機械課程設(shè)計玻璃印花機構(gòu)及傳動裝置

1、機械原理課程設(shè)計設(shè)計計算說明書設(shè)計題目：玻璃印花機構(gòu)及傳動裝置目 錄一 設(shè)計題目 1.1 設(shè)計目的11.2 設(shè)計題目11.3 設(shè)計條件及設(shè)計要求2二 執(zhí)行機構(gòu)運動方案設(shè)計2.1功能分解與工藝動作分解22.2 方案選擇與分析32.3執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計112.4 機械系統(tǒng)方案設(shè)計運動簡圖13三 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計3.1傳動方案設(shè)計173.2電動機的選擇183.3傳動裝置的總傳動比和各級傳動比分配203.4傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算20四 設(shè)計小結(jié)22五 參考文獻24一 設(shè)計題目1.1設(shè)計目的機械原理課程設(shè)計是我們第一次較全面的機械設(shè)計的初步訓(xùn)練，是一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。設(shè)計的目的在于，進一步鞏固并靈

2、活運用所學(xué)相關(guān)知識；培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)過的知識，獨立解決工程實際問題的能力，使對機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計(機構(gòu)運動簡圖設(shè)計)有一個完整的概念，并培養(yǎng)具有初步的機構(gòu)選型、組合和確定運動方案的能力，提高我們進行創(chuàng)造性設(shè)計、運算、繪圖、表達、運用計算機和技術(shù)資料諸方面的能力，以及利用現(xiàn)代設(shè)計方法解決工程問題的能力，以得到一次較完整的設(shè)計方法的基本訓(xùn)練。機械原理課程設(shè)計是根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個構(gòu)件的尺寸等進行構(gòu)思、分析和計算，是機械產(chǎn)品設(shè)計的第一步，是決定機械產(chǎn)品性能的最主要環(huán)節(jié)，整個過程蘊涵著創(chuàng)新和發(fā)明。為了綜合運用機械原理課程的理論知識，分析和解決與本課程有關(guān)

3、的實際問題，使所學(xué)知識進一步鞏固和加深，我們參加了此次的機械原理課程設(shè)計。1.2設(shè)計題目：玻璃印花機構(gòu)及傳動裝置工作原理：玻璃瓶印花機需要完成三個執(zhí)行動作：置瓶座（玻璃瓶用人工依順序裝放于座中）作單向間歇（向左）直線移動；定位壓塊作水平方向的往復(fù)移動，以便壓緊瓶頸端面或松開；下端裝有上墨系統(tǒng)的印花弧形圖章上下往復(fù)移動。通過三個執(zhí)行動作的配合完成玻璃瓶印花工作。印花過程的工作要求是：當(dāng)置瓶座中的玻璃瓶由輸送鏈（或帶）移進工作位置后，停止前進，壓瓶定位壓塊開始左移，并壓緊瓶頸，使得玻璃瓶固定。此時，上方的印花弧形圖章已向下移動，并壓在瓶子柱面上，停止片刻后，印花完畢。然后，圖章上移，定位壓塊右移松

4、開，輸送鏈帶著瓶移開工作位置，后一個瓶又進入工作位置，開始第二次的印花循環(huán)過程。印花后的瓶經(jīng)烘干后，自動裝入專用包裝箱內(nèi)。方 案 號6分配軸轉(zhuǎn)速n(r/min)50分配軸轉(zhuǎn)矩T(N·m)540玻璃瓶單程移距（mm）115分配軸輸入功率（kw）1.0印花圖章上下移距（mm）52定位壓塊左右移距（mm）25說明：（1）工作條件：2班制，工作環(huán)境良好，有輕微振動；（2）使用期限十年，大修期三年；（3）生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)（<20臺）；（4）帶傳動比i=2.53.5；（5）采用Y型電動機驅(qū)動。 (6) 分配軸 ：與減速器輸出軸相連接（各執(zhí)行機構(gòu)的輸入軸）。 1.3設(shè)計條件及設(shè)計要求1)

5、 動力源是電動機。 2) 三執(zhí)行構(gòu)件（定位壓塊、弧形圖章、步進鏈） 弧形圖章上下往復(fù)移動二、執(zhí)行機構(gòu)運動方案設(shè)計 2.1功能分解與工藝動作分解 1)功能分解 為了實現(xiàn)玻璃印花的總功能，將功能分解為：印花圖章的印花功能、定位壓塊的固定夾緊功能、置瓶座的固定功能。 2)工藝動作分解。 要實現(xiàn)上述分功能，有下列工藝動作過程： (1)利用間歇運動機構(gòu)實現(xiàn)置瓶座的單向間歇直線運動，使玻璃瓶運動到工作位置后停止，等待印花。 (2)定位壓塊開始向左移動，壓緊瓶頸，使玻璃瓶在水平位置固定。 (3)瓶子固定好之后，位于其上方的印花圖章開始向下移動，壓在瓶子柱面上，停止片刻后印花完成。隨后圖章上移，定位壓塊向右松

6、開，輸送鏈帶著瓶子離開工作位置，開始第二次的印花循環(huán)過程。2.2 方案選擇與分析1 弧形圖章的運動機構(gòu)設(shè)計弧形圖章機構(gòu)的主要運動要求：作上下直線往復(fù)運動，并要有一定的加壓時間。 方案一 方案二 方案三 方案四弧形圖章的運動方案定性分析：方 案 號 主 要 性 能 特 征 功 能 功 能 質(zhì) 量 經(jīng) 濟 適 用 性 運動變換 增力 加壓時間 一級傳動角二級傳動角 工作平穩(wěn)性 磨損與變形 效率 復(fù)雜性 加工裝配難度 成本 運動尺寸 滿足 弱 較長 較小 - 平穩(wěn) 一般 高 簡單 易 一般 較小 滿足 弱較長較大- 一般一般高簡單 易一般 較小 滿足 無 短小 大 有沖擊一般 高 復(fù)雜 易一般較大

7、滿足 無短 大大有沖擊一般高較復(fù)雜易一般一般對以上方案進行初步分析。從表中的分析結(jié)果不難看出，方案1，2有較好綜合性能。印花機構(gòu)在豎直方向上的往復(fù)運動中，要求在印花過程中有一段時間停歇，故曲柄滑塊機構(gòu)不滿足要求，所以選取凸輪機構(gòu)。 2 定位壓塊的運動機構(gòu)設(shè)計 方案一 方案二方案三 方案四 定位壓塊機構(gòu)運動方案定性分析：方案號功 能經(jīng) 濟 適 用 性運動變換水平往復(fù)工作平穩(wěn)性磨損與變形效率復(fù)雜性加工裝配難度成本運動尺寸1滿足有又沖擊強較高簡單易低小2滿足有平穩(wěn)一般較高簡單一般一般小3滿足有平穩(wěn)一般較高復(fù)雜較難較高小4滿足無有沖擊一般較高較復(fù)雜較難高小對以上方案初步分析。從表中的分析結(jié)果不難看出，

8、方案一磨損嚴(yán)重，方案3，4成本較高。 3 置瓶座的運動機構(gòu)設(shè)計 方案一方案二 方案三置瓶座運動機構(gòu)運動方案定性分析方案號功能經(jīng) 濟 適 用 性間歇送進工作平穩(wěn)性磨損與變形效率復(fù)雜性加工裝配難度成本運動尺寸1有平穩(wěn)一般較高較復(fù)雜較難較高較大2有平穩(wěn)強較高較復(fù)雜較難較高較大3有平穩(wěn)一般較低復(fù)雜最難高較小對以上方案初步分析，槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定。故方案一最佳。3執(zhí)行機構(gòu)運動方案的形成機器中各工作機構(gòu)都可按前述方法構(gòu)思出來，并進行評價，從中選出最佳的方案。將這些機構(gòu)有機地組合起來，形成一個運動和動作協(xié)調(diào)配合的機構(gòu)系統(tǒng)。為使各執(zhí)行構(gòu)件的運動、動作在時間上相互協(xié)調(diào)配合，各機構(gòu)的原動件通常由同一構(gòu)件（

9、分配軸）統(tǒng)一控制。1） 凸輪機構(gòu)印花弧形圖章機構(gòu)，凸輪機構(gòu)的定位壓塊機構(gòu)，槽輪機構(gòu)置瓶器2） 凸輪弧形圖章印花機構(gòu)、曲柄滑塊定位機構(gòu)、不完全齒輪間歇機構(gòu)置瓶器3） 凸輪印花弧形圖章機構(gòu)、齒輪齒條定位壓塊機構(gòu)、不完全齒輪間歇機構(gòu)置瓶器4）凸輪弧形圖章印花機構(gòu)、曲柄滑塊定位機構(gòu)、槽輪機構(gòu)置瓶器2.3 執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計 1.執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計 執(zhí)行機構(gòu)分別為：（1）凸輪印花機構(gòu) （2）凸輪定位機構(gòu) （3）不完全齒輪輸送機構(gòu) 印花機構(gòu)的設(shè)計：凸輪機構(gòu)的設(shè)計； 定位機構(gòu)的設(shè)計：凸輪機構(gòu)的設(shè)計； 輸送機構(gòu)的設(shè)計：不完全齒輪機構(gòu)的設(shè)計；1）印花機構(gòu)的設(shè)計 凸輪機構(gòu)設(shè)計： 凸輪推程運動角取120°，回程運動角

10、取與推程運動角相等，遠休止角s取30°，近遠休止角s取30°。升程h取52mm。為了防止出現(xiàn)剛性沖擊，故采用簡諧運動。下面的三張截圖，均為通過軟件，所做的移動從動件盤形滾子凸輪的動態(tài)仿真圖和不同數(shù)據(jù)下的動態(tài)演示，以及運動規(guī)律圖，通過這些截圖能清晰的反應(yīng)凸輪的運動規(guī)律及動態(tài)圖形 2）輸送機構(gòu)的設(shè)計槽輪機構(gòu)設(shè)計其1角取90°。*D4=120mmR=76.4mm3）定位機構(gòu)的設(shè)計搖桿機構(gòu)設(shè)計其2角取120°。由圖可知 2.機構(gòu)運動循環(huán)圖1弧形圖章印花機構(gòu)2定位壓塊機構(gòu)3置瓶座機構(gòu)主動件旋轉(zhuǎn)90°，傳動帶停止運轉(zhuǎn)，定位壓塊接觸玻璃瓶。主動件旋轉(zhuǎn)120&

11、#176;，印花機構(gòu)接觸玻璃瓶開始印花。主動件旋轉(zhuǎn)180°，圖章開始離開玻璃瓶，向上移動。主動件旋轉(zhuǎn)240°，定位壓塊開始向右移動，離開玻璃瓶。主動件旋轉(zhuǎn)360°，傳送帶帶動玻璃瓶向左移動，開始下一循環(huán)。三、傳動系統(tǒng)方案設(shè)計3.1傳動方案設(shè)計傳動系統(tǒng)位于原動機和執(zhí)行系統(tǒng)之間，將原動機的運動和動力傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)。除進行功率傳遞，使執(zhí)行機構(gòu)能克服阻力作功外，它還起著如下重要作用：實現(xiàn)增速、減速或變速傳動；變換運動形式；進行運動的合成和分解；實現(xiàn)分路傳動和較遠距離傳動。傳動系統(tǒng)方案設(shè)計是機械系統(tǒng)方案設(shè)計的重要組成部分。當(dāng)完成了執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計和原動機的預(yù)選型后，即可根

12、據(jù)執(zhí)行機構(gòu)所需要的運動和動力條件及原動機的類型和性能參數(shù)，進行傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計。在保證實現(xiàn)機器的預(yù)期功能的條件下，傳動環(huán)節(jié)應(yīng)盡量簡短，這樣可使機構(gòu)和零件數(shù)目少，滿足結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，降低制造和裝配費用，提高機器的效率和傳動精度。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中所規(guī)定的功能要求，執(zhí)行系統(tǒng)對動力、傳動比或速度變化的要求以及原動機的工作特性，選擇合適的傳動裝置類型。根據(jù)空間位置、運動和動力傳遞路線及所選傳動裝置的傳動特點和適用條件，合理擬定傳動路線，安排各傳動機構(gòu)的先后順序，完成從原動機到各執(zhí)行機構(gòu)之間的傳動系統(tǒng)的總體布置方案。機械系統(tǒng)的組成為：原動機 傳動系統(tǒng)(裝置) 工作機（執(zhí)行機構(gòu)）原動機：Y系列三相異步

13、電動機；傳動系統(tǒng)(機構(gòu))：常用的減速機構(gòu)有齒輪傳動、行星齒輪傳動、蝸桿傳動、皮帶傳動、鏈輪傳動等，根據(jù)運動簡圖的整體布置和各類減速裝置的傳動特點，選用二級減速。第一級采用皮帶減速，皮帶傳動為柔性傳動，具有過載保護、噪音低、且適用于中心距較大的場合；第二級采用齒輪減速，因斜齒輪較之直齒輪具有傳動平穩(wěn)，承載能力高等優(yōu)點，故在減速器中采用斜齒輪傳動。根據(jù)運動簡圖的整體布置確定皮帶和齒輪傳動的中心距，再根據(jù)中心距及機械原理和機械設(shè)計的有關(guān)知識確定皮帶輪的直徑和齒輪的齒數(shù)。故傳動系統(tǒng)由“V帶傳動+二級圓柱斜齒輪減速器”組成。原始數(shù)據(jù)：已知工作機（執(zhí)行機構(gòu)原動件）主軸： 轉(zhuǎn)速：n=50 (r/min) 轉(zhuǎn)

14、矩：T=540 (N/m)3.2電動機的選擇1）選擇電動機類型 按已知工作要求和條件選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機。2）選擇電動機容量 a工作軸輸出功率 ：PW=T/1000 (KW) =n/30=50/30=5.233 (rad/s) Pw= T/1000=540*5.233/1000=2.82582 KW 注：工作軸執(zhí)行機構(gòu)原動件軸 b所需電動機的功率：Pd= PW /a a由電動機至工作軸的傳動總效率a =帶×軸承3×齒輪2×聯(lián)查表可得：對于V帶傳動: 帶 =0.96 對于8級精度的一般齒輪傳動：齒輪=0.97對于一對滾動軸承：軸承 =

15、0.99對于彈性聯(lián)軸器：聯(lián)軸器=0.99則 a =帶×軸承3×齒輪2×聯(lián)=0.96×0.993×0.972×0.99= 0.868Pd= PW /a=2.82582/0.868=3.256 KW查各種傳動的合理傳動比范圍值得：V帶傳動常用傳動比范圍為 i帶=24，單級圓柱齒輪傳動比范圍為i齒=35，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為nd=i帶 ×i齒2×n=(24)( 35)2 ×n =（18 100 ）×n=(18100)×50=9005000 r/min符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/

16、min、1000 r/min和1500 r/min，根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出三種適用的電動機型號電動機型號額定功率ped/kw電動機轉(zhuǎn)速/ r/min同步滿載Y90L-41.515001400Y100L-61.51000940Y132S-82.2750710對于電動機來說，在額定功率相同的情況下，額定轉(zhuǎn)速越高的電動機尺寸越小，重量和價格也低，即高速電動機反而經(jīng)濟。若原動機的轉(zhuǎn)速選得過高，勢必增加傳動系統(tǒng)的傳動比，從而導(dǎo)致傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由以上三種方案可知，選定電動機型號為Y90L-4 Y90L-4電動機數(shù)據(jù)如下： 額定功率：1.5 KW滿載轉(zhuǎn)速：n滿=1400 r/min同步轉(zhuǎn)速：1

17、500 r/min3.3傳動裝置的總傳動比和各級傳動比分配1.傳動裝置的總傳動比 i總=n滿/n=1400/50=28.82.分配各級傳動比 根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計表2.2選取，對于三角v帶傳動，為避免大帶輪直徑多大，取i12=2.8； 則減速器的總傳動比為i減=i總/3.6=28.8/3.6=8 對于兩級圓柱斜齒輪減速器，按兩個大齒輪具有相近的浸油深度分配傳動比，取ig=1.3id i減= ig×id = 1.3i2d=8 id=1.84 ig=1.3id=2.38注：ig -高速級齒輪傳動比；id 低速級齒輪傳動比；3.4傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算計算各軸的轉(zhuǎn)速：電機軸：n電=

18、500 r/min軸 n= n電/i帶=1400/2.8=500 r/min軸 n= n/ ig=500/2.38=210 r/min軸 n=n/ id =210/1.84=114 r/min計算各軸的輸入和輸出功率：軸： 輸入功率 P= Pd帶=3.256×0.96=3.125 kw 輸出功率 P= 3.125軸承=3.125×0.99=3.094 kw軸： 輸入功率 P=3.094×齒輪=3.094×0.97=3.001 kw 輸出功率 P= 3.001×軸承=3.001×0.99=2.971 kw軸 輸入功率 P=2.971&#

19、215;齒輪=2.971×0.97=2.882 kw 輸出功率 P= 2.882×軸承=2.882×0.99=2.853 kw計算各軸的輸入和輸出轉(zhuǎn)矩：電動機的輸出轉(zhuǎn)矩 Td=9.55×106×Pd /n電=9.55×106×3.256/1440=21.6×103 N·mm軸： 輸入轉(zhuǎn)矩 T=9.55×106×P / n=9.55×106×3.125/500=59.1×103 N·mm 輸出轉(zhuǎn)矩 T=9.55×106×P /

20、n=9.55×106×3.004/500=58.3×103 N·mm軸： 輸入轉(zhuǎn)矩 T=9.55×106×P / n=9.55×106×3.001/210=13.6×103 N·mm輸出轉(zhuǎn)矩 T=9.55×106×P / n=9.55×106×2.971/210=135.1×103 N·mm軸 輸入轉(zhuǎn)矩 T=9.55×106×P / n=9.55×106×2.882/19.96=1378.9

21、15;103 N·mm輸出轉(zhuǎn)矩 T=9.55×106×P / n=9.55×106×2.853/19.96=1365×103 N·mm將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進行整理并列于下表：軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩T ( N·mm)轉(zhuǎn)速n/r·min-1傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電機軸3.25621.6×10314002.8軸3.1253.09459.1×10358.3×1035002.38軸3.0012.971136.4×103135.1×1032101.84軸2.8

22、822.8531378.9×1031365.5×103114四、設(shè)計小結(jié)這次課程設(shè)計，我拿到的題目是玻璃瓶印花機構(gòu)及傳動裝置。其實它就是運用機械原理課上所學(xué)過的連桿機構(gòu)，凸輪，帶傳動，間歇運動，齒輪傳動，鏈條傳動原理等。通過對有關(guān)書籍的參考，和老師耐心的教導(dǎo)，我對于我的設(shè)計產(chǎn)生了靈感，也引發(fā)了我濃厚的興趣。找對了方向也就找到了設(shè)計的突破口。這為我以后的畢業(yè)設(shè)計帶來了很大的方便。原來此設(shè)計的關(guān)鍵點在于間歇機構(gòu)的設(shè)計與運用。我在學(xué)校的圖書館找到一些相關(guān)的資料,回來查到了很多,看到了很多機構(gòu),使我開闊了眼界，也學(xué)習(xí)到了很多設(shè)計方法和思想。在設(shè)計的過程中，我也遇到了很多問題，比如C

23、AD的畫法，PRO-E的渲染方法，傳動機構(gòu)的計算等，都在老師、同學(xué)和書籍的幫助下一一破解。不僅讓我學(xué)習(xí)到解決問題的方法，也體會到成功的喜悅。同時為大四的畢業(yè)設(shè)計會有很大幫助。在機械原理課上所學(xué)的知識是比較理論化的，通過這些理論我了解了一些機構(gòu)的運動方案與運動軌跡，至于這些構(gòu)件、這些機構(gòu)真正要派些什么用場，在我腦中的概念還是挺模糊的，但是在這次為完成課程設(shè)計的任務(wù)當(dāng)中，我開始對傳授機械原理這門課的真正意義所在有了初步了解。換句話說，因這次課程設(shè)計我把理論與實踐運用結(jié)合了起來，達到了學(xué)以致用的目的。通過這次玻璃瓶印花機構(gòu)及傳動裝置的設(shè)計，我知道其實要做一項課程設(shè)計并不簡單，要把它做好就更不易了，從中我也感到自己的知識面其實是很狹隘的。在理論知識的貫穿上和用理論解決實際問題的能力上也亟待提高。但也因此而小小地鍛煉了一下自己，為大四的畢業(yè)設(shè)計做了一個準(zhǔn)備。幾周機械原理設(shè)計的學(xué)習(xí)及研究，我明白了許多在課堂上不懂的知識，也讓我深刻體會到實踐學(xué)習(xí)的