机械原理课程设计

旋转型灌装机。

学院：汽车与交通。

专业 : 车辆工程。

班级：车辆123

姓名：学号：

指导老师：韦丹柯。

日期：2014.6.30

1. 设计题目。

1.1 设计条件。

1.2 设计任务。

1.3 设计提示。

2.原动机的选择。

3.传动比分配。

4.传动机构的设计。

4.1 减速器设计。

4.2 第二次减速装置设计

4.3 第三次减速装置设计

5.齿轮的设计与计算

6.间歇机构的设计

7.方案选择。

7.1 选择设计方案。

7.2方案确定。

8．机械运动循环图。

9．凸轮设计计算

10．连杆机构的设计

11.总体评价

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。

六工位转盘。

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。

n转速=每小时生产定额/**盘的模孔数*60）=（60*60）/（6*60）=10r/min

1.2设计任务。

1.旋转灌装机一般应包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种常用机构。

2.设计传动系统并确定其传动比分配。

3.绘制旋转型灌装机的运动方案简图，并用运动循环图分配各机构节拍。

4.解析法对连杆机构进行速度，加速度分析，绘出运动线图。**法或解析法设计平面连杆机构。

5.凸轮机构的设计计算。按凸轮机构的工作要求选择从动件的运动规律，确定基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。

对盘状凸轮要用解析法计算出理论廓线、实际廓线值。绘制从动件运动规律线图及凸轮廓线图。

6.齿轮机构的设计计算。

7.编写设计计算说明书一份。

1.3 设计提示。

1.采用灌装泵灌装流体，泵固定在某工位的上方。

2．采用软木塞或金属冠盖封口，它们可以由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机构压入（或通过压盖模将瓶盖紧固在瓶口）。设计者只需设计作直线往复运动的压盖机构。压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。

3.此外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台的间歇传动。为保证停歇可靠，还应有定位（锁紧）机构。间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构等。定位缩紧机构可采用凸轮机构等。

2原动机的选择。

本身设计采用方案a。故采用电动机驱动，其转速为1440r/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**减速到20r/min,其传动比分别为。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**减速，第一级为皮带传动，后两级都为齿轮传动。具体设计示意图及参数如下。

1为皮带轮：i1＝2。

为齿轮： z2=20 z3=120

z4=20 z5=120

z6=20i32=z3/z2=120/20=6

i54=z5/z4=120/20=6

n1=n/(i1*i32*i34)=1440/(2*6*6)=20r/min

4.2第二次减速装置设计。

减速器由齿轮6输出20r/min的转速，经过一级齿轮传动后，减少到10r/min。

为齿轮：z6=20 z7=40

i76=z7/z6=40/20=2

n2=n1/i76=20/2=10r/min

4.3第三次减速装置设计。

减速器由齿轮6输出20r/min的转速，经两级减速后达到5r/min,第一级为齿轮传动，第二级为皮带传动。具体设计示意图及参数如下：

为齿轮：z6=20 z8=40

9为皮带轮：i9=2

i86=z8/z6=40/20=2

n3=n1/(i86*i9)=20/(2*2)=5r/min

5.齿轮的设计与计算。

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=40，m=5mm，α=20°。

中心距：a=m(z6+ z7)/2=5*(20+40)/2=150mm

分度圆半径：r6= a*z6/（z7+z6）

50mmr7= a*z7/（z7+z6）

100mm基圆半径：rb6=m *z6*cosα=5*20*cos20°=47mm

rb7=m*z7*cosα=5*40*cos20°=94mm

齿顶圆半径：ra6=(z6+2ha*)*m/2=(20+2*1)*5/2=55mm

ra7=(z7+2ha*)*m/2=(40+2*1)*5/2=105mm

齿顶圆压力角：αa6=arccos【z6cosα/（z6+2ha*）】

acrcos【20cos20°/（20+2*1）】

a7=arccos【z7cosα/（z7+2ha*）】

acrcos【40cos20°/（40+2*1）】

基圆齿距：pb6=pb7=πmcosα=3.14*5*cos 20°=14.76mm

理论啮合线：n1n2

实际啮合线：ab

重合度：εa=【z6(tanαa6-tanα)+z7(tanαa7-tanα)】2π

=【20(tan31.32°-tan20°)+40(tan26.50°-tan20°)】2π

a＞1这对齿轮能连续转动。

6.间歇机构的设计。

这里我们采用不完全齿轮机构来完成转盘的间歇运动，下面我们用一张**来了解不完全齿轮如何完成间歇运动的。

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，α=20°，θ60°。

中心距：a=m(z左*360°/θz7)/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*cosα/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：αa左=αa右=arccos【z右cosα/（z右+2ha*）】

acrcos【36cos20°/（36+2*1）】=27°

基圆齿距：pb左=pb右=πmcosα=3.14*5*cos 20°=14.76mm

7.方案选择。

7.1选择设计方案。

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。

为了实现工件定位机构，比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺点；

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。

3）结构简单，容易实现。

所以，在这里凸轮机构比连杆机构更适用。

为了实现封口的压盖机构，比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺点；

因为凸轮机构：

1）加工复杂，加工难度大。

2）造价较高，经济性不好。

所以在这里连杆机构比凸轮机构更适用。

为了实现转盘的间歇运动机构，比较槽轮机构和不完全齿轮之间的优缺点；

因为：1）与其他间歇运动机构相比，不完全齿轮机构结构简单。

2）主动轮转动一周时，其从动轮的停歇次数，每次停歇的时间和每次传动的角度等变化范围大，因而设计灵活。

3）而且它一般适用于低速、轻载的场合，并且主动轮和从动轮不能互换。

所以在这里我们选择不完全齿轮来实现转盘的间歇运动。

综上可知：转盘的间歇运动机构，我们选择不完全齿轮机构；封口的冲压机构，我们选择连杆机构；工件的定位机构，我们选择凸轮机构。

7.2方案确定。

转盘的间歇运动机构为不完全齿轮机构，封口的冲压机构为连杆机构，工件的定位机构为凸轮机构。

8.运动循环图。

9.凸轮设计计算。

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，以下为推杆的运动规律：

为了更好的利用反转法设计凸轮，根据上图以**的形式表示出位移和转角的关系。

基圆：r0=480mm

滚子半径：rr=30

行程：h=60mm

推程角：φ=30°

回程角：φ`30°

进休止角：φs=120°

远休止角：φs`=180°

最大压力角：αmax=28°＜30°

10．连杆机构的设计。

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

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