旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

本科（機(jī)械原理）課程設(shè)計(jì)題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：完成時(shí)間：2014年6月8號(hào)--6月20號(hào)成績(jī)：教務(wù)處制４課程設(shè)計(jì)任務(wù)書二、旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)設(shè)計(jì)2、已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求設(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。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)。技術(shù)參數(shù)見下表。（在課程設(shè)計(jì)任務(wù)書中，對(duì)于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，每個(gè)人的任務(wù)書中只需列出自己所選擇方案對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)）旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù)表方案號(hào)轉(zhuǎn)臺(tái)直徑mm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min灌裝速度r/minA600144010B550144012C50096010D600144012E55096010F5001440123、設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量（1）旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)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)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配，并在圖紙上畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖；（3）畫出旋轉(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)運(yùn)動(dòng)節(jié)拍；（4）確定連桿機(jī)構(gòu)各個(gè)桿件尺寸，進(jìn)行速度、加速度分析，繪出運(yùn)動(dòng)線圖；（5）凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。按凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對(duì)盤狀凸輪要用電算法計(jì)算出理論廓線、實(shí)際廓線值。畫出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖及凸輪廓線圖；（6）齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；（7）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，包括設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算過程等。4、工作計(jì)劃根據(jù)專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃安排采用集中和分散相結(jié)合的方式進(jìn)行，時(shí)間為2周。時(shí)間安排內(nèi)容安排第1天布置題目、學(xué)生選題第2天方案討論第3,4天運(yùn)動(dòng)方案的制定、評(píng)價(jià)、選擇第5,6天確定各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸、參數(shù)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)第7,8天機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、相關(guān)量的計(jì)算第9天校核，整理前期所有工作第10,11天撰寫設(shè)計(jì)說明書第12天上交成果、答辯5、指導(dǎo)教師與教研室主任意見指導(dǎo)教師意見可以按照上述任務(wù)書的要求向?qū)W生布置任務(wù)，開始課程設(shè)計(jì)。指導(dǎo)教師簽名：教研室主任意見同意教研室主任簽名：目錄TOC\o"1-3"\h\u761一、原動(dòng)機(jī)的選擇 530944二、傳動(dòng)比分配 523515三、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5234941、第一次減速器設(shè)計(jì) 5155202、第二次減速裝置設(shè)計(jì) 599113、第三次減速裝置設(shè)計(jì) 6305144、齒輪的設(shè)計(jì) 731601四、方案選擇 8265771、綜述 8268232、選擇設(shè)計(jì)方案 8162083、方案確定 927751五、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 1023616六、凸輪設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核 1119402七、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核 124766八、間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1217855九、整體評(píng)價(jià) 1332183十、設(shè)計(jì)小結(jié) 1426925參考資料 14一、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。二、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。第一次減速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，夾緊裝置所需轉(zhuǎn)速為60r/min,另設(shè)計(jì)三級(jí)減速，使轉(zhuǎn)速達(dá)到要求，其傳動(dòng)比分別為2，4，3。第二次減速，壓蓋裝置所需轉(zhuǎn)速為60r/min，設(shè)計(jì)二級(jí)減速傳動(dòng)比分別為4和6。第三次減速裝置傳送帶滾軸直徑約為10cm，其轉(zhuǎn)速為43r/min即可滿足要求，另設(shè)兩級(jí)減速，傳動(dòng)比分別為2.4和7即可。三、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1、第一次減速器設(shè)計(jì)減速器分為三級(jí)減速，第一級(jí)為皮帶傳動(dòng)，第二級(jí)為齒輪傳動(dòng)，第三級(jí)為錐齒輪傳動(dòng)。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下：1為皮帶輪：i=2;2,3為齒輪：Z2=20，Z3=802',3'為錐齒輪。傳動(dòng)比為i2'3'=3i23=Z3/Z2=80/20=4n1=n/(i*i23*i2'3)=1440/(2*4*3)=60r/min2、第二次減速裝置設(shè)計(jì)減速器分為兩級(jí)減速，都為齒輪傳動(dòng)。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下：4,5,6為齒輪傳動(dòng)，4號(hào)與電動(dòng)機(jī)主軸同軸。5號(hào)齒輪需要的轉(zhuǎn)速為360r/min。Z4=27，Z5=107.i45=Z5/Z4=107/27=4n2=n/i45=1440/4=360r/min3、第三次減速裝置設(shè)計(jì)減速器分為兩級(jí)減速，第一級(jí)為皮帶傳動(dòng)，第二級(jí)為斜齒輪傳動(dòng),皮帶輪的轉(zhuǎn)速需要43r/min。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下：7為皮帶輪：i=2.48,9為斜齒輪：Z8=186，Z9=26i98=Z8/Z9=186/26=7n3=n/(i*i98)=720/(2.4*7)=43r/min4、齒輪的設(shè)計(jì)以齒輪2和齒輪三為例設(shè)計(jì)。具體參數(shù)為：i=4；齒數(shù)2:20ul；模數(shù)：2mm；壓力角：20dag；齒數(shù)3：80ul。中心距a=100mm分度圓半徑：基圓半徑：四、方案選擇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)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。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)不完全齒輪棘輪機(jī)構(gòu)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)上表分析得知機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方案有3*2*2=12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)加工復(fù)雜，加工難度大。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)、不完全齒輪和棘輪之間的優(yōu)缺點(diǎn)；因?yàn)椴圯喒ぷ骺煽浚Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，能夠準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，常用于要求恒定旋轉(zhuǎn)角的分度機(jī)構(gòu)中。不完全齒輪加工工藝復(fù)雜，從動(dòng)輪在運(yùn)動(dòng)開始，終了時(shí)沖擊較大。齒輪易損壞。棘輪加工工藝復(fù)雜。所以在這里我們選擇槽輪來實(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)，我們選擇槽輪機(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)。3、方案確定五、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖六、凸輪設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核基圓：r0=480mm滾子半徑：r1=30行程：h=60mm推程角：φ=30°回程角：φ`=30°進(jìn)休止角：φs=90°遠(yuǎn)休止角：φs`=120°七、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：θ=arccos【e/(a+b）】-arccos【e/(b-a）】=10°最小傳動(dòng)角：rmin=arccos【e/(b-a）】=51.3°行程速比：k=（180°+θ）/（180°-θ）=1.12＞1八、間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)我們采用六槽槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤及卡盤的間歇性運(yùn)動(dòng)。我們用下列一組圖示來解釋槽輪機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng)。槽輪各部分尺寸：L=450mmR=Lsin225mmS=Lcos=389mm.h*S-(L-R-r)=130mm；2（L-S）=60mm，=100mm由于我們已知灌裝速度為10r/min，因此，每個(gè)工作間隙為1s，轉(zhuǎn)臺(tái)每轉(zhuǎn)動(dòng)60deg用時(shí)為1/3s，停留2/3s,由此我們采用六槽槽輪機(jī)構(gòu)完成間歇運(yùn)動(dòng)。九、整體評(píng)價(jià)在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)用到了連桿機(jī)構(gòu)，槽輪機(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)——槽輪機(jī)構(gòu)。且槽輪撥盤的轉(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，用凸輪機(jī)構(gòu)完成對(duì)瓶子的定位。十、設(shè)計(jì)小結(jié)這是上大學(xué)以來完成的第二次課程設(shè)計(jì)了，雖說萬事開頭難，我們遇到了很多的困難，但對(duì)于我們來說這又是一次難得的學(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!參考資料[1].《機(jī)械原理（第二版）》