機械原理課程設計---旋轉(zhuǎn)型灌裝機_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  機械原理課程設計</b></p><p><b>  設計計算說明書</b></p><p>  設計題目:旋轉(zhuǎn)型灌裝機 </p><p><b>  學 院 : </b></p>

2、<p><b>  專 業(yè) :</b></p><p><b>  班 級 :</b></p><p><b>  學 號:</b></p><p><b>  設 計 者: </b></p><p><b>  指導

3、教師:</b></p><p><b>  XX年XX月XX日</b></p><p><b>  xxxxx學院</b></p><p><b>  目 錄</b></p><p>  一 設計任務書及工作要求……………………………………3</p>

4、;<p>  二 機械運動方案的比較與選擇………………………………4</p><p>  三 功能分解圖、執(zhí)行機構(gòu)動作分解圖………………………5</p><p>  四 機構(gòu)運動總體方案圖………………………………………7</p><p>  五 工作循環(huán)圖…………………………………………………8</p><p>  六 各主要機

5、構(gòu)的工作原理及設計……………………………8</p><p>  七 執(zhí)行機構(gòu)的設計過程………………………………………11</p><p>  八 設計結(jié)果……………………………………………………27</p><p>  九 設計小結(jié)……………………………………………………29十 參考資料……………………………………………………30</p><p&

6、gt;  第一部分 設計任務書及工作要求</p><p>  一、設計題目及原始數(shù)據(jù)</p><p>  設計旋轉(zhuǎn)型灌裝機。在轉(zhuǎn)動工作臺上對包裝容器(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。<

7、;/p><p>  該機采用電動機驅(qū)動,傳動方式為機械傳動。技術(shù)參數(shù)見下表:</p><p><b>  二、設計方案提示</b></p><p>  1.采用灌瓶泵灌裝流體,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,它們可由氣泵吸附在壓蓋機構(gòu)上,由壓蓋機構(gòu)壓入(或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在)瓶口

8、。設計者只需設計作直線往復運動的壓蓋機構(gòu)。壓蓋機構(gòu)可采用移動導桿機構(gòu)等平面連桿機構(gòu)或凸輪機構(gòu)。</p><p>  3.此外,需要設計間歇傳動機構(gòu),以實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺間歇傳動。為保證停歇可靠,還應有定位(鎖緊)機構(gòu)。間歇機構(gòu)可采用槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)等。定位(鎖緊)機構(gòu)可采用凸輪機構(gòu)等。</p><p><b>  三、設計任務</b></p><

9、p>  1.旋轉(zhuǎn)型灌裝機應包括連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等三種常用機構(gòu);</p><p>  2.設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配,并在圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖;</p><p>  3.圖紙上畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機的運動方案簡圖,并用運動循環(huán)圖分配各機構(gòu)運動節(jié)拍;</p><p>  4.電算法對連桿機構(gòu)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

10、構(gòu);</p><p>  5.凸輪機構(gòu)的設計計算。按凸輪機構(gòu)的工作要求選擇從動件的運動規(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算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖;</p><p>  6.齒輪機構(gòu)的設計計算;</p><p>  7.編寫設計計算說明書;</p><p>  第二部分

11、 機械運動方案的比較與選擇</p><p><b>  一、減速器</b></p><p>  選用定軸輪系減速,減速器分為三級減速,第一級為皮帶傳動(可對電動機起到過載保護作用),后兩級為齒輪傳動。設計示意圖如下:</p><p><b>  二、灌裝功能</b></p><p>  選

12、用凸輪機構(gòu),因為凸輪機構(gòu)能實現(xiàn)長時間定位且定位效果好,精度高,與該工位要求相符,而連桿機構(gòu)只能瞬時定位</p><p><b>  三、壓蓋功能</b></p><p>  選用曲柄滑塊機構(gòu),比凸輪機構(gòu)更適用,因為該工位不需要長時間定位,而且曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)相對簡單,更容易設計制造</p><p> ?。硗獾焦嘌b和壓蓋工位的傳動上采用鏈條傳動

13、,這樣能保證較精確的傳動比,使得灌裝和壓蓋能較精確地完成)</p><p><b>  四、間歇運動機構(gòu)</b></p><p>  方案一:由不完全齒輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)動</p><p>  優(yōu)點:標準直齒輪與不完全齒輪結(jié)構(gòu)簡單,設計靈活,容易制造,另外與其他間歇機構(gòu)相比,其運動系數(shù)可在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)</p><p>

14、;  缺點:從動輪在轉(zhuǎn)動開始和終止時,角速度有突變,沖擊較大且只能實現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動而不能實現(xiàn)自我定位</p><p>  方案二:由間歇式凸輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)動</p><p>  優(yōu)點:結(jié)構(gòu)緊湊,定位精確,可以通過選擇適當?shù)膹膭颖P運動規(guī)律來減小動載荷,避免剛性沖擊和柔性沖擊,傳動平穩(wěn)可靠,承載能力高,適用于高速高精度要求</p><p>  缺點:凸輪工作曲面復雜,精

15、度要求高,設計加工困難,而且安裝調(diào)整要求高,因而經(jīng)濟成本高</p><p>  方案三:由槽輪機構(gòu)實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)動</p><p>  優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單容易制造,槽輪機構(gòu)能實現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動且能較好地定位,運動較為平穩(wěn)工作可靠,轉(zhuǎn)位迅速、機械效率高便于灌裝和壓蓋的進行</p><p>  缺點:運動中有較大的動載荷,在銷輪進入和脫出槽輪時會產(chǎn)生柔性沖擊,故常使用于速度要求

16、不太高的場合</p><p>  由于灌裝機的工作速度及精度要求都不太高,綜合考慮,選用方案三</p><p><b>  五、總運動方案</b></p><p>  由以上比較分析,最終選定總運動方案如下:</p><p>  選用定軸輪系減速,灌裝工位選用凸輪機構(gòu),壓蓋工位選用曲柄滑塊機構(gòu),間歇運動機構(gòu)選用槽輪機構(gòu)&

17、lt;/p><p>  第三部分 功能分解圖、執(zhí)行機構(gòu)動作分解圖</p><p><b>  功能分解圖如下圖:</b></p><p>  工位1:輸入空瓶工位2:灌裝工位3:封口</p><p>  工位4:輸出包裝好的容器</p><p>  第四部分 機構(gòu)運動總體方案圖&l

18、t;/p><p>  旋轉(zhuǎn)型灌裝機的運動方案簡圖:</p><p>  ①電動機1通過皮帶輪傳到2,2通過軸傳到3,3又傳到齒輪4,齒輪4通過軸傳到輪5,齒輪5又帶動齒輪6,從而形成三級減速。</p><p> ?、阱F齒輪7傳給錐齒輪8 ,與錐齒輪8同軸的銷輪9帶動槽輪10,槽輪10又通過軸傳給轉(zhuǎn)臺使其間歇轉(zhuǎn)動,完成瓶子間歇傳遞,以保證工作時間。 </p>

19、<p> ?、叟c錐齒輪7同軸的帶輪11以相同角速度轉(zhuǎn)動通過皮帶傳給輪轂12用來運輸瓶子。與齒輪6同軸的鏈輪13通過鏈條與鏈輪14連接,鏈輪14通過軸傳給齒輪15和凸輪16,凸輪通過導桿17進而完成灌裝過程。</p><p>  ④齒輪15傳遞給齒輪18,齒輪18又傳給齒輪19 ,曲柄20和齒輪19是一體的,曲柄與連桿21相連,連桿21與滑塊22連接,滑塊進行豎直往復運動,推動軟木塞,完成壓蓋過程。&l

20、t;/p><p>  第五部分 工作循環(huán)圖</p><p>  第六部分 各主要機構(gòu)的工作原理及設計</p><p><b>  1、送料/出料功能</b></p><p>  ①固定工作臺下面的輸送帶傳輸瓶子</p><p> ?、诠潭üぷ髋_加上兩塊擋板,便于瓶子進出工

21、位</p><p><b> ?、鄱喙の晦D(zhuǎn)臺</b></p><p><b>  2、灌裝功能</b></p><p>  采用凸輪機構(gòu)實現(xiàn)液體的灌裝</p><p>  開始時滾子處在遠休止角位置,活塞堵住管口;回程時活塞向上運動,管口打開,液體開始流入瓶中;到達近休止角位置時,活塞停止;推程時活

22、塞向下運動,回到遠休止角位置堵住管口,完成一個循環(huán)。</p><p><b>  3、壓蓋功能</b></p><p>  采用曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)瓶子的封口壓蓋</p><p>  齒輪(齒輪與曲柄為一體)帶動連桿運動,使得滑塊直線往復運動,當瓶子進入壓蓋這個工位時,滑塊從最高位置到達最低位置,將木塞壓入瓶口完成壓蓋。</p>&l

23、t;p>  第七部分 執(zhí)行機構(gòu)的設計過程</p><p>  1、凸輪機構(gòu)的設計分析</p><p>  此凸輪用于灌裝工位,利用遠近休止來實現(xiàn)活塞開關(guān)的關(guān)閉,從而控制流體的灌裝,將其選定為對心直動滾子從動件盤形凸輪,行程為40mm,以下為推桿的運動規(guī)律:</p><p>  為了更好的利用反轉(zhuǎn)法設計凸輪,根據(jù)上圖以表格的形式表示出位移和轉(zhuǎn)角的關(guān)

24、系:</p><p>  根據(jù)上表利用軟件可以將凸輪的三維模型設計出來,具體過程:</p><p><b>  1、設置凸輪參數(shù):</b></p><p>  2、設置凸輪分段參數(shù) 凸輪轉(zhuǎn)速較低,推程回程可以采用等加速等減速運動規(guī)律。參數(shù)分別設置為:0~60°為遠休止階段;60°~180°為回程階段,等加速

25、規(guī)律;180°~240°為近休止階段;240°~360°為推程階段,等加速規(guī)律。</p><p><b>  如下圖:</b></p><p><b>  3、生成三維模型</b></p><p><b>  理論輪廓線草圖</b></p><

26、;p><b>  三維模型</b></p><p>  4、導出凸輪的參數(shù)表:</p><p>  5.最大壓力角與最小曲率半徑</p><p>  曲率半徑公式 </p><p>  曲線方程 </p><p>  等加速等減速規(guī)律從動件位移</p>&

27、lt;p>  其中,=60mm h=40mm =10r/min ,代入以上公式,</p><p>  由Matlab解得:</p><p><b>  =~</b></p><p>  22mm </p><p>  由 ,可選擇=10mm</p><p> 

28、 6、滾輪、活塞推桿、彈簧、漏斗的設計</p><p> ?、?先設定基本尺寸如下:</p><p>  活塞推桿總長度l=156mm</p><p><b>  活塞長度 </b></p><p><b>  漏斗內(nèi)腔高度</b></p><p>  滾輪半徑=10mm

29、寬度為18mm </p><p> ?。ㄆ渌叽绺鶕?jù)5的計算結(jié)果,結(jié)合以上基本尺寸設定)</p><p> ?、?各零件的三維模型及裝配如下圖:</p><p>  2、曲柄滑塊機構(gòu)的設計分析</p><p>  1、曲柄滑塊機構(gòu)的尺寸參數(shù)設計</p><p>  該機構(gòu)用于封裝壓蓋工位,設定為對心曲柄滑塊機構(gòu),參數(shù)設

30、定為:</p><p>  滑塊長度 =70mm</p><p>  封口軟木塞的長度 =35mm</p><p>  軟木塞壓入瓶口的距離為 h=20mm</p><p>  滑塊工作距離為:Δl=20mm</p><p><b>  曲柄長度a=50</b></p><

31、p><b>  連桿長度b=200</b></p><p>  根據(jù)運動循環(huán)圖畫出滑塊的運動規(guī)律,如下:</p><p>  當S=20mm時,φ=137.93°</p><p><b>  2、最小傳動角</b></p><p>  建立如下圖所示坐標系:</p>&

32、lt;p>  其中壓力角為,a=5cm,b=20cm</p><p>  由|AB|=,當y=-23時,得</p><p><b>  137.93°</b></p><p>  在△OAB中,由余弦定理,得</p><p><b>  == =2=</b></p>&

33、lt;p>  則14.4775°,即</p><p>  故=90°—14.4775°=75.5225°</p><p>  3、曲柄滑塊機構(gòu)的三維模型</p><p>  4、連桿機構(gòu)速度、加速度分析曲線圖</p><p>  3、間歇機構(gòu)的設計分析</p><p>  

34、由于設計灌裝速度為10r/min,因此每個工作間隙為6s,轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)動60°用時1s,停留5s,由此可知:</p><p><b>  =6s =1s</b></p><p><b>  == rad/s</b></p><p>  =(為槽輪的運動時間,為主動件回轉(zhuǎn)一周的時間,為運動系數(shù))</p>

35、<p><b>  設定槽數(shù)和圓銷數(shù):</b></p><p><b>  槽數(shù)z=6</b></p><p><b>  圓銷數(shù)k=1</b></p><p>  槽輪機構(gòu)的尺寸參數(shù)設計:</p><p>  其他相關(guān)數(shù)據(jù):銷輪、槽輪軸心之間的距離為d=240,槽

36、輪的基圓直徑d0=300</p><p>  間歇機構(gòu)的三維模型如下圖:</p><p>  4、原動機的選擇及減速設計</p><p>  1、原動機采用Y系列三相異步電動機,型號Y132M-4,其轉(zhuǎn)速為1440r/min,</p><p><b>  2、減速機構(gòu)設計 </b></p><p>

37、;  減速機構(gòu)定為三級減速,第一級為皮帶傳動,后兩級都為齒輪傳動,具體設計示意圖及參數(shù)如下:</p><p>  1、2為皮帶輪:i12=2.5</p><p>  3、4、5、6為齒輪:z3=28 z4=134</p><p>  z5=29 z6=116</p><p>  i34=z4/z3=134/28=4.8</p&g

38、t;<p>  i56=z6/z5=116/29=4</p><p>  n1=n/(i12*i34*i56)=1440/(2.5×4.8×4)=30r/min</p><p>  第八部分 設計結(jié)果</p><p>  運用solidworks2008先繪出各部分的三維模型,然后進行模擬裝配,得到裝配簡圖,如下:

39、</p><p>  第九部分 設計小結(jié)</p><p>  第十部分 參考資料</p><p>  【1】《機械原理》 高等教育出版社 鄒慧君等 主編 (第二版) 2006 </p><p>  【2】《機械原理課程設計》 科學出版社 王淑仁主編 2006 </p>

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