旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)(機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì))

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)學(xué)院機(jī)電建工學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級機(jī)自091成員余建豐柴佳力李澤龍指導(dǎo)老師李盛宇日期201153063目錄1設(shè)計(jì)題目211設(shè)計(jì)條件212設(shè)計(jì)任務(wù)313設(shè)計(jì)思路32原動(dòng)機(jī)的選擇33傳動(dòng)比分配34傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)441減速器設(shè)計(jì)442第二次減速裝置設(shè)計(jì)543第三次減速裝置設(shè)計(jì)544齒輪的設(shè)計(jì)65方案選擇851綜述852選擇設(shè)計(jì)方案853方案確定106機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖117凸輪設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核128連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核139間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1510整體評價(jià)1611設(shè)計(jì)小結(jié)1712參考資料17主要結(jié)果1設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。在轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺上對包裝容器（如玻璃瓶）連續(xù)灌裝流體（如飲料、酒、冷霜等），轉(zhuǎn)臺有多工位停歇，以實(shí)現(xiàn)灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準(zhǔn)確地灌裝、封口，應(yīng)有定位裝置。如圖11中，工位1輸入空瓶；工位2灌裝；工位3封口；工位4輸出包裝好的容器。1234傳送帶固定工作臺轉(zhuǎn)臺圖11六工位轉(zhuǎn)盤11設(shè)計(jì)條件該機(jī)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)方式為機(jī)械傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù)方案號轉(zhuǎn)臺直徑MM電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速R/MIN灌裝速度R/MINA600144010B550144012C50096010N轉(zhuǎn)速每小時(shí)生產(chǎn)定額/（轉(zhuǎn)盤的?？讛?shù)60）（6060）/（660）10R/MIN12設(shè)計(jì)任務(wù)1旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)一般應(yīng)包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等三種常用機(jī)構(gòu)。2設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比（皮帶傳動(dòng)傳動(dòng)比I2，每級齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比I75）3繪制旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案簡圖，并用運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖分配各機(jī)構(gòu)節(jié)拍。4解析法對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度，加速度分析，繪出運(yùn)動(dòng)線圖。圖解法或解析法設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)。5在圖紙上畫出凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（包括位移曲線，凸輪輪廓線和從動(dòng)件的初始位置）；要求確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，確定凸輪輪廓線。6設(shè)計(jì)計(jì)算其中一對齒輪機(jī)構(gòu)。7編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。13設(shè)計(jì)思路1采用灌裝泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。2采用軟木塞或金屬冠蓋封口，它們可以由氣泵吸附在壓蓋機(jī)構(gòu)上，由壓蓋機(jī)構(gòu)壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在瓶口）。設(shè)計(jì)者只需設(shè)計(jì)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的壓蓋機(jī)構(gòu)。壓蓋機(jī)構(gòu)可采用移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等平面連桿機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)。3此外，需要設(shè)計(jì)間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺的間歇傳動(dòng)。為保證停歇可靠，還應(yīng)有定位（縮緊）機(jī)構(gòu)。間歇機(jī)構(gòu)可采用槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)等。定位縮緊機(jī)構(gòu)可采用凸輪機(jī)構(gòu)等。2原動(dòng)機(jī)的選擇本身設(shè)計(jì)采用方案A。故采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速為1440R/MIN。3傳動(dòng)比分配原動(dòng)機(jī)通過三次減數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第一次減速，通過減速器三級減速到20R/MIN,其傳動(dòng)比分別為2、6、6。第二次減速，夾緊裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置及壓蓋裝置所需轉(zhuǎn)速為10R/MIN,另設(shè)計(jì)一級減速，使轉(zhuǎn)速達(dá)到要求，其傳動(dòng)比分別為2。第三次減速，傳送帶滾軸直徑約為10CM，其轉(zhuǎn)速為5R/MIN即可滿足要求，另設(shè)兩級減速，傳動(dòng)比都為2即可。4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)41減速器設(shè)計(jì)減速器分為三級減速，第一級為皮帶傳動(dòng)，后兩級都為齒輪傳動(dòng)。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下1324561為皮帶輪I12。2、3、4、5、6為齒輪Z220Z3120Z420Z5120Z620I32Z3/Z2120/206I54Z5/Z4120/206N1N/I1I32I341440/26620R/MINZ220Z3120Z420Z5120Z620N1440R/MINI12I326I546N120R/MIN42第二次減速裝置設(shè)計(jì)減速器由齒輪6輸出20R/MIN的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過一級齒輪傳動(dòng)后，減少到10R/MIN。6、7為齒輪Z620Z740I76Z7/Z640/202N2N1/I7620/210R/MIN減速器743第三次減速裝置設(shè)計(jì)減速器由齒輪6輸出20R/MIN的轉(zhuǎn)速，經(jīng)兩級減速后達(dá)到5R/MIN,第一級為齒輪傳動(dòng)，第二級為皮帶傳動(dòng)。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下Z620Z740I762N210R/MIN減速器6896、8為齒輪Z620Z8409為皮帶輪I92I86Z8/Z640/202N3N1/I86I920/225R/MIN44齒輪的設(shè)計(jì)上為一對標(biāo)準(zhǔn)直齒輪（傳動(dòng)裝置中的齒輪6和齒輪7）。具體參數(shù)為Z620，Z740，M5MM，20。中心距AMZ6Z7/252040/2150MMZ620Z840I92I862N35R/MINZ620分度圓半徑R6AZ6/（Z7Z6）18020/（2040）50MMR7AZ7/（Z7Z6）18040/（2040）100MM基圓半徑RB6MZ6COS520COS2047MMRB7MZ7COS540COS2094MM齒頂圓半徑RA6Z62HAM/220215/255MMRA7Z72HAM/240215/2105MM齒頂圓壓力角A6ARCCOS【Z6COS/（Z62HA）】ACRCOS【20COS20/（2021）】3132A7ARCCOS【Z7COS/（Z72HA）】ACRCOS【40COS20/（4021）】2650基圓齒距PB6PB7MCOS3145COS201476MM理論嚙合線N1N2實(shí)際嚙合線AB重合度A【Z6TANA6TANZ7TANA7TAN】/2【20TAN3132TAN2040TAN2650TAN20】/2164A1這對齒輪能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)Z740M5MM20A150MMR650MMR7100MMRB647MMRB794MMRA655MMRA7105MMA63132A72650PB61476MMA16415方案選擇51綜述待灌瓶由傳送系統(tǒng)一般經(jīng)洗瓶機(jī)由輸送帶輸入或人工送入灌裝機(jī)進(jìn)瓶機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)臺有多工位停歇，可實(shí)現(xiàn)灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準(zhǔn)確地灌裝、封口，應(yīng)有定位裝置。我們將設(shè)計(jì)主要分成下幾個(gè)步驟1輸入空瓶這個(gè)步驟主要通過傳送帶來完成，把空瓶輸送到轉(zhuǎn)臺上使下個(gè)步驟能夠順利進(jìn)行。2灌裝這個(gè)步驟主要通過灌瓶泵灌裝流體，而泵固定在某工位的上方。3封口用軟木塞或者金屬冠通過沖壓對瓶口進(jìn)行密封的過程，主要通過連桿結(jié)構(gòu)來完成沖壓過程。4輸出包裝好的容器步驟基本同1，也是通過傳送帶來完成。以上4個(gè)步驟由于灌裝和傳送較為簡單無須進(jìn)行考慮，因此，旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮便在于轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)、封口時(shí)的沖壓過程、工件的定位，和實(shí)現(xiàn)這3個(gè)動(dòng)作的機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計(jì)問題。52選擇設(shè)計(jì)方案機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方案轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪封口的壓蓋機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)工件的定位機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)根據(jù)上表分析得知機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方案有2228種實(shí)現(xiàn)方案為了實(shí)現(xiàn)工件定位機(jī)構(gòu)，比較凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)之間的優(yōu)缺點(diǎn)；因?yàn)?）凸輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)長時(shí)間定位，而連桿機(jī)構(gòu)只能瞬時(shí)定位，定位效果差，精度低。2）凸輪機(jī)構(gòu)比連桿機(jī)構(gòu)更容易設(shè)計(jì)。3）結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)。所以，在這里凸輪機(jī)構(gòu)比連桿機(jī)構(gòu)更適用。為了實(shí)現(xiàn)封口的壓蓋機(jī)構(gòu)，比較凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)之間的優(yōu)缺點(diǎn)；因?yàn)橥馆啓C(jī)構(gòu)，1）加工復(fù)雜，加工難度大。2）造價(jià)較高，經(jīng)濟(jì)性不好。所以在這里連桿機(jī)構(gòu)比凸輪機(jī)構(gòu)更適用。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，比較槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪之間的優(yōu)缺點(diǎn)；因?yàn)?）與其他間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，不完全齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單。2）主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，其從動(dòng)輪的停歇次數(shù)，每次停歇的時(shí)間和每次傳動(dòng)的角度等變化范圍大，因而設(shè)計(jì)靈活。3）而且它一般適用于低速、輕載的場合，并且主動(dòng)輪和從動(dòng)輪不能互換。所以在這里我們選擇不完全齒輪來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)。綜上可知轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，我們選擇不完全齒輪機(jī)構(gòu)；封口的沖壓機(jī)構(gòu)，我們選擇連桿機(jī)構(gòu)；工件的定位機(jī)構(gòu)，我們選擇凸輪機(jī)構(gòu)。53方案確定轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為不完全齒輪機(jī)構(gòu)，封口的沖壓機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)，工件的定位機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)6機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺停止轉(zhuǎn)動(dòng)停止前進(jìn)后退夾緊停止灌裝前進(jìn)后退時(shí)間（角度）轉(zhuǎn)動(dòng)裝置加緊裝置壓蓋裝置03691258047367凸輪設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核此凸輪為控制定位工件機(jī)構(gòu)，由于空瓶大約為100MM，工件定位機(jī)構(gòu)只需60MM行程足夠，故凸輪的推程設(shè)計(jì)為60MM，以下為推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律901236M為了更好的利用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)凸輪，根據(jù)上圖以表格的形式表示出位移和轉(zhuǎn)角的關(guān)系。度數(shù)090105120120300315330360位移（MM）0306060300基圓實(shí)際輪廓線理論輪廓線基圓R0480MM滾子半徑RR30行程H60MM推程角30回程角30進(jìn)休止角S120遠(yuǎn)休止角S180最大壓力角MAX28308連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核此連桿控制封裝壓蓋機(jī)構(gòu)，由于空瓶高度約為250MM，故行程不宜超過300MM，由此設(shè)計(jì)如下連桿機(jī)構(gòu)R0480MMRR30H60MM3030S120S180MAX2830曲柄長A100MM連桿長B900MM偏心距E500MM行程S220MM級位夾角ARCCOS【E/AB）】ARCCOS【E/BA）】10最小傳動(dòng)角RMINARCCOS【E/BA）】513A100MMB900MME500MMS220MM10RMIN513K1121行程速比K（180）/（180）11219間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)這里我們采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)來完成轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)，下面我們用一張圖片來了解不完全齒輪如何完成間歇運(yùn)動(dòng)的。由于設(shè)計(jì)灌裝速度為10R/MIN，因此每個(gè)工作間隙為6S，轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)動(dòng)60用時(shí)1S，停留5S，由此設(shè)計(jì)如下不完全齒輪機(jī)構(gòu)，完成間歇運(yùn)用，以達(dá)到要求。Z左6Z右36左邊為不完全齒輪，右邊為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，左邊齒輪轉(zhuǎn)一圈，右邊齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)60。具體參數(shù)為Z左6，Z右36，M5MM，20，60。中心距AMZ左360/Z7/256636/2180MM分度圓半徑R左R右A/2180/290MM基圓半徑RB左RB右ACOS/2180COS20/2846MM齒頂圓半徑RA左RA右Z右2HAM/236215/295MM齒頂圓壓力角A左A右ARCCOS【Z右COS/（Z右2HA）】ACRCOS【36COS20/（3621）】27基圓齒距PB左PB右MCOS3145COS201476MM10整體評價(jià)在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)用到了連桿機(jī)構(gòu)，不完全機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)。完成了從瓶子的傳輸?shù)焦嘌b，壓蓋，最后輸出的機(jī)器。旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)，是同時(shí)要求有圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)和傳送帶的傳送的機(jī)構(gòu)，而且這兩部分要相互協(xié)調(diào)，相互配合工作的過程。圓盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)部分因?yàn)樵谙到y(tǒng)的原始要求中需要有間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的特性，而工位為6個(gè)，所以在其中首先引入了可以實(shí)現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的典型機(jī)構(gòu)不完全齒輪。且不完全齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是圓盤轉(zhuǎn)速的6倍，并且在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)分別在6個(gè)工位進(jìn)行停歇。此外，我們采用了連桿機(jī)構(gòu)來完成壓蓋過程。我們設(shè)計(jì)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)，剛好能夠完成這一工作任務(wù)。所以總而言之，我們的設(shè)計(jì)方案還是可行的。11設(shè)計(jì)小結(jié)M5MM2060A180MMR左R右90MMRB左846MMRB右846MMRA左RA右95MMA左A右27PB左1476MMPB右1476MM這是上大學(xué)以來完成的第一次課程設(shè)計(jì)，雖說萬事開頭難，我們遇到了很多的困難，但對于我們來說這是一次難得的學(xué)習(xí)與鍛煉的機(jī)會(huì)。這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)星期，時(shí)間上雖有些緊張，做設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮的也并不周全，但我們利用這段時(shí)間鞏固了所學(xué)的知識，把所學(xué)理論運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，也充分的鍛煉自己的創(chuàng)新能力。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，我們也遇到了許多的困難，不過經(jīng)過我們大家的團(tuán)結(jié)努力，一點(diǎn)點(diǎn)克服了困難，最終設(shè)計(jì)出了自己的方案。通過這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，掌握了一些常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或簡單機(jī)器的設(shè)計(jì)方法和過程，提高了我們綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程理論的能力，培養(yǎng)了分析和解決一般機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)