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1、机械原理课程设计设计题目：旋转型灌装机姓名：周聪聪学号： 20810310224 专业： 08机设二主要结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 20 页目录1 设计题目2 原动机的选择3 传动比分配4 传动机构的设计5 方案拟定比较6 机械运动循环图7 凸轮设计、计算及校核8 连杆机构的设计及校核9 间歇机构设计10 设计感想11 参考资料精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 20 页1 设计题目设计旋转型灌装机。在转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连续灌装
2、流体（如饮料、酒、冷霜等），转台有多工位停歇，以实现灌装、封口等工序。为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。如图 8.4 中，工位 1：输入空瓶；工位2：灌装；工位 3：封口；工位 4：输出包装好的容器。1234传送带固定工作台转台1.1 设计条件该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动旋转型灌装机技术参数方案号转台直径mm 电动机转速r/min 灌装速度r/min A 600 1440 10 B 550 1440 12 C 500 960 15 1.2 设计要求1. 旋转灌装机应包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种常用机构。至少设计出三种能实现其运动形式要求的机构2. 设计传
3、动系统并确定其传动比分配z2=20z3=120z4=20z5=120 z6=20n=960r/min i12i32=6精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 20 页3. 在用 A2 图纸上画出旋转灌装机的运动方案简图和用运动循环图分配各机构的节拍。4. 对连杆机构进行速度和加速度的分析，绘出运动线图，用图解法或者是解读法设计平面连杆机构5. 凸轮机构的计算，按要求选择从动件运动规律，并确定基园半径，最大压力角，最小曲率半径，在A2 上画出从动件的运动规律图和凸轮的轮廓线图。6. 齿轮机构的设计计算。7. 编写设计计算说明书。.
4、2 原动机的选择本 身 设 计 采 用方 案 C 和 A。故 采用 电动 机驱 动， 其转 速为960r/min。灌装速度为 10 r/min.3 传动比分配原动机通过三次减数达到设计要求。第一次减速，通过减速器三级减速到20r/min,其传动比分别为2、6、6。第二次减速，夹紧装置，转动装置及压盖装置所需转速为10r/min,另设计一级减速，使转速达到要求，其传动比分别为2。第三次减速，传送带滚轴直径约为10cm，其转速为 5r/min 即可满足要求，另设两级减速，传动比都为2即可。.4 传动机构的设计4.1 减速器设计减速器分为三级减速，第一级为皮带传动，后两级都为齿轮传动。具体设计示意图
5、及参数如下i54=6n1=15r/minz6=20z7=30i76=1.5n2=10r/min精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 20 页1324561 为皮带轮： i12。2、3、4、5、6 为齿轮： z2=20 z3=120 z4=20 z5=120 z6=20 i32=z3/z2=120/20=6 i54=z5/z4=120/20=6 n1=n/(i1*i32*i34)=960/(2*6*6)=15r/min 4.2 第二次减速装置设计减速器由齿轮6 输出 15r/min的转速，经过一级齿轮传动后，减少到 10r/mi
6、n 。6、7 为齿轮： z6=20 z7=30 i76=z7/z6=30/20=1.5 n2=n1/i76=20/2=10r/min z6=20z8=30i9=2i86=1.5n3=5r/minz6=20 z7=30 m=6mm =20a=150mm r6=30mm r7=45mm rb6=56mm rb7=112mmra6=66mm ra7=126mm a6=31.32精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 20 页减速器674.3 第三次减速装置设计减速器由齿轮6 输出 15r/min的转速，经两级减速后达到5r/min,第
7、一级为齿轮传动，第二级为皮带传动。具体设计示意图及参数如下：减速器6896、8 为齿轮： z6=20 z8=30 9 为皮带轮： i9=2 i86=z8/z6=30/20=1.5 n3=n1/(i86*i9)=20/(2*2)=5r/min 4.4 齿轮的设计a7=26.50pb6=14.76mm a=1.641 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 20 页上为一对标准直齿轮（传动装置中的齿轮6 和齿轮 7）。具体参数为： z6=20，z7=30，m=6mm， =20。中心距： a=m(z6+ z7)/2=150*(20+3
8、0)/2=150mm 分度圆半径： r6= a*z6/2（z7+z6）=150*20/2（20+30）=30mm r7= a*z7/2（z7+z6）=150*30/2（20+30）=45mm 基圆半径： rb6=m *z6*cos =6*20*cos20=56mm rb7=m*z7*cos =6*30*cos20=112mm 齿顶圆半径： ra6=(z6+2ha*)*m/2=(20+2*1)*6/2=66mm ra7=(z7+2ha*)*m/2=(30+2*1)*6/2=126mm 齿顶圆压力角： a6=arccos【z6cos/（z6+2ha*）】=acrcos【20cos20/（20+2*
9、1）】=31.32a7=arccos【z7cos /（z7+2ha*）】=acrcos【30cos20/（30+2*1）】精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 20 页=26.50基圆齿距： pb6=pb7= mcos3.14*5*cos 20=14.76mm 理论啮合线： N1N2实际啮合线： AB 重合度： a= 【z6(tan a6-tan )+z7(tana7-tan )】/2=【20(tan31.32-tan20)+40(tan26.50-tan20)】/2=1.64 a1 这对齿轮能连续转动.5 方案拟定比较5.1
10、 综述待灌瓶由传送系统 ( 一般经洗瓶机由输送带输入) 或人工送入灌装机进瓶机构 , 转台有多工位停歇，可实现灌装、封口等工序。为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。1234传送带固定工作台转台我们将设计主要分成下几个步骤：1输入空瓶：这个步骤主要通过传送带来完成，把空瓶输送到转台上精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 20 页使下个步骤能够顺利进行。2灌装：这个步骤主要通过灌瓶泵灌装流体，而泵固定在某工位的上方。3封口：用软木塞或者金属冠通过冲压对瓶口进行密封的过程，主要通过连杆结构来完成冲压过程。4输出包装
11、好的容器：步骤基本同1，也是通过传送带来完成。以上 4 个步骤 由于灌装和传送较为简单无须进行考虑，因此，旋转型灌装机运动方案设计重点考虑便在于转盘的间歇运动、封口时的冲压过程、工件的定位，和实现这3 个动作的机构的选型和设计问题。5.2 选择设计方案机构实现方案转盘的间歇运动机构槽轮机构不完全齿轮封口的压盖机构连杆机构凸轮机构工件的定位机构连杆机构凸轮机构根据上表分析得知机构的实现方案有 2*2*2=8 种实现方案这里取 3 种方案5.2.1方案精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 20 页转盘的间歇运动机构为不完全齿轮机构
12、，封口的冲压机构为连杆机构，工件的定位机构为凸轮机构5.2.2方案精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 20 页转盘的间歇运动机构为不完全齿轮，封口的冲压机构为连杆机构，工件的定位机构为连杆机构5.2.3方案精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 20 页转盘的间歇运动机构为不完全齿轮机构，封口的冲压机构为凸轮机构，工件的定位机构为凸轮机。5.2.4 比较、选择设计方案由于方 案（一）与方 案（二 ）的区别 在 工件 定位机构，方 案（一）是凸轮机构，方案（
13、二）是连杆机构。在这里凸轮机构比连杆机构更适用，因为：1）凸轮机构能实现长时间定位，而连杆机构只能瞬时定位，定位效果差，精度低。2）凸轮机构比连杆机构更容易设计。r0=480mmrr=30h=60mm=30=30s=120s=180max=28 30a=100mmb=900mm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 20 页3）结构简单，容易实现而方案（三）与方案（一）区别在封口的压盖机构，方案（三）是凸轮机构，方案（一）是连杆机构。在这里则连杆机构比凸轮机构更适用1）加工复杂，加工难度大。2）造价较高，经济性不好。综上可知：
14、方案一在三个方案中最佳，则最后选择方案为旋转型灌装机的机械运动方案。.6 机械运动循环图传送带 转动转动转台停止转动停止前进后退夹紧停止灌装前进后退e=500mms=220mm=10rmin=51.3k=1.121精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 20 页 时间（角度）转动装置加紧装置压盖装置0 306090120150180210240270300330360.7 凸轮设计、计算及校核此凸轮为控制定位工件机构，由于空瓶大约为100mm ，工件定位机构只需 60mm行程足够，故凸轮的推程设计为60mm ，以下为推杆的运动
15、规律：9012030033060mm为了更好的利用反转法设计凸轮，根据上图以表格的形式表示出位移和转角的关系。度数0-90105120120-300315330-360位移（mm）0 30 60 60 30 0 z左=6z右=36m=5mm=20=60a=180mmr左= r右=90mmrb左=84.6mm rb右=84.6mm ra 左= ra 右=95mma左=a右=27Pb左=4.76mm Pb右=14.76mm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 20 页基圆实际轮廓线理论轮廓线基圆： r0=480mm 滚子半径：
16、rr=30 行程： h=60mm 推程角： =30回程角： = 30进休止角： s=120远休止角： s=180最大压力角： max=28 30.8 连杆机构的设计及校核精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 20 页此连杆控制封装压盖机构，由于空瓶高度约为250mm ，故行程不宜超过 300mm ，由此设计如下连杆机构：曲柄长： a=100mm 连杆长： b=900mm 偏心距： e=500mm 行程： s=220mm 级位夹角： = arccos【e/(a+b）】- arccos 【e/(b-a）】=10精选学习资料 -
17、- - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 20 页最小传动角： rmin= arccos【e/(b-a）】=51.3行程速比： k=（180+）/（180- ）=1.121 .9 间歇机构设计由于设计灌装速度为10r/min ，因此每个工作间隙为6s，转台每转动60用时 1s，停留 5s，由此设计如下不完全齿轮机构，完成间歇运用，以达到要求左边为不完全齿轮，右边为标准齿轮，左边齿轮转一圈，右边齿轮转动60。具体参数为：z左=6，z右=36，m=5mm，=20，=60。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -
18、- - -第 17 页，共 20 页中心距： a=m(z左*360/ + z7)/2=5*(6*6+36)/2=180mm 分度圆半径： r左= r右=a/2=180/2=90mm 基圆半径： rb左= rb右=a*cos /2=180*cos20/2 =84.6mm 齿顶圆半径： ra 左= ra 右=(z右+2ha*)*m/2=(36+2*1)*5/2=95mm 齿顶圆压力角： a左=a右=arccos【z右cos /（z右+2ha*）】=acrcos【36cos20/（36+2*1）】=27基圆齿距： Pb左=Pb右= mcos3.14*5*cos 20=14.76mm .10 设计感想
19、这是上大学以来完成的第一次课程设计，虽说万事开头难，我们遇到了很多的困难，但对于我们来说这是一次难得的学习与锻炼的机会。这次机械原理课程设计历时10 天，时间上虽有些紧张，做设计的时候考虑的也并不周全，但我们利用这段时间巩固了所学的知识，把所学理论运用到实际设计当中，也充分的锻炼自己的创新能力。在实际的设计过程中，我们也遇到了许多的困难，不过经过我们大家的团结努力，一点点克服了困难，最终设计出了自己的方案。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 20 页通过这次机械原理课程设计，掌握了一些常用执行机构、传动机构或简单机器的设计
20、方法和过程，提高了我们综合运用机械原理课程理论的能力，培养了分析和解决一般机械运动实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展，对以后的学习也奠定了一定的基础，使我们学得更加轻松，更加高效。.11 参考资料1孙桓、陈作摸葛文杰主编，机械原理（第七版）北京高等教育出版社， 2006 2彭文生 李志明 黄华梁主编机械设计北京高等教育出版社 2002 3李继庆 陈作摸主编机械设计基础北京高等教育出版社 1999 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 20 页