旋轉灌裝機機械原理課程設計

1、<p><b>　　機械原理課程設計</b></p><p><b>　　旋轉型灌裝機</b></p><p>　　學 院：機電工程學院</p><p>　　專 業(yè)：機械設計制造及其自動化</p><p><b>　　班 級：</b></p&g

2、t;<p><b>　　成 員：</b></p><p><b>　　指導老師：</b></p><p><b>　　日 期：</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 設計題目- 3 -<

3、;/p><p>　　1.1設計條件- 3 -</p><p>　　1.2設計任務- 3 -</p><p>　　1.3 設計提示- 4 -</p><p>　　2.原動機的選擇- 4 -</p><p>　　3. 傳動比分配- 4 -</p><p>　　4. 傳動機構的設計- 4 -&

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

5、述- 8 -</p><p>　　5.2選擇設計方案- 8 -</p><p>　　5.3方案確定- 10 -</p><p>　　6．機械運動循環(huán)圖- 10 -</p><p>　　7．凸輪設計、計算及校核- 10 -</p><p>　　8．連桿機構的設計及校核- 10 -</p><

6、;p>　　9．間歇機構設計- 10 -</p><p>　　10.整體評價- 11 -</p><p>　　11．設計小結- 11 -</p><p>　　12.參考資料- 12 -</p><p><b>　　設計題目</b></p><p>　　設計旋轉型灌裝機。在轉動工作臺上對

7、包裝容器（如玻璃瓶）連續(xù)灌裝流體（如飲料、酒、冷霜等），轉臺有多工位停歇，以實現(xiàn)灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準確地灌裝、封口，應有定位裝置。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 六工位轉盤</p><p><b>　　1.1設計條件</b></p><p&

8、gt;　　該機采用電動機驅動，傳動方式為機械傳動</p><p>　　旋轉型灌裝機技術參數(shù)</p><p><b>　　1.2設計任務</b></p><p>　　1.旋轉灌裝機一般應包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等三種常用機構。</p><p>　　2.設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比（皮帶傳動傳動比i≈2，每級齒輪傳動傳

9、動比i≤7.5）</p><p>　　3.繪制旋轉型灌裝機的運動方案簡圖，并用運動循環(huán)圖分配各機構節(jié)拍。</p><p>　　4.解析法對連桿機構進行速度，加速度分析，繪出運動線圖。圖解法或解析法設計平面連桿機構。</p><p>　　5.在圖紙上畫出凸輪機構設計圖（包括位移曲線，凸輪輪廓線和從動件的初始位置）；要求確定運動規(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.齒輪機構的設計計算。</p><p>　　7.編寫設計計算說明書一份。</p><p>　　8.學生可進一步完成平面連桿機構（或灌裝機）的計算機動態(tài)演示等。</p><p><b>　　1.3 設計提示</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構上，由壓蓋機構壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在瓶口）。設計者只需設計作直線往復運動的壓蓋機構。壓蓋機構可采用移動導桿機構等平面連桿機構或凸輪機構。</p><p>　　3.此外，需要設計間歇傳動機構，以實現(xiàn)工作轉臺的間歇傳動。為保證停歇可靠，還應有定位（縮緊）機構。間歇機構可采用槽輪

12、機構、不完全齒輪機構等。定位縮緊機構可采用凸輪機構等。</p><p><b>　　2.原動機的選擇</b></p><p>　　本身設計采用方案A。故采用電動機驅動，其轉速為1440r/min。</p><p><b>　　傳動比分配</b></p><p>　　原動機通過三次減數(shù)達到設計要求。第

13、一次減速轉動裝置，夾緊裝置所需轉速為60r/min,另設計三級減速，使轉速達到要求，其傳動比分別為2，4，3。第二次減速，壓蓋裝置所需轉速為60r/min，設計二級減速傳動比分別為4和6。第三次減速裝置傳送帶滾軸直徑約為10cm，其轉速為43r/min即可滿足要求，另設兩級減速，傳動比分別為2.4和7即可。</p><p><b>　　傳動機構的設計</b></p><p

14、>　　4.1第一次減速器設計</p><p>　　減速器分為三級減速，第一級為皮帶傳動，第二級為齒輪傳動，第三級為錐齒輪傳動。具體設計示意圖及參數(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第二次減速裝置設計</p><p>　　減速器分為兩級減速，都為齒輪傳動。具體設計示意圖及參數(shù)如下：</p><p>　　4,5,6為齒輪傳動，4號與電動機主軸同

16、軸。5號齒輪需要的轉速為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第三次減速裝置設計</p><p>　　減速器分為兩級減速，第一級為皮帶傳

17、動，第二級為斜齒輪傳動,皮帶輪的轉速需要43r/min。具體設計示意圖及參數(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齒輪的設計</b></p><p>　　以齒輪2和齒輪三為例設計。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)洗瓶機由輸送帶輸入)或人工送入灌裝機進瓶機構,轉臺有多工位停歇，可實現(xiàn)灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準確地灌裝、封口，應有定位裝置。</p><p>　　我們將設計主要分成下幾個步驟：</p><p>　　1．輸入空瓶：這個步驟主要通過傳送帶來完成，把空瓶輸送到轉臺上使下個步驟能夠順利進行。</p><p>　　2．灌裝：這個步驟主要通過灌

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沖壓對瓶口進行密封的過程，主要通過連桿結構來完成沖壓過程。</p><p>　　4．輸出包裝好的容器：步驟基本同1，也是通過傳送帶來完成。</p><p>　　以上4個步驟 由于灌裝和傳送較為簡單 無須進行考慮，因此，旋轉型灌裝機運動方案設計重點考慮便在于轉盤的間歇運動、封口

22、時的沖壓過程、工件的定位，和實現(xiàn)這3個動作的機構的選型和設計問題。</p><p><b>　　5.2選擇設計方案</b></p><p>　　根據(jù)上表分析得知 機構的實現(xiàn)方案有 3*2*2=12種實現(xiàn)方案</p><p>　　為了實現(xiàn)工件定位機構，比較凸輪機構和連桿機構之間的優(yōu)缺點；</p><p><b>

23、　　因為：</b></p><p>　　1）凸輪機構能實現(xiàn)長時間定位，而連桿機構只能瞬時定位，定位效果差，精度低。</p><p>　　2）凸輪機構比連桿機構更容易設計。</p><p>　　3）結構簡單，容易實現(xiàn)。</p><p>　　所以，在這里凸輪機構比連桿機構更適用。</p><p>　　為了實現(xiàn)封

24、口的壓蓋機構，比較凸輪機構和連桿機構之間的優(yōu)缺點；</p><p><b>　　因為凸輪機構，</b></p><p>　　加工復雜，加工難度大。</p><p>　　造價較高，經(jīng)濟性不好。</p><p>　　所以在這里連桿機構比凸輪機構更適用。</p><p>　　為了實現(xiàn)轉盤的間歇運動機構，

25、比較槽輪機構、不完全齒輪和棘輪之間的優(yōu)缺點；</p><p><b>　　因為：</b></p><p>　　槽輪工作可靠，結構簡單，效率高，能夠準確控制轉動的角度，常用于要求恒定旋轉角的分度機構中。</p><p>　　不完全齒輪加工工藝復雜，從動輪在運動開始，終了時沖擊較大。齒輪易損壞。</p><p><b&

26、gt;　　棘輪加工工藝復雜。</b></p><p>　　所以在這里我們選擇槽輪來實現(xiàn)轉盤的間歇運動。</p><p>　　綜上可知：轉盤的間歇運動機構，我們選擇槽輪機構；封口的沖壓機構，我們選擇連桿機構；工件的定位機構，我們選擇凸輪機構。</p><p><b>　　5.3方案確定</b></p><p>

27、<b>　　6．機械運動循環(huán)圖</b></p><p>　　凸輪設計、計算及校核</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>　　進休止角：φs=90°</p><p>　　遠休止角：φs`=120°</p><p>　　8．連桿機構的設計及校核</p><p>　　此連桿控制封裝壓蓋機構，由于空瓶高度約為250mm，故

29、行程不宜超過300mm，由此設計如下連桿機構：</p><p>　　曲柄長：a=100mm</p><p>　　連桿長：b=900mm</p><p>　　偏心距：e=500mm</p><p>　　行程：s=220mm</p><p>　　級位夾角：θ= arccos【e/(a+b）】- arccos【e/(b-a）

30、】=10°</p><p>　　最小傳動角：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．間歇機構設計</b></p><p>　　我們采用六槽槽輪機構實現(xiàn)

31、轉盤及卡盤的間歇性運動。我們用下列一組圖示來解釋槽輪機構的間歇運動。</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，每個工作間隙為1s，轉臺每轉動60deg用時為1/3s，停留2/3s,由此我們采用六槽槽輪機構完成間歇運動。</p><p><b>　　10.整體評價</b></p&

33、gt;<p>　　在整個系統(tǒng)運用到了連桿機構，槽輪機構，凸輪機構等常用機構。完成了從瓶子的傳輸?shù)焦嘌b，壓蓋，最后輸出的機器。</p><p>　　旋轉型灌裝機，是同時要求有圓盤的轉動和傳送帶的傳送的機構，而且這兩部分要相互協(xié)調，相互配合工作的過程。</p><p>　　圓盤間歇轉動部分：因為在系統(tǒng)的原始要求中需要有間歇轉動的特性，而工位為6個，所以在其中首先引入了可以實現(xiàn)間歇

34、轉動的典型機構——槽輪機構。且槽輪撥盤的轉動速度是圓盤轉速的6倍，并且在轉動時分別在6個工位進行停歇。</p><p>　　此外，我們采用了連桿機構來完成壓蓋過程，用凸輪機構完成對瓶子的定位。</p><p><b>　　11．設計小結</b></p><p>　　這是上大學以來完成的第一次課程設計，雖說萬事開頭難，我們遇到了很多的困難，但對于

35、我們來說這是一次難得的學習與鍛煉的機會。</p><p>　　這次機械原理課程設計歷時一個星期，時間上雖有些緊張，做設計的時候考慮的也并不周全，但我們利用這段時間鞏固了所學的知識，把所學理論運用到實際設計當中，也充分的鍛煉自己的創(chuàng)新能力。在實際的設計過程中，我們也遇到了許多的困難，不過經(jīng)過我們大家的團結努力，一點點克服了困難，最終設計出了自己的方案。</p><p>　　通過這次機械原理課

36、程設計，掌握了一些常用執(zhí)行機構、傳動機構或簡單機器的設計方法和過程，提高了我們綜合運用機械原理課程理論的能力，培養(yǎng)了分析和解決一般機械運動實際問題的能力，并使所學知識得到進一步鞏固、深化和擴展，對以后的學習也奠定了一定的基礎，使我們學得更加輕松，更加高效。</p><p>　　而且，在課程設計的過程中，我們學以致用，用學過的二維畫圖軟件CAD來畫出了一些簡單的零件，雖然可能很不規(guī)范，但是對我們來說，已經(jīng)把學到的點

37、點滴滴知識都有所運用。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 《機械原理（第七版）》 高等教育出版社 2011</p><p>　　[2]裘建新主編 《機械原理課程設計指導書》 高等教育出版社 2010 </p&