機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)目錄設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)要求原動(dòng)機(jī)的選擇傳動(dòng)分配傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇減速器設(shè)計(jì)第二次減速裝置設(shè)計(jì)第三次減速裝置設(shè)計(jì)齒輪的設(shè)計(jì)方案擬定筆記綜述三種方案比較方案，選擇設(shè)計(jì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖凸輪設(shè)計(jì)，計(jì)算及校核連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)校核9 間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)10 設(shè)計(jì)感想11 參考資料1設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。在轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)上對(duì)包裝容器（如玻璃瓶）連續(xù)灌裝流體（如飲料、酒、冷霜等），轉(zhuǎn)臺(tái)有多工位停歇，以實(shí)現(xiàn)灌裝、封i等工序。為保 證在這些工位上能夠準(zhǔn)確地灌裝、封口，應(yīng)有定位裝置。如圖1-1中，工位1:圖1-1六工位轉(zhuǎn)盤1.1設(shè)計(jì)條件該機(jī)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)方式為機(jī)械傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)

2、參數(shù)方案號(hào)轉(zhuǎn)臺(tái)直徑mm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min灌裝速度r7mina600144010b550144012c50096010n轉(zhuǎn)速=每小時(shí)生產(chǎn)定額/（轉(zhuǎn)盤的?？讛?shù)*60） = （60*60） / （6*60） =10r/min1.2設(shè)計(jì)要求1 旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)一般應(yīng)包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等三種常用機(jī)構(gòu)。至少 設(shè)計(jì)出三種能實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)形式要求的機(jī)構(gòu)（其中至少冇-種機(jī)構(gòu)為本組其他成員 所沒冇），繪制包括所選機(jī)構(gòu)的機(jī)械系統(tǒng)示意圖（繪制在設(shè)計(jì)說(shuō)明書上），比較其 優(yōu)缺點(diǎn)，并最終選出一個(gè)人自己認(rèn)為最合適的機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)，繪制出其 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。2. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比（皮帶傳動(dòng)傳動(dòng)比i &quo

3、t;2,每級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比i w7. 5）3. 在圖紙上畫出旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)方案圖和工作循環(huán)圖。4. 在圖紙上畫出凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（包括位移曲線，凸輪輪廓線和從動(dòng)件的初始位 置）；要求確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，確 定凸輪輪廓線。5. 設(shè)計(jì)計(jì)算其中一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)。6. 以上所冇要求繪制的圖形均繪制在一張一號(hào)圖紙上。7. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份。2原動(dòng)機(jī)的選擇本身設(shè)計(jì)采用方案a。故采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速為1440r/mino3傳動(dòng)比分配原動(dòng)機(jī)通過(guò)三次減數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第一次減速，通過(guò)減速器三級(jí)減速到 20r/min,其傳動(dòng)比分別為2、6、6。第二次減速，夾緊裝置，轉(zhuǎn)

4、動(dòng)裝置及壓蓋裝 置所需轉(zhuǎn)速為lor/min,另設(shè)計(jì)一級(jí)減速，使轉(zhuǎn)速達(dá)到要求，其傳動(dòng)比分別為2。 ；即可滿足要求，另設(shè)兩級(jí)減速，傳動(dòng)比都為2即可。4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1減速器設(shè)計(jì)減速器分為三級(jí)減速，第一級(jí)為皮帶傳動(dòng)，后兩級(jí)都為齒輪傳動(dòng)。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下1為皮帶輪:i. = 2o2、3、4、5、6 為齒輪:z2=30,z3=180 ,z4=30, z5=180,z6=30i23=z3/z2= 180/30=6 ；i45=z5/z4= 180/3 0=6；ni=n/ii*i32* is4=1440/(2*6*6)=20r/min4. 2第二次減速裝置設(shè)計(jì)減速器由齒輪6輸出20r/min的轉(zhuǎn)速

5、，經(jīng)過(guò)一級(jí)齒輪傳動(dòng)后,減少到10r/mino6、7 為齒輪：z6=30 z7=60i67=z7/z6=60/30=2 ；n2=n i 穴67=20/2= 1 or/min4. 3第三次減速裝置設(shè)計(jì)減速器由齒輪6輸出20r/min的轉(zhuǎn)速，經(jīng)兩級(jí)減速后達(dá)到5r/min,第一級(jí)為齒輪傳動(dòng)，第二級(jí)為皮帶傳動(dòng)。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下：6、8 為齒輪:z6=30, z8=609為皮帶輪:i9=2i68=z8/z6=60/30=2n3=ni/(i68*i9)=20/(2*2)=5r/min4. 4齒輪的設(shè)計(jì)上為一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒輪（傳動(dòng)裝置中的齒輪6和齒輪7）。具體參數(shù)為：z6=30,oz7=60, mu=5m

6、m, a=20。中心距：a=m(z6+ z7)/2=5*(30+60)/2=225mm分度圓半徑：r6=a*z6/ (z7+z6)=180*30/ (30+60)=60mmxj= a*zj/ (z?+z6)=180*60/ (30+60)=120mm基圓半徑：i*b6=m *z6*cosa=5*30*cos20° =70.5mmi*b7=m*z7*cosa=5*60*cos20° =141mm齒頂圓半徑：ra6=(z6+2ha*)*m/2=(30+2* 1)*5/2=80mmra7=(z7+2ha*)*m/2=(60+2* 1 )*5/2= 151 mm 齒頂圓壓力角：aa

7、6=arccos z6cosa/ (z6+2ha*)=acrcos 30cos20°/ (30+2*1)】=25.2°aa7=arccos【zycosa/ (z7+2ha*)】=acrcos 60cos20°/ (60+2*1)】= 18.40°基圓齒距：pb6=pb7=mcosa=3.14*5*cos 20 =14.76mm理論嚙合線：nin?實(shí)際嚙合線：ab重合度：ea=【z6(tanaa6-tana)+z7(tanaa7-tana) hit=【30(tan31.32°tan20°)+60(tan26.50°tan20&

8、#176;)】/2兀=2.468a>l這對(duì)齒輪能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) 5方案擬定比較5. 1綜述待灌瓶由傳送系統(tǒng)(一般經(jīng)洗瓶機(jī)由輸送帯輸入)或人工送入灌裝機(jī)進(jìn)瓶機(jī) 構(gòu),轉(zhuǎn)臺(tái)有多工位停歇，可實(shí)現(xiàn)灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準(zhǔn) 確地灌裝、封口，應(yīng)有定位裝置。我們將設(shè)計(jì)主要分成下幾個(gè)步驟：1.輸入空瓶：這個(gè)步驟主要通過(guò)傳送帶來(lái)完成，把空瓶輸送到轉(zhuǎn)臺(tái)上使下個(gè)步 驟能夠順利進(jìn)行。2灌裝：這個(gè)步驟主要通過(guò)灌瓶泵灌裝流體，而泵固定在某工位的上方。3. 封口：用軟木塞或者金屬冠通過(guò)沖壓對(duì)瓶口進(jìn)行密封的過(guò)程，主要通過(guò)連桿 結(jié)構(gòu)來(lái)完成沖壓過(guò)程。4. 輸出包裝好的容器：步驟基本同1,也是通過(guò)傳送帶來(lái)完成。以上

9、4個(gè)步驟由于灌裝和傳送較為簡(jiǎn)單無(wú)須進(jìn)行考慮，因此，旋轉(zhuǎn)型灌裝 機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮便在于轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)、封口時(shí)的沖壓過(guò)程、工件的定 位，和實(shí)現(xiàn)這3個(gè)動(dòng)作的機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計(jì)問題。5. 2選擇設(shè)計(jì)方案機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方案轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪封口的床蓋機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)工件的定位機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)根據(jù)上表分析得知機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方案有2*2*2=8種實(shí)現(xiàn)方案這里取3種方案5. 2. 1方案i轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為不完全齒輪，封口的沖壓機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)，工件的定位機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)5.2.2 方案 ii轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為不完全齒輪機(jī)構(gòu)，封口的沖壓機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu), 匚件的定位機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)5. 2.

10、3 方案iii圖表1槽輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為椚輪機(jī)構(gòu)，封口的沖壓機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)，工件的定位機(jī)構(gòu) 為凸輪機(jī)構(gòu)5.2.4比較、選擇設(shè)計(jì)方案由于方案（一）與方案（二）的區(qū)別在工件定位機(jī)構(gòu)，方案（二）是凸輪 機(jī)構(gòu)，方案（一）是連桿機(jī)構(gòu)。在這里凸輪機(jī)構(gòu)比連桿機(jī)構(gòu)更適用，因?yàn)椋?）凸輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)t時(shí)間定位，而連桿機(jī)構(gòu)只能瞬時(shí)定位，定位效果差， 精度低。2）凸輪機(jī)構(gòu)比連桿機(jī)構(gòu)更容易設(shè)計(jì)。3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)而方案（三）與方案（二）區(qū)別在封口的壓蓋機(jī)構(gòu)，方案（三）是凸輪機(jī) 構(gòu)，方案（二）是連桿機(jī)構(gòu)。在這里則連桿機(jī)構(gòu)比凸輪機(jī)構(gòu)更適用1）加工復(fù)雜，加工難度大。2）造價(jià)較高，經(jīng)濟(jì)性不好。綜上可知：方案二在三個(gè)

11、方案中最佳，則最后選擇方案i i為旋轉(zhuǎn)型灌裝 機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案。6機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)間0。（角度）1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 130° 60° 90° 120° 150° 180° 210° 240° 270° 300° 330° 360轉(zhuǎn)動(dòng) 裝置加緊裝置壓蓋裝置,7凸輪設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核此凸輪為控制定位工件機(jī)構(gòu)，由于空瓶大約為100伽，工件定位機(jī)構(gòu)只需60mm行程足夠，故凸輪的推程設(shè)計(jì)為60inin,以下為推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律:為了更好的利用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)凸輪，根據(jù)上圖以表格的形式表示

12、出位移和轉(zhuǎn)角的關(guān) 系。度數(shù)0° 90°105°120°120° 300°315°330°-360°位移（mm）0306060300基圓：r（）=480mm滾子半徑:rr=30彳亍程：h=60mm推程角：（p=30°冋程角：（p-30°進(jìn)休止角:（ps=120°遠(yuǎn)休止角：（ps'=180°最大壓力角：atnax=28°<30°8連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核此連桿控制封裝壓蓋機(jī)構(gòu)，由于空瓶高度約為250mm,故行程不宜超過(guò)300mm,由此設(shè)計(jì)如

13、下連桿機(jī)構(gòu):曲柄長(zhǎng)：a= 100mm連桿長(zhǎng)：b=900mm偏心距：e=500mm彳亍程：s=220mm級(jí)位夾角：6 = arccos【e/(a+b)】-arccos e/(b-a) =10°最小傳動(dòng)角：rbin= arccos e/(b-a) =51.3°行程速比:k= (180° + 0 ) / (180° -0 ) =1.12>1 9間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)灌裝速度為lor/min,因此每個(gè)工作間隙為6s,轉(zhuǎn)臺(tái)每轉(zhuǎn)動(dòng)60用吋is,停留5s,由此設(shè)計(jì)如下不完全齒輪機(jī)構(gòu)，完成間歇運(yùn)用，以達(dá)到要求左邊為不完全齒輪，右邊為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，左邊齒輪轉(zhuǎn)一圈，右邊齒輪

14、轉(zhuǎn)動(dòng)60° o 具體參數(shù)為：z 左=12, z 右=72, m=5mm, a=20°, 0=60。j殲擊機(jī)中心距:a=m(z 左*360°/厲 z7)/2=5*( 12*6+72)/2=360mm分度圓半徑：rr t,=a/2=360/2= 180mm基圓半徑：6左=6 右=a*cosa/2=360*cos20° /2= 169mm齒頂圓半徑：。左二 g右=(z t>+2ha*) *m/2= (72+2*1) *5/2=187mm齒頂圓壓力角：aa=oa=arccos【z右cosa/ (z右+2ha*)】=acrcos 72cos20°/ (72+2*1)】 =17°基圓齒距：pb=pb右=7rmcosa=3.14*5*cos 20 = 14.76mm10設(shè)計(jì)感想這是上大學(xué)以來(lái)完成的第一次課程設(shè)計(jì)，雖說(shuō)萬(wàn)事開頭難，我們遇到了很多的困難，但對(duì)于我們來(lái)說(shuō)這是一次難得的學(xué)習(xí)與鍛煉的機(jī)會(huì)。這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)歷時(shí)10天，時(shí)間上雖有些緊張，做設(shè)計(jì)的時(shí)候 考慮的也并不周全，但我們利用這段時(shí)間鞏固了所學(xué)的知識(shí)，把所學(xué)理論運(yùn)用到 實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，也充分的鍛煉門己的創(chuàng)新能力。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們也遇 到了許多的困難，不過(guò)經(jīng)過(guò)我們大家的團(tuán)結(jié)努力，一點(diǎn)點(diǎn)克服了困難，最終設(shè)計(jì) 出了自己的方案。通過(guò)這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，掌握