機械原理課程設計旋轉(zhuǎn)型灌裝機

1、課程設計說明書 設計題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機 專 業(yè)： 車輛工程 班級：車輛工程09-1 設 計 人： 學號：200901040335山東科技大學2011年 07 月 07 日課程設計任務書學院 機械電子工程學院 專業(yè) 車輛工程 班級2009-1 姓名 岳智濤一、課程設計題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機二、課程設計主要參考資料1 課程設計指導書 2 孫桓，陳作模.機械原理m.7版. 北京：高等教育出版社，2006 3楊曉輝.簡明機械使用手冊m北京：高等科學出版社,2006 4 唐亞楠，羅浩，陳興來等機械原理同步輔導習題全解m北京：中國礦業(yè)大學出版社。2010三、課程設計應解決主要問題 （1）通過機構設計滿足機構的

2、運動要求 （2）優(yōu)化結構設計，提高可行性以及機構工作的穩(wěn)定性 （3） 通過不完全齒輪和凸輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的間歇運動和壓蓋動作 四、課程設計相關附件（如：圖紙、軟件等）（1）a3結構原理圖 （2）課程設計說明書一份 （3） 電子稿一份 五、任務發(fā)出日期：2011.07.04 任務完成日期：2011.07.08指導教師簽字： 系主任簽字： 指導教師對課程設計的評語 指導教師簽字： 年 月 日 目 錄1 課程設計任務11.1設計題目11.2設計要求11.3原始數(shù)據(jù)12機械系統(tǒng)方案設計32.1功能描述32.2機械系統(tǒng)運動功能系統(tǒng)圖32.3系統(tǒng)方案擬定與比較33 系統(tǒng)尺度綜合64 系統(tǒng)運動學分析95系統(tǒng)動力學

3、分析146 課程設計總結12參考文獻131 課程設計任務1.1設計題目旋轉(zhuǎn)型灌裝機1.2設計要求設計旋轉(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9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，各工位停歇時間為0.5s。1.3原始數(shù)據(jù)表7 旋轉(zhuǎn)型灌裝機技術參數(shù)方案號轉(zhuǎn)臺直徑mm電動機轉(zhuǎn)速r/min灌裝速度r/mina60014405.b60014406c55014405d55014406e5009606f5009605第 13

4、 頁2機械系統(tǒng)方案設計2.1功能描述在轉(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。實現(xiàn)的功能是轉(zhuǎn)臺的停歇，壓蓋，在停歇過程中實現(xiàn)壓蓋的動作。輸送線上的待灌瓶子等間距放置，在傳送帶上進行直線輸送，待灌瓶子送至1處開始隨工作臺轉(zhuǎn)動1.5秒達到2處時停止0.5秒，由灌裝設備裝被裝物。然后被送至下一個工位進行包裝。原動機轉(zhuǎn)速為960 r/min，實現(xiàn)工作臺的轉(zhuǎn)速為5 r/min。 2.2機械系統(tǒng)運動分析原動機通過皮帶和減速器減速達到一定的轉(zhuǎn)速后，用不完全齒輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的間歇運動，用凸輪機構實現(xiàn)壓蓋的功能運動間歇運動間歇運動間歇運動間歇運

5、動間歇運動間歇回程靜止推進壓蓋回程靜止推進壓蓋回程回程推進壓蓋回程靜止推進壓蓋回程靜止推進壓蓋回程靜止推進壓蓋圖2 機械系統(tǒng)工作循環(huán)圖2.3系統(tǒng)方案擬定與比較 機構實現(xiàn)方案轉(zhuǎn)盤的間歇運動機構槽輪機構不完全齒輪封口的壓蓋機構連桿機構凸輪機構2.3.4方案比較為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運動機構，比較槽輪機構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相比，不完全齒輪機構結構簡單。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。所以在這里選擇不完全齒輪來實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運動。為

6、了實現(xiàn)封口的壓蓋機構，比較凸輪機構和連桿機構之間的優(yōu)缺點： 1）凸輪機構比連桿機構更容易設計。2）結構簡單，容易實現(xiàn)。所以，在這里凸輪機構比連桿機構更適用綜上可知：轉(zhuǎn)盤的間歇運動機構，我們選擇不完全齒輪機構；封口的沖壓機構，我們選擇凸輪機構。3機械系統(tǒng)尺度綜合3.1 不完全齒輪 由于轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速是5轉(zhuǎn)每分，每轉(zhuǎn)60度需時2秒，其中間歇設為0.5秒，實際轉(zhuǎn)速為1.5秒轉(zhuǎn)動60度， 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，m=5mm，=20，左=60。右 =270中心距：a=m(z左*360/左+z7)/2=5*(6*360/270+36

7、)/2=110mm分度圓半徑：r右= mz右=90mm r左=a- r右=20mm基圓半徑： rb右=a*cos/2=180*cos20/2=84.6mm rb左=18.8mm齒頂圓半徑： ra右=(z右+2ha*)*m/2=(36+2*1)*5/2=95mm ra左=r左+ha*m=25mm齒頂圓壓力角：a右=arccos【z右cos/（z右+2ha*）】=acrcos【36cos20/（36+2*1）】=27 a左=arccos【z左*360/左 cos/（z左*360/左+2ha*）】=41.25基圓齒距：pb左=pb右=mcos=3.14*5*cos 20=14.76mm3.2 傳動齒

8、輪的設計3.2.1 皮帶傳動，i=2；3.2.2第一齒輪傳動z1=20，d1=100mm，n1=480r/min； z2=80 d2=400mm，n2=120r/min；i12=4；第二級齒輪傳動 z2=20，d2=100mm，n2=120r/min； z3=80 d3=400mm，n2=30r/min；i23=4；3.3 凸輪設計任務要求所推瓶子的直徑為80mm，為了工作安全，令推桿的升程h=60mm，根據(jù)優(yōu)化后的工作循環(huán)圖可知凸輪的升程角d=60，回程角d=60，推桿的運動規(guī)律我們采用了一次多項式運動規(guī)律，最后得到：推桿的升程運動方程為 推桿的回程運動方程為 推桿的運動方程確定后，再確定凸

9、輪的尺寸。根據(jù)基圓半徑的計算公式：，其中e=0，a取許用壓力角a=30，算得r99mm，我們最終取得r=100mm，然后根據(jù)推桿升程h=60mm，以及升程角和回程角，就可確定出凸輪的形狀，如圖13所示。圖13所示凸輪位置即為與曲柄滑塊相配合的起始位置，以此位置建立xoy坐標系。根據(jù)此坐標系可以得出推桿行程的具體方程(q為主軸在一個周期內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度)：h1=50(1-q/50) mm (0)h2= 0 (50250)h3=60(q-250)/60mm (250)h4=0 (310)h5=601-(q-350)/60 mm (350) 圖13 凸輪機構4 機械系統(tǒng)運動學分析根據(jù)圖13所做xoy坐標

10、系以及推桿的運動方程h，就可得出凸輪理論輪廓曲線方程(q為主軸在一個周期內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度)：為了使凸輪和推桿的配合更加平穩(wěn)，避免出現(xiàn)劇烈跳動，把推桿的底部設計成滾子。加上滾子后，凸輪的實際輪廓曲線應當在其理論輪廓曲線上加以修正。 5課程設計總結本次課程設計是我進入大學以來第一次對自己所學知識和實踐能力的綜合檢測，使我受到許多啟發(fā)。首先，通過此次課程設計，是我對所學的知識有了一個更加深刻的影響和一個完整的體系，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關的具體機械所涉及的實際問題的能力。對平面連桿機構、搖桿、齒輪、槽輪等一些課本上獨立的知識有了更加深刻的理解和聯(lián)系，要使這些基本結構能組成功能強大的各種機構，我的學習還有待于更深入。其次，這次課程設計過程中，使我了解到團隊的力量是無限的。與同學們激烈討論，團結合作，共同努力，最終完美的實現(xiàn)了機構的設計，是本次課程設計中珍貴的體驗。 此外，希望我們能有更多的機會參與課程設計，提高自主創(chuàng)新能力。這次課程設計我投入了很多的時間和精力，我覺得這是完全值得的。在我看來，課程設計比考試更能檢測出學習的深度和精度。獨立思考，勇于創(chuàng)新，動手能力都得到了進一步的加強。最后，衷心感謝曹沖振老師這個學期的悉心教導與鼓勵，在課堂上為我們補充了很多知識，帶領我們走進