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)

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)目錄1 設(shè)計(jì)題目 1.1 設(shè)計(jì)條件1.2 設(shè)計(jì)要求2 原動(dòng)機(jī)的選擇3 傳動(dòng)分配4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇4.1 減速器設(shè)計(jì)4.2 第二次減速裝置設(shè)計(jì)4.3 第三次減速裝置設(shè)計(jì)4.4 齒輪的設(shè)計(jì)5 方案擬定筆記5.1 綜述5.21 三種方案5.22 比較 方案 ，選擇設(shè)計(jì)6 機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖7 凸輪設(shè)計(jì)，計(jì)算及校核8 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 校核9 間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)10 設(shè)計(jì)感想11 參考資料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(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

2、裝置。如圖1-1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。圖1-1 六工位轉(zhuǎn)盤(pán)1.1設(shè)計(jì)條件該機(jī)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)方式為機(jī)械傳動(dòng)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/minA600144010B550144012C50096010n轉(zhuǎn)速=每小時(shí)生產(chǎn)定額/（轉(zhuǎn)盤(pán)的?？讛?shù)*60）=（60*60）/（6*60）=10r/min1.2設(shè)計(jì)要求1.旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)一般應(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)。至少設(shè)計(jì)出三種能實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)形式要求的機(jī)構(gòu)（其中至少有一種機(jī)構(gòu)為本組其他成員所沒(méi)有），繪制包括所選機(jī)構(gòu)的機(jī)械系統(tǒng)示意圖（繪制在設(shè)計(jì)

3、說(shuō)明書(shū)上），比較其優(yōu)缺點(diǎn)，并最終選出一個(gè)人自己認(rèn)為最合適的機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)，繪制出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比（皮帶傳動(dòng)傳動(dòng)比i2，每級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比i7.5）3.在圖紙上畫(huà)出旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)方案圖和工作循環(huán)圖。4.在圖紙上畫(huà)出凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（包括位移曲線(xiàn)，凸輪輪廓線(xiàn)和從動(dòng)件的初始位置）；要求確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，確定凸輪輪廓線(xiàn)。5.設(shè)計(jì)計(jì)算其中一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)。6.以上所有要求繪制的圖形均繪制在一張一號(hào)圖紙上。7.編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份。2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。3傳動(dòng)比分配原動(dòng)機(jī)

4、通過(guò)三次減數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第一次減速，通過(guò)減速器三級(jí)減速到20r/min,其傳動(dòng)比分別為2、6、6。第二次減速，夾緊裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置及壓蓋裝置所需轉(zhuǎn)速為10r/min,另設(shè)計(jì)一級(jí)減速，使轉(zhuǎn)速達(dá)到要求，其傳動(dòng)比分別為2。-;即可滿(mǎn)足要求，另設(shè)兩級(jí)減速，傳動(dòng)比都為2即可。4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1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)，后兩級(jí)都為齒輪傳動(dòng)。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下1為皮帶輪：i12。2、3、4、5、6為齒輪:z2=30,z3=180 ,z4=30, z5=180,z6=30i23=z3/z2=180/30=6；i45=z5/z4=180/30=6；n1=n/i1*i32* i54

5、=1440/(2*6*6)=20r/min4.2第二次減速裝置設(shè)計(jì)減速器由齒輪6輸出20r/min的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過(guò)一級(jí)齒輪傳動(dòng)后，減少到10r/min。6、7為齒輪：z6=30 z7=60i67=z7/z6=60/30=2；n2=n1/i67=20/2=10r/min4.3第三次減速裝置設(shè)計(jì)減速器由齒輪6輸出20r/min的轉(zhuǎn)速，經(jīng)兩級(jí)減速后達(dá)到5r/min,第一級(jí)為齒輪傳動(dòng)，第二級(jí)為皮帶傳動(dòng)。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下：6、8為齒輪：z6=30，z8=609為皮帶輪：i9=2I68=z8/z6=60/30=2n3=n1/(i68*i9)=20/(2*2)=5r/min4.4齒輪的設(shè)計(jì)上為一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直

6、齒輪（傳動(dòng)裝置中的齒輪6和齒輪7）。具體參數(shù)為：z6=30，z7=60，mu=5mm，=20°。中心距：a=m(z6+ z7)/2=5*(30+60)/2=225mm分度圓半徑：r6= a*z6/（z7+z6）=180*30/（30+60）=60mmr7= a*z7/（z7+z6）=180*60/（30+60）=120mm基圓半徑：rb6=m *z6*cos=5*30*cos20°=70.5mmrb7=m*z7*cos=5*60*cos20°=141mm齒頂圓半徑：ra6=(z6+2ha*)*m/2=(30+2*1)*5/2=80mmra7=(z7+2ha*)*m

7、/2=(60+2*1)*5/2=151mm齒頂圓壓力角：a6=arccos【z6cos/（z6+2ha*）】=acrcos【30cos20°/（30+2*1）】=25.2°a7=arccos【z7cos/（z7+2ha*）】=acrcos【60cos20°/（60+2*1）】=18.40°基圓齒距：pb6=pb7=mcos=3.14*5*cos 20°=14.76mm理論嚙合線(xiàn)：N1N2實(shí)際嚙合線(xiàn)：AB重合度：a=【z6(tana6-tan)+z7(tana7-tan)】/2 =【30(tan31.32°-tan20°)+6

8、0(tan26.50°-tan20°)】/2 =2.46a1這對(duì)齒輪能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng).5方案擬定比較5.1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(guò)傳送帶來(lái)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(guò)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(guò)沖壓對(duì)瓶口進(jìn)行密封的過(guò)程，主要通過(guò)連桿結(jié)構(gòu)來(lái)完成沖壓過(guò)程。4輸出包裝好的容器：步驟基本同1，也是通過(guò)傳

9、送帶來(lái)完成。 以上4個(gè)步驟 由于灌裝和傳送較為簡(jiǎn)單 無(wú)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(pán)的間歇運(yùn)動(dòng)、封口時(shí)的沖壓過(guò)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(wèn)題。5.2選擇設(shè)計(jì)方案機(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)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 2*2*2=8種實(shí)現(xiàn)方案這里取3種方案方案轉(zhuǎn)盤(pán)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為不完全齒輪，封口的沖壓機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)，工件的定位機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)盤(pán)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為不完全齒輪機(jī)構(gòu)，封口的沖壓機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)，工件的定位機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)5.2.3方案圖表 1 槽輪機(jī)構(gòu)

10、轉(zhuǎn)盤(pán)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為槽輪機(jī)構(gòu)，封口的沖壓機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)，工件的定位機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)由于方案（一）與方案（二）的區(qū)別在工件定位機(jī)構(gòu)，方案（二）是凸輪機(jī)構(gòu)，方案（一）是連桿機(jī)構(gòu)。在這里凸輪機(jī)構(gòu)比連桿機(jī)構(gòu)更適用，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)而方案（三）與方案（二）區(qū)別在封口的壓蓋機(jī)構(gòu)，方案（三）是凸輪機(jī)構(gòu)，方案（二）是連桿機(jī)構(gòu)。在這里則連桿機(jī)構(gòu)比凸輪機(jī)構(gòu)更適用1） 加工復(fù)雜，加工難度大。2） 造價(jià)較高，經(jīng)濟(jì)性不好。 綜上可知：方案二在三個(gè)方案中最佳，則最后選擇方案為旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案。6

11、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖.7凸輪設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核此凸輪為控制定位工件機(jī)構(gòu)，由于空瓶大約為100mm，工件定位機(jī)構(gòu)只需60mm行程足夠，故凸輪的推程設(shè)計(jì)為60mm，以下為推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：為了更好的利用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)凸輪，根據(jù)上圖以表格的形式表示出位移和轉(zhuǎn)角的關(guān)系。度數(shù)0°-90°105°120°120°-300°315°330°-360°位移（mm）0306060300基圓：r0=480mm滾子半徑：rr=30行程：h=60mm推程角：=30°回程角：=30°進(jìn)休止角：s=120°遠(yuǎn)休止角：

12、s=180°最大壓力角：max=28°30°.8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(guò)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：= 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°+）/（180°-）=1.121.9間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)灌裝速度為10r/min，因此每個(gè)工作間隙為

13、6s，轉(zhuǎn)臺(tái)每轉(zhuǎn)動(dòng)60°用時(shí)1s，停留5s，由此設(shè)計(jì)如下不完全齒輪機(jī)構(gòu)，完成間歇運(yùn)用，以達(dá)到要求一左邊為不完全齒輪，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=12，z右=72，m=5mm，=20°，=60°。J 殲擊機(jī)中心距：a=m(z左*360°/+ z7)/2=5*(12*6+72)/2=360mm分度圓半徑：r左= r右=a/2=360/2=180mm基圓半徑：rb左= rb右=a*cos/2=360*cos20°/2=169mm齒頂圓半徑：ra左= ra右=(z右+2ha*)*m/2=(72+2*1)

14、*5/2=187mm齒頂圓壓力角：a左=a右=arccos【z右cos/（z右+2ha*）】=acrcos【72cos20°/（72+2*1）】=17°基圓齒距：Pb左=Pb右=mcos=3.14*5*cos 20°=14.76mm.10設(shè)計(jì)感想這是上大學(xué)以來(lái)完成的第一次課程設(shè)計(jì)，雖說(shuō)萬(wàn)事開(kāi)頭難，我遇到了很多的困難，但對(duì)于我來(lái)說(shuō)這是一次難得的學(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)7天，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(guò)程中，我也遇到了許多的困難，不過(guò)經(jīng)過(guò)我的努力，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(guò)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)、