旋轉型灌裝機課程設計.doc

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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 5 3.1減速器設計 5 3.2第二次減速裝置設計 7 3.3第三次減速裝置設計 8 3.4齒輪設計 9 3.5連桿機構設計 10 3.6凸輪機構設計 11 3.7間歇機構設計 12 4.總結 13 參考文獻 14 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，以實現(xiàn)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(qū)動，傳動采用機械傳動。技術參數(shù)見表1。 表1 旋轉型灌裝機技術參數(shù) 方案號 轉臺直徑（mm） 電動機轉速（r/min） 灌裝速度（r/min） Ⅱ 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(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. 編寫設計計算說明書。 1.3設計提示 1. 壓蓋機構做直線往復運動，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(xiàn)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。 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(xiàn)這三個動作的機構的選型和設計問題。 機構 實現(xiàn)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(jù)上表分析得知，機構的實現(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(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)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(xiàn)生產(chǎn)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(xiàn)任意的運動規(guī)律。易產(chǎn)生動載荷，設計復雜，積累誤差，效率低。 2. 凸輪機構 優(yōu)點：只要適當?shù)卦O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10cm，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(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第二次減速裝置設計 減速器由齒輪6輸出24r/min的轉速，經(jīng)過一級齒輪傳動后，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第三次減速裝置設計 減速器由齒輪6輸出24r/min的轉速，經(jīng)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(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齒輪設計 上為一對標準直齒輪（傳動裝置中的齒輪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：θ= 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=（180+θ）/（180-θ）=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 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。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 經(jīng)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(jīng)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(xiàn)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(jīng)完成了，但是從中學到的知識會讓我們受益匪淺。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習工作和生活。 參考文獻 1.《機械原理》（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》 孫德志、張偉華、鄧子龍 主編 科學出版社 4.《機械設計與理論》 李柱國 主編 科學出版社 5.《機械設計課程設計》 朱家誠 主編 合肥工業(yè)大學出版社