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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设 计 者： 学 号： 专业班级：机械工程及自动化 班指导教师： 完成日期： 2011 年 12 月 10 日天津理工大学机械工程学院目 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22.2 方案选择与分析2142.4 机械系统方案设计运动简图20三 传动系统方案设计21232424四 设计小结26五 参考文献28一 设计题目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。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
2、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
3、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；下端装有上墨系统的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
4、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。分配轴转速n(r/min)15分配轴转矩M(Nmm)280玻璃瓶单程移距（mm）110印花图章上下移距（mm）50定位压块左右移距（mm）20（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 3；（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 1)功能分解 为了实现玻璃瓶印花的总功能，将功能分解为：玻璃瓶输送功能、玻璃瓶定位功能、印花功能。 2)工艺动作过程 要实现上
5、述分功能，有下列工艺动作过程： (1)利用间歇机构带动传送链（带）将玻璃瓶输送到指定位置，玻璃瓶到位后，间歇机构停歇等待下一循环。 (2)玻璃瓶定位机构向左移动，压紧瓶颈，使得玻璃瓶固定。 (3)印花机构向下移动，压在瓶子柱面上，停止片刻后，印花机构上移。 (4)玻璃瓶定位机构向右移动，松开瓶颈。 (5)间歇机构带动传送链（带）将玻璃瓶移开工作位置，开始第二次印花循环过程。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 组合分类表玻璃瓶输送功能间歇机构组合机构玻璃瓶定位功能曲柄滑块机构组合机构凸轮机构
6、印花功能组合机构凸轮机构可满足机构总功能的机械系统运动方案有N个，即N232个12个。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)、印花机构 方案一 方案二功能分析：满足功能要求，有间隙运动， 功能分析：采用曲柄摇杆机构，将但加工困难成本高。整体机构尺寸小， 转动副变成移动副。存在间隙运原理简单。 但间隙运动较短。 方案三 方案四功能分析：平面四杆机构带动槽行 功能分析：满足功能要求，运动平稳凸轮上下移动实现印花动作。 机构简单制作方便，成本较低。但结 构尺寸大，运动精度低。 方案五 功能分析：此种机构扩大了运动行程，降低了移动杆的移动速度从而增加了间歇时间。
7、 方案六 功能分析：满足间歇运动，但间隙时间过长。运动复杂性一般，要求定位准确性高，运动尺寸小，工作平稳。 方案七 功能分析：如图所示，由曲柄1的转动带着滚子2在圆弧槽中的运动，进而带动连杆三的左右摆动带动滑块上下运动，实现了印花图章的印花工作。2）、置瓶座做单向间歇直线机构 方案一 功能分析：不完全齿轮机构由主动轮、从动轮和机架组成。实际上不完全齿轮机构是由普通齿轮机构转化而成的一种间歇运动机构。它与普通齿轮的不同之处是轮齿不布满整个圆周。不完全齿轮机构的主动轮上只有一个或几个轮齿，并根据运动时间与停歇时间的要求，在从动轮上有与主动轮轮齿相啮合的齿间。两轮轮缘上各有锁止弧，在从动轮停歇期间，
8、用来防止从动轮游动，并起定位作用。不完全齿轮机构从动轮运动的角度变化范围较大，设计较灵活，易实现一个周期中的多次动、停时间不等的间歇运动。但加工复杂，主、从动轮不能互换，在进入和退出啮合时速度有突变，引起刚性冲击，不宜用于高速传动。 方案二 功能分析：槽轮机构由具有圆柱销的主动销轮、具有直槽的从动槽轮及机架组成。从动槽轮实际上是由多个径向导槽所组成的构件，各个导槽依次间歇地工作由主动销轮利用圆柱销带动从动槽轮转动，完成间歇转动。主动销轮顺时针作等速连续转动，当圆销未进入径向槽时，槽轮因内凹的锁止弧被销轮外凸的锁止弧锁住而静止；圆销进入径向槽时，两弧脱开，槽轮在圆销的驱动下转动；当圆销再次脱离径
9、向槽时，槽轮另一圆弧又被锁住，从而实现了槽轮的单向间歇运动。优点：槽轮机构的结构简单，外形尺寸小，其机械效率高，并能较平稳地，间歇地进行转位。缺点：因转动时存在柔性冲击，故常用于速度不太高的场合，我们所要设计的印花机构所需要的转速为20r/min。转速不高，此缺点可以忽略。 方案三 功能分析：不完全齿轮1做主动轮顺时针转动，用其轮齿交替的与从动齿条2和不完全齿轮3啮合，可使齿条做间歇往复移动，当齿轮1的有齿部分在顺时针转动时先与齿条啮合使之右移；脱开后，1的有齿部分与齿轮3啮合，齿轮3带动齿条向左移，脱开后，齿条停歇，齿轮1每转动一周从动齿条往复移动一次，改变齿轮1上的齿数可调节齿条的停歇时间
10、。3）、定位压块机构的设计 方案一功能分析：通过四杆机构运用弹簧的弹力来满足功能要求，但运动行程大运动效率低。 方案二功能分析：传动平稳运动精度高，满足间歇运动，定位准确。但加工困难成本高。 方案三功能分析：通过曲拐机构的转动带动滑块的移动，压缩过程有短暂的间歇（通过摆杆实现）满足功能要求，易于加工成本低。 方案四功能分析：压紧时四件机构处于水平伸长位置，运用死点机构将瓶子压紧压紧时存在间歇。制作简单方便易行精确度高。 方案五 功能分析：不完全齿轮1做主动轮顺时针转动，用其轮齿交替的与从动齿条2和不完全齿轮3啮合，可使齿条做间歇往复移动，当齿轮1的有齿部分在顺时针转动时先与齿条啮合使之右移；脱
11、开后，1的有齿部分与齿轮3啮合，齿轮3带动齿条向左移，脱开后，齿条停歇，齿轮1每转动一周从动齿条往复移动一次，改变齿轮1上的齿数可调节齿条的停歇时间。 方案六功能分析：采用摆杆凸轮机构，缩小了运动行程增加了间隙时间，加工容易运动准确性高定位准确。 方案七功能分析：采用盘形滚子凸轮机构，通过电机的转动带动凸轮的转动，进而实现左右的往复运动。合理安排凸轮尺寸，可以实现往复的间歇运动。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
12、的原动件通常由同一构件（分配轴）统一控制。 1) 槽凸轮印花机构，槽轮输送机构，不完全齿轮定位机构如图1所示，印花机构是由槽凸轮机构组成的。输送机构由槽轮机构完成。定位机构由摇杆机构和弹簧滑块机构组成。通过控制不完全齿轮可以控制定位的时间和滑块的移动距离。2) 凸轮弹簧印花机构，不完全齿轮输送机构，摇杆-移动凸轮定位机构如图2示，印花机构是由凸轮机构和弹簧组合而成的。输送机构由不完全齿轮机构完成。定位机构由摇杆机构和移动凸轮滑块机构组成。 图23) 槽凸轮印花机构，槽轮输送机构，槽凸轮定位机构 如图3所示，印花机构是由槽凸轮机构组成的。输送机构由槽轮机构完成。定位机构由槽凸轮机构组成。 图三4机构组合方案的确定由于完成印花机构三个基本动作中都需要短暂的间歇或长时间的间歇运动考虑以上功能的运动要求在我制定的三个方案中都满足功能要求但由于方案二中压紧装置采用圆柱槽轮机构，考虑到加工困难，制作成本高等因素其次尺寸过大受力不平衡因此不选方案二;方案三
