機械原理課程設(shè)計說明說玻璃瓶印花機構(gòu)

1、機械原理課程設(shè)計設(shè)計計算說明書設(shè)計題目：玻璃瓶印花機構(gòu)及傳動裝置設(shè) 計 者： 學(xué) 號： 專業(yè)班級：機械工程及自動化 班指導(dǎo)教師： 完成日期： 2011 年 12 月 10 日天津理工大學(xué)機械工程學(xué)院30目 錄一 設(shè)計題目 1.1 設(shè)計目的11.2 設(shè)計題目11.3 設(shè)計條件及設(shè)計要求2二 執(zhí)行機構(gòu)運動方案設(shè)計2.1功能分解與工藝動作分解22.2 方案選擇與分析22.3執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計142.4 機械系統(tǒng)方案設(shè)計運動簡圖20三 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計3.1傳動方案設(shè)計213.2電動機的選擇233.3傳動裝置的總傳動比和各級傳動比分配243.4傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算24四 設(shè)計小結(jié)26五 參考文獻28

2、一 設(shè)計題目1.1設(shè)計目的機械原理課程設(shè)計是我們第一次較全面的機械設(shè)計的初步訓(xùn)練，是一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。設(shè)計的目的在于，進一步鞏固并靈活運用所學(xué)相關(guān)知識；培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)過的知識，獨立解決工程實際問題的能力，使對機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計(機構(gòu)運動簡圖設(shè)計)有一個完整的概念，并培養(yǎng)具有初步的機構(gòu)選型、組合和確定運動方案的能力，提高我們進行創(chuàng)造性設(shè)計、運算、繪圖、表達、運用計算機和技術(shù)資料諸方面的能力，以及利用現(xiàn)代設(shè)計方法解決工程問題的能力，以得到一次較完整的設(shè)計方法的基本訓(xùn)練。機械原理課程設(shè)計是根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個構(gòu)件的尺寸等進行構(gòu)思、分析和計算，

3、是機械產(chǎn)品設(shè)計的第一步，是決定機械產(chǎn)品性能的最主要環(huán)節(jié)，整個過程蘊涵著創(chuàng)新和發(fā)明。為了綜合運用機械原理課程的理論知識，分析和解決與本課程有關(guān)的實際問題，使所學(xué)知識進一步鞏固和加深，我們參加了此次的機械原理課程設(shè)計。1.2設(shè)計題目：玻璃瓶印花機構(gòu)及傳動裝置玻璃瓶印花機需要完成三個執(zhí)行動作：置瓶座（玻璃瓶用人工依順序裝放于座中）作單向間歇（向左）直線移動；定位壓塊作水平方向的往復(fù)移動，以便壓緊瓶頸端面或松開；下端裝有上墨系統(tǒng)的印花弧形圖章上下往復(fù)移動。通過三個執(zhí)行動作的配合完成玻璃瓶印花工作。印花過程的工作要求是：當置瓶座中的玻璃瓶由輸送鏈（或帶）移進工作位置后，停止前進，壓瓶定位壓塊開始左移，并

4、壓緊瓶頸，使得玻璃瓶固定。此時，上方的印花弧形圖章已向下移動，并壓在瓶子柱面上，停止片刻后，印花完畢。然后，圖章上移，定位壓塊右移松開，輸送鏈帶著瓶移開工作位置，后一個瓶又進入工作位置，開始第二次的印花循環(huán)過程。印花后的瓶經(jīng)烘干后，自動裝入專用包裝箱內(nèi)。1.3設(shè)計條件及設(shè)計要求分配軸轉(zhuǎn)速n(r/min)15分配軸轉(zhuǎn)矩m(nmm)280玻璃瓶單程移距（mm）110印花圖章上下移距（mm）50定位壓塊左右移距（mm）20（1）工作條件：2班制，工作環(huán)境良好，有輕微振動；（2）使用期限十年，大修期三年；（3）生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)（=3時 n=12，設(shè)計時根據(jù)需要來選擇。本機構(gòu)中我選z=4 n=1 初

5、選中心距=130槽輪槽間角2 2=90對應(yīng)槽輪槽間角的槽輪運動角1 1=2=90圓銷中心的回轉(zhuǎn)半徑r1 r1=圓銷半徑r r=槽輪外圓半徑r2 槽頂高a a=槽輪槽長h h槽頂側(cè)壁厚e e=（0.60.8）r但e3mm e=7mm運動系數(shù) =3）定位機構(gòu)的設(shè)計不完全齒輪機構(gòu)位移-轉(zhuǎn)角圖（1） 不完全齒輪工作原理： 不完全齒輪1作主動輪順時針轉(zhuǎn)動，用其輪齒交替的與從動輪2和不完全齒輪3互相嚙合可以使齒條作往復(fù)移動。當齒輪1的有齒部分在順時針轉(zhuǎn)動時先與齒條嚙合使之右移，脫開后1的有齒部分與齒輪3嚙合，齒輪3帶動齒條左移。即可調(diào)節(jié)齒條的間隙運動。 （2）尺寸制定由于不完全齒輪3與齒條2相當于齒輪齒條

6、嚙合，本例中要求齒條的左右移距l(xiāng)=20mm 即l=np l=n.m=20 經(jīng)查表n=3（嚙合齒數(shù)）m=2通過改變夾緊件的尺寸即可 l=18.84mm也可以滿足功能要求。對齒條進行參數(shù)確定:取z=13; m=2; ha=ha*m=2； hf=（ha*+c*）m=2.5； p=m=6.28； h=ha+hc=4.5；對不完全齒輪進行參數(shù)設(shè)計z=24; 則d=mz=48mm； da=d+2ha=52mm； df=d-2hf=43mm； db=d*cos=45mm； e=3.14mm； s=3.14mm； a=48mm；對不完全齒輪1進行尺寸設(shè)計：z1=3； d=mz=48mm ；da=d+2ha=5

7、2mm；df=d-2hf=43mm；e=3.14mm；s=3.14mm；對不完全齒輪1進行尺寸設(shè)計：z1=10； d=mz=48mm ；da=d+2ha=52mm；df=d-2hf=43mm；e=3.14mm；s=3.14mm；圖示3圖中1、3為兩極限 位置2為任意一位置。2. 機構(gòu)運動循環(huán)圖紅色：槽輪機構(gòu) 藍色：不完全齒輪機構(gòu) 洋紅：槽凸輪機構(gòu)2.4 機械系統(tǒng)方案設(shè)計運動簡圖三、傳動系統(tǒng)方案設(shè)計3.1傳動方案設(shè)計傳動系統(tǒng)位于原動機和執(zhí)行系統(tǒng)之間，將原動機的運動和動力傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)。除進行功率傳遞，使執(zhí)行機構(gòu)能克服阻力作功外，它還起著如下重要作用：實現(xiàn)增速、減速或變速傳動；變換運動形式；進行運

8、動的合成和分解；實現(xiàn)分路傳動和較遠距離傳動。傳動系統(tǒng)方案設(shè)計是機械系統(tǒng)方案設(shè)計的重要組成部分。當完成了執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計和原動機的預(yù)選型后，即可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)所需要的運動和動力條件及原動機的類型和性能參數(shù)，進行傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計。在保證實現(xiàn)機器的預(yù)期功能的條件下，傳動環(huán)節(jié)應(yīng)盡量簡短，這樣可使機構(gòu)和零件數(shù)目少，滿足結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，降低制造和裝配費用，提高機器的效率和傳動精度。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中所規(guī)定的功能要求，執(zhí)行系統(tǒng)對動力、傳動比或速度變化的要求以及原動機的工作特性，選擇合適的傳動裝置類型。根據(jù)空間位置、運動和動力傳遞路線及所選傳動裝置的傳動特點和適用條件，合理擬定傳動路線，安排各傳動機構(gòu)的先

9、后順序，完成從原動機到各執(zhí)行機構(gòu)之間的傳動系統(tǒng)的總體布置方案。機械系統(tǒng)的組成為：原動機 傳動系統(tǒng)(裝置) 工作機（執(zhí)行機構(gòu)）原動機：y系列三相異步電動機；傳動系統(tǒng)(機構(gòu))：常用的減速機構(gòu)有齒輪傳動、行星齒輪傳動、蝸桿傳動、皮帶傳動、鏈輪傳動等，根據(jù)運動簡圖的整體布置和各類減速裝置的傳動特點，選用二級減速。第一級采用皮帶減速，皮帶傳動為柔性傳動，具有過載保護、噪音低、且適用于中心距較大的場合；第二級采用齒輪減速，因斜齒輪較之直齒輪具有傳動平穩(wěn)，承載能力高等優(yōu)點，故在減速器中采用斜齒輪傳動。根據(jù)運動簡圖的整體布置確定皮帶和齒輪傳動的中心距，再根據(jù)中心距及機械原理和機械設(shè)計的有關(guān)知識確定皮帶輪的直徑

10、和齒輪的齒數(shù)。故傳動系統(tǒng)由“v帶傳動+二級圓柱斜齒輪減速器”組成。原始數(shù)據(jù)：已知工作機（執(zhí)行機構(gòu)原動件）主軸：轉(zhuǎn)速：nw=15(r/min)轉(zhuǎn)矩：mb=580(nm)3.2電動機的選擇1） 選擇電動機類型按已知工作要求和條件選用y系列一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動。2） 選擇電動機容量a工作軸輸出功率 ： pw=m/1000 (kw) =nw /30=10/30=1.57 (rad/s)pw=m/1000=5801.57/1000=0.91 kw注：工作軸執(zhí)行機構(gòu)原動件軸。b所需電動機的功率：pd= pw /aa-由電動機至工作軸的傳動總效率a =帶軸承3齒輪2聯(lián) 查表可得：對于v帶

11、傳動: 帶 =0.96 對于8級精度的一般齒輪傳動：齒輪=0.97對于一對滾動軸承： 軸承 =0.99對于彈性聯(lián)軸器： 聯(lián)軸器=0.99則 a =帶軸承3齒輪2聯(lián)=0.960.9930.9720.99= 0.868pd= pw /a=0.91/0.868=1.049 kw查各種傳動的合理傳動比范圍值得：v帶傳動常用傳動比范圍為 i帶=24，單級圓柱齒輪傳動比范圍為i齒=35，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為nd=i帶 i齒2nw=(24)( 35)2 nw =（18 100）nw=(18100)15=2701500 r/min符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min和1000 r/min兩種，根據(jù)

12、容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出兩種適用的電動機型號。因此有三種傳動比方案：方案電動機型號額定功率ped/kw電動機轉(zhuǎn)速/ r/min同步滿載1y90l-41.5150014002y100l-61.510009403y132s-82750710對于電動機來說，在額定功率相同的情況下，額定轉(zhuǎn)速越高的電動機尺寸越小，重量和價格也低，即高速電動機反而經(jīng)濟。若原動機的轉(zhuǎn)速選得過高，勢必增加傳動系統(tǒng)的傳動比，從而導(dǎo)致傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由表中兩種方案，綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動及減速器的傳動比，認為方案1的傳動比較合適，所以選定電動機的型號為y90l-4。y112m-6電動機數(shù)據(jù)如下: 額定

13、功率：1.5 kw滿載轉(zhuǎn)速：n滿=1400 r/min同步轉(zhuǎn)速：1500 r/min3.3傳動裝置的總傳動比和各級傳動比分配1傳動裝置的總傳動比通過分配軸轉(zhuǎn)速為15r/min選擇合適的減速器，計算可知總傳動比為i=1400/15=93。根據(jù)這個我選擇v帶+二級圓柱斜齒輪減速器。2 分配各級傳動比 根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計表2.2選取，對于三角v帶傳動，為避免大帶輪直徑過大，選取i12=2.5； 則減速器的總傳動比為i減=i總/2.5=93/2.5=37.2對于兩級圓柱斜齒輪減速器，按兩個大齒輪具有相近的浸油深度分配傳動比，取ig=1.3id，因此，i減=igid=1.3id2=37.2id2=37

14、.2/1.3=28.615id=5.34ig=1.3id=1.35.34=6.95注：ig -高速級齒輪傳動比；id 低速級齒輪傳動比；3.4傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算計算各軸的轉(zhuǎn)速：電機軸：n電= 1400 r/min軸 n= n電/i帶=1400/2.5=560 r/min軸 n= n/ ig=560/6.95=80.58 r/min軸 n=n/ id =80.58/5.34=15.09 r/min計算各軸的輸入和輸出功率：軸： 輸入功率 p= pd帶=1.0490.96=1.007 kw 輸出功率 p= 1.007軸承=1.0070.99=0.99 kw軸： 輸入功率 p=0.99齒輪

15、=0.990.97=0.97 kw 輸出功率 p= 0.97軸承=0.970.99=0.96 kw軸 輸入功率 p=0.96齒輪=0.960.97=0.93 kw 輸出功率 p= 0.93軸承=0.930.99=0.92 kw計算各軸的輸入和輸出轉(zhuǎn)矩：電動機的輸出轉(zhuǎn)矩 td=9.55106pd /n電=9.55*106*1.049/1400=7.2103 nmm軸： 輸入轉(zhuǎn)矩 t=9.55106p / n=9.551061.007/560=17.2103 nmm 輸出轉(zhuǎn)矩 t=9.55106p / n=9.551060.99 /560=16.88103 nmm軸： 輸入轉(zhuǎn)矩 t=9.55106

16、p / n=9.551060.97/80.58 =114.96103 nmm輸出轉(zhuǎn)矩 t=9.55106p / n=9.551060.96/80.58 =113.78103 nmm軸 輸入轉(zhuǎn)矩 t=9.55106p / n=9.551060.93/15.09=588.57103 nmm輸出轉(zhuǎn)矩 t=9.55106p / n=9.551060.92/15.09=552.58103 nmm 將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進行整理并列于下表：軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩t ( nmm)轉(zhuǎn)速n/rmin-1傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電機軸1.533.610314002.5軸1.007 0.9917.210316.

17、881035606.95軸0.970.96114.96103113.7810380.585.34軸0.930.92588.57103552.5810315.09四、設(shè)計小結(jié)這次課程設(shè)計，我拿到的題目是玻璃瓶印花機構(gòu)及傳動裝置。其實它就是運用機械原理課上所學(xué)過的連桿機構(gòu)，凸輪，帶傳動，間歇運動，齒輪傳動，鏈條傳動原理等。通過對有關(guān)書籍的參考，和老師耐心的教導(dǎo)，我對于我的設(shè)計產(chǎn)生了靈感，也引發(fā)了我濃厚的興趣。找對了方向也就找到了設(shè)計的突破口。這為我以后的畢業(yè)設(shè)計帶來了很大的方便。原來此設(shè)計的關(guān)鍵點在于間歇機構(gòu)的設(shè)計與運用。我在學(xué)校的圖書館找到一些相關(guān)的資料,回來查了查,看到了很多機構(gòu),使我開闊了眼

18、界，也學(xué)習(xí)到了很多設(shè)計方法和思想。在設(shè)計的過程中，我也遇到了很多問題，比如cad的畫法，pro-e的渲染方法，傳動機構(gòu)的計算等，都在老師、同學(xué)和書籍的幫助下一一破解。不僅讓我學(xué)習(xí)到解決問題的方法，也體會到成功的喜悅。同時為大四的畢業(yè)設(shè)計會有很大幫助。在機械原理課上所學(xué)的知識是比較理論化的，通過這些理論我了解了一些機構(gòu)的運動方案與運動軌跡，至于這些構(gòu)件、這些機構(gòu)真正要派些什么用場，在我腦中的概念還是挺模糊的，但是在這次為完成課程設(shè)計的任務(wù)當中，我開始對傳授機械原理這門課的真正意義所在有了初步了解。換句話說，因這次課程設(shè)計我把理論與實踐運用結(jié)合了起來，達到了學(xué)以致用的目的。通過這次玻璃瓶印花機構(gòu)及

19、傳動裝置的設(shè)計，我知道其實要做一項課程設(shè)計并不簡單，要把它做好就更不易了，從中我也感到自己的知識面其實是很狹隘的。在理論知識的貫穿上和用理論解決實際問題的能力上也亟待提高。但也因此而小小地鍛煉了一下自己，為大四的畢業(yè)設(shè)計做了一個準備。幾周機械原理設(shè)計的學(xué)習(xí)及研究，我明白了許多在課堂上不懂的知識，也讓我深刻體會到實踐學(xué)習(xí)的重要性。正是這種實踐練習(xí)，使我看到了自己的不足，學(xué)會了很多解決問題的方法。通過這次課程設(shè)計,其實要做一項課程設(shè)計并不簡單，要把它做好就更不易了，從中我也感到自己的知識面其實是很狹隘的。在理論知識的貫穿上和用理論解決實際問題的能力上也有待提高。因此，我明白了自己還要更加刻苦的努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識。此