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1、 机械原理课程设计机械原理课程设计旋转式灌装机旋转式灌装机学院 ：动力与机械学院专业 ：机械设计制造及其自动化专业学号 ：2011301390039设计 ：童敏完成时间：2013 年 7 月 2 日2目录：1. 设计题目（包括设计条件和要求）32. 原动件选择43. 传动比分配44. 方案选择45. 传动机构的设计66. 执行机构的设计67. 凸轮设计、计算及校核. 68. 连杆机构的设计及校核79. 间歇机构设计910.机构运动简图1011.运动循环图1012.设计总结1113.参考资料11附图 1附图 231.1.设计题目（包括设计条件和要求）设计题目（包括设计条件和要求）1.1 设计数据
2、该机采用电动机驱动，机械传动方式，技术参数见表-1.1，图-1.1 为灌装机工作台 示意图。图图 1.1.1 灌装机工作台示意图表 1.1.1 灌装机设计数据1.2 设计要求：为保证设备能对容器准确地灌装和封口，应设置定位装置。 1.3 设计任务 1.3.1 方案设计进行机器的功能分解和机构选型。灌装机一般要包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机 构三种机构。画出机器的运动方案示意图和运动循环图。设计传动系统并确定传动比。拟定运动循环图时，在时间和空间上不能出现干涉。 1.3.2.机构尺度综合图解法或解析法设计连杆机构，并用解析法对连杆机构进行运动分析。设计凸轮机构时，按凸轮机构的工作要求自行确定从动
3、件运动规律，选择基圆半径， 校核最大压力角和最小曲率半径。盘形凸轮要用解析法设计凸轮理论轮廓和工作轮廓线。 绘制从动件运动规律线图和凸轮轮廓线。方案号转台直径/mm电动机转速/rpm灌装速度/瓶/minA600144010B550144012C50096010固定工作 台旋转工作 台传送 带带 带12344间歇运动机构的设计。 齿轮机构的设计计算。 1.3.3 绘制机构运动简图。 1.3.4 动态仿真。部分学生可进一步完成机器的动态仿真等环节，以检验机器设计的合 理性和可行性。 1.3.5 编写设计说明书。说明书字数约 3000，内容包括：设计题目、设计任务书、目录、 方案比较选择、设计计算、
4、设计小结和参考资料等。2.2. 原动件选择原动件选择本次设计采用方案 A。故采用电动机驱动，其转速为 1440r/min。3.3. 传动比分配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。4.4. 方案选择方案选择4.1 综述待灌瓶由传送系统送入灌装机进瓶机构,转台有多工位停歇，可实
5、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： 4.1.1 输入空瓶：这个步骤主要通过传送带来完成 4.1.2 灌装：这个步骤主要通过灌瓶泵灌装流体 4.1.3 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。 4.1.4 输出包装好的容器：这个步骤主要通过传送带来完成。旋转型灌装机运动方案设计重点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。 4.2 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 封口的压盖机构连杆机构凸轮机构
6、 工件的定位机构连杆机构凸轮机构表 4.2.14.2.1 工件定位机构5比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺点； 因为：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。 所以，在这里凸轮机构比连杆机构更适用。4.2.2 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，加工复杂，加工难度大。 所以，在这里连杆机构比凸轮机构更适用。4.2.3 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：不完全齿轮机构结构简单，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变化范围大，因而设计灵活。 所以在这里我选择用不完全齿轮来
7、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 们选择曲柄连杆机构；工件的定位机构，我选择了凸轮机构；。4.3 方案确定图 4.3.1如图 4.3.1 所示，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，6工件的定位机构为凸轮机构5.5. 传动机构的设计传动机构的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。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
8、到 5r/min,第一级为齿轮传动，第二级为皮带传动。6.6. 执行机构的设计执行机构的设计 6.1 送料功能工件送料出料功能需要采用往复移动机构来实现，我们选择主要通过传送带来完成， 通过穿过机架的输送带输入瓶子。6.2 灌装功能在这里凸轮机构比连杆机构更适用，因为：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。6.3 压盖功能由方案选择，选用的是曲柄滑块机构。6.4 出料功能工业上常选用传送带完成出料过程。7.7. 凸轮设计、计算及校核凸轮设计、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
9、60mm， 图 7.1 为推杆的运动规律图790 120300 33060mm图 7.1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- 90105120120 -300315330 - 360 位移（mm）0306060300表 7.1基圆：r0=480mm滚子半径：rr=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凸轮轮廓设计图见附图 18.8. 连杆机构的设计及校核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
10、杆机构：8图 8.1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：rmin= arccos【e/(b-a） 】=51.3行程速比：k=（180+）/（180-）=1.12199 9间歇机构设计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。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。图 9.1左边为不完全齿轮，右边为标准齿轮，左边齿
11、轮转一圈，右边齿轮转动 60。具 体参数为：z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：rb 左= rb 右=a*cos/2=180*cos20/2=84.6mm齿顶圆半径：ra 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：Pb 左=Pb 右=mcos=3.14*5*
12、cos 20=14.76mm1010.10.机构运动简图机构运动简图见附图 211.11.运动循环图运动循环图计算机械运动循环周期： 因为生产率 Q=10 瓶/min，所以周期 T=60s/60=1s，此时定标构件对应分配轴转角=360T 时间个执行构件的行程区段： 输送带区段：连续传动（0360） 。 六工位盘区段：六工位盘的转动盒停歇，所占时间比： K=(z-2)/(z+2)=(6-2)/（6+2）=1：2，所以在一个循环周期内，六工位盘 1/3（120） 时间转动，2/3（240）时间停歇。 灌装顶杆行程区段：1=120（停） 、2=90（上升） 、3=60（停） 、 4=90（下降）
13、。 加盖机构行程区段：1=120（停） 、2=90（下降） 、3=60（停） 、 4=90（上升） 。 绘制运动循环图：11图 11.1 圆周式循环图表 11.1 直线式循环图12.12.设计总结设计总结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。同时，这次课程设计，是我们第一次将本学期机械原理这门课程中所学的知识 综合运用到实际中，另外对于机械设计也有了初步的认识。这次课程设计，我用了两周 多的时间，从最初的毫无头绪到逐渐做出雏形，然后进一步改进。在这整个过程中，我 在实践中摸索成长，同时也更加清晰地认识到只有认真地掌握好理论知识，在实际应用 才能够得心应手。13.13.参考资料参考资料1 裘建新主编 机械原理课程设计指导书 高等教育出版社 2005 2 李小红 韦林 机械结构分析与设计 北京理工大学出版社 2009 3 孙桓 陈作模 机械原理 （第七版） 高等教育出版社12
