自動裝料壓蓋機（機械原理課程設(shè)計）

1、編號： 課程設(shè)計說明書題題 目目： 自動裝料壓蓋機 院院 系系 機電工程學(xué)院 專專 業(yè)業(yè)： 學(xué)生姓名學(xué)生姓名： 學(xué)學(xué) 號號： 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師： 職職 稱稱： 副 教 授 2010 年 1 月 21 日目目 錄錄一、設(shè)計背景和目的.3二、設(shè)計要求和數(shù)據(jù).3三、設(shè)計方案比擬及選擇.41、設(shè)計方案比擬.41設(shè)計方案 1.42設(shè)計方案 2.53設(shè)計方案 3.64設(shè)計方案 4.7 5設(shè)計方案比擬與選擇7四、設(shè)計與計算.71 1、系統(tǒng)運系統(tǒng)運動動循循環(huán)圖環(huán)圖.72、運動簡圖83、機構(gòu)的運動分析.8 (1)槽輪機構(gòu)8 (2)輸入機構(gòu)的尺寸設(shè)計與運動分析10 (3)壓蓋機構(gòu)的尺寸設(shè)計與運動分析14 (4)輸

2、出機構(gòu)的尺寸設(shè)計與動運動分析17五、電機選擇.20六、三維仿真22七、總結(jié).25一、設(shè)計背景和目的一、設(shè)計背景和目的在日常生活中，我們一下子吃不了太多的東西，常需要將一些食品等儲存起來。可是又有一個食品的保質(zhì)問題，罐裝或瓶裝可以很好地為我們解決這個問題。只要去逛過超市、商場等，都可以發(fā)現(xiàn)里面有很多罐頭出售。在罐裝過程中，我們要成批、大規(guī)模的生產(chǎn)，就需要一套高效率、性能穩(wěn)定的、整體結(jié)構(gòu)緊湊、科學(xué)合理、操作簡單簡便利的自動裝料壓蓋機。二、設(shè)計要求和數(shù)據(jù)二、設(shè)計要求和數(shù)據(jù) 往罐子里裝料,接著對罐子進行壓蓋。 由電機驅(qū)動主軸上的幾個執(zhí)行機構(gòu)，對工件進行送料、壓蓋、輸出工序。其系統(tǒng)的功能圖如下所示。3原

3、始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求 1待裝料/壓蓋產(chǎn)品的尺寸，直徑 60mm,高 100mm 2產(chǎn)品重量，約 7N15N 3生產(chǎn)率 60 次/min 4要求機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單緊湊，運動靈活可靠、易于加工制造。4方案構(gòu)思 1實現(xiàn)送料送料機構(gòu)可以選用凸輪機構(gòu)或有一定停歇時間的連桿機構(gòu)，當(dāng)送料機構(gòu)把工件送到指定位置后，就可以進行裝料了。 2為實現(xiàn)下一工序，需把工件送到另一位置，可以采用槽輪機構(gòu)。 3實現(xiàn)壓蓋功能的機構(gòu)可以采用平面連桿機構(gòu)或是直動凸輪機構(gòu)。 4輸出功能的機構(gòu)可以采用與送料機構(gòu)相類似的機構(gòu)。三、設(shè)計方案比擬及選擇三、設(shè)計方案比擬及選擇1、設(shè)計方案比擬、設(shè)計方案比擬1設(shè)計方案設(shè)計方案 1方案一中，我們采用槽輪產(chǎn)

4、生間歇運動。先送罐子到指定位置，然后裝料，再推到壓蓋裝置下，壓蓋后再推送出去。在工作過程中，壓蓋機構(gòu)與在裝料與壓蓋間的推送機構(gòu)都有需要做間歇運動，這就給機械在動作時序上的配合設(shè)計加大了難度。而在效率方面來說，也是不利的。不僅生產(chǎn)消耗的時間增加，效率低下，還浪費資源。另一個，工件在平臺上運動時與平臺間的磨擦，會加大機器的負載，從而增加能源的消耗。優(yōu)點是在工件推送過程中，與凸輪相連的連桿可以擴大行程，防止了凸輪的尺寸過大，提高了傳動性能。2設(shè)計方案設(shè)計方案 2方案二中的結(jié)構(gòu)相對緊湊些，也比擬簡單些。不需像方案一中那么多的機構(gòu)來完成生產(chǎn)任務(wù)。但是在送瓶時，會受到較多的約束，且要求送工件的精度比擬高，

5、否那么會影響到正常的生產(chǎn)工序。在輸出環(huán)節(jié)倒是挺不錯的，在轉(zhuǎn)動平臺下方某一處開有一孔，可以讓工件通過。當(dāng)工件轉(zhuǎn)到孔的上方時，剛好可以掉下來，從而可以輸出工件。3設(shè)計方案設(shè)計方案 3方案三中的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜一點。優(yōu)點是送料機構(gòu)與輸出機構(gòu)共在一根軸上，結(jié)構(gòu)緊湊?？墒窃谳敵霏h(huán)節(jié)，推桿的行程太大了，而且平臺的轉(zhuǎn)動剛好與推桿前進方向相反，工件與平臺的摩擦加劇，使得生產(chǎn)效率低下，機械產(chǎn)熱較大，磨損較嚴重。如果把輸出機構(gòu)往后移動，雖然可以防止與平臺摩擦，但大大加大了行程，而且返回后需要很大的間歇，效率很低。44設(shè)計方案設(shè)計方案 4 4方案四中的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜些，利用連桿來加大行程，槽輪可以使轉(zhuǎn)動更平穩(wěn)。凸輪的響應(yīng)迅

6、速，機構(gòu)也相對緊湊，比擬容易就可以得到預(yù)期的運動規(guī)律。令人不太滿意的是此機構(gòu)中的輸出機構(gòu)，相對來說，此機構(gòu)中的輸出機構(gòu)與送瓶機構(gòu)相距稍微遠了些，需用較長的轉(zhuǎn)軸來連接，在長距離傳送過程中，對機械的效率影響較大。55設(shè)計方案比擬與選擇設(shè)計方案比擬與選擇對一些典型機機構(gòu)的評價經(jīng)以上的比擬分析，各個方案都有各自的優(yōu)缺點。方案一和方案三的磨損都較大，加重了機械的的負載，對能源消耗方面較大。方案二相對簡單，可是約束相對較多，精度要求相對于另外的幾個方案也要高些。綜合考慮后，我們選取了方案四做為此次課程設(shè)計的方案。四、總體設(shè)計四、總體設(shè)計1、系統(tǒng)運動循環(huán)圖、系統(tǒng)運動循環(huán)圖運動循環(huán)圖比例 1：5電動機驅(qū)動蝸桿

7、，使渦輪順時針轉(zhuǎn)，送瓶機構(gòu)中凸輪順時針轉(zhuǎn)動，推程時送瓶，壓蓋機構(gòu)逆時針轉(zhuǎn)動，回程后壓蓋，出瓶機構(gòu)逆時針轉(zhuǎn)動，回程時拉出瓶子。3、機構(gòu)的運動分析機構(gòu)的運動分析槽輪機構(gòu)廣泛地應(yīng)用于將主軸輸入的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從動軸的單向周期性間歇運動的場合,具有構(gòu)造簡單、制造容易、工作可靠和機械效率高等特點，適當(dāng)?shù)剡x擇參數(shù)后，可以實現(xiàn)要求的轉(zhuǎn)位分度和運動停歇等工藝要求。槽輪機構(gòu)帶動上面的轉(zhuǎn)盤，使轉(zhuǎn)盤的運動有停頓。轉(zhuǎn)過一定角度后停頓，進行送工件、裝料、壓蓋等動作。等一些列動作完成后，再進行轉(zhuǎn)動。尺寸設(shè)計參參 數(shù)數(shù)計算公式或依據(jù)計算公式或依據(jù)結(jié)果槽數(shù)槽數(shù) z4圓銷數(shù)圓銷數(shù) n由工作要求確定由工作要求確定1中心距中心距

8、L由安裝空間確定由安裝空間確定100回轉(zhuǎn)半徑回轉(zhuǎn)半徑 R sinsinLLR圓銷半徑圓銷半徑 r由受力大小確定由受力大小確定6Rr 8槽頂半徑槽頂半徑 s coscosLLs槽深槽深 hrRLsh 504 .46取撥盤軸徑撥盤軸徑 d1rRLd 2110槽輪軸徑槽輪軸徑 d2rRLd 2210槽頂側(cè)壁厚槽頂側(cè)壁厚 b 經(jīng)驗確定經(jīng)驗確定mmb533鎖止弧半徑鎖止弧半徑 r0brRr050轉(zhuǎn)動平臺尺寸直徑的設(shè)計：摩擦系數(shù) f 為 0.5，由，要使,rmafmgma 工件工件才不會滑出平臺,所以需要， 在此我們?nèi)?。mmr127mmr100轉(zhuǎn)動平臺的配圖如下.圖中 3 個圓是瓶子在轉(zhuǎn)盤中的的位置。尺寸

9、設(shè)計與運動分析凸輪的尺寸設(shè)計 凸輪的輪廓是根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理作圖的，作圖的數(shù)據(jù)是根據(jù)下列圖表中位移與角度的關(guān)系來作圖的輸入機構(gòu)的簡圖從表中數(shù)據(jù)可得選擇的基圓半徑 50mm 符合推程壓力角允許值30,回程壓力角允許值70。采用正弦加速度運動規(guī)律推程運動方程為 回程運動方程為 22sin00hs22sin100hs 002cos1v0012cos hv 20022sin2ha 20022sin2haX 推程 0135遠休止 135180回程 180270近休止 270360 推程 h=40mm，w=2rad/sxs(mm)v(m/s)a(m/s)0000153045607590105120135400

10、015040001654000180400019521022520240255270000285000300000315000330000345000360000Excel 處理后得圖如下推程速度與角度00.050.10.150.20.250153045607590105120135m/s加速度與角度-2-1.5-1-0.500.511.520153045607590105120135m/s2位移與角度0510152025303540450153045607590105120135mm回程速度與角度-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.0500153045607590m/

11、s位移與角度-50510152025303540450153045607590mm加速度與角度-4-3-2-1012340153045607590m/s23.壓蓋機構(gòu)的尺寸設(shè)計與運動分析機構(gòu)簡圖xs(mm)v(m/s)a(m/s)000015304520607590400010540001204000135400015040001654000180400195021002252002400255027000285000300000315000330000345000360000因為壓蓋時需要力與速度，雖然正弦加速度運動規(guī)律沒有沖擊，但是當(dāng)壓蓋機構(gòu)下到最低點時已沒有力與速度，達不到壓蓋的預(yù)期的運

12、動。所以回程時采用勻速運動規(guī)律，推程那么仍采用正弦加速度運動規(guī)律。推程運動方程 回程運動方程為 22sin00hs01 hs 002cos1v0hv 20022sin2ha 0aX 推程 090遠休止 90180回程 180270近休止 270360 推程， 。mmh40srad2用 Excel 軟件處理，得到下面六個表格推程位移與角度051015202530354045020406080100mm速度與角度050100150200250300350020406080100mm/s加速度與角度-4000-3000-2000-100001000200030004000020406080100mm

13、/s2回程v-0.18-0.16-0.14-0.12-0.1-0.08-0.06-0.04-0.020020406080100m/ss051015202530354045020406080100mma05020406080100m/s24. 輸出機構(gòu)的尺寸設(shè)計與動運動分析凸輪尺寸的設(shè)計輸出機構(gòu)簡圖從表中數(shù)據(jù)可得選擇的基圓半徑 75mm 符合推程壓力角允許值30,回程壓力角允許值70。采用正弦加速度運動規(guī)律推程運動方程為 回程運動方程為 22sin00hs22sin100hs 002cos1v0012cos hv 20022sin2ha 20022sin2haX 推程 090遠休止 90180回

14、程 180315近休止 315360推程推程，mmh40srad2經(jīng) Excel 軟件處理后，可以得到下面六個表格推程速度與角度050100150200250300350020406080100mm/s位移與角度051015202530354045020406080100mmxs(mm)v(m/s)a(m/s)0000153045206075904000105400012040001354000150400016540001804000195210225-160240255270-160285300315000330000345000360000加速度與角度-4000-3000-2000-10

15、0001000200030004000020406080100mm/s2回程加速度與角度-2000-1500-1000-5000500100015002000020406080100120140160mm/s2速度與角度-250-200-150-100-500050100150mm/s位移與角度051015202530354045050100150mm五、電機選擇五、電機選擇 1、電動機的轉(zhuǎn)速選擇： 電機型號：Y132M-4，額定功率：7.5KW，轉(zhuǎn)速 1440r/Min，滿載電流，功率因數(shù)為 0.85,重量約 81Kg 。2、傳動比計算：蝸輪蝸桿 生產(chǎn)率為 60 次/min，而 3 個凸輪和

16、槽輪的主動撥盤的轉(zhuǎn)速與渦輪的轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)速為 60r/min，故傳動比.24601440 蝸桿頭數(shù)選擇 2，那么蝸輪齒數(shù)為.48242蝸輪與蝸桿的尺寸參數(shù)為:3、圓錐齒輪的設(shè)計與記算用圓錐齒輪來實現(xiàn)傳動的方向，故只要兩者的齒數(shù)相同即可。圓錐齒輪的尺寸數(shù)據(jù)為：真真三維仿真制作結(jié)果與運動分析：2.送瓶機構(gòu)：3.壓蓋機構(gòu)：4.出瓶機構(gòu)：七、總結(jié)七、總結(jié) 經(jīng)過這次課程設(shè)計后，原先有些問題老是弄不懂，做完之后，很多問題迎刃而解了。認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。所以這個期末測試之后的課程設(shè)計對我們的作用是非常大的。 做課程設(shè)計同時也是對課本知識的穩(wěn)固和加強，由于機械

17、原理課本的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解機構(gòu)的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多機構(gòu)的功能，并且對于其在機械傳動中的起到的作用有了更多的認識。 通過這次課程設(shè)計使我們懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多專業(yè)知識問題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。同時，在老師的身上我們學(xué)也到很多實用的知識，在次我們表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！ 參考文獻：參考文獻：1 主編 張曉鈴 李艷機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書北京航空航天大學(xué)出版社，20212 主編 孫桓 陳作模 葛文杰 機械原理第七版北京：高等教育出版社，2006 3 主編 王大康 盧頌峰主編，機械設(shè)計課程設(shè)計，北京，北京工業(yè)大學(xué)出版社，20004 主編 劉政昆 間歇運動機構(gòu)大連：大連理工大學(xué)