機(jī)械畢業(yè)設(shè)計83旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動方案設(shè)計

1 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 指導(dǎo)教師：莊幼敏 小組成員： 機(jī)械 0404 王小琛 040800404 機(jī)械 0404 趙鳳滿 040800405 2007 年 1 月 19 日 2 目錄 1. 題目 2. 設(shè)計題目及任務(wù) 1 2.1 設(shè)計題目 1 2.2 設(shè)計任務(wù) 1 3運(yùn)動方案 2 3.1 方案一 2 3.1 方案二 2 3.3 方案三 2 3.4 凸輪式灌裝機(jī) 4 4.運(yùn)動循環(huán)圖 4 5.尺寸設(shè) 計 4 5.1 蝸輪蝸桿設(shè)計 5 5.2 齒輪設(shè)計 5 5.3 傳送帶設(shè)計 5 5.4 曲柄滑塊設(shè)計 5 5.5 平行四邊形機(jī)構(gòu)設(shè)計 5 5.6 槽輪的設(shè)計 5 6. 電算法與運(yùn)動曲線圖 6 6.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動曲線圖 6 6.2 平行四邊形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動曲線圖 6 7.小結(jié) 8 7.2 設(shè)計小結(jié) 8 8.參考數(shù)目 8 9.附圖方案一二機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 3 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/min A 600 1440 10 B 550 1440 12 2.2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 4 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(diǎn)是，標(biāo)準(zhǔn)直齒輪與不完全齒輪均便于加工。缺點(diǎn)： 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(diǎn)：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 ； 5 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(diǎn)分析。 優(yōu)點(diǎn)：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??；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(diǎn)： 在平行四邊行機(jī)構(gòu)中會出現(xiàn)死點(diǎn)，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。 6 3.4 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） 工作轉(zhuǎn)臺 停止 轉(zhuǎn)動 停止 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 ： 7 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 14.04 500 5.2 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 60 300 5.3 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 50mm 5.4 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 =30 R=Lsin 225 mm s Lcos 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 8 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(diǎn)進(jìn)行位移、速度、加速度分析： A點(diǎn)的加速度曲線 9 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 10 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 為 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