旋转型灌装机课程设计.doc

目录1工作原理11.1设计条件11.2设计任务11.3设计提示22. 方案比较32.1选择方案32.3方案优缺点53. 细化设计53.1减速器设计53.2第二次减速装置设计73.3第三次减速装置设计83.4齿轮设计93.5连杆机构设计103.6凸轮机构设计113.7间歇机构设计124.总结13参考文献141工作原理旋转型灌装机，旋转型灌装机用于对容器连续灌装液体。转台有多工位停歇，以实现灌装、封口等程序。该机在工作过程中包括四个工位如图1；工位1，输入空瓶；工位2，灌装；工位3，封口；工位4，输出包装好的容器。该机采用灌装泵灌装流体，泵固定在某工件的上方；采用软木塞或者金属冠盖封口，他们由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机构压入瓶口。图1 旋转型灌装机工位示意图1.1设计条件该机采用电机驱动，传动采用机械传动。技术参数见表1。表1 旋转型灌装机技术参数方案号转台直径（mm）电动机转速（r/min）灌装速度（r/min）5501440121.2设计任务1. 旋转型灌装机应包括连杆机构、凸轮机构和齿轮机构这三种常用机构。2. 设计传动系统并确定其传动比分配。3. 画出旋转型灌装机的运动方案简图，并用运动循环图分配各机构运动节拍。4. 设计平面连杆机构：确定连杆机构各构件尺寸，对连杆机构进行位移、速度和加速度分析，绘制运动线图。5. 设计凸轮机构：按凸轮机构的工作要求选择从动件的运动规律，确定基圆半径，设计凸轮理论轮廓线和实际轮廓线，画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图。6. 设计齿轮机构：根据传动比确定齿轮的齿数、模数，选择变位系数，计算齿轮传动的各部分尺寸，绘制齿轮传动啮合图。7. 编写设计计算说明书。1.3设计提示1. 压盖机构做直线往复运动，可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。2. 需要设计间歇传动机构，以实现工作台间歇传动。间歇运动可采用槽轮机构、不完全齿轮等。3. 为保证间歇停靠，还要考虑锁紧机构。锁紧机构可采用凸轮机构等。2. 方案比较2.1选择方案设计主要分成下几个步骤：1输入空瓶：这个步骤主要通过传送带来完成，把空瓶输送到转台上使下个步骤能够顺利进行。2灌装：这个步骤主要通过灌瓶泵灌装流体，而泵固定在某工位的上方。3封口：用软木塞或者金属冠通过冲压对瓶口进行密封的过程，主要通过连杆结构来完成冲压过程。4输出包装好的容器：这个步骤主要通过传送带来完成。以上四个步骤 由于灌装和传送较为简单，无须进行考虑，因此，旋转型灌装机运动方案设计重点考虑便在于转盘的间歇运动、封口时的冲压过程、工件的定位，和实现这三个动作的机构的选型和设计问题。机构实现方案转盘的间歇运动机构槽轮机构不完全齿轮封口的压盖机构平面连杆机构凸轮机构工件的锁紧机构凸轮机构根据上表分析得知，机构的实现方案有 2*2*1=4种实现方案。现在取两种方案方案一：转盘的间歇运动机构为不完全齿轮机构，封口的冲压机构为连杆机构，工件的定位机构为凸轮机构。方案二：转盘的间歇运动机构为槽轮机构，封口的冲压机构为凸轮机构，工件的定位机构为凸轮机构。2.3方案优缺点方案一与方案二都可以实现设计的要求，区别就在于封口的压盖机构，方案二是凸轮机构，方案一是连杆机构。1.连杆机构 优点:能够实现多种运动形式的转换。平面连杆机构的连杆作平面运动，其上各点的运动轨迹曲线有多种多样，利用这些轨迹曲线可实现生产中多种工作要求。平面连杆机构中，各运动副均为面接触，传动时受到单位面积上的压力较小，且有利于润滑，所以磨损较轻，寿命较长。另外由于接触面多为圆柱面或平面，制造比较简单，易获得较高的精度。缺点:难以实现任意的运动规律。易产生动载荷，设计复杂，积累误差，效率低。2. 凸轮机构优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。缺点：是凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，凸轮制造较困难。综上可知：在于本次设计中，方案一在两个方案中最佳，则最后选择方案为一旋转型灌装机的机械运动方案。3. 细化设计3.1减速器设计原动机通过三次减速达到设计要求。第一次减速，通过减速器三级减速到20r/min,其传动比分别为2、5、6。第二次减速，夹紧创智，转动装置及压盖装置所需转速为12r/min，另设计一级减速，使转速达到要求，其传动比分别为2。第三次减速，传送带滚轴直径约为10cm，其转速为6r/min即可满足要求，另设两级减速，传动比都为2即可。减速器分为三级减速，第一级为皮带传动，后两级都为齿轮传动。具体设计示意图及参数如下1为皮带轮：i1 =2。2、3、4、5、6为齿轮：z2=20 z3=120 z4=24 z5=120 z6=20i32=z3/z2=120/20=6i54=z5/z4=120/24=5n1=n/(i1*i32*i54)=1440/（2*6*5）=24r/min3.2第二次减速装置设计减速器由齿轮6输出24r/min的转速，经过一级齿轮传动后，减少到12r/min。6、7为齿轮：z6=20 z7=40i76=z7/z6=40/20=2n2=n1/i76=24/2=12r/min3.3第三次减速装置设计减速器由齿轮6输出24r/min的转速，经两级减速后达到6r/min，第一级为齿轮传动，第二级为皮传动。具体设计示意图及参数如下：6、8为齿轮：z6=20 z8=409为皮带轮：i9=2i86=z8/z6=40/20=2n3=n1/(i86*i9)=24/(2*2)=6r/min3.4齿轮设计 上为一对标准直齿轮（传动装置中的齿轮6和齿轮7）。具体参数为：z6=20，z7=40，m=5mm，=20。中心距：a=m(z6+ z7)/2=【5*(20+40)】/2=150mm分度圆半径：r6= a*z6/（z7+z6）=150*20/（40+20）=50mmr7= a*z7/（z7+z6）=150*40/（40+20）=100mm基圆半径：rb6=m *z6*cos=5*20*cos20=94mmrb7=m*z7*cos=5*40*cos20=188mm齿顶圆半径：ra6=(z6+2ha*)*m/2=(20+2*1)*5/2=55mmra7=(z7+2ha*)*m/2=(40+2*1)*5/2=105mm齿顶圆压力角：a6=arccos【z6cos/（z6+2ha*）】=acrcos【20cos20/（20+2*1）】=31.3a7=arccos【z7cos/（z7+2ha*）】=acrcos【40cos20/（40+2*1）】=26.5基圆齿距：pb6=pb7=mcos=3.14*5*cos 20=14.76mm重合度：a=【z6(tana6-tan)+z7(tana7-tan)】/2 =【20(tan31.3-tan20)+40(tan26.5-tan20)】/2 =1.65a1这对齿轮能连续转动。3.5连杆机构设计此连杆控制封装压盖机构，由于空瓶高度大概为250mm，故行程不宜超过300mm，由此设计如下连杆机构：曲柄长：a=100mm连杆长：b=900mm偏心距：e=500mm行程：H=220mm级位夹角：= arccos【e/(a+b）】- arccos【e/(b-a）】=10最小传动角：rmin= arccos【e/(b-a）】=51.3行程速比：k=（180+）/（180-）=1.1213.6凸轮机构设计此凸轮为控制定位工件机构，由于空瓶大约为100mm，工件定位机构只需60mm行程足够，故凸轮的推程设计为60mm，以下为推杆的运动规律：利用反转法设计凸轮3.7间歇机构设计由于设计灌装速度为12r/min，因此每个工作间隙为5s，转台每转动72用时1s，停留4s，即不完全齿轮有1/5是齿，没有齿的部分占4/5。由此设计如下不完全齿轮机构，完成间歇运用，以达到要求：左边为不完全齿轮，右边为标准齿轮，左边齿轮转一圈，右边齿轮转动72。具体参数为：z左=12，z右=60，m=5mm，=20，=72。中心距：a=m*（z左+z右）=5*（12+60）=360mm分度圆半径：r左= r右=a/2=360/2=180mm基圆半径：rb左= rb右=a*cos/2=360*cos20/2=169mm齿顶圆半径：ra左= ra右=【(z右+2ha*)*m】/2=【(60+2*1)*5】/2=155mm齿顶圆压力角：a左=a右=arccos【z右cos/（z右+2ha*）】=acrcos【60cos20/（60+2*1）】=24.6基圆齿距：Pb左=Pb右=mcos=3.14*5*cos 20=14.76mm4.总结经过两个礼拜的设计，我们总算完成了对旋转灌装机的设计。作为学机械的学生，对机械原理的课程设计是十分有必要的。很多资料都是在图书馆里找的。我们在课堂上掌握是仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力，如何把我们的所学的专业基础课程理论知识运用到实践中去。课程设计就是为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我们感触最深的当属如何把学过的理论知识运用于实际。为了让设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。我们不能单靠课本理论，这在实际运用中会出现差别。不切实际的构想，永远只是构想，无法成为设计。所以在设计中，我们不仅要注意各种构件的自身特点，还要考虑到工艺特点，加工材料，经济性，安全性，可行性等，才能让它更接近实际。其次，在这次课程设计总，我们还运用到了以前所学的专业课知识，虽然过去从未独立运用过他们，但是在学习的过程中带着问题去学，我们发现效率很高，这是我们做这次课程设计的又一收获。在课程设计中遇到问题是很正常的，但是我们应该将每次遇到的问题记录下来并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。课程设计虽然已经完成了，但是从中学到的知识会让我们受益匪浅。无形之中，我们发现，提出，分析，解决问题的能力得到了提高，这将有益于我们以后的学习工作和生活。参考文献1.机械原理（第二版） 邹慧君、张春林、李杞仪 主编 高等教育出版社2.机械设计课程设计（第二版）朱文坚、黄平 主编 华南理工大学出版社3.机械设计基础课程设计 孙德志、张伟华、邓子龙 主编 科学出版社4.机械设计与理论 李柱国 主编 科学出版社5.机械设计课程设计 朱家诚 主编 合肥工业大学出版社