旋转型灌装机毕业设计

机械原理课程设计说明书设计题目 旋转型灌装机学院 组员 指导老师 完成时间 2014 目录1.题目2.1设计题目.2.2设计任务2.3设计要求.3.方案选择4.功能分解5.机构的比较及选择.6.涉及传动系统并确定其传动比分配7.绘制机构的运动简图及运动循环图8.机构运动线图分析9.设计小结10.参考文献 题目：旋转型灌装机2.1设计题目设计旋转型灌装机。在转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连续灌装流体（如饮料、酒、冷霜等），转台有多工位停歇，以实现灌装、封口等工序。为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。如图3.7中，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。旋转型灌装机该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动。技术参数见下表。表 技术参数表方案号转台直径mm电动机转速r/min灌装速度r/minA600144010B550144012C500960102.2设计任务1).完成的工作量：（1）根据给定的原始数据和工艺要求，构思并选定机构方案；（2）设计上述各机构（每组设计一组机构）。根据选定的方案设计各机构（凸轮机构设计、连杆机构设计、齿轮机构设计等）并进行运动分析；（3）根据上面求得的尺寸，按比例画出全部机构的运动简图及运动循环图(计算机绘图和手工绘图各一份)；计算自由度，拆分机构，判定机构级别；（4）说明书1份，约2000-3000字。2) 说明书应包含的内容：（1）封面、目录。（2）设计题目（3）功能分解（4）选定机构方案（5）设计传动系统并确定其传动比分配（6）绘制机构的运动简图及运动循环图（7）设计小结（8）参考文献2.3设计要求(1) 要求按设计实训的时间安排，按时，按量，按质完成全部。(2) 要求机构运动简图正确，应有运动协调内容。(3)要求按统一的格式编写说明书，一律用A4纸张打印装订成册。（1） 提交材料要求:序号材料内容备注1计算机绘制和手工绘制机构运动简图各一张，A3图幅；计算机绘制和手工绘制运动循环图各一张，A4图幅；AutoCAD2计算机绘制零件图，A4图幅；装配图，A3图幅；AutoCAD3根据设计思路编制一份说明书 (参照格式要求)；Word20034材料光盘（内容是上述材料，加上所设计机构的Pro/E仿真动画和课程设计过程的视频）。一个组共用3.方案选择根据给定题目，我组选定方案A为主要设计方案。根据A给出的参数，电动机转速为1440r/min，灌装速度为10r/min。得出如下计算：10*6/60=1灌/s。所以罐装的速度为1灌/s，由此判断，在六工位转台上，每一秒钟就要转动一个工位，进而得知槽轮主动轮的转速为1r/s,而六个工位转台每一个工位相对其转动中心的转角为60，再根据槽轮的运动规律可知，主动轮在每一秒钟转动过程中，只有60的转动用来驱动槽轮从动轮做转动，其余的300的转动用来定位。所以，1s的时间内，有1/6s的时间工位转动，5/6s的时间工位静止。而灌装和封盖的过程均要在这5/6s的时间内完成，以此为前提，进行我们的设计：4.功能分解灌装机各执行机构包括实现转台间歇转位的转位机构，实现输瓶、灌装、送盖、压盖、卸瓶运动的机构。各执行机构必须满足工艺上的要求，此方案的执行构件的功能分解如下所示：(1) 容器输入输出功能(2) 转台多工位停歇转动功能(3) 灌的定位功能(4) 对容器的灌装流体功能(5) 对容器的封口功能(6) 送盖功能(7)吸盖功能（8）换盖功能5. 机构的比较及其选择经小组成员研究讨论，下面拟定上述3个动作的实现该方案：1.采用灌装泵灌装流体，泵固定在某工位的上方。对于灌嘴的设计可以采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮推杆机构。2采用软木塞或金属冠盖封口，它们可以由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机构压入（或通过压盖模将瓶盖紧固在瓶口）。设计者只需设计作直线往复运动的压盖机构。压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或曲柄滑块机构。3.此外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台的间歇传动。为保证停歇可靠，还应有定位（缩紧）机构。间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构。为了实现灌嘴的定位机构，比较凸轮推杆机构和平面连杆机构之间的优缺点；因为：1）凸轮推杆机构能实现长时间定位，而平面连杆机构只能瞬时定位，定位效果差，精度低，而灌装液体时需要一定的停歇时间才能够完成。2）凸轮推杆机构比连杆机构更容易设计。所以，在这里凸轮推杆机构比连杆机构更适用，因为凸轮推杆机构可以实现一定的运动规律。为了实现封口的压盖机构，比较曲柄滑块机构和凸轮机构之间的优缺点；因为凸轮机构，1） 加工复杂，加工难度大。2） 造价较高，经济性不好。所以在这里曲柄滑块机构比凸轮机构更适用为了实现转盘的间歇运动机构，比较槽轮机构和不完全齿轮之间的优缺点；因为：与其他间歇运动机构相比，槽轮机构简单，外形尺寸小，机械效率高，并能较平稳的、间歇地进行转位。所以在这里我们选择槽轮机构来实现转盘的间歇运动。综上可知：灌嘴的定位机构，我们选择凸轮推杆机构；封口的冲压机构，我们选择曲柄滑块机构；转盘的间歇运动机构，我们选择槽轮机构。最后根据机械系统运动功能分解，并由给定的条件，各机构的相容性，各机构的空间布置，类似产品的借鉴，设计出了如下所示最优秀的机构功能选用表： 机构选用表功能执行机构工艺动作执行机构转台旋转转盘停歇旋转运动槽轮机构灌装推杆直线往复运动凸轮机构压盖灌装压头停歇往复运动曲柄滑块机构6.设计传动系统并确定其传动比分配1） 传动比的设计2为皮带轮：i11:2。3、4、5、为齿轮：Z3=20 Z4=60Z5=80i43=3i54=4/32)齿轮的设计 减速齿轮3：模数2，齿数20，标准齿轮（齿顶高系数1，顶隙系数0.25，压力角20，）齿轮分度圆直径D=mz=2*20=40mm减速齿轮4：模数2，齿数60，标准齿轮齿轮分度圆直径D2=2*60=120mm具体参数为：z1=20，z2=60，m=2，=20中心距：a=m(z1+z2)/2=2*(20+60)/2=80mm分度圆直径：d1=m*z1=2*20mm=40mm D2= =m*z2=2*60=120mm基圆直径： db1=m *z1*cos=2*20*cos20=16.32mm db2=m*z2*cos=2*60*cos20=48.97mm齿顶圆半径：da1=(z1+2ha*)*m/2=(20+2*1)*2/2=22mm da2=(z2+2ha*)*m/2=(60+2*1)*2/2=62mm齿顶圆压力角：a1=arccos【z1cos/（z1+2ha*）】 =acrcos【20cos20/（20+2*1）】 =68.2227 a2=arccos【z2cos/（z2+2ha*）】 =acrcos【60cos20/（60+2*1）】 =66.7403基圆齿距：pb1=pb2=mcos=3.14*2*cos 20=2.56mm重合度：a=【z1(tana3-tan)+z2(tana4-tan)】/2=【20(tan68.2227-tan20)+60(tan66.7403-tan20)】/2=1.2518a1可连续传动齿轮4模数2，齿数60，齿轮5模数为2，齿数80， 齿轮传动比为 3：4，证过程同上.直齿轮6模数2，齿数40，与惰轮1:1啮合，可以连续传动。论证过程同上。3）凸轮的设计运动协调表凸轮转角06060140140240240240360凸轮运动轨迹近休止快进远休止快退灌装连杆机构封盖间 歇 往 复 运 动3） 槽轮机构的设计如下图所示：7.绘制机构的运动简图及运动循环图1） 运动简图2） 三维图2.1齿轮2.2凸轮三维图2.4槽轮机构三维图2.5灌装机总装三维图3)运动循环图8.运动分析线图1）槽轮运动分析线图加速度速度位置2） 凸轮的运动分析线图加速度位置9.设计小结这是我们第一次做课程设计，困难程度对我们而言可想而知。里面有很多东西我们都不懂怎么弄，所谓万事开头难，前面真的是一头雾水。但我们同时也深深的明白这也是很好的一个锻炼机会，让我们克服一个个困难的同时收获新的知识。这课程设计花费了我们半个的月的时间，在这段时间里我们一起集中探讨机构方案设计，一起研究各种方案的的可行性，遇到不懂的地方就一起讨论解决，它让我们深深懂得了团队的重要性，明白了集体的力量是强大的。通过这次旋转型灌装机课程设计，我们大家都掌握了一些常用执行机构、传动机构或简单机器的设计方法和过程，提高了我们综合运用机械原理课程理论的能力，培养了分析和解决一般机械运动实际问题的能力，并使所学知识得到了进一步巩固、深化和扩展，也为以后的学习也奠定了一定的基础，让我们以后的学习方便，更加高效。另外，这次机会让我们能将以前的知识应用到实际的设计中来，懂得了融会贯通，举一反三的道理，虽然不是很熟练，但看到所学的知识能一点点运用到设计中来，内心的快乐是不能言语的。10.参考文献1. 裘建新主编；机械原理课程设计；高等教育出版社2. 谢忠东主编；机械原理；北京航天航空大学出版社3.机械原理 第七版 陈作模、葛文杰主编4.机械原理课程设计手册 牛鸣岐、王保民等主编