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1、机械原理课程设计设计计算说明书设计题目：玻璃瓶印花机构及传动装置天津理工大学机械工程学院25目 录一 设计题目 1.1 设计目的11.2 设计题目11.3 设计条件及设计要求2二 执行机构运动方案设计2.1功能分解与工艺动作分解22.2 方案选择与分析32.3执行机构设计132.4 机械系统方案设计运动简图17三 传动系统方案设计3.1传动方案设计183.2电动机的选择193.3传动装置的总传动比和各级传动比分配213.4传动装置的运动和动力参数计算21四 设计小结24五 参考文献25一 设计题目1.1设计目的机械原理课程设计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。
2、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
3、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。1.2设计题目玻璃瓶印花机构及传动装置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已向下移动，并压在瓶子柱面上，停止片刻后，印花完毕。然
4、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。1.3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）；（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 2.1功能
5、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。2.2 方案选择与分析1. 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1 组合分类表弧形
6、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. 方案选择1) 弧形图章机构的方案选择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： 方案二：方案三：方案四：表2弧形图章机构部分运动方案定性分析方 案 号 主 要 性 能 特 征 功 能
7、 功 能 质 量 经 济 适 用 性 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：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。对以上方案初步分析
8、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，运动分析和动力分析后，通过定量评价选出最优方案。2) 定位压块机构的方案选择方案一：方案二：方案三：方案四：表3 定位压块机构部分运动方案定性分析方案号功 能经 济 适 用 性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满足有平稳一般较高简单一般一般较小2满足无平稳一般较高简单简单较低较小3满足有平稳一般较高简单一般较低较小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；
9、方案3较好，而方案1可为最优方案。3) 置瓶座机构的方案选择方案一：方案二：方案三：方案四：表4 置瓶座机构部分运动方案定性分析方案号功能经 济 适 用 性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有平稳一般较高复杂较难较高较大2有平稳强较高较复杂较难较高较大3有平稳一般一般较简单难高小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，通过定量评价选出最优方案。3. 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
10、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）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2）凸轮印花机构，槽轮输送机构，曲柄滑块定位机构3）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4) 曲柄滑块印花机构，槽轮输送机构，曲柄滑块定位机构4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
11、个方案中最为合理的方案。2.3执行机构设计1.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:凸轮机构的设计；输送机构的设计:槽轮机构的设计；定位机构的设计:摇杆机构的设计。1）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、，推程许用压力角左右，回程许用压力角左右。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计算说明书中。利用凸轮的模拟软件确定运动循环图：速度图：加速度图：2）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机构的一个运动循环。取槽轮槽间角 对应槽轮槽间角的槽轮运动角 玻璃瓶单程移距 槽轮外圆半径 运动系数 3）定位机构的设计曲柄摇杆机构设计： 起始位置 任意位置 极限位置已知条件：定位压块左右移距25mm，由上述条件确定的曲柄滑块机构曲柄半径为12.5mm，水平连杆取300mm，垂直连杆取500mm。2. 机构运动循环图图一为弧形图章印花机构，图二为定位压块机构，图三为置瓶座机
