristics of cam, is with the use of various irrigation sub structure shape characteristics of profiling and roll full edge operation using planetary gear and a cylindrical gear.Design through 3D software Solidworks the basic expression of the relationship between the transmission structure and execution mechanism and selection of basic standard parts into the pack with optimization design content, characteristics and the design parameters in 3D software can be modified to optimize the design, the interactive function of output CAD and 3D software engineering drawings correctly.Key Words： seaming mechanism; Soldiworks; cam; planet gearI目 录摘要 .3ABSTRACT .31 绪论 .31.1 封罐机基本原理 .31.2 封罐机型式与基本种类 .31.3 封罐机的选用原则 .31.4 主要研究任务与方法 .32 方案分析与对比 .52.1 卷边封口工艺 .52.2 封罐机的主要组成部分 .52.3 典型封口装置 .52.3.1 卷边滚轮的运动分析 .52.3.2 卷封装置的机构 .62.3.3 二重卷边的形成过程 .62.3.4 卷边滚轮的运动分析 .52.3.5 卷封机构的结构类型 .62.3.6 仿形运动的结构形式 .62.4 方案总结 .53 三维设计的应用 .113.1 Solidworks 软件介绍 .113.2 标准件选取与应用 .114 卷边机构设计与计算 .134.1 齿轮传动设计 .134.2 凸轮设计 .134.3 轴承计算 .134.4 轴刚度计算 .13结 论 .14参考文献 .15致 谢 .17天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计11 绪论1.1 封罐机基本原理封罐、封袋机械一般都属于专用机械，其结构型式应满足食品的种类、性质和包装容器的工艺要求。封罐机是罐头食品生产过程中的重要机械设备之一。罐头的密封是通过封罐机来完成。铁罐是采用二重卷边法，玻璃瓶是采用一重压封法。目前封罐机正向多头型式发展，最快速度为每分钟封 1500 罐，而每分钟卷封 250 罐的封罐机，已很普遍使用。卷封的基本原理：一、刚性、半刚性容器的几种封口形式采用柔性材料包装物品,除手工袋装以外,多在有关设备的封口工位上完成粘封或热封,不需另设封口机。而采用刚性、半刚性包装容器(如金属罐、玻璃瓶、塑料瓶等),在完成物品的灌装、充填之后,一般需借助相应的封口机械进行封口,以使产品得以密封保存,并便于流通、销售和使用。根据刚性、半刚性容器的种类及其对产品的密封要求, 常见的封口形式大体上有下列几种。(1)卷边封:将翻边的罐身与涂有密封填料的罐盖内侧周边互相钩合、卷曲并压紧而使容器密封。这种封口形式主要用于马口铁罐、铝罐等金属容器以及新近开发的复合罐。(2)压盖封:将内侧涂有密封填料的外盖压紧并咬住瓶身或罐身而使其密封。这种封口形式多用于玻璃瓶与金属盖组合的容器,如瓶装啤酒、瓶装酱菜等。(3)旋盖封:将螺纹盖旋紧容器口而使其密封。这种封口形式主要用于盖子为塑料或金属件,而罐身为玻璃、陶瓷、塑料或金属件组合的容器,如瓶装奶粉、牙膏管等。螺旋盖容易开启和密封,并能重复使用,应用相当广泛。 (4)压塞封:将内塞压在容器口内而使其密封。天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计2这种封口形式主要用于软木塞或塑料塞与玻璃瓶密封的容器,如瓶装酒、瓶装麦乳精等。因内塞难以达到完全密封,通常还要辅以蜡封、旋盖封或压盖封。(5)折叠封:将包装容器的开口处压扁再进行多次折叠而使其密封。 这种封口形式主要用于半刚性容器,如装填膏状物料的铝管等。通常折叠封口后常需压痕,以增强其密封效果。为了可靠地实现上述各种形式的封口作业,应根据具体条件适当地选用相应的专用机械。1.2 封罐机型式与基本种类由于罐头的品种繁杂，容器的形状多样，有圆形、扁方形、马蹄形、椭圆形等。容器材料也多种，如镀锡薄钢板，玻璃等。因此，封罐机的型式也是多种多样的。封罐机的操作方式各有不同，主要有1、手动式封罐机。 人工操作，速度慢，劳动强度高。在实验室或原料地少量封罐用。2、半自动封罐机。 小厂使用。40 罐/分左右，人工加盖送罐，卷边由机械传动达到。(1)在封罐时，罐体本身旋转，卷边滚轮对罐体中心仅作径向推进及卷封。(2)在封罐时，罐体本身固定不动，卷边滚轮绕罐体旋转进行卷封。3、自动封罐机。 封罐速度快，节约劳动力，产品质量高，一般机构较复杂。(1)真空封罐机，适于实罐车间生产，产生真空的方法有机械式和蒸汽喷射式等。(2)非真空封罐机，适用于空罐封底和实罐车间与排气设备配套使用。封罐机的包装方式也各有不同，可以分类：1、镀锡薄钢板罐封罐机 (1)半自动封罐机。 一般是单机头，需人工配合，卷封时有罐体固定和旋转两种。天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计3(2)自动封罐机。 单机头真空自动封罐机卷边过程罐体多属固定不动，封罐全由机械动作完成。 多头自动封罐机目前有 4 头、6 头、8 头、10 头、12 头等高速多头封罐机，最高达 1400 罐分。A 单塔式封罐机：封罐时罐体仅绕轴旋转的封罐机；既绕塔轴旋转又绕本机头轴旋转的封罐机。B 双塔式封罐机：一般由预封机和封罐机所构成，有利于提高封罐速度。2、玻璃瓶封口机(1)半自动封口机。具有压紧压头的封口机，封口时瓶体固定不动。用压紧板来压紧瓶盖的封口机，封口时，瓶体向前运动。具有滚转滚轮的封口机，如500 毫升玻璃瓶封口机。(2)自动封口机。A 具有压紧压头的封口机，封口时瓶体绕机轴旋转。B 具有滚转滚轮的封口机，密封时，一种是瓶体固定不动，另一种瓶体绕机轴及本身的轴旋转。 1.3 封罐机的选用原则在选择封罐机时，必须将各品种的特殊性和普遍性结合起来，全面进行分析。(1)必须满足罐头生产工艺要求。根据生产流水线，各机台生产能力互相配合，协调均衡。如生产果蔬及汤汁类的罐头，一般选择在卷边时，罐体固定不动型式的封罐机，以保证封罐时，不会甩掉汤汁；如生产家禽类的罐头，应选择有较高真空度的封罐机。(2)选用技术上先进，经济上合理的，体积小，维修方便，劳动强度低，能一机多用的设备。(3)符合食品卫生条件，易清洗及装拆；不至于造成对食品的污染。(4)尽量采用具有较先进控制机构的封罐机，如控制真空、过载、有罐有盖、无罐无盖等自动控制机构，有利于提高产品质量，减少浪费。(5)根据封罐机的主要技术特性来选择。1.4 主要研究任务与方法1.椭圆形金属罐多头封罐机可同时对多个椭圆形金属罐进行封罐，大大提高了生产能力。封罐机主要由卷封机构、送盖机构、送罐机构等组成。要求确定运动方案，选择原动机，设计机械传动系统和各执行机构，进行零部件的设计与计算等。天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计4本次设计的技术要求主要是：椭圆形金属罐尺寸：长轴不大于 150mm，短轴不大于 60mm；生产能力：大于 100 罐/min；2.研究思路和主要方法是：认真分析研究本次的设计课题椭圆形金属罐多头封罐机的设计卷封机构的设计，经过分析可以知道本次设计的课题主要对象是金属罐的封口机械设备，同时该课题要求封口形状为椭圆形，并且要求进行多头封罐。由于封罐机机构复杂主要有送盖机构、送罐机构、卷封机构等，本次设计的部分主要是封罐机的卷封机构。为了达到设计的要求通过对之前设计的封罐机进行分析和对比参照他们的设计数据和结构特点进行改良操作，理清设计思路，并提出合理的方案，然后通过三维软件 Solidworks 进行绘制本次设计的三维图，充分利用三维设计的可更改性能，参数化设计特点进行优化设计，最后绘制 CAD 图纸。2 方案分析与对比2.1 卷边封口工艺用滚轮将罐盖和罐身凸缘的周边，通过互相卷曲、钩合、压紧来封闭包装容器的机器。按罐形可分为圆形罐封罐机和非圆形罐封罐机两大类。卷封工艺过程主要内容是：装有内容物的罐身由带有推头的送罐链按一定间隔依次送进六槽转盘的进罐工位处。放在罐盖存槽口内的罐盖由分盖器将最下面的一只分离出，随后由推盖板送进六槽转盘的进罐工位并加于罐身的上方。随着六槽转盘间歇转至卷封工位时，托罐盘将罐身及罐盖一起升起，由封盘上的两道卷边滚轮完成二重卷边。最后，当卷封好的罐头被间歇转至出罐工位时，即沿着斜道滑至输送带上被带走。2.2 封罐机的主要组成部分封罐机的主要结构组成有：送罐机构、送盖机构、封卷机构(1)送罐机构。罐体经输送装置输送进入工作台面之后，先经进罐螺旋均匀分开，后经一间距相等的送罐推爪链条推送给六槽转盘。天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计5(2)送盖机构。成叠的罐盖放置于盖架的盖膛内，盖膛底部有旋转的分盖器，分盖器为一具有缺口的特殊形式的转动件。成叠的罐盖钩边一端置放在分盖器的周边上，另一端由导槽支承。当有一个罐体运送过来时，通过碰板及连杆机构把承托罐盖的控制板向一侧拉开，让成叠的罐盖的一端下落在分盖器上。当旋转盖的分盖器其缺口部分转至罐盖钩边处时，则最底层的一个罐盖便被分隔下来，其余的成叠罐盖仍然由罐盖控制板复位承托。已被分隔开来的罐盖便滑落在导槽内，再由定时直线往复运动的推盖板将罐盖沿导槽推送至六槽转盘的盖槽内与罐身相配合，然后由六槽转盘间歇送至卷边机头工位进行卷边作业。(3)卷边机构。长杆的下端与压盖杆钩形联接，必要时便于更换。滑套及长杆由凸轮机构(图中未示)控制作上下运动。上压头的高低位置可松开螺母，扳动压头轴上端方头部分进行调整。松开螺母和锁紧螺母可方便地取下封盘。卷封机构整个旋转部分的重量经轴承、托盘和顶盘支承在机架上。而机架吊装在导轨内(图中未示)，通过手轮和丝杆可以随意调节整个卷封机构的高低位置，以适应不同规格罐头的卷封需要。 2.3 典型封口装置2.3.1 卷边滚轮的运动分析对圆形盖:卷边滚轮相对于罐身应完成周向旋转运动和径向进给运动。2.3.2 卷封装置的机构1.实现周向旋转运动的结构形式(1)罐体与罐盖不动，卷边滚轮绕罐旋转(2)罐体与罐盖自行旋转，卷边滚轮不绕罐转动2.实现径向进给运动的结构形式偏心套筒机构的结构形式2.3.3 二重卷边的形成过程使罐体与罐盖的周边牢固地紧密钩合而形成的五层(罐盖三层、罐体两层)马口铁皮的卷边缝的过程，称作二重卷边。为了提高罐体与罐盖的密封性,在盖子内侧预先涂上一层弹性胶膜(如硫化乳胶)或其它填充材料。天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计6二重卷边大都采用滚轮进行两次滚压作业来完成。在未卷边前的位置如实线所示,头道卷边结束后则如虚线所示。开始时,头道卷边滚轮首先靠拢并接近罐盖,接着压迫罐盖与罐体的周边逐渐卷曲并相互逐渐钩合。当沿径向进给 3.2mm 左右时,头道卷边滚轮立即离开。此时二道卷边滚轮继续沿罐盖的边缘移动二道卷边能使罐盖和罐体的钩合部分进一步受压变形紧密封合,其沿径向进给量为 0.8mm 左右。两次进给量共约 4mm。 由此可见头道和二道卷边滚轮的结构形状显然不同。通常头道卷边滚轮的沟槽窄而深,而二道卷边滚轮的沟槽则宽而浅。 2.3.4 卷边滚轮的运动分析为了形成二重卷边缝，作为执行构件的卷边滚轮，相对于罐身必须完成某种特定的运动。若卷封圆形罐，卷边滚轮相对罐身应同时完成两种运动，即周向旋转运动和径向进给运动。若卷封异形罐，卷边滚轮相对罐身应同时完成三种活动，即周向旋转运动、径向进给运动和按异形罐的外形轮廓作的仿型运动。为使罐盖与罐体的周边逐渐卷曲变形，每封一只罐身卷边滚轮需绕罐身旋转多圈(如GT4B2 型的卷边滚轮每封一罐绕罐身转 18 圈)，而实际的有效圈数(从触及罐盖开始真正用于卷封工艺的圈数)应由单位径向进给量来确定，一般取头道为每圈 lmm 左右，二道为每圈 0.5mm 左右 。2.3.5 卷封机构的结构类型两道卷边滚轮相对罐身所作的卷边运动是由卷封机构来实现的,由于实现这种运动有多种组合方式,因而出现不同结构的卷封机构。1.周向旋转运动的两种结构形式(1)罐体与罐盖被固定不动,卷边滚轮绕其旋转。目前的卷边封口机大都属于这种结构形式,如 GT4B2 型卷封口机等。(2)罐体与罐盖绕轴自转,而卷边滚轮不绕罐作周向旋转。GT4B13 型卷边封口机,罐体被紧夹在上、下压头之间,并由行星齿轮带动自转,从而完成相对于卷边滚轮的周向旋转运动。天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计7这种结构虽较简单紧凑,但因罐体既有自转又有公转,若用于实罐卷封则其内装的液料形成旋转抛物面,易从罐口流出,从而限制了它的自转速度以及生产能力的提高。2.径向进给运动结构形式(1)偏心套筒作原动件齿轮在同轴齿轮的带动下,以相同方向不同转速分别带动偏心套筒和轴套转动。轴套又通过滑键带动封盘一起转动。封盘上装有头道卷边滚轮和二道卷边滚轮。由于封盘与偏心套筒有速差,使得封盘上的卷边滚轮相对于转轴(即罐体中心线)的距离不断变化,从而使卷边滚轮也产生了相应的径向进给运动。 图 2.1 GT4Bl 型卷边封口机卷封机构原理图1,2,3,4-齿轮,5-轴套,6-封盘,7- 偏心套筒 ,8-头道卷边滚轮 9-二道卷边滚轮,10-滑键(2)行星齿轮偏心销轴作原动件齿轮在同轴齿轮的带动下,以相同方向不同转速分别带动中心齿轮和封盘转动。该封盘上均布着四只行星齿轮与封盘一起绕中心齿轮公转。由于封盘与中心齿轮存在速差,故形成差动轮系,遂使行星齿轮连同与其固联的偏心销轴在公转的同时又作自转,从而使与偏心销轴铰支的卷边滚轮既能绕罐体作周向旋转,同时又能产生径向进给运动。天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计8其中两只头道卷边滚轮和两只二道卷边滚轮分别呈对称分布状态。图 2.1GT4B2 型卷边封口机卷封机构原理图l,2,3,4-齿轮,5-中心齿轮,6-行星齿轮,7-封盘,8-偏心销轴 9-头道卷边滚轮,10- 二道卷边滚轮(3)凸轮作原动件GT4B13 型卷边封口机,在卷边滚轮随罐体绕中心齿轮公转的过程中,由固定凸轮通过摆杆驱使卷边滚轮相对于罐体作径向进给运动。图 2.3 GT4B13 型卷边封口机卷封机构示意图1-中心齿轮,2-行星齿轮,3-上转盘,4- 摆杆天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计95-固定凸轮,6-卷边滚轮,7- 上压头 8-下压头,9- 下转盘卷边滚轮的结构形式对于罐体被固定的卷边封口机，为使卷边滚轮能完成相对罐体的周向旋转及径向进给的复合运动，则不能再单独采用固定凸轮与摆杆作原动件,而得改用差速凸轮机构一盘形凸轮摆动从动杆结构齿轮 3、4 在同轴齿轮 2、l 的带动下,以相同方向不同转速分别带动封盘 9 及叠放的四只盘形凸轮 5、6、7、8 转动。其中 5、6 分别为头道、二道的共扼进给凸轮,7、8 分别为头道、二道的进给凸轮。封盘上对称安装着一对头道卷边滚轮 11 和一对二道卷边滚轮 12。由于封盘与凸轮有速差,凸轮就通过摆杆 10 驱动卷边滚轮作径向进给运动。图 2.4 GT4B6 型卷边封口机卷封机构原理图l,2,3,4-齿轮,5-头道共额进给凸轮,6-二道共扼进给凸轮 7-头道进给凸轮,8-二道进给凸轮,9-封盘,10-摆杆 11-头道卷边滚轮,12-二道卷边滚轮端面凸轮直动从动杆结构GT4B7 共有四组卷封机构,图中除中心轴 14、中心齿轮 1 和大转盘 6 外,仅表示了一组卷封机构。其中行星齿轮 2 由大转盘 6 带动绕中心轴 14 公转,在旋转轨道旁装一固定端面天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计10凸轮 4,控制从动杆 5 作上、下往复运动,从而使轴套 7 沿滑键 3 也作上、下往复运动。通过凸轮斜块 9 控制摆杆 10 摆动,从而使卷边滚轮 12 完成径向进给运动。由于中心齿轮 1 与大转盘 6 之间存在速差,因此卷边滚轮又能完成绕罐的周向旋转运动。2.3.6 仿形运动的结构形式1.GT4B4 型卷边封口机的卷封机构它采用罐型靠模为作用件,以完成仿型运动。齿轮在同轴齿轮的带动下,以相同方向不同转速转动,并分别带动封盘和盘形凸轮组转动。该凸轮组共有四只凸轮,其中一对为头道共轭的进给凸轮,另一对为二道共轭的进给凸轮。当封盘相对凸轮转动时,由于两者有速差,从而使进给凸轮摆杆产生摆动,并通过连杆、卷边滚轮摆杆驱动卷边滚轮作径向进给运动。与此同时由于卷边滚轮摆杆与靠模摆杆都铰接在 C 点,而靠模摆杆又绕固定的罐型靠模凸轮 7 摆动(摆动支点为封盘上的 A 点),因此卷边滚轮又能作仿型运动。该机有四只卷边滚轮,头、二道各两只。2.以非罐型靠模为作用件前述的罐型靠模在转弯处曲率变化较大,使得卷边滚轮在该处的惯性变化剧增,严重地影响了卷封质量, 也限制了生产能力的提高。 如卷封方形罐在从一条罐边到另一条罐边的转角处,很容易出现卷封不紧、起皱纹、轧伤等不符合质量标准的现象。因此如图所示 TUB54 型异形罐卷边封口机采用的靠模与所要卷封的罐头外形,既不相同也不相似,而是将转角曲率设计成变化比较缓和的形状,以利提高卷封质量。该机同样有四只卷边滚轮(头、二道各一对),图中也只画了一只天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计11图 2.5 TUB54 型卷边封口机卷封机构立体示意图l,2,3,4-齿轮,5,6- 共轭的进给凸轮 ,7-进给凸轮摆杆,8-调节齿轮,9-轴,10,1l- 共轭的靠模凸轮,12- 靠模凸轮摆杆,13-齿轮,14不完全齿轮,15-卷边滚轮摆杆,16-卷边滚轮 17-固定轴,18- 封盘 ,19,20-轴齿轮 3、4 在同轴齿轮 2、1 的带动下,以相同方向不同转速转动,又通过轴19、20 分别带动封盘 18 和共轭进给凸轮 5、6 转动,从而使封盘上的轴 9 绕中心主轴旋转。由于该轴固联着进给凸轮摆杆 7 和齿轮 13,因此当它们也绕中心主轴公转时,则能相对封盘摆动,再通过齿轮 13、14 的啮合传动而使卷边滚轮 16 作径向进给运动。又由于不完全齿轮 14 铰支在与轴 9 活套相连的靠模凸轮摆杆 12 上,这样在一对固定的共扼靠模凸轮 10、11 的作用下,遂强制不完全齿轮 14 既能自转,还能绕齿轮13 摆动。结果卷边滚轮即协调地完成了周向旋转、径向进给和仿型的复合运动。调节齿轮 8 是用来改变卷边滚轮安装的初始位置,松开轴 9 与摆杆 7 的连接,即可转动调节齿轮,从而达到位置调节要求。2.4 方案总结本次设计经过方案对比选择的方案简图如下所示：天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计12基本的方案原理：齿轮 1 带动齿轮 2 转动，从而带动封盘 9 绕罐转动，进给摆杆中心 A 及封口摆杆中心 B 也随之转动，当封口摆杆 10 一端的靠模滚子 13 紧贴着适当设计的非罐形靠模凸轮 11 转动时，其另一端的卷边滚轮中心所形成的轨迹，即是所需封口的罐头外形轮廓的相似形（罐形+滚轮的工作半径） 。齿轮 4 由齿轮 3 带动与封盘 9 作同向转动，从而带动与之固连的进给凸轮 5,6 作与封盘同向但不同转速的转动。进给凸轮与封盘之间有速差，当两者产生相对运动时，进给凸轮就使进给摆杆 8 摆动，从而使封口摆杆中心 B 的位置发生微量变化，即可产生径向进给的效果。这样，卷边滚轮就协调的完成了周向仿形和径向进给的复合运动。为方便设计制造，对进给摆杆与封口摆杆之间的传动关系,通常都是使其保持 11的比例关系,但也有由于机构条件的限制而不能保持这个比例的,这就要对每一个滚轮径向进给量计算出其相应的进给凸轮的径向量。综合以上分析后：1.一般卷边封口机主要有人工控制、半自动化、全自动化，本次选择的方案是半自动化加工 2.所封的罐型可分为两类：封圆形罐；封异形罐，其中异形罐是指方形罐、椭圆形罐和马蹄形罐等。本次设计任务中明确要求设计椭圆形罐的封装卷边机构，所以属于异型罐。3.卷封操作条件可分为两类：单头卷边封口机；在真空状态下卷封，真空下一般用于实罐车间。天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计134.单机的卷封机构数目可分为单头卷边封口机；多头卷边封口机，后者的多头卷边封。口机应用较广的有 GT4B7 型，他为四头卷边封口机，生产效率高，速度快。5.周向旋转运动的结构形式选择的是罐体罐盖不动，而滚轮与机构进行旋转运动。6.径向进给运动结构形式，选择了利用凸轮作为原动件。7.卷边滚轮的结构形式，选择盘形凸轮摆动从动杆结构。8.仿形运动的结构形式，选择以非罐型靠模为作用件。3 三维设计的应用3.1 Solidworks 软件介绍Solidworks 公司是专业从事三维机械设计、工程分析和产品数据管理软件开发和营销的跨国公司，其软件产品 Solidworks 提供一系列的三维（3D ）设计产品，帮助设计师减少设计时间，增加精确性，提高设计的创新性，并将产品更快推向市场。Solidworks 软件组成：1.2D 到 3D 转换工具将 2D 工程图拖到 SolidWorks 工程图中的功能；支持包括外部参考的可重复使用 2D 几何；视图折叠工具，可以从 DWG 资料产生 3D 模型。2.内置零件分析测试零件设计，分析设计的完整性。3.机器设计工具具有整套熔接结构设计和文件工具，以及完全关联的钣金功能。4.模具设计工具测试塑料射出制模零件的可制造性。5.消费产品设计工具保持设计中曲率的连续性，以及产品薄壁的内凹零件，可加速消费性产品的设计。6.对现成零组件的线上存取让 3D CAD 系统使用者透过市场上领先的线上目录使用现在的零组件。天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计147.模型组态管理在一个文件中产生零件或零组件模型的多个设计变化，简化设计的重复使用。8.零件模型建构利用伸长、旋转、薄件特征、进阶薄壳、特征复制排列和钻孔来产生设计。9.曲面设计使用有导引曲线的叠层拉伸和扫出产生复杂曲面、填空钻孔，拖曳控制点以进行简单的相切控制。直观地修剪、延伸、图化、缝织曲面、缩放和复制排列曲面。图 3.1 三维设计与应用3.2 标准件选取与应用标准件库的价值在于机械产品有 10%25%的零件为标准件，标准件的使用极大地节省产品的制造成本。在产品开发过程中标准件库同样能节省大量的设计成本，天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计15如果没有标准件的三维模型库，工程师将花费大量的时间在简单的重复建模工作上，造成设计资源的浪费。以一个轴承模型为例：工程师通常需要 2 个小时才能建立一个合格的模型，而从标准件库中选用，只需要 1 分钟。世界上主流标准库与零件图有 traceParts 零件库、 Cadenas 零件库、Strack Norma 模具标准件库。国际市场上常用的标准件库有：发恩特标准件库、新迪 3D零件图、迈迪标准件库、LinkAble PATcommunity 。图 3.2 标准件库应用solidworks 标准件库主要为 Solidworks 软件开发的标准件三维模型图库，主要包括螺栓，螺母，螺钉，螺柱，键，销，垫圈，挡圈，密封圈，弹簧，型材，法兰等。Solidworks 软件右侧的 Toolbox 是较为方便可以调用的零件库。从图中可以看出内部涵盖了美国、中国、英国、发过、澳大利亚等众多国家的标准件，普通的紧固件、型材、辅助件都有相关的标准可以查找。天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计16图 3.3 标准紧固件选型举例4 卷边机构设计与计算4.1 齿轮传动计算传动装置传动比输入转速 n=90r/min天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计17速度不高故选用 7 级精度(GB/0095-88)材料选择:由表 10-1 选择小齿轮的材料为 40Cr(调质)硬度 280HBS,大齿轮的材料为 45(调质) 硬度为 240HBS 机械设计初选顶小齿轮数 Z1=50 ，顶大齿轮数为 Z2=75，模数选择 m=2顶小齿轮分度圆 d1=Z1xm=100，顶大齿轮数 Z2=Z2xm=150中心距离 a=（d1+d2）/2=125初选底小齿轮数 Z1=35 ，底大齿轮数为 Z2=90，模数选择 m=2顶小齿轮分度圆 d1=Z1xm=70，顶大齿轮数 Z2=Z2xm=180中心距离 a=（d1+d2）/2=（70+180 ）/2=125为了保证传动的平稳两组齿轮同时选择模数为 2传动比 i1=Z2/Z1=1.5，i2=Z4/Z3=2.57根据输入转速 n=90r/minn1=n0xi1=1.5x90=135r/minn2=n0xi1=2.57x90=231.3r/min4.2 凸轮设计计算凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置。凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。本次设计的罐体为异性外形，尺寸要求小于等于 150mm，小于等于 60mm，选择滚轮直径为 40，运动轨迹如图所示。天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计184.3 轴承的计算图 3.1 力矩分布轴承校合根据轴的的结构绘制所受载荷最大时的受力分析图，如下已知重量为 10kg ，L1=46.5mm ，L2=37.5mm根据上面计算的加速度得 ，NF256/)3.401(NLFR97.5.3462102由图可知轴承不受轴向载荷作用，既 A0 N比值天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计19A/R 0查下表知 A/Re当量动载荷 )(YAXRfP查表 X=1 Y=0fp 取 1.2P1.2（1 141.030 0）169.236 N根据式 136，求额定载荷nLch 32.186051263.91066 选滚动轴承型号为 6004，Cr7.22 kN Cr0=4.45 kNA/ Cr0=0查表，A/ReX、Y 值不变，P 值不变。演算寿命 hLh 5010389).72(106故所选轴承寿命满足。4.4 内小轴刚度计算首先钢的弹性模量 E=210GPa轴悬臂部分的总长 L=50mm轴上的受力位置默认在轴的中心位置 a=L/2=35mm轴的直径 d=16mm maLEIPfzB 58922 104.30865.17.30.12066536 天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计20451097.13.04LfB结果LmfB5.说明轴的变形十分微小能满足刚度要求天津职业技术师范大学 2014 届本科生毕业设计21结