旋轉(zhuǎn)型灌裝機設計【說明書+CAD+PROE+仿真】

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機械原理課程設計 說明書 設計題目 旋轉(zhuǎn)型灌裝機 學院 組員 指導老師 完成時間 2014 目錄 1.題目………………………………………………………… 2.1設計題目…………………………………………………. 2.2設計任務………………………………………………… 2.3設計要求…………………………………………………. 3.方案選擇…………………………………………………… 4.功能分解…………………………………………………… 5.機構的比較及選擇…………………………………………. 6.涉及傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配……………………… 7.繪制機構的運動簡圖及運動循環(huán)圖……………………… 8.機構運動線圖分析………………………………………… 9.設計小結…………………………………………………… 10.參考文獻…………………………………………………… 題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機 2.1設計題目 設計旋轉(zhuǎn)型灌裝機。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。為保證在這些工位上能夠準確地灌裝、封口，應有定位裝置。如圖3.7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。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機 該機采用電動機驅(qū)動，傳動方式為機械傳動。技術參數(shù)見下表。 表 技術參數(shù)表 方案號 轉(zhuǎn)臺直徑 mm 電動機轉(zhuǎn)速 r/min 灌裝速度 r/min A 600 1440 10 B 550 1440 12 C 500 960 10 2.2設計任務 1).完成的工作量： （1）根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和工藝要求，構思并選定機構方案； （2）設計上述各機構（每組設計一組機構）。根據(jù)選定的方案設計各機構（凸輪機構設計、連桿機構設計、齒輪機構設計等）并進行運動分析； （3）根據(jù)上面求得的尺寸，按比例畫出全部機構的運動簡圖及運動循環(huán)圖(計算機繪圖和手工繪圖各一份)；計算自由度，拆分機構，判定機構級別； （4）說明書1份，約2000-3000字。 2) 說明書應包含的內(nèi)容： （1）封面、目錄。 （2）設計題目 （3）功能分解 （4）選定機構方案 （5）設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配 （6）繪制機構的運動簡圖及運動循環(huán)圖 （7）設計小結 （8）參考文獻 2.3設計要求 (1) 要求按設計實訓的時間安排，按時，按量，按質(zhì)完成全部。 (2) 要求機構運動簡圖正確，應有運動協(xié)調(diào)內(nèi)容。 (3)要求按統(tǒng)一的格式編寫說明書，一律用A4紙張打印裝訂成冊。 （1） 提交材料要求: 序號 材料內(nèi)容 備注 1 計算機繪制和手工繪制機構運動簡圖各一張，A3圖幅；計算機繪制和手工繪制運動循環(huán)圖各一張，A4圖幅； AutoCAD 2 計算機繪制零件圖，A4圖幅；裝配圖，A3圖幅； AutoCAD 3 根據(jù)設計思路編制一份說明書 (參照格式要求)； Word2003 4 材料光盤（內(nèi)容是上述材料，加上所設計機構的Pro/E仿真動畫和課程設計過程的視頻）。 一個組共用 3.方案選擇 根據(jù)給定題目，我組選定方案A為主要設計方案。根據(jù)A給出的參數(shù)，電動機轉(zhuǎn)速為1440r/min，灌裝速度為10r/min。得出如下計算：10*6/60=1灌/s。所以罐裝的速度為1灌/s，由此判斷，在六工位轉(zhuǎn)臺上，每一秒鐘就要轉(zhuǎn)動一個工位，進而得知槽輪主動輪的轉(zhuǎn)速為1r/s,而六個工位轉(zhuǎn)臺每一個工位相對其轉(zhuǎn)動中心的轉(zhuǎn)角為60°，再根據(jù)槽輪的運動規(guī)律可知，主動輪在每一秒鐘轉(zhuǎn)動過程中，只有60°的轉(zhuǎn)動用來驅(qū)動槽輪從動輪做轉(zhuǎn)動，其余的300°的轉(zhuǎn)動用來定位。所以，1s的時間內(nèi)，有1/6s的時間工位轉(zhuǎn)動，5/6s的時間工位靜止。而灌裝和封蓋的過程均要在這5/6s的時間內(nèi)完成，以此為前提，進行我們的設計： 4.功能分解 灌裝機各執(zhí)行機構包括實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)位機構，實現(xiàn)輸瓶、灌裝、送蓋、壓蓋、卸瓶運動的機構。各執(zhí)行機構必須滿足工藝上的要求，此方案的執(zhí)行構件的功能分解如下所示： (1) 容器輸入輸出功能 (2) 轉(zhuǎn)臺多工位停歇轉(zhuǎn)動功能 (3) 灌的定位功能 (4) 對容器的灌裝流體功能 (5) 對容器的封口功能 (6) 送蓋功能 (7)吸蓋功能 （8）換蓋功能 5. 機構的比較及其選擇 經(jīng)小組成員研究討論，下面擬定上述3個動作的實現(xiàn)該方案： 1.采用灌裝泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。對于灌嘴的設計可以采用移動導桿機構等平面連桿機構或凸輪推桿機構。 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構上，由壓蓋機構壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在瓶口）。設計者只需設計作直線往復運動的壓蓋機構。壓蓋機構可采用移動導桿機構等平面連桿機構或曲柄滑塊機構。 3.此外，需要設計間歇傳動機構，以實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺的間歇傳動。為保證停歇可靠，還應有定位（縮緊）機構。間歇機構可采用槽輪機構、不完全齒輪機構。 為了實現(xiàn)灌嘴的定位機構，比較凸輪推桿機構和平面連桿機構之間的優(yōu)缺點； 因為：1）凸輪推桿機構能實現(xiàn)長時間定位，而平面連桿機構只能瞬時定位，定位效果差，精度低，而灌裝液體時需要一定的停歇時間才能夠完成。 2）凸輪推桿機構比連桿機構更容易設計。 所以，在這里凸輪推桿機構比連桿機構更適用，因為凸輪推桿機構可以實現(xiàn)一定的運動規(guī)律。 為了實現(xiàn)封口的壓蓋機構，比較曲柄滑塊機構和凸輪機構之間的優(yōu)缺點； 因為凸輪機構， 1） 加工復雜，加工難度大。 2） 造價較高，經(jīng)濟性不好。 所以在這里曲柄滑塊機構比凸輪機構更適用 為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運動機構，比較槽輪機構和不完全齒輪之間的優(yōu)缺點；因為：與其他間歇運動機構相比，槽輪機構簡單，外形尺寸小，機械效率高，并能較平穩(wěn)的、間歇地進行轉(zhuǎn)位。 所以在這里我們選擇槽輪機構來實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運動。 綜上可知：灌嘴的定位機構，我們選擇凸輪推桿機構；封口的沖壓機構，我們選擇曲柄滑塊機構；轉(zhuǎn)盤的間歇運動機構，我們選擇槽輪機構。 最后根據(jù)機械系統(tǒng)運動功能分解，并由給定的條件，各機構的相容性，各機構的空間布置，類似產(chǎn)品的借鑒，設計出了如下所示最優(yōu)秀的機構功能選用表： 機構選用表 功能 執(zhí)行機構 工藝動作 執(zhí)行機構 轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)盤 停歇旋轉(zhuǎn)運動 槽輪機構 灌裝 推桿 直線往復運動 凸輪機構 壓蓋 灌裝壓頭 停歇往復運動 曲柄滑塊機構 6.設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配 1） 傳動比的設計 2為皮帶輪：i1＝1:2。 3、4、5、為齒輪：Z3=20 Z4=60 Z5=80 i43=3 i54=4/3 2)齒輪的設計 減速齒輪3：模數(shù)2，齒數(shù)20，標準齒輪（齒頂高系數(shù)1，頂隙系數(shù)0.25，壓力角20°，）齒輪分度圓直徑D=mz=2*20=40mm 減速齒輪4：模數(shù)2，齒數(shù)60，標準齒輪齒輪分度圓直徑D2=2*60=120mm 具體參數(shù)為：z1=20，z2=60，m=2，α=20° 中心距：a=m(z1+z2)/2=2*(20+60)/2=80mm 分度圓直徑：d1=m*z1=2*20mm=40mm D2= =m*z2=2*60=120mm 基圓直徑： db1=m *z1*cosα=2*20*cos20°=16.32mm db2=m*z2*cosα=2*60*cos20°=48.97mm 齒頂圓半徑：da1=(z1+2ha*)*m/2=(20+2*1)*2/2=22mm da2=(z2+2ha*)*m/2=(60+2*1)*2/2=62mm 齒頂圓壓力角：αa1=arccos【z1cosα/（z1+2ha*）】 =acrcos【20cos20°/（20+2*1）】 =68.2227° αa2=arccos【z2cosα/（z2+2ha*）】 =acrcos【60cos20°/（60+2*1）】 =66.7403° 基圓齒距：pb1=pb2=πmcosα=3.14*2*cos 20°=2.56mm 重合度：εa=【z1(tanαa3-tanα)+z2(tanαa4-tanα)】/2π =【20(tan68.2227°-tan20°)+60(tan66.7403°-tan20°)】/2π =1.2518 εa＞1可連續(xù)傳動 齒輪4模數(shù)2，齒數(shù)60，齒輪5模數(shù)為2，齒數(shù)80， 齒輪傳動比為 3：4，證過程同上. 直齒輪6模數(shù)2，齒數(shù)40，與惰輪1:1嚙合，可以連續(xù)傳動。 論證過程同上。 3）凸輪的設計 運動協(xié)調(diào)表 凸輪轉(zhuǎn)角 0°—60° 60°—140° 140°—240° 240° 240°—360° 凸輪運動軌跡 近休止 快進 遠休止 快退 灌裝 連桿機構 封蓋 間 歇 往 復 運 動 3） 槽輪機構的設計 如下圖所示： 7.繪制機構的運動簡圖及運動循環(huán)圖 1） 運動簡圖 2） 三維圖 2.1齒輪 2.2凸輪三維圖 2.4槽輪機構三維圖 2.5灌裝機總裝三維圖 3)運動循環(huán)圖 8.運動分析線圖 1）槽輪運動分析線圖 加速度 速度 位置 2） 凸輪的運動分析線圖 加速度 位置 9.設計小結 這是我們第一次做課程設計，困難程度對我們而言可想而知。里面有很多東西我們都不懂怎么弄，所謂萬事開頭難，前面真的是一頭霧水。但我們同時也深深的明白這也是很好的一個鍛煉機會，讓我們克服一個個困難的同時收獲新的知識。 這課程設計花費了我們半個的月的時間，在這段時間里我們一起集中探討機構方案設計，一起研究各種方案的的可行性，遇到不懂的地方就一起討論解決，它讓我們深深懂得了團隊的重要性，明白了集體的力量是強大的。 通過這次旋轉(zhuǎn)型灌裝機課程設計，我們大家都掌握了一些常用執(zhí)行機構、傳動機構或簡單機器的設計方法和過程，提高了我們綜合運用機械原理課程理論的能力，培養(yǎng)了分析和解決一般機械運動實際問題的能力，并使所學知識得到了進一步鞏固、深化和擴展，也為以后的學習也奠定了一定的基礎，讓我們以后的學習方便，更加高效。 另外，這次機會讓我們能將以前的知識應用到實際的設計中來，懂得了融會貫通，舉一反三的道理，雖然不是很熟練，但看到所學的知識能一點點運用到設計中來，內(nèi)心的快樂是不能言語的。 10.參考文獻 1. 裘建新主編；《機械原理課程設計》；高等教育出版社 2. 謝忠東主編；《機械原理》；北京航天航空大學出版社 3.《機械原理 第七版》 陳作模、葛文杰主編 4.《機械原理課程設計手冊》 牛鳴岐、王保民等主編