旋轉(zhuǎn)型灌裝機說明書2011[1].

1、機械原理課程設(shè)計 第 34 頁 共 34 頁目錄設(shè)計任務(wù)書-21. 功設(shè)計工作原理-42. 能分解圖，執(zhí)行機構(gòu)動作分解圖-63. 運動方案的選擇與比較-94. 機構(gòu)運動總體方案圖（機構(gòu)運動簡圖）-105. 工作循環(huán)圖-166. 執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計過程及尺寸計算-187. 凸輪設(shè)計分段圖輪廓圖設(shè)計結(jié)果-218. 機構(gòu)運動分析計算機輔助設(shè)計流程-259. 程序清單（主程序和子程序）-2610. 十一運行結(jié)果及運動線圖-3111. 設(shè)計總結(jié)-3212 參考資料-33貴州大學(xué)機械工程學(xué)院機械原理課程設(shè)計任務(wù)書題號11旋轉(zhuǎn)型灌裝機圖1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機一、設(shè)計題目及原始數(shù)據(jù)設(shè)計旋轉(zhuǎn)型灌裝機。在轉(zhuǎn)動工作臺上對包裝容

2、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。為保證在這些工位上能夠準確地灌裝、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。該機采用電動機驅(qū)動，傳動方式為機械傳動。技術(shù)參數(shù)見下表。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機技術(shù)參數(shù)表方案號轉(zhuǎn)臺直徑 mm電動機轉(zhuǎn)速r/min灌裝速度r/mina600144010b550144012c50096010二、設(shè)計方案提示1.采用灌瓶泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。2.采用軟木塞或金屬冠蓋封口，它們可由氣泵吸附在壓蓋機構(gòu)上，由壓蓋機構(gòu)壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在）瓶口。設(shè)計者

3、只需設(shè)計作直線往復(fù)運動的壓蓋機構(gòu)。壓蓋機構(gòu)可采用移動導(dǎo)桿機構(gòu)等平面連桿機構(gòu)或凸輪機構(gòu)。3.此外，需要設(shè)計間歇傳動機構(gòu)，以實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺間歇傳動。為保證停歇可靠，還應(yīng)有定位（鎖緊）機構(gòu)。間歇機構(gòu)可采用槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)等。定位（鎖緊）機構(gòu)可采用凸輪機構(gòu)等。三、設(shè)計任務(wù) 1.旋轉(zhuǎn)型灌裝機應(yīng)包括連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等三種常用機構(gòu)； 2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配，并在圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖；3.圖紙上畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機的運動方案簡圖，并用運動循環(huán)圖分配各機構(gòu)運動節(jié)拍；4.電算法對連桿機構(gòu)進行速度、加速度分析，繪出運動線圖。圖解法或解析法設(shè)計平面連桿機構(gòu)；5.凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算。按凸輪機構(gòu)

4、的工作要求選擇從動件的運動規(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。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖； 6.齒輪機構(gòu)的設(shè)計計算； 7.編寫設(shè)計計算說明書； 二、原動機的選擇本設(shè)計采用方案b。故采用電動機驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速為1440r/min。三、傳動機構(gòu)的選擇與比較機械系統(tǒng)中的傳動機構(gòu)是把原動機輸出的機械能傳遞給執(zhí)行機構(gòu)并實現(xiàn)能量的分配、轉(zhuǎn)速的改變及運動形式的改變的中間裝置。傳動機構(gòu)最常見的有齒輪傳動、帶傳動、蝸桿傳動等。他們的特點如表1：特點壽命應(yīng)用齒輪傳動承載能力和速度范圍大；傳動比恒定，采用衛(wèi)星傳動可獲得很大傳動比，外廓尺寸小，工作可靠

5、，效率高。制造和安裝精度要求高，精度低時，運轉(zhuǎn)有噪音；無過載保護作用取決于齒輪材料的接觸和彎曲疲勞強度以及抗膠合與抗磨損能力金屬切削機床、汽車、起重運輸機械、冶金礦山機械以及儀器等蝸桿傳動結(jié)構(gòu)緊湊，單級傳動能得到很大的傳動比；傳動平穩(wěn)，無噪音；可制成自鎖機構(gòu)；傳動比大、滑動速度低時效率低；中、高速傳動需用昂貴的減磨材料；制造精度要求高，刀具費用貴。制造精確，潤滑良好，壽命較長；低速傳動，磨損顯著金屬切削機床（特別是分度機構(gòu)）、起重機、冶金礦山機械、焊接轉(zhuǎn)胎等帶傳動軸間距范圍大，工作平穩(wěn)，噪音小，能緩和沖擊，吸收振動；摩擦型帶傳動有過載保護作用；結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝要求不高；外廓尺寸較大；摩擦

6、型帶有滑動，不能用于分度鏈；由于帶的摩擦起電，不宜用于易燃易爆的地方；軸和軸承上的作用力很大，帶的壽命較短帶輪直徑大，帶的壽命長。普通v帶 3500-5000h金屬切削機床、鍛壓機床、輸送機、通風(fēng)機、農(nóng)業(yè)機械和紡織機械鏈傳動軸間距范圍大；傳動比恒定；鏈條組成件間形成油膜能吸振，對惡劣環(huán)境有一定的適應(yīng)能力，工作可靠；作用在軸上的荷載??；運轉(zhuǎn)的瞬時速度不均勻，高速時不如帶傳動平穩(wěn)；鏈條工作時，特別是因磨損產(chǎn)生伸長以后，容易引起共振，因而需增設(shè)張緊和減振裝置與制造質(zhì)量有關(guān)5000-15000h農(nóng)業(yè)機械、石油機械、礦山機械、運輸機械和起重機械等 由上述幾種主要的傳動裝置相互比較可知，由于傳動比較大，故

7、選擇渦輪蝸桿傳動，第一級傳動選擇帶傳動， 可對電動機起到過載保護的作用。旋轉(zhuǎn)灌裝裝機的功能圖運動轉(zhuǎn)換功能圖系統(tǒng)方案的形態(tài)學(xué)矩陣3.1減速器設(shè)計減速器分為三級減速，第一級為皮帶傳動，后兩級都為齒輪傳動。具體設(shè)計示意圖及參數(shù)如下1為皮帶輪：i13。2、3、4、5、6為齒輪： z2=20 z3=100 z4=20 z5=80 z6=20四、執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較送料功能工件送料出料功能需要采用往復(fù)移動機構(gòu)來實現(xiàn)，下面選用幾個備選方案來實現(xiàn)。(1) 送料主要通過傳送帶來完成，通過穿過機架的輸送帶輸入瓶子。（2）送料時主要通過如下圖所示的傳動輪把瓶子輸送到工位1，另外，為便于輸入，設(shè)計如圖所示的擋板。根據(jù)

8、以上2種可執(zhí)行方案，經(jīng)過對他們進行比較可得，雖然以上2種方案都達到了運動的要求，不過，考慮到傳送帶傳送時雖然比較平穩(wěn)，但容易打滑，選用方案2較為合適，并較為可靠，結(jié)構(gòu)也較為簡單，有平穩(wěn)的運動特性。灌裝功能在這里凸輪機構(gòu)比連桿機構(gòu)更適用，因為：1）凸輪機構(gòu)能實現(xiàn)長時間定位，而連桿機構(gòu)只能瞬時定位，定位效果差，精度低。2）凸輪機構(gòu)比連桿機構(gòu)更容易設(shè)計。3）結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)方案如圖：壓蓋功能在這里則連桿機構(gòu)比凸輪機構(gòu)更適用，因為凸輪機構(gòu)1） 加工復(fù)雜，加工難度大。2） 造價較高，經(jīng)濟性不好。方案如圖：出料功能可以選擇連桿機構(gòu)來實現(xiàn)出料，但考慮到結(jié)構(gòu)的工藝性和制造的方便性，可采用如圖所示的方案。五、

9、機械系統(tǒng)運動方案的擬定與比較方案一： 用皮帶和定軸輪系減速，由槽輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的間歇性轉(zhuǎn)動。標準直齒輪槽輪均便于加工。傳送帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小，通過鏈輪傳遞給凸輪使壓蓋和灌裝能夠精確進行；槽輪機構(gòu)能實現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動且能較好地定位，便于灌裝、壓蓋的進行。缺點：傳動比過大，用定軸輪系傳動時，占用的空間過大，使整個機構(gòu)顯得臃腫，且圓錐齒輪加工較困難高速時不如帶傳動平穩(wěn)；鏈條工作時，特別是因磨損產(chǎn)生伸長以后，容易引起共振，因而需增設(shè)張緊和減振裝置。方案二：對比以上兩種方案方案一的優(yōu)點是減速機構(gòu)為三級減速 而方案二為二級減速 能使齒輪的尺寸減小 不顯得龐大，另外在壓蓋和灌裝的傳動上 采

10、用鏈條傳動 是運動比較精確能保證灌裝和壓蓋動作能在確定的時間完成是運動精確，軸間距范圍大；傳動比恒定；鏈條組成件間形成油膜能吸振，對惡劣環(huán)境有一定的適應(yīng)能力，工作可靠；作用在軸上的荷載?。欢桨付鞘褂瞄L桿這樣傳動桿過長 起機械特性需要考慮 并且運動不是很精確。六、機械系統(tǒng)的運動循環(huán)圖1） 根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運動形式，繪制機械系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能圖如圖1-4.7所示。 七、機構(gòu)的設(shè)計與運動和動力分析。.7.1設(shè)計、計算及校核此凸輪為控制定位工件機構(gòu)，由于空瓶大約為100mm，工件定位機構(gòu)只需40mm行程足夠，故凸輪的推程設(shè)計為40mm，以下為推桿的運動規(guī)律：為了更好的利用反轉(zhuǎn)法設(shè)計凸輪，根據(jù)上圖以表格

11、的形式表示出位移和轉(zhuǎn)角的關(guān)系。度數(shù)060120120-180180-240300300-360位移（mm）0204040200基圓：r0=45mm滾子半徑：rr=5行程：h=40mm推程角：=120回程角：=120進休止角：s=60遠休止角：s=60最大壓力角：max=29.4307.2連桿機構(gòu)的設(shè)計及校核此連桿控制封裝壓蓋機構(gòu)，由于空瓶高度約為250mm，故行程不宜超過300mm，由此設(shè)計如下連桿機構(gòu)：曲柄長：a=30mm連桿長：b=150mm偏心距：e=0mm行程：s=60mm最小傳動角：rmin= arccos【e/(b-a）】=07.3間歇機構(gòu)設(shè)計由于設(shè)計灌裝速度為12pcs/min，

12、因此每個工作間隙為5s，轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)動60用時5/6s，停留25/6s，由此設(shè)計如下槽輪，完成間歇運用，以達到要求此機構(gòu)為槽輪機構(gòu)用以實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的間歇運動左邊為帶銷轉(zhuǎn)盤，右邊為槽輪，左邊帶銷轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)一圈，右邊槽輪轉(zhuǎn)動60。槽輪與通過軸傳給轉(zhuǎn)臺使轉(zhuǎn)臺也進行間歇運動八、機械系統(tǒng)運動方案簡圖如圖所示為機械系統(tǒng)運動方案運動簡圖。如圖1電機1通過皮帶輪傳到2，2通過軸傳到3，3又傳到齒輪4，齒輪4通過軸傳到輪5轉(zhuǎn)動，齒輪5又帶動齒輪6，從而形成三級減速。如圖6斜齒輪7傳給斜齒輪9 ，與斜齒輪9同軸的齒輪10又帶動齒輪11，齒輪11又通過軸傳給傳動輪17，用來傳遞瓶子。 如圖4 與斜齒輪7同軸的帶輪8以相同角速度

13、轉(zhuǎn)動通過皮帶傳給帶輪18用來運輸瓶子。與左邊帶輪18同軸的鏈輪19通過鏈條與鏈輪20連接，鏈輪通過軸傳給齒輪和凸輪21，凸輪通過導(dǎo)桿27進而完成灌裝過程。如圖2 齒輪21傳遞給齒輪22，齒輪22又傳給齒輪23 ，曲柄24和齒輪23是一體的，曲柄與連桿25相連，連桿25與滑塊26連接 ，滑塊進行豎直運動，傳遞蓋子，進而完成壓蓋過程。如圖3與斜齒輪9同軸的齒輪12傳給 齒輪13，齒輪13通過軸傳到銷輪14，銷輪14每轉(zhuǎn)6轉(zhuǎn)帶動槽輪轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)進而使機構(gòu)完成間歇傳送瓶子，以保證工作時間。如圖4圖11.電動機同軸帶輪 2.帶輪 3.齒輪 4.減速齒輪 8.斜齒輪 9.斜齒輪 14.帶銷輪15.槽輪 16.轉(zhuǎn)

14、臺 17.傳送盤 18.鏈輪 19.鏈輪 20.鏈輪 21.凸輪 24.曲柄26.壓蓋器 27.推桿 其他均為齒輪圖2此機構(gòu)為灌裝機構(gòu)實現(xiàn)液體的灌裝凸輪的基圓半徑為45 滾子半徑為5 推程角為120 近休角為60 回程角為120 遠休角為60 當滾子在近休和遠休角位置時活塞不動 當?shù)酵瞥探菚r 活塞向下運動把容器內(nèi)的液體壓入瓶中，推程為40 從容器中壓出的液體正好把瓶子裝滿 當?shù)交爻探菚r 彈簧把導(dǎo)桿向上壓把液體從外面吸入容器 接著進入近休角 從而進入循環(huán)圖3此機構(gòu)為壓蓋機構(gòu)用以實現(xiàn)瓶子的封口壓蓋機構(gòu)中運用曲柄滑塊機構(gòu)以實現(xiàn)瓶子的壓蓋 曲柄的長度為30 連桿的長度為150 齒輪半徑為60 齒輪與曲

15、柄為一體的 齒輪帶動曲柄運動 當瓶子進入壓蓋這個工位時滑塊26正好從最高位置到最下位置從而完成工件的壓蓋過程 圖4此機構(gòu)為轉(zhuǎn)臺 轉(zhuǎn)臺繞著軸旋轉(zhuǎn) 用以帶動瓶子進行工位變換實現(xiàn)從灌裝到壓蓋再到運出的流水生產(chǎn)此機構(gòu)的運動為間歇運動圖上轉(zhuǎn)臺半徑為550 兩個工位的夾角為60度 每隔5秒換一個工位 停止25/6s 運動5/6s圖上陰影位置為擋板為了便于輸入和輸出瓶子當空瓶從左邊進入時由于左邊擋板位置使瓶子沿著擋板進入工位1 當要求輸出瓶子時 右邊擋板正好與此位置的運動方向平行 從而使瓶子沿著擋板運出圖5此機構(gòu)為傳送圓盤 圓盤上有三個缺口 用以卡緊瓶子 其轉(zhuǎn)速為12r/min每轉(zhuǎn)1一圈用時5s正好與轉(zhuǎn)臺工

16、位轉(zhuǎn)換時間按相同此機構(gòu)的作用是把傳送帶上的空瓶子 一個一個的送上工位1 此機構(gòu)的獨特之處是運用擋板來控制瓶子的傳送路線 圖 6此機構(gòu)為此旋轉(zhuǎn)灌裝機的減速部分 該機構(gòu)采用三級減速第一級減速采用皮帶傳送即 皮帶減速采用皮帶傳送能提高機器的穩(wěn)定性ii級機構(gòu)和iii級機構(gòu)采用齒輪減速進而使電動機的1440r/min減到240r/mini級減速 1為皮帶輪：i13。1=60 2=1803、4、5、6為齒輪： ii級減速機構(gòu) i2=5 包括齒輪3和齒輪4z3=20 3=30z4=100 4=150iii級減速機構(gòu) i3=4包括齒輪5和齒輪6 z5=20 5=40 z6=80 6=160第三部分 計算機調(diào)試

17、機構(gòu)一、 凸輪形狀，運動調(diào)試12. 夾緊凸輪計算： 已知r基圓=45mm， r滾子=5mm，推程h=40mm。設(shè)置凸輪類型凸輪基本參數(shù)運動分段教學(xué)演示 坐標軸 基圓 理論廓線 內(nèi)包絡(luò)線 外包絡(luò)線 動畫演示 二、曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析 上圖為一曲柄滑塊機構(gòu) 已知l2=150mm l3=30mm 3和4為同一機構(gòu)n3=12r/min 程序流程圖連桿程序private sub command1_click()dim b(6), c(6), d(3), t as stringpai = atn(1#) * 4 / 180for fi = 0 to 360 step 10 fi1 = fi * pai

18、call 單桿運動分析子程序(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.03, 0, fi1, 1.256637061, 0, _ xb, yb, vbx, vby, abx, aby) call rrp運動分析子程序(1, xb, yb, vbx, vby, abx, aby, 0, 0, vpx, vpy, apx, apy, _ 0.15, 0, 0, 0, xc, yc, vcx, vcy, acx, acy, fi2, omega2, epsilon2, sr, vsr, asr) t = t + fi1= + str(fi) + vbcrlf t = t + xc(m)= + str

19、(xc) + vbcrlf t = t + vc(m/s)= + str(vcx) + vbcrlf t = t + ac(m/s2)= + str(acx) + vbcrlf t = t + omega3(rad/s)= + str(omega3) + vbcrlf t = t + omega2(rad/s)= + str(omega2) + vbcrlf t = t + epsilon3(rad/s)= + str(epsilon3) + vbcrlf t = t + epsilon2(rad/s)= + str(epsilon2) + vbcrlf t = t + vbcrlfnext

20、fitext1.text = tend subsub 單桿運動分析子程序(xa, ya, vax, vay, aax, aay, s, theta, fi, omega, epsilon, _ xm, ym, vmx, vmy, amx, amy)xm = xa + s * cos(fi + theta)ym = ya + s * sin(fi + theta)vmx = vax - s * omega * sin(fi + theta)vmy = vay + s * omega * cos(fi + theta)amx = aax - s * epsilon * sin(fi + theta

21、) - s * omega 2 * cos(fi + theta)amy = aay + s * epsilon * cos(fi + theta) - s * omega 2 * sin(fi + theta)end sub sub atn1(x1, y1, x2, y2, fi) dim pi, y21, x21pi = atn(1#) * 4y21 = y2 - y1x21 = x2 - x1if x21 = 0 then 判斷bd線段與x軸的夾角 if y21 0 then fi = pi / 2 elseif y21 = 0 then msgbox b、d兩點重合，不能確定 else

22、: fi = 3 * pi / 2 end ifelse if x21 = 0 then fi = atn(y21 / x21) else: fi = atn(y21 / x21) + 2 * pi end ifend ifend subsub rrp運動分析子程序(m, xb, yb, vbx, vby, abx, aby, xp, yp, vpx, vpy, apx, apy, _ l2, fi3, omega3, epsilon3, xc, yc, vcx, vcy, _ acx, acy, fi2, omega2, epsilon2, sr, vsr, asr)dim pi, d2,

23、e, f, ycb, xcb, e1, f1, q, e2, f2pi = atn(1#) * 4d2 = (xb - xp) 2 + (yb - yp) 2)e = 2 * (xp - xb) * cos(fi3) + 2 * (yp - yb) * sin(fi3)f = d2 - l2 2if e 2 4 * f thenmsgbox 此位置不能裝配goto n1elseend ifif m = 1 thensr = abs(-e + (e 2 - 4 * f) 0.5) / 2)else: sr = abs(-e - (e 2 - 4 * f) 0.5) / 2)end ifxc =

24、xp + sr * cos(fi3)yc = yp + sr * sin(fi3)ycb = yc - ybxcb = xc - xbcall atn1(xb, yb, xc, yc, fi2)e1 = (vpx - vbx) - sr * omega3 * sin(fi3)f1 = (vpy - vby) + sr * omega3 * cos(fi3)q = ycb * sin(fi3) + xcb * cos(fi3)omega2 = (f1 * cos(fi3) - e1 * sin(fi3) / qvsr = -(f1 * ycb + e1 * xcb) / qvcx = vbx -

25、 omega2 * ycbvcy = vby + omega2 * xcbe2 = apx - abx + omega2 2 * xcb - 2 * omega3 * vsr * sin(fi3) _ - epsilon3 * (yc - yp) - omega3 2 * (xc - xp)f2 = apy - aby + omega2 2 * ycb + 2 * omega3 * vsr * cos(fi3) _ + epsilon3 * (xc - xp) - omega3 2 * (yc - yp)epsilon2 = (f2 * cos(fi3) - e2 * sin(fi3) / q

26、asr = -(f2 * ycb + e2 * xcb) / qacx = abx - omega2 2 * xcb - epsilon2 * ycbacy = aby - omega2 2 * ycb + epsilon2 * xcbn1: end subprivate sub command2_click()dim b(6), c(6), d(3), xc1(360), vcx1(360), acx1(360)pai = atn(1#) * 4 / 180picture1.print 貴州大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院 機械原理課程設(shè)計 picture1.print 機械電子工程 劉傳盛 080803110345for fi = 0 to 360 step 10 fi1 = fi * pai call 單桿運動分析子程序(0, 0, 0, 0, 0