机械原理课程设计

课程设计说明书设计题目：旋转型灌装机专业：车辆工程班级：车辆工程09-1设计人：岳智涛学号：200901040335山东科技大学2011年07月07日课程设计任务书学院机械电子工程学院专业车辆工程班级2009-1姓名岳智涛一、课程设计题目：旋转型灌装机二、课程设计主要参考资料[1]课程设计指导书[2]孙桓，陈作模.机械原理[M].7版.北京：高等教育出版社，2006[3]杨晓辉.简明机械使用手册[M]．北京：高等科学出版社,2006[4]唐亚楠，罗浩，陈兴来等．机械原理同步辅导习题全解[M]．北京：中国矿业大学出版社。2010三、课程设计应解决主要问题（1）通过机构设计满足机构的运动要求（2）优化结构设计，提高可行性以及机构工作的稳定性（3）通过不完全齿轮和凸轮实现转台的间歇运动和压盖动作四、课程设计相关附件（如：图纸、软件等）（1）A3结构原理图（2）课程设计说明书一份（3）电子稿一份五、任务发出日期：2011.07.04任务完成日期：2011.07.08指导教师签字：系主任签字：指导教师对课程设计的评语指导教师签字：年月日山东科技大学学生课程设计目录1课程设计任务...................................................................................11.1设计题目...................................................................................................11.2设计要求...................................................................................................11.3原始数据...................................................................................................12机械系统方案设计............................................................................32.1功能描述...................................................................................................32.2机械系统运动功能系统图.......................................................................32.3系统方案拟定与比较...............................................................................33系统尺度综合...................................................................................64系统运动学分析...............................................................................95系统动力学分析..............................................................................146课程设计总结.................................................................................12参考文献.............................................................................................13山东科技大学学生课程设计第1页1课程设计任务1.1设计题目旋转型灌装机1.2设计要求设计旋转型灌装机。在转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连续灌装流体（如饮料、酒、冷霜等），转台有多工位停歇，以实现灌装、封口等工序。为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。如图9中，工位1：输入空瓶；工位2：灌装；工位3：封口；工位4：输出包装好的容器，各工位停歇时间为0.5s。1234传送带固定工作台转台1.3原始数据山东科技大学学生课程设计第2页表7旋转型灌装机技术参数方案号转台直径mm电动机转速r/min灌装速度r/minA60014405.B60014406C55014405D55014406E5009606F5009605山东科技大学学生课程设计第3页2机械系统方案设计2.1功能描述在转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连续灌装流体（如饮料、酒、冷霜等），转台有多工位停歇，以实现灌装、封口等工序。实现的功能是转台的停歇，压盖，在停歇过程中实现压盖的动作。输送线上的待灌瓶子等间距放置，在传送带上进行直线输送，待灌瓶子送至1处开始随工作台转动1.5秒达到2处时停止0.5秒，由灌装设备装被装物。然后被送至下一个工位进行包装。原动机转速为960r/min，实现工作台的转速为5r/min。2.2机械系统运动分析原动机通过皮带和减速器减速达到一定的转速后，用不完全齿轮实现转台的间歇运动，用凸轮机构实现压盖的功能运动间歇运动间歇运动间歇运动间歇运动间歇运动间歇回程静止推进压盖回程静止推进压盖回程回程推进压盖回程静止推进压盖回程静止推进压盖回程静止推进压盖图2机械系统工作循环图山东科技大学学生课程设计第4页2.3系统方案拟定与比较机构实现方案转盘的间歇运动机构槽轮机构不完全齿轮封口的压盖机构连杆机构凸轮机构2.3.4方案比较为了实现转盘的间歇运动机构，比较槽轮机构和不完全齿轮之间的优缺点；因为：1）与其他间歇运动机构相比，不完全齿轮机构结构简单。2）主动轮转动一周时，其从动轮的停歇次数，每次停歇的时间和每次传动的角度等变化范围大，因而设计灵活。3）而且它一般适用于低速、轻载的场合，并且主动轮和从动轮不能互换。所以在这里选择不完全齿轮来实现转盘的间歇运动。为了实现封口的压盖机构，比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺点：1）凸轮机构比连杆机构更容易设计。2）结构简单，容易实现。所以，在这里凸轮机构比连杆机构更适用综上可知：转盘的间歇运动机构，我们选择不完全齿轮机构；封口的冲压机构，，我们选择凸轮机构。山东科技大学学生课程设计第5页z1z2z2`z3z4z8z9z5z7z6山东科技大学学生课程设计第6页3机械系统尺度综合3.1不完全齿轮由于转台的转速是5转每分，每转60度需时2秒，其中间歇设为0.5秒，实际转速为1.5秒转动60度，山东科技大学学生课程设计第7页左边为不完全齿轮，右边为标准齿轮，左边齿轮转一圈，右边齿轮转动60°。具体参数为：z左=6，z右=36，m=5mm，α=20°，θ左=60°。θ右=270°中心距：a=m(z左*360°/θ左+z7)/2=5*(6*360/270+36)/2=110mm分度圆半径：r右=mz右=90mmr左=a-r右=20mm基圆半径：rb右=a*cosα/2=180*cos20°/2=84.6mmrb左=18.8mm齿顶圆半径：ra右=(z右+2ha*)*m/2=(36+2*1)*5/2=95mmra左=r左+ha*m=25mm齿顶圆压力角：αa右=arccos【z右cosα/（z右+2ha*）】=acrcos【36cos20°/（36+2*1）】=27°αa左=arccos【z左*360°/θ左cosα/（z左*360°/θ左+2ha*）】=41.25基圆齿距：Pb左=Pb右=πmcosα=3.14*5*cos20°=14.76mm3.2传动齿轮的设计3.2.1皮带传动，i=2；3.2.2第一齿轮传动z1=20，d1=100mm，n1=480r/min；山东科技大学学生课程设计第8页Z2=80d2=400mm，n2=120r/min；i12=4；第二级齿轮传动z2＇=20，d2＇=100mm，n2＇=120r/min；Z3=80d3=400mm，n2=30r/min；i2＇3=4；3.3凸轮设计任务要求所推瓶子的直径为80mm，为了工作安全，令推杆的升程h0=60mm，根据优化后的工作循环图可知凸轮的升程角o=60°，回程角‘o=60°，推杆的运动规律我们采用了一次多项式运动规律，最后得到：推杆的升程运动方程为0a/60/60soo推杆的回程运动方程为0a/60)/1(60s'oo'推杆的运动方程确定后，再确定凸轮的尺寸。根据基圆半径的计算公式：22otan/ed/dsres，其中e=0，取许用压力角[]=30°，算得ro99mm，我们最终取得ro=100mm，然后根据推杆升程h0=60mm，以及升程角和回程角，就可确定出凸轮的形状，如图13所示。图13所示凸轮位置即为与曲柄滑块相配合的起始位置，山东科技大学学生课程设计第9页以此位置建立xoy坐标系。根据此坐标系可以得出推杆行程的具体方程(为主轴在一个周期内转过的角度)：h1=50(1-°)mm(0°50)h2=0(50°250o)h3=60()/60°mm(250°250)h4=0(310°350)h5=60[1-(-350°)/60°]mm(350°360)图13凸轮机构山东科技大学学生课程设计第10页4机械系统运动学分析根据图13所做xoy坐标系以及推杆的运动方程h，就可得出凸轮理论轮廓曲线方程(为主轴在一个周期内转过的角度)：cosh100y500sinh100x11cos100y50250sin100xcosh100y310250sinh100x33cosh100y350310sinh100x00cosh100y360350sinh100x55为了使凸轮和推杆的配合更加平稳，避免出现剧烈跳动，把推杆的底部设计成滚子。加上滚子后，凸轮的实际轮廓曲线应当在其理论轮廓曲线上加以修正。。山东科技大学学生课程设计第11页山东科技大学学生课程设计第12页5课程设计总结本次课程设计是我进入大学以来第一次对自己所学知识和实践能力的综合检测，使我受到许多启发。首先，通过此次课程设计，是我对所学的知识有了一个更加深刻的影响和一个完整的体系，培养了自己分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力。对平面连杆机构、摇杆、齿轮、槽轮等一些课本上独立的知识有了更加深刻的理解和联系，要使这些基本结构能组成功能强大的各种机构，我的学习还有待于更深入。其次，这次课程设计过程中，使我了解到团队的力量是无限的。与同学们激烈讨论，团结合作，共同努力，最终完美的实现了机构的设计，是本次课程设计中珍贵的体验。此外，希望我们能有更多的机会参与课程设计，提高自主创新能力。这次课程设计我投入了很多的时间和精力，我觉得这是完全值得的。在我看来，课程设计比考试更能检测出学习的深度和精度。独立思考，勇于创新，动手能力都得到了进一步的加强。最后，衷心感谢曹冲振老师这个学期的悉心教导与鼓励，在课堂上为我们补充了很多知识，带领我们走进了奇妙的机械世界。在曹老师的耐心指导下，我们才能完成了这次的课程设计，并从中学到了更多的知识。山东科技大学学生课程设计第13页参考文献[1]课程设计指导书[2]孙桓，陈作模.机械原理[M