1、<p><b>　　機械原理課程設(shè)計</b></p><p><b>　　說</b></p><p><b>　　明</b></p><p><b>　　書</b></p><p>　　設(shè)計題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機</p><p&g

2、t;　　學院：船舶與海洋工程學院</p><p><b>　　設(shè)計者： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　完成時間：2013年6月</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>

3、　　1. 題目 </b></p><p>　　2. 設(shè)計題目及任務(wù) ………………………………………………………………………………… 2</p><p>　　2.1 設(shè)計題目 …………………………………………………………………………………………2 </p><p>　　2.2 設(shè)計任務(wù) …………………………………………………………………………………………4

4、</p><p><b>　　運動方案</b></p><p>　　3. 方案一 …………………………………………………………………………………………… 4</p><p>　　3.1 功能邏輯圖和功能原理解圖…………………………………………………………………… 5</p><p>　　3.2 工藝分解 ……………………

5、……………………………………………………………………5</p><p>　　3.3 機械系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能圖 ………………………………………………………………………10</p><p>　　3.4 方案總圖 …………………………………………………………………………………………11</p><p>　　3.5 運動循環(huán)圖 ………………………………………………………………

6、………………………12</p><p>　　4. 尺寸設(shè)計 ………………………………………………………………………………………… 13 </p><p>　　4.1 凸輪設(shè)計 …………………………………………………………………………………………13 </p><p>　　4.2 槽輪設(shè)計 …………………………………………………………………………………………14<

7、;/p><p>　　4.3 齒輪設(shè)計 …………………………………………………………………………………………15</p><p>　　4.4 其它機構(gòu)尺寸設(shè)計 ………………………………………………………………………………15</p><p>　　5. 方案二 …………………………………………………………………………………………… 15</p><p&g

8、t;　　5.1 功能邏輯圖和原理解…………………………………………………………………………… 16</p><p>　　5.2 工藝分解 …………………………………………………………………………………………16</p><p>　　6. 機構(gòu)的選擇與比較 ……………………………………………………………………………… 20</p><p>　　6.1 傳動機構(gòu)的選擇與

9、比較 …………………………………………………………………………20</p><p>　　6.2 執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較 …………………………………………………………………………20</p><p>　　7. 小結(jié) ……………………………………………………………………………………………… 21</p><p>　　8. 方案一 proe建模 ……………………………………

10、……………………………………………22</p><p>　　9 . 心得體會 …………………………………………………………………………………………33</p><p>　　10 .參考資料 …………………………………………………………………………………………33</p><p>　　題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機運動方案設(shè)計</p><p><b&

11、gt;　　二、設(shè)計題目及任務(wù)</b></p><p>　　機械原理課程設(shè)計任務(wù)書 題號4</p><p><b>　　旋轉(zhuǎn)型灌裝機</b></p><p>　　2.1 設(shè)計題目及原始數(shù)據(jù)</p><p>　　設(shè)計旋轉(zhuǎn)型灌裝機。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、</p>

12、<p>　　冷霜等），轉(zhuǎn)臺有多工位停歇，以實現(xiàn)灌裝、封 口等工序。為保證在這些工位上能夠準確地灌 </p><p>　　裝、封口，應(yīng)有定位裝置。如圖1中，工位1：輸入空瓶；工位2：灌裝；工位3：封口；工位 </p><p>　　4：輸出包裝好的容器。</p><p>　　該機采用電動機驅(qū)動，傳動方式為機械傳動。技術(shù)參數(shù)見下表。</p>&

13、lt;p>　　旋轉(zhuǎn)型灌裝機技術(shù)參數(shù)表 表2-1</p><p><b>　　設(shè)計方案提示</b></p><p>　　1.采用灌瓶泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。</p><p>　　2.采用軟木塞或金屬冠蓋封口，它們可由氣泵吸附在壓蓋機構(gòu)上，由壓蓋機構(gòu)壓入（或</p><p>　　通過壓蓋模將瓶蓋緊固在）

14、瓶口。設(shè)計者只需設(shè)計作直線往復(fù)運動的壓蓋機構(gòu)。壓蓋機構(gòu)可</p><p>　　采用移動導(dǎo)桿機構(gòu)等平面連桿機構(gòu)或凸輪機構(gòu)。</p><p>　　3.此外，需要設(shè)計間歇傳動機構(gòu)，以實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺間歇傳動。為保證停歇可靠，還應(yīng)</p><p>　　有定位（鎖緊）機構(gòu)。間歇機構(gòu)可采用槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)等。定位（鎖緊）機構(gòu)可</p><p><

15、;b>　　采用凸輪機構(gòu)等。</b></p><p><b>　　2.2 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　2.2.1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機應(yīng)包括連桿構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等三種常用機構(gòu)；</p><p>　　2.2.2 設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其比分配，在圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖；</p><p>　　2.2.3 圖

16、紙上畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機的運動方案簡，并用運動循環(huán)圖分配各機構(gòu)運動節(jié)拍；</p><p>　　2.2.4 電算法對連桿機構(gòu)進行速度、加速度分析，繪出運動線圖。圖解法或解析法設(shè)計平面連桿機構(gòu)；</p><p>　　2.2.5 凸輪機構(gòu)的設(shè)計算。按凸輪機構(gòu)工作要求選擇從動件運規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運規(guī)律線圖及凸輪廓線

17、圖；</p><p>　　2.2.6 齒輪機構(gòu)的設(shè)計算；</p><p>　　2.2.7 編寫設(shè)計算說明書； ,</p><p><b>　　三、設(shè)計方案</b></p><p>　　根據(jù)給定題目，我組選方案 A為主要設(shè)計方案。根據(jù)A給出的參數(shù)，電動機轉(zhuǎn)速為1440r/min, 灌裝速度為10r/min。得出如下計算：&

18、lt;/p><p>　　10*6/60=1 罐/s</p><p>　　所以，灌裝的速度為1罐/s，由此推斷在六工位轉(zhuǎn)臺上每一秒鐘就要動一個工位，進而得知槽輪主的轉(zhuǎn)速為 1r/s，而六工位轉(zhuǎn)臺每一個相，對其轉(zhuǎn)動中心的角為60°，再根據(jù)槽輪的運動規(guī)律得知，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)槽輪從動輪做轉(zhuǎn)動，其余 300 °的轉(zhuǎn)動用來定位。所以， 1s

19、 的之間內(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，以此為前提進行我們設(shè)計。</p><p>　　運動方案參數(shù)表 表3-1</p><p><b>　　3.1方案一</b></p><p>　　灌裝機各執(zhí)行機構(gòu)包括實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)位機構(gòu)，實現(xiàn)輸瓶、灌裝、送蓋、壓蓋、卸瓶運動

20、的機構(gòu)。各執(zhí)行機構(gòu)必須滿足工藝上的運動要求。此方案執(zhí)行構(gòu)件的功能邏輯圖如下圖所示：</p><p>　　根據(jù)機械系統(tǒng)運動邏輯功能圖，并由給定的條件，各機構(gòu)的相容性，各機構(gòu)的空間布置，類似產(chǎn)品的借鑒，從多種功能原理解中設(shè)計出兩個較為實際可行的方案。現(xiàn)述方案為本組的最優(yōu)方案，其功能原理解如下圖：</p><p><b>　　3.2 工藝分解</b></p>

21、<p>　　3.2.1 減速裝置</p><p>　　通過對于設(shè)計方案的分析，電機同時要帶動凸輪，旋轉(zhuǎn)工作臺，封蓋旋轉(zhuǎn)工作臺，做轉(zhuǎn)動。對于旋轉(zhuǎn)工作臺，主動輪的轉(zhuǎn)速為1r/s，電機轉(zhuǎn)速為1440/60=24r/s，因為考慮到旋轉(zhuǎn)工作臺只是推動容器在固定工作臺上做滑動，受力及做功并不大，再加上盡量使機械結(jié)構(gòu)較為簡單，這一級的變速直接采用蝸輪蝸桿的減速傳動，但是考慮到蝸輪蝸桿的傳動效率低，最終仍然改為直齒圓柱

22、齒輪傳遞傳動比為1:24。</p><p>　　為了使灌口和封蓋裝置的上下運動與轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)動相配合，與之連接的凸輪必須同時以1r/s的速度進行轉(zhuǎn)動，可以電機經(jīng)過減速后運動要通過無減速連接同時傳輸給凸輪的轉(zhuǎn)動軸，但是考慮到凸輪為主要施力裝置，蝸輪蝸桿的傳動由于機械效率較低導(dǎo)致能量的流失，故可以考慮使用直齒圓柱齒輪的嚙合減速裝置。</p><p>　　封蓋裝置與轉(zhuǎn)動工作臺的原理類似，要求其封

23、蓋旋轉(zhuǎn)工作臺每s轉(zhuǎn)動一個工位，則其帶動槽輪的主動輪同樣以1r/s的速度旋轉(zhuǎn)，所以將減速后的轉(zhuǎn)軸運動通過不減速的傳動傳遞給其槽輪主動輪的轉(zhuǎn)軸即可。</p><p>　　3.2.2 容器輸入輸出裝置</p><p><b>　　如圖所示</b></p><p>　　固定工作臺以圖示的結(jié)構(gòu)進行制造，外圓輪廓直徑為650mm傳送帶貫穿其內(nèi)部，寬度為10

24、0mm使得固定工作臺呈現(xiàn)“工”字形，傳送帶下方為固定工作臺支撐，擋板和工作平面的關(guān)系如圖上。</p><p>　　固定工作臺與旋轉(zhuǎn)工作臺安裝后如圖所示：</p><p>　　旋轉(zhuǎn)工作臺的大圓直徑要小于固定工作臺，大小為600mm，槽口相對于轉(zhuǎn)動中心為六等陣列分布，轉(zhuǎn)動工作臺的槽口寬度和深度要與容器的直徑相等（80mm），槽口開1.5*45的倒角，旋轉(zhuǎn)工作臺的初始位置如圖，要保證有兩個槽口與

25、下面固定工作臺的開口相重疊。</p><p><b>　　工作原理：</b></p><p>　　傳送帶上容器以一字排列的形式傳送過來，由于傳送帶延伸至固定工作臺圓形輪廓以內(nèi)一段距離，容器由于帶傳動會自動進入槽內(nèi)并與槽底緊貼，由于槽深與其直徑相等，故只能且剛好容下一個容器，后面的容器不會因為轉(zhuǎn)動工作臺的轉(zhuǎn)動而出現(xiàn)卡夾的現(xiàn)象，并且容器在送料時不必遵循等間距的排列，降低工

26、作難度。</p><p>　　倒角的出現(xiàn)是為了容器能更好進入，轉(zhuǎn)動工作臺直徑之所以小于固定工作臺，是因為在其外圍固定工作臺面上還要設(shè)置擋板機構(gòu)以實現(xiàn)容器的精確定位。</p><p>　　3.2.3 旋轉(zhuǎn)工作臺多工位間歇轉(zhuǎn)動功能</p><p>　　旋轉(zhuǎn)工作臺的間歇轉(zhuǎn)動由六位槽輪的間歇轉(zhuǎn)動實現(xiàn)，如圖所示</p><p>　　槽輪的主動輪與電機減

27、速后的轉(zhuǎn)軸剛性連接，以1r/s的速度勻速轉(zhuǎn)動，槽輪則實現(xiàn)60°/s的間歇轉(zhuǎn)動，并且在后5/6s內(nèi)實現(xiàn)定位卡緊功能，槽輪與轉(zhuǎn)動工作臺同軸剛性連接，轉(zhuǎn)臺就實現(xiàn)了每秒一個工位的間歇轉(zhuǎn)動。</p><p>　　3.2.4 各個工位的精確定位功能</p><p>　　容器的定位功能通過轉(zhuǎn)動工作臺的凹槽與固定工作臺的擋板共同完成。如圖所示</p><p>　　與轉(zhuǎn)動工

28、作臺配合后如圖</p><p>　　擋板曲率半徑600mm，與固定工作臺剛性連接，與旋轉(zhuǎn)工作臺間隙配合，保證旋轉(zhuǎn)工作臺的通常轉(zhuǎn)動，而且盡量緊貼。擋板的高度不低于旋轉(zhuǎn)工作臺，不得超過其兩倍厚度。</p><p>　　工作原理：當容器由皮帶傳入旋轉(zhuǎn)工作臺凹槽內(nèi)后，旋轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動會帶動容器一起滑動，當容器轉(zhuǎn)動后由于失去的傳送帶的約束，可能會因為離心作用或者不穩(wěn)定因素出現(xiàn)不能精確對心的情況，此時

29、擋板的作用在于限制了容器的位置，使其在很小的范圍內(nèi)移動保證了容器與凹槽圓弧圓心的對齊，實現(xiàn)了較為精確的定位。為后續(xù)灌裝和封蓋提供條件。</p><p>　　3.2.5 對容器的灌裝封口壓力結(jié)構(gòu)（凸輪機構(gòu)）</p><p>　　壓力封口和灌裝由凸輪機構(gòu)實現(xiàn)，如圖所示</p><p>　　凸輪的設(shè)計后面詳細說明，其轉(zhuǎn)速為1r/s，每轉(zhuǎn)一周壓板會伴隨凸輪上下運動一次，壓板

30、上有一“接灌口處”，將流體灌口直接通入并且固定，灌口的中心位于第二工位之上并且與第二工位凹槽圓弧的圓心共線。這樣可以實現(xiàn)灌口與壓板的同步上下運動，控制灌口與固定工作臺平面的高度可以保證灌輸?shù)馁|(zhì)量。</p><p>　　壓板的另一端與換蓋吸蓋裝置的上表面的接觸，完成封蓋的壓力工作?；匚粡椈傻脑O(shè)置是為了使得壓力裝置的上表面與凸輪緊密接觸。</p><p>　　3.2.6 送蓋，吸蓋，換蓋裝置&

31、lt;/p><p>　　換蓋及吸蓋裝置由如圖所示的零件完成轉(zhuǎn)輪上每120°開一孔，氣泵可通入進行吸蓋，封蓋處的孔中心要與下面轉(zhuǎn)動工作臺凹槽圓弧的圓心共線，轉(zhuǎn)軸處開方形孔，使轉(zhuǎn)輪可以在配套的方形軸上上下滑移，并且隨著方形軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，初始位置如圖所示。罐蓋由傳送帶傳至吸蓋口下一定距離（基本與容器口同高），呈緊密排列。</p><p>　　控制轉(zhuǎn)輪間歇轉(zhuǎn)動的裝置由圖所示槽輪機構(gòu)完成槽輪

32、主動輪與電機經(jīng)減速后主動軸剛性連接，轉(zhuǎn)速為1r/s，使得槽輪每1s轉(zhuǎn)動120°進而帶動與其同軸的轉(zhuǎn)輪1s轉(zhuǎn)動一個工位。槽輪另一表面的軸心處剛性連接一方形軸，方形軸可以與槽輪一起轉(zhuǎn)動，方形軸同時通過轉(zhuǎn)輪的方形孔并與其間隙配合，保重滑動的通暢。</p><p>　　壓蓋及回位的原理如圖所示</p><p>　　壓蓋及回位的原理如圖所示</p><p>　　凸輪

33、推動的壓板與轉(zhuǎn)輪上表面接觸，并作用于轉(zhuǎn)輪的封蓋口上方，轉(zhuǎn)輪隨壓板的上下運動而在方軸上上下滑動，并且在向上回位和遠休止的過程中通過方軸隨槽輪轉(zhuǎn)動?？刂仆馆喌耐瞥炭梢酝瓿煞馍w的動作。</p><p><b>　　工作原理：</b></p><p>　　在凸輪推程的過程中，轉(zhuǎn)輪隨壓板而下降一定距離，封口吸有一瓶蓋，完成封蓋的同時，吸蓋口在瓶蓋傳送處吸起瓶蓋，此時凸輪回程，轉(zhuǎn)

34、輪上升同時槽輪帶動其轉(zhuǎn)動一個工位，而后再次完成一次封蓋的吸蓋過程，如此往復(fù)實現(xiàn)與容器同步的封蓋動作。</p><p>　　根據(jù)上述執(zhí)行構(gòu)件的運動形式，可繪制出該方案的機械系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能圖：</p><p>　　3.4 運動方案總圖</p><p>　　該系統(tǒng)由2個電動機驅(qū)動。電動機1帶動齒輪1轉(zhuǎn)動，齒輪1再與齒輪2嚙合，實現(xiàn)1:24的減速，此時，齒輪2一方面將此運

35、動傳給與其同軸的錐齒輪3和銷輪，錐齒輪3與錐齒輪4嚙合，傳動比1:1，4再帶動與其同軸的凸輪轉(zhuǎn)動，為灌裝、壓蓋機構(gòu)的上下往復(fù)運動提供動力來源。銷輪帶動六角槽輪間歇性轉(zhuǎn)動，1s轉(zhuǎn)動一個工位，轉(zhuǎn)動工作臺與六角槽輪同軸，進而實現(xiàn)了每秒一個工位的間歇性轉(zhuǎn)動。另一方面，齒輪2與等齒齒輪5嚙合，與齒輪5同軸的銷輪帶動三角槽輪轉(zhuǎn)動，換蓋轉(zhuǎn)盤與其同軸，實現(xiàn)了換蓋轉(zhuǎn)盤的間歇性轉(zhuǎn)動。</p><p>　　工作時空瓶沿傳動皮帶做勻速直

36、線運動，被帶入轉(zhuǎn)動工作臺凹槽內(nèi)，工作臺旋轉(zhuǎn)時，帶動空瓶轉(zhuǎn)至下一個工位，凹槽與固定工作臺的擋板實現(xiàn)定位，保證灌裝和封蓋的順利進行。</p><p>　　工作時，工作臺每轉(zhuǎn)動60°，凸輪旋轉(zhuǎn)一周，帶動壓板完成一次灌裝和封蓋，并且在回程和近休止的時候換蓋盤完成一次120°的旋轉(zhuǎn)，工作臺停歇時，凸輪進入推程，壓板向下運動，遠休時完成灌裝和壓蓋，同時吸蓋，當凸輪回程和近休時，工作臺轉(zhuǎn)動，壓板的換蓋盤通過

37、彈簧回位，同時換蓋盤完成120°的工位轉(zhuǎn)動。如此往復(fù)。</p><p><b>　　3.5 運動循環(huán)圖</b></p><p>　　該機械系統(tǒng)運動方案有4個執(zhí)行構(gòu)件需要進行運動協(xié)調(diào)設(shè)計。為了能比較直觀的表示各構(gòu)件的運動在分配軸上所處的相位、起始時間和先后順序，我們在下圖所示的運動循環(huán)圖中，按比例分別繪制了六角槽輪、旋轉(zhuǎn)工作臺、凸輪、灌裝機構(gòu)、壓蓋機構(gòu)、三角槽

38、輪和壓蓋轉(zhuǎn)盤的運動。</p><p>　　由于整體機構(gòu)的工作周期為6s，所以循環(huán)圖中，旋轉(zhuǎn)工作臺每轉(zhuǎn)一個工位（60°）表示1s。在這1s中，工作臺在1/6s內(nèi)實現(xiàn)工位的轉(zhuǎn)換，5/6s內(nèi)停歇。灌裝封口機構(gòu)在一次工位轉(zhuǎn)換過程中，完成一次灌裝及封口的動作。在工作臺旋轉(zhuǎn)的同時，凸輪回程和近休，在彈簧的回復(fù)力作用下，壓板向上運動回復(fù)至原位，壓蓋轉(zhuǎn)盤通過三角槽輪和彈簧回復(fù)力實現(xiàn)向上回位并旋轉(zhuǎn)換位；工作臺停歇時，凸輪

39、推程，壓板及壓蓋轉(zhuǎn)盤一起向下運動，并在凸輪遠休時進行灌裝、封口、壓蓋轉(zhuǎn)盤的吸蓋工作。考慮到工作的安全性，為了實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作臺的順利換位，可以在安裝時，讓凸輪回程略微提前，工作臺再接著旋轉(zhuǎn)，避免瓶口和壓板發(fā)生碰撞。</p><p><b>　　四.尺寸設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1凸輪設(shè)計</b></p><p&

40、gt;<b>　　凸輪設(shè)計如圖所示：</b></p><p>　　凸輪按照圖的方位逆時針旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　聯(lián)系實際生產(chǎn)與各部件的位置關(guān)系，設(shè)定瓶口距泵口的間距為7cm，泵口的上下間歇往復(fù)運動時凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動實現(xiàn)的，凸輪與推桿不存在偏距，所以可知，凸輪的推程為7cm，泵口完成一次推程和回程需在工作臺停歇的時間內(nèi)，即5/6s。</p><p&

41、gt;　　要求推程時，實力緩慢平穩(wěn)，并在遠休時有充足時間進行指定工作，所以設(shè)定推程角200°，遠休角100°，回程角+近休角60°。</p><p>　　但是原來設(shè)計的凸輪輪廓含有凹角，會產(chǎn)生剛性沖擊，對零件有很大的損害，影響精度并且減少壽命。所以綜合考慮凸輪輪廓和角度，設(shè)計出推程角120°，遠休100°，近休60°，這樣不但保證了這樣不僅保證了凸輪輪廓

42、的合理，還有足夠的時間壓蓋，灌料和進行吸蓋盤的旋轉(zhuǎn)工作。并且在推程回程與遠休的轉(zhuǎn)換處，在保證精度的同時，加入了圓角，增加適當?shù)幕《葴p緩沖擊，增加運動平穩(wěn)性。</p><p><b>　　4.2槽輪尺寸設(shè)計</b></p><p>　　此六角槽輪為帶動旋轉(zhuǎn)工作臺實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)間歇運動，由旋轉(zhuǎn)工作臺半徑來假設(shè)六角槽輪半徑100mm。圓柱銷與槽輪中心線相切，槽輪兩槽間夾角為60&

43、#176;。由幾何關(guān)系可求出圓柱銷半徑為100tan30°mm，兩輪中心間距為100/cos30°mm。</p><p>　　當圓柱銷帶動槽輪旋轉(zhuǎn)至與中心線重合時，假設(shè)槽輪槽寬30mm，可得出槽輪基圓半徑為（100/cos30°-100tan30°）mm。</p><p>　　此三角槽輪為帶動壓蓋轉(zhuǎn)盤實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)間歇運動，由壓蓋轉(zhuǎn)盤半徑來假設(shè)三角槽輪半徑

44、50mm。圓柱銷與槽輪中心線相切，槽輪兩槽間夾角為120°。</p><p>　　由幾何關(guān)系可求出圓柱銷半徑為50tan60°mm，兩輪中心間距為50/cos60°mm。當圓柱銷帶動槽輪旋轉(zhuǎn)至與中心線重合時，假設(shè)槽輪槽寬6mm，可得出槽輪基圓半徑為（50/cos60°-50tan60°）mm。</p><p><b>　　4.3齒

45、輪設(shè)計</b></p><p>　　減速齒輪1：模數(shù)1，齒數(shù)20，標準齒輪（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=1*20=20mm</p><p>　　減速齒輪2、5：模數(shù)1，齒數(shù)480，標準齒輪齒輪分度圓直徑D2=1*480=480mm</p><p>　　具體參數(shù)為：z1=20，z2=480，m=21m，

46、α=20°</p><p>　　中心距：a=m(z1+z2)/2=1*(20+480)/2=250mm</p><p>　　分度圓直徑：d1=m*z1=1*20mm=20mm</p><p>　　D2= =m*z2=1*480=480mm</p><p>　　基圓直徑：db1=m *z1*cosα=1*20*cos20°=

47、18.79mm</p><p>　　db2=m*z2*cosα=1*480*cos20°=451.05mm</p><p>　　齒頂圓半徑：da1=(z1+2ha*)*m/2=(20+2*1)*1/2=11mm</p><p>　　da2=(z2+2ha*)*m/2=(480+2*1)*1/2=241mm</p><p>　　齒頂圓

48、壓力角：αa1=arccos【z1cosα/（z1+2ha*）】</p><p>　　=acrcos【20cos20°/（20+2*1）】</p><p><b>　　=31.3213°</b></p><p>　　αa2=arccos【z2cosα/（z2+2ha*）】</p><p>　　=acr

49、cos【480cos20°/（480+2*1）】=20.64°</p><p>　　基圓齒距： pb1=pb2=πmcosα=3.14*1*cos 20°=2.95mm</p><p>　　重合度： εa=【z1(tanαa4-tanα)+z2(tanαa5-tanα)】/2π</p><p>　　=【20(tan31.3213&

50、#176;-tan20°)+480(tan20.64°-tan20°)】/2π</p><p><b>　　=1.75</b></p><p><b>　　εa＞1可連續(xù)傳動</b></p><p>　　錐齒輪3、4:模數(shù)3，齒數(shù)90，標準錐齒輪齒輪比1:1嚙合，可以連續(xù)傳動。</p&g

51、t;<p><b>　　論證過程同上。</b></p><p>　　4.4其他機構(gòu)尺寸設(shè)計</p><p>　　旋轉(zhuǎn)工作臺半徑為300mm，假設(shè)瓶子直徑為80mm，工作臺中心距瓶心220mm。</p><p>　　瓶高250mm，固定工作臺與旋轉(zhuǎn)工作臺間距為150mm，吸蓋轉(zhuǎn)盤厚度30mm，壓蓋滑</p><p

52、>　　塊長度為160mm，壓蓋滑塊距瓶口100mm。</p><p>　　由此可得出凸輪推程為70mm，壓蓋轉(zhuǎn)盤半徑為100mm，瓶蓋直徑20mm，盤心至吸瓶蓋中心為70mm。</p><p>　　彈簧在自由狀態(tài)下長度為100mm，最大壓縮量為80mm。</p><p><b>　　五、方案二</b></p><p&g

53、t;　　5.1功能邏輯圖和功能原理解圖</p><p>　　灌裝機各執(zhí)行機構(gòu)包括實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)位機構(gòu)，實現(xiàn)輸瓶、灌裝、送蓋、壓蓋、卸瓶運動的機構(gòu)。各執(zhí)行機構(gòu)必須滿足工藝上的運動要求。此方案執(zhí)行構(gòu)件的功能邏輯圖如下圖所示：</p><p>　　根據(jù)機械系統(tǒng)運動邏輯功能圖，并由給定的條件，各機構(gòu)的相容性，各機構(gòu)的空間布置，類似產(chǎn)品的借鑒，從多種功能原理解中設(shè)計出兩個較為實際可行的方案。現(xiàn)

54、述方案為本組的第二方案，其功能原理解如下圖：</p><p>　　根據(jù)給定題目，我組選定方案1為主要設(shè)計方案。根據(jù)1給出的參數(shù)，電動機轉(zhuǎn)速為1440r/min,灌裝速度為10r/min，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)一周6s。得出如下計算：</p><p>　　10*6/60=1罐/s。 </p><p>　　即就是說，60度一個工位耗時1秒。在這1秒鐘內(nèi)完成定位和相應(yīng)的工位功能。方案二采

55、用不完全齒輪定位和傳動，經(jīng)過充分考慮討論，轉(zhuǎn)盤上的從動輪采用54齒完全齒輪，主動輪采用9齒不完全齒輪，不完全齒輪中齒數(shù)分布占齒輪的1/3。通過對工作臺尺寸，作用力大小等因素的考慮梁齒輪的模數(shù)均為2.如此恰好使主動輪轉(zhuǎn)一圈從動輪轉(zhuǎn)60度一個工位。設(shè)定從動輪的轉(zhuǎn)速為1r/s，則轉(zhuǎn)盤完成一個工位工作定位時間為1/3s,工作時間為2/3s，也就是說灌裝和封蓋工作都在這2/3s內(nèi)完成。</p><p><b>　

56、　5.2工藝動作分解</b></p><p>　　針對本次設(shè)計要求，經(jīng)過思考我得出了第二個設(shè)計方案。</p><p>　　5.2.1 減速裝置</p><p>　　通過對于設(shè)計要求的綜合分析，從電動機開始到工作裝置的變速過程依然選擇方案一方式。</p><p>　　電機同時要帶動凸輪，旋轉(zhuǎn)工作臺，封蓋旋轉(zhuǎn)工作臺，做轉(zhuǎn)動。對于旋轉(zhuǎn)工

57、作臺，通過計算旋轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)速為6r/s。由于旋轉(zhuǎn)工作臺有六個工位，所以主動輪的轉(zhuǎn)速為1r/s，電機轉(zhuǎn)速為1440/60=24r/s，因為考慮到旋轉(zhuǎn)工作臺只是推動容器在固定工作臺上做滑動，受力及做功并不大，再加上盡量使機械結(jié)構(gòu)較為簡單，這一級的變速直接采用蝸輪蝸桿的減速傳動，傳動比為1:24。</p><p>　　關(guān)于灌口機構(gòu)我們?nèi)匀徊捎猛馆啓C構(gòu)，通過計算凸輪也是1r/s?？梢噪姍C經(jīng)過減速后運動要通過無減速連接同

58、時傳輸給凸輪的轉(zhuǎn)動軸，但是考慮到凸輪為主要施力裝置，蝸輪蝸桿的傳動由于機械效率較低導(dǎo)致能量的流失，故可以考慮使用直齒圓柱齒輪的嚙合減速裝置。</p><p>　　封蓋和吸蓋裝置采用曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)，要求其封蓋和吸蓋機構(gòu)每1s完成一個周期，減速可以通過齒輪系獲得但是機械效率比較低，所以可以同樣通過使用直齒圓柱齒輪的嚙合減速裝置。吸蓋和封蓋機構(gòu)曲柄動力通過與同速齒輪同軸獲得。</p><p>

59、　　5.2.2 容器的輸入裝置</p><p>　　圖一為轉(zhuǎn)盤機構(gòu)俯視圖，圖二為主視圖。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)工作臺如下圖示，進料口采用摩擦輪的摩擦擠壓進入旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的槽口，后由旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)帶動其轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)一個工位之后，到達灌裝位置和壓蓋位置后，依靠固定工作臺上的凸起部分進行定位，凸起部分與容器緊切保證容器精確定位。</p><p>　　5.2.3 基本工作原理&

60、lt;/p><p>　　電動機經(jīng)多級減速之后將動力傳遞至旋轉(zhuǎn)工作臺，使旋轉(zhuǎn)臺保持平均10r/min的轉(zhuǎn)速。灌裝容器經(jīng)傳送帶送至旋轉(zhuǎn)臺進入，經(jīng)工作臺與傳送帶之間摩擦輪摩擦和擠壓進入旋轉(zhuǎn)機構(gòu)槽口。傳送帶以固定速度勻速運動，摩擦輪通過電動機減速之后通過與齒輪固連達到2r/s。因為旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動速度為1秒一工位，因此摩擦輪的速度要相對較大一些，保證不會有空位。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)工作臺的間歇運動通過

61、不完全齒輪完成，轉(zhuǎn)盤上的從動輪采用54齒完全齒輪，主動輪采用9齒不完全齒輪，不完全齒輪中齒數(shù)分布占齒輪的1/3。通過對工作臺尺寸，作用力大小等因素的考慮梁齒輪的模數(shù)均為2.如此恰好使主動輪轉(zhuǎn)一圈從動輪轉(zhuǎn)60度一個工位。設(shè)定從動輪的轉(zhuǎn)速為1r/s，則轉(zhuǎn)盤完成一個工位工作定位時間為1/3s,工作時間為2/3s，也就是說灌裝和封蓋工作都在這2/3s內(nèi)完成。</p><p>　　圖一 旋轉(zhuǎn)工作臺俯視圖</p>

62、<p>　　圖二 旋轉(zhuǎn)工作臺主視圖</p><p>　　灌裝機構(gòu)與方案一雷同采用凸輪機構(gòu)，不再多敘。封蓋機構(gòu)和送蓋機構(gòu)采用曲柄滑塊機構(gòu)。曲柄的速度皆為1r/s，為了實現(xiàn)將曲柄演化成齒輪機構(gòu)。如圖，將曲柄滑塊機構(gòu)的運動分化成四個部分，當壓蓋機構(gòu)壓蓋時候送蓋機構(gòu)退回到最遠，如此類推當壓蓋機構(gòu)升至最高吸蓋時，送蓋機構(gòu)運動至壓蓋機構(gòu)運動路線上實現(xiàn)吸蓋。假設(shè)蓋子的直徑為2cm，吸泵的直徑為1.5cm，壓蓋機構(gòu)

63、走過的路線孔直徑為2.2cm。壓蓋曲柄長度為3cm，送蓋曲柄長度為2.2cm。當吸蓋機構(gòu)升至最高吸蓋時，送蓋機構(gòu)深入最長吸蓋泵與送蓋機構(gòu)上的蓋中心同軸。送蓋機構(gòu)略微傾斜每次通過慣性使蓋深入底部，送蓋機構(gòu)上的蓋通過傳送帶不斷補給。如圖三</p><p><b>　　圖三 送該機構(gòu)</b></p><p>　　灌裝容器灌裝封蓋完成之后，由固定工作臺底部導(dǎo)路轉(zhuǎn)出至傳送帶上。

64、至此旋轉(zhuǎn)灌裝認為全部完成。</p><p>　　六、機構(gòu)的選擇與比較</p><p>　　6.1 傳動機構(gòu)的選擇與比較</p><p><b>　　在方案一中：</b></p><p>　　我們選擇了齒輪為減速裝置。在此主要是考慮到：蝸輪蝸桿的傳動功率小，損耗功率大。且在傳動中嚙合面易磨損。傳動比大，會自鎖。若采用皮帶輪

65、傳動雖然傳動比較平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)也相對簡單，制造和安裝精度不像嚙合傳動嚴格，且中心距調(diào)節(jié)范圍較大。但是皮帶輪傳動過程中傳動有彈性滑動和打滑，傳動效率低和不能保持準確的傳動比，皮帶輪的壽命較短。而齒輪傳動的傳遞功率大，傳動效率高，傳動比大并且精確，機構(gòu)所需空間較小，使用壽命長，可靠性強。綜合分析，我們采用齒輪嚙合傳動實現(xiàn)傳動減速裝置。</p><p><b>　　在方案二中:</b></p&g

66、t;<p>　　雖然蝸輪蝸桿有上述缺點，但是傳動平穩(wěn)，嚙合沖擊小，且蝸桿的齒數(shù)少，單級傳動可獲得較大的傳動比。所以我們采用蝸輪蝸桿來實現(xiàn)傳動減速。</p><p>　　6.2執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較</p><p><b>　　方案一中：</b></p><p>　　在帶動工作臺做間歇旋轉(zhuǎn)運動時，綜合各種間歇運動機構(gòu)，我們采用槽輪機構(gòu)

67、來實現(xiàn)，在此我們根據(jù)旋轉(zhuǎn)工作臺的形狀采用六角槽輪。它構(gòu)造簡單，外形尺寸小，機械效率高，并且能較平穩(wěn)地進行轉(zhuǎn)位，雖然存在柔性沖擊，但是在此系統(tǒng)中不需要大載荷，所以采用它。</p><p>　　在壓蓋吸盤的間歇旋轉(zhuǎn)運動中，通過對壓蓋吸盤的設(shè)計來決定用三角槽輪。</p><p>　　在實現(xiàn)灌裝壓蓋的往復(fù)直線運動時，我們采用凸輪的旋轉(zhuǎn)，利用凸輪的推程來實現(xiàn)。凸輪的轉(zhuǎn)速可以與工作臺的轉(zhuǎn)動動力源一致，

68、以便速度的同步可以精確控制。而通過設(shè)計凸輪的推程角，遠休角，回程角，近休角來實現(xiàn)各角度對應(yīng)執(zhí)行構(gòu)件的動作。并且凸輪的推程可以通過具體的工作構(gòu)件得出。</p><p>　　在傳輸空瓶與瓶蓋時采用皮帶傳輸，傳動平穩(wěn)，并可讓空瓶保證一定的間隙。它相對于其他的裝置簡單很多。</p><p><b>　　方案二中：</b></p><p>　　在帶動工作

69、臺做間歇旋轉(zhuǎn)運動時，我們采用不完全齒輪機構(gòu)來實現(xiàn)。它工作更可靠，傳遞力大，但是從動輪轉(zhuǎn)動和停歇的次數(shù)，時間，轉(zhuǎn)角大小等變化范圍較大，但是難加工。</p><p>　　在實現(xiàn)灌裝功能時，我們采用與方案一相同的凸輪來完成，但是可以調(diào)節(jié)凸輪的遠休來確定灌裝時間的長短。</p><p>　　在實現(xiàn)壓蓋的往復(fù)直線運動時，我們采用曲柄滑塊?？刂仆馆喓颓霓D(zhuǎn)速一致來保證與工作臺旋轉(zhuǎn)停歇配合。但是用曲柄

70、滑塊壓蓋，沖擊力較大且對連桿強度要求較高，相對方案一較為繁雜。</p><p>　　在傳輸空瓶時采用同樣皮帶傳送，在空瓶入口時采用摩擦輪卷進。但是此設(shè)計對于摩擦輪的要求較高，若摩擦輪轉(zhuǎn)速不夠或者摩擦力不足則難以完成輸入任務(wù)；不過送料傳送帶上灌裝容器不要求固定，可以減少前期工作量。在出口時，使用導(dǎo)路使灌裝完成的容器順利進入傳送帶。</p><p><b>　　七、方案小結(jié)</

71、b></p><p>　　原方案采用了蝸輪蝸桿的減速機構(gòu)，但是考慮的傳輸效率問題，改為變速機構(gòu)采用一級直齒圓柱齒輪的減速，但是機構(gòu)尺寸較大，在實際情況中可能因為受力等原因，導(dǎo)致傳動的不通暢或者零件的快速磨損，改進時如果采用多級齒輪變速會減輕這一問題。</p><p>　　三位間歇轉(zhuǎn)動的換蓋系統(tǒng)機構(gòu)較為復(fù)雜，proe建模和仿真的能力尚不足，壓蓋系統(tǒng)在造價和成本上應(yīng)該有所考慮，簡化該機構(gòu)

72、作為以后研究的方向。</p><p>　　凸輪的設(shè)計在仿真時，出現(xiàn)加速度變化較為劇烈，雖然用了一些方式減輕了剛性沖擊，但是沖擊問題仍然存在，所以在凸輪設(shè)計時，應(yīng)該采用方程的方式設(shè)計以消除這一問題。</p><p>　　各傳動軸在傳動時受力和扭矩的不同，應(yīng)該設(shè)計為不同的尺寸，但是因為知識的原因，本方案中未涉及。</p><p>　　各個部件在空間的分配問題也因為相關(guān)知

73、識的不足，沒有充分考慮到。</p><p>　　八、方案的proe建模</p><p><b>　　凸輪設(shè)計：</b></p><p>　　Cad圖形如圖所示：</p><p>　　拉伸后建模： proe導(dǎo)入</p><p><

74、;b>　　凸輪及壓板的裝配：</b></p><p>　　滑槽放置，基準軸建立 凸輪的連接 </p><p>　　壓板的裝配 完成圖</p><p><b>　　凸輪幅的設(shè)定</b></p><p>

75、;　　設(shè)定凸輪側(cè)面為第一凸輪面，壓板表面為第二凸輪面，不啟動離升</p><p><b>　　六角槽輪的設(shè)計：</b></p><p><b>　　六角槽輪建模：</b></p><p>　　按照設(shè)計尺寸繪制，采用一次拉伸</p><p><b>　　槽輪主動輪：</b><

76、;/p><p><b>　　槽輪的傳動裝配：</b></p><p>　　先設(shè)定基準軸，裝配時令主動輪側(cè)面與槽輪面貼合裝配，然后再將該約束刪除，避免出現(xiàn)過約束。旋轉(zhuǎn)前還要設(shè)定凸輪副。</p><p>　　凸輪副設(shè)定如圖所示：</p><p>　　槽輪銷作為第一凸輪面，槽輪面作為第二凸輪面，啟用離升，e=0.5</p&g

77、t;<p><b>　　齒輪的建模：</b></p><p><b>　　齒輪的裝配：</b></p><p>　　設(shè)定基準軸，基準平面，齒輪按照銷釘?shù)姆绞窖b配。然后設(shè)定輪輻。</p><p><b>　　減速裝置</b></p><p><b>　　齒

78、輪副如圖所示：</b></p><p>　　小齒輪為齒輪1，大齒輪為齒輪2 ，設(shè)定傳動比1:24。</p><p><b>　　斜齒輪建模：</b></p><p><b>　　斜齒輪裝配：</b></p><p><b>　　齒輪副設(shè)定：</b></p>

79、;<p><b>　　傳送比1:1。</b></p><p><b>　　傳送帶模型建模：</b></p><p><b>　　連軸建模：</b></p><p><b>　　總裝配過程：</b></p><p><b>　　1.&

80、lt;/b></p><p>　　轉(zhuǎn)動工作臺下表面與固定工作臺上面貼合裝配，準面貼合，保證工作臺初始狀態(tài)凹槽與擋板口對齊，然后刪除該約束避免過約束。</p><p><b>　　2.</b></p><p>　　凸輪壓板機架下表面與固定工作臺上表面騙距裝配，機架和固定工作臺采用剛性連接。</p><p><b

81、>　　3.</b></p><p>　　槽輪從動輪轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動工作臺轉(zhuǎn)軸采用剛性連接。</p><p><b>　　4.</b></p><p>　　大齒輪轉(zhuǎn)軸與槽輪機構(gòu)主動輪轉(zhuǎn)軸采用剛性連接，距700mm</p><p><b>　　5.</b></p><p&

82、gt;　　設(shè)定基準軸與大齒輪的轉(zhuǎn)軸距離480，裝配第二個大齒輪，并且設(shè)定齒輪副。</p><p><b>　　6.</b></p><p>　　裝配斜齒輪，主動輪與第二個大齒輪軸對齊，表面偏距300mm。</p><p><b>　　7.</b></p><p>　　裝配傳送帶，連軸，連軸與各個轉(zhuǎn)軸

83、均采用剛性連接。設(shè)置原動件為最小齒輪轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)速為1440r/min。</p><p><b>　　九、心得體會</b></p><p>　　到此，我們總算完成了對旋轉(zhuǎn)灌裝機的設(shè)計。作為學機械的學生，對機械原理的課程設(shè)計是十分有必要的。我們在課堂上掌握是僅僅是專業(yè)課的理論知識，如何去鍛煉我們的實踐能力，如何把我們的所學的專業(yè)基礎(chǔ)課程理論知識運用到實踐中去。課程設(shè)計就是為

84、我們提供了良好的實踐平臺。在做本次課程設(shè)計的過程中，我們感觸最深的當屬如何把學過的理論知識運用于實際。為了讓設(shè)計更加完善，查閱這方面的設(shè)計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。我們不能單靠課本理論，這在實際運用中會出現(xiàn)差別。我們不是藝術(shù)家，他們可以拋開實際盡情在幻想的世界里翱翔，我們一切都要有據(jù)可依，有理可循。不切實際的構(gòu)想，永遠只是構(gòu)想，無法成為設(shè)計。所以在設(shè)計中，我們不僅要注意各種構(gòu)件的自身特點，還要考慮到工藝特點，加工材料，經(jīng)濟性

85、，安全性，可行性等，才能讓它更接近實際。其次，在這次課程設(shè)計總，我們還運用到了以前所學的專業(yè)課知識，雖然過去從未獨立運用過他們，但是在學習的過程中帶著問題去學，我們發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我們做這次課程設(shè)計的又一收獲。在課程設(shè)計中遇到問題是很正常的，但是我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題。最后，要做好</p><p><b>　　十、參考資料</b></p&

86、gt;<p>　　孫桓,陳作,葛文杰《機械原理第七版》高等教育出版社,2006</p><p>　　牛鳴岐,王保民等《機械原理課程設(shè)計手冊》重慶大學出版社，2001</p><p>　　《pro/mechanism wildfire 3.0/4.0》電子工業(yè)出版社，2008</p><p>　　林清安《pro/e完全精通》電子工業(yè)出版社,2009<