旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)課程設(shè)計

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1、目錄 1 工作原理 1 1.1 設(shè)計條件 1 1.2 設(shè)計任務(wù) 1 1.3 設(shè)計提示 2 2. 方案比較 3 2.1 選擇方案 3 2.3 方案優(yōu)缺點 5 3. 細(xì)化設(shè)計 6 3.1 減速器設(shè)計 6 3.2 第二次減速裝置設(shè)計 8 3.3 第三次減速裝置設(shè)計 9 3.4 齒輪設(shè)計 1..0 3.5 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計 1..1 3.6 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計 1..2 3.7 間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計 1..3 4. 總結(jié) 1..5 參考文獻(xiàn) 1..6 1工作原理 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)，旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)用于對容器連續(xù)灌裝液體。轉(zhuǎn)臺有多工位停歇， 以

2、實現(xiàn)灌裝、封口等程序。該機(jī)在工作過程中包括四個工位如圖 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)計條件 該機(jī)采用電機(jī)驅(qū)動，傳動采用機(jī)械傳動。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 轉(zhuǎn)臺直徑（mm ） 電動機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min ） 灌裝速度（r/min ） n 550 1440 12 1.2設(shè)計任務(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

3、齒輪機(jī)構(gòu)這三種常用機(jī)構(gòu) 2. 設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 3. 畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的運動方案簡圖，并用運動循環(huán)圖分配各機(jī)構(gòu)運動節(jié)拍。 4. 設(shè)計平面連桿機(jī)構(gòu)：確定連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件尺寸，對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行位移、速度和 加速度分析，繪制運動線圖。 5. 設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)： 按凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求選擇從動件的運動規(guī)律， 確定基圓半徑， 設(shè)計凸輪理論輪廓線和實際輪廓線，畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。 6. 設(shè)計齒輪機(jī)構(gòu)：根據(jù)傳動比確定齒輪的齒數(shù)、模數(shù)，選擇變位系數(shù)，計算齒輪 傳動的各部分尺寸，繪制齒輪傳動嚙合圖。 7. 編寫設(shè)計計算說明書。 1.3 設(shè)計提示 1. 壓蓋機(jī)構(gòu)做直線往復(fù)運動

4、，可采用移動導(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)計間歇傳動機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)工作臺間歇傳動。間歇運動可采用槽輪機(jī)構(gòu)、 不完全齒輪等。 3. 為保證間歇停靠，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)計主要分成下幾個步驟： 1 ?輸入空瓶：這個步驟主要通過傳送帶來完成，把空瓶輸送到轉(zhuǎn)臺上使下個步 驟能夠順利進(jìn)行。 2 ?灌裝：這個步驟主要通過灌瓶泵灌裝流體，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沖壓對瓶口進(jìn)行密封的過程，主要通過連桿 結(jié)構(gòu)來完成沖壓過程。 4 ?輸出包裝好的容器：這個步驟主要通過傳送帶來完成。

5、 以上四個步驟 由于灌裝和傳送較為簡單，無須進(jìn)行考慮，因此，旋轉(zhuǎn)型灌 裝機(jī)運動方案設(shè)計重點考慮便在于轉(zhuǎn)盤的間歇運動、 封口時的沖壓過程、工件的 定位，和實現(xiàn)這三個動作的機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計問題。 機(jī)構(gòu) 實現(xiàn)方案 轉(zhuǎn)盤的間歇運動機(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)的實現(xiàn)方案有 2*2*1=4種實現(xiàn)方案 現(xiàn)在取兩種方案 方案一：轉(zhuǎn)盤的間歇運動機(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)盤的間歇運動機(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

6、 定位機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)。 2.3方案優(yōu)缺點 方案一與方案二都可以實現(xiàn)設(shè)計的要求，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:能夠?qū)崿F(xiàn)多種運動形式的轉(zhuǎn)換。平面連桿機(jī)構(gòu)的連桿作平面運動， 其上各點的運動軌跡曲線有多種多樣，利用這些軌跡曲線可實現(xiàn)生產(chǎn)中多種工作 要求。平面連桿機(jī)構(gòu)中，各運動副均為面接觸，傳動時受到單位面積上的壓力較 小，且有利于潤滑，所以磨損較輕，壽命較長。另外由于接觸面多為圓柱面或平 面，制造比較簡單，易獲得較高的精度。 缺點:難以實現(xiàn)任意的運動規(guī)律。易產(chǎn)生動載荷，設(shè)計復(fù)雜，積累誤差，效 率低。 2?凸輪機(jī)構(gòu) 優(yōu)

7、點：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的 運動規(guī)律，而且響應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡單緊湊。 缺點：是凸輪廓線與推桿之間為點、線接觸，易磨損，凸輪制造較困難。 綜上可知： 在于本次設(shè)計中， 方案一在兩個方案中最佳， 則最后選擇方案為 一旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的機(jī)械運動方案。 3. 細(xì)化設(shè)計 3.1 減速器設(shè)計 原動機(jī)通過三次減速達(dá)到設(shè)計要求。第一次減速，通過減速器三級減速到 20r/min, 其傳動比分別為 2、5、6。第二次減速，夾緊創(chuàng)智，轉(zhuǎn)動裝置及壓蓋裝 置所需轉(zhuǎn)速為 12r/min ，另設(shè)計一級減速， 使轉(zhuǎn)速達(dá)到要求，其傳動比分別為 2。 第三次減速，傳送帶滾軸直徑約為 10c

8、m ，其轉(zhuǎn)速為 6r/min 即可滿足要求，另 設(shè)兩級減速，傳動比都為 2 即可。 減速器分為三級減速， 第一級為皮帶傳動， 后兩級都為齒輪傳動。 具體設(shè)計 示意圖及參數(shù)如下 1為皮帶輪：ii =2。 2、3、4、5、6 為齒輪：z2=20 z3=120 z4=24 z5=120 z6=20 i32=z 3/z 2=120/20=6 i54=z 5/z 4=120/24=5 m= n/(i 1*i32*i54)=1440/ (2*6*5 ) =24r/min 3.2第二次減速裝置設(shè)計 減速器由齒輪 6輸出24r/min 的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過一級齒輪傳動后，減少到 12r/m

9、in。 6、7 為齒輪：z6=20 z7=40 i76=z7/z6=40/20=2 n 2=n1/i76=24/2=12r/mi n 3.3第三次減速裝置設(shè)計 減速器由齒輪6輸出24r/min的轉(zhuǎn)速，經(jīng)兩級減速后達(dá)到6r/min，第一級 為齒輪傳動，第二級為皮傳動。具體設(shè)計示意圖及參數(shù)如下: 6、8為齒輪：Z6=20 9為皮帶輪：i9=2 i86=z 8/z 6=40/20=2 n3=n i/(i 86*i9)=24/(2*2)=6r/min 3.4齒輪設(shè)計 上為一對標(biāo)準(zhǔn)直齒輪(傳動裝置中的齒輪 6和齒輪7)

10、。具體參數(shù)為：Z6=20 , Z7=40 ， m=5mm ,a=20。 中心距：a=m(z 6+ Z7)/2=【5*(20+40)】/2=150mm 分度圓半徑：r6= a*Z 6/ ( Z7+Z 6) =150*20/ ( 40+20) =50mm r7= a*Z 7/ ( Z7+Z 6) =150*40/ ( 40+20 ) =100mm 基圓半徑：rb6=m *Z 6*cos a=5*20*cos20 °=94mm rb7 =m*Z 7*cos a=5*40*cos20 °188mm 齒頂圓半徑：ra6=(z 6+2ha*)*m/2=(20+2*1)*5/2=5

11、5mm ra7=(z 7+2ha*)*m/2=(40+2*1)*5/2=105mm 齒頂圓壓力角：a a6=arccos 【Z6cos a/ (Z6+2ha* )】 =acrcos 【20cos20 °/（20+2*1 ）】 =31.3 ° aa7=arccos 【 z7cos a/（z7+2ha* ）】 =acrcos 【40cos20 °/（40+2*1 ）】 =26.5 ° 基圓齒距： Pb6=p b7= nmcos a=3.14*5*cos 20 °=14.76mm 重合度：&a=【Z6(ta n aa6-ta n u)+z7(ta n aa -tan a)

12、】12 n =【20(tan31.3 °tan20 °+40(tan26.5 -tan20 °】/2 n =1.65 sa > 1 這對齒輪能連續(xù)轉(zhuǎn)動。 3.5 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計 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 300mm ，由此設(shè)計如下連桿機(jī)構(gòu)： 曲柄長：a=100mm 連桿長：b=900mm 偏心距：e=500mm 行程：H=220mm 級位夾角：B = arccos【e/(a+b )】-arccos【e/(b-a )】=10 ° 最小傳動角：rmin = arccos 【e/(b-a )】=51.3 ° 行程速比：k

13、= (180 0+ 9 ) / ( 180。- 9) =1.12 > 1 3.6凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計 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)計為 60mm，以下為推桿的運動規(guī)律： 利用反轉(zhuǎn)法設(shè)計凸輪 基圓 實際輪廓線 3.7間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計 由于設(shè)計灌裝速度為12r/min，因此每個工作間隙為5s，轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)動72 用時is，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 如下不完全齒輪機(jī)構(gòu)，完成間歇運用，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 72 體

14、參數(shù)為：z 左=12 , z 右=60 , m=5mm ,a=20 ° , =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=r b 右=a*cos a/2=360*cos20 °/2=169mm 齒頂圓半徑：ra 左=r a 右=【(z 右+2ha*)*m 】/2=【(60+2*1)*5 】/2=155mm 齒頂圓壓力角：a a左=aa右=arccos 【z 右 cos a/ (z 右 +2ha* )】 =acrcos【60cos20 / (60+2*1 )】=24

15、.6 ° 基圓齒距：Pb 左=P b 右=nmcos a=3.14*5*cos 20 °=14.76mm 4. 總結(jié) 經(jīng)過兩個禮拜的設(shè)計， 我們總算完成了對旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)的設(shè)計。 作為學(xué)機(jī)械的 學(xué)生，對機(jī)械原理的課程設(shè)計是十分有必要的。很多資料都是在圖書館里找的。 我們在課堂上掌握是僅僅是專業(yè)課的理論知識， 如何去鍛煉我們的實踐能力， 如何把我們的所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課程理論知識運用到實踐中去。 課程設(shè)計就是為我 們提供了良好的實踐平臺。 在做本次課程設(shè)計的過程中， 我們感觸最深的當(dāng)屬如 何把學(xué)過的理論知識運用于實際。 為了讓設(shè)計更加完善， 查閱這方面的設(shè)計資料 是十分必要的， 同時也是必不可少

16、的。 我們不能單靠課本理論， 這在實際運用中 會出現(xiàn)差別。 不切實際的構(gòu)想，永遠(yuǎn)只是構(gòu)想，無法成為設(shè)計。所以在設(shè)計中，我們不僅 要注意各種構(gòu)件的自身特點， 還要考慮到工藝特點， 加工材料，經(jīng)濟(jì)性，安全性， 可行性等，才能讓它更接近實際。其次，在這次課程設(shè)計總，我們還運用到了以 前所學(xué)的專業(yè)課知識， 雖然過去從未獨立運用過他們， 但是在學(xué)習(xí)的過程中帶著 問題去學(xué)，我們發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我們做這次課程設(shè)計的又一收獲。 在課程設(shè)計中遇到問題是很正常的， 但是我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下 來并分析清楚， 以免下次再碰到同樣的問題。 課程設(shè)計雖然已經(jīng)完成了， 但是從 中學(xué)到的知識會讓我們受益匪淺。

17、無形之中，我們發(fā)現(xiàn)，提出，分析，解決問題 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） 育出版社 鄒慧君、張春林、李杞儀 主 高等教 2.《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》（第二版）朱文堅、黃平 主編 華南理 工大學(xué)出版社 3.《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》 版社 4.《機(jī)械設(shè)計與理論》 版社 5.《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》 孫德志、張偉華、鄧子龍 李柱國 主編 朱家誠 主編 編 科學(xué)出 科學(xué)出 合肥工 業(yè)大學(xué)出版社