旋轉型灌裝機-說明書分解

1、學號06100224成績課程設計說明書系 別 機電工程系專 業(yè) 機械設計制造及其自動化方 向 無課程名稱 機械設計（二）課程設計學 號 06100224姓 名 蔡鐵根指導教師 張恩光題目名稱 旋轉型灌裝機設計時間 2012年9-12月2012 年 12 月 8 日一設計任務書及工作要求31.1設計題目31.2工作原理及工藝過程31.3原始數(shù)據(jù)及設計要求31.4設計方案提示31.5設計任務3二原動機選擇4三傳動比分配4四機構的選擇與比較44.1傳動機構的選擇與比較44.2執(zhí)行機構的選擇與比較6五機械系統(tǒng)運動方案的擬訂與評價75.1 綜述75.2設計方案75.2.1 設計方案I75.2.2 設計方

2、案II85.2.3 設計方案III85.2.4比較、選擇設計方案9六機械系統(tǒng)的運動循環(huán)圖10七執(zhí)行機構的運動分析及設計107.1凸輪結構的設計分析107.1.1凸輪機構運動分析線圖137.2曲柄滑塊機構的設計分析147.2.1連桿機構的尺寸參數(shù)設計147.2.2曲柄滑塊機構的三維模型設計147.2.3 曲柄滑塊的運動分析線圖147.3 間歇機構的設計15八設計感想17九主要零件附圖18十主要參考資料19一設計任務書及工作要求1.1設計題目 旋轉型灌裝機1.2工作原理及工藝過程在工作臺上對容器（如玻璃瓶）連續(xù)灌裝流體（如飲料等），轉臺有多工位停歇，以實現(xiàn)灌裝、封口等工序。為了保證在這些工位上能夠

3、準確地灌裝，封口應有定位裝置。如圖1所示：工位1：輸入空瓶；工位2：灌裝；工位3：封口；工位4：輸出灌裝好的容器。1.3原始數(shù)據(jù)及設計要求（1）轉臺直徑：500600mm。 附圖（2）灌裝機的生產(chǎn)率：10瓶/min。（3）驅動電機：功率N=1.2kW，轉速n=1440r/min。1.4設計方案提示 （1）采用泵來灌裝流體，泵固定在灌裝工位的上方。（2）采用軟木塞或金屬冠蓋封口，它們可由氣泵吸附在壓蓋機構上，由壓蓋機構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。壓蓋機構可采用移動導桿機構等平面連桿機構或凸輪機構。（3）需要設計間歇傳動機構，以實現(xiàn)工作轉臺間歇傳動。為

4、保證停歇可靠，還應有定位（鎖緊）機構。間歇機構可采用槽輪機構、不完全齒輪機構等，定位鎖緊）機構可采用凸輪機構等。1.5設計任務（1）執(zhí)行機構選型與設計：構思至少三種運動方案，并在說明書中畫出運動方案草圖，經(jīng)對所有運動方案進行分析評價之后，選擇其中的最優(yōu)方案進行詳細設計。（2）機構運動協(xié)調設計：對選擇的方案畫出機構運動循環(huán)圖。（3）傳動系統(tǒng)的設計。（4）對系統(tǒng)運動方案進行機構的尺寸綜合。（5）用UG軟件對機構系統(tǒng)進行運動仿真。 （6）用UG軟件對機構系統(tǒng)進行運動學分析，并畫出輸出機構的位移、速度和加速度曲線。（7）畫出最終方案的機構運動簡圖。二原動機選擇從設計要求可以看出，應采用電機驅動，轉速為

5、1440 r/min，功率N = 1.2 kW。三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，通過斜齒輪，傳動比為2，傳給槽輪并帶動轉動裝置，使其轉動裝置達到設定轉速10 r/min,其他齒輪傳動比均為1,第三次減速，帶輪之間的傳動比為2，帶動壓蓋裝置和灌裝裝置，使其達到設定值10 r/min。四機構的選擇與比較4.1傳動機構的選擇與比較類型特點應用圓柱齒輪機構載荷和速度的使用范圍不大，傳動比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。制造和安裝精度要求比較高，精度低時傳動噪聲較大，無過載保護作用。斜齒圓柱齒輪機構運動

6、平穩(wěn)，承載能力強，但在傳動中會產(chǎn)生軸向力，使用時必須安排推力軸承或角接觸軸承。廣泛應用于各種傳動系統(tǒng)，傳遞回轉運動，實現(xiàn)減速或增速，變速以及換向等齒輪齒條傳動機構結構簡單，成本低，傳動效率高，易于實現(xiàn)較長的運動行程。當運動速度較高或為了提高運動平穩(wěn)性時，可采用斜齒或人字齒條機構。廣泛應用于各種機構的傳動系統(tǒng)，變速操縱裝置，自動機的輸送轉向、進給機構以及直動與轉動的運動轉換裝置圓錐齒輪機構用來傳遞兩相交軸的運動。直齒圓錐齒輪傳遞的圓周速度較低，曲齒用于圓周速度較高的場合。可用于傳遞空間交錯軸之間的運動。用于減速、轉換輸入輸出軸方向，如汽車、拖拉機、機床等。蝸輪蝸桿機構傳動平穩(wěn)無噪聲，結構緊湊，傳

7、動比大，可做成自鎖蝸桿，自鎖蝸桿傳動的效率很低，低速傳動時磨損嚴重，中高速傳動的渦輪齒圈需貴重的減磨材料（如青銅），制造精度要求較高，刀具費用昂貴。用于大傳動比減速裝置、增速裝置、分度機構、起重裝置、微調進給裝置、省力的傳動裝置。不易于在大功率連續(xù)運轉的場合應用。帶傳動機構軸間距離較大，工作平穩(wěn)無噪聲，能緩沖吸振，摩擦時帶傳動有過載保護作用。結構簡單，安裝要求不高，外廓尺寸較大。摩擦式帶傳動有彈性滑動，傳動比不準確，不能用于分度系統(tǒng)，摩擦易起電，不宜用于易燃易爆的場合。軸和軸承受力較大，傳動帶壽命較短。用于傳遞較遠距離的兩軸的回轉運動或動力。鏈傳動機構軸向距離較大，平均傳動比準確，鏈條元件間形

8、成的油膜有吸振能力，對惡劣環(huán)境有較強的適應能力，工作可靠，軸上載荷較小。瞬時運轉速度不均勻，高速時不如帶傳動平穩(wěn)。鏈條工作時因磨損伸長后容易引起共振，一般需要增設張緊和減振裝置。用于傳遞較遠距離的兩周的回轉運動或動力摩擦輪機構結構簡單，制造容易，運動平穩(wěn)、過載可以打滑（可防止設備中重要零部件的損壞），以及能無極改變傳動比，因而有較大的應用范圍。但由于轉動中有滑動、傳動效率低、結構尺寸較大、作用在軸和軸承上的載荷大等缺點，固只應用于傳遞動力較小的場合。常用于無級變速的機構，摩擦壓力機、鉸車驅動裝置中。螺旋機構傳動平穩(wěn)無噪聲，減速比大；可實現(xiàn)轉動與直線移動互換；滑動螺旋可做成自鎖螺旋機構；工作速度

9、一般很低，只是用于小功率運動。多用于微調或增力的場合，如機床夾具以及儀器、儀表；還用于將螺母的回轉運動轉變成為螺桿的直線運動的裝置。通過上述表格各種傳動機構的特點應用及其比較，對于旋轉型灌裝機來說，運送瓶子可以選用傳送帶即可，通過穿過機架的輸送帶輸入瓶子。轉動裝置之間動力的傳遞通過圓柱齒輪傳遞或斜齒輪傳遞即可。4.2執(zhí)行機構的選擇與比較類型特點應用連桿機構結構簡單，制造容易，工作可靠，傳動載荷較大，傳動距離較遠，可以實現(xiàn)急回運動規(guī)律，但不易獲得勻速運動或其他任意運動規(guī)律。當給定的運動要求較多或較復雜時，需要的構件數(shù)和運動副數(shù)往往較多，這樣就使機構結構復雜，工作效率低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增加。

10、而且機構運動規(guī)律對制造、安裝誤差的敏感性增加；機構中做復雜運動和作往復運動的構件產(chǎn)生的慣性力難以平衡，在高速時將引起較大的振動和動載荷，故連桿機構常用于速度較低的場合。用于從動件行程較大或承受載荷重載的工作場合，可以實現(xiàn)移動、擺動等復雜運動規(guī)律或運動軌跡。凸輪機構只需設計適當?shù)耐馆嗇喞?，便可使從動件得到任意的預期運動，而且結構簡單、緊湊、設計方便。缺點：凸輪與從動件間為點或線接觸，易磨損，只宜用于傳力不大的場合；凸輪輪廓精度要求較高，需要數(shù)控機床進行加工；從動件的形成不能過大，否則會使凸輪變得笨重。用于從動件行程較小或載荷不大以及要求特定運動規(guī)律的工作場合。槽輪間歇機構槽輪機構結構簡單，制造容

11、易，工作可靠、機械效率較高。但槽輪在啟動和停止時加速度變化大有柔性沖擊，隨著轉速的增加或槽輪數(shù)的減少而加劇，故不適合高速。常用作自動轉為機構，特別適用于轉為角度45以上的低速傳動，如電影放映機、冰激凌自動灌裝機、六角車床轉塔等。棘輪間歇機構可實現(xiàn)單向和雙向、單動和雙動間歇運動的控制。但棘輪機構工作時常伴有噪聲和振動，因此它的工作效率不能過高間歇送進、反向制動、超越離合、間歇轉位和分度等。凸輪間歇運動機構棘輪機構、槽輪機構和不完全齒輪機構由于結構、運動和動力條件的限制，一般只能用于低速的場。而凸輪間歇運動機構則可以通過合理的選擇轉盤的運動規(guī)律，使得機構傳動平穩(wěn)，動力特性較好，沖擊振動較小，而且轉

12、盤轉位精確，不需要專門的定位裝置，因而常用于高速轉位（分度）機構中。但凸輪加工較復雜，精度要求高，裝配調整也比較困難。適用作高速分度機構或自動轉位機構。在電機矽鋼片的沖槽機、拉鏈嵌齒機、火柴包裝機等機械裝置中，都應用了凸輪間歇運動機構來實現(xiàn)高速分度運動。不完全齒輪機構不完全齒輪機構的優(yōu)點是設計靈活，從動輪的運動角度范圍大，很容易實現(xiàn)一個周期中的多次運動、停時間不等的間歇運動。缺點是加工復雜；在進入和退出嚙合時速度有突變，引起剛性沖擊，不宜用于高速傳動；主、從動輪不能互換。常用于多工位、多工序的自動機械或生產(chǎn)線上，實現(xiàn)工作臺的間歇轉位和進給運動等。非圓齒輪機構結構簡單，工作可靠，從動件可以實現(xiàn)任

13、意轉動規(guī)律，但齒輪制造較困難。用于從動件連續(xù)轉動和要求有特殊運動規(guī)律的場合。從上述表格中可以看出，對于旋轉型灌裝機而言，所選執(zhí)行機構：機構實現(xiàn)的方案轉盤的間歇運動機構槽輪機構不完全齒輪機構封口的壓蓋機構連桿機構凸輪機構灌裝機構連桿機構凸輪機構五機械系統(tǒng)運動方案的擬訂與評價5.1 綜述待灌裝瓶子由傳送帶送入灌裝機構系統(tǒng)中，并完成1.輸入空瓶工位；2.灌裝工位；3.封口工位；4.容器工位。通過上述一些執(zhí)行機構方案，可以得到不同的設計方案。5.2設計方案 5.2.1 設計方案I 轉盤的間歇運動機構為不完全齒輪，封口的沖壓機構為連桿機構，工件的定位機構為連桿機構。5.2.2 設計方案II 轉盤的間歇運

14、動機構為不完全齒輪機構，封口的沖壓機構為連桿機構，工件的定位機構為凸輪機構5.2.3 設計方案III 轉盤的間歇運動機構為不完全齒輪機構，封口的沖壓機構為凸輪機構，工件的定位機構為凸輪機。5.2.4比較、選擇設計方案由于方案（一）與方案（二）的區(qū)別在工件定位機構，方案（一）是連桿機構，方案（二）是凸輪機構。在這里凸輪機構比連桿機構更適用，因為：（1）凸輪機構能實現(xiàn)長時間定位，而連桿機構只能瞬時定位，定位效果差，精度低。（2）凸輪機構比連桿機構更容易設計。（3）結構簡單，容易實現(xiàn)而方案（三）與方案（二）區(qū)別在封口的壓蓋機構，方案（三）是凸輪機構，方案（二）是連桿機構。在這里則連桿機構比凸輪機構更

15、適用1） 加工復雜，加工難度大。2） 造價較高，經(jīng)濟性不好。 綜上可知：方案二在三個方案中最佳，則最后選擇方案II為旋轉型灌裝機的機械運動方案。六機械系統(tǒng)的運動循環(huán)圖 七執(zhí)行機構的運動分析及設計7.1凸輪結構的設計分析凸輪用于灌裝定位，設定凸輪柄運動最大推程為40 mm，凸輪軸心距離瓶口端面的距離為200 mm，推桿的運動規(guī)律如圖：根據(jù)上圖以表格的形式表示出位移和轉角的關系:度數(shù)0°120°120°180°180°300°300°360°位移（mm）040404000利用上述關系，畫出其曲線圖，利用UG仿真，建出凸

16、輪，具體步驟： （a） （b）進入仿真模塊（c）（d）添加旋轉副，選擇恒定，速度為60（e）添加滑動副及相關參數(shù)（f）利用跟蹤點，最后把點連成線，得到最終的圖形。7.1.1凸輪機構運動分析線圖(1) 速度：(2) 位移：（3）加速度：7.2曲柄滑塊機構的設計分析7.2.1連桿機構的尺寸參數(shù)設計此連桿控制封裝壓蓋機構，由于空瓶高度約為200mm，故行程不宜超過200mm，將該曲柄設定為對心曲柄滑塊機構，將一些參數(shù)設定為：曲柄長：a=30mm連桿長：b=150mm偏心距：e=0mm行程：s=60mm最小傳動角：rmin= arccos【e/(b-a）】=0°7.2.2曲柄滑塊機構的三維模

17、型設計根據(jù)上面設計計算出來的圖形尺寸，畫出曲柄滑塊機構的三維模型。7.2.3 曲柄滑塊的運動分析線圖（1）速度： （2）位移：（3）加速度：7.3 間歇機構的設計由于設計灌裝速度為10r/min，因此每個工作間隙為6s，轉臺每轉動60°用時1s，停留5s，由此設計如下槽輪機構，完成間歇運用，以達到要求。槽輪機構具有以下特點：構造簡單，外形尺寸小； 機械效率高，并能較平穩(wěn)地，間歇地進行轉位； 但因傳動時存在柔性沖擊，故常用于速度不太高的場合；同時由于槽輪機構具有自行鎖緊的功能，所以能用于此機構的定位作用。槽輪機構的設計參數(shù)：槽數(shù)n=6圓銷數(shù)k=1運動系數(shù) 頭=t2/t;(t2是槽輪（從

18、動件2）的運動時間t2，t表示曲柄（主動件1）回轉一周的時間) =0.33槽輪槽間角：60°銷輪運動角：120°圓銷回轉半徑：50圓銷半徑：8槽輪外圓半徑：86.97槽頂高：86.6（1） 槽輪從動件的三維圖形：（2）槽輪從動件的三維圖形（3）槽輪機構的組裝圖形： 八設計感想這學期我們的課程設計是機械原理課程設計，我們之前學過機械原理課程，課上講的都是一些理論知識，并沒有真正的去實踐，用這些理論性的知識，當看到這學期的課程設計任務時，有點不知所措。我被分到了第四組，任務是旋轉型灌裝機，看了任務的要求之后，心里還是沒有想法。我又通讀了一遍機械原理書，然后又查閱了相關的資料，對本次的課程設計任務才有了大概的設計思路。我們組一共有六個人，我是本組的小組長，有了思路之后，我及時的和組員分享。首先我講了我自己的設計思路和設計方法，然后又聽了組員們的一些設計方法，大家相互討論，相互指出對方設計方法的不足之處以及優(yōu)點之處，對不足之處進行相應的改正，大家也付出了很多努力。當然，在設計之中，我們也遇到了很多困難，例如有些機構的設計怎么設計更合理，瓶子和瓶子之間怎么自然過渡剛好到達卡位上等等，我們除了相互之間討論之外，還向老師或者班里的同學請教，以便更好的完成我們的任務。通過本學期的課程設計，我深深感受到了理論結合實際的