1、機械原理課程設(shè)計旋轉(zhuǎn)型灌裝機運動方案設(shè)計指導(dǎo)教師：志強小組成員：機械 070120070100172010年1月1日目錄1. 題目2. 設(shè)計題目及任務(wù) 12.1設(shè)計題目 12.2設(shè)計任務(wù) 13 .運動方案 23.1方案一 23.1方案二 23.3方案三 23.4 凸輪式灌裝機 44. 運動循環(huán)圖 45. 尺寸設(shè)計 45.1蝸輪蝸桿設(shè)計 55.2齒輪設(shè)計 55.3傳送帶設(shè)計 55.4曲柄滑塊設(shè)計 55.5平行四邊形機構(gòu)設(shè)計 55.6槽輪的設(shè)計 56. 電算法與運動曲線圖 66.1曲柄滑塊機構(gòu)運動曲線圖 66.2平行四邊形機構(gòu)的運動曲線圖 67. 小結(jié) 87.2設(shè)計小結(jié) 88. 參考數(shù)目 89.

2、附圖方案一二機構(gòu)運動簡圖、題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機運動方案設(shè)計、設(shè)計題目及任務(wù)2 . 1設(shè)計題目設(shè)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，封口等工序為保證這些工位上能夠準確地 灌裝、封口，應(yīng)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。圖1旋轉(zhuǎn)型灌裝機該機采用電動機驅(qū)動，傳動方式為機械傳動。技術(shù)參數(shù)見表1表1旋轉(zhuǎn)型灌裝機技術(shù)參數(shù)方案號轉(zhuǎn)臺直徑mm電動機轉(zhuǎn)速r/min灌裝速度r/minA600144010B5501440122.2設(shè)計任務(wù)1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機應(yīng)包括連桿機構(gòu)、

3、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等三種常用機構(gòu)。2 .設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3. 圖紙上畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機地運動方案簡圖，并用運動循環(huán)圖分配各機構(gòu)運動節(jié)拍。4. 電算法對連桿機構(gòu)進行速度、加速度分析，繪出運動曲線圖。用圖解法或解析法設(shè)計連 桿機構(gòu)。5 凸輪的設(shè)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6.齒輪機構(gòu)的設(shè)計計算。7 編寫設(shè)計計算說明書。8.完成計算機動態(tài)演示。2.3設(shè)計提示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

4、們可以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）。設(shè)計者只需設(shè)計作直線往復(fù)運動的壓蓋機構(gòu)。壓蓋機構(gòu)可 采用移動導(dǎo)桿機構(gòu)等平面連桿機構(gòu)或凸輪機構(gòu)。3. 此外，需要設(shè)計間歇傳動機構(gòu)，以實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺的間歇傳動。為保證停歇可靠，還應(yīng)有 定位（縮緊）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。定位縮緊機構(gòu)可采用凸 輪機構(gòu)等。3.1方案一：（機構(gòu)簡圖見附圖）用定軸輪系減速，由不完全齒輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的間歇性轉(zhuǎn)動。此方案的優(yōu)點是，標準直齒輪與不完全齒輪均便于加工。缺點：一方面，傳動比過大，用定軸輪系傳動時，占用的空間 過大，使整個機構(gòu)顯得臃腫，且圓錐齒輪加工較困難；另一方面，不完

5、全齒輪會產(chǎn)生較大沖擊，同時只能實現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動而不能實現(xiàn)自我定位。3.2方案二：灌裝與壓蓋部分采用如圖所示的等寬凸輪，輸送部分采用如圖所示的步進式傳輸機構(gòu)。缺 點：等寬凸輪處會因摩擦而磨損，從而影響精確度；步進式傳輸機構(gòu)在輸出瓶子的時候，需 要一運動精度高的撥桿。3.3方案三：1 .如圖所示，由發(fā)動機帶動，經(jīng)蝸桿渦輪減速；通過穿過機架的輸送帶輸入輸出瓶子;由槽輪機構(gòu)實現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動與定位；壓蓋灌裝機構(gòu)采用同步的偏置曲柄滑塊機構(gòu)，另外，在壓蓋灌裝機構(gòu)中，分別設(shè)置了進料口、進蓋口以及余料的出口，如上圖所示。此方案為我們最終所選擇的方案。2.優(yōu)缺點分析。優(yōu)點：蝸輪蝸桿傳動平衡，傳動比大，使結(jié)構(gòu)緊湊；傳送

6、帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，能 緩沖吸震，噪聲?。徊圯啓C構(gòu)能實現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動且能較好地定位，便于灌裝、壓蓋的進行。缺點：在平行四邊行機構(gòu)中會出現(xiàn)死點，在機構(gòu)慣性不大時會影響運動的進行；由于機構(gòu)尺寸的限制，槽輪需用另外的電動機來帶動。3.4在設(shè)計過程中，曾考慮過用下圖的凸輪機構(gòu)作為壓蓋灌裝機構(gòu)，從而六個工位連續(xù)工作，以提高效率，但考慮到輸送裝置等各方面原因后，放棄了此方案。四、運動循環(huán)圖以曲柄滑塊機構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)過的角度為參考（與槽輪的導(dǎo)輪轉(zhuǎn)過的角度相同）五、尺寸設(shè)計5.1蝸輪蝸桿設(shè)計:齒數(shù)模數(shù)（mm ）壓力角（0）螺旋角直徑（mm ）蝸輪20252014.04100蝸桿1252014.045005.2

7、齒輪設(shè)計（下圖所示的惰輪以及與其嚙合的一對齒輪）采用標準齒輪模數(shù)（mm ）壓力角（0）齒數(shù)直徑（mm ）齒輪152020100齒輪2520603005.3傳送帶的設(shè)計速度：V=wr=72r/min*50mm每兩個瓶子之間的距離S: t=S/v=1/（w1/6 ） 其中w1為轉(zhuǎn)臺的角速度 12r/min解得：S = 50mm5.4曲柄滑塊機構(gòu)的計算由機構(gòu)整體尺寸，行程為 137mmm，行程速比系數(shù) K = 1.4偏心距為50mmm 具體設(shè)計過程見圖解法5.5平行四邊形機構(gòu)的設(shè)計由于已知曲柄長度為50mm，連架桿長度為 706.61mm，由平行四邊形定理可得出該機構(gòu)的尺寸。5.6槽輪的設(shè)計L=45

8、0mm Y=30/ R=Lsin ¥ = 225 mm s = Leos ¥= 389 mmh > s （ L R r） = 130mm di < 2 （L s） = 60mm d2 < 2 （ L-R-r ） = 100mm其中L為中心距 圓銷半徑r = 30mm d1為撥盤軸的直徑d2為槽輪軸的直六、電算法與運動曲線圖6.1曲柄滑塊機構(gòu)運動曲線圖 滑塊的位移分析滑塊的速度分析1耳仔代:3K74N出他侗iLcm 硼.:h切.KMI1BXU D>30DJIE? I.5P：J4D0>U£00 QZTT|?-.rr-l2 17 If.Ji

9、a I *血 I滑塊的加速度分析口 £1JJrwR 化：LFjh4iDAtfe II由上述運動曲線圖知：該機構(gòu)具有急回特性，由加速度曲線知，該機構(gòu)沖擊較小。6.2 平行四邊形機構(gòu)的運動曲線圖對A點進行位移、速度、加速度分析：A點的加速度曲線model 1位移曲線速度曲線由上述曲線可以看出，平行四邊形機構(gòu)在運動過程中，為勻速運動，加速度會發(fā)生突變，因而存在著沖擊。七、小結(jié)7.1 方案簡介在整個系統(tǒng)運用到了蝸桿蝸輪機構(gòu)， 槽輪機構(gòu)， 偏置曲柄滑塊機構(gòu)等常用機構(gòu)。 完成了從 瓶子的傳輸?shù)焦嘌b，壓蓋，最后輸出的機器。旋轉(zhuǎn)型灌裝機，是同時要求有圓盤的轉(zhuǎn)動，曲柄滑塊機構(gòu)的運動和傳送帶的傳送的機

10、構(gòu)。圓盤間歇轉(zhuǎn)動部分： 因為在系統(tǒng)的原始要求中需要有間歇轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動的典型機構(gòu)槽輪機構(gòu)。 且槽輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)動速度 是圓盤轉(zhuǎn)速的 6 倍，并且在轉(zhuǎn)動時分別在 6 個工位進行停歇。灌裝封口急回部分： 灌裝和風(fēng)口雖然為兩個工位， 但其的運動特性是一樣的， 只是有一個 時間的差值而已。而我們學(xué)過的有急回特性的最典型且簡單的機構(gòu)就是偏置曲柄滑塊機構(gòu)。 因為圓盤的轉(zhuǎn)動為 12r/min ，而每一轉(zhuǎn)有 6 個瓶子需要進行灌裝和封口的工序，所以需要 曲柄的轉(zhuǎn)速也為 72r/min 。所以曲柄與發(fā)動機的傳動比就為20 ： 1，所以其前面的輪系傳動只需要完成

11、傳動從 1440r/min 到 72r/min 的變化，所以，在這之后用了蝸桿蝸輪機構(gòu) 將其傳動比直接變?yōu)?20 ： 1 。但由于在這兩個位置的方向問題，兩個偏置曲柄滑塊為反方 向的運動。因為這樣，又在兩個曲柄之間添加了兩對小的齒輪副，以實現(xiàn)其方向的轉(zhuǎn)換。 7.2 設(shè)計小結(jié)在真正開始設(shè)計這個機構(gòu)之前， 我們曾經(jīng)有過很多想法， 有些很幼稚， 甚至不能算是機械 專業(yè)的學(xué)生設(shè)計的方案，有些又過于復(fù)雜，只能想出來，卻很難實現(xiàn)。這次課程設(shè)計，是我 們第一次將本學(xué)期 機械原理 這門課程中所學(xué)的知識綜合運用到實際中， 另外對于機械設(shè) 計也有了初步的認識。 這次課程設(shè)計， 我們用了一個多月的時間， 從最初的毫無頭緒到逐漸 做出雛形， 然后進一步改進。在這