旋转型灌装机(机械设计制造及其自动化专业课程设计)

机械原理课程设计旋转型灌装机学院机电建工学院专业机械设计制造及其自动化班级机自091成员余建丰柴佳力李泽龙指导老师李盛宇日期201153063目录1设计题目211设计条件212设计任务313设计思路32原动机的选择33传动比分配34传动机构的设计441减速器设计442第二次减速装置设计543第三次减速装置设计544齿轮的设计65方案选择851综述852选择设计方案853方案确定106机械运动循环图117凸轮设计、计算及校核128连杆机构的设计及校核139间歇机构设计1510整体评价1611设计小结1712参考资料17主要结果1设计题目设计旋转型灌装机。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11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。1234传送带固定工作台转台图11六工位转盘11设计条件该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动旋转型灌装机技术参数方案号转台直径MM电动机转速R/MIN灌装速度R/MINA600144010B550144012C50096010N转速每小时生产定额/（转盘的模孔数60）（6060）/（660）10R/MIN12设计任务1旋转灌装机一般应包括连杆机构、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（皮带传动传动比I2，每级齿轮传动传动比I75）3绘制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节拍。4解析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在图纸上画出凸轮机构设计图（包括位移曲线，凸轮轮廓线和从动件的初始位置）；要求确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，确定凸轮轮廓线。6设计计算其中一对齿轮机构。7编写设计计算说明书一份。13设计思路1采用灌装泵灌装流体，泵固定在某工位的上方。2采用软木塞或金属冠盖封口，它们可以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，以实现工作转台的间歇传动。为保证停歇可靠，还应有定位（缩紧）机构。间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构等。定位缩紧机构可采用凸轮机构等。2原动机的选择本身设计采用方案A。故采用电动机驱动，其转速为1440R/MIN。3传动比分配原动机通过三次减数达到设计要求。第一次减速，通过减速器三级减速到20R/MIN,其传动比分别为2、6、6。第二次减速，夹紧装置，转动装置及压盖装置所需转速为10R/MIN,另设计一级减速，使转速达到要求，其传动比分别为2。第三次减速，传送带滚轴直径约为10CM，其转速为5R/MIN即可满足要求，另设两级减速，传动比都为2即可。4传动机构的设计41减速器设计减速器分为三级减速，第一级为皮带传动，后两级都为齿轮传动。具体设计示意图及参数如下1324561为皮带轮I12。2、3、4、5、6为齿轮Z220Z3120Z420Z5120Z620I32Z3/Z2120/206I54Z5/Z4120/206N1N/I1I32I341440/26620R/MINZ220Z3120Z420Z5120Z620N1440R/MINI12I326I546N120R/MIN42第二次减速装置设计减速器由齿轮6输出20R/MIN的转速，经过一级齿轮传动后，减少到10R/MIN。6、7为齿轮Z620Z740I76Z7/Z640/202N2N1/I7620/210R/MIN减速器743第三次减速装置设计减速器由齿轮6输出20R/MIN的转速，经两级减速后达到5R/MIN,第一级为齿轮传动，第二级为皮带传动。具体设计示意图及参数如下Z620Z740I762N210R/MIN减速器6896、8为齿轮Z620Z8409为皮带轮I92I86Z8/Z640/202N3N1/I86I920/225R/MIN44齿轮的设计上为一对标准直齿轮（传动装置中的齿轮6和齿轮7）。具体参数为Z620，Z740，M5MM，20。中心距AMZ6Z7/252040/2150MMZ620Z840I92I862N35R/MINZ620分度圆半径R6AZ6/（Z7Z6）18020/（2040）50MMR7AZ7/（Z7Z6）18040/（2040）100MM基圆半径RB6MZ6COS520COS2047MMRB7MZ7COS540COS2094MM齿顶圆半径RA6Z62HAM/220215/255MMRA7Z72HAM/240215/2105MM齿顶圆压力角A6ARCCOS【Z6COS/（Z62HA）】ACRCOS【20COS20/（2021）】3132A7ARCCOS【Z7COS/（Z72HA）】ACRCOS【40COS20/（4021）】2650基圆齿距PB6PB7MCOS3145COS201476MM理论啮合线N1N2实际啮合线AB重合度A【Z6TANA6TANZ7TANA7TAN】/2【20TAN3132TAN2040TAN2650TAN20】/2164A1这对齿轮能连续转动Z740M5MM20A150MMR650MMR7100MMRB647MMRB794MMRA655MMRA7105MMA63132A72650PB61476MMA16415方案选择51综述待灌瓶由传送系统一般经洗瓶机由输送带输入或人工送入灌装机进瓶机构,转台有多工位停歇，可实现灌装、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。我们将设计主要分成下几个步骤1输入空瓶这个步骤主要通过传送带来完成，把空瓶输送到转台上使下个步骤能够顺利进行。2灌装这个步骤主要通过灌瓶泵灌装流体，而泵固定在某工位的上方。3封口用软木塞或者金属冠通过冲压对瓶口进行密封的过程，主要通过连杆结构来完成冲压过程。4输出包装好的容器步骤基本同1，也是通过传送带来完成。以上4个步骤由于灌装和传送较为简单无须进行考虑，因此，旋转型灌装机运动方案设计重点考虑便在于转盘的间歇运动、封口时的冲压过程、工件的定位，和实现这3个动作的机构的选型和设计问题。52选择设计方案机构实现方案转盘的间歇运动机构槽轮机构不完全齿轮封口的压盖机构连杆机构凸轮机构工件的定位机构连杆机构凸轮机构根据上表分析得知机构的实现方案有2228种实现方案为了实现工件定位机构，比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺点；因为1）凸轮机构能实现长时间定位，而连杆机构只能瞬时定位，定位效果差，精度低。2）凸轮机构比连杆机构更容易设计。3）结构简单，容易实现。所以，在这里凸轮机构比连杆机构更适用。为了实现封口的压盖机构，比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺点；因为凸轮机构，1）加工复杂，加工难度大。2）造价较高，经济性不好。所以在这里连杆机构比凸轮机构更适用。为了实现转盘的间歇运动机构，比较槽轮机构和不完全齿轮之间的优缺点；因为1）与其他间歇运动机构相比，不完全齿轮机构结构简单。2）主动轮转动一周时，其从动轮的停歇次数，每次停歇的时间和每次传动的角度等变化范围大，因而设计灵活。3）而且它一般适用于低速、轻载的场合，并且主动轮和从动轮不能互换。所以在这里我们选择不完全齿轮来实现转盘的间歇运动。综上可知转盘的间歇运动机构，我们选择不完全齿轮机构；封口的冲压机构，我们选择连杆机构；工件的定位机构，我们选择凸轮机构。53方案确定转盘的间歇运动机构为不完全齿轮机构，封口的冲压机构为连杆机构，工件的定位机构为凸轮机构6机械运动循环图传送带转动转动转台停止转动停止前进后退夹紧停止灌装前进后退时间（角度）转动装置加紧装置压盖装置03691258047367凸轮设计、计算及校核此凸轮为控制定位工件机构，由于空瓶大约为100MM，工件定位机构只需60MM行程足够，故凸轮的推程设计为60MM，以下为推杆的运动规律901236M为了更好的利用反转法设计凸轮，根据上图以表格的形式表示出位移和转角的关系。度数090105120120300315330360位移（MM）0306060300基圆实际轮廓线理论轮廓线基圆R0480MM滚子半径RR30行程H60MM推程角30回程角30进休止角S120远休止角S180最大压力角MAX28308连杆机构的设计及校核此连杆控制封装压盖机构，由于空瓶高度约为250MM，故行程不宜超过300MM，由此设计如下连杆机构R0480MMRR30H60MM3030S120S180MAX2830曲柄长A100MM连杆长B900MM偏心距E500MM行程S220MM级位夹角ARCCOS【E/AB）】ARCCOS【E/BA）】10最小传动角RMINARCCOS【E/BA）】513A100MMB900MME500MMS220MM10RMIN513K1121行程速比K（180）/（180）11219间歇机构设计这里我们采用不完全齿轮机构来完成转盘的间歇运动，下面我们用一张图片来了解不完全齿轮如何完成间歇运动的。由于设计灌装速度为10R/MIN，因此每个工作间隙为6S，转台每转动60用时1S，停留5S，由此设计如下不完全齿轮机构，完成间歇运用，以达到要求。Z左6Z右36左边为不完全齿轮，右边为标准齿轮，左边齿轮转一圈，右边齿轮转动60。具体参数为Z左6，Z右36，M5MM，20，60。中心距AMZ左360/Z7/256636/2180MM分度圆半径R左R右A/2180/290MM基圆半径RB左RB右ACOS/2180COS20/2846MM齿顶圆半径RA左RA右Z右2HAM/236215/295MM齿顶圆压力角A左A右ARCCOS【Z右COS/（Z右2HA）】ACRCOS【36COS20/（3621）】27基圆齿距PB左PB右MCOS3145COS201476MM10整体评价在整个系统运用到了连杆机构，不完全机构，凸轮机构等常用机构。完成了从瓶子的传输到灌装，压盖，最后输出的机器。旋转型灌装机，是同时要求有圆盘的转动和传送带的传送的机构，而且这两部分要相互协调，相互配合工作的过程。圆盘间歇转动部分因为在系统的原始要求中需要有间歇转动的特性，而工位为6个，所以在其中首先引入了可以实现间歇转动的典型机构不完全齿轮。且不完全齿轮的转动速度是圆盘转速的6倍，并且在转动时分别在6个工位进行停歇。此外，我们采用了连杆机构来完成压盖过程。我们设计的直线往复运动的连杆机构，刚好能够完成这一工作任务。所以总而言之，我们的设计方案还是可行的。11设计小结M5MM2060A180MMR左R右90MMRB左846MMRB右846MMRA左RA右95MMA左A右27PB左1476MMPB右1476MM这是上大学以来完成的第一次课程设计，虽说万事开头难，我们遇到了很多的困难，但对于我们来说这是一次难得的学习与锻炼的机会。这次机械原理课程设计历时一个星期，时间上虽有些紧张，做设计的时候考虑的也并不周全，但我们利用这段时间巩固了所学的知识，把所学理论运用到实际设计当中，也充分的锻炼自己的创新能力。在实际的设计过程中，我们也遇到了许多的困难，不过经过我们大家的团结努力，一点点克服了困难，最终设计出了自己的方案。通过这次机械原理课程设计，掌握了一些常用执行机构、传动机构或简单机器的设计方法和过程，提高了我们综合运用机械原理课程理论的能力，培养了分析和解决一般机械运动实