旋轉(zhuǎn)型灌裝機(機械設計制造及其自動化專業(yè)課程設計)

機械原理課程設計旋轉(zhuǎn)型灌裝機學院機電建工學院專業(yè)機械設計制造及其自動化班級機自091成員余建豐柴佳力李澤龍指導老師李盛宇日期201153063目錄1設計題目211設計條件212設計任務313設計思路32原動機的選擇33傳動比分配34傳動機構(gòu)的設計441減速器設計442第二次減速裝置設計543第三次減速裝置設計544齒輪的設計65方案選擇851綜述852選擇設計方案853方案確定106機械運動循環(huán)圖117凸輪設計、計算及校核128連桿機構(gòu)的設計及校核139間歇機構(gòu)設計1510整體評價1611設計小結(jié)1712參考資料17主要結(jié)果1設計題目設計旋轉(zhuǎn)型灌裝機。在轉(zhuǎn)動工作臺上對包裝容器（如玻璃瓶）連續(xù)灌裝流體（如飲料、酒、冷霜等），轉(zhuǎn)臺有多工位停歇，以實現(xiàn)灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準確地灌裝、封口，應有定位裝置。如圖11中，工位1輸入空瓶；工位2灌裝；工位3封口；工位4輸出包裝好的容器。1234傳送帶固定工作臺轉(zhuǎn)臺圖11六工位轉(zhuǎn)盤11設計條件該機采用電動機驅(qū)動，傳動方式為機械傳動旋轉(zhuǎn)型灌裝機技術(shù)參數(shù)方案號轉(zhuǎn)臺直徑MM電動機轉(zhuǎn)速R/MIN灌裝速度R/MINA600144010B550144012C50096010N轉(zhuǎn)速每小時生產(chǎn)定額/（轉(zhuǎn)盤的?？讛?shù)60）（6060）/（660）10R/MIN12設計任務1旋轉(zhuǎn)灌裝機一般應包括連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等三種常用機構(gòu)。2設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比（皮帶傳動傳動比I2，每級齒輪傳動傳動比I75）3繪制旋轉(zhuǎn)型灌裝機的運動方案簡圖，并用運動循環(huán)圖分配各機構(gòu)節(jié)拍。4解析法對連桿機構(gòu)進行速度，加速度分析，繪出運動線圖。圖解法或解析法設計平面連桿機構(gòu)。5在圖紙上畫出凸輪機構(gòu)設計圖（包括位移曲線，凸輪輪廓線和從動件的初始位置）；要求確定運動規(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。6設計計算其中一對齒輪機構(gòu)。7編寫設計計算說明書一份。13設計思路1采用灌裝泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。2采用軟木塞或金屬冠蓋封口，它們可以由氣泵吸附在壓蓋機構(gòu)上，由壓蓋機構(gòu)壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在瓶口）。設計者只需設計作直線往復運動的壓蓋機構(gòu)。壓蓋機構(gòu)可采用移動導桿機構(gòu)等平面連桿機構(gòu)或凸輪機構(gòu)。3此外，需要設計間歇傳動機構(gòu)，以實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺的間歇傳動。為保證停歇可靠，還應有定位（縮緊）機構(gòu)。間歇機構(gòu)可采用槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)等。定位縮緊機構(gòu)可采用凸輪機構(gòu)等。2原動機的選擇本身設計采用方案A。故采用電動機驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速為1440R/MIN。3傳動比分配原動機通過三次減數(shù)達到設計要求。第一次減速，通過減速器三級減速到20R/MIN,其傳動比分別為2、6、6。第二次減速，夾緊裝置，轉(zhuǎn)動裝置及壓蓋裝置所需轉(zhuǎn)速為10R/MIN,另設計一級減速，使轉(zhuǎn)速達到要求，其傳動比分別為2。第三次減速，傳送帶滾軸直徑約為10CM，其轉(zhuǎn)速為5R/MIN即可滿足要求，另設兩級減速，傳動比都為2即可。4傳動機構(gòu)的設計41減速器設計減速器分為三級減速，第一級為皮帶傳動，后兩級都為齒輪傳動。具體設計示意圖及參數(shù)如下1324561為皮帶輪I12。2、3、4、5、6為齒輪Z220Z3120Z420Z5120Z620I32Z3/Z2120/206I54Z5/Z4120/206N1N/I1I32I341440/26620R/MINZ220Z3120Z420Z5120Z620N1440R/MINI12I326I546N120R/MIN42第二次減速裝置設計減速器由齒輪6輸出20R/MIN的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過一級齒輪傳動后，減少到10R/MIN。6、7為齒輪Z620Z740I76Z7/Z640/202N2N1/I7620/210R/MIN減速器743第三次減速裝置設計減速器由齒輪6輸出20R/MIN的轉(zhuǎn)速，經(jīng)兩級減速后達到5R/MIN,第一級為齒輪傳動，第二級為皮帶傳動。具體設計示意圖及參數(shù)如下Z620Z740I762N210R/MIN減速器6896、8為齒輪Z620Z8409為皮帶輪I92I86Z8/Z640/202N3N1/I86I920/225R/MIN44齒輪的設計上為一對標準直齒輪（傳動裝置中的齒輪6和齒輪7）。具體參數(shù)為Z620，Z740，M5MM，20。中心距AMZ6Z7/252040/2150MMZ620Z840I92I862N35R/MINZ620分度圓半徑R6AZ6/（Z7Z6）18020/（2040）50MMR7AZ7/（Z7Z6）18040/（2040）100MM基圓半徑RB6MZ6COS520COS2047MMRB7MZ7COS540COS2094MM齒頂圓半徑RA6Z62HAM/220215/255MMRA7Z72HAM/240215/2105MM齒頂圓壓力角A6ARCCOS【Z6COS/（Z62HA）】ACRCOS【20COS20/（2021）】3132A7ARCCOS【Z7COS/（Z72HA）】ACRCOS【40COS20/（4021）】2650基圓齒距PB6PB7MCOS3145COS201476MM理論嚙合線N1N2實際嚙合線AB重合度A【Z6TANA6TANZ7TANA7TAN】/2【20TAN3132TAN2040TAN2650TAN20】/2164A1這對齒輪能連續(xù)轉(zhuǎn)動Z740M5MM20A150MMR650MMR7100MMRB647MMRB794MMRA655MMRA7105MMA63132A72650PB61476MMA16415方案選擇51綜述待灌瓶由傳送系統(tǒng)一般經(jīng)洗瓶機由輸送帶輸入或人工送入灌裝機進瓶機構(gòu),轉(zhuǎn)臺有多工位停歇，可實現(xiàn)灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準確地灌裝、封口，應有定位裝置。我們將設計主要分成下幾個步驟1輸入空瓶這個步驟主要通過傳送帶來完成，把空瓶輸送到轉(zhuǎn)臺上使下個步驟能夠順利進行。2灌裝這個步驟主要通過灌瓶泵灌裝流體，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沖壓對瓶口進行密封的過程，主要通過連桿結(jié)構(gòu)來完成沖壓過程。4輸出包裝好的容器步驟基本同1，也是通過傳送帶來完成。以上4個步驟由于灌裝和傳送較為簡單無須進行考慮，因此，旋轉(zhuǎn)型灌裝機運動方案設計重點考慮便在于轉(zhuǎn)盤的間歇運動、封口時的沖壓過程、工件的定位，和實現(xiàn)這3個動作的機構(gòu)的選型和設計問題。52選擇設計方案機構(gòu)實現(xiàn)方案轉(zhuǎn)盤的間歇運動機構(gòu)槽輪機構(gòu)不完全齒輪封口的壓蓋機構(gòu)連桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)工件的定位機構(gòu)連桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)根據(jù)上表分析得知機構(gòu)的實現(xiàn)方案有2228種實現(xiàn)方案為了實現(xiàn)工件定位機構(gòu)，比較凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)之間的優(yōu)缺點；因為1）凸輪機構(gòu)能實現(xiàn)長時間定位，而連桿機構(gòu)只能瞬時定位，定位效果差，精度低。2）凸輪機構(gòu)比連桿機構(gòu)更容易設計。3）結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。所以，在這里凸輪機構(gòu)比連桿機構(gòu)更適用。為了實現(xiàn)封口的壓蓋機構(gòu)，比較凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)之間的優(yōu)缺點；因為凸輪機構(gòu)，1）加工復雜，加工難度大。2）造價較高，經(jīng)濟性不好。所以在這里連桿機構(gòu)比凸輪機構(gòu)更適用。為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運動機構(gòu)，比較槽輪機構(gòu)和不完全齒輪之間的優(yōu)缺點；因為1）與其他間歇運動機構(gòu)相比，不完全齒輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單。2）主動輪轉(zhuǎn)動一周時，其從動輪的停歇次數(shù)，每次停歇的時間和每次傳動的角度等變化范圍大，因而設計靈活。3）而且它一般適用于低速、輕載的場合，并且主動輪和從動輪不能互換。所以在這里我們選擇不完全齒輪來實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運動。綜上可知轉(zhuǎn)盤的間歇運動機構(gòu)，我們選擇不完全齒輪機構(gòu)；封口的沖壓機構(gòu)，我們選擇連桿機構(gòu)；工件的定位機構(gòu)，我們選擇凸輪機構(gòu)。53方案確定轉(zhuǎn)盤的間歇運動機構(gòu)為不完全齒輪機構(gòu)，封口的沖壓機構(gòu)為連桿機構(gòu)，工件的定位機構(gòu)為凸輪機構(gòu)6機械運動循環(huán)圖傳送帶轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺停止轉(zhuǎn)動停止前進后退夾緊停止灌裝前進后退時間（角度）轉(zhuǎn)動裝置加緊裝置壓蓋裝置03691258047367凸輪設計、計算及校核此凸輪為控制定位工件機構(gòu)，由于空瓶大約為100MM，工件定位機構(gòu)只需60MM行程足夠，故凸輪的推程設計為60MM，以下為推桿的運動規(guī)律901236M為了更好的利用反轉(zhuǎn)法設計凸輪，根據(jù)上圖以表格的形式表示出位移和轉(zhuǎn)角的關(guān)系。度數(shù)090105120120300315330360位移（MM）0306060300基圓實際輪廓線理論輪廓線基圓R0480MM滾子半徑RR30行程H60MM推程角30回程角30進休止角S120遠休止角S180最大壓力角MAX28308連桿機構(gòu)的設計及校核此連桿控制封裝壓蓋機構(gòu)，由于空瓶高度約為250MM，故行程不宜超過300MM，由此設計如下連桿機構(gòu)R0480MMRR30H60MM3030S120S180MAX2830曲柄長A100MM連桿長B900MM偏心距E500MM行程S220MM級位夾角ARCCOS【E/AB）】ARCCOS【E/BA）】10最小傳動角RMINARCCOS【E/BA）】513A100MMB900MME500MMS220MM10RMIN513K1121行程速比K（180）/（180）11219間歇機構(gòu)設計這里我們采用不完全齒輪機構(gòu)來完成轉(zhuǎn)盤的間歇運動，下面我們用一張圖片來了解不完全齒輪如何完成間歇運動的。由于設計灌裝速度為10R/MIN，因此每個工作間隙為6S，轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)動60用時1S，停留5S，由此設計如下不完全齒輪機構(gòu)，完成間歇運用，以達到要求。Z左6Z右36左邊為不完全齒輪，右邊為標準齒輪，左邊齒輪轉(zhuǎn)一圈，右邊齒輪轉(zhuǎn)動60。具體參數(shù)為Z左6，Z右36，M5MM，20，60。中心距AMZ左360/Z7/256636/2180MM分度圓半徑R左R右A/2180/290MM基圓半徑RB左RB右ACOS/2180COS20/2846MM齒頂圓半徑RA左RA右Z右2HAM/236215/295MM齒頂圓壓力角A左A右ARCCOS【Z右COS/（Z右2HA）】ACRCOS【36COS20/（3621）】27基圓齒距PB左PB右MCOS3145COS201476MM10整體評價在整個系統(tǒng)運用到了連桿機構(gòu)，不完全機構(gòu)，凸輪機構(gòu)等常用機構(gòu)。完成了從瓶子的傳輸?shù)焦嘌b，壓蓋，最后輸出的機器。旋轉(zhuǎn)型灌裝機，是同時要求有圓盤的轉(zhuǎn)動和傳送帶的傳送的機構(gòu)，而且這兩部分要相互協(xié)調(diào)，相互配合工作的過程。圓盤間歇轉(zhuǎn)動部分因為在系統(tǒng)的原始要求中需要有間歇轉(zhuǎn)動的特性，而工位為6個，所以在其中首先引入了可以實現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動的典型機構(gòu)不完全齒輪。且不完全齒輪的轉(zhuǎn)動速度是圓盤轉(zhuǎn)速的6倍，并且在轉(zhuǎn)動時分別在6個工位進行停歇。此外，我們采用了連桿機構(gòu)來完成壓蓋過程。我們設計的直線往復運動的連桿機構(gòu)，剛好能夠完成這一工作任務。所以總而言之，我們的設計方案還是可行的。11設計小結(jié)M5MM2060A180MMR左R右90MMRB左846MMRB右846MMRA左RA右95MMA左A右27PB左1476MMPB右1476MM這是上大學以來完成的第一次課程設計，雖說萬事開頭難，我們遇到了很多的困難，但對于我們來說這是一次難得的學習與鍛煉的機會。這次機械原理課程設計歷時一個星期，時間上雖有些緊張，做設計的時候考慮的也并不周全，但我們利用這段時間鞏固了所學的知識，把所學理論運用到實際設計當中，也充分的鍛煉自己的創(chuàng)新能力。在實際的設計過程中，我們也遇到了許多的困難，不過經(jīng)過我們大家的團結(jié)努力，一點點克服了困難，最終設計出了自己的方案。通過這次機械原理課程設計，掌握了一些常用執(zhí)行機構(gòu)、傳動機構(gòu)或簡單機器的設計方法和過程，提高了我們綜合運用機械原理課程理論的能力，培養(yǎng)了分析和解決一般機械運動實