機械原理課程設(shè)計---旋轉(zhuǎn)型灌裝機運動方案設(shè)計

1、<p><b>　　機械原理課程設(shè)計</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)型灌裝機運動方案設(shè)計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一. 題目</b></p><p>　　二. 設(shè)計題目及任務(wù) ………………………………………………

2、…………………………1</p><p>　　2.1設(shè)計題目 …………………………………………………………………………1</p><p>　　2.2設(shè)計任務(wù) …………………………………………………………………………1</p><p>　　三．運動方案 …………………………………………………………………………2</p&g

3、t;<p>　　3.1 方案一 …………………………………………………………………………2</p><p>　　3.1方案二 …………………………………………………………………………2</p><p>　　3.3方案三 …………………………………………………………………………2</p><p>　　

4、3.4 凸輪式灌裝機 …………………………………………………………………………4</p><p>　　四. 運動循環(huán)圖 …………………………………………………………………………4</p><p>　　五. 尺寸設(shè)計 …………………………………………………………………………4</p><p>　　5.1 蝸輪蝸桿設(shè)計 ……………

5、……………………………………………………………5</p><p>　　5.2 齒輪設(shè)計 …………………………………………………………………………5</p><p>　　5.3 傳送帶設(shè)計 …………………………………………………………………………5</p><p>　　5.4 曲柄滑塊設(shè)計 ………………………………………………………………

6、…………5</p><p>　　5.5 平行四邊形機構(gòu)設(shè)計 …………………………………………………………………5</p><p>　　5.6 槽輪的設(shè)計 …………………………………………………………………………5</p><p>　　六. 電算法與運動曲線圖 ………………………………………………………………………6</p><p&

7、gt;　　6.1 曲柄滑塊機構(gòu)運動曲線圖…………………………………………………………………6</p><p>　　6..2 平行四邊形機構(gòu)的運動曲線圖 …………………………………………………………6</p><p>　　七. 小結(jié) ……………………………………………………………………………8</p><p>　　7.1方案簡介 …………

8、…………………………………………………………………8</p><p>　　7.2設(shè)計小結(jié) ……………………………………………………………………………8</p><p>　　八. 參考數(shù)目 ……………………………………………………………………………8</p><p>　　一、題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機運動方案設(shè)計</p><p>

9、<b>　　二、設(shè)計題目及任務(wù)</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計題目</b></p><p>　　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(zhǔn)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

10、口；工位4：輸出包裝好的容器。</p><p><b>　　圖1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機</b></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)見表1</p><p>　　表1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　2.2設(shè)計任務(wù)</b></p><p&g

11、t;　　1．旋轉(zhuǎn)型灌裝機應(yīng)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(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。</p><p>　　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。</p><p>　　4.電算法對連桿機構(gòu)進行速度、加速度分析，繪出運動曲線圖。用圖解法或解析法設(shè)計連桿機構(gòu)。</p>&l

12、t;p>　　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</p><p>　　6.齒輪機構(gòu)的設(shè)計計算。</p><p>　　7．編寫設(shè)計計算說明書。</p><p>　　8.完成計算機動態(tài)演示。</p>

13、<p><b>　　2.3 設(shè)計提示</b></p><p>　　1.采用灌裝泵灌裝流體，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)。</p>

14、<p>　　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。</p><p><b>　　三、運動方案</b></p><p>　　3.1 方案一：（機構(gòu)簡圖見附圖）</p><p>　　用定軸輪系減速，由不完全齒

15、輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的間歇性轉(zhuǎn)動。此方案的優(yōu)點是，標(biāo)準(zhǔn)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。</p><p><b>　　3.2 方案二：</b></p><p>　　灌裝與壓蓋部分采用如圖所示的等寬凸輪，輸

16、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。</p><p><b>　　3.3 方案三：</b></p><p>　　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；</p><p>　　由槽輪機構(gòu)實現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動與定

17、位；壓蓋灌裝機構(gòu)采用同步的偏置曲柄滑塊機構(gòu)，另外，</p><p>　　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。</p><p>　　此方案為我們最終所選擇的方案。</p><p><b>　　2. 優(yōu)缺點分析。</b></p><p>　　優(yōu)點：蝸輪蝸桿傳動平衡，傳動比大，使結(jié)構(gòu)緊湊；傳送

18、帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小；槽輪機構(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。</p><p>　　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。</p><p>　　3.4 凸輪式灌裝機</p><p>　　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)，

19、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。</p><p><b>　　四、運動循環(huán)圖</b></p><p>　　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）</p><p>　　0 60 120 150 180 240

20、 300 360</p><p><b>　　五、尺寸設(shè)計</b></p><p>　　5.1 蝸輪蝸桿設(shè)計：</p><p>　　5.2 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(biāo)準(zhǔn)齒輪</p><p>　　5.3 傳送帶的設(shè)計</p><p>　　速度：V=wr

21、=72r/min*50mm</p><p>　　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</p><p><b>　　解得：S＝50mm</b></p><p>　　5.4 曲柄滑塊機構(gòu)的計算</p><p>　　由機構(gòu)整體尺寸，行程為137mmm ，行程速比系數(shù)

22、K＝1.4 偏心距為50mmm 具體設(shè)計過程見圖解法</p><p>　　5.5 平行四邊形機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　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。</p><p><b>　　5.6 槽輪的設(shè)計</b></p><p>　　L=450mm Ψ=30

23、 ∴ R=LsinΨ ＝225 mm s＝LcosΨ＝389 mm </p><p>　　h≥s－（L－R－r）＝130mm d1≤2（L－s）＝60mm d2﹤2（L-R-r）＝100mm</p><p>　　其中 L為中心距 圓銷半徑r＝30mm d1為撥盤軸的直徑 d2為槽輪軸的直徑</p><p>　　六、電算法與運動曲線圖<

24、/p><p>　　6.1 曲柄滑塊機構(gòu)運動曲線圖 </p><p><b>　　滑塊的位移分析</b></p><p><b>　　滑塊的速度分析</b></p><p><b>　　滑塊的加速度分析</b></p><p>　　由上述運動曲線圖知：該機構(gòu)具

25、有急回特性，由加速度曲線知，該機構(gòu)沖擊較小。</p><p>　　平行四邊形機構(gòu)的運動曲線圖</p><p>　　對A點進行位移、速度、加速度分析：</p><p><b>　　A點的加速度曲線</b></p><p><b>　　位移曲線</b></p><p><b

26、>　　速度曲線</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　七、小結(jié)</b></p><p><b>　　7.1方案簡介</b></p><p>　　在整個系統(tǒng)運用到了蝸桿蝸

27、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。</p><p>　　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構(gòu)。</p><p>　　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

28、且在轉(zhuǎn)動時分別在6個工位進行停歇。</p><p>　　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傳動從1440r/m

29、in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)?0：1。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。</p><p><b>　　7.2設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　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

30、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。在這整個過程中，我們在實踐中摸索成長，同時也更加清晰地認識到只有認真地掌握好理論知識，在實際應(yīng)用才能夠得心應(yīng)手。</p><p><b>　　

31、八、參考資料</b></p><p>　　1.《機械原理》（第六版） 孫桓 陳作模 主編 高等教育出版社</p><p>　　2.《機械設(shè)計課程設(shè)計》（第二版）朱文堅 黃平 編 華南理工大學(xué)出版社</p><p>　　3.《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》 孫德志 張偉華 鄧子龍 編 科學(xué)出版