旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動方案設(shè)計

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機(jī)械原理課程設(shè)計旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動方案設(shè)計目 錄一. 題目二. 設(shè)計題目及任務(wù) …………………………………………………………………………12.1 設(shè)計題目 …………………………………………………………………………12.2 設(shè)計任務(wù) …………………………………………………………………………1三．運(yùn)動方案 …………………………………………………………………………23.1 方案一 …………………………………………………………………………23.1 方案二 …………………………………………………………………………23.3 方案三 …………………………………………………………………………23.4 凸輪式灌裝機(jī) …………………………………………………………………………4四. 運(yùn)動循環(huán)圖 …………………………………………………………………………4五. 尺寸設(shè)計 …………………………………………………………………………45.1 蝸輪蝸桿設(shè)計 …………………………………………………………………………55.2 齒輪設(shè)計 …………………………………………………………………………55.3 傳送帶設(shè)計 …………………………………………………………………………55.4 曲柄滑塊設(shè)計 …………………………………………………………………………55.5 平行四邊形機(jī)構(gòu)設(shè)計 …………………………………………………………………55.6 槽輪的設(shè)計 …………………………………………………………………………5六. 電算法與運(yùn)動曲線圖 ………………………………………………………………………66.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動曲線圖…………………………………………………………………662 平行四邊形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動曲線圖 …………………………………………………………6七. 小結(jié) ……………………………………………………………………………87.1 方案簡介 ……………………………………………………………………………87.2 設(shè)計小結(jié) ……………………………………………………………………………8八. 參考數(shù)目 ……………………………………………………………………………8一、題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動方案設(shè)計二、設(shè)計題目及任務(wù)2.1 設(shè)計題目設(shè)計旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。在轉(zhuǎn)動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，以實現(xiàn)灌裝，封口等工序為保證這些工位上能夠準(zhǔn)確地灌裝、封口，應(yīng)有定位裝置。如圖 1 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。圖 1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)該機(jī)采用電動機(jī)驅(qū)動，傳動方式為機(jī)械傳動。技術(shù)參數(shù)見表 1表 1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù)方案號 轉(zhuǎn)臺直徑mm電動機(jī)轉(zhuǎn)速r/min灌裝速度r/minA 600 1440 10B 550 1440 122.2 設(shè)計任務(wù)1．旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)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)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3.圖紙上畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)地運(yùn)動方案簡圖，并用運(yùn)動循環(huán)圖分配各機(jī)構(gòu)運(yùn)動節(jié)拍。4.電算法對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度、加速度分析，繪出運(yùn)動曲線圖。用圖解法或解析法設(shè)計連桿機(jī)構(gòu)。5．凸輪的設(shè)計計算。按凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求選擇從動件的運(yùn)動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運(yùn)動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖6.齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算。7．編寫設(shè)計計算說明書。8.完成計算機(jī)動態(tài)演示。2.3 設(shè)計提示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)計者只需設(shè)計作直線往復(fù)運(yùn)動的壓蓋機(jī)構(gòu)。壓蓋機(jī)構(gòu)可采用移動導(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)計間歇傳動機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺的間歇傳動。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。三、運(yùn)動方案3.1 方案一：（機(jī)構(gòu)簡圖見附圖）用定軸輪系減速，由不完全齒輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的間歇性轉(zhuǎn)動。此方案的優(yōu)點是，標(biāo)準(zhǔn)直齒輪與不完全齒輪均便于加工。缺點：一方面，傳動比過大，用定軸輪系傳動時，占用的空間過大，使整個機(jī)構(gòu)顯得臃腫，且圓錐齒輪加工較困難；另一方面，不完全齒輪會產(chǎn)生較大沖擊，同時只能實現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動而不能實現(xiàn)自我定位。3.2 方案二：灌裝與壓蓋部分采用如圖所示的等寬凸輪，輸送部分采用如圖所示的步進(jìn)式傳輸機(jī)構(gòu)。缺點：等寬凸輪處會因摩擦而磨損，從而影響精確度；步進(jìn)式傳輸機(jī)構(gòu)在輸出瓶子的時候，需要一運(yùn)動精度高的撥桿。3.3 方案三：1. 如圖所示，由發(fā)動機(jī)帶動，經(jīng)蝸桿渦輪減速；通過穿過機(jī)架的輸送帶輸入輸出瓶子；由槽輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動與定位；壓蓋灌裝機(jī)構(gòu)采用同步的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，另外，在壓蓋灌裝機(jī)構(gòu)中，分別設(shè)置了進(jìn)料口、進(jìn)蓋口以及余料的出口，如上圖所示。此方案為我們最終所選擇的方案。2. 優(yōu)缺點分析。優(yōu)點：蝸輪蝸桿傳動平衡，傳動比大，使結(jié)構(gòu)緊湊；傳送帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小；槽輪機(jī)構(gòu)能實現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動且能較好地定位，便于灌裝、壓蓋的進(jìn)行。缺點：在平行四邊行機(jī)構(gòu)中會出現(xiàn)死點，在機(jī)構(gòu)慣性不大時會影響運(yùn)動的進(jìn)行；由于機(jī)構(gòu)尺寸的限制，槽輪需用另外的電動機(jī)來帶動。3.4 凸輪式灌裝機(jī)在設(shè)計過程中，曾考慮過用下圖的凸輪機(jī)構(gòu)作為壓蓋灌裝機(jī)構(gòu)，從而六個工位連續(xù)工作，以提高效率，但考慮到輸送裝置等各方面原因后，放棄了此方案。四、運(yùn)動循環(huán)圖以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)過的角度為參考（與槽輪的導(dǎo)輪轉(zhuǎn)過的角度相同）轉(zhuǎn)動停止 停止工作轉(zhuǎn)臺灌裝壓蓋機(jī)構(gòu)的滑塊退進(jìn)0 60 120 150 180 240 300 360五、尺寸設(shè)計5.1 蝸輪蝸桿設(shè)計：齒數(shù) 模數(shù)（mm） 壓力角（0） 螺旋角 直徑（mm）蝸輪 20 25 20 14.04 100蝸桿 1 25 20 14.04 5005.2 齒輪設(shè)計（下圖所示的惰輪以及與其嚙合的一對齒輪）——采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)（mm） 壓力角（0） 齒數(shù) 直徑（mm）齒輪 1 5 20 20 100齒輪 2 5 20 60 3005.3 傳送帶的設(shè)計速度：V=wr=72r/min*50mm每兩個瓶子之間的距離 S: t=S/v=1/(w1/6 ) 其中 w1 為轉(zhuǎn)臺的角速度 12r/min解得：S＝50mm5.4 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的計算由機(jī)構(gòu)整體尺寸，行程為 137mmm ，行程速比系數(shù) K＝1.4 偏心距為 50mmm 具體設(shè)計過程見圖解法5.5 平行四邊形機(jī)構(gòu)的設(shè)計由于已知曲柄長度為 50mm，連架桿長度為 706.61mm，由平行四邊形定理可得出該機(jī)構(gòu)的尺寸。5.6 槽輪的設(shè)計L=450mm Ψ=30 ∴ R=LsinΨ ＝225 mm s＝LcosΨ＝389 mm h≥s－（L－R－r）＝130mm d1≤2（L－s）＝60mm d2﹤2（L-R-r）＝100mm其中 L 為中心距 圓銷半徑 r＝30mm d1 為撥盤軸的直徑 d2 為槽輪軸的直徑六、電算法與運(yùn)動曲線圖6.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動曲線圖 滑塊的位移分析滑塊的速度分析滑塊的加速度分析由上述運(yùn)動曲線圖知：該機(jī)構(gòu)具有急回特性，由加速度曲線知，該機(jī)構(gòu)沖擊較小。6.2 平行四邊形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動曲線圖對 A 點進(jìn)行位移、速度、加速度分析：A 點的加速度曲線位移曲線速度曲線由上述曲線可以看出，平行四邊形機(jī)構(gòu)在運(yùn)動過程中，為勻速運(yùn)動，加速度會發(fā)生突變，因而存在著沖擊。七、小結(jié)7.1 方案簡介在整個系統(tǒng)運(yùn)用到了蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)，偏置曲柄滑塊機(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)，是同時要求有圓盤的轉(zhuǎn)動，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和傳送帶的傳送的機(jī)構(gòu)。圓盤間歇轉(zhuǎn)動部分：因為在系統(tǒng)的原始要求中需要有間歇轉(zhuǎn)動的特性，而工位為 6 個，所以在其中首先引入了可以實現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動的典型機(jī)構(gòu)——槽輪機(jī)構(gòu)。且槽輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動速度是圓盤轉(zhuǎn)速的 6 倍，并且在轉(zhuǎn)動時分別在 6 個工位進(jìn)行停歇。灌裝封口急回部分：灌裝和風(fēng)口雖然為兩個工位，但其的運(yùn)動特性是一樣的，只是有一個時間的差值而已。而我們學(xué)過的有急回特性的最典型且簡單的機(jī)構(gòu)就是偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。因為圓盤的轉(zhuǎn)動為 12r/min，而每一轉(zhuǎn)有 6 個瓶子需要進(jìn)行灌裝和封口的工序，所以需要曲柄的轉(zhuǎn)速也為 72r/min。所以曲柄與發(fā)動機(jī)的傳動比就為 20：1，所以其前面的輪系傳動只需要完成傳動從 1440r/min 到 72r/min 的變化，所以，在這之后用了蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)將其傳動比直接變?yōu)?20：1。但由于在這兩個位置的方向問題，兩個偏置曲柄滑塊為反方向的運(yùn)動。因為這樣，又在兩個曲柄之間添加了兩對小的齒輪副，以實現(xiàn)其方向的轉(zhuǎn)換。7.2 設(shè)計小結(jié)在真正開始設(shè)計這個機(jī)構(gòu)之前，我們曾經(jīng)有過很多想法，有些很幼稚，甚至不能算是機(jī)械專業(yè)的學(xué)生設(shè)計的方案，有些又過于復(fù)雜，只能想出來，卻很難實現(xiàn)。這次課程設(shè)計，是我們第一次將本學(xué)期《機(jī)械原理》這門課程中所學(xué)的知識綜合運(yùn)用到實際中，另外對于機(jī)械設(shè)計也有了初步的認(rèn)識。這次課程設(shè)計，我們用了一個多月的時間，從最初的毫無頭緒到逐漸做出雛形，然后進(jìn)一步改進(jìn)。在這整個過程中，我們在實踐中摸索成長，同時也更加清晰地認(rèn)識到只有認(rèn)真地掌握好理論知識，在實際應(yīng)用才能夠得心應(yīng)手。八、參考資料1.《機(jī)械原理》 （第六版） 孫桓 陳作模 主編 高等教育出版社2.《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》 （第二版）朱文堅 黃平 編 華南理工大學(xué)出版社3.《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》 孫德志 張偉華 鄧子龍 編 科學(xué)出版社4.《機(jī)械設(shè)計與理論》 李柱國 主編 科學(xué)出版社5.《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》 朱家誠 主編 合肥工業(yè)大學(xué)出版社設(shè)計題目：1. 活塞式壓氣機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計2. 簡易牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計3. 壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計4. 鉸鏈?zhǔn)筋~式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計5. 攪拌機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計6. 坯料輸送機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計7. 簡易插床機(jī)構(gòu)設(shè)計8. 步進(jìn)輸送機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計9. 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