高速旋转式吹瓶机的机械设计与结构分析

论文摘要

中国饮料工业的发展需要包装机械的大力支持,旋转式吹瓶机属于中空吹塑二步法成型包装机械,用于吹制矿泉水瓶,饮料瓶,医疗输液瓶等包装容器,吹瓶机分旋转式和直线式两种,与直线式吹瓶机相比,旋转式吹瓶机具有连续性,全自动化和高速高效等优点。我国旋转式吹瓶机的发展起步较晚,具有很大发展空间。本论文对旋转式吹瓶机的主机部件进行结构设计,其主要包括主轴机构,制动机构,主传动机构,取瓶与送胚机构等,主机设计是通过结合各机构设计要求与工艺要求对重要零部件进行的结构设计,使单个零件的设计与所属机构的安装与性能要求相结合实现优化设计,同时对重要外购件进行了选型,保证机构运转的可靠性与质量要求。传动系统是机械设备动力与运动传递的关键部件,本论文对传动系统各传动零部件进行了详细计算与设计,使获得的数据为主机结构设计提供依据。综合运用Excel 2003,AutoCAD 2008, proe 5.0, Matlab 7.0等软件对主机凸轮系统的底模升降凸轮,开合模凸轮,开闭锁凸轮运用解析法进行设计。采用点运动的矢量分析法对取瓶和送胚机构凸轮进行设计,有效修正作图法的缺陷,保证了凸轮轮廓曲线光滑,连续,使凸轮传动运转更稳定可靠,有效降低噪音。利用proe5 .0进行三维实体建模,可检验设计的总体布局效果和机构是否发生干涉,同时通过设定材料属性来获取相关物理参数和几何参数,为结构设计提供更详实的数据。最后运用Ansys1 2.0有限元分析软件对主机部件转动盘进行静力分析与模态分析,检验转动盘在高速与重载下的支承状况与振动特性,校核其强度与刚度,对制动与送胚机构旋转主轴进行模态分析,检验其振动特性,保证旋转精度。本课题属于工程实践技术项目,本文目的旨在为旋转式吹瓶机的设计改善与创新性设计提供系统的理论数据依据与设计思路,改变以往以经验设计和仿制为主导的设计方法,具有很大实践设计参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 旋转式吹瓶机的发展现状及趋势
• 1.2 旋转式吹瓶机的设计思想与设计方法
• 1.3 旋转式吹瓶机的整体结构与工作原理
• 1.4 课题研究的意义与内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 旋转式吹瓶机主机主要结构设计
• 2.1 机械结构设计基本准则
• 2.2 旋转式吹瓶机主要技术参数
• 2.3 旋转式吹瓶机主要部件结构设计
• 2.3.1 机架和基座支承件的结构设计
• 2.3.2 封口拉伸机构的结构设计
• 2.3.3 主轴机构的结构设计
• 2.3.4 主传动机构的结构设计
• 2.3.5 送胚机构主轴的结构设计
• 2.3.6 取瓶机构主轴的结构设计
• 2.3.7 旋转锁模机构的设计
• 2.3.8 制动机构主轴的设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 旋转式吹瓶机传动系统的设计
• 3.1 旋转式吹瓶机传动系统的设计依据与参数计算
• 3.1.1 工作机的性能参数与工况要求
• 3.1.2 原动机的机械特性与调速性能
• 3.1.3 旋转式吹瓶机的工作条件和传动设计要求
• 3.1.4 传动运动参数与动力参数的计算
• 3.1.5 主电机的选型
• 3.1.6 传动比的分配
• 3.1.7 旋转式吹瓶机传动机构的布置与传动路线的选择
• 3.2 旋转式吹瓶机传动系统重要零件设计
• 3.2.1 主传动机构与送胚机构同步带传动的设计
• 3.2.2 主传动机构与制动机构同步带传动的设计
• 3.2.3 取瓶机构与送胚机构同步带传动的设计
• 3.2.4 主轴机构与制动机构齿轮传动的设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 旋转式吹瓶机凸轮机构的设计
• 4.1 凸轮机构推杆常用运动规律及特性
• 4.2 旋转式吹瓶机主机部件的凸轮设计
• 4.2.1 拉伸凸轮导轨的设计
• 4.2.2 底模升降凸轮机构的设计
• 4.2.3 开闭锁凸轮的设计
• 4.2.4 开合模凸轮的设计
• 4.2.5 开合模凸轮连杆机构的运动分析
• 4.2.6 取瓶送胚手指凸轮的设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 旋转式吹瓶机关键部件有限元分析
• 5.1 有限单元法基本思想及应用
• 5.2 有限元分析通用软件— Ansys12.0
• 5.3 主轴机构转动盘的有限元静力分析
• 5.3.1 转动盘实体模型的建立
• 5.3.2 定义转动盘单元属性
• 5.3.3 有限元网格划分
• 5.3.4 边界条件与载荷的施加
• 5.3.5 求解
• 5.3.6 分析结果查看
• 5.4 主机部件转动盘的有限元模态分析
• 5.4.1 模态分析的目的
• 5.4.2 模态分析的过程
• 5.5 送胚机构主轴的模态分析
• 5.6 制动机构主轴的模态分析
• 5.7 本章小结
• 总结与展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 附表