3028 課程設(shè)計(jì)-旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì),課程設(shè)計(jì),旋轉(zhuǎn),灌裝,機(jī)運(yùn),方案設(shè)計(jì) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目旋-旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)系 專業(yè) 班設(shè)計(jì)者＿＿＿＿指導(dǎo)老師＿＿＿＿年 月 日目錄1. 題目2. 設(shè)計(jì)題目及任務(wù)…………………………………………………………………………1設(shè)計(jì)題目…………………………………………………………………………1設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………………………13．…………………………………………………………………………23.1 方案一…………………………………………………………………………23.1 方案二…………………………………………………………………………23.3 方案三…………………………………………………………………………23.4 凸輪式灌裝機(jī)…………………………………………………………………………44.運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖…………………………………………………………………………45.尺寸設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………45.1 蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………55.2 齒輪設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………55.3 傳送帶設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………55.4 曲柄滑塊設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………55.5 平行四邊形機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………55.6 槽輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………56.電算法與運(yùn)動(dòng)曲線圖………………………………………………………………………66.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)曲線圖…………………………………………………………………66..2 平行四邊形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)曲線圖…………………………………………………………67.小結(jié)……………………………………………………………………………………………87.2 設(shè)計(jì)小結(jié)……………………………………………………………………………………88.參考數(shù)目………………………………………………………………………………………89.附圖――方案一二機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)計(jì)題目及任務(wù)設(shè)計(jì)題目2.1 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?yàn)楸ＷC這些工位上能夠準(zhǔn)確地灌裝、封口，應(yīng)有定位裝置。如圖 1 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。圖 1 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(jiàn)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/minA 600 1440 102.2 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)、齒輪機(jī)構(gòu)等三種常用機(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.圖紙上畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)地運(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.電算法對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度、加速度分析，繪出運(yùn)動(dòng)曲線圖。用圖解法或解析法設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)。5．凸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算。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，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對(duì)盤狀凸輪要用電算法計(jì)算出理論廓線、實(shí)際廓線值。畫出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖及凸輪廓線圖6.齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。7．編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。8.完成計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示。2.3 設(shè)計(jì)提示1.采用灌裝泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。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(guò)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)或凸輪機(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)等。定位縮緊機(jī)構(gòu)可采用凸輪機(jī)構(gòu)等。旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)工作原理：1.待灌裝瓶由傳送系統(tǒng)(一般經(jīng)洗瓶機(jī)由輸送帶輸入)或人工送入灌裝機(jī)進(jìn)瓶機(jī)構(gòu),瓶子由灌裝機(jī)轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)繞主立軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行連續(xù)灌裝。2.主動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)過(guò)120 度，槽輪轉(zhuǎn)過(guò)60度，同時(shí)利用間歇時(shí)間灌注機(jī)進(jìn)行灌裝。3.當(dāng)主動(dòng)撥盤再轉(zhuǎn)過(guò) 120 度，槽輪也轉(zhuǎn)過(guò) 60 度，同時(shí)利用間歇時(shí)間壓蓋機(jī)進(jìn)行封蓋。4.當(dāng)主動(dòng)撥盤再轉(zhuǎn)過(guò) 120 度，槽輪轉(zhuǎn)過(guò) 60 度，灌裝瓶由傳送系統(tǒng)送出。其功能邏輯圖如下：功能分解：1．輸入空瓶：這個(gè)功能主要通過(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)功能主要通過(guò)灌瓶泵灌裝流體，而泵固定在某工位的上方，利用氣泵高壓灌注。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)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)做往復(fù)及急回運(yùn)動(dòng)對(duì)灌瓶進(jìn)行封口。4．輸出包裝好的容器：功能基本同1 ，也是通過(guò)傳送帶來(lái)完成。以上4個(gè)功能因?yàn)楣嘌b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3個(gè)動(dòng)作的機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計(jì)問(wèn)題。機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖：皮帶輪傳送進(jìn)料出料旋轉(zhuǎn)灌注轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)灌注定位封口運(yùn)動(dòng)方案：方案一：1.轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為槽輪機(jī)構(gòu)：2.封口的沖壓機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)： 3.工件的定位機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)：方案二：1.轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)為不完全齒輪機(jī)構(gòu)：2.封口沖壓機(jī)構(gòu)為凸輪和連桿的復(fù)合機(jī)構(gòu)：3.定位機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)：方案三：1.轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為槽輪機(jī)構(gòu)；2．封口沖壓機(jī)構(gòu)為凸輪和連桿的復(fù)合機(jī)構(gòu)；3．工件的定位機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)；方案優(yōu)缺點(diǎn)分析:方案一的優(yōu)點(diǎn)：1）槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作，具有更好的可調(diào)性。2）槽輪機(jī)構(gòu)使用安全性好，且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。3）沖壓封口機(jī)構(gòu)使用連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單且操作性強(qiáng)。缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)過(guò)于臃腫。方案二的優(yōu)點(diǎn)：1）不完全齒輪便于加工，成本較低。2）定位機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)，便于加工，成本較低。缺點(diǎn)：1）不完全齒輪會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊。2）用凸輪連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行封口沖壓，使其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相當(dāng)復(fù)雜，操作性不強(qiáng)。? 方案三的優(yōu)點(diǎn)：1）槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作，具有更好的可調(diào)性。2）槽輪機(jī)構(gòu)使用安全性好，且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：1）用凸輪連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行封口沖壓，使其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相當(dāng)復(fù)雜，操作性不強(qiáng)。綜上所述：方案一與后兩個(gè)方案相比，各機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且操作性強(qiáng)，為旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)的最佳方案。 （方案圖見(jiàn)附圖）機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖執(zhí)行構(gòu)件 動(dòng)作 時(shí)間/S 分配軸轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)盤Ⅰ 送料行程非工作位置停歇1/32/3120°240°夾緊機(jī)構(gòu)Ⅱ 夾緊行程工作位置停歇空回程tⅡ1=3/8tⅡ2=2/5tⅡ3=9/40ΦⅡ1=135°ΦⅡ2=144°ΦⅡ3=81°封口機(jī)構(gòu)Ⅲ 快速封口行程慢速回程行程tⅢ1=73/180tⅢ2=107/180ΦⅢ1=146°ΦⅢ2=214°、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與傳動(dòng)和動(dòng)力分析1、直齒輪的設(shè)計(jì)：模數(shù)（mm） 壓力角 齒數(shù) 直徑（mm）直齒輪 1 1 20 40 40直齒輪 2 1 20 40 40直齒輪 3 1 20 40 40直齒輪 4 1 20 40 40直齒輪 5 1 20 180 180直齒輪 '61 20 30 30直齒輪 7 1 20 40 402、錐齒輪設(shè)計(jì)：模數(shù)（mm） 壓力角 齒數(shù) 直徑（mm）錐齒輪 '51 20 30 30錐齒輪 6 1 20 180 180錐齒輪 '71 20 80 80錐齒輪 8 1 20 40 401.齒輪傳動(dòng)其傳動(dòng)比為72其余尺寸，按齒輪機(jī)構(gòu)相關(guān)計(jì)算表格求出。2.傳送帶設(shè)計(jì)：1) 速度：V=wr=120r/min*50mm2) 每?jī)蓚€(gè)瓶子之間的距離 S:t=S/v 轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度為 10r/min故而 S＝100mm3.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知旋轉(zhuǎn)形灌裝機(jī)的滑梁行程s=300mm，曲柄與連桿長(zhǎng)度比，即連桿系數(shù)為λ＝0.175，則曲柄半徑為：R=δ/2=150mm連桿長(zhǎng)度為：L=R/λ=955.41mm因此，不難求出曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中滑梁（滑塊）的速度和加速度變化。4.槽輪機(jī)構(gòu)1）槽數(shù)Z 按工位要求選定為62）中心距L按結(jié)構(gòu)情況確定 L=300mm。3）圓銷半徑r 按結(jié)構(gòu)情況確定r=30mm。4）槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角2 α=180 （1-2/z ）=12095）槽間角2β2β=360/z=606）主動(dòng)件圓銷中心半徑R1R1=Lsinβ=150mm7）R1與L的比值λλ=R1/L=0.58）槽輪外圓半徑R2R2=133.3mm9）槽輪槽深hh=139.8mm10）運(yùn)動(dòng)系數(shù)kk=(z-2)/2z=1/3(n=1,n 為圓銷數(shù) )小結(jié)通過(guò)這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，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(wèn)題的能力，并使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。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(guò)程。