機械原理課程設計旋轉型灌裝機學院機電建工學院專業(yè)機械設計制造及其自動化班級機自091成員余建豐柴佳力李澤龍指導老師李盛宇日期201153063目錄1設計題目211設計條件212設計任務313設計思路32原動機的選擇33傳動比分配34傳動機構的設計441減速器設計442第二次減速裝置設計543第三次減速裝置設計544齒輪的設計65方案選擇851綜述852選擇設計方案853方案確定106機械運動循環(huán)圖117凸輪設計、計算及校核128連桿機構的設計及校核139間歇機構設計1510整體評價1611設計小結1712參考資料17主要結果1設計題目設計旋轉型灌裝機。在轉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11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。1234傳送帶固定工作臺轉臺圖11六工位轉盤11設計條件該機采用電動機驅動，傳動方式為機械傳動旋轉型灌裝機技術參數(shù)方案號轉臺直徑MM電動機轉速R/MIN灌裝速度R/MINA600144010B550144012C50096010N轉速每小時生產(chǎn)定額/（轉盤的?？讛?shù)60）（6060）/（660）10R/MIN12設計任務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。2設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比（皮帶傳動傳動比I2，每級齒輪傳動傳動比I75）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。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。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率半徑，確定凸輪輪廓線。6設計計算其中一對齒輪機構。7編寫設計計算說明書一份。13設計思路1采用灌裝泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。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。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機構、不完全齒輪機構等。定位縮緊機構可采用凸輪機構等。2原動機的選擇本身設計采用方案A。故采用電動機驅動，其轉速為1440R/MIN。3傳動比分配原動機通過三次減數(shù)達到設計要求。第一次減速，通過減速器三級減速到20R/MIN,其傳動比分別為2、6、6。第二次減速，夾緊裝置，轉動裝置及壓蓋裝置所需轉速為10R/MIN,另設計一級減速，使轉速達到要求，其傳動比分別為2。第三次減速，傳送帶滾軸直徑約為10CM，其轉速為5R/MIN即可滿足要求，另設兩級減速，傳動比都為2即可。4傳動機構的設計41減速器設計減速器分為三級減速，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1324561為皮帶輪I12。2、3、4、5、6為齒輪Z220Z3120Z420Z5120Z620I32Z3/Z2120/206I54Z5/Z4120/206N1N/I1I32I341440/26620R/MINZ220Z3120Z420Z5120Z620N1440R/MINI12I326I546N120R/MIN42第二次減速裝置設計減速器由齒輪6輸出20R/MIN的轉速，經(jīng)過一級齒輪傳動后，減少到10R/MIN。6、7為齒輪Z620Z740I76Z7/Z640/202N2N1/I7620/210R/MIN減速器743第三次減速裝置設計減速器由齒輪6輸出20R/MIN的轉速，經(jīng)兩級減速后達到5R/MIN,第一級為齒輪傳動，第二級為皮帶傳動。具體設計示意圖及參數(shù)如下Z620Z740I762N210R/MIN減速器6896、8為齒輪Z620Z8409為皮帶輪I92I86Z8/Z640/202N3N1/I86I920/225R/MIN44齒輪的設計上為一對標準直齒輪（傳動裝置中的齒輪6和齒輪7）。具體參數(shù)為Z620，Z740，M5MM，20。中心距AMZ6Z7/252040/2150MMZ620Z840I92I862N35R/MINZ620分度圓半徑R6AZ6/（Z7Z6）18020/（2040）50MMR7AZ7/（Z7Z6）18040/（2040）100MM基圓半徑RB6MZ6COS520COS2047MMRB7MZ7COS540COS2094MM齒頂圓半徑RA6Z62HAM/220215/255MMRA7Z72HAM/240215/2105MM齒頂圓壓力角A6ARCCOS【Z6COS/（Z62HA）】ACRCOS【20COS20/（2021）】3132A7ARCCOS【Z7COS/（Z72HA）】ACRCOS【40COS20/（4021）】2650基圓齒距PB6PB7MCOS3145COS201476MM理論嚙合線N1N2實際嚙合線AB重合度A【Z6TANA6TANZ7TANA7TAN】/2【20TAN3132TAN2040TAN2650TAN20】/2164A1這對齒輪能連續(xù)轉動Z740M5MM20A150MMR650MMR7100MMRB647MMRB794MMRA655MMRA7105MMA63132A72650PB61476MMA16415方案選擇51綜述待灌瓶由傳送系統(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。我們將設計主要分成下幾個步驟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。2灌裝這個步驟主要通過灌瓶泵灌裝流體，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。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。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。52選擇設計方案機構實現(xiàn)方案轉盤的間歇運動機構槽輪機構不完全齒輪封口的壓蓋機構連桿機構凸輪機構工件的定位機構連桿機構凸輪機構根據(jù)上表分析得知機構的實現(xiàn)方案有2228種實現(xiàn)方案為了實現(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；因為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。2）凸輪機構比連桿機構更容易設計。3）結構簡單，容易實現(xiàn)。所以，在這里凸輪機構比連桿機構更適用。為了實現(xiàn)封口的壓蓋機構，比較凸輪機構和連桿機構之間的優(yōu)缺點；因為凸輪機構，1）加工復雜，加工難度大。2）造價較高，經(jīng)濟性不好。所以在這里連桿機構比凸輪機構更適用。為了實現(xiàn)轉盤的間歇運動機構，比較槽輪機構和不完全齒輪之間的優(yōu)缺點；因為1）與其他間歇運動機構相比，不完全齒輪機構結構簡單。2）主動輪轉動一周時，其從動輪的停歇次數(shù)，每次停歇的時間和每次傳動的角度等變化范圍大，因而設計靈活。3）而且它一般適用于低速、輕載的場合，并且主動輪和從動輪不能互換。所以在這里我們選擇不完全齒輪來實現(xiàn)轉盤的間歇運動。綜上可知轉盤的間歇運動機構，我們選擇不完全齒輪機構；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。53方案確定轉盤的間歇運動機構為不完全齒輪機構，封口的沖壓機構為連桿機構，工件的定位機構為凸輪機構6機械運動循環(huán)圖傳送帶轉動轉動轉臺停止轉動停止前進后退夾緊停止灌裝前進后退時間（角度）轉動裝置加緊裝置壓蓋裝置03691258047367凸輪設計、計算及校核此凸輪為控制定位工件機構，由于空瓶大約為100MM，工件定位機構只需60MM行程足夠，故凸輪的推程設計為60MM，以下為推桿的運動規(guī)律901236M為了更好的利用反轉法設計凸輪，根據(jù)上圖以表格的形式表示出位移和轉角的關系。度數(shù)090105120120300315330360位移（MM）0306060300基圓實際輪廓線理論輪廓線基圓R0480MM滾子半徑RR30行程H60MM推程角30回程角30進休止角S120遠休止角S180最大壓力角MAX28308連桿機構的設計及校核此連桿控制封裝壓蓋機構，由于空瓶高度約為250MM，故行程不宜超過300MM，由此設計如下連桿機構R0480MMRR30H60MM3030S120S180MAX2830曲柄長A100MM連桿長B900MM偏心距E500MM行程S220MM級位夾角ARCCOS【E/AB）】ARCCOS【E/BA）】10最小傳動角RMINARCCOS【E/BA）】513A100MMB900MME500MMS220MM10RMIN513K1121行程速比K（180）/（180）11219間歇機構設計這里我們采用不完全齒輪機構來完成轉盤的間歇運動，下面我們用一張圖片來了解不完全齒輪如何完成間歇運動的。由于設計灌裝速度為10R/MIN，因此每個工作間隙為6S，轉臺每轉動60用時1S，停留5S，由此設計如下不完全齒輪機構，完成間歇運用，以達到要求。Z左6Z右36左邊為不完全齒輪，右邊為標準齒輪，左邊齒輪轉一圈，右邊齒輪轉動60。具體參數(shù)為Z左6，Z右36，M5MM，20，60。中心距AMZ左360/Z7/256636/2180MM分度圓半徑R左R右A/2180/290MM基圓半徑RB左RB右ACOS/2180COS20/2846MM齒頂圓半徑RA左RA右Z右2HAM/236215/295MM齒頂圓壓力角A左A右ARCCOS【Z右COS/（Z右2HA）】ACRCOS【36COS20/（3621）】27基圓齒距PB左PB右MCOS3145COS201476MM10整體評價在整個系統(tǒng)運用到了連桿機構，不完全機構，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。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。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)間歇轉動的典型機構不完全齒輪。且不完全齒輪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。此外，我們采用了連桿機構來完成壓蓋過程。我們設計的直線往復運動的連桿機構，剛好能夠完成這一工作任務。所以總而言之，我們的設計方案還是可行的。11設計小結M5MM2060A180MMR左R右90MMRB左846MMRB右846MMRA左RA右95MMA左A右27PB左1476MMPB右1476MM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，但對于我們來說這是一次難得的學習與鍛煉的機會。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。通過這次機械原理課程設計，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