玻璃瓶印花机构及传动装置_机械原理课程设计柴晓艳

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1、机械原理课程设计机械原理课程设计设计计算说明书设计计算说明书设计题目：设计题目：玻璃瓶印花机构及传动装置玻璃瓶印花机构及传动装置设设 计计 者：者： 学学 号：号： 专业班级：专业班级： 指导教师：指导教师： 柴晓艳柴晓艳 完成日期：完成日期：20122012 年年 1212 月月 2020 日日天津理工大学机械工程学院天津理工大学机械工程学院目目 录录一一 设计题目设计题目 1.11.1 设计目的设计目的111.21.2 设计题目设计题目111.31.3 设计条件及设计要求设计条件及设计要求22二二 执行机构运动方案设计执行机构运动方案设计2.12.1 功能分解与工艺动作分解功能分解与工艺动

2、作分解222.22.2 方案选择与分析方案选择与分析332.32.3 执行机构设计执行机构设计13132.42.4 机械系统方案设计运动简图机械系统方案设计运动简图1717三三 传动传动系统方案系统方案设计设计3.13.1 传动方案设计传动方案设计18183.23.2 电动机的选择电动机的选择19193.33.3 传动装置的总传动比和各级传动比分配传动装置的总传动比和各级传动比分配21213.43.4 传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数计算2121四四 设计小结设计小结2424五五 参考文献参考文献25251一一 设计题目设计题目1.11.1 设计目的设计目的机械原理课程设计

3、是我们第一次较全面的机械设计的初步训练，是一个重要的实践性教学环节。设计的目的在于，进一步巩固并灵活运用所学相关知识；培养应用所学过的知识，独立解决工程实际问题的能力，使对机械系统运动方案设计(机构运动简图设计)有一个完整的概念，并培养具有初步的机构选型、组合和确定运动方案的能力，提高我们进行创造性设计、运算、绘图、表达、运用计算机和技术资料诸方面的能力，以及利用现代设计方法解决工程问题的能力，以得到一次较完整的设计方法的基本训练。机械原理课程设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个构件的尺寸等进行构思、分析和计算，是机械产品设计的第一步，是决定机械产品性能

4、的最主要环节，整个过程蕴涵着创新和发明。为了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学知识进一步巩固和加深，我们参加了此次的机械原理课程设计。1.21.2 设计题目设计题目玻璃瓶印花机构及传动装置玻璃瓶印花机构及传动装置工作原理工作原理玻璃瓶印花机需要完成三个执行动作：置瓶座（玻璃瓶用人工依顺序装放于座中）作单向间歇（向左）直线移动；定位压块作水平方向的往复移动，以便压紧瓶颈端面或松开；下端装有上墨系统，印花弧形图章上下往复移动。通过三个执行动作的配合完成玻璃瓶印花工作。印花过程的工作要求是：当置瓶座中的玻璃瓶由输送链（或带）移进工作位置后，停止前进，压瓶定位压块

5、开始左移，并压紧瓶颈，使得玻璃瓶固定。此时，上方的印花弧形图章2已向下移动，并压在瓶子柱面上，停止片刻后，印花完毕。然后，图章上移，定位压块右移松开，输送链带着瓶移开工作位置，后一个瓶又进入工作位置，开始第二次的印花循环过程。印花后的瓶经烘干后，自动装入专用包装箱内。1.31.3 设计条件及设计要求设计条件及设计要求分配轴转速 n(r/min)50 分配轴输入功率 P（kw)1.1 玻璃瓶单程移距（mm）115 印花图章上下移距（mm）52 定位压块左右移距（mm）25说明：（1）工作条件：2 班制，工作环境良好，有轻微振动；（2）使用期限十年，大修期三年；（3）生产批量：小批量生产（20 台

6、） ；（4）带传动比 i=2.53.5；（5）采用 Y 型电动机驱动；(6) 分配轴：与减速器输出轴相连接（各执行机构的输入轴） 。二、执行机构运动方案设计二、执行机构运动方案设计 2.12.1 功能分解与工艺动作分解功能分解与工艺动作分解1)功能分解为了实现玻璃瓶印花的总功能，将功能分解为：向下印花功能，左右往复运动定位压块定位功能，置瓶座间歇运动功能。2)工艺动作过程要实现上述分功能，有下列工艺动作过程：（1）当置瓶座中的玻璃瓶由输送链（或带）移进工作位置后，停止前进。（2）定位压块此时向左运动压紧玻璃瓶，使得玻璃瓶固定。（3）上方的印花机构开始向下运动，并压在瓶子柱面上，间歇停留片刻后离

7、开，印花完成，将成型后的玻璃瓶经过传送带送走，完成一个循环。32.22.2 方案选择与分析方案选择与分析1.1. 概念设计概念设计根据以上功能分析，应用概念设计的方法，经过机构系统搜索，可得“形态学矩阵”的组合分类表，如表 1 所示。表表 1 1 组合分类表组合分类表弧形图章机构功能曲柄滑块机构曲柄滑块机构凸轮机构曲柄滑块机构 定位压块功能曲柄滑块机构组合机构凸轮机构组合机构 置瓶座功能齿轮机构槽轮机构齿轮机构棘轮机构总共可实现 N44464 种设计方案。运用确定机械系统运动方案的原则与方法，来进行方案分析与讨论。2.2. 方案选择方案选择1)1) 弧形图章机构的方案选择弧形图章机构的方案选择

8、弧形图章机构的主要要求是：主动件做回转运动，从动件做上下往复运动，根据功能要求，考虑功能参数（如生产率、生产阻力、行程和行程速比系数等）及约束条件，可以构思出如下能满足从动件作直线往复运动的一系列运动方案。方案一： 4方案二：方案三：5方案四：表表 2 2 弧形图章弧形图章机构部分运动方案定性分析机构部分运动方案定性分析 主 要 性 能 特 征 功 能 功 能 质 量 经 济 适 用 性 方 案 号 运 动 变 换 增 力 加 压 时 间 一级 传动 角 二级 传动 角 工作 平稳 性 磨损 与变 形 效 率 复杂 性 加工 装配 难度 成 本 运 动 尺 寸 满 足 无 短 大 很大 有冲

9、击 一般 高 复杂 易 低 较 小 满 足 无 长 小 大 一般 一般 高 复杂 易 低 较 小 满 足 弱 较 长 小 - 一般 一般 高 复杂 难 一 般 较 小 满 足 无 短 大 很大 有冲 击 强 高 复杂 易 一 般 较 大 注：注：加压时间是指在相同施压距离内，下压模移动所用的时间，越长则越有利。一级传动角指四杆机构的传动角；二级传动角指六杆机构中后一级四杆机构的传动角。评价项目应因机构功能不同而有所不同。6对以上方案初步分析如表 2。从表中的分析结果不难看出，方案 2，4 的性能明显较差；方案 1，3 有较好综合性能，且各有特点，这两个方案可作为被选方案，待运动设计，运动分析和

10、动力分析后，通过定量评价选出最优方案。2)2) 定位压块机构的方案选择定位压块机构的方案选择方案一：方案二：7方案三：方案四：8表表 3 3 定位压块定位压块机构部分运动方案定性分析机构部分运动方案定性分析 功 能经 济 适 用 性方案号运动变换间歇 送进工作平 稳性磨损与 变形效率复杂性加工装 配难度成本运动尺 寸1 1满足有平稳一般较高简单一般一般较小2 2满足无平稳一般较高简单简单较低较小3 3满足有平稳一般较高简单一般较低较小4 4满足有平稳一般较高简单简单较低较小对以上方案初步分析如表 3。从表中的分析结果不难看出，方案 2，4 的性能较差；方案 3 较好，而方案 1 可为最优方案。

11、3)3) 置瓶座机构的方案选择置瓶座机构的方案选择方案一：9方案二：方案三：10方案四：表表 4 4 置瓶座机置瓶座机构部分运动方案定性分析构部分运动方案定性分析 功能经 济 适 用 性方案号间歇 送进工作平 稳性磨损与 变形效率复杂性加工装 配难度成本运动尺 寸1 1有平稳一般较高复杂较难较高较大2 2有平稳强较高较复杂较难较高较大3 3有平稳一般一般较简单难高小4 4有平稳一般较低复杂较难高较小对以上方案初步分析如表 3。从表中的分析结果不难看出，方案 3，4 的性能较差；方案 1，2 有较好综合性能，且各有特点，这两个方案可作为被选方案，待运动设计，运动分析和动力分析后，通过定量评价选出

12、最优方案。113.3. 执行机构运动方案的形成执行机构运动方案的形成机器中各工作机构都可按前述方法构思出来，并进行评价，从中选出最佳的方案。将这些机构有机地组合起来，形成一个运动和动作协调配合的机构系统。为使各执行构件的运动、动作在时间上相互协调配合，各机构的原动件通常由同一构件（分配轴）统一控制。1 1）凸轮）凸轮弹簧印花机构，不完全齿轮输送机构，凸轮弹簧印花机构，不完全齿轮输送机构，凸轮弹簧定位机构弹簧定位机构2 2）凸轮印花机构，槽轮输送机构，曲柄滑块定位机构）凸轮印花机构，槽轮输送机构，曲柄滑块定位机构123 3）凸轮）凸轮弹簧印花机构，不完全齿轮输送机构，曲柄滑块定位机构弹簧印花机构

13、，不完全齿轮输送机构，曲柄滑块定位机构4)4) 曲柄滑块印花机构，槽轮输送机构，曲柄滑块定位机构曲柄滑块印花机构，槽轮输送机构，曲柄滑块定位机构4 4机构组合方案的确定机构组合方案的确定根据所选方案是否能满足要求的性能指标，结构是否简单、紧凑；制造是否方便；成本是否低等选择原则。经过前述方案评价，采用系统工程评价法进行分析论证，确定方案 2)是上述四个方案中最为合理的方案。132.32.3 执行机构设计执行机构设计1.1.执行机构设计执行机构设计执行机构分别为：凸轮弹簧印花机构槽轮输送机构曲柄摇杆定位机构印花机构的设计印花机构的设计: :凸轮机构的设计；输送机构的设计输送机构的设计: :槽轮机

14、构的设计；定位机构的设计定位机构的设计: :摇杆机构的设计。1 1）印花机构的设计）印花机构的设计凸轮机构设计：已知条件：从动件升程，由上述条件确定的凸轮、52hmm150 、，推程许用压力角左右，回程许用压30s 150 30s 35力角左右。利用设计软件确定基圆半径、凸轮廓线等参数并将结果列入70计算说明书中。利用凸轮的模拟软件确定14运动循环图：速度图：加速度图：2 2）输送机构的设计）输送机构的设计槽轮机构设计：尺寸设计：槽轮机构具有如下特点：（1）具有 n 个槽的槽轮机构，当原动件回转一周槽轮转过 1/n 周（2）销轮上均匀分布 Z 个圆销时，销轮转过角就完成了槽轮2/ n机构的一个运动循环。15取1,4Zn槽轮槽间角 2r2290rZ对应槽轮槽间角的槽轮运动角 1r1290rr玻璃瓶单程移距 l115lmm槽轮外圆半径