旋转型灌装机(机械设计制造及其自动化专业课程设计)

丽水学院《机械原理》课程设计0机械原理课程设计旋转型灌装机学院：机电建工学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机自091成员：余建丰柴佳力李泽龙指导老师：李盛宇日期：2011.5.30-6.3目录1.设计题目…………………………………………………………………………21.1设计条件…………………………………………………………………………21.2设计任务…………………………………………………………………………31.3设计思路…………………………………………………………………………3丽水学院《机械原理》课程设计12.原动机的选择…………………………………………………………………………33.传动比分配…………………………………………………………………………34.传动机构的设计…………………………………………………………………………44.1减速器设计…………………………………………………………………………44.2第二次减速装置设计…………………………………………………………………………54.3第三次减速装置设计…………………………………………………………………………54.4齿轮的设计…………………………………………………………………………65.方案选择…………………………………………………………………………85.1综述……………………………………………………………………………85.2选择设计方案……………………………………………………………………………85.3方案确定……………………………………………………………………………106．机械运动循环图……………………………………………………………………………117．凸轮设计、计算及校核……………………………………………………………………………128．连杆机构的设计及校核……………………………………………………………………………139．间歇机构设计……………………………………………………………………………1510.整体评价……………………………………………………………………………1611．设计小结……………………………………………………………………………1712.参考资料……………………………………………………………………………17主要结果1.设计题目设计旋转型灌装机。在转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连续灌装丽水学院《机械原理》课程设计2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1-1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。1234传送带固定工作台转台图1-1六工位转盘1.1设计条件该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动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/minA600144010B550144012C50096010n转速=每小时生产定额/（转盘的模孔数*60）=（60*60）/（6*60）=10r/min1.2设计任务1.旋转灌装机一般应包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种常用机构。2.设计传动系统并确定其传动比（皮带传动传动比i≈2，每级齿轮传动传动比i≤7.5）丽水学院《机械原理》课程设计33.绘制旋转型灌装机的运动方案简图，并用运动循环图分配各机构节拍。4.解析法对连杆机构进行速度，加速度分析，绘出运动线图。图解法或解析法设计平面连杆机构。5.在图纸上画出凸轮机构设计图（包括位移曲线，凸轮轮廓线和从动件的初始位置）；要求确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，确定凸轮轮廓线。6.设计计算其中一对齿轮机构。7.编写设计计算说明书一份。1.3设计思路1.采用灌装泵灌装流体，泵固定在某工位的上方。2．采用软木塞或金属冠盖封口，它们可以由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机构压入（或通过压盖模将瓶盖紧固在瓶口）。设计者只需设计作直线往复运动的压盖机构。压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。3.此外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台的间歇传动。为保证停歇可靠，还应有定位（缩紧）机构。间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构等。定位缩紧机构可采用凸轮机构等。2原动机的选择本身设计采用方案A。故采用电动机驱动，其转速为1440r/min。3传动比分配原动机通过三次减数达到设计要求。第一次减速，通过减速器三级减速到20r/min,其传动比分别为2、6、6。第二次减速，夹紧装置，转动装置及压盖装置所需转速为10r/min,另设计一级减速，使转速达到要求，其传动比分别为2。第三次减速，传送带滚轴直径约为10cm，其转速为5r/min即可满足要求，另设两级减速，传动比都为2即可。丽水学院《机械原理》课程设计44传动机构的设计4.1减速器设计减速器分为三级减速，第一级为皮带传动，后两级都为齿轮传动。具体设计示意图及参数如下1324561为皮带轮：i1＝2。2、3、4、5、6为齿轮：z2=20z3=120z4=20z5=120z6=20i32=z3/z2=120/20=6i54=z5/z4=120/20=6n1=n/(i1*i32*i34)=1440/(2*6*6)=20r/min4.2第二次减速装置设计减速器由齿轮6输出20r/min的转速，经过一级齿轮传动后，减少到10r/min。z2=20z3=120z4=20z5=120z6=20n=1440r/mini1＝2i32=6i54=6n1=20r/minz6=20z7=40丽水学院《机械原理》课程设计56、7为齿轮：z6=20z7=40i76=z7/z6=40/20=2n2=n1/i76=20/2=10r/min减速器674.3第三次减速装置设计减速器由齿轮6输出20r/min的转速，经两级减速后达到5r/min,第一级为齿轮传动，第二级为皮带传动。具体设计示意图及参数如下：i76=2n2=10r/min丽水学院《机械原理》课程设计6减速器6896、8为齿轮：z6=20z8=409为皮带轮：i9=2i86=z8/z6=40/20=2n3=n1/(i86*i9)=20/(2*2)=5r/min4.4齿轮的设计上为一对标准直齿轮（传动装置中的齿轮6和齿轮7）。具体参数为：z6=20，z7=40，m=5mm，α=20°。中心距：a=m(z6+z7)/2=5*(20+40)/2=150mmz6=20z8=40i9=2i86=2n3=5r/minz6=20z7=40m=5mmα=20°a=150mm丽水学院《机械原理》课程设计7分度圆半径：r6=a*z6/（z7+z6）=180*20/（20+40）=50mmr7=a*z7/（z7+z6）=180*40/（20+40）=100mm基圆半径：rb6=m*z6*cosα=5*20*cos20°=47mmrb7=m*z7*cosα=5*40*cos20°=94mm齿顶圆半径：ra6=(z6+2ha*)*m/2=(20+2*1)*5/2=55mmra7=(z7+2ha*)*m/2=(40+2*1)*5/2=105mm齿顶圆压力角：αa6=arccos【z6cosα/（z6+2ha*）】=acrcos【20cos20°/（20+2*1）】=31.32°αa7=arccos【z7cosα/（z7+2ha*）】=acrcos【40cos20°/（40+2*1）】=26.50°基圆齿距：pb6=pb7=πmcosα=3.14*5*cos20°=14.76mm理论啮合线：N1N2实际啮合线：AB重合度：εa=【z6(tanαa6-tanα)+z7(tanαa7-tanα)】/2π=【20(tan31.32°-tan20°)+40(tan26.50°-tan20°)】/2π=1.64εa＞1这对齿轮能连续转动r6=50mmr7=100mmrb6=47mmrb7=94mmra6=55mmra7=105mmαa6=31.32°αa7=26.50°pb6=14.76mmεa=1.64＞1丽水学院《机械原理》课程设计85.方案选择5.1综述待灌瓶由传送系统(一般经洗瓶机由输送带输入)或人工送入灌装机进瓶机构,转台有多工位停歇，可实现灌装、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。我们将设计主要分成下几个步骤：1．输入空瓶：这个步骤主要通过传送带来完成，把空瓶输送到转台上使下个步骤能够顺利进行。2．灌装：这个步骤主要通过灌瓶泵灌装流体，而泵固定在某工位的上方。3．封口：用软木塞或者金属冠通过冲压对瓶口进行密封的过程，主要通过连杆结构来完成冲压过程。4．输出包装好的容器：步骤基本同1，也是通过传送带来完成。以上4个步骤由于灌装和传送较为简单无须进行考虑，因此，旋转型灌装机运动方案设计重点考虑便在于转盘的间歇运动、封口时的冲压过程、工件的定位，和实现这3个动作的机构的选型和设计问题。5.2选择设计方案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工件的定位机构连杆机构凸轮机构根据上表分析得知机构的实现方案有2*2*2=8种实现方案丽水学院《机械原理》课程设计9为了实现工件定位机构，比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺点；因为：1）凸轮机构能实现长时间定位，而连杆机构只能瞬时定位，定位效果差，精度低。2）凸轮机构比连杆机构更容易设计。3）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。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；因为凸轮机构，1）加工复杂，加工难度大。2）造价较高，经济性不好。所以在这里连杆机构比凸轮机构更适用。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。所以在这里我们选择不完全齿轮来实现转盘的间歇运动。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，我们选择连杆机构；工件的定位机构，我们选择凸轮机构。丽水学院《机械原理》课程设计105.3方案确定转盘的间歇运动机构为不完全齿轮机构，封口的冲压机构为连杆机构，工件的定位机构为凸轮机构丽水学院《机械原理》课程设计116．机械运动循环图传送带转动转动转台停止转动停止前进后退夹紧停止灌装前进后退时间（角度）转动装置加紧装置压盖装置0°30°60°90°120°150°180°210°240°270°300°330°360°.丽水学院《机械原理》课程设计127．凸轮设计、计算及校核此凸轮为控制定位工件机构，由于空瓶大约为100mm，工件定位机构只需60mm行程足够，故凸轮的推程设计为60mm，以下为推杆的运动规律：90°120°300°330°60mm为了更好的利用反转法设计凸轮，根据上图以表格的形式表示出位移和转角的关系。度数0°-90°105°120°120°-300°315°330°-360°位移（mm）0306060300丽水学院《机械原理》课程设计13基圆实际轮廓线理论轮廓线基圆：r0=480mm滚子半径：rr=30行程：h=60mm推程角：φ=30°回程角：φ`=30°进休止角：φs=120°远休止角：φs`=180°最大压力角：αmax=28°＜30°8．连杆机构的设计及校核此连杆控制封装压盖机构，由于空瓶高度约为250mm，故行程不宜r0=480mmrr=30h=60mmφ=30°φ`=30°φs=120°φs`=180°αmax=28°＜30°丽水学院《机械原理》课程设计14超过300mm，由此设计如下连杆机构：曲柄长：a=100mm连杆长：b=900mm偏心距：e=500mm行程：s=220mm级位夹角：θ=arccos【e/(a+b）】-arccos【e/(b-a）】=10°a=100mmb=900mme=500mms=220mm