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1、1 目录 第一章 设计任务.3 1-1 工作原理及工艺动作 .3 1-2 设计要求及提示 .3 1-3 设计任务要求 .3 第二章 旋转型灌装机的工作原理及其功能原理.4 2-1 旋转型灌装机工作原理.4 2-2 旋转型灌装机的功能分解图、执行机构动作分解图 .5 第三章 旋转型灌装机机构运动总体方案.16 3-1 旋转型灌装机总体方案图（机构运动简图） .16 第四章 工作循环图及运动转换功能图.18 4-1 工作循环图.18 4.2 绘制机械系统运动转换功能图.19 4-3 用形态学矩阵法创建旋转型灌装机机械系统运动方案：.19 第五章 旋转型灌装机各运动构件的设计选择与分析.20 5-1
2、 传动机构的选择：.20 5-2 减速机构的设计，选择与分析.21 5-3 灌装机构的设计：.22 5-4 间歇运动机构的设计，分析.26 5-5 传动齿轮，带轮，链轮的设计：.28 5-6 压盖封口机构的设计：.28 第六章 设计总结与心得体会:.30 2 参考文献.31 贵州大学机械工程学院贵州大学机械工程学院贵州大学机械工程学院贵州大学机械工程学院 机械原理课程设计任务书机械原理课程设计任务书题号题号 5 旋转型灌装机旋转型灌装机 第一章第一章 设计任务设计任务 1-1 工作原理及工艺动作1-1 工作原理及工艺动作 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
3、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。 1-2 设计要求及提示1-2 设计要求及提示 1 2 3 4 传送带 固定工作台 转台 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。 3.此外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台间歇传动
4、。为保证停歇可靠，还应 有定位（锁紧）机构。 3 1-3 设计任务要求1-3 设计任务要求 1)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 2)按工艺动作过程拟定运动循环图。 3)构思系统运动方案(至少2个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 4)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 5)对压盖机构进行运动学分析。 6)绘制系统机械运动方案简图（3号图）。 7）完成设计说明书的编写。 1-4 设计数据1-4 设计数据 表 1-1 旋转型灌装机技术参数表 数 据 代 号转台直径 mm电动机转速 r/min灌装速度 r/min齿轮模数 1 600 144010 2 2 550 114012 2
5、.5 3 500 96010 3 4 600 114015 2.5 5 550 9608 4 6 600 145015 3 第二章第二章 旋转型灌装机的工作原理及其功能原理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 4 料、 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；同时工作 台做间歇的旋转运动，将代加
6、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
7、下： 旋转型灌装机旋转型灌装机 5 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。 本机构设计选用代号 5 的数据，故选用 960r/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， 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，
8、这样的机构设计比较复杂，运动分析较繁琐，因此最终没选择 这个方案。 工 件 输 入 工 件 定 位 灌 装 工 件 输 出 工 件 夹 紧 压 盖 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 块机构 传送带连续传送， 传送带间隙 6 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。由于担心传送带输送的瓶子不能准确的进入旋转工
9、作台 的 工 位 凹 槽 内 ， 因 此 设 计 了 图 2.5 的 固 定 工 作 台 和 挡 板 图 2.4 传送装置 7 图 2.5 工件定位功能： 方案一：槽轮机构 如图 2.6 槽轮机构，结构简单，易加工，工作可靠，转角准确，机械效率 高。但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大，有冲击， 并随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不宜用于高速，多用来实现不需 经常调节转位角度的转位运动。 8 图 2.6 方案二：不完全齿轮 如图 2.7 不完全齿轮机构，结构简单、制造容易、工作可靠，从动轮运动 时间和静止时间可在较大范围内变化。 但是从动轮在开始进入啮合与脱离啮合
10、时 有 较 大 冲 击 ， 故 一 般 只 用 于 低 速 ， 轻 载 场 合 。 图 2.7 方案三：棘轮 9 如图 2.8 棘轮机构结构简单，易于制造，运动可靠，从动棘轮转角容易实 现有级调整，但棘爪在齿面滑过引起噪声与冲击，在高速时尤为严重。故常用于 低速、轻载的场合，或用于间歇运动控制。 图 2.8 摩擦式棘轮机构传递运动较平稳，无噪音，从动件的转角可作无级调节。但难 以避免打滑现象，因而运动准确性较差，不适合用于精确传递运动的场合。 因为在本方案中，控制间歇运动的机构的转速十分低，需要较大的范围内的从 动轮运动时间和静止时间。 所以在这里我们选择图 2.6 的槽轮来实现转台的间歇 转
11、动。 工件夹紧功能： 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。按照要求设 计了如下的装置： 方案一：如图 2.9 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 10 图 2.9 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
12、最终没有采用这个方案。 方案二：装置如图 2.10 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 图 2.10 在于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 11 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。故最终选用 这个方案。 灌装机构功能设计： 方案一：采用凸轮机构 如图 2.11 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
