机械课程设计玻璃印花机构及传动装置.doc
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1、机械原理课程设计设计计算说明书设计题目:玻璃印花机构及传动装置目 录一 设计题目 1.1 设计目的11.2 设计题目11.3 设计条件及设计要求2二 执行机构运动方案设计2.1功能分解与工艺动作分解22.2 方案选择与分析32.3执行机构设计112.4 机械系统方案设计运动简图13三 传动系统方案设计3.1传动方案设计173.2电动机的选择183.3传动装置的总传动比和各级传动比分配203.4传动装置的运动和动力参数计算20四 设计小结22五 参考文献24一 设计题目1.1设计目的机械原理课程设计是我们第一次较全面的机械设计的初步训练,是一个重要的实践性教学环节。设计的目的在于,进一步巩固并灵
2、活运用所学相关知识;培养应用所学过的知识,独立解决工程实际问题的能力,使对机械系统运动方案设计(机构运动简图设计)有一个完整的概念,并培养具有初步的机构选型、组合和确定运动方案的能力,提高我们进行创造性设计、运算、绘图、表达、运用计算机和技术资料诸方面的能力,以及利用现代设计方法解决工程问题的能力,以得到一次较完整的设计方法的基本训练。机械原理课程设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个构件的尺寸等进行构思、分析和计算,是机械产品设计的第一步,是决定机械产品性能的最主要环节,整个过程蕴涵着创新和发明。为了综合运用机械原理课程的理论知识,分析和解决与本课程有关
3、的实际问题,使所学知识进一步巩固和加深,我们参加了此次的机械原理课程设计。1.2设计题目:玻璃印花机构及传动装置工作原理:玻璃瓶印花机需要完成三个执行动作:置瓶座(玻璃瓶用人工依顺序装放于座中)作单向间歇(向左)直线移动;定位压块作水平方向的往复移动,以便压紧瓶颈端面或松开;下端装有上墨系统的印花弧形图章上下往复移动。通过三个执行动作的配合完成玻璃瓶印花工作。印花过程的工作要求是:当置瓶座中的玻璃瓶由输送链(或带)移进工作位置后,停止前进,压瓶定位压块开始左移,并压紧瓶颈,使得玻璃瓶固定。此时,上方的印花弧形图章已向下移动,并压在瓶子柱面上,停止片刻后,印花完毕。然后,图章上移,定位压块右移松
4、开,输送链带着瓶移开工作位置,后一个瓶又进入工作位置,开始第二次的印花循环过程。印花后的瓶经烘干后,自动装入专用包装箱内。方 案 号6分配轴转速n(r/min)50分配轴转矩T(Nm)540玻璃瓶单程移距(mm)115分配轴输入功率(kw)1.0印花图章上下移距(mm)52定位压块左右移距(mm)25说明:(1)工作条件:2班制,工作环境良好,有轻微振动;(2)使用期限十年,大修期三年;(3)生产批量:小批量生产(20台);(4)带传动比i=2.53.5;(5)采用Y型电动机驱动。 (6) 分配轴 :与减速器输出轴相连接(各执行机构的输入轴)。 1.3设计条件及设计要求1) 动力源是电动机。
5、2) 三执行构件(定位压块、弧形图章、步进链) 弧形图章上下往复移动二、执行机构运动方案设计 2.1功能分解与工艺动作分解 1)功能分解 为了实现玻璃印花的总功能,将功能分解为:印花图章的印花功能、定位压块的固定夹紧功能、置瓶座的固定功能。 2)工艺动作分解。 要实现上述分功能,有下列工艺动作过程: (1)利用间歇运动机构实现置瓶座的单向间歇直线运动,使玻璃瓶运动到工作位置后停止,等待印花。 (2)定位压块开始向左移动,压紧瓶颈,使玻璃瓶在水平位置固定。 (3)瓶子固定好之后,位于其上方的印花图章开始向下移动,压在瓶子柱面上,停止片刻后印花完成。随后图章上移,定位压块向右松开,输送链带着瓶子离
6、开工作位置,开始第二次的印花循环过程。2.2 方案选择与分析1 弧形图章的运动机构设计弧形图章机构的主要运动要求:作上下直线往复运动,并要有一定的加压时间。 方案一 方案二 方案三 方案四 弧形图章的运动方案定性分析:方 案 号 主 要 性 能 特 征 功 能 功 能 质 量 经 济 适 用 性 运动变换 增力 加压时间 一级传动角二级传动角 工作平稳性 磨损与变形 效率 复杂性 加工装配难度 成本 运动尺寸 满足 弱 较长 较小 - 平稳 一般 高 简单 易 一般 较小 满足 弱较长较大- 一般一般高简单 易一般 较小 满足 无 短小 大 有冲击一般 高 复杂 易一般较大 满足 无短 大大有
7、冲击一般高较复杂易一般一般对以上方案进行初步分析。从表中的分析结果不难看出,方案1,2有较好综合性能。印花机构在竖直方向上的往复运动中,要求在印花过程中有一段时间停歇,故曲柄滑块机构不满足要求,所以选取凸轮机构。 2 定位压块的运动机构设计 方案一 方案二 方案三 方案四 定位压块机构运动方案定性分析:方案号功 能经 济 适 用 性运动变换水平往复工作平稳性磨损与变形效率复杂性加工装配难度成本运动尺寸1满足有又冲击强较高简单易低小2满足有平稳一般较高简单一般一般小3满足有平稳一般较高复杂较难较高小4满足无有冲击一般较高较复杂较难高小对以上方案初步分析。从表中的分析结果不难看出,方案一磨损严重,
8、方案3,4成本较高。 3 置瓶座的运动机构设计 方案一 方案二 方案三置瓶座运动机构运动方案定性分析方案号功能经 济 适 用 性间歇送进工作平稳性磨损与变形效率复杂性加工装配难度成本运动尺寸1有平稳一般较高较复杂较难较高较大2有平稳强较高较复杂较难较高较大3有平稳一般较低复杂最难高较小对以上方案初步分析,槽轮机构结构简单,工作稳定。故方案一最佳。3执行机构运动方案的形成机器中各工作机构都可按前述方法构思出来,并进行评价,从中选出最佳的方案。将这些机构有机地组合起来,形成一个运动和动作协调配合的机构系统。为使各执行构件的运动、动作在时间上相互协调配合,各机构的原动件通常由同一构件(分配轴)统一控
9、制。1) 凸轮机构印花弧形图章机构,凸轮机构的定位压块机构,槽轮机构置瓶器2) 凸轮弧形图章印花机构、曲柄滑块定位机构、不完全齿轮间歇机构置瓶器3) 凸轮印花弧形图章机构、齿轮齿条定位压块机构、不完全齿轮间歇机构置瓶器 4)凸轮弧形图章印花机构、曲柄滑块定位机构、槽轮机构置瓶器2.3 执行机构设计 1.执行机构设计 执行机构分别为:(1)凸轮印花机构 (2)凸轮定位机构 (3)不完全齿轮输送机构 印花机构的设计:凸轮机构的设计; 定位机构的设计:凸轮机构的设计; 输送机构的设计:不完全齿轮机构的设计;1)印花机构的设计 凸轮机构设计: 凸轮推程运动角取120,回程运动角取与推程运动角相等,远休
10、止角s取30,近远休止角s取30。升程h取52mm。为了防止出现刚性冲击,故采用简谐运动。下面的三张截图,均为通过软件,所做的移动从动件盘形滚子凸轮的动态仿真图和不同数据下的动态演示,以及运动规律图,通过这些截图能清晰的反应凸轮的运动规律及动态图形 2)输送机构的设计槽轮机构设计其1角取90。*D4=120mmR=76.4mm3)定位机构的设计摇杆机构设计其2角取120。由图可知 2.机构运动循环图1弧形图章印花机构2定位压块机构3置瓶座机构主动件旋转90,传动带停止运转,定位压块接触玻璃瓶。主动件旋转120,印花机构接触玻璃瓶开始印花。主动件旋转180,图章开始离开玻璃瓶,向上移动。主动件旋
11、转240,定位压块开始向右移动,离开玻璃瓶。主动件旋转360,传送带带动玻璃瓶向左移动,开始下一循环。三、传动系统方案设计3.1传动方案设计传动系统位于原动机和执行系统之间,将原动机的运动和动力传递给执行系统。除进行功率传递,使执行机构能克服阻力作功外,它还起着如下重要作用:实现增速、减速或变速传动;变换运动形式;进行运动的合成和分解;实现分路传动和较远距离传动。传动系统方案设计是机械系统方案设计的重要组成部分。当完成了执行系统的方案设计和原动机的预选型后,即可根据执行机构所需要的运动和动力条件及原动机的类型和性能参数,进行传动系统的方案设计。在保证实现机器的预期功能的条件下,传动环节应尽量简
12、短,这样可使机构和零件数目少,满足结构简单,尺寸紧凑,降低制造和装配费用,提高机器的效率和传动精度。根据设计任务书中所规定的功能要求,执行系统对动力、传动比或速度变化的要求以及原动机的工作特性,选择合适的传动装置类型。根据空间位置、运动和动力传递路线及所选传动装置的传动特点和适用条件,合理拟定传动路线,安排各传动机构的先后顺序,完成从原动机到各执行机构之间的传动系统的总体布置方案。机械系统的组成为:原动机 传动系统(装置) 工作机(执行机构)原动机:Y系列三相异步电动机;传动系统(机构):常用的减速机构有齿轮传动、行星齿轮传动、蜗杆传动、皮带传动、链轮传动等,根据运动简图的整体布置和各类减速装
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