旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)課程設(shè)計.doc
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目錄 1工作原理 1 1.1設(shè)計條件 1 1.2設(shè)計任務(wù) 1 1.3設(shè)計提示 2 2. 方案比較 3 2.1選擇方案 3 2.3方案優(yōu)缺點 5 3. 細(xì)化設(shè)計 5 3.1減速器設(shè)計 5 3.2第二次減速裝置設(shè)計 7 3.3第三次減速裝置設(shè)計 8 3.4齒輪設(shè)計 9 3.5連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計 10 3.6凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計 11 3.7間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計 12 4.總結(jié) 13 參考文獻(xiàn) 14 1工作原理 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī),旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)用于對容器連續(xù)灌裝液體。轉(zhuǎn)臺有多工位停歇,以實現(xiàn)灌裝、封口等程序。該機(jī)在工作過程中包括四個工位如圖1;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(jī)采用灌裝泵灌裝流體,泵固定在某工件的上方;采用軟木塞或者金屬冠蓋封口,他們由氣泵吸附在壓蓋機(jī)構(gòu)上,由壓蓋機(jī)構(gòu)壓入瓶口。 圖1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)工位示意圖 1.1設(shè)計條件 該機(jī)采用電機(jī)驅(qū)動,傳動采用機(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) Ⅱ 550 1440 12 1.2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)和齒輪機(jī)構(gòu)這三種常用機(jī)構(gòu)。 2. 設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 3. 畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的運(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. 設(shè)計平面連桿機(jī)構(gòu):確定連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件尺寸,對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行位移、速度和加速度分析,繪制運(yùn)動線圖。 5. 設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu):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,設(shè)計凸輪理論輪廓線和實際輪廓線,畫出從動件運(yùn)動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。 6. 設(shè)計齒輪機(jī)構(gòu):根據(jù)傳動比確定齒輪的齒數(shù)、模數(shù),選擇變位系數(shù),計算齒輪傳動的各部分尺寸,繪制齒輪傳動嚙合圖。 7. 編寫設(shè)計計算說明書。 1.3設(shè)計提示 1. 壓蓋機(jī)構(gòu)做直線往復(fù)運(yùn)動,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)。 2. 需要設(shè)計間歇傳動機(jī)構(gòu),以實現(xiàn)工作臺間歇傳動。間歇運(yùn)動可采用槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪等。 3. 為保證間歇???,還要考慮鎖緊機(jī)構(gòu)。鎖緊機(jī)構(gòu)可采用凸輪機(jī)構(gòu)等。 2. 方案比較 2.1選擇方案 設(shè)計主要分成下幾個步驟: 1.輸入空瓶:這個步驟主要通過傳送帶來完成,把空瓶輸送到轉(zhuǎn)臺上使下個步驟能夠順利進(jìn)行。 2.灌裝:這個步驟主要通過灌瓶泵灌裝流體,而泵固定在某工位的上方。 3.封口:用軟木塞或者金屬冠通過沖壓對瓶口進(jìn)行密封的過程,主要通過連桿結(jié)構(gòu)來完成沖壓過程。 4.輸出包裝好的容器:這個步驟主要通過傳送帶來完成。 以上四個步驟 由于灌裝和傳送較為簡單,無須進(jìn)行考慮,因此,旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動方案設(shè)計重點考慮便在于轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動、封口時的沖壓過程、工件的定位,和實現(xiàn)這三個動作的機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計問題。 機(jī)構(gòu) 實現(xiàn)方案 轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) 不完全齒輪 封口的壓蓋機(jī)構(gòu) 平面連桿機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 工件的鎖緊機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 根據(jù)上表分析得知,機(jī)構(gòu)的實現(xiàn)方案有 2*2*1=4種實現(xiàn)方案。 現(xiàn)在取兩種方案 方案一:轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)為不完全齒輪機(jī)構(gòu),封口的沖壓機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu),工件的定位機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)。 方案二:轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)為槽輪機(jī)構(gòu),封口的沖壓機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu),工件的定位機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)。 2.3方案優(yōu)缺點 方案一與方案二都可以實現(xiàn)設(shè)計的要求,區(qū)別就在于封口的壓蓋機(jī)構(gòu),方案二是凸輪機(jī)構(gòu),方案一是連桿機(jī)構(gòu)。 1.連桿機(jī)構(gòu) 優(yōu)點:能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)動形式的轉(zhuǎn)換。平面連桿機(jī)構(gòu)的連桿作平面運(yùn)動,其上各點的運(yùn)動軌跡曲線有多種多樣,利用這些軌跡曲線可實現(xiàn)生產(chǎn)中多種工作要求。平面連桿機(jī)構(gòu)中,各運(yùn)動副均為面接觸,傳動時受到單位面積上的壓力較小,且有利于潤滑,所以磨損較輕,壽命較長。另外由于接觸面多為圓柱面或平面,制造比較簡單,易獲得較高的精度。 缺點:難以實現(xiàn)任意的運(yùn)動規(guī)律。易產(chǎn)生動載荷,設(shè)計復(fù)雜,積累誤差,效率低。 2. 凸輪機(jī)構(gòu) 優(yōu)點:只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線,就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律,而且響應(yīng)快速,機(jī)構(gòu)簡單緊湊。 缺點:是凸輪廓線與推桿之間為點、線接觸,易磨損,凸輪制造較困難。 綜上可知:在于本次設(shè)計中,方案一在兩個方案中最佳,則最后選擇方案為一旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的機(jī)械運(yùn)動方案。 3. 細(xì)化設(shè)計 3.1減速器設(shè)計 原動機(jī)通過三次減速達(dá)到設(shè)計要求。第一次減速,通過減速器三級減速到20r/min,其傳動比分別為2、5、6。第二次減速,夾緊創(chuàng)智,轉(zhuǎn)動裝置及壓蓋裝置所需轉(zhuǎn)速為12r/min,另設(shè)計一級減速,使轉(zhuǎn)速達(dá)到要求,其傳動比分別為2。第三次減速,傳送帶滾軸直徑約為10cm,其轉(zhuǎn)速為6r/min即可滿足要求,另設(shè)兩級減速,傳動比都為2即可。 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:i1 =2。 2、3、4、5、6為齒輪:z2=20 z3=120 z4=24 z5=120 z6=20 i32=z3/z2=120/20=6 i54=z5/z4=120/24=5 n1=n/(i1*i32*i54)=1440/(2*6*5)=24r/min 3.2第二次減速裝置設(shè)計 減速器由齒輪6輸出24r/min的轉(zhuǎn)速,經(jīng)過一級齒輪傳動后,減少到12r/min。 6、7為齒輪:z6=20 z7=40 i76=z7/z6=40/20=2 n2=n1/i76=24/2=12r/min 3.3第三次減速裝置設(shè)計 減速器由齒輪6輸出24r/min的轉(zhuǎn)速,經(jīng)兩級減速后達(dá)到6r/min,第一級為齒輪傳動,第二級為皮傳動。具體設(shè)計示意圖及參數(shù)如下: 6、8為齒輪:z6=20 z8=40 9為皮帶輪:i9=2 i86=z8/z6=40/20=2 n3=n1/(i86*i9)=24/(2*2)=6r/min 3.4齒輪設(shè)計 上為一對標(biāo)準(zhǔn)直齒輪(傳動裝置中的齒輪6和齒輪7)。具體參數(shù)為:z6=20,z7=40,m=5mm,α=20。 中心距:a=m(z6+ z7)/2=【5*(20+40)】/2=150mm 分度圓半徑:r6= a*z6/(z7+z6) =150*20/(40+20) =50mm r7= a*z7/(z7+z6) =150*40/(40+20) =100mm 基圓半徑:rb6=m *z6*cosα=5*20*cos20=94mm rb7=m*z7*cosα=5*40*cos20=188mm 齒頂圓半徑:ra6=(z6+2ha*)*m/2=(20+2*1)*5/2=55mm ra7=(z7+2ha*)*m/2=(40+2*1)*5/2=105mm 齒頂圓壓力角:αa6=arccos【z6cosα/(z6+2ha*)】 =acrcos【20cos20/(20+2*1)】 =31.3 αa7=arccos【z7cosα/(z7+2ha*)】 =acrcos【40cos20/(40+2*1)】 =26.5 基圓齒距:pb6=pb7=πmcosα=3.14*5*cos 20=14.76mm 重合度:εa=【z6(tanαa6-tanα)+z7(tanαa7-tanα)】/2π =【20(tan31.3-tan20)+40(tan26.5-tan20)】/2π =1.65 εa>1 這對齒輪能連續(xù)轉(zhuǎn)動。 3.5連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計 此連桿控制封裝壓蓋機(jī)構(gòu),由于空瓶高度大概為250mm,故行程不宜超過300mm,由此設(shè)計如下連桿機(jī)構(gòu): 曲柄長:a=100mm 連桿長:b=900mm 偏心距:e=500mm 行程:H=220mm 級位夾角:θ= arccos【e/(a+b)】- arccos【e/(b-a)】=10 最小傳動角:rmin= arccos【e/(b-a)】=51.3 行程速比:k=(180+θ)/(180-θ)=1.12>1 3.6凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計 此凸輪為控制定位工件機(jī)構(gòu),由于空瓶大約為100mm,工件定位機(jī)構(gòu)只需60mm行程足夠,故凸輪的推程設(shè)計為60mm,以下為推桿的運(yùn)動規(guī)律: 利用反轉(zhuǎn)法設(shè)計凸輪 3.7間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計 由于設(shè)計灌裝速度為12r/min,因此每個工作間隙為5s,轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)動72用時1s,停留4s,即不完全齒輪有1/5是齒,沒有齒的部分占4/5。由此設(shè)計如下不完全齒輪機(jī)構(gòu),完成間歇運(yùn)用,以達(dá)到要求: 左邊為不完全齒輪,右邊為標(biāo)準(zhǔn)齒輪,左邊齒輪轉(zhuǎn)一圈,右邊齒輪轉(zhuǎn)動72。具體參數(shù)為:z左=12,z右=60,m=5mm,α=20,θ=72。 中心距:a=m*(z左+z右)=5*(12+60)=360mm 分度圓半徑:r左= r右=a/2=360/2=180mm 基圓半徑:rb左= rb右=a*cosα/2=360*cos20/2=169mm 齒頂圓半徑:ra左= ra右=【(z右+2ha*)*m】/2=【(60+2*1)*5】/2=155mm 齒頂圓壓力角:αa左=αa右=arccos【z右cosα/(z右+2ha*)】 =acrcos【60cos20/(60+2*1)】=24.6 基圓齒距:Pb左=Pb右=πmcosα=3.14*5*cos 20=14.76mm 4.總結(jié) 經(jīng)過兩個禮拜的設(shè)計,我們總算完成了對旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)的設(shè)計。作為學(xué)機(jī)械的學(xué)生,對機(jī)械原理的課程設(shè)計是十分有必要的。很多資料都是在圖書館里找的。 我們在課堂上掌握是僅僅是專業(yè)課的理論知識,如何去鍛煉我們的實踐能力,如何把我們的所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課程理論知識運(yùn)用到實踐中去。課程設(shè)計就是為我們提供了良好的實踐平臺。在做本次課程設(shè)計的過程中,我們感觸最深的當(dāng)屬如何把學(xué)過的理論知識運(yùn)用于實際。為了讓設(shè)計更加完善,查閱這方面的設(shè)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(yùn)用中會出現(xiàn)差別。 不切實際的構(gòu)想,永遠(yuǎn)只是構(gòu)想,無法成為設(shè)計。所以在設(shè)計中,我們不僅要注意各種構(gòu)件的自身特點,還要考慮到工藝特點,加工材料,經(jīng)濟(jì)性,安全性,可行性等,才能讓它更接近實際。其次,在這次課程設(shè)計總,我們還運(yùn)用到了以前所學(xué)的專業(yè)課知識,雖然過去從未獨立運(yùn)用過他們,但是在學(xué)習(xí)的過程中帶著問題去學(xué),我們發(fā)現(xiàn)效率很高,這是我們做這次課程設(shè)計的又一收獲。 在課程設(shè)計中遇到問題是很正常的,但是我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來并分析清楚,以免下次再碰到同樣的問題。課程設(shè)計雖然已經(jīng)完成了,但是從中學(xué)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(xué)習(xí)工作和生活。 參考文獻(xiàn) 1.《機(jī)械原理》(第二版) 鄒慧君、張春林、李杞儀 主編 高等教育出版社 2.《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》(第二版)朱文堅、黃平 主編 華南理工大學(xué)出版社 3.《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》 孫德志、張偉華、鄧子龍 主編 科學(xué)出版社 4.《機(jī)械設(shè)計與理論》 李柱國 主編 科學(xué)出版社 5.《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》 朱家誠 主編 合肥工業(yè)大學(xué)出版社- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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