旋轉型灌裝機課程設計

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

2、實現灌裝、封口等程序。該機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構上，由壓蓋機構壓入瓶口。 圖1旋轉型灌裝機工位示意圖 1.1設計條件 該機采用電機驅動，傳動采用機械傳動。技術參數見表 1 表1 旋轉型灌裝機技術參數 方案號 轉臺直徑（mm ） 電動機轉速（r/min ） 灌裝速度（r/min ） n 550 1440 12 1.2設計任務 1. 旋轉型灌裝機應包括連桿機構、凸輪機構和

3、齒輪機構這三種常用機構 2. 設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 3. 畫出旋轉型灌裝機的運動方案簡圖，并用運動循環(huán)圖分配各機構運動節(jié)拍。 4. 設計平面連桿機構：確定連桿機構各構件尺寸，對連桿機構進行位移、速度和 加速度分析，繪制運動線圖。 5. 設計凸輪機構： 按凸輪機構的工作要求選擇從動件的運動規(guī)律， 確定基圓半徑， 設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. 設計齒輪機構：根據傳動比確定齒輪的齒數、模數，選擇變位系數，計算齒輪 傳動的各部分尺寸，繪制齒輪傳動嚙合圖。 7. 編寫設計計算說明書。 1.3 設計提示 1. 壓蓋機構做直線往復運動

4、，可采用移動導桿機構等平面連桿機構或凸輪機構。 2. 需要設計間歇傳動機構，以實現工作臺間歇傳動。間歇運動可采用槽輪機構、 不完全齒輪等。 3. 為保證間歇?？?，還要考慮鎖緊機構。鎖緊機構可采用凸輪機構等。 2. 方案比較 2.1選擇方案 設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，把空瓶輸送到轉臺上使下個步 驟能夠順利進行。 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行密封的過程，主要通過連桿 結構來完成沖壓過程。 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，無須進行考慮，因此，旋轉型灌 裝機運動方案設計重點考慮便在于轉盤的間歇運動、 封口時的沖壓過程、工件的 定位，和實現這三個動作的機構的選型和設計問題。 機構 實現方案 轉盤的間歇運動機構 槽輪機構 不完全齒輪 封口的壓蓋機構 平面連桿機構 凸輪機構 工件的鎖緊機構 凸輪機構 根據上表分析得知，機構的實現方案有 2*2*1=4種實現方案 現在取兩種方案 方案一：轉盤的間歇運動機構為不完全齒輪機構，封口的沖壓機構為連桿機構, 工件的定位機構為凸輪機構。 方案二：轉盤的間歇運動機構為槽輪機構， 封口的沖壓機構為凸輪機構，工件的

6、 定位機構為凸輪機構。 2.3方案優(yōu)缺點 方案一與方案二都可以實現設計的要求，區(qū)別就在于封口的壓蓋機構，方 案二是凸輪機構，方案一是連桿機構。 1?連桿機構 優(yōu)點:能夠實現多種運動形式的轉換。平面連桿機構的連桿作平面運動， 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生產中多種工作 要求。平面連桿機構中，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:難以實現任意的運動規(guī)律。易產生動載荷，設計復雜，積累誤差，效 率低。 2?凸輪機構 優(yōu)

7、點：只要適當地設計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預期的 運動規(guī)律，而且響應快速，機構簡單緊湊。 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： 在于本次設計中， 方案一在兩個方案中最佳， 則最后選擇方案為 一旋轉型灌裝機的機械運動方案。 3. 細化設計 3.1 減速器設計 原動機通過三次減速達到設計要求。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，轉動裝置及壓蓋裝 置所需轉速為 12r/min ，另設計一級減速， 使轉速達到要求，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 ，其轉速為 6r/min 即可滿足要求，另 設兩級減速，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。 具體設計 示意圖及參數如下 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第二次減速裝置設計 減速器由齒輪 6輸出24r/min 的轉速，經過一級齒輪傳動后，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第三次減速裝置設計 減速器由齒輪6輸出24r/min的轉速，經兩級減速后達到6r/min，第一級 為齒輪傳動，第二級為皮傳動。具體設計示意圖及參數如下: 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齒輪設計 上為一對標準直齒輪(傳動裝置中的齒輪 6和齒輪7)

10、。具體參數為：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)轉動。 3.5 連桿機構設計 此連桿控制封裝壓蓋機構， 由于空瓶高度大概為 250mm ，故行程不宜超過 300mm ，由此設計如下連桿機構： 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凸輪機構設計 此凸輪為控制定位工件機構，由于空瓶大約為 100mm，工件定位機構只 需60mm行程足夠，故凸輪的推程設計為 60mm，以下為推桿的運動規(guī)律： 利用反轉法設計凸輪 基圓 實際輪廓線 3.7間歇機構設計 由于設計灌裝速度為12r/min，因此每個工作間隙為5s，轉臺每轉動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。由此設計 如下不完全齒輪機構，完成間歇運用，以達到要求： 左邊為不完全齒輪，右邊為標準齒輪，左邊齒輪轉一圈，右邊齒輪轉動 72 體

14、參數為：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 經過兩個禮拜的設計， 我們總算完成了對旋轉灌裝機的設計。 作為學機械的 學生，對機械原理的課程設計是十分有必要的。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， 如何把我們的所學的專業(yè)基礎課程理論知識運用到實踐中去。 課程設計就是為我 們提供了良好的實踐平臺。 在做本次課程設計的過程中， 我們感觸最深的當屬如 何把學過的理論知識運用于實際。 為了讓設計更加完善， 查閱這方面的設計資料 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 會出現差別。 不切實際的構想，永遠只是構想，無法成為設計。所以在設計中，我們不僅 要注意各種構件的自身特點， 還要考慮到工藝特點， 加工材料，經濟性，安全性， 可行性等，才能讓它更接近實際。其次，在這次課程設計總，我們還運用到了以 前所學的專業(yè)課知識， 雖然過去從未獨立運用過他們， 但是在學習的過程中帶著 問題去學，我們發(fā)現效率很高，這是我們做這次課程設計的又一收獲。 在課程設計中遇到問題是很正常的， 但是我們應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。 課程設計雖然已經完成了， 但是從 中學到的知識會讓我們受益匪淺。

17、無形之中，我們發(fā)現，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習工作和生活。 參考文獻 1.《機械原理》（第二版） 育出版社 鄒慧君、張春林、李杞儀 主 高等教 2.《機械設計課程設計》（第二版）朱文堅、黃平 主編 華南理 工大學出版社 3.《機械設計基礎課程設計》 版社 4.《機械設計與理論》 版社 5.《機械設計課程設計》 孫德志、張偉華、鄧子龍 李柱國 主編 朱家誠 主編 編 科學出 科學出 合肥工 業(yè)大學出版社