《机械原理课程设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理课程设计说明书（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械原理课程设计说明书设计题目_啤酒瓶压盖机机械系统方案设计_机械科学与工程 学院_机械设计制造及其自动化_专业班级 0701 设计人 刘玉贵 学号 U 陈超彬 学号 U 万小康 学号 U 指导教师 _冯丹凤 _完毕日期 2023 年 1 月 25 日目录1设计任务书11.1.设计题目11.2.工作原理与工艺动作过程11.3.原始参数11.4.设计规定12系统运动方案设计22.1.原动机类型的选择22.2.减速器类型的选择22.3.实现压盖动作的机构选择32.4.实现装箱动作的机构选择32.5.系统运动方案的拟定52.6.绘制系统运动循环图53传动系统设计63.1.传动方案分析63.2.电动机
2、的选择63.3.传动比的计算和分派73.3.1.总传动比的计算73.3.2.分派各级传动比73.4.传动参数的计算73.4.1.各轴转速的计算73.4.2.各轴输入功率的计算83.4.3.各轴输入转矩的计算83.4.4.各轴的传动参数84执行系统机构设计94.1.凸轮机构设计94.1.1.凸轮机构选型94.1.2.拟定从动件运动规律94.1.3.拟定基本参数114.1.4.凸轮轮廓曲线设计134.2.槽轮机构设计144.2.1.槽轮机构选型144.2.2.选择槽轮槽数和拨盘圆销数144.2.3.基本尺寸的计算154.2.4.槽轮运动特性分析165收获和体会176参考文献187附录19图表目录图
3、 1曲柄滑块机构3图 2凸轮机构3图 3单销四槽外槽轮机构4图 4棘轮机构4图 5不完全齿轮齿条机构4图 6系统运动循环图5图 7传动系统简图6图 8从动件上下位移曲线10图 9凸轮从动件的动力学特性11图 10从动件曲线12图 11曲率半径随旋转位移的变化曲线13图 12空间凸轮轮廓曲线14图 13槽轮某一瞬时位置16图 14槽轮运动特性16表格目录表 1系统运动方案8表 2传动系统各轴传动参数表11表 3外槽轮机构基本尺寸计算公式及结果181 设计任务书1.1. 设计题目设计一个对生产线上的啤酒瓶进行自动压盖的机器。1.2. 工作原理与工艺动作过程啤酒瓶压盖机的工作原理1是运用电机带动推杆
4、下降压紧瓶盖顶端，使锁口装置自动锁紧锁盖。压盖机台面和防护罩一般都为不锈钢材料制造，强度大，耐磨损，使用寿命长。通过压盖机轧的啤酒瓶盖密封性好。工艺动作过程为：推杆做与啤酒瓶同步的圆周运动，为了实现自动压盖，推杆需做上下往返运动：一方面运用磁力将瓶盖吸附到推杆的封口头中，然后推杆以特定的运动规律先上升再向下运动，当其将达成最低点时，恰好对准运动的啤酒瓶口，实现快速压盖。然后封口头继续上升、下降，在另一个最低点处取瓶盖，继续这一过程。压盖后的啤酒瓶继续运动，每四瓶进行一次装箱，而三次即装满一箱，这一动作可借助于槽轮机构实现。1.3. 原始参数 啤酒瓶尺寸：瓶身直径70mm，瓶口直径26mm，瓶高
5、300mm； 推杆直径30mm； 传输带宽度：90mm。1.4. 设计规定1） 完全2个以上的工艺动作；2） 生产能力达成14400瓶/小时；3） 具有较高的工作效率和自动化限度；4） 使用性能良好，运营稳妥可靠，维护成本低；5） 压盖过程冲击尽量小，噪音控制在适当范围内；6） 满足传动精度，凸轮机构、槽轮机构具有一定的耐磨性；7） 工作过程安全可靠。 2 系统运动方案设计拟定系统的工艺动作之后，需选择适宜的机构型式将其实现，故这一过程也称为机构的选型2，它需要考虑多方面的因素，如运动变换规定、尺寸限制、制导致本、动力性能、效率高低、操作方便安全可靠等等。2.1. 原动机类型的选择在机械系统设
6、计过程中，原动机的选择是非常重要的一个环节，由于它直接影响到动力输出的稳定性、系统运营效率和总体结构。现代机械中，常见的原动机有热机、电动机、液动机和气动机，各自具有不同的特点和应用。热机涉及蒸汽机和内燃机，其应用范围相对单一，重要用于经常变换工作场合的机械设备和运送车辆。电动机在现代机械中应用最为广泛，特别是交流异步电动机，其具有结构简朴，价格低廉，动力源方便等优点，但功率系数较低，且调速不便，合用于运营环境比较稳定、调速范围窄的场合。液动机一般调速方便，且传动链较短，但需配备液压站，成本较高。当只需实现简朴的运动变换时，气动机较为方便，其缺陷是有一定的噪声。本设计中对原动机的规定为：运营环
7、境稳定、结构简朴、成本较低，综合以上各种原动机的特点，选择交流异步电动机作为压盖机的原动机。2.2. 减速器类型的选择减速器是指原动机与工作机之间独立封锁式传动装置，用来减低转速并相应地增大转矩。减速器种类繁多，一般可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器。齿轮减速器的优点是结构简朴，运转平稳，安装方便，其缺陷是传动比的分派比较麻烦；而蜗杆减速器具有结构紧凑，传动比大，噪音低等优点，但容易引起发热、漏油、涡轮磨损等问题。行星齿轮减速器3的重要特点有：结构紧凑、重量轻、体积小、传动比大等优点，但其结构比较复杂，制造和安装较为困难，成本也高。在本设计中，对减速器规定为：传动比较小，结构尽量简朴
8、，成本低廉，制造安装方便。综合以上各种减速器的优缺陷，选择圆柱-圆锥齿轮减速器作为啤酒压盖机的减速器。2.3. 实现压盖动作的机构选择在压盖机中，推杆的运动为复合运动，即回转运动与具有特定运动规律的上下往返运动。满足这种规定的机构有很多，在此仅讨论曲柄滑块机构和凸轮机构。1. 曲柄滑块机构图 1曲柄滑块机构图1所式为典型的曲柄滑块机构，具有结构简朴，零件加工容易，易实现所需动作规定等优点，但其结构零件重用性差，比较适合于执行机构不改变的系统。2. 凸轮机构图 2凸轮机构凸轮机构的特点是结构简朴、紧凑，能精的确现所需的运动轨迹，其缺陷是从动件行程不宜过大，且曲面加工成本较高。合用于传力较小、运动
9、灵活、运动规律复杂的场合。本设计中，推杆的运动规律较为复杂，既有绕中心轴的旋转运动，也有按给定规律往返的上下运动，结合以上两种机构的特点分析，选择凸轮机构可以满足规定。2.4. 实现装箱动作的机构选择瓶子压盖完毕后，每四瓶进行一次装箱，而三次可装满一箱。这个动作须由间歇机构完毕，涉及槽轮机构、棘轮机构和不完全齿轮齿条机构4。1. 槽轮机构图 3单销四槽外槽轮机构槽轮机构的特点是结构简朴，工作可靠，易加工，转角准确，机械效率高。常被用来将积极件的连续转动转换成从动件的带有停歇的单向周期性转动。但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大，有冲击，并随着转速的增长或槽轮槽数的减少而加
10、剧，故不宜用于高速。2. 棘轮机构图 4棘轮机构棘轮机构的优点是结构简朴，制造方便，能将连续转动转换成单向步进运动，但工作时常伴有振动，齿尖磨损，传动平稳性差，因此它的工作频率不能过高。3. 不完全齿轮齿条机构图 5不完全齿轮齿条机构不完全齿轮齿条机构的优点是结构简朴，容易制造，允许选择的范围比棘轮机构和槽轮机构的大，因而设计灵活。其缺陷是从动轮在转动开始和终止时，角速度有突变，冲击较大，故一般只合用于低速、轻载的工作条件。综合以上分析，结合压盖机的工作条件，选择槽轮机构实现间歇运动。此外，为了保证箱子每装四瓶可以直线移动一次，还需将齿轮与槽轮固结，再通过齿轮齿条啮合实现箱子的间歇直线移动。2
11、.5. 系统运动方案的拟定综合以上的分析，最终拟定的系统运动方案见下表:表 1系统运动方案原动机减速器压盖结构间歇机构转动-直移交流异步电动机齿轮减速器空间圆柱凸轮槽轮齿轮齿条2.6. 绘制系统运动循环图为了表达压盖机各执行机构在一个运动循环中各动作的协调配合关系，选择推杆的上下位移、槽轮的转角、齿条的直线位移为对象，以推杆绕空间凸轮主轴旋转一周为一个运动周期，画出系统运动循环图，结果如下：图 6系统运动循环图3 传动系统设计3.1. 传动方案分析机器一般由原动机、传动系统和执行系统组成。其中，传动系统是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足执行系统的需要，是机器的重要组成部分。传动
12、系统是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足执行系统的功能外，还规定结构简朴、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中传动方案为三级传动5。第一级为直齿锥齿轮传动，重要作用是改变传动的方向。第二、三级为直齿圆柱齿轮传动，起着减速作用。通过整个传动系统的变向和减速，达成满足执行系统规定的传动比。综合以上分析，可作出啤酒瓶压盖机的传动系统简图如下：图 7传动系统简图3.2. 电动机的选择根据工作规定和条件，选用Y系列三相异步电动机6。这种电动机是供一般用途的全封闭自扇冷笼型三相异步电动机，具有效率高、耗电少、性能好、噪声低、振动小、体积小、重量轻、运营可靠、
13、维护方便等优点，具有广泛合用性。 结合啤酒瓶压盖机的运营特点，本设计中选用Y系列(IP44)三相异步电动机B3_80-132，其转速为940RPM，额定功率1.5KW。3.3. 传动比的计算和分派3.3.1. 总传动比的计算根据传动比的定义有如下结果：其中：为电动机满载转速，本设计中为； 为压盖机的工作转速，为。3.3.2. 分派各级传动比由于传动系统是三级传动，故应当满足以下公式：其中，为总传动比，、分别为第1、2、3级传动比。传动比的分派原则可概括为7： 使各级传动的承载能力大体相等（齿面接触强度大体相等）； 使减速器能能获得最小外形尺寸和重量； 使各级传动中大齿轮的浸油深度大体相等，润滑
14、最为简便。结合以上原则，再查文献7中的表16-1-3可拟定本设计中的各级传动比为：3.4. 传动参数的计算3.4.1. 各轴转速的计算根据转速与传动比的关系，计算如下：3.4.2. 各轴输入功率的计算输入功率与传动效率直接相关，根据文献7中的表16-2-59，可查得各级的传动效率为：，。故各轴输入功率为：3.4.3. 各轴输入转矩的计算输入转矩与输入功率、转速的关系为：。依据此式，结合以上数据，可计算各轴输入转矩，结果如下：3.4.4. 各轴的传动参数以上结果可用下表表达：表 2传动系统各轴传动参数表 项目轴号功率转速转矩传动比0轴1.594015.241轴1.425427.2731.852.22轴1.39792.88143.644.63轴1.38330.96425.683.0根据相关的传动参数，选择合适的齿轮和轴，组成一个完整的传动系统。4 执行系统机构设计4.1. 凸轮机构设计4.1.1. 凸轮机构选型在啤酒瓶压盖机中，凸轮机构重要
