旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)(正式版)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：張志強(qiáng)小組成員：機(jī)械 070120070100172010年1月1日目錄1.題目2.設(shè)計(jì)題目及任務(wù)2.1設(shè)計(jì)題目22設(shè)計(jì)任務(wù) 13. 運(yùn)動(dòng)方案 23.1 方案一 23.1方案二 23.3方案三 23.4凸輪式灌裝機(jī) 44. 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 45. 尺寸設(shè)計(jì) 45.1 蝸輪蝸桿設(shè)計(jì) 55.2 齒輪設(shè)計(jì) 55.3 傳送帶設(shè)計(jì) 55.4 曲柄滑塊設(shè)計(jì) 55.5平行四邊形機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 55.6槽輪的設(shè)計(jì) 56. 電算法與運(yùn)動(dòng)曲線圖 66.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)曲線圖 66.2 平行四邊形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)曲線圖 67. 小結(jié) 87.2設(shè)計(jì)小結(jié) 88. 參考數(shù)目 89. 附

2、圖一一方案一二機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖一、題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)題目及任務(wù)2. 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?yàn)楸ＷC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。/ 1 *圖1旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)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)見表1表1旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù)方案號轉(zhuǎn)臺(tái)直徑mm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min灌裝速度r/minA600144010B5501440122.2設(shè)計(jì)任務(wù)1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)應(yīng)包括

3、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。3. 圖紙上畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)地運(yùn)動(dòng)方案簡圖，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. 電算法對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度、加速度分析，繪出運(yùn)動(dòng)曲線圖。用圖解法或解析法設(shè)計(jì)連 桿機(jī)構(gòu)。5 凸輪的設(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。8.完成計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示。2.3設(shè)計(jì)提示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

4、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。3.1 方案一：（機(jī)構(gòu)簡圖見附圖）用定軸輪系減速，由不完全齒輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)。此方案的優(yōu)點(diǎn)是，標(biāo)準(zhǔn)直齒輪與不完全齒輪均便于加工。缺點(diǎn)：一方面，傳動(dòng)比過大，用定軸輪系傳動(dòng)時(shí)，占用的空間 過大，使整個(gè)機(jī)構(gòu)顯得臃腫，且圓錐齒輪加工較困難；另一方面

5、，不完全齒輪會(huì)產(chǎn)生較大沖擊，同時(shí)只能實(shí)現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)而不能實(shí)現(xiàn)自我定位。3.2 方案二：灌裝與壓蓋部分采用如圖所示的等寬凸輪，輸送部分采用如圖所示的步進(jìn)式傳輸機(jī)構(gòu)。缺 點(diǎn)：等寬凸輪處會(huì)因摩擦而磨損，從而影響精確度；步進(jìn)式傳輸機(jī)構(gòu)在輸出瓶子的時(shí)候，需 要一運(yùn)動(dòng)精度高的撥桿。3.3 方案三：1.如圖所示，由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，經(jīng)蝸桿渦輪減速；通過穿過機(jī)架的輸送帶輸入輸出瓶子;由槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)與定位；壓蓋灌裝機(jī)構(gòu)采用同步的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，另外，在壓蓋灌裝機(jī)構(gòu)中，分別設(shè)置了進(jìn)料口、進(jìn)蓋口以及余料的出口，如上圖所示。此方案為我們最終所選擇的方案。2.優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：蝸輪蝸桿傳動(dòng)平衡，傳動(dòng)比大，使結(jié)構(gòu)緊

6、湊；傳送帶靠摩擦力工作，傳動(dòng)平穩(wěn)，能 緩沖吸震，噪聲??；槽輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)且能較好地定位，便于灌裝、壓蓋的進(jìn)行。缺點(diǎn)：在平行四邊行機(jī)構(gòu)中會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)，在機(jī)構(gòu)慣性不大時(shí)會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行；由于機(jī)構(gòu)尺寸的限制，槽輪需用另外的電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)。3.4在設(shè)計(jì)過程中，曾考慮過用下圖的凸輪機(jī)構(gòu)作為壓蓋灌裝機(jī)構(gòu)，從而六個(gè)工位連續(xù)工作，以提高效率，但考慮到輸送裝置等各方面原因后，放棄了此方案。四、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)過的角度為參考（與槽輪的導(dǎo)輪轉(zhuǎn)過的角度相同）五、尺寸設(shè)計(jì)5.1蝸輪蝸桿設(shè)計(jì):齒數(shù)模數(shù)（mr）i壓力角（0）螺旋角直徑（mr）i蝸輪20252014.04100蝸桿1252014.0450

7、05.2齒輪設(shè)計(jì)（下圖所示的惰輪以及與其嚙合的一對齒輪）采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪I模數(shù)(mr)i壓力角(0)齒數(shù)直徑(mr)i齒輪152020100齒輪2520603005.3傳送帶的設(shè)計(jì)速度：V=wr=72r/mi n*50mm每兩個(gè)瓶子之間的距離S: t=S/v=1/(w1/6 ) 其中w1為轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度12r/min解得：S= 50mm5.4曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的計(jì)算由機(jī)構(gòu)整體尺寸，行程為137mmm,行程速比系數(shù) K= 1.4偏心距為50mmm具體設(shè)計(jì)過程見圖解法5.5平行四邊形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于已知曲柄長度為50mm連架桿長度為706.61mm,由平行四邊形定理可得出該機(jī)構(gòu)的尺寸。5.6槽輪的設(shè)計(jì)L=450

8、mmY =30/ R=Lsin ¥ = 225 mm s = Leos¥= 389 mmh > s ( L R r) = 130mm di < 2 ( L s)= 60mm d2 < 2 ( L-R-r ) = 100mm其中L為中心距圓銷半徑r = 30mm d1為撥盤軸的直徑d2 為槽輪軸的直徑六、電算法與運(yùn)動(dòng)曲線圖6.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)曲線圖滑塊的位移分析滑塊的速度分析2.4nwdeij.aiaon20a d30a dmudscoaTlnfeCfiK)Xn?-O1-1?123S1Bijla I MRh I滑塊的加速度分析h心丨2軸I由上述運(yùn)動(dòng)曲線圖

9、知：該機(jī)構(gòu)具有急回特性，由加速度曲線知，該機(jī)構(gòu)沖擊較小。6.2 平行四邊形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)曲線圖對A點(diǎn)進(jìn)行位移、速度、加速度分析：A點(diǎn)的加速度曲線model 1位移曲線moLciei i而存在著沖擊。七、小結(jié)7.1 方案簡介在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)用到了蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)， 槽輪機(jī)構(gòu)， 偏置曲柄滑塊機(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)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和傳送帶的傳送的機(jī) 構(gòu)。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)。 且槽輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度 是圓盤轉(zhuǎn)速的 6

10、倍，并且在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)分別在 6 個(gè)工位進(jìn)行停歇。灌裝封口急回部分： 灌裝和風(fēng)口雖然為兩個(gè)工位， 但其的運(yùn)動(dòng)特性是一樣的， 只是有一個(gè) 時(shí)間的差值而已。而我們學(xué)過的有急回特性的最典型且簡單的機(jī)構(gòu)就是偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 因?yàn)閳A盤的轉(zhuǎn)動(dòng)為 12r/min ，而每一轉(zhuǎn)有 6 個(gè)瓶子需要進(jìn)行灌裝和封口的工序，所以需要曲 柄的轉(zhuǎn)速也為 72r/min 。所以曲柄與發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)比就為 20： 1，所以其前面的輪系傳動(dòng)只 需要完成傳動(dòng)從 1440r/min 到 72r/min 的變化， 所以， 在這之后用了蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)將其傳動(dòng) 比直接變?yōu)?20： 1。但由于在這兩個(gè)位置的方向問題，兩個(gè)偏置曲柄滑塊為反方向的運(yùn)動(dòng)。 因?yàn)檫@樣，又在兩個(gè)曲柄之間添加了兩對小的齒輪副，以實(shí)現(xiàn)其方向的轉(zhuǎn)換。7.2 設(shè)計(jì)小結(jié)在真正開始設(shè)計(jì)這個(gè)機(jī)構(gòu)之前， 我們曾經(jīng)有過很多想法， 有些很幼稚， 甚至不能算是機(jī)械 專業(yè)的學(xué)生設(shè)計(jì)的方案，有些又過于復(fù)雜，只能想出來，卻很難實(shí)現(xiàn)。這次課程設(shè)計(jì)，是我 們第一次將本學(xué)期 機(jī)械原理 這門課程中所學(xué)的知識綜合運(yùn)用到實(shí)際中， 另外對于機(jī)械設(shè) 計(jì)也有了初步的認(rèn)識。 這次課程設(shè)計(jì)， 我們用了一個(gè)多月的時(shí)間， 從最初的毫無頭緒到逐漸 做出雛形， 然后進(jìn)一步改進(jìn)。在這整個(gè)過程中，我們在實(shí)踐中摸索成長，同時(shí)也更加清晰地 認(rèn)識到只有