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1、設計題目 :旋轉式灌裝機 班 級 :機械設計制造及其自動化專業(yè) 設 計 者 :學 號 :起止日期 :2015年 7月 2日 2015年 7月 10日 Contents 目 錄 設計方案 1 運動方案總圖 2 運動循環(huán)圖 3 機構的選擇與比較 4 尺寸設計 5 凸輪仿真 6 UG槽輪仿真 7 心得體會 8 1.設計方案 10*6/60=1 罐 /s 所以，灌裝的速度為 1 罐 /s，由此推斷，在六工位轉臺上，每一 秒鐘就要轉動一個工位，進而得知槽輪主動輪的轉速為 1r/s，而六工 位轉臺每一個工位相 對其轉動中心的轉角為 60，再根據(jù)槽輪的運

2、動規(guī)律得知，主動輪在每一秒鐘 轉動過程中，只有 60的轉動用來 驅動槽輪從動輪做轉動，其余 300的轉動用 來定位。所以， 1s 的 之間內，有 1/6s 的時間工位轉動， 5/6s 的時間工位靜止。 而灌裝和 封蓋的過程均要在這 5/6s 的時間內完成，以此為前提，進行我們的 設計。 運動方案參數(shù)表 方案號 轉臺直徑 mm 電動機轉速 r/min 灌裝速度 r/min 1 600 960 10 2.運動方案總圖 該系統(tǒng)由 2 個電動機驅動。銷輪帶動六 角槽輪間歇性 轉動， 1s 轉動一個工位，轉 動工作臺與六角槽輪同軸，進而實現(xiàn)了每秒 一個工 位的間歇性轉動。另一

3、方面，齒輪 2 與等齒齒輪 5 嚙合，與齒輪 5 同軸的銷輪帶 動三角槽輪轉動，換蓋轉盤與其同軸，實現(xiàn) 了換蓋轉盤的間歇性轉動。 工作時空瓶沿傳動皮帶做勻速直線運動， 被帶入轉動工作臺凹槽內，工作臺 旋轉時， 帶動空瓶轉至下一個工位，工作時，工作臺 每轉動 60，凸輪旋轉一周，帶動壓板完成 一次灌裝和封 蓋，并且在回程和近休止的時 候換蓋盤完成一次 120的旋轉，工作臺停歇 時， 凸輪進入推程，壓板向下運動，遠休時 完成灌裝和壓蓋，同時吸蓋，當凸輪回程 和 近休時，工作臺轉動，壓板的換蓋盤通過彈 簧回位，同時換蓋盤完成 120的 工位轉動。 如此往復。 2.1 工藝分解 封蓋

4、裝置與轉動工作 臺的原理類似，要求其封 蓋旋轉工作臺每 s 轉動一 個工 位，則其帶動槽輪的 主動輪同樣以 1r/s 的速度 旋轉，所以將減速后的轉 軸運動 通過不減速的傳動 傳遞給其槽輪主動輪的轉 軸即可。 通過對于設計方案的分析，電機 同時要帶動凸輪，旋轉工作臺，封蓋 旋轉工 作 臺 ， 做 轉 動 。 對 于 旋 轉 工 作 臺 ， 主 動 輪 的 轉 速 為 1r/s ， 電 機 轉 速 為 960/60=16r/s， 因為考慮到旋轉工作臺只是推動容器 在固定工作臺上做滑動， 受力及做功 并不大，再加上盡量使機械結構較為 簡單，這一級的變速直接采用蝸 輪蝸 桿的減速傳動，但

5、是考慮到蝸輪蝸桿 的傳動效率低，最終仍然改為直齒圓 柱 齒輪傳遞傳動比為 1:16。 減速裝置 容器輸入輸出 固定工作臺 與旋轉工作 臺安裝后 旋轉工作臺的間歇 轉動由六位槽輪的 間歇轉動實現(xiàn) 各個工位的精確定位 功能 容器的定位功能 通過轉動工作臺的凹 槽與固定工作臺的擋 板共同完成 對容器的灌裝封口 壓力結構（凸輪機 構） 壓力封口和灌 裝由凸輪機構實現(xiàn) 送蓋，吸蓋，換 蓋裝置 換蓋及吸 蓋裝置 控制轉輪間歇轉動 壓蓋及回位 整體機構的工作周期為 6s，所以循環(huán)圖中，旋轉工作臺每轉 一個工位（ 60）表示 1s。在這 1s 中，工作臺在 1/6s 內實現(xiàn)工 位的

6、轉換， 5/6s 內停歇。 灌裝封口機構在一次工位轉 換過程中，完成一次灌裝及封口 的動作。在工作臺旋 轉的同時， 凸輪回程和近休，在彈簧的回復 力作用下，壓板向上運動回復至 原位， 壓蓋轉盤通過三角槽輪 和彈簧回復力實現(xiàn)向上回位并旋 轉換位；工作臺停歇時， 凸輪 推程，壓板及壓蓋轉盤一起向下 運動，并在凸輪遠休時進行灌裝、 封口、壓 蓋轉盤的吸蓋工作。 考慮到工作的安全性，為了 實現(xiàn)旋轉工作臺的順利換位，可 以在安裝時，讓凸輪回程略微提 前，工作臺再接著旋轉，避免瓶 口和壓板發(fā)生碰 撞。 3.運動循環(huán)圖 4.機構的選擇與比較 我們選擇了齒輪為減速裝置。在此主要是 考慮

7、到：蝸輪蝸桿的傳動功率小，損耗功率大。 且在傳動中嚙合面易磨損。傳動比大，會自鎖。 若采用皮帶輪傳動 雖然傳動比較平穩(wěn)，結構也 相對簡單，制造和安裝精度不像嚙合傳動嚴格， 且中 心距調節(jié)范圍較大。但是皮帶輪傳動過程 中傳動有彈性滑動和打滑，傳動效率低 和不能 保持準確的傳動比，皮帶輪的壽命較短。而齒 輪傳動的傳遞功率大，傳動 效率高，傳動比大 并且精確，機構所需空間較小，使用壽命長， 可靠性強。綜合 分析，我們采用齒輪嚙合傳動 實現(xiàn)傳動減速裝置。 4.1 傳動機構的選擇與比較 4.機構的選擇與比較 4.2 執(zhí)行機構的選擇與比較 據(jù)旋轉工作臺的形狀采用六角槽輪。它構造簡單， 外形尺

8、寸小，機械效率高，并且能較平穩(wěn)地進行轉位，雖 然存在柔性沖擊，但是在此系 統(tǒng)中不需要大載荷。 在壓蓋吸盤的間歇旋轉運動中，通過對壓蓋吸盤 的設計來決定用三角槽輪。 在實現(xiàn)灌裝壓蓋的往復直線 運動時，我們采用凸輪的旋轉，利用凸輪的推程來實現(xiàn)。 通過設計凸輪的推程角，遠休角，回程角，近休角來實現(xiàn) 各角度對應執(zhí) 行構件的動作。 在傳輸空瓶與瓶蓋時采用皮帶傳輸，傳動平穩(wěn)，并 可讓空瓶保證一定的間隙。 在帶動工作臺做間歇旋轉運動時，我們采用不完 全齒輪機構來實現(xiàn)。它工作 更可靠，傳遞力大，但是從 動輪轉動和停歇的次數(shù)，時間，轉角大小等變化范圍 較 大，但是難加工 。 5.尺

9、寸設計 5.1 凸輪設計 聯(lián)系實際生產(chǎn)與各部件的位置關系，設定瓶 口距泵口的間距為 7cm，泵口的 上下間歇往復運 動時凸輪的連續(xù)轉動實現(xiàn)的，凸輪與推桿不存在 偏距，所以可知， 凸輪的推程為 7cm，基圓半徑 為 100mm泵口完成一次推程和回程需在工作臺停 歇的時間內，即 5/6s。要求推程時，實力緩慢平 穩(wěn)，并在遠休時有充足時間進行指定工作，所以 設 定推程角 200，遠休角 100，回程角 +近 休角 60。但是原來設計的凸輪輪廓含有凹角， 會產(chǎn)生剛性沖擊，對零件有很大的損害， 影響精 度并且減少壽命。所以綜合考慮凸輪輪廓和角度， 設計出推程角 120， 遠休 100，近休 6

10、0， 這樣不但保證了這樣不僅保證了凸輪輪廓的合理， 還有 足夠的時間壓蓋，灌料和進行吸蓋盤的旋轉 工作。并且在推程回程與遠休的轉換 處，在保證 精度的同時，加入了圓角，增加適當?shù)幕《葴p緩 沖擊，增加運動平穩(wěn) 性。 5.尺寸設計 5.2 槽輪尺寸設計 此六角槽輪為帶動旋轉工作臺實現(xiàn)旋 轉間歇運動， 由旋轉工作臺半徑來假設 六角槽輪半徑 100mm。 圓柱銷與槽輪中 心線相切，槽輪兩槽間夾角為 60。 由 幾何關系可求出圓柱銷半徑為 100tan30 mm， 兩輪中心間距為 100/cos30 mm。 當圓柱銷帶動 槽輪旋轉至與中心線重 合時，假設槽輪槽寬 30mm， 可得出槽輪 基圓半

11、徑（ 100/cos30 -100tan30） mm。 此三角槽輪為帶動壓蓋轉盤實 現(xiàn)旋轉間歇運動， 由壓蓋轉盤半 徑來假設三角槽輪半徑 50mm。圓 柱銷與槽輪中心線相切，槽輪兩 槽間夾角為 120 。 由幾何關系可求出圓柱銷半徑 為 50tan60 mm， 兩輪中心間距 為 50/cos60 mm。當圓柱銷帶動 槽輪旋轉至與中心線重合時，假 設槽輪槽寬 6mm，可得出槽輪基圓半徑為 （ 50/cos60 -50tan60 ） mm。 5.尺寸設計 減速齒輪 1：模數(shù) 1，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=1

12、*20=20mm 減速齒輪 2、 5：模數(shù) 1，齒數(shù) 480，標準齒輪 齒輪分度圓直徑 D2=1*480=480mm 具體參數(shù)為： z1=20， z2=320， m=1， =20 中心距： a=m(z1+ z2)/2=1*(20+320)/2=170mm 分度 圓直徑： d1=m*z1=1*20mm=20mm D2= =m*z2=1*320=320mm 基圓直徑： db1=m *z1*cos=1*20*cos20 =18.79mm db2=m*z2*cos=1*320*cos20 =300.70mm 齒頂圓半徑： da1=(z1+2ha*)*m/2=(20+2*1)*

13、1/2=11mm da2=(z2+2ha*)*m/2=(320+2*1)*1/2=161mm 齒頂圓壓力角： a1=arccos【 z1cos/（ z1+2ha*）】 =acrcos【 20cos20 /（ 20+2*1）】 =31.3213 a2=arccos【 z2cos/（ z2+2ha*）】 =acrcos【 320cos20 /（ 320+2*1）】 =21.09 基圓齒距： pb1=pb2=mcos=3.14*1*cos 20 =2.95mm 重 合 度： a=【 z1(tana4-tan)+z2(tana5-tan)】 /2

14、= 【 20(tan31.3213 -tan20 )+320(tan21.09 -tan20 )】 /2=1.88 a 1 可連續(xù)傳動 錐齒輪 3、 4:模數(shù) 3，齒數(shù) 90，標準錐齒輪 齒輪比 1:1 嚙合，可以連續(xù)傳動。 論證過程同上。 5.3齒輪設計 5.尺寸設計 5.4 其他機構尺寸設計 旋轉工作臺半徑為 300mm，假設瓶子直徑為 80mm，工作臺中心 距瓶心 220mm。高 250mm，固定工作臺與旋轉工作臺間距 150mm， 吸蓋轉盤厚度 30mm，壓蓋滑塊長度為 160mm，壓蓋滑塊距 100mm。 由此可得出凸輪推程為 70mm，壓蓋轉盤半徑為

15、100mm，瓶蓋直 徑 20mm，盤心至吸 瓶蓋中心為 70mm。彈簧在自由狀態(tài)下長度為 100mm，最大壓縮量為 80mm。 6.凸輪仿真 7.凸輪仿真 位 移 速 度 加速度 線 圖 7.UG槽輪仿真 8.心得體會 到此，我總算完成了對旋轉灌裝機的設計。作為學機械的學生， 對機械原 理的課程設計是十分有必要的。我們在課堂上掌握是僅僅是 專業(yè)課的理論知識， 如何去鍛煉我們們的實踐能力，如何把我的所學 的專業(yè)基礎課程理論知識運用到 實踐中去。課程設計就是為我們提供 了良好的實踐平臺。在做本次課程設計的過 程中，我感觸最深的當屬 如何把學過的理論知識運用于實際。為了讓設計更加 完善，查閱方面 的設計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。我們不能單 靠課本 理論，這在實際運用中會出現(xiàn)差別。所以在設計中，我們不僅要注意 各種構件的自身 特點，還要考慮到工藝特點，加工材料，經(jīng)濟性，安 全性，可行性等，課程 設計雖然已經(jīng)完成了，但是從中學到的知識會 讓我們受益匪淺。無形之中，我們 發(fā)現(xiàn)，提出，分析，解決問題的能 力得到了提高，這將有益于我們以后的學習工 作和生活。