旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)</b></p><p>　　學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院</p><p>　　專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p><b>　　班 級(jí)：</b></p&g

2、t;<p><b>　　成 員：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p><b>　　日 期：</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 設(shè)計(jì)題目- 3 -<

3、;/p><p>　　1.1設(shè)計(jì)條件- 3 -</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)任務(wù)- 3 -</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)提示- 4 -</p><p>　　2.原動(dòng)機(jī)的選擇- 4 -</p><p>　　3. 傳動(dòng)比分配- 4 -</p><p>　　4. 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)- 4 -&

4、lt;/p><p>　　4.1第一次減速器設(shè)計(jì)- 4 -</p><p>　　4.2第二次減速裝置設(shè)計(jì)- 5 -</p><p>　　4.3第三次減速裝置設(shè)計(jì)- 6 -</p><p>　　4.4齒輪的設(shè)計(jì)- 6 -</p><p>　　5.方案選擇- 8 -</p><p>　　5.1綜

5、述- 8 -</p><p>　　5.2選擇設(shè)計(jì)方案- 8 -</p><p>　　5.3方案確定- 10 -</p><p>　　6．機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖- 10 -</p><p>　　7．凸輪設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核- 10 -</p><p>　　8．連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核- 10 -</p><

6、;p>　　9．間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 10 -</p><p>　　10.整體評(píng)價(jià)- 11 -</p><p>　　11．設(shè)計(jì)小結(jié)- 11 -</p><p>　　12.參考資料- 12 -</p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。在轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)上對(duì)

7、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1-1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。</p><p>　　圖1-1 六工位轉(zhuǎn)盤</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)條件</b></p><p&

8、gt;　　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)</p><p>　　旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　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)。</p><p>　　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i≈2，每級(jí)齒輪傳動(dòng)傳

9、動(dòng)比i≤7.5）</p><p>　　3.繪制旋轉(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)節(jié)拍。</p><p>　　4.解析法對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度，加速度分析，繪出運(yùn)動(dòng)線圖。圖解法或解析法設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)。</p><p>　　5.在圖紙上畫出凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（包括位移曲線，凸輪輪廓線和從動(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

10、率半徑，確定凸輪輪廓線。</p><p>　　6.齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　7.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份。</p><p>　　8.學(xué)生可進(jìn)一步完成平面連桿機(jī)構(gòu)（或灌裝機(jī)）的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示等。</p><p><b>　　1.3 設(shè)計(jì)提示</b></p><p>　　1.采用灌裝泵灌

11、裝流體，泵固定在某工位的上方。</p><p>　　2．采用軟木塞或金屬冠蓋封口，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(guò)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)。</p><p>　　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

12、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。</p><p><b>　　2.原動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　傳動(dòng)比分配</b></p><p>　　原動(dòng)機(jī)通過(guò)三次減數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第

13、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。</p><p><b>　　傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p

14、>　　4.1第一次減速器設(shè)計(jì)</p><p>　　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：</p><p>　　1為皮帶輪：i=2;</p><p>　　2,3為齒輪：Z2=20，Z3=80 2',3'為錐齒輪。傳動(dòng)比為i2'3'=3</p><

15、p>　　i23=Z3/Z2=80/20=4</p><p>　　n1=n/(i*i23*i2'3)=1440/(2*4*3)=60r/min</p><p>　　4.2第二次減速裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　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：</p><p>　　4,5,6為齒輪傳動(dòng)，4號(hào)與電動(dòng)機(jī)主軸同

16、軸。5號(hào)齒輪需要的轉(zhuǎn)速為360r/min。</p><p>　　Z4=27，Z5=107.</p><p>　　i45=Z5/Z4=107/27=4</p><p>　　n2=n/i45=1440/4=360r/min</p><p>　　4.3第三次減速裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　減速器分為兩級(jí)減速，第一級(jí)為皮帶傳

17、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：</p><p>　　7為皮帶輪：i=2.4</p><p>　　8,9為斜齒輪：Z8=186，Z9=26</p><p>　　i98=Z8/Z9=186/26=7</p><p>　　n3=n/(i*i98)=720/(2.4*7)=43r/min</p

18、><p><b>　　4.4齒輪的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　以齒輪2和齒輪三為例設(shè)計(jì)。具體參數(shù)為：i=4；</p><p>　　齒數(shù)2:20ul；模數(shù)：2mm；壓力角：20dag；</p><p><b>　　齒數(shù)3：80ul。</b></p><p>　　中心距a=10

19、0mm</p><p><b>　　分度圓半徑：</b></p><p><b>　　基圓半徑：</b></p><p><b>　　5.方案選擇</b></p><p><b>　　5.1綜述</b></p><p>　　待灌瓶由

20、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。</p><p>　　我們將設(shè)計(jì)主要分成下幾個(gè)步驟：</p><p>　　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。</p><p>　　2．灌裝：這個(gè)步驟主要通過(guò)灌

21、瓶泵灌裝流體，而泵固定在某工位的上方。</p><p>　　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。</p><p>　　4．輸出包裝好的容器：步驟基本同1，也是通過(guò)傳送帶來(lái)完成。</p><p>　　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)盤的間歇運(yùn)動(dòng)、封口

22、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)問題。</p><p><b>　　5.2選擇設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　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</p><p>　　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)；</p><p><b>

23、　　因?yàn)椋?lt;/b></p><p>　　1）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。</p><p>　　2）凸輪機(jī)構(gòu)比連桿機(jī)構(gòu)更容易設(shè)計(jì)。</p><p>　　3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　所以，在這里凸輪機(jī)構(gòu)比連桿機(jī)構(gòu)更適用。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)封

24、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)；</p><p><b>　　因?yàn)橥馆啓C(jī)構(gòu)，</b></p><p>　　加工復(fù)雜，加工難度大。</p><p>　　造價(jià)較高，經(jīng)濟(jì)性不好。</p><p>　　所以在這里連桿機(jī)構(gòu)比凸輪機(jī)構(gòu)更適用。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，

25、比較槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪和棘輪之間的優(yōu)缺點(diǎn)；</p><p><b>　　因?yàn)椋?lt;/b></p><p>　　槽輪工作可靠，結(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。</p><p>　　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。</p><p><b&

26、gt;　　棘輪加工工藝復(fù)雜。</b></p><p>　　所以在這里我們選擇槽輪來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　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)。</p><p><b>　　5.3方案確定</b></p><p>

27、<b>　　6．機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</b></p><p>　　凸輪設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核</p><p>　　基圓：r0=480mm</p><p>　　滾子半徑：r1=30</p><p><b>　　行程：h=60mm</b></p><p><b>　　推程角：φ=3

28、0°</b></p><p>　　回程角：φ`=30°</p><p>　　進(jìn)休止角：φs=90°</p><p>　　遠(yuǎn)休止角：φs`=120°</p><p>　　8．連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核</p><p>　　此連桿控制封裝壓蓋機(jī)構(gòu)，由于空瓶高度約為250mm，故

29、行程不宜超過(guò)300mm，由此設(shè)計(jì)如下連桿機(jī)構(gòu)：</p><p>　　曲柄長(zhǎng)：a=100mm</p><p>　　連桿長(zhǎng)：b=900mm</p><p>　　偏心距：e=500mm</p><p>　　行程：s=220mm</p><p>　　級(jí)位夾角：θ= arccos【e/(a+b）】- arccos【e/(b-a）

30、】=10°</p><p>　　最小傳動(dòng)角：rmin= arccos【e/(b-a）】=51.3°</p><p>　　行程速比：k=（180°+θ）/（180°-θ）=1.12＞1</p><p><b>　　9．間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　我們采用六槽槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)

31、轉(zhuǎn)盤及卡盤的間歇性運(yùn)動(dòng)。我們用下列一組圖示來(lái)解釋槽輪機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　槽輪各部分尺寸</b></p><p><b>　　L=450mm</b></p><p>　　R=Lsin225mm</p><p>　　S= Lcos=389mm.</p><p

32、>　　h*S-(L-R-r)=130mm；</p><p>　　2（L-S）=60mm，=100mm</p><p>　　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)。</p><p><b>　　10.整體評(píng)價(jià)</b></p&

33、gt;<p>　　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。</p><p>　　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(guò)程。</p><p>　　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

34、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。</p><p>　　此外，我們采用了連桿機(jī)構(gòu)來(lái)完成壓蓋過(guò)程，用凸輪機(jī)構(gòu)完成對(duì)瓶子的定位。</p><p><b>　　11．設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　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)事開頭難，我們遇到了很多的困難，但對(duì)于

35、我們來(lái)說(shuō)這是一次難得的學(xué)習(xí)與鍛煉的機(jī)會(huì)。</p><p>　　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(guò)程中，我們也遇到了許多的困難，不過(guò)經(jīng)過(guò)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。</p><p>　　通過(guò)這次機(jī)械原理課

36、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(guò)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。</p><p>　　而且，在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們學(xué)以致用，用學(xué)過(guò)的二維畫圖軟件CAD來(lái)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(lái)說(shuō)，已經(jīng)把學(xué)到的點(diǎn)

37、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!</p><p><b>　　12.參考資料</b></p><p>　　[1] 孫恒 陳作模 葛文杰 主編 《機(jī)械原理（第七版）》 高等教育出版社 2011</p><p>　　[2]裘建新主編 《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 高等教育出版社 2010 </p&