旋转型灌浆机机械原理优秀课程设计.docx

机械原理课程设计书

——旋转型灌浆机设计

学 院：机械电子工程学院

专 业：机械设计制造及其自动化

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指导老师：

目录

一、旋转型灌装机设计要求·····························3
二、方案初步确定····································4
三、减速设计··········································5
四、齿轮设计········································6
五、传动方案设计····································8
六、机械运动循环图····································9
七、凸轮设计、计算及校核······························10
八、连杆机构设计及校核······························11
九、间歇机构设计······································12
十、心得体会··········································13
十一、参考文件········································14

一、旋转型灌装机设计要求
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。为确保在这些工位上能够正确地灌装、封口，应有定位装置。图1-1中，工位1：输入空瓶；工位2：灌装；工位3：封口；工位4：输出包装好容器。

图2 旋转型灌浆机
该机采取电动机驱动，传动方法为机械传动。技术参数见表6.

表6 旋转型灌浆机技术参数
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
2、设计任务
1.旋转灌装机通常应包含连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种常见机构。
2.设计传动系统并确定其传动比分配。
3.在A2图纸上画出旋转型灌浆机运动方案简图，并用运动循环图分配各机构运动节拍。
4.对连杆机构进行速度、加速度分析，绘出运动线图。图解法或解析法设计平面连杆机构。
5.凸轮机构设计计算。按凸轮机构工作要求选择从动件运动规律，确定基圆半径，校核最大压力角于最小曲率半径。在A2图纸上画出从动件运动规律线图及凸轮轮廓线。
6.齿轮机构设计计算。
7.编写设计计算说明书。
3、设计提醒
1. 采取灌瓶泵灌装流体，泵固定在某工位上方。
2. 采取软木塞或金属浇灌封口，她们可由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机构压入（或经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压盖机构。压盖机构可采取移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。
3. 另外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台间隙传动。为确保停歇可靠，还应有定位（锁紧）机构。间隙机构可采取槽轮机构、不完全齿轮机构等。定位（锁紧）机构可采取凸轮机构等。
注：本设计选择转台直径为600mm，电动机转速1440r/min，灌装速度15r/min。
二、方案初步确定

1、综述
待灌瓶由传送系统(通常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。为确保在这些工位上能够正确地灌装、封口，应有定位装置。
我们将设计关键分成下多个步骤：
1．输入空瓶：这个步骤关键经过传送带来完成，把空瓶输送到转台上使下个步骤能够顺利进行。
2．灌装：这个步骤关键经过灌瓶泵灌装流体，而泵固定在某工位上方。
3．封口：用软木塞或金属冠经过冲压对瓶口进行密封过程，关键经过连杆结构来完成冲压过程。
4．输出包装好容器：步骤基础同1，也是经过传送带来完成。
以上4个步骤 因为灌装和传送较为简单 无须进行考虑，所以，旋转型灌装机运动方案设计关键考虑便在于转盘间歇运动、封口时冲压过程、工件定位，和实现这3个动作机构选型和设计问题。

2、传动比分配
原动机经过三次减数达成设计要求。第一次减速，经过减速器三级减速到15r/min,其传动比分别为2、6、4。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，使转速达成要求，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，传动比全部为2即可。

三、减速设计
减速器分为三级减速，第一级为皮带传动，后两级全部为齿轮传动。具体设计示意图及参数以下:

1为皮带轮：i1＝2。
2、3、4、5、6为齿轮： z2=20 z3=120
z4=20 z5=80
z6=20
i32=z3/z2=120/20=6
i54=z5/z4=80/20=4
n1=n/(i1*i32*i54)=1440/(2*6*4)=30r/min

减速器由齿轮6输出30r/min转速，经过一级齿轮传动后，降低到15r/min。
6、7为齿轮：z6=20 z7=40
i76=z7/z6=40/20=2
n2=n1/i76=30/2=15r/min
减速器由齿轮6输出30r/min转速，经两级减速后达成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以下：

6、8为齿轮：z6=20 z8=40
9为皮带轮：i9=3
i86=z8/z6=40/20=2
n3=n1/(i86*i9)=30/(2*3)=5r/min
四、齿轮设计

上为一对标准直齿轮（传动装置中齿轮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）
=180*20/（20+40）
=50mm
r7= a*z7/（z7+z6）
=180*40/（20+40）
=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）】
=31.32°
αa7=arccos【z7cosα/（z7+2ha*）】
=acrcos【40cos20°/（40+2*1）】
=26.50°
基圆齿距：pb6=pb7=πmcosα3.14*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
=1.64
εa＞1
则说明这对齿轮适用

五、传动方案设计

转盘间歇运动机构为不完全齿轮机构，封口冲压机构为连杆机构，工件定位机构为凸轮机构

六、机械运动循环图

七、凸轮设计、计算及校核
此凸轮为控制订位工件机构，因为空瓶大约为100mm，工件定位机构只需60mm行程足够，故凸轮推程设计为60mm，以下为推杆运动规律：

为了愈加好利用反转法设计凸轮，依据上图以表格形式表示出位移和转角关系。
度数
0°-90°
105°
120°
120°
-300°
315°
330°
-360°
位移（mm）
0
30
60
60
30
0

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°
八、连杆机构设计及校核
此连杆控制封装压盖机构，因为空瓶高度约为250mm，故行程不宜超出300mm，由此设计以下连杆机构：

曲柄长：a=100mm
连杆长：b=900mm
偏心距：e=500mm
行程：s=220mm
级位夹角：θ= arccos【e/(a+b）】- arccos【e/(b-a）】=10°
最小传动角：rmin= arccos【e/(b-a）】=51.3°
行程速比：k=（180°+θ）/（180°-θ）=1.12＞1
九、间歇机构设计
因为设计灌装速度为10r/min，所以每个工作间隙为6s，转台每转动60°用时1s，停留5s，由此设计以下不完全齿轮机构，完成间歇利用，以达成要求

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°，θ=60°。

中心距：a=m(z左*360°/θ+ 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*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
十、心得体会
这次课程设计算是对自己所学机械专业知识一个深化和检验吧，虽说万事开头难，我们碰到了很多困难，但对于我们来说这是一次难得学习和锻炼机会。
这次机械原理课程设计历时一周，时间上虽有些担心，做设计时候考虑也并不周全，但我们利用这段时间巩固了所学知识，把所学理论利用到实际设计当中，也充足锻炼自己创新能力。在实际设计过程中，我们也碰到了很多困难，不过经过我们大家团结努力，一点点克服了困难，最终设计出了自己方案。

经过这次机械原理课程设计，掌握了部分常见实施机构、传动机构或简单机器设计方法和过程，提升了我们综合利用机械原理课程理论能力，培养了分析和处理通常机械运动实际问题能力，并使所学知识得到深入巩固、深化和扩展，对以后学习也奠定了一定基础，使我
们学得愈加轻松，愈加高效。

十一、参考文件

1.《机械原理》（第六版） 孙桓 陈作模 主编 高等教育出版社

2.《机械设计课程设计》（第二版）朱文坚 黄平 编 华南理工大学出版社

3.《机械设计基础课程设计》 孙德志 张伟华 邓子龙 编 科学出版社

4.《机械设计和理论》 李柱国 主编 科学出版社

5.《机械设计课程设计》 朱家诚 主编 合肥工业大学出版社