機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)學(xué)院 組員 指導(dǎo)老師 完成時(shí)間 2014 目錄1.題目…………………………………………………………2.1 設(shè)計(jì)題目………………………………………………….2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………2.3 設(shè)計(jì)要求………………………………………………….3.方案選擇……………………………………………………4.功能分解……………………………………………………5.機(jī)構(gòu)的比較及選擇………………………………………….6.涉及傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配………………………7.繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖………………………8.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖分析…………………………………………9.設(shè)計(jì)小結(jié)……………………………………………………10.參考文獻(xiàn)……………………………………………………題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)2.1 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。在轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)上對(duì)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(tái)有多工位停歇，以實(shí)現(xiàn)灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準(zhǔn)確地灌裝、封口，應(yīng)有定位裝置。如圖 3.7中，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。 1234傳 送 帶 固 定 工 作 臺(tái)轉(zhuǎn) 臺(tái)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)該機(jī)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)方式為機(jī)械傳動(dòng)。技術(shù)參數(shù)見下表。表 技術(shù)參數(shù)表方案號(hào)轉(zhuǎn)臺(tái)直徑mm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min灌裝速度r/minA 600 1440 10B 550 1440 12C 500 960 102.2 設(shè)計(jì)任務(wù)1).完成的工作量：（1）根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和工藝要求，構(gòu)思并選定機(jī)構(gòu)方案；（2）設(shè)計(jì)上述各機(jī)構(gòu)（每組設(shè)計(jì)一組機(jī)構(gòu)） 。根據(jù)選定的方案設(shè)計(jì)各機(jī)構(gòu)（凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等）并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析；（3）根據(jù)上面求得的尺寸，按比例畫出全部機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖(計(jì)算機(jī)繪圖和手工繪圖各一份)；計(jì)算自由度，拆分機(jī)構(gòu)，判定機(jī)構(gòu)級(jí)別；（4）說明書 1 份，約 2000-3000 字。2) 說明書應(yīng)包含的內(nèi)容：（1）封面、目錄。（2）設(shè)計(jì)題目（3）功能分解（4）選定機(jī)構(gòu)方案（5）設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配（6）繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（7）設(shè)計(jì)小結(jié)（8）參考文獻(xiàn)2.3 設(shè)計(jì)要求(1) 要求按設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)的時(shí)間安排，按時(shí)，按量，按質(zhì)完成全部。(2) 要求機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖正確，應(yīng)有運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)內(nèi)容。(3)要求按統(tǒng)一的格式編寫說明書，一律用 A4 紙張打印裝訂成冊(cè)。（1） 提交材料要求:序號(hào)材料內(nèi)容 備注1計(jì)算機(jī)繪制和手工繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖各一張，A3 圖幅；計(jì)算機(jī)繪制和手工繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖各一張，A4圖幅；AutoCAD2 計(jì)算機(jī)繪制零件圖，A4 圖幅；裝配圖，A3 圖幅； AutoCAD3 根據(jù)設(shè)計(jì)思路編制一份說明書 (參照格式要求)；Word20034材料光盤（內(nèi)容是上述材料，加上所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的Pro/E 仿真動(dòng)畫和課程設(shè)計(jì)過程的視頻） 。一個(gè)組共用3.方案選擇根據(jù)給定題目，我組選定方案 A 為主要設(shè)計(jì)方案。根據(jù) A 給出的參數(shù)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440r/min，灌裝速度為 10r/min。得出如下計(jì)算：10*6/60=1 灌/s。所以罐裝的速度為 1 灌/s，由此判斷，在六工位轉(zhuǎn)臺(tái)上，每一秒鐘就要轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，進(jìn)而得知槽輪主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為 1r/s,而六個(gè)工位轉(zhuǎn)臺(tái)每一個(gè)工位相對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)中心的轉(zhuǎn)角為 60°，再根據(jù)槽輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，主動(dòng)輪在每一秒鐘轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，只有 60°的轉(zhuǎn)動(dòng)用來驅(qū)動(dòng)槽輪從動(dòng)輪做轉(zhuǎn)動(dòng)，其余的 300°的轉(zhuǎn)動(dòng)用來定位。所以，1s 的時(shí)間內(nèi)，有 1/6s 的時(shí)間工位轉(zhuǎn)動(dòng)，5/6s 的時(shí)間工位靜止。而灌裝和封蓋的過程均要在這 5/6s的時(shí)間內(nèi)完成，以此為前提，進(jìn)行我們的設(shè)計(jì)：4.功能分解灌裝機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)間歇轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)輸瓶、灌裝、送蓋、壓蓋、卸瓶運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須滿足工藝上的要求，此方案的執(zhí)行構(gòu)件的功能分解如下所示：(1) 容器輸入輸出功能(2) 轉(zhuǎn)臺(tái)多工位停歇轉(zhuǎn)動(dòng)功能(3) 灌的定位功能(4) 對(duì)容器的灌裝流體功能(5) 對(duì)容器的封口功能(6) 送蓋功能(7)吸蓋功能（8）換蓋功能5. 機(jī)構(gòu)的比較及其選擇經(jīng)小組成員研究討論，下面擬定上述 3 個(gè)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)該方案：1.采用灌裝泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。對(duì)于灌嘴的設(shè)計(jì)可以采用移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等平面連桿機(jī)構(gòu)或凸輪推桿機(jī)構(gòu)。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(jī)構(gòu)上，由壓蓋機(jī)構(gòu)壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在瓶口） 。設(shè)計(jì)者只需設(shè)計(jì)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的壓蓋機(jī)構(gòu)。壓蓋機(jī)構(gòu)可采用移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等平面連桿機(jī)構(gòu)或曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。3.此外，需要設(shè)計(jì)間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇傳動(dòng)。為保證停歇可靠，還應(yīng)有定位（縮緊）機(jī)構(gòu)。間歇機(jī)構(gòu)可采用槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)。為 了 實(shí) 現(xiàn) 灌 嘴 的 定 位 機(jī) 構(gòu) ， 比 較 凸 輪 推 桿 機(jī) 構(gòu) 和 平 面 連 桿 機(jī) 構(gòu) 之 間 的優(yōu) 缺 點(diǎn) ；因?yàn)椋?） 凸 輪 推 桿 機(jī) 構(gòu) 能 實(shí) 現(xiàn) 長(zhǎng) 時(shí) 間 定 位 ， 而 平 面 連 桿 機(jī) 構(gòu) 只 能 瞬時(shí) 定 位 ， 定 位 效 果 差 ， 精 度 低 ， 而 灌 裝液體時(shí)需要一定的停歇時(shí)間才能夠完成。2）凸輪推桿機(jī)構(gòu)比連桿機(jī)構(gòu)更容易設(shè)計(jì)。所以，在這里凸輪推桿機(jī)構(gòu)比連桿機(jī)構(gòu)更適用，因?yàn)橥馆喭茥U機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。為了實(shí)現(xiàn)封口的壓蓋機(jī)構(gòu)，比較曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)之間的優(yōu)缺點(diǎn)；因?yàn)橥馆啓C(jī)構(gòu)，1） 加工復(fù)雜，加工難度大。2） 造價(jià)較高，經(jīng)濟(jì)性不好。所以在這里曲柄滑塊機(jī)構(gòu)比凸輪機(jī)構(gòu)更適用為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，比較槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪之間的優(yōu)缺點(diǎn)；因?yàn)椋号c其他間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸小，機(jī)械效率高，并能較平穩(wěn)的、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。所以在這里我們選擇槽輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)。綜上可知：灌嘴的定位機(jī)構(gòu)，我們選擇凸輪推桿機(jī)構(gòu)；封口的沖壓機(jī)構(gòu)，我們選擇曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，我們選擇槽輪機(jī)構(gòu)。最后根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)功能分解，并由給定的條件，各機(jī)構(gòu)的相容性，各機(jī)構(gòu)的空間布置，類似產(chǎn)品的借鑒，設(shè)計(jì)出了如下所示最優(yōu)秀的機(jī)構(gòu)功能選用表： 機(jī)構(gòu)選用表功能 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 工藝動(dòng)作 執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)盤 停歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 槽輪機(jī)構(gòu)灌裝 推桿 直線往復(fù)運(yùn)動(dòng) 凸輪機(jī)構(gòu)壓蓋 灌裝壓頭 停歇往復(fù)運(yùn)動(dòng) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)6.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系 統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配1） 傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)2 為皮帶輪：i 1＝1:2。3、4、5、為齒輪：Z3=20Z4=60Z5=80i43=3i54=4/32)齒輪的設(shè)計(jì)減速齒輪3：模數(shù)2，齒數(shù)20，標(biāo)準(zhǔn)齒輪（齒頂高系數(shù)1，頂隙系數(shù)0.25，壓力角20°，）齒輪分度圓直徑D=mz=2*20=40mm減速齒輪4：模數(shù)2，齒數(shù)60，標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒輪分度圓直徑D2=2*60=120mm具體參數(shù)為：z1=20，z2=60，m=2，α=20°中心距：a=m(z1+z2)/2=2*(20+60)/2=80mm分度圓直徑：d1=m*z1=2*20mm=40mmD2= =m*z2=2*60=120mm基圓直徑： db1=m *z1*cosα=2*20*cos20°=16.32mmdb2=m*z2*cosα=2*60*cos20°=48.97mm齒頂圓半徑：da1=(z1+2ha*)*m/2=(20+2*1)*2/2=22mmda2=(z2+2ha*)*m/2=(60+2*1)*2/2=62mm齒頂圓壓力角：αa1=arccos【z1cosα/（z1+2ha*）】=acrcos【20cos20°/（20+2*1）】=68.2227°αa2=arccos【z2cosα/（z2+2ha*）】=acrcos【60cos20°/（60+2*1）】=66.7403°基圓齒距：pb1=pb2=πmcosα=3.14*2*cos 20°=2.56mm重合度：εa=【z1(tanαa3-tanα)+z2(tanαa4-tanα)】/2π=【20(tan68.2227°-tan20°)+60(tan66.7403°-tan20°)】/2π=1.2518εa＞1可連續(xù)傳動(dòng)齒輪4模數(shù)2，齒數(shù)60，齒輪5模數(shù)為2，齒數(shù)80， 齒輪傳動(dòng)比為 3：4，證過程同上.直齒輪6模數(shù)2，齒數(shù)40，與惰輪1:1嚙合，可以連續(xù)傳動(dòng)。論證過程同上。3）凸輪的設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)表凸輪轉(zhuǎn)角 0°—60° 60°—140°140°—240°240° 240°—360°近休止 快進(jìn) 遠(yuǎn)休止 快退凸輪運(yùn)動(dòng)軌跡 灌裝封蓋連桿機(jī)構(gòu)間 歇 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng)3） 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)如下圖所示：7.繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖1） 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2） 三維圖2.1齒輪2.2凸輪三維圖2.4 槽輪機(jī)構(gòu)三維圖2.5 灌裝機(jī)總裝三維圖3)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖8.運(yùn)動(dòng)分析線圖1）槽輪運(yùn)動(dòng)分析線圖加速度速度位置2） 凸輪的運(yùn)動(dòng)分析線圖加速度位置9.設(shè)計(jì)小結(jié)這是我們第一次做課程設(shè)計(jì)，困難程度對(duì)我們而言可想而知。里面有很多東西我們都不懂怎么弄，所謂萬事開頭難，前面真的是一頭霧水。但我們同時(shí)也深深的明白這也是很好的一個(gè)鍛煉機(jī)會(huì)，讓我們克服一個(gè)個(gè)困難的同時(shí)收獲新的知識(shí)。這課程設(shè)計(jì)花費(fèi)了我們半個(gè)的月的時(shí)間，在這段時(shí)間里我們一起集中探討機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，一起研究各種方案的的可行性，遇到不懂的地方就一起討論解決，它讓我們深深懂得了團(tuán)隊(duì)的重要性，明白了集體的力量是強(qiáng)大的。通過這次旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)課程設(shè)計(jì)，我們大家都掌握了一些常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或簡(jiǎn)單機(jī)器的設(shè)計(jì)方法和過程，提高了我們綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程理論的能力，培養(yǎng)了分析和解決一般機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)際問題的能力，并使所學(xué)知識(shí)得到了進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展，也為以后的學(xué)習(xí)也奠定了一定的基礎(chǔ)，讓我們以后的學(xué)習(xí)方便，更加高效。另外，這次機(jī)會(huì)讓我們能將以前的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中來，懂得了融會(huì)貫通，舉一反三的道理，雖然不是很熟練，但看到所學(xué)的知識(shí)能一點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)用到設(shè)計(jì)中來，內(nèi)心的快樂是不能言語的。10.參考文獻(xiàn)1. 裘建新主編；《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》 ；高等教育出版社2. 謝忠東主編；《機(jī)械原理》 ；北京航天航空大學(xué)出版社3.《機(jī)械原理 第七版》 陳作模、葛文杰主編4.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 牛鳴岐、王保民等主編