機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī) 專 業(yè)： 車(chē)輛工程 班級(jí)：車(chē)輛工程09-1 設(shè) 計(jì) 人： 學(xué)號(hào)：200901040335山東科技大學(xué)2011年 07 月 07 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)院 機(jī)械電子工程學(xué)院 專業(yè) 車(chē)輛工程 班級(jí)2009-1 姓名 岳智濤一、課程設(shè)計(jì)題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)二、課程設(shè)計(jì)主要參考資料1 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 2 孫桓，陳作模.機(jī)械原理m.7版. 北京：高等教育出版社，2006 3楊曉輝.簡(jiǎn)明機(jī)械使用手冊(cè)m北京：高等科學(xué)出版社,2006 4 唐亞楠，羅浩，陳興來(lái)等機(jī)械原理同步輔導(dǎo)習(xí)題全解m北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社。2010三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)解決主要問(wèn)題 （1）通過(guò)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足機(jī)構(gòu)的

2、運(yùn)動(dòng)要求 （2）優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高可行性以及機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性 （3） 通過(guò)不完全齒輪和凸輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇運(yùn)動(dòng)和壓蓋動(dòng)作 四、課程設(shè)計(jì)相關(guān)附件（如：圖紙、軟件等）（1）a3結(jié)構(gòu)原理圖 （2）課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份 （3） 電子稿一份 五、任務(wù)發(fā)出日期：2011.07.04 任務(wù)完成日期：2011.07.08指導(dǎo)教師簽字： 系主任簽字： 指導(dǎo)教師對(duì)課程設(shè)計(jì)的評(píng)語(yǔ) 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 目 錄1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)11.1設(shè)計(jì)題目11.2設(shè)計(jì)要求11.3原始數(shù)據(jù)12機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)32.1功能描述32.2機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)學(xué)分析95系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

3、分析146 課程設(shè)計(jì)總結(jié)12參考文獻(xiàn)131 課程設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)題目旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)1.2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(shí)間為0.5s。1.3原始數(shù)據(jù)表7 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/mina60014405.b60014406c55014405d55014406e5009606f5009605第 13

4、 頁(yè)2機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1功能描述在轉(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。實(shí)現(xiàn)的功能是轉(zhuǎn)臺(tái)的停歇，壓蓋，在停歇過(guò)程中實(shí)現(xiàn)壓蓋的動(dòng)作。輸送線上的待灌瓶子等間距放置，在傳送帶上進(jìn)行直線輸送，待灌瓶子送至1處開(kāi)始隨工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)1.5秒達(dá)到2處時(shí)停止0.5秒，由灌裝設(shè)備裝被裝物。然后被送至下一個(gè)工位進(jìn)行包裝。原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為960 r/min，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速為5 r/min。 2.2機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析原動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶和減速器減速達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速后，用不完全齒輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇運(yùn)動(dòng)，用凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)壓蓋的功能運(yùn)動(dòng)間歇運(yùn)動(dòng)間歇運(yùn)動(dòng)間歇運(yùn)動(dòng)間歇運(yùn)

5、動(dòng)間歇運(yùn)動(dòng)間歇回程靜止推進(jìn)壓蓋回程靜止推進(jìn)壓蓋回程回程推進(jìn)壓蓋回程靜止推進(jìn)壓蓋回程靜止推進(jìn)壓蓋回程靜止推進(jìn)壓蓋圖2 機(jī)械系統(tǒng)工作循環(huán)圖2.3系統(tǒng)方案擬定與比較 機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方案轉(zhuǎn)盤(pán)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)2.3.4方案比較為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)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。所以在這里選擇不完全齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)的間歇運(yùn)動(dòng)。為

6、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)： 1）凸輪機(jī)構(gòu)比連桿機(jī)構(gòu)更容易設(shè)計(jì)。2）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)更適用綜上可知：轉(zhuǎn)盤(pán)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)，我們選擇凸輪機(jī)構(gòu)。3機(jī)械系統(tǒng)尺度綜合3.1 不完全齒輪 由于轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速是5轉(zhuǎn)每分，每轉(zhuǎn)60度需時(shí)2秒，其中間歇設(shè)為0.5秒，實(shí)際轉(zhuǎn)速為1.5秒轉(zhuǎn)動(dòng)60度， 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，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(dòng)齒

8、輪的設(shè)計(jì)3.2.1 皮帶傳動(dòng)，i=2；3.2.2第一齒輪傳動(dòng)z1=20，d1=100mm，n1=480r/min； z2=80 d2=400mm，n2=120r/min；i12=4；第二級(jí)齒輪傳動(dòng) z2=20，d2=100mm，n2=120r/min； z3=80 d3=400mm，n2=30r/min；i23=4；3.3 凸輪設(shè)計(jì)任務(wù)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(yùn)動(dòng)規(guī)律我們采用了一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律，最后得到：推桿的升程運(yùn)動(dòng)方程為 推桿的回程運(yùn)動(dòng)方程為 推桿的運(yùn)動(dòng)方程確定后，再確定凸

9、輪的尺寸。根據(jù)基圓半徑的計(jì)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(biāo)系。根據(jù)此坐標(biāo)系可以得出推桿行程的具體方程(q為主軸在一個(gè)周期內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)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(jī)構(gòu)4 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析根據(jù)圖13所做xoy坐標(biāo)

10、系以及推桿的運(yùn)動(dòng)方程h，就可得出凸輪理論輪廓曲線方程(q為主軸在一個(gè)周期內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)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(dòng)，把推桿的底部設(shè)計(jì)成滾子。加上滾子后，凸輪的實(shí)際輪廓曲線應(yīng)當(dāng)在其理論輪廓曲線上加以修正。 5課程設(shè)計(jì)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)是我進(jìn)入大學(xué)以來(lái)第一次對(duì)自己所學(xué)知識(shí)和實(shí)踐能力的綜合檢測(cè)，使我受到許多啟發(fā)。首先，通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，是我對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)更加深刻的影響和一個(gè)完整的體系，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關(guān)的具體機(jī)械所涉及的實(shí)際問(wèn)題的能力。對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)、搖桿、齒輪、槽輪等一些課本上獨(dú)立的知識(shí)有了更加深刻的理解和聯(lián)系，要使這些基本結(jié)構(gòu)能組成功能強(qiáng)大的各種機(jī)構(gòu)，我的學(xué)習(xí)還有待于更深入。其次，這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，使我了解到團(tuán)隊(duì)的力量是無(wú)限的。與同學(xué)們激烈討論，團(tuán)結(jié)合作，共同努力，最終完美的實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是本次課程設(shè)計(jì)中珍貴的體驗(yàn)。 此外，希望我們能有更多的機(jī)會(huì)參與課程設(shè)計(jì)，提高自主創(chuàng)新能力。這次課程設(shè)計(jì)我投入了很多的時(shí)間和精力，我覺(jué)得這是完全值得的。在我看來(lái)，課程設(shè)計(jì)比考試更能檢測(cè)出學(xué)習(xí)的深度和精度。獨(dú)立思考，勇于創(chuàng)新，動(dòng)手能力都得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。最后，衷心感謝曹沖振老師這個(gè)學(xué)期的悉心教導(dǎo)與鼓勵(lì)，在課堂上為我們補(bǔ)充了很多知識(shí)，帶領(lǐng)我們走進(jìn)