机械原理课程设计VIP

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页目录1.设计题目-31.1设计题目及原始数据-31.2 设计方案提示-31.3设计任务-44旋转型灌装机的工作原理及其功能原理-42.2 旋转型灌装机的功能分解图、执行机构动作分解图-42.1 旋转型灌装机工作原理-53.旋转型灌装机机构运动总体方案-134 工作循环图及运动转换功能图-174.1工作循环图-174.2绘制机械系统运动转换功能图-174.3用形态学矩阵法创建旋转型灌装机机械系统运动方案-185旋转型灌装机各运动构件的设计，选择与分析-195.1传动机构的选择-195.2减速机构的设计，选择与分析-205.3灌装机构的设计-215.4间歇运动机构的设计，分析-255.5传动齿轮，带轮，链轮的设计-265.6封口压盖机构的设计-286 课程设计总结与感想-36参考文献-37西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页贵州大学机械工程学院机械原理课程设计任务书 题号 11旋转型灌装机1.1 设计题目及原始数据设计旋转型灌装机。在转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连续灌装流体（如饮料、酒、冷霜等） ，转台有多工位停歇，以实现灌装、封口等工序。为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。如图 1中，工位 1：输入空瓶；工位 2：灌装；工位 3：封口；工位 4：输出包装好的容器。该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动。技术参数见下表。旋转型灌装机技术参数表方案号转台直径 mm 电动机转速r/min灌装速度 r/minA 600 1440 10B 550 1440 12C 500 960 101.2 设计方案提示1.采用灌瓶泵灌装流体，泵固定在某工位的上方。2.采用软木塞或金属冠盖封口，它们可由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机构压入（或通过压盖模将瓶盖紧固在）瓶口。设计者只需设计作直线往复运动的压盖机构。压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。3.此外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台间歇传动。为保证停歇可靠，还应有定位（锁紧）机构。间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构1234传 送 带 固 定 工 作 台转 台图 1 旋转型灌装机西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页等。定位（锁紧）机构可采用凸轮机构等。1.3 设计任务1.旋转型灌装机应包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种常用机构；2.设计传动系统并确定其传动比分配，并在图纸上画出传动系统图；3.图纸上画出旋转型灌装机的运动方案简图，并用运动循环图分配各机构运动节拍；4.电算法对连杆机构进行速度、加速度分析，绘出运动线图。图解法或解析法设计平面连杆机构；5.凸轮机构的设计计算。按凸轮机构的工作要求选择从动件的运动规律，确定基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要用电算法计算出理论廓线、实际廓线值。画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图；6.齿轮机构的设计计算；7.编写设计计算说明书；2旋转型灌装机的工作原理及其功能原理2.1 旋转型灌装机工作原理在转动工作台上对包装容器（玻璃瓶或铁质瓶）连续灌装流体（酒、饮料、1234传 送 带 固 定 工 作 台转 台图 2.1冷霜等） ，转台有多工位停歇，以实现灌装、压盖封口等工序。为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。如图 2.1，根据工作要求，即灌装机在同一个原动机的驱动下，将待灌装液体和待压盖的瓶送入工位 1；同时西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 4 页工作台做间歇的旋转运动，将代加工瓶依次送人工位 2和工位 3；在工位 2和工位 3时分别对工件进行定位夹紧，同时分别进行灌装和压盖封口动作；待工位 3进行压盖封口结束后，加工后的瓶随着工作台的旋转进入工位 4，即输出工位，由传送带送往下一个加工工序的位置。2.2 旋转型灌装机的功能分解图、执行机构动作分解图（1）灌装机的功能分解图根据灌装机的工作原理和设计任务书，为满足灌装机整体的要求，可以将灌装机的功能分为以下几个具体的功能: 工件的输入功能； 工件的定位和夹紧功能； 工件的灌装功能；工件的压盖封口功能；工件的输出功能。功能逻辑图及可选执行机构框架图如下：旋转型灌装机工件输入 工件定位 工件夹紧灌装 压盖 工件输出西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 5 页图 2.2 （2）执行机构动作分解及运动方案的选择与比较原动机的选择。本机构设计选用 B 方案，故选用 1440r/min 电动机驱动。转速较高，需要减速机构降低速度供执行机构使用。送料机构的功能为了实现工件的输入及传送功能，我们小组根据设计的要求，最终决定出了以下两种方案：方案一：如图 2.3所示的六杆送料机构，原动件 AB连续转动，使 DF摆动，通过 HG杆的作用使 F在 HG范围内的往返运动，最终把容器送至工位 1，但是这种传送运动冲击大，容易造成冲击，这对轻质容器、玻璃容器等来说会有损坏的可能，必须避免，再者，这样的机构设计比较复杂，运动分析较繁琐，因此我们最终没选择这个方案。 连续传送带，间隙传送带槽轮机构间隙运动挡板在每个工位自动加紧凸轮机构，连杆机构曲柄滑块就够传送带连续传送，传送带间隙西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 6 页图 2.3方案二：如图 2.4，使用转送带连续的，以一定的速度不断向工作台传送工件，设计好在单位时间内进入工作台的瓶子数量就行了。使用连续传送能够满足大批量生产，与间隙转送相比传送稳定，震动小，一般不会出现打滑现象，能满足灌装过程安全，可靠进行。但考虑到如果只是简单的运用皮带来传送传送工件，由于皮带上工件是连续排列的，皮带轮也是连续运动的，而工作 传 送 带 瓶 子图 2.4 转送装置西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 7 页台是间歇旋转转动，这样会导致工件在工位 1处出现堆积，对生产造成影响，为了使工件能够有序地传送到旋转工作台工位 1，以到达各机构运动的配合与协调，我们小组经过商讨后决定采用了如图 2.5的装置来实现工件有序的进入工位 1。图 2.5待加工的瓶子从图中所示位置进入装置，由中间传动轮带动，最后送人输出口，通过挡板的作用使瓶子输出到皮带轮上，这样就可以通过控制中心盘的转速来控制瓶子的输出速率，从而满足旋转工作台的需要。为了使工件能正确的进入工位 1，我们在工位 1 处如图 2.6 设计，西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 8 页图 2.6这样的设计避免了由于传送的途中导致的瓶子不在中心位置，此时的导向板导轨便可以将其位置调整至正确位置，这样来，就避免劳了上述的情况。工件定位夹紧功能：根据设计要求，工件在工位 2与工位 3时，必须有定位夹紧机构，是待加工瓶在工位 2与工位 3时，能正确进行管制液体和压盖封口的动作。我们小组按照要求设计了如下的装置：方案一：如图 2.7所示,该方案采用圆环来实现工件在工位 2和工位 3处进行灌 图 2.7装和压盖封口的夹紧定位，工作原理是当容器在工位 1处被旋转工作台带进时，容器就被圆环夹紧，容器随着旋转工作台的转动而转动，容器一直处于夹紧状态。但这种夹紧装置有一个不足之处，就是工件在工位间转换时，由于一直处于夹紧状态，有摩擦力的作用，这样会导致工件损坏，甚至影响工作台的正常工作。故设计最终没有采用这个方案。方案二：装置如图 2.8所示，其工作部位（也就是相对与旋转工作台的工位 2与工位 3）由两个相交的圆所形成的公共部分，其相对于一般的定位夹紧装置的优点西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 9 页图 2.8在于其其夹紧过程是由松到紧，且到达正确的位置为止，这样可以避免由于工作台旋转时由于冲击的存在，导致的工件损坏甚至造成不必要的损失的现象。不仅可以正确定位，同时也达到夹紧的效果。使用固定在工作台上的挡板来定位瓶子，防止转台在运动过程中由于向心力的作用将瓶子甩出工作台，并通过在工位外围加厚挡板使瓶子在每个工位被加紧固定。靠挡板来实现定位夹紧，他相对其他装置具有许多优点：夹紧每次位置不变，过程稳定不会破坏灌装瓶；只要设计适当就能够保证紧力合适对每次加紧都能掌握好力度，保证了工件在加工过程中的定位的稳定性，又要防止夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形；由于夹紧装置是固定不动的，所以操作安全、省力；结构简单，便于制造，维修十分方便等凸出优点。故最终我们选用这个方案。灌装机构功能设计：方案一：采用凸轮机构（用弹簧）如图 2.9所示，此方案采用图示的凸轮机构，凸轮的连续转动，升程和回程不断的交替，再由于弹簧的作用，便实现了灌装活塞的上下往复运动。当凸轮处于回程时，活塞往上运动，此时灌装瓶吸入液体，凸轮继续运动，推动活塞向下运动，此时为升程过程（此过程为等速运动，可以满足灌装等速的要求） ，此时灌装机构对空瓶进行灌装，如此往复运动就可实现灌装功能。 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 10 页图 2.9方案二：采用凸轮机构（不用弹簧）如图 2.10，和上面的凸轮机构一样，同样利用凸轮的连续转动，升程和回程不断的交替，便实现了灌装活塞的