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1、.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 8.4 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。123传 送 带 固 定 工 作 台转 台1.1 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/minA 600 1440 10B 550 1440 12C 500 960 101.2 设计要求1.旋转灌装机一般应包括连杆机构、凸轮
2、机构、齿轮机构等三种常用机构。至少设计出三种能实现其运动形式要求的机构（其中至少有一种机构为本组其他成员所没有） ，绘制包括所选机构的机械系统示意图（绘制在设计说明书上） ，比较其优缺点，并最终选出一个人自己认为最合适的机构进行机构综合设计，绘制出其机构运动简图。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i7.5）3.在图纸上画出旋转灌装机的传动系统方案图和工作循环图。4.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。5.设计计算其中一对齿轮机构。6.以上所
3、有要求绘制的图形均绘制在一张一号图纸上。7.编写设计计算说明书一份。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4.1 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
4、传动。具体设计示意图及参数如下 1324561 为皮带轮：i 12。2、3、4、5、6 为齿轮： z 2=20 z3=120 z4=20 z5=120 z6=20， 32=z3/z2=120/20=6，i 54=z5/z4=120/20=6，n 1=n/(i1*i32*i34)=1440/(2*6*6)=20r/min4.2 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：z 6=20 z7=40i76=z7/z6=40/20=2n2=n1/i76=20/2=10r/min减 速 器4.3 第三次减速装置设计减速器由齿
5、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： 减 速 器6896、8 为齿轮：z 6=20 z8=40，9 为皮带轮：i 9=2i86=z8/z6=40/20=2，n 3=n1/(i86*i9)=20/(2*2)=5r/min4.4 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：z6=20， z7=40，m=5mm ， =20。中心距：a=m(z 6+ z7)/2=5*(20+40)/2=150mm分度圆半径：r 6= a*z6/（z 7+z6）=180*20/（20+40
6、 ） =50mmr7= a*z7/（z 7+z6）=180*40/（20+40 ）=100mm基圆半径：r b6=m *z6*cos=5*20*cos20=47mmrb7=m*z7*cos=5*40*cos20=94mm齿顶圆半径：r a6=(z6+2ha*)*m/2=(20+2*1)*5/2=55mmra7=(z7+2ha*)*m/2=(40+2*1)*5/2=105mm齿顶圆压力角： a6=arccos【z 6cos/（z 6+2ha*） 】=acrcos【20cos20 /（20+2*1） 】=31.32 a7=arccos【z 7cos/（z 7+2ha*） 】=acrcos【40co
7、s20 /（40+2*1） 】=26.50 基圆齿距：p b6=pb7=mcos3.14*5*cos 20=14.76mm理论啮合线：N 1N2实际啮合线：AB重合度：a= 【z 6(tana6-tan)+z7(tana7-tan)】/2 =【20(tan31.32 -tan20)+40(tan26.50-tan20)】/2=1.64a1，这对齿轮能连续转动5 方案拟定比较5.1 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。 1234传 送 带 固 定 工 作 台转 台
8、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。5.2 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
9、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 2*2*2=8 种实现方案这里取 3 种方案5.2.1 方案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2.2 方案转盘的间歇运动机构为不完全齿轮，封口的冲压机构为连杆机构，工件的定位机构为连杆机构5.2.3 方案转盘的间歇运动机构为不完全齿轮机构，封口的冲压机构为凸轮机构，工件的定位机构为凸轮机。5.2.4 比较、选择设计方案由于方案（一）与方案（二）的区别在工件定位机构，方案（一）是凸轮机构，方案（二）是连杆机构。在这里凸轮机构比连杆机构更适用，因为：1）凸
10、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，容易实现而方案（三）与方案（一）区别在封口的压盖机构，方案（三）是凸轮机构，方案（一）是连杆机构。在这里则连杆机构比凸轮机构更适用1） 加工复杂，加工难度大。2） 造价较高，经济性不好。综上可知：方案一在三个方案中最佳，则最后选择方案为旋转型灌装机的机械运动方案。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 0369125804736.7 凸轮设计、计
11、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 0-90105 120 120-300315 330-360位移（ mm）0 30 60 60 30 0基圆：r 0=480mm滚子半径：r r=30行程：h=60mm推程角：=30回程角：=30进休止角： s=120远休止角： s=180最大压力角： max=2830.8 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
12、不宜超过300mm，由此设计如下连杆机构：曲柄长：a=100mm连杆长：b=900mm偏心距：e=500mm行程：s=220mm级位夹角：= arccos 【e/(a+b） 】- arccos【e/(b-a） 】=10最小传动角：r min= arccos【e/(b-a ） 】=51.3行程速比：k=（180+）/（180-）=1.12 19 间歇机构设计由于设计灌装速度为 10pcs/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
13、左 =6，z 右 =36，m=5mm ，=20 ，=60 。中心距：a=m(z 左 *360/+ z7)/2=5*(6*6+36)/2=180mm分度圆半径：r 左 = r 右 =a/2=180/2=90mm基圆半径：r b 左 = rb 右 =a*cos/2=180*cos20/2=84.6mm齿顶圆半径：r a 左 = ra 右 =(z 右 +2ha*)*m/2=(36+2*1)*5/2=95mm齿顶圆压力角： a 左 =a 右 =arccos【z 右 cos/（z 右 +2ha*） 】=acrcos【36cos20 /（36+2*1） 】=27 基圆齿距：P b 左 =Pb 右 =mco
14、s3.14*5*cos 20=14.76mm.11 设计感想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将近一个月，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际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展，对以后的学习也奠定了一定的基础，使我们学得更加轻松，更加高效
