啤酒灌装机设计计算说明书

1、呻酒灌装机课程设讣说明书机械原理课程设计计算说明书设计题目：啤酒灌装机专业：机械设计制造及其自动化 设计者：1351781陈杜煜1351782 秦天1351789徐云帆1351779巣嘉欣1257040李明哲 1351814肖翼龙指导老师：刘榕2015年5月30日3目录设计题目及内容1.1匸作原理1-2 原始数据及要求1.3设计任务整机工作运动分析2.1整机结构示意图 22局部机构运动说明四、2.2.12222232242.2.5减速箱装置瓶盖拨正装置压盖装置凸轮机构圆形轨道装置226进瓶装置23运动循环图机械运动方案的拟定3.1瓶盖拨正装置3.2压盖装置33旋转装置设计计算及运动图像4-1送

2、瓶机构计算4.2瓶盖拨正机构计算43圆形轨道机构计算101112121416171717184.4压盖机构计算4.5凸轮机构计算i五、设计心得体会六、人员分工七、主要参考文献-一八、附图192023252626啤酒灌装机课程设il说明书3)1.21)2)3)4)5)131)2)3)4)5)6)7).设计题目及内容L1工作原理山三个三相异步电动机供给运动和动力，分别经三条传动路线传到相应位置。三者配合协调地 安全可靠地完成灌装机封口任务。三条路线为：I)空啤酒瓶经传送带运到，拨正沿导向槽进入轨道。酿造好的啤酒经管道输送到灌注口（山 电子线路控制灌注流量时间）。2)轨道内的空酒瓶在一定位置上升，瓶

3、口对准灌注口，压紧、灌注，灌注一定容量后沿轨道 再前进到一定位置压气、压盖、封口，沿轨道稳妥送出，完成灌注全过程。瓶盖经漏斗容器送下，拨正使己压好形状的瓶盖口朝下送到压盖封口位置。原始数据及要求瓶子和盖子均为标准件，电动机为标准产品。三相交流异步电动机选定如图表1所示。表1啤酒灌装机电动机规格路线型号额定 功率同步 转速满载 转矩最大 转矩重量送瓶JO2-31-422150014301.840灌注JO2-41-44.0150014401.863送盖JO2-31-61.510009401.840单位Kwr/ininr/minN mKg送瓶传送带速度1215m/min。每次同时灌装6瓶或8瓶。灌注

4、选用：a 圆形导向轨道，转速：2.53r/minb 直线导向轨道，线速度：0.280.32m/min要求输送瓶子的过程、啤酒灌注过程和充气盖压过程三者配合协调、工作可鼎，釆用的零 件己加工制造。设计任务按生产要求拟定运动循环图进行机械送瓶，灌注，充气压盖三条生产路线的机构选型机械运动方案的评定与选择各路线传动方案的具体拟定对传动机构、执行机构进行运动尺寸的设计计算画出机械运动方案简图编写设讣计算说明书9二、整机工作运动分析2. 1整机结构示意图AAAAA/CA'5OB11501（注：三号电机及瓶盖拨正装置将在局部机构说明中展示）2. 2局部机构运动说明221减速箱装置注:墀酒灌装机的三

5、个电机选用 相同科速箱传动比均为200江 4ftJO2-31-4电机、JO2-41-4 电机、JO2316电机经减速 箱后输出的转速分别为 75iymirk 75r/mim 5r/min.«速箱询刖21=50烬30Z3-3O24=49z5=3O26=30訂二901=200=50X4222瓶盖拨正装置俯视图：正视图:局部轮系示童图:呻酒灌装机课程设讣说明书设计说明：该转动系统动力山JO2-31-6电机提供，nl=10r/mino瓶盖被运送时有两种放置方武：开口朝上以及开口朝下。此装置是为了将瓶盖拨正，使 所有瓶盖开口朝下，以便于压盖。其中，电动机经减速箱后传动到皮带轮。传感器可以检测瓶

6、盖的放置方式，当检测到开口朝 上的瓶盖通过时，离合器将合上使皮带轮带动与曲柄相连的齿轮转动，时曲柄摇杆机构启动, 将瓶盖拨正。皮带数为2,且间隔为16mm,使瓶盖可以同时放在两根皮带上，曲柄摇杆机构的摇杆 放置于两皮带之间，用于拨正瓶盖。223压盖装置LT送盖口头压盖说明压盖装脣由压盖头、连杆机构.齿轮以及其它产7辅助结IS组成.工作阶 段时,压盖头在连杆机 构的带动下做上下周期7*1设计说明：该转动系统动力山J02414电机提供，通过轴1接入nl=7.5r/mino此压盖装置功能 便是对无盖的啤酒瓶进行压盖的一个过程。啤酒瓶在底部通过旋转机构与传送带一次性 进8个瓶，然后通过圆柱凸轮上升至压

7、盖区0瓶盖通过滑道进入压盖器再进行压杆机构 的上下运动完成压盖动作，最后啤酒瓶下降转出此工作区，完成整个过程。224凸轮机构凸轮阔线设il:H=150R=1841=1156.1（单位：mm）V一个周期内:工作内容工作时间转过的角度tl进瓶20s120。tz上升5s30°t3工作30s180。t4下降5s30°设计说明：该转动系统动力山JO2-41-4电机提供，nll=7.5r/min,负责圆形托盘的同步提升。整个过 程分为四个阶段：入瓶阶段、上升阶段、丄作阶段和下降阶段。入瓶阶段中，凸轮转动，滚子高度保持不变。半进满八只啤酒瓶后，滚子沿圆柱上的导向 槽爬升，带动圆形托盘做竖

8、直向上移动，即为上升阶段。进行灌注、压气、压盖等动作时，托 盘水平位置不变，此为丄作阶段。所有动作完毕后，滚子沿导轨下降，托盘下降，使啤酒瓶脱 离灌注口，此为下降阶段。至此，一个工作周期完成。225圆形轨道装置功能区分布图11呻酒灌装机课程设讣说明书101811齿轮分布图设计说明：该转动系统动力Ifl JO2-41-4电机提供，通过轴a接入，na=75r/min。通过定轴轮系系58将转速 降为Ir/min,从而齿轮9转一圈即为啤酒灌装机的一个工作周期。然后运用不完全齿轮9、10使齿轮 20在系统60s周期内，30s的时间不转动，另外30s的时间每隔8s转动2®共转动3次，并将转动通

9、过轴b带动啤酒灌装机功能区C转动，功能区C分为8个区域对应8个啤酒瓶，每个区域有三个小区 域对应灌注.压气、压盖三个动作，故每次转动使功能区旋转1/24圈。226进瓶装置AAAAAA设计说明：该传送系统山JO23i4电机提供，通过轴1接入，经过减速箱减速得nl=7.5r/min,轮2与 轴1固定所以n2=7.5r/minr 4)2=200通过皮带将动力传送至轮3, 4>3=130.43r n3=11.5r/min,轮 3 与轮 4 固定，<J)4=200,N4=11.5r/m,而轮 5 乂和轮 2 通过皮带连接，n5=3r/min, <1>5=80.在 20s 的传送周

10、期内进瓶传送带刚好能传送8个酒瓶，而灌注部分的圆盘刚好能转完1圈。2.3运动循环图1590。270°360凸轮工作循环图园形工作循环S4下降三.机械运动方案的拟定213.1瓶盖拨正装置:旧方案图*4£3魏.V；、 3-SZ-俯视图:主视图:左视图:瓶盖压紧前放置呈梯形，利用形状特点对瓶盖进行筛选拨正，使最后滑落到传送带上的瓶盖均为开口朝上。新方案图利用传感器及四杆机构拨正瓶盖传感器©利用传感器检测瓶盖正反，当检测到反放的瓶盖时四杆机构启动，拨正瓶盖。旧方案缺点：机构复杂、瓶盖容易卡在里而新方案优点：机构简单、可靠性高3.2压盖装置:旧方案:原理: 瓶盖顺着轨道滑下

11、进入压盖器再通过简单地齿轮加连杆装置进行下压操作完成压盖新方案：左视lE 原理:啤酒灌装机课程设il说明书新方案:旧方案未能考虑到工作区的旋转，新方案从中引出一路并通过各个不完全齿轮将不同用两个对称的多杆机构控制平板的上下移动，平板链连接的压盖器完成压盖的动作。其中中心齿轮控制两边齿轮的同步转动，3为不完全齿轮，实现转动与压盖的交替进 行。旧方案缺点：©:无法进行多个压盖动作的同时进行;：无控制间歇运动的装置 新方案优点：©:能够实现多个压盖动作同时进行 ：具有足够的机械利益完成压盖动作3.3旋转机构旧方案:机构的运动完美地整合在一个工作周期内23啤酒灌装机课程设il说明书

12、35四.设计计算及运动分析详细汁算过程4送瓶机构计算（肖翼龙）根据传送带大小尺寸，取<|>4=<1>6=<1>2=200因为要使传送带线速度VI等于灌注部分圆盘的线速度，已知圆盘线速度V2=1500inni/ininV1 =V2=N4*r4= 1500 可得 n4= 11.5r/in因为n3和n4固定，所以n3二n4二11.5r/mN3/<1>3=N2/<1>2,可得 <1> 3=130.43轮5与轮2通过皮带连接，为使灌注转盘V2二VI,已知转盘4）=500,可得N5=3r/minN5Z<1>5=N2/<

13、;1>2» 得 <1>5=804.2瓶盖拨正机构计算（秦天）正视图中，红色为曲柄，蓝色为连杆，黃色为摇杆，图中为两个极限位置。其 中，极位夹角0=10"。曲柄 11=31.77mm连杆 I2=98.92mm摇杆 13=35.56mm皮带轮转速nl=20r/min曲柄转速n2=32r/min总用时t=18s一/图像主要结论<1> 4= e 6=2=200n3=n4=11.5r/rne 3=130.43N5=3r/min<1> 5=80GC t图像4.3圆形轨道机构计算（李明哲）1.设计不完全直齿圆柱齿轮9,10功能区C在2s的转动时间

14、内转动1/24圈nl0=nc=l/24/2X60=l. 25 r/min而 n9=lr/min则 i9,10=n9/nl0=Z10/Z9=0. 8取 z9二60,则 Z10=Z9X0. 8=48o为了达到间歇运动的U的，齿轮9上原有的60个齿仅保留3组每组2个共6 个齿，具体设讣见【局部细节图Bh取模数沪2d9=mX Z9=120nuii dlO=mX Z10=96nun2设计定轴轮系5-8已知 n5=na=7. 5r/min n8=n9=lr/minnlO=L25r/mind9=96 inin dl 0=120mm定轴轮系5-8传动比要求为i58=n5/n8=7. 5 取 25=20 Z6=

15、60 Z7=20 Z8=50 i58= <Z6Z8) /(Z5Z7)=7. 5 符合要求5-8均为直齿圆柱齿轮 取模数呼2d5=m X Z5=40mni d6=m X Z6= 120mm d7=mXZ7=40mni d8=mXZ8=100nuii3.转动系统的总传动比15, 10=i58Xi9, 10=64.4压盖机构计算（徐云帆）a!构件数n=5低副数pl=7高副数ph=0 机构自山度 F=3*n-2pl-ph=3*5-2*7=l设此极限位置节点4的坐标为(xjh构件1、2、3、4的长度分别为U=30mm,L2=280inin, L3=L4= 150mm.(X-188.4)2 +(12

16、0-yr2= 1502(x+30)八 2+yA2=280 八 2解之得：x=2495 y=-17d5=40inin d6=120inin d7=40inin d8=100inin15,10=6自山度F=1A设此极限位置节点4的坐标为(a,b)(218&4)人 2 +(!20七)八2=150人2(a-30)2 + "2=280 八 2解之得：a=308.4 b=30ill < 1)(2)武可得J 个压盖周期内构件5的位移s=2lb-yl=94inin4其中齿轮1的转速3 1=75r/min w4=12r/inin31/32=5/4©2=33©3/34=

17、1/2rl=75inm r2=95mm r3= 180mm r4=90inin zl=38 z2=48 z3=90 z4=45（均取模数为 4）4.5凸轮机构计算(巣嘉欣)凸轮在上升、下降过程中釆用正弦加速度运动规律 1推程的运动规律示意图以及解析式S=斗6）7叭普）/（巧=0.1（5/（7r/6） sm（27r5/（7r/6）/（27r）=0.1915- 0.016sml25zl=38z2=48 z3=90 z4=452回程的运动规律解析式= 0.1=1-0.1915 + 0.016sml2d1 “0"屮-©+w閉心）a = 2nhwsincosV = hw 1 =0.1

18、 X（7r/30） 1 cos（27r5/（7r/6）/（7r/6）=0.02l COS125a = 2nhwsm©2=2n X 0.1 X（7r/30）sin（27r5/（7r/6）/（7r/6）=0025sinl251 一 （吉）+ sin（2 充 6/（充/6）/（2充）V = hw cos=0.1 X（7r/30）co5（27r5/（7r/6） l/（7r/6）=0.02cosl25 1=2n X 0.1 X（7r/30）sin（27r5/（7r/6）/（7r/6）=0.025sinl25五、设计心得体会本次设让是大学阶段第一个课程设计，在完成这个设计的过程中，大家一起努力，

19、经历了一次又一次的讨论, 解决了一个又一个难题，最终完成了本次的设计任务。我也因此学到了很多东西：能够更熟练地运用AutoCAD等 制图软件；对机械原理内容有更深的理解：在与同学的合作中，团队意识更强；对整个啤酒灌装机的工作原理 有了更深的理解，对其主要机构的运作更加明了。同时，在设计中也感觉自己有很多不足之处，得到了组员和老师 的帮助，希望在以后的课程设计中能做得更好。一-李明誓努力了一学期，进大学来第一次做的课程设计终于完成了，回顾一学期所做的工作，感觉自己收获很大。这是 一次将我们在课堂上所学的理论知识应用于实际设计中的一次重要实践，这既是对我们基础知识的一次夯实，也是 对我们灵活应用理

20、论知识能力的一次考验。我们小组这次选择的方案是挑战性相对比较大的啤酒灌装机构，一开始我们也是没有头绪，不知从何下手的， 后来通过学习参考网上的一些应用实例和方案，慢慢地有了方向。接下来，大家都开始着手讨论接下来的进度安排 和人员分工。整个机构被分成五大部分，五个组员各司其职，由组长负责协调、监督以及组织讨论，提出修改意见。 每一次小组讨论大家都会发现各自以及其他人的方案的不足，正是在这一次次改进中，我们的作品日趋完善。这次课程设计让我对计算机辅助设计软件对设计过程的重要性产生很深的印象。要成为一名卓越的未来工程师, 必须提高对计算机的运用能力，熟悉掌握必要的设计软件。更值得庆幸的是在一个学期的

21、努力中一直有同伴们的陪 伴，大家相互学习、相互提高的时光正是大学里最美好的。一巣爲欣本次压盖装置的设il有效地复习了机械原理课程中所学的机构运动分析、多杆机构、齿轮传动等知识，井且能 够有效地将所学知识灵活的利用到实际的生产设计当中，可以说是受益匪践。当然设计的过程中也出现了很多的问 题，通过与同学的交流和查阅网上的一些相关资料成功把不同的问题加以解决并且把不足的地方进行了不同程度的 改进，也是对自己的进步感到相当满意。同时这门课程也让我感受到了团队协作的重要性，由于我们做的设计比较 复杂，这就更加体现的合作的重要性，我们通过分工的不懈努力最后也把一开始看上去几乎不可能完成的任务完成 To感谢

22、这门课以及老师给我们提供的如此好的一个机会锻炼自己。一一徐云帆经过一个学期的学习与讨论，增进了我们组内人员的友谊，在多次讨论的过程中，大家都踊跃发言，积极发表 自己的看法。在不断的讨论与摸索中，我们尝试过很多的机构。因为整个啤洒灌装机机构比较复杂，所以我们在讨 论出整体方案之后选择了毎个人承担一个小机构的设计，大大提高了效率。我负责的机构为拨盖与送盖装置，顾名 思义，在啤洒盖运送过程中会有正有反，为了下一步压盖的顺利，不仅要按时将瓶盖送到，而且要使瓶盖全部朝下 放置。在最初的讨论中，我们选择的是用纯机械结构使所有瓶希口朝下，但是此机构有些复杂，所以我们改加传感 器进去，用传感器检测正反，再加一

23、个四杆机构，将反放的瓶盖拨正即可。经过了一学期的机械课程设计之后，我 了解到了课堂上学习内容的重要以及运用，在实际的设计运用中，不仅要考虑到机构的合理性，可操作性，还要考 虑到机构在空间中的布置是否合适。在设计之初，我们都是用CAD画出平而图，但是在具体操作时发现了由于平 而图的局限，某些机构在空间运动中会互相干涉，所以后期我们也对机构进行了合理化的修改。在这段学习之后， 我不仅收获了知识，更收获了一些共同努力的朋友。一秦天经过十多周的奋战我们的课程设计终于完成了，在这次谍程设计中我学到得不仅是专业的知识，还有的是如何 进行团队的合作，因为任何一个作品都不可能由单独某一个人来完成，它必然是团队

24、成员的细致分工完成某一小部 分，然后在将所有的部分紧密的结合起来，并认真调试它们之间的运动关系之后形成一个完美的作品。 这次课程设ih由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。 在设计过程中，我通过査阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识， 也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，树立了对自己工作能力的信心，相信会对 今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难 和成功时的喜悦。虽然这个设il做的可能不太好，但是在设计过程中所学到

25、的东西是这次课程设计的最大收获和财 啤酒灌装机课程设il说明书富，使我终身受益。在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听 不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。在这种相互协调合作的过程中，口角的斗争 在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧，而不是一味的计较和埋怨这不仅仅是在类似于这样的协调当中，生活 中的很多事情都需要我们有这样的处理能力，而对分歧大家要消除误解，相互理解，增进了解，达到谅解.也许很多问 题没有想象中的那么复杂，关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧的心态，因为我们的出发点都是一致的。经过这次课程设il