旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)
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機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 說明書 設(shè)計(jì)題目 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī) 學(xué)院 組員 指導(dǎo)老師 完成時間 2014 目錄 1.題目………………………………………………………… 2.1設(shè)計(jì)題目…………………………………………………. 2.2設(shè)計(jì)任務(wù)………………………………………………… 2.3設(shè)計(jì)要求…………………………………………………. 3.方案選擇…………………………………………………… 4.功能分解…………………………………………………… 5.機(jī)構(gòu)的比較及選擇…………………………………………. 6.涉及傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配……………………… 7.繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖及運(yùn)動循環(huán)圖……………………… 8.機(jī)構(gòu)運(yùn)動線圖分析………………………………………… 9.設(shè)計(jì)小結(jié)…………………………………………………… 10.參考文獻(xiàn)…………………………………………………… 題目:旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī) 2.1設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)臺有多工位停歇,以實(shí)現(xiàn)灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準(zhǔn)確地灌裝、封口,應(yīng)有定位裝置。如圖3.7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。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī) 該機(jī)采用電動機(jī)驅(qū)動,傳動方式為機(jī)械傳動。技術(shù)參數(shù)見下表。 表 技術(shù)參數(shù)表 方案號 轉(zhuǎn)臺直徑 mm 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min 灌裝速度 r/min A 600 1440 10 B 550 1440 12 C 500 960 10 2.2設(shè)計(jì)任務(wù) 1).完成的工作量: (1)根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和工藝要求,構(gòu)思并選定機(jī)構(gòu)方案; (2)設(shè)計(jì)上述各機(jī)構(gòu)(每組設(shè)計(jì)一組機(jī)構(gòu))。根據(jù)選定的方案設(shè)計(jì)各機(jī)構(gòu)(凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等)并進(jìn)行運(yùn)動分析; (3)根據(jù)上面求得的尺寸,按比例畫出全部機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖及運(yùn)動循環(huán)圖(計(jì)算機(jī)繪圖和手工繪圖各一份);計(jì)算自由度,拆分機(jī)構(gòu),判定機(jī)構(gòu)級別; (4)說明書1份,約2000-3000字。 2) 說明書應(yīng)包含的內(nèi)容: (1)封面、目錄。 (2)設(shè)計(jì)題目 (3)功能分解 (4)選定機(jī)構(gòu)方案 (5)設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配 (6)繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖及運(yùn)動循環(huán)圖 (7)設(shè)計(jì)小結(jié) (8)參考文獻(xiàn) 2.3設(shè)計(jì)要求 (1) 要求按設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)的時間安排,按時,按量,按質(zhì)完成全部。 (2) 要求機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖正確,應(yīng)有運(yùn)動協(xié)調(diào)內(nèi)容。 (3)要求按統(tǒng)一的格式編寫說明書,一律用A4紙張打印裝訂成冊。 (1) 提交材料要求: 序號 材料內(nèi)容 備注 1 計(jì)算機(jī)繪制和手工繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖各一張,A3圖幅;計(jì)算機(jī)繪制和手工繪制運(yùn)動循環(huán)圖各一張,A4圖幅; AutoCAD 2 計(jì)算機(jī)繪制零件圖,A4圖幅;裝配圖,A3圖幅; AutoCAD 3 根據(jù)設(shè)計(jì)思路編制一份說明書 (參照格式要求); Word2003 4 材料光盤(內(nèi)容是上述材料,加上所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的Pro/E仿真動畫和課程設(shè)計(jì)過程的視頻)。 一個組共用 3.方案選擇 根據(jù)給定題目,我組選定方案A為主要設(shè)計(jì)方案。根據(jù)A給出的參數(shù),電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min,灌裝速度為10r/min。得出如下計(jì)算:10*6/60=1灌/s。所以罐裝的速度為1灌/s,由此判斷,在六工位轉(zhuǎn)臺上,每一秒鐘就要轉(zhuǎn)動一個工位,進(jìn)而得知槽輪主動輪的轉(zhuǎn)速為1r/s,而六個工位轉(zhuǎn)臺每一個工位相對其轉(zhuǎn)動中心的轉(zhuǎn)角為60,再根據(jù)槽輪的運(yùn)動規(guī)律可知,主動輪在每一秒鐘轉(zhuǎn)動過程中,只有60的轉(zhuǎn)動用來驅(qū)動槽輪從動輪做轉(zhuǎn)動,其余的300的轉(zhuǎn)動用來定位。所以,1s的時間內(nèi),有1/6s的時間工位轉(zhuǎn)動,5/6s的時間工位靜止。而灌裝和封蓋的過程均要在這5/6s的時間內(nèi)完成,以此為前提,進(jìn)行我們的設(shè)計(jì): 4.功能分解 灌裝機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)輸瓶、灌裝、送蓋、壓蓋、卸瓶運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須滿足工藝上的要求,此方案的執(zhí)行構(gòu)件的功能分解如下所示: (1) 容器輸入輸出功能 (2) 轉(zhuǎn)臺多工位停歇轉(zhuǎn)動功能 (3) 灌的定位功能 (4) 對容器的灌裝流體功能 (5) 對容器的封口功能 (6) 送蓋功能 (7)吸蓋功能 (8)換蓋功能 5. 機(jī)構(gòu)的比較及其選擇 經(jīng)小組成員研究討論,下面擬定上述3個動作的實(shí)現(xiàn)該方案: 1.采用灌裝泵灌裝流體,泵固定在某工位的上方。對于灌嘴的設(shè)計(jì)可以采用移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等平面連桿機(jī)構(gòu)或凸輪推桿機(jī)構(gòu)。 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(jī)構(gòu)上,由壓蓋機(jī)構(gòu)壓入(或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在瓶口)。設(shè)計(jì)者只需設(shè)計(jì)作直線往復(fù)運(yùn)動的壓蓋機(jī)構(gòu)。壓蓋機(jī)構(gòu)可采用移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等平面連桿機(jī)構(gòu)或曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 3.此外,需要設(shè)計(jì)間歇傳動機(jī)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺的間歇傳動。為保證停歇可靠,還應(yīng)有定位(縮緊)機(jī)構(gòu)。間歇機(jī)構(gòu)可采用槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)。 為了實(shí)現(xiàn)灌嘴的定位機(jī)構(gòu),比較凸輪推桿機(jī)構(gòu)和平面連桿機(jī)構(gòu)之間的優(yōu)缺點(diǎn); 因?yàn)椋?)凸輪推桿機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)長時間定位,而平面連桿機(jī)構(gòu)只能瞬時定位,定位效果差,精度低,而灌裝液體時需要一定的停歇時間才能夠完成。 2)凸輪推桿機(jī)構(gòu)比連桿機(jī)構(gòu)更容易設(shè)計(jì)。 所以,在這里凸輪推桿機(jī)構(gòu)比連桿機(jī)構(gòu)更適用,因?yàn)橥馆喭茥U機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動規(guī)律。 為了實(shí)現(xiàn)封口的壓蓋機(jī)構(gòu),比較曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)之間的優(yōu)缺點(diǎn); 因?yàn)橥馆啓C(jī)構(gòu), 1) 加工復(fù)雜,加工難度大。 2) 造價較高,經(jīng)濟(jì)性不好。 所以在這里曲柄滑塊機(jī)構(gòu)比凸輪機(jī)構(gòu)更適用 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu),比較槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪之間的優(yōu)缺點(diǎn);因?yàn)椋号c其他間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)相比,槽輪機(jī)構(gòu)簡單,外形尺寸小,機(jī)械效率高,并能較平穩(wěn)的、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。 所以在這里我們選擇槽輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動。 綜上可知:灌嘴的定位機(jī)構(gòu),我們選擇凸輪推桿機(jī)構(gòu);封口的沖壓機(jī)構(gòu),我們選擇曲柄滑塊機(jī)構(gòu);轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu),我們選擇槽輪機(jī)構(gòu)。 最后根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動功能分解,并由給定的條件,各機(jī)構(gòu)的相容性,各機(jī)構(gòu)的空間布置,類似產(chǎn)品的借鑒,設(shè)計(jì)出了如下所示最優(yōu)秀的機(jī)構(gòu)功能選用表: 機(jī)構(gòu)選用表 功能 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 工藝動作 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)盤 停歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 槽輪機(jī)構(gòu) 灌裝 推桿 直線往復(fù)運(yùn)動 凸輪機(jī)構(gòu) 壓蓋 灌裝壓頭 停歇往復(fù)運(yùn)動 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 6.設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配 1) 傳動比的設(shè)計(jì) 2為皮帶輪:i1=1:2。 3、4、5、為齒輪:Z3=20 Z4=60 Z5=80 i43=3 i54=4/3 2)齒輪的設(shè)計(jì) 減速齒輪3:模數(shù)2,齒數(shù)20,標(biāo)準(zhǔn)齒輪(齒頂高系數(shù)1,頂隙系數(shù)0.25,壓力角20,)齒輪分度圓直徑D=mz=2*20=40mm 減速齒輪4:模數(shù)2,齒數(shù)60,標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒輪分度圓直徑D2=2*60=120mm 具體參數(shù)為:z1=20,z2=60,m=2,α=20 中心距:a=m(z1+z2)/2=2*(20+60)/2=80mm 分度圓直徑:d1=m*z1=2*20mm=40mm D2= =m*z2=2*60=120mm 基圓直徑: db1=m *z1*cosα=2*20*cos20=16.32mm db2=m*z2*cosα=2*60*cos20=48.97mm 齒頂圓半徑:da1=(z1+2ha*)*m/2=(20+2*1)*2/2=22mm da2=(z2+2ha*)*m/2=(60+2*1)*2/2=62mm 齒頂圓壓力角:αa1=arccos【z1cosα/(z1+2ha*)】 =acrcos【20cos20/(20+2*1)】 =68.2227 αa2=arccos【z2cosα/(z2+2ha*)】 =acrcos【60cos20/(60+2*1)】 =66.7403 基圓齒距:pb1=pb2=πmcosα=3.14*2*cos 20=2.56mm 重合度:εa=【z1(tanαa3-tanα)+z2(tanαa4-tanα)】/2π =【20(tan68.2227-tan20)+60(tan66.7403-tan20)】/2π =1.2518 εa>1可連續(xù)傳動 齒輪4模數(shù)2,齒數(shù)60,齒輪5模數(shù)為2,齒數(shù)80, 齒輪傳動比為 3:4,證過程同上. 直齒輪6模數(shù)2,齒數(shù)40,與惰輪1:1嚙合,可以連續(xù)傳動。 論證過程同上。 3)凸輪的設(shè)計(jì) 運(yùn)動協(xié)調(diào)表 凸輪轉(zhuǎn)角 0—60 60—140 140—240 240 240—360 凸輪運(yùn)動軌跡 近休止 快進(jìn) 遠(yuǎn)休止 快退 灌裝 連桿機(jī)構(gòu) 封蓋 間 歇 往 復(fù) 運(yùn) 動 3) 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 如下圖所示: 7.繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖及運(yùn)動循環(huán)圖 1) 運(yùn)動簡圖 2) 三維圖 2.1齒輪 2.2凸輪三維圖 2.4槽輪機(jī)構(gòu)三維圖 2.5灌裝機(jī)總裝三維圖 3)運(yùn)動循環(huán)圖 8.運(yùn)動分析線圖 1)槽輪運(yùn)動分析線圖 加速度 速度 位置 2) 凸輪的運(yùn)動分析線圖 加速度 位置 9.設(shè)計(jì)小結(jié) 這是我們第一次做課程設(shè)計(jì),困難程度對我們而言可想而知。里面有很多東西我們都不懂怎么弄,所謂萬事開頭難,前面真的是一頭霧水。但我們同時也深深的明白這也是很好的一個鍛煉機(jī)會,讓我們克服一個個困難的同時收獲新的知識。 這課程設(shè)計(jì)花費(fèi)了我們半個的月的時間,在這段時間里我們一起集中探討機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì),一起研究各種方案的的可行性,遇到不懂的地方就一起討論解決,它讓我們深深懂得了團(tuán)隊(duì)的重要性,明白了集體的力量是強(qiáng)大的。 通過這次旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)課程設(shè)計(jì),我們大家都掌握了一些常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)或簡單機(jī)器的設(shè)計(jì)方法和過程,提高了我們綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程理論的能力,培養(yǎng)了分析和解決一般機(jī)械運(yùn)動實(shí)際問題的能力,并使所學(xué)知識得到了進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展,也為以后的學(xué)習(xí)也奠定了一定的基礎(chǔ),讓我們以后的學(xué)習(xí)方便,更加高效。 另外,這次機(jī)會讓我們能將以前的知識應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中來,懂得了融會貫通,舉一反三的道理,雖然不是很熟練,但看到所學(xué)的知識能一點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)用到設(shè)計(jì)中來,內(nèi)心的快樂是不能言語的。 10.參考文獻(xiàn) 1. 裘建新主編;《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》;高等教育出版社 2. 謝忠東主編;《機(jī)械原理》;北京航天航空大學(xué)出版社 3.《機(jī)械原理 第七版》 陳作模、葛文杰主編 4.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊》 牛鳴岐、王保民等主編- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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