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旋转型灌装机课程设计

2020-12-30 07:44

  实用标准 目录 1 工作原理 .......................................................... 1 1.1 设计条件..................................................... 1 1.2 设计任务..................................................... 1 1.3 设计提示..................................................... 2 2. 方案比较......................................................... 2 2.1 选择方案..................................................... 2 2.3 方案优缺点................................................... 4 3. 细化设计......................................................... 5 3.1 减速器设计................................................... 5 3.2 第二次减速装置设计........................................... 6 3.3 第三次减速装置设计........................................... 7 3.4 齿轮设计..................................................... 9 3.5 连杆机构设计................................................ 10 3.6 凸轮机构设计................................................ 11 3.7 间歇机构设计................................................ 11 4.总结............................................................. 12 参考文献........................................................... 13 文案大全 实用标准 1 工作原理 旋转型灌装机,旋转型灌装机用于对容器连续灌装液体。转台有多工位停歇, 以实现灌装、封口等程序。该机在工作过程中包括四个工位如图 1;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。该机采用 灌装泵灌装流体,泵固定在某工件的上方;采用软木塞或者金属冠盖封口,他们 由气泵吸附在压盖机构上,由压盖机构压入瓶口。 图 1 旋转型灌装机工位示意图 1.1 设计条件 该机采用电机驱动,传动采用机械传动。技术参数见表 1。 表1 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) Ⅱ 550 1440 12 1.2 设计任务 1.旋转型灌装机应包括连杆机构、凸轮机构和齿轮机构这三种常用机构。 2.设计传动系统并确定其传动比分配。 3.画出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运动节拍。 4.设计平面连杆机构:确定连杆机构各构件尺寸,对连杆机构进行位移、速度和 加速度分析,绘制运动线图。 文案大全 实用标准 5.设计凸轮机构: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, 设计凸轮理论轮廓线和实际轮廓线,画出从动件运动规律线.设计齿轮机构:根据传动比确定齿轮的齿数、模数,选择变位系数,计算齿轮 传动的各部分尺寸,绘制齿轮传动啮合图。 7.编写设计计算说明书。 1.3 设计提示 1.压盖机构做直线往复运动,可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。 2.需要设计间歇传动机构,以实现工作台间歇传动。间歇运动可采用槽轮机构、 不完全齿轮等。 3.为保证间歇停靠,还要考虑锁紧机构。锁紧机构可采用凸轮机构等。 2.方案比较 2.1 选择方案 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 文案大全 实用标准 结构来完成冲压过程。 4.输出包装好的容器:这个步骤主要通过传送带来完成。 以上四个步骤 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,和实现这三个动作的机构的选型和设计问题。 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 平面连杆机构 凸轮机构 工件的锁紧机构 凸轮机构 根据上表分析得知,机构的实现方案有 2*2*1=4 种实现方案。 现在取两种方案 方案一: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。 文案大全 实用标准 方案二:转盘的间歇运动机构为槽轮机构,封口的冲压机构为凸轮机构,工件的 定位机构为凸轮机构。 2.3 方案优缺点 方案一与方案二都可以实现设计的要求,区别就在于封口的压盖机构,方 文案大全 实用标准 案二是凸轮机构,方案一是连杆机构。 1.连杆机构 优点:能够实现多种运动形式的转换。平面连杆机构的连杆作平面运动, 其上各点的运动轨迹曲线有多种多样,利用这些轨迹曲线可实现生产中多种工作 要求。平面连杆机构中,各运动副均为面接触,传动时受到单位面积上的压力较 小,且有利于润滑,所以磨损较轻,寿命较长。另外由于接触面多为圆柱面或平 面,制造比较简单,易获得较高的精度。 缺点:难以实现任意的运动规律。易产生动载荷,设计复杂,积累误差,效 率低。 2.凸轮机构 优点:只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线,就可以使推杆得到各种预期的 运动规律,而且响应快速,机构简单紧凑。 缺点:是凸轮廓线与推杆之间为点、线接触,易磨损,凸轮制造较困难。 综上可知:在于本次设计中,方案一在两个方案中最佳,则最后选择方案为 一旋转型灌装机的机械运动方案。 3.细化设计 3.1 减速器设计 原动机通过三次减速达到设计要求。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、5、6。第二次减速,夹紧创智,转动装置及压盖装 置所需转速为 12r/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 6r/min 即可满足要求,另设 两级减速,传动比都为 2 即可。 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 示意图及参数如下 文案大全 实用标准 1 为皮带轮:i1 =2。 2、3、4、5、6 为齿轮:z2=20 z3=120 z4=24 z5=120 z6=20 i32=z3/z2=120/20=6 i54=z5/z4=120/24=5 n1=n/(i1*i32*i54)=1440/(2*6*5)=24r/min 3.2 第二次减速装置设计 减速器由齿轮 6 输出 24r/min 的转速,经过一级齿轮传动后,减少到 12r/min。 6、7 为齿轮:z6=20 z7=40 i76=z7/z6=40/20=2 文案大全 实用标准 n2=n1/i76=24/2=12r/min 3.3 第三次减速装置设计 减速器由齿轮 6 输出 24r/min 的转速,经两级减速后达到 6r/min,第一级 为齿轮传动,第二级为皮传动。具体设计示意图及参数如下: 文案大全 实用标准 6、8 为齿轮:z6=20 z8=40 9 为皮带轮:i9=2 i86=z8/z6=40/20=2 n3=n1/(i86*i9)=24/(2*2)=6r/min 文案大全 实用标准 3.4 齿轮设计 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) =150*20/(40+20) =50mm r7= a*z7/(z7+z6) =150*40/(40+20) =100mm 基圆半径:rb6=m *z6*cosα=5*20*cos20°=94mm rb7=m*z7*cosα=5*40*cos20°=188mm 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)】 =31.3° 文案大全 实用标准 αa7=arccos【z7cosα/(z7+2ha*)】 =acrcos【40cos20°/(40+2*1)】 =26.5° 基圆齿距:pb6=pb7=πmcosα=3.14*5*cos 20°=14.76mm 重合度:εa=【z6(tanαa6-tanα)+z7(tanαa7-tanα)】/2π =【20(tan31.3°-tan20°)+40(tan26.5°-tan20°)】/2π =1.65 εa>1 这对齿轮能连续转动。 3.5 连杆机构设计 此连杆控制封装压盖机构,由于空瓶高度大概为 250mm,故行程不宜超过 300mm,由此设计如下连杆机构: 曲柄长:a=100mm 文案大全 实用标准 连杆长:b=900mm 偏心距:e=500mm 行程:H=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 3.6 凸轮机构设计 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: 利用反转法设计凸轮 3.7 间歇机构设计 由于设计灌装速度为 12r/min,因此每个工作间隙为 5s,转台每转动 72° 文案大全 实用标准 用时 1s,停留 4s,即不完全齿轮有 1/5 是齿,没有齿的部分占 4/5。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 72°。 具体参数为:z 左=12,z 右=60,m=5mm,α=20°,θ=72°。 中心距:a=m*(z 左+z 右)=5*(12+60)=360mm 分度圆半径:r 左= r 右=a/2=360/2=180mm 基圆半径:rb 左= rb 右=a*cosα/2=360*cos20°/2=169mm 齿顶圆半径:ra 左= ra 右=【(z 右+2ha*)*m】/2=【(60+2*1)*5】/2=155mm 齿顶圆压力角:αa 左=αa 右=arccos【z 右 cosα/(z 右+2ha*)】 =acrcos【60cos20°/(60+2*1)】=24.6° 基圆齿距:Pb 左=Pb 右=πmcosα=3.14*5*cos 20°=14.76mm 4.总结 经过两个礼拜的设计,我们总算完成了对旋转灌装机的设计。作为学机械的 学生,对机械原理的课程设计是十分有必要的。很多资料都是在图书馆里找的。 文案大全 实用标准 我们在课堂上掌握是仅仅是专业课的理论知识,如何去锻炼我们的实践能力, 如何把我们的所学的专业基础课程理论知识运用到实践中去。课程设计就是为我 们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中,我们感触最深的当属如 何把学过的理论知识运用于实际。为了让设计更加完善,查阅这方面的设计资料 是十分必要的,同时也是必不可少的。我们不能单靠课本理论,这在实际运用中 会出现差别。 不切实际的构想,永远只是构想,无法成为设计。所以在设计中,我们不仅 要注意各种构件的自身特点,还要考虑到工艺特点,加工材料,经济性,安全性, 可行性等,才能让它更接近实际。其次,在这次课程设计总,我们还运用到了以 前所学的专业课知识,虽然过去从未独立运用过他们,但是在学习的过程中带着 问题去学,我们发现效率很高,这是我们做这次课程设计的又一收获。 在课程设计中遇到问题是很正常的,但是我们应该将每次遇到的问题记录下 来并分析清楚,以免下次再碰到同样的问题。课程设计虽然已经完成了,但是从 中学到的知识会让我们受益匪浅。无形之中,我们发现,提出,分析,解决问题 的能力得到了提高,这将有益于我们以后的学习工作和生活。 参考文献 1.《机械原理》(第二版) 邹慧君、张春林、李杞仪 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 主编 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 主编 科学出 版社 文案大全 实用标准 4.《机械设计与理论》 版社 5.《机械设计课程设计》 业大学出版社 李柱国 主编 朱家诚 主编 科学出 合肥工 文案大全