3028 課程設計-旋轉型灌裝機運動方案設計

3028 課程設計-旋轉型灌裝機運動方案設計,課程設計,旋轉,灌裝,機運,方案設計 機械原理課程設計說明書設計題目旋-旋轉型灌裝機運動方案設計系 專業(yè) 班設計者＿＿＿＿指導老師＿＿＿＿年 月 日目錄1. 題目2. 設計題目及任務…………………………………………………………………………1設計題目…………………………………………………………………………1設計任務…………………………………………………………………………13．…………………………………………………………………………23.1 方案一…………………………………………………………………………23.1 方案二…………………………………………………………………………23.3 方案三…………………………………………………………………………23.4 凸輪式灌裝機…………………………………………………………………………44.運動循環(huán)圖…………………………………………………………………………45.尺寸設計…………………………………………………………………………45.1 蝸輪蝸桿設計…………………………………………………………………………55.2 齒輪設計…………………………………………………………………………55.3 傳送帶設計…………………………………………………………………………55.4 曲柄滑塊設計…………………………………………………………………………55.5 平行四邊形機構設計…………………………………………………………………55.6 槽輪的設計…………………………………………………………………………56.電算法與運動曲線圖………………………………………………………………………66.1 曲柄滑塊機構運動曲線圖…………………………………………………………………66..2 平行四邊形機構的運動曲線圖…………………………………………………………67.小結……………………………………………………………………………………………87.2 設計小結……………………………………………………………………………………88.參考數(shù)目………………………………………………………………………………………89.附圖――方案一二機構運動簡圖、題目：旋轉型灌裝機運動方案設計計題目及任務設計題目2.1 設計旋轉型灌裝機。在轉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） ，轉臺有多工位停歇，以實現(xiàn)灌裝，封口等工序為保證這些工位上能夠準確地灌裝、封口，應有定位裝置。如圖 1 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。圖 1 旋轉型灌裝機該機采用電動機驅動，傳動方式為機械傳動。技術參數(shù)見表 1表 1 旋轉型灌裝機技術參數(shù)方案號 轉臺直徑mm電動機轉速r/min灌裝速度r/minA 600 1440 102.2 設計任務1．旋轉型灌裝機應包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等三種常用機構。2．設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3.圖紙上畫出旋轉型灌裝機地運動方案簡圖，并用運動循環(huán)圖分配各機構運動節(jié)拍。4.電算法對連桿機構進行速度、加速度分析，繪出運動曲線圖。用圖解法或解析法設計連桿機構。5．凸輪的設計計算。按凸輪機構的工作要求選擇從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖6.齒輪機構的設計計算。7．編寫設計計算說明書。8.完成計算機動態(tài)演示。2.3 設計提示1.采用灌裝泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。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凸輪機構。3.此外，需要設計間歇傳動機構，以實現(xiàn)工作轉臺的間歇傳動。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、不完全齒輪機構等。定位縮緊機構可采用凸輪機構等。旋轉型灌裝機工作原理：1.待灌裝瓶由傳送系統(tǒng)(一般經(jīng)洗瓶機由輸送帶輸入)或人工送入灌裝機進瓶機構,瓶子由灌裝機轉盤帶動繞主立軸旋轉運動進行連續(xù)灌裝。2.主動撥盤轉過120 度，槽輪轉過60度，同時利用間歇時間灌注機進行灌裝。3.當主動撥盤再轉過 120 度，槽輪也轉過 60 度，同時利用間歇時間壓蓋機進行封蓋。4.當主動撥盤再轉過 120 度，槽輪轉過 60 度，灌裝瓶由傳送系統(tǒng)送出。其功能邏輯圖如下：功能分解：1．輸入空瓶：這個功能主要通過傳送帶來完成，把空瓶輸送到轉臺上使下個步驟能夠順利進行。2．灌裝：這個功能主要通過灌瓶泵灌裝流體，而泵固定在某工位的上方，利用氣泵高壓灌注。3．封口：用軟木塞或者金屬冠通過沖壓對瓶口進行密封的過程，主要通過曲柄導桿機構做往復及急回運動對灌瓶進行封口。4．輸出包裝好的容器：功能基本同1 ，也是通過傳送帶來完成。以上4個功能因為灌裝和傳送較為簡單無須進行考慮，因此，旋轉型灌裝機運動方案設計重點考慮便在于轉盤的間歇運動、封口時的沖壓過程、工件的定位，和實現(xiàn)這3個動作的機構的選型和設計問題。機械系統(tǒng)運動轉換功能圖：皮帶輪傳送進料出料旋轉灌注轉盤旋轉灌注定位封口運動方案：方案一：1.轉盤的間歇運動機構為槽輪機構：2.封口的沖壓機構為連桿機構： 3.工件的定位機構為凸輪機構：方案二：1.轉盤間歇運動結構為不完全齒輪機構：2.封口沖壓機構為凸輪和連桿的復合機構：3.定位機構為連桿機構：方案三：1.轉盤的間歇運動機構為槽輪機構；2．封口沖壓機構為凸輪和連桿的復合機構；3．工件的定位機構為凸輪機構；方案優(yōu)缺點分析:方案一的優(yōu)點：1）槽輪機構簡單、易操作，具有更好的可調性。2）槽輪機構使用安全性好，且設計簡單。3）沖壓封口機構使用連桿機構運動簡單且操作性強。缺點：運動結構過于臃腫。方案二的優(yōu)點：1）不完全齒輪便于加工，成本較低。2）定位機構為連桿機構，便于加工，成本較低。缺點：1）不完全齒輪會產(chǎn)生較大的沖擊。2）用凸輪連桿機構進行封口沖壓，使其機構運動相當復雜，操作性不強。? 方案三的優(yōu)點：1）槽輪機構簡單、易操作，具有更好的可調性。2）槽輪機構使用安全性好，且設計簡單。缺點：1）用凸輪連桿機構進行封口沖壓，使其機構運動相當復雜，操作性不強。綜上所述：方案一與后兩個方案相比，各機構結構簡單且操作性強，為旋轉型灌裝機運動的最佳方案。 （方案圖見附圖）機械系統(tǒng)的運動循環(huán)圖執(zhí)行構件 動作 時間/S 分配軸轉角轉盤Ⅰ 送料行程非工作位置停歇1/32/3120°240°夾緊機構Ⅱ 夾緊行程工作位置停歇空回程tⅡ1=3/8tⅡ2=2/5tⅡ3=9/40ΦⅡ1=135°ΦⅡ2=144°ΦⅡ3=81°封口機構Ⅲ 快速封口行程慢速回程行程tⅢ1=73/180tⅢ2=107/180ΦⅢ1=146°ΦⅢ2=214°、機構的設計與傳動和動力分析1、直齒輪的設計：模數(shù)（mm） 壓力角 齒數(shù) 直徑（mm）直齒輪 1 1 20 40 40直齒輪 2 1 20 40 40直齒輪 3 1 20 40 40直齒輪 4 1 20 40 40直齒輪 5 1 20 180 180直齒輪 '61 20 30 30直齒輪 7 1 20 40 402、錐齒輪設計：模數(shù)（mm） 壓力角 齒數(shù) 直徑（mm）錐齒輪 '51 20 30 30錐齒輪 6 1 20 180 180錐齒輪 '71 20 80 80錐齒輪 8 1 20 40 401.齒輪傳動其傳動比為72其余尺寸，按齒輪機構相關計算表格求出。2.傳送帶設計：1) 速度：V=wr=120r/min*50mm2) 每兩個瓶子之間的距離 S:t=S/v 轉臺的角速度為 10r/min故而 S＝100mm3.曲柄滑塊機構已知旋轉形灌裝機的滑梁行程s=300mm，曲柄與連桿長度比，即連桿系數(shù)為λ＝0.175，則曲柄半徑為：R=δ/2=150mm連桿長度為：L=R/λ=955.41mm因此，不難求出曲柄滑塊機構中滑梁（滑塊）的速度和加速度變化。4.槽輪機構1）槽數(shù)Z 按工位要求選定為62）中心距L按結構情況確定 L=300mm。3）圓銷半徑r 按結構情況確定r=30mm。4）槽輪每次轉位時主動件的轉角2 α=180 （1-2/z ）=12095）槽間角2β2β=360/z=606）主動件圓銷中心半徑R1R1=Lsinβ=150mm7）R1與L的比值λλ=R1/L=0.58）槽輪外圓半徑R2R2=133.3mm9）槽輪槽深hh=139.8mm10）運動系數(shù)kk=(z-2)/2z=1/3(n=1,n 為圓銷數(shù) )小結通過這次機械原理課程設計，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，并使所學知識得到進一步鞏固、深化和擴展。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。機械原理課程設計說明書設計題目旋-旋轉型灌裝機運動方案設計系 專業(yè) 班設計者＿＿＿＿指導老師＿＿＿＿年 月 日目錄1. 題目2. 設計題目及任務…………………………………………………………………………1設計題目…………………………………………………………………………1設計任務…………………………………………………………………………13．…………………………………………………………………………23.1 方案一…………………………………………………………………………23.1 方案二…………………………………………………………………………23.3 方案三…………………………………………………………………………23.4 凸輪式灌裝機…………………………………………………………………………44.運動循環(huán)圖…………………………………………………………………………45.尺寸設計…………………………………………………………………………45.1 蝸輪蝸桿設計…………………………………………………………………………55.2 齒輪設計…………………………………………………………………………55.3 傳送帶設計…………………………………………………………………………55.4 曲柄滑塊設計…………………………………………………………………………55.5 平行四邊形機構設計…………………………………………………………………55.6 槽輪的設計…………………………………………………………………………56.電算法與運動曲線圖………………………………………………………………………66.1 曲柄滑塊機構運動曲線圖…………………………………………………………………66..2 平行四邊形機構的運動曲線圖…………………………………………………………67.小結……………………………………………………………………………………………87.2 設計小結……………………………………………………………………………………88.參考數(shù)目………………………………………………………………………………………89.附圖――方案一二機構運動簡圖、題目：旋轉型灌裝機運動方案設計計題目及任務設計題目2.1 設計旋轉型灌裝機。在轉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） ，轉臺有多工位停歇，以實現(xiàn)灌裝，封口等工序為保證這些工位上能夠準確地灌裝、封口，應有定位裝置。如圖 1 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。圖 1 旋轉型灌裝機該機采用電動機驅動，傳動方式為機械傳動。技術參數(shù)見表 1表 1 旋轉型灌裝機技術參數(shù)方案號 轉臺直徑mm電動機轉速r/min灌裝速度r/minA 600 1440 102.2 設計任務1．旋轉型灌裝機應包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等三種常用機構。2．設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3.圖紙上畫出旋轉型灌裝機地運動方案簡圖，并用運動循環(huán)圖分配各機構運動節(jié)拍。4.電算法對連桿機構進行速度、加速度分析，繪出運動曲線圖。用圖解法或解析法設計連桿機構。5．凸輪的設計計算。按凸輪機構的工作要求選擇從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖6.齒輪機構的設計計算。7．編寫設計計算說明書。8.完成計算機動態(tài)演示。2.3 設計提示1.采用灌裝泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。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凸輪機構。3.此外，需要設計間歇傳動機構，以實現(xiàn)工作轉臺的間歇傳動。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、不完全齒輪機構等。定位縮緊機構可采用凸輪機構等。旋轉型灌裝機工作原理：1.待灌裝瓶由傳送系統(tǒng)(一般經(jīng)洗瓶機由輸送帶輸入)或人工送入灌裝機進瓶機構,瓶子由灌裝機轉盤帶動繞主立軸旋轉運動進行連續(xù)灌裝。2.主動撥盤轉過120 度，槽輪轉過60度，同時利用間歇時間灌注機進行灌裝。3.當主動撥盤再轉過 120 度，槽輪也轉過 60 度，同時利用間歇時間壓蓋機進行封蓋。4.當主動撥盤再轉過 120 度，槽輪轉過 60 度，灌裝瓶由傳送系統(tǒng)送出。其功能邏輯圖如下：功能分解：1．輸入空瓶：這個功能主要通過傳送帶來完成，把空瓶輸送到轉臺上使下個步驟能夠順利進行。2．灌裝：這個功能主要通過灌瓶泵灌裝流體，而泵固定在某工位的上方，利用氣泵高壓灌注。3．封口：用軟木塞或者金屬冠通過沖壓對瓶口進行密封的過程，主要通過曲柄導桿機構做往復及急回運動對灌瓶進行封口。4．輸出包裝好的容器：功能基本同1 ，也是通過傳送帶來完成。以上4個功能因為灌裝和傳送較為簡單無須進行考慮，因此，旋轉型灌裝機運動方案設計重點考慮便在于轉盤的間歇運動、封口時的沖壓過程、工件的定位，和實現(xiàn)這3個動作的機構的選型和設計問題。機械系統(tǒng)運動轉換功能圖：皮帶輪傳送進料出料旋轉灌注轉盤旋轉灌注定位封口運動方案：方案一：1.轉盤的間歇運動機構為槽輪機構：2.封口的沖壓機構為連桿機構： 3.工件的定位機構為凸輪機構：方案二：1.轉盤間歇運動結構為不完全齒輪機構：2.封口沖壓機構為凸輪和連桿的復合機構：3.定位機構為連桿機構：方案三：1.轉盤的間歇運動機構為槽輪機構；2．封口沖壓機構為凸輪和連桿的復合機構；3．工件的定位機構為凸輪機構；方案優(yōu)缺點分析:方案一的優(yōu)點：1）槽輪機構簡單、易操作，具有更好的可調性。2）槽輪機構使用安全性好，且設計簡單。3）沖壓封口機構使用連桿機構運動簡單且操作性強。缺點：運動結構過于臃腫。方案二的優(yōu)點：1）不完全齒輪便于加工，成本較低。2）定位機構為連桿機構，便于加工，成本較低。缺點：1）不完全齒輪會產(chǎn)生較大的沖擊。2）用凸輪連桿機構進行封口沖壓，使其機構運動相當復雜，操作性不強。? 方案三的優(yōu)點：1）槽輪機構簡單、易操作，具有更好的可調性。2）槽輪機構使用安全性好，且設計簡單。缺點：1）用凸輪連桿機構進行封口沖壓，使其機構運動相當復雜，操作性不強。綜上所述：方案一與后兩個方案相比，各機構結構簡單且操作性強，為旋轉型灌裝機運動的最佳方案。 （方案圖見附圖）機械系統(tǒng)的運動循環(huán)圖執(zhí)行構件 動作 時間/S 分配軸轉角轉盤Ⅰ 送料行程非工作位置停歇1/32/3120°240°夾緊機構Ⅱ 夾緊行程工作位置停歇空回程tⅡ1=3/8tⅡ2=2/5tⅡ3=9/40ΦⅡ1=135°ΦⅡ2=144°ΦⅡ3=81°封口機構Ⅲ 快速封口行程慢速回程行程tⅢ1=73/180tⅢ2=107/180ΦⅢ1=146°ΦⅢ2=214°、機構的設計與傳動和動力分析1、直齒輪的設計：模數(shù)（mm） 壓力角 齒數(shù) 直徑（mm）直齒輪 1 1 20 40 40直齒輪 2 1 20 40 40直齒輪 3 1 20 40 40直齒輪 4 1 20 40 40直齒輪 5 1 20 180 180直齒輪 '61 20 30 30直齒輪 7 1 20 40 402、錐齒輪設計：模數(shù)（mm） 壓力角 齒數(shù) 直徑（mm）錐齒輪 '51 20 30 30錐齒輪 6 1 20 180 180錐齒輪 '71 20 80 80錐齒輪 8 1 20 40 401.齒輪傳動其傳動比為72其余尺寸，按齒輪機構相關計算表格求出。2.傳送帶設計：1) 速度：V=wr=120r/min*50mm2) 每兩個瓶子之間的距離 S:t=S/v 轉臺的角速度為 10r/min故而 S＝100mm3.曲柄滑塊機構已知旋轉形灌裝機的滑梁行程s=300mm，曲柄與連桿長度比，即連桿系數(shù)為λ＝0.175，則曲柄半徑為：R=δ/2=150mm連桿長度為：L=R/λ=955.41mm因此，不難求出曲柄滑塊機構中滑梁（滑塊）的速度和加速度變化。4.槽輪機構1）槽數(shù)Z 按工位要求選定為62）中心距L按結構情況確定 L=300mm。3）圓銷半徑r 按結構情況確定r=30mm。4）槽輪每次轉位時主動件的轉角2 α=180 （1-2/z ）=12095）槽間角2β2β=360/z=606）主動件圓銷中心半徑R1R1=Lsinβ=150mm7）R1與L的比值λλ=R1/L=0.58）槽輪外圓半徑R2R2=133.3mm9）槽輪槽深hh=139.8mm10）運動系數(shù)kk=(z-2)/2z=1/3(n=1,n 為圓銷數(shù) )小結通過這次機械原理課程設計，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，并使所學知識得到進一步鞏固、深化和擴展。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。