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1、机械原理课程设计阐明书设计题目_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 U10613 陈超彬 学号 U10520 万小康 学号 U10677 指引教师 _冯丹凤 _完毕日期 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.原动机类型选取22.2.减速器类型选取22.3.实现压盖动作机构选取32.4.实现装箱动作机构选取32.5.系统运动方案拟定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、2.电动机选取63.3.传动比计算和分派73.3.1.总传动比计算73.3.2.分派各级传动比73.4.传动参数计算73.4.1.各轴转速计算73.4.2.各轴输入功率计算83.4.3.各轴输入转矩计算83.4.4.各轴传动参数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.选取槽轮槽数和拨盘圆销数144.2.3.基本尺寸计算154.2.4.槽轮运动特性分析165收获和体会176参照文献187附录19图表目录图 1曲柄
3、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成果181 设计任务书1.1. 设计题目设计一种对生产线上啤酒瓶进行自动压盖机器。1.2. 工作原理与工艺动作过程啤酒瓶压盖机工作原理1是运用电机带动推杆下降压紧瓶盖顶端，
4、使锁口装置自动锁紧锁盖。压盖机台面和防护罩普通都为不锈钢材料制造，强度大，耐磨损，使用寿命长。通过压盖机轧啤酒瓶盖密封性好。工艺动作过程为：推杆做与啤酒瓶同步圆周运动，为了实现自动压盖，推杆需做上下来回运动：一方面运用磁力将瓶盖吸附到推杆封口头中，然后推杆以特定运动规律先上升再向下运动，当其将达到最低点时，正好对准运动啤酒瓶口，实现迅速压盖。然后封口头继续上升、下降，在另一种最低点处取瓶盖，继续这一过程。压盖后啤酒瓶继续运动，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300mm； 推杆直径30mm
5、； 传播带宽度：90mm。1.4. 设计规定1） 完全2个以上工艺动作；2） 生产能力达到14400瓶/小时；3） 具备较高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，噪音控制在恰当范畴内；6） 满足传动精度，凸轮机构、槽轮机构具备一定耐磨性；7） 工作过程安全可靠。 2 系统运动方案设计拟定系统工艺动作之后，需选取适当机构型式将其实现，故这一过程也称为机构选型2，它需要考虑多方面因素，如运动变换规定、尺寸限制、制导致本、动力性能、效率高低、操作以便安全可靠等等。2.1. 原动机类型选取在机械系统设计过程中，原动机选取是非常重要一种环节，由于它
6、直接影响到动力输出稳定性、系统运营效率和总体构造。当代机械中，常用原动机有热机、电动机、液动机和气动机，各自具备不同特点和应用。热机涉及蒸汽机和内燃机，其应用范畴相对单一，重要用于经常变换工作场合机械设备和运送车辆。电动机在当代机械中应用最为广泛，特别是交流异步电动机，其具备构造简朴，价格低廉，动力源以便等长处，但功率系数较低，且调速不便，合用于运营环境比较稳定、调速范畴窄场合。液动机普通调速以便，且传动链较短，但需配备液压站，成本较高。当只需实现简朴运动变换时，气动机较为以便，其缺陷是有一定噪声。本设计中对原动机规定为：运营环境稳定、构造简朴、成本较低，综合以上各种原动机特点，选取交流异步电
7、动机作为压盖机原动机。2.2. 减速器类型选取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，普通可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器。齿轮减速器长处是构造简朴，运转平稳，安装以便，其缺陷是传动比分派比较麻烦；而蜗杆减速器具备构造紧凑，传动比大，噪音低等长处，但容易引起发热、漏油、涡轮磨损等问题。行星齿轮减速器3重要特点有：构造紧凑、重量轻、体积小、传动比大等长处，但其构造比较复杂，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，构造尽量简朴，成本低廉，制造安装以便。综合以上各种减速器优缺陷，选取圆柱-圆锥齿轮减速器作
8、为啤酒压盖机减速器。2.3. 实现压盖动作机构选取在压盖机中，推杆运动为复合运动，即回转运动与具备特定运动规律上下来回运动。满足这种规定机构有诸多，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所式为典型曲柄滑块机构，具备构造简朴，零件加工容易，易实现所需动作规定等长处，但其构造零件重用性差，比较适合于执行机构不变化系统。2. 凸轮机构图 2凸轮机构凸轮机构特点是构造简朴、紧凑，能精准实现所需运动轨迹，其缺陷是从动件行程不适当过大，且曲面加工成本较高。合用于传力较小、运动灵活、运动规律复杂场合。本设计中，推杆运动规律较为复杂，既有绕中心轴旋转运动，也有按给定规律来回
9、上下运动，结合以上两种机构特点分析，选取凸轮机构可以满足规定。2.4. 实现装箱动作机构选取瓶子压盖完毕后，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特点是构造简朴，工作可靠，易加工，转角精确，机械效率高。常被用来将积极件持续转动转换成从动件带有停歇单向周期性转动。但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时加速度大，有冲击，并随着转速增长或槽轮槽数减少而加剧，故不适当用于高速。2. 棘轮机构图 4棘轮机构棘轮机构长处是构造简朴，制造以便，能将持续转动转换成单向步进运动，但工作
10、时常伴有振动，齿尖磨损，传动平稳性差，因而它工作频率不能过高。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长处是构造简朴，容易制造，容许选取范畴比棘轮机构和槽轮机构大，因而设计灵活。其缺陷是从动轮在转动开始和终结时，角速度有突变，冲击较大，故普通只合用于低速、轻载工作条件。综合以上分析，结合压盖机工作条件，选取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间歇直线移动。2.5. 系统运动方案拟定综合以上分析，最后拟定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构造间歇机构转动-直移交流异步电动机
11、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种运动循环中各动作协调配合关系，选取推杆上下位移、槽轮转角、齿条直线位移为对象，以推杆绕空间凸轮主轴旋转一周为一种运动周期，画出系统运动循环图，成果如下：图 6系统运动循环图3 传动系统设计3.1. 传动方案分析机器普通由原动机、传动系统和执行系统构成。其中，传动系统是用来传递原动机运动和动力、变换其运动形式以满足执行系统需要，是机器重要构成某些。传动系统与否合理将直接影响机器工作性能、重量和成本。合理传动方案除满足执行系统功能外，还规定构造简朴、制造以便、成本低廉、传动效率高和使用维护以便。本设计中传动
12、方案为三级传动5。第一级为直齿锥齿轮传动，重要作用是变化传动方向。第二、三级为直齿圆柱齿轮传动，起着减速作用。通过整个传动系统变向和减速，达到满足执行系统规定传动比。综合以上分析，可作出啤酒瓶压盖机传动系统简图如下：图 7传动系统简图3.2. 电动机选取依照工作规定和条件，选用Y系列三相异步电动机6。这种电动机是供普通用途全封闭自扇冷笼型三相异步电动机，具备效率高、耗电少、性能好、噪声低、振动小、体积小、重量轻、运营可靠、维护以便等长处，具备广泛合用性。 结合啤酒瓶压盖机运营特点，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.
13、 传动比计算和分派3.3.1. 总传动比计算依照传动比定义有如下成果：其中：为电动机满载转速，本设计中为； 为压盖机工作转速，为。3.3.2. 分派各级传动比由于传动系统是三级传动，故应当满足如下公式：其中，为总传动比，、分别为第1、2、3级传动比。传动比分派原则可概括为7： 使各级传动承载能力大体相等（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浸油深度大体相等，润滑最为简便。结合以上原则，再查文献7中表16-1-3可拟定本设计中各级传动比为：3.4. 传动参数计算3.4.1. 各轴转速计算依照转速与传动比关系，计算如下：3.4.2. 各轴输入功率计算输
14、入功率与传动效率直接有关，依照文献7中表16-2-59，可查得各级传动效率为：，。故各轴输入功率为：3.4.3. 各轴输入转矩计算输入转矩与输入功率、转速关系为：。根据此式，结合以上数据，可计算各轴输入转矩，成果如下：3.4.4. 各轴传动参数以上成果可用下表表达：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依照有关传动参数，选取适当齿轮和轴，构成一种完整传动系统。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，凸轮机构重要为推杆提供特定运动规律，完毕压盖工作。由于压盖过程中啤酒瓶绕中心轴旋转，因而推杆运动必要满足如下规定： 绕中心轴作旋转运动，实现循环压盖。 空间上下运动，实现取盖上升下降压盖上升下降取盖动作流程。依照
