機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)

1、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)目錄1.設(shè)計(jì)題目 21.1 設(shè)計(jì)條件 21.2 設(shè)計(jì)任務(wù) 31.3 設(shè)計(jì)思路 32.原動(dòng)機(jī)的選擇 33.傳動(dòng)比分配 34.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 44.1 減速器設(shè)計(jì) 4 4.2 第二次減速裝置設(shè)計(jì) 5 4.3 第三次減速裝置設(shè)計(jì) 5 4.4 齒輪的設(shè)計(jì) 65.方案選擇 85.1 綜述 8 5.2 選擇設(shè)計(jì)方案 8 5.3方案確定 106機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 117凸輪設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核 128連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核 139間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1510.整體評(píng)價(jià) 1611設(shè)計(jì)小結(jié) 1712.參考資料 17主要結(jié)果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

2、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。如圖1-1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。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)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r/mina600144010b550144012c50096010n轉(zhuǎn)速=每小時(shí)生產(chǎn)定額/（轉(zhuǎn)盤的模孔數(shù)*60）=（60*60）/（6*60）=10r/min1.2設(shè)計(jì)任務(wù)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)。2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)

3、系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比（皮帶傳動(dòng)傳動(dòng)比i2，每級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比i7.5）3.繪制旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖，并用運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖分配各機(jī)構(gòu)節(jié)拍。4.解析法對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度，加速度分析，繪出運(yùn)動(dòng)線圖。圖解法或解析法設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)。5.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。6.設(shè)計(jì)計(jì)算其中一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)。7.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。1.3 設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)上，由壓蓋機(jī)構(gòu)壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在瓶

4、口）。設(shè)計(jì)者只需設(shè)計(jì)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的壓蓋機(jī)構(gòu)。壓蓋機(jī)構(gòu)可采用移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等平面連桿機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)。3.此外，需要設(shè)計(jì)間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇傳動(dòng)。為保證停歇可靠，還應(yīng)有定位（縮緊）機(jī)構(gòu)。間歇機(jī)構(gòu)可采用槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)等。定位縮緊機(jī)構(gòu)可采用凸輪機(jī)構(gòu)等。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/min。3傳動(dòng)比分配原動(dòng)機(jī)通過三次減數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第一次減速，通過減速器三級(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)動(dòng)裝置及壓蓋裝置所需轉(zhuǎn)速為10r/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。第三次減速，傳送帶

5、滾軸直徑約為10cm，其轉(zhuǎn)速為5r/min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：i12。2、3、4、5、6為齒輪： z2=20 z3=120 z4=20 z5=120 z6=20i32=z3/z2=120/20=6i54=z5/z4=120/20=6n1=n/(i1*i32*i34)=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，經(jīng)過一級(jí)齒輪傳動(dòng)后，減少到10r/min。6、7為齒輪：z6=20 z7=4

6、0i76=z7/z6=40/20=2n2=n1/i76=20/2=10r/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=20 z8=409為皮帶輪：i9=2i86=z8/z6=40/20=2n3=n1/(i86*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=20，z7=40，m=5mm，=20。中心距：a=m(z6+ z7)/2=5*(20+40)/2=150mm分度圓半徑：r6= a

7、*z6/（z7+z6）=180*20/（20+40）=50mmr7= a*z7/（z7+z6）=180*40/（20+40）=100mm基圓半徑：rb6=m *z6*cos=5*20*cos20=47mmrb7=m*z7*cos=5*40*cos20=94mm齒頂圓半徑：ra6=(z6+2ha*)*m/2=(20+2*1)*5/2=55mmra7=(z7+2ha*)*m/2=(40+2*1)*5/2=105mm齒頂圓壓力角：a6=arccos【z6cos/（z6+2ha*）】=acrcos【20cos20/（20+2*1）】=31.32a7=arccos【z7cos/（z7+2ha*）】=ac

8、rcos【40cos20/（40+2*1）】=26.50基圓齒距：pb6=pb7=mcos=3.14*5*cos 20=14.76mm理論嚙合線：n1n2實(shí)際嚙合線：ab重合度：a=【z6(tana6-tan)+z7(tana7-tan)】/2 =【20(tan31.32-tan20)+40(tan26.50-tan20)】/2 =1.64a1這對(duì)齒輪能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)5.方案選擇5.1綜述待灌瓶由傳送系統(tǒng)(一般經(jīng)洗瓶機(jī)由輸送帶輸入)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)

9、步驟主要通過傳送帶來完成，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(duì)瓶口進(jìn)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(gè)步驟 由于灌裝和傳送較為簡(jiǎn)單 無須進(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)不完全齒輪封口的壓蓋機(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

10、知 機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方案有 2*2*2=8種實(shí)現(xiàn)方案為了實(shí)現(xiàn)工件定位機(jī)構(gòu)，比較凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)之間的優(yōu)缺點(diǎn)；因?yàn)椋?）凸輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)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)。所以，在這里凸輪機(jī)構(gòu)比連桿機(jī)構(gòu)更適用。為了實(shí)現(xiàn)封口的壓蓋機(jī)構(gòu)，比較凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)之間的優(yōu)缺點(diǎn)；因?yàn)橥馆啓C(jī)構(gòu)，1） 加工復(fù)雜，加工難度大。2） 造價(jià)較高，經(jīng)濟(jì)性不好。所以在這里連桿機(jī)構(gòu)比凸輪機(jī)構(gòu)更適用。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，比較槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪之間的優(yōu)缺點(diǎn)；因?yàn)椋?） 與其他間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，不完全齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2） 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，其從

11、動(dòng)輪的停歇次數(shù)，每次停歇的時(shí)間和每次傳動(dòng)的角度等變化范圍大，因而設(shè)計(jì)靈活。3） 而且它一般適用于低速、輕載的場(chǎng)合，并且主動(dòng)輪和從動(dòng)輪不能互換。所以在這里我們選擇不完全齒輪來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)。 綜上可知：轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，我們選擇不完全齒輪機(jī)構(gòu)；封口的沖壓機(jī)構(gòu)，我們選擇連桿機(jī)構(gòu)；工件的定位機(jī)構(gòu)，我們選擇凸輪機(jī)構(gòu)。5.3方案確定轉(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)，工件的定位機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)6機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖.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100mm，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60mm，以下為推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：為了更好

12、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出位移和轉(zhuǎn)角的關(guān)系。度數(shù)0-90105120120-300315330-360位移（mm）0306060300基圓：r0=480mm滾子半徑：rr=30行程：h=60mm推程角：=30回程角：=30進(jìn)休止角：s=120遠(yuǎn)休止角：s=180最大壓力角：max=28308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300mm，由此設(shè)計(jì)如下連桿機(jī)構(gòu)：曲柄長(zhǎng)：a=100mm連桿長(zhǎng)：b=900mm偏心距：e=500mm行程：s=220mm級(jí)位夾角：= arccos【e/(a+b）】- arccos【e/(b-a）】=

13、10最小傳動(dòng)角：rmin= arccos【e/(b-a）】=51.3行程速比：k=（180+）/（180-）=1.1219間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 這里我們采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)來完成轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)，下面我們用一張圖片來了解不完全齒輪如何完成間歇運(yùn)動(dòng)的。 由于設(shè)計(jì)灌裝速度為10r/min，因此每個(gè)工作間隙為6s，轉(zhuǎn)臺(tái)每轉(zhuǎn)動(dòng)60用時(shí)1s，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，右邊齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)60。具體參數(shù)為：z左=6，z右=36，m=5mm，=20，=60。中心距：a=m(z左*360/+ z7)/2=5*(6*6+36)/2=180mm分

14、度圓半徑：r左= r右=a/2=180/2=90mm基圓半徑：rb左= rb右=a*cos/2=180*cos20/2=84.6mm齒頂圓半徑：ra左= ra右=(z右+2ha*)*m/2=(36+2*1)*5/2=95mm齒頂圓壓力角：a左=a右=arccos【z右cos/（z右+2ha*）】=acrcos【36cos20/（36+2*1）】=27基圓齒距：pb左=pb右=mcos=3.14*5*cos 20=14.76mm10.整體評(píng)價(jià) 在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)用到了連桿機(jī)構(gòu)，不完全機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)。完成了從瓶子的傳輸?shù)焦嘌b，壓蓋，最后輸出的機(jī)器。旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)，是同時(shí)要求有圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)和傳送帶的

15、傳送的機(jī)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(dòng)部分：因?yàn)樵谙到y(tǒng)的原始要求中需要有間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的特性，而工位為6個(gè)，所以在其中首先引入了可以實(shí)現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的典型機(jī)構(gòu)不完全齒輪。且不完全齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是圓盤轉(zhuǎn)速的6倍，并且在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)分別在6個(gè)工位進(jìn)行停歇。此外，我們采用了連桿機(jī)構(gòu)來完成壓蓋過程。我們?cè)O(shè)計(jì)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)，剛好能夠完成這一工作任務(wù)。 所以總而言之，我們的設(shè)計(jì)方案還是可行的。11設(shè)計(jì)小結(jié)這是上大學(xué)以來完成的第一次課程設(shè)計(jì)，雖說萬事開頭難，我們遇到了很多的困難，但對(duì)于我們來說這是一次難得的學(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)一個(gè)星期，時(shí)間上雖有些緊張，做設(shè)計(jì)的

16、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，也充分的鍛煉自己的創(chuàng)新能力。在實(shí)際的設(shè)計(jì)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(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。通過這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，掌握了一些常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或簡(jiǎn)單機(jī)器的設(shè)計(jì)方法和過程，提高了我們綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程理論的能力，培養(yǎng)了分析和解決一般機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)際問題的能力，并使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展，對(duì)以后的學(xué)習(xí)也奠定了一定的基礎(chǔ)，使我們學(xué)得更加輕松，更加高效。 而且，在課程設(shè)計(jì)的過程中，我們學(xué)以致用，用學(xué)過的二維畫圖軟件cad來畫出了一些簡(jiǎn)單的零件，雖然

17、可能很不規(guī)范，但是對(duì)我們來說，已經(jīng)把學(xué)到的點(diǎn)點(diǎn)滴滴知識(shí)都有所運(yùn)用。這也是一件非常令人有收獲的事情了! 12.參考資料1 劉會(huì)英 楊志強(qiáng) 張明勤主編 機(jī)械原理（第2版） 機(jī)械工業(yè)出版社 20102裘建新主編 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 高等教育出版社 20053 韋林 李小紅主編 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 北京理工大學(xué)出版社 2009 z2=20z3=120z4= 20z5=120z6=20n=1440r/mini12i32=6i54=6n1=20r/minz6=20z7=40i76=2n2=10r/minz6=20z8=40i9=2i86=2n3=5r/minz6=20z7=40m=5mm=20a=150mmr6=50mmr