旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)課程設(shè)計(jì).doc

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目錄 1工作原理 1 1.1設(shè)計(jì)條件 1 1.2設(shè)計(jì)任務(wù) 1 1.3設(shè)計(jì)提示 2 2. 方案比較 3 2.1選擇方案 3 2.3方案優(yōu)缺點(diǎn) 5 3. 細(xì)化設(shè)計(jì) 5 3.1減速器設(shè)計(jì) 5 3.2第二次減速裝置設(shè)計(jì) 7 3.3第三次減速裝置設(shè)計(jì) 8 3.4齒輪設(shè)計(jì) 9 3.5連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3.6凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3.7間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 4.總結(jié) 13 參考文獻(xiàn) 14 1工作原理 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)，旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)用于對(duì)容器連續(xù)灌裝液體。轉(zhuǎn)臺(tái)有多工位停歇，以實(shí)現(xiàn)灌裝、封口等程序。該機(jī)在工作過(guò)程中包括四個(gè)工位如圖1；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。該機(jī)采用灌裝泵灌裝流體，泵固定在某工件的上方；采用軟木塞或者金屬冠蓋封口，他們由氣泵吸附在壓蓋機(jī)構(gòu)上，由壓蓋機(jī)構(gòu)壓入瓶口。 圖1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)工位示意圖 1.1設(shè)計(jì)條件 該機(jī)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)采用機(jī)械傳動(dòng)。技術(shù)參數(shù)見表1。 表1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù) 方案號(hào) 轉(zhuǎn)臺(tái)直徑（mm） 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min） 灌裝速度（r/min） Ⅱ 550 1440 12 1.2設(shè)計(jì)任務(wù) 1. 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)應(yīng)包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)這三種常用機(jī)構(gòu)。 2. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。 3. 畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖，并用運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖分配各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)節(jié)拍。 4. 設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)：確定連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件尺寸，對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行位移、速度和加速度分析，繪制運(yùn)動(dòng)線圖。 5. 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)：按凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定基圓半徑，設(shè)計(jì)凸輪理論輪廓線和實(shí)際輪廓線，畫出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。 6. 設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)：根據(jù)傳動(dòng)比確定齒輪的齒數(shù)、模數(shù)，選擇變位系數(shù)，計(jì)算齒輪傳動(dòng)的各部分尺寸，繪制齒輪傳動(dòng)嚙合圖。 7. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。 1.3設(shè)計(jì)提示 1. 壓蓋機(jī)構(gòu)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可采用移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等平面連桿機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)。 2. 需要設(shè)計(jì)間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)間歇傳動(dòng)。間歇運(yùn)動(dòng)可采用槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪等。 3. 為保證間歇?？?，還要考慮鎖緊機(jī)構(gòu)。鎖緊機(jī)構(gòu)可采用凸輪機(jī)構(gòu)等。 2. 方案比較 2.1選擇方案 設(shè)計(jì)主要分成下幾個(gè)步驟： 1．輸入空瓶：這個(gè)步驟主要通過(guò)傳送帶來(lái)完成，把空瓶輸送到轉(zhuǎn)臺(tái)上使下個(gè)步驟能夠順利進(jìn)行。 2．灌裝：這個(gè)步驟主要通過(guò)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(guò)沖壓對(duì)瓶口進(jìn)行密封的過(guò)程，主要通過(guò)連桿結(jié)構(gòu)來(lái)完成沖壓過(guò)程。 4．輸出包裝好的容器：這個(gè)步驟主要通過(guò)傳送帶來(lái)完成。 以上四個(gè)步驟 由于灌裝和傳送較為簡(jiǎn)單，無(wú)須進(jìn)行考慮，因此，旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮便在于轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)、封口時(shí)的沖壓過(guò)程、工件的定位，和實(shí)現(xiàn)這三個(gè)動(dòng)作的機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計(jì)問(wèn)題。 機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)方案 轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) 不完全齒輪 封口的壓蓋機(jī)構(gòu) 平面連桿機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 工件的鎖緊機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 根據(jù)上表分析得知，機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方案有 2*2*1=4種實(shí)現(xiàn)方案。 現(xiàn)在取兩種方案 方案一：轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為不完全齒輪機(jī)構(gòu)，封口的沖壓機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)，工件的定位機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)。 方案二：轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為槽輪機(jī)構(gòu)，封口的沖壓機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)，工件的定位機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)。 2.3方案優(yōu)缺點(diǎn) 方案一與方案二都可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求，區(qū)別就在于封口的壓蓋機(jī)構(gòu)，方案二是凸輪機(jī)構(gòu)，方案一是連桿機(jī)構(gòu)。 1.連桿機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn):能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換。平面連桿機(jī)構(gòu)的連桿作平面運(yùn)動(dòng)，其上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線有多種多樣，利用這些軌跡曲線可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中多種工作要求。平面連桿機(jī)構(gòu)中，各運(yùn)動(dòng)副均為面接觸，傳動(dòng)時(shí)受到單位面積上的壓力較小，且有利于潤(rùn)滑，所以磨損較輕，壽命較長(zhǎng)。另外由于接觸面多為圓柱面或平面，制造比較簡(jiǎn)單，易獲得較高的精度。 缺點(diǎn):難以實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。易產(chǎn)生動(dòng)載荷，設(shè)計(jì)復(fù)雜，積累誤差，效率低。 2. 凸輪機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且響應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。 缺點(diǎn)：是凸輪廓線與推桿之間為點(diǎn)、線接觸，易磨損，凸輪制造較困難。 綜上可知：在于本次設(shè)計(jì)中，方案一在兩個(gè)方案中最佳，則最后選擇方案為一旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案。 3. 細(xì)化設(shè)計(jì) 3.1減速器設(shè)計(jì) 原動(dòng)機(jī)通過(guò)三次減速達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第一次減速，通過(guò)減速器三級(jí)減速到20r/min,其傳動(dòng)比分別為2、5、6。第二次減速，夾緊創(chuàng)智，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置及壓蓋裝置所需轉(zhuǎn)速為12r/min，另設(shè)計(jì)一級(jí)減速，使轉(zhuǎn)速達(dá)到要求，其傳動(dòng)比分別為2。第三次減速，傳送帶滾軸直徑約為10cm，其轉(zhuǎn)速為6r/min即可滿足要求，另設(shè)兩級(jí)減速，傳動(dòng)比都為2即可。 減速器分為三級(jí)減速，第一級(jí)為皮帶傳動(dòng)，后兩級(jí)都為齒輪傳動(dòng)。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下 1為皮帶輪：i1 =2。 2、3、4、5、6為齒輪：z2=20 z3=120 z4=24 z5=120 z6=20 i32=z3/z2=120/20=6 i54=z5/z4=120/24=5 n1=n/(i1*i32*i54)=1440/（2*6*5）=24r/min 3.2第二次減速裝置設(shè)計(jì) 減速器由齒輪6輸出24r/min的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過(guò)一級(jí)齒輪傳動(dòng)后，減少到12r/min。 6、7為齒輪：z6=20 z7=40 i76=z7/z6=40/20=2 n2=n1/i76=24/2=12r/min 3.3第三次減速裝置設(shè)計(jì) 減速器由齒輪6輸出24r/min的轉(zhuǎn)速，經(jīng)兩級(jí)減速后達(dá)到6r/min，第一級(jí)為齒輪傳動(dòng)，第二級(jí)為皮傳動(dòng)。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下： 6、8為齒輪：z6=20 z8=40 9為皮帶輪：i9=2 i86=z8/z6=40/20=2 n3=n1/(i86*i9)=24/(2*2)=6r/min 3.4齒輪設(shè)計(jì) 上為一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒輪（傳動(dòng)裝置中的齒輪6和齒輪7）。具體參數(shù)為：z6=20，z7=40，m=5mm，α=20。 中心距：a=m(z6+ z7)/2=【5*(20+40)】/2=150mm 分度圓半徑：r6= a*z6/（z7+z6） =150*20/（40+20） =50mm r7= a*z7/（z7+z6） =150*40/（40+20） =100mm 基圓半徑：rb6=m *z6*cosα=5*20*cos20=94mm rb7=m*z7*cosα=5*40*cos20=188mm 齒頂圓半徑：ra6=(z6+2ha*)*m/2=(20+2*1)*5/2=55mm ra7=(z7+2ha*)*m/2=(40+2*1)*5/2=105mm 齒頂圓壓力角：αa6=arccos【z6cosα/（z6+2ha*）】 =acrcos【20cos20/（20+2*1）】 =31.3 αa7=arccos【z7cosα/（z7+2ha*）】 =acrcos【40cos20/（40+2*1）】 =26.5 基圓齒距：pb6=pb7=πmcosα=3.14*5*cos 20=14.76mm 重合度：εa=【z6(tanαa6-tanα)+z7(tanαa7-tanα)】/2π =【20(tan31.3-tan20)+40(tan26.5-tan20)】/2π =1.65 εa＞1 這對(duì)齒輪能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。 3.5連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 此連桿控制封裝壓蓋機(jī)構(gòu)，由于空瓶高度大概為250mm，故行程不宜超過(guò)300mm，由此設(shè)計(jì)如下連桿機(jī)構(gòu)： 曲柄長(zhǎng)：a=100mm 連桿長(zhǎng)：b=900mm 偏心距：e=500mm 行程：H=220mm 級(jí)位夾角：θ= arccos【e/(a+b）】- arccos【e/(b-a）】=10 最小傳動(dòng)角：rmin= arccos【e/(b-a）】=51.3 行程速比：k=（180+θ）/（180-θ）=1.12＞1 3.6凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 此凸輪為控制定位工件機(jī)構(gòu)，由于空瓶大約為100mm，工件定位機(jī)構(gòu)只需60mm行程足夠，故凸輪的推程設(shè)計(jì)為60mm，以下為推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律： 利用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)凸輪 3.7間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于設(shè)計(jì)灌裝速度為12r/min，因此每個(gè)工作間隙為5s，轉(zhuǎn)臺(tái)每轉(zhuǎn)動(dòng)72用時(shí)1s，停留4s，即不完全齒輪有1/5是齒，沒有齒的部分占4/5。由此設(shè)計(jì)如下不完全齒輪機(jī)構(gòu)，完成間歇運(yùn)用，以達(dá)到要求： 左邊為不完全齒輪，右邊為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，左邊齒輪轉(zhuǎn)一圈，右邊齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)72。具體參數(shù)為：z左=12，z右=60，m=5mm，α=20，θ=72。 中心距：a=m*（z左+z右）=5*（12+60）=360mm 分度圓半徑：r左= r右=a/2=360/2=180mm 基圓半徑：rb左= rb右=a*cosα/2=360*cos20/2=169mm 齒頂圓半徑：ra左= ra右=【(z右+2ha*)*m】/2=【(60+2*1)*5】/2=155mm 齒頂圓壓力角：αa左=αa右=arccos【z右cosα/（z右+2ha*）】 =acrcos【60cos20/（60+2*1）】=24.6 基圓齒距：Pb左=Pb右=πmcosα=3.14*5*cos 20=14.76mm 4.總結(jié) 經(jīng)過(guò)兩個(gè)禮拜的設(shè)計(jì)，我們總算完成了對(duì)旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)。作為學(xué)機(jī)械的學(xué)生，對(duì)機(jī)械原理的課程設(shè)計(jì)是十分有必要的。很多資料都是在圖書館里找的。 我們?cè)谡n堂上掌握是僅僅是專業(yè)課的理論知識(shí)，如何去鍛煉我們的實(shí)踐能力，如何把我們的所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課程理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去。課程設(shè)計(jì)就是為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。在做本次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們感觸最深的當(dāng)屬如何把學(xué)過(guò)的理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際。為了讓設(shè)計(jì)更加完善，查閱這方面的設(shè)計(jì)資料是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。我們不能單靠課本理論，這在實(shí)際運(yùn)用中會(huì)出現(xiàn)差別。 不切實(shí)際的構(gòu)想，永遠(yuǎn)只是構(gòu)想，無(wú)法成為設(shè)計(jì)。所以在設(shè)計(jì)中，我們不僅要注意各種構(gòu)件的自身特點(diǎn)，還要考慮到工藝特點(diǎn)，加工材料，經(jīng)濟(jì)性，安全性，可行性等，才能讓它更接近實(shí)際。其次，在這次課程設(shè)計(jì)總，我們還運(yùn)用到了以前所學(xué)的專業(yè)課知識(shí)，雖然過(guò)去從未獨(dú)立運(yùn)用過(guò)他們，但是在學(xué)習(xí)的過(guò)程中帶著問(wèn)題去學(xué)，我們發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我們做這次課程設(shè)計(jì)的又一收獲。 在課程設(shè)計(jì)中遇到問(wèn)題是很正常的，但是我們應(yīng)該將每次遇到的問(wèn)題記錄下來(lái)并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問(wèn)題。課程設(shè)計(jì)雖然已經(jīng)完成了，但是從中學(xué)到的知識(shí)會(huì)讓我們受益匪淺。無(wú)形之中，我們發(fā)現(xiàn)，提出，分析，解決問(wèn)題的能力得到了提高，這將有益于我們以后的學(xué)習(xí)工作和生活。 參考文獻(xiàn) 1.《機(jī)械原理》（第二版） 鄒慧君、張春林、李杞儀 主編 高等教育出版社 2.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（第二版）朱文堅(jiān)、黃平 主編 華南理工大學(xué)出版社 3.《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》 孫德志、張偉華、鄧子龍 主編 科學(xué)出版社 4.《機(jī)械設(shè)計(jì)與理論》 李柱國(guó) 主編 科學(xué)出版社 5.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 朱家誠(chéng) 主編 合肥工業(yè)大學(xué)出版社