【正文】 42 Theory of Machines and Mechanisms貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書題號11旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)學(xué)院： 機(jī)械工程 專業(yè)： 班姓名 學(xué)號： 指導(dǎo)導(dǎo)師： 日期： 目錄一、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題號11 4一、設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù) 4二、設(shè)計(jì)方案提示 5三、設(shè)計(jì)任務(wù) 5二、設(shè)計(jì)背景 6三、方案的選擇 6 6 功能邏輯圖和功能原理解圖 功能原理的工藝過程分解 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化功能圖 19 19四、原動(dòng)機(jī)選擇 22五、傳動(dòng)比分配 22六、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22 22 23七、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 26八、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2凸輪設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 2槽輪尺寸設(shè)計(jì)與分析 29九、整體評價(jià) 33十、Pro/e建模分析 33十一、 設(shè)計(jì)小結(jié) 37十二、參考文獻(xiàn) 38貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題號11旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)圖1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)一、設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。在轉(zhuǎn)動(dòng)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1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。該機(jī)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)方式為機(jī)械傳動(dòng)。技術(shù)參數(shù)見下表。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù)表方案號轉(zhuǎn)臺直徑 mm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min灌裝速度r/minA600144010B550144012C50096010二、設(shè)計(jì)方案提示，泵固定在某工位的上方。，它們可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(dòng)的壓蓋機(jī)構(gòu)。壓蓋機(jī)構(gòu)可采用移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等平面連桿機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)。，需要設(shè)計(jì)間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺間歇傳動(dòng)。為保證停歇可靠，還應(yīng)有定位（鎖緊）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)等。定位（鎖緊）機(jī)構(gòu)可采用凸輪機(jī)構(gòu)等。三、設(shè)計(jì)任務(wù) 、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等三種常用機(jī)構(gòu)； ，并在圖紙上畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖；，并用運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖分配各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)節(jié)拍；、加速度分析，繪出運(yùn)動(dòng)線圖。圖解法或解析法設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)；。按凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計(jì)算出理論廓線、實(shí)際廓線值。畫出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖及凸輪廓線圖； ； ； 二、設(shè)計(jì)背景 進(jìn)入21世紀(jì)以來，市場愈加需要各種各樣性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠、價(jià)格低廉、效率高、能耗低的機(jī)械產(chǎn)品，而決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、市場競爭能力和經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，首要任務(wù)是進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和構(gòu)思、各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。這要求設(shè)計(jì)者綜合應(yīng)用各類典型機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成、運(yùn)動(dòng)原理、工作特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法及其在系統(tǒng)中的作用等知識，根據(jù)使用要求和功能分析，選擇合理的工藝動(dòng)作過程，選用或創(chuàng)新機(jī)構(gòu)型式并巧妙地組合成新的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案，從而設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、性能優(yōu)良、工作可靠、實(shí)用性強(qiáng)的機(jī)械產(chǎn)品。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)：待灌瓶由傳送系統(tǒng)或人工送入灌裝機(jī)進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)。瓶子由灌裝機(jī)帶動(dòng)繞主立軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行連續(xù)灌裝，轉(zhuǎn)動(dòng)近一周時(shí)瓶子裝滿，然后由轉(zhuǎn)盤送入壓蓋機(jī)進(jìn)行壓蓋。這種灌裝機(jī)在食品飲料行業(yè)應(yīng)用最為廣泛，如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌裝，此機(jī)主要由流體輸送（即供料系統(tǒng)）、容器輸送（即供瓶系統(tǒng)）、灌裝閥、大裝盤、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)體、自控等部分組成，其中灌裝閥是保證灌裝機(jī)能否正常工作的關(guān)鍵。 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是使學(xué)生較全面、系統(tǒng)掌握和深化機(jī)械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是以運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)為主，讓學(xué)生根據(jù)所給要求，通過對所學(xué)知識綜合運(yùn)用，運(yùn)用簡單的機(jī)構(gòu)組成，獨(dú)立提出運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案，經(jīng)分析、比較后確定最佳方案，以發(fā)揮學(xué)生的主觀力和創(chuàng)造力。三、方案的選擇 根據(jù)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、零件間的組裝和形狀尺寸等方面進(jìn)行構(gòu)思分析、設(shè)計(jì)來定方案。并通過對原動(dòng)機(jī)的選擇，傳動(dòng)比的分配，傳動(dòng)方式來設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，然后又分析其運(yùn)輸、裝罐、壓緊、換蓋等細(xì)節(jié)而得出各種不同的方案，然后通過計(jì)算比較，從經(jīng)濟(jì)、適用、簡便、綠色等全方面考慮來確定出最佳方案。 本組根據(jù)其功能分解和相對應(yīng)的功能分析選擇來確定設(shè)計(jì)方案。、功能邏輯圖和功能原理解圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求和灌裝機(jī)的工作原理，為了便于設(shè)計(jì)分析并實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)總功能的要求，我們可將其功能分解為如下分功能：① 容器輸入與傳送功能；② 轉(zhuǎn)臺多工位停歇轉(zhuǎn)動(dòng)功能；③ 容器定位功能；④ 容器夾緊功能；⑤ 灌裝功能；⑥ 封口壓蓋功能；⑦ 產(chǎn)品傳送與輸出功能。容器輸入、傳送功能轉(zhuǎn)臺多工位停歇轉(zhuǎn)動(dòng)功能容器定位功能旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)容器夾緊功能灌裝功能送蓋功能對容器的封口功能吸蓋功能換蓋功能容器傳送、輸出功能 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)邏輯功能圖，根據(jù)原動(dòng)件與執(zhí)行構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，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，從多種功能原理解中設(shè)計(jì)出兩個(gè)較為實(shí)際可行的方案?，F(xiàn)述方案為本組的最優(yōu)方案，其功能原理解如下圖：送料傳動(dòng)帶傳送減速齒輪傳送轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)灌裝平面凸輪機(jī)構(gòu)封口平面凸輪機(jī)構(gòu)吸蓋氣泵換蓋滑動(dòng)桿機(jī)構(gòu)、功能原理的工藝過程分解1. 容器輸入與傳送功能： 要實(shí)現(xiàn)容器的輸入與傳送功能，原動(dòng)件AB連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),使ED擺動(dòng)，通過EF桿的作用使5在H范圍內(nèi)來回運(yùn)動(dòng)，從而把容器推送至工位1，但是考慮到這種推送運(yùn)動(dòng)沖擊大，對輕質(zhì)容器，玻璃容器等來說是應(yīng)該避免的，同時(shí)這樣的連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，所以在此我們盡量不選用這種推送機(jī)構(gòu)。 圖 為了達(dá)到容器的輸出與傳送的目的，同時(shí)使我們的設(shè)計(jì)過程簡單化，所以我們選擇采用皮帶傳送的方式。，并且這種傳送方式在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中被大量采用。 圖 2. 容器定位功能： 可以實(shí)現(xiàn)容器定位的機(jī)構(gòu)很多。 定位示意圖怎樣實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作臺的間隙轉(zhuǎn)動(dòng)呢？可以實(shí)現(xiàn)間隙轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有棘輪間 圖 槽輪間隙機(jī)構(gòu)隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，槽輪間隙機(jī)構(gòu)，凸輪間隙機(jī)構(gòu)，不完全齒輪間隙機(jī)構(gòu)，偏心輪分度定位機(jī)構(gòu)等，綜合考慮各因素。槽輪機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為單向間隙轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖右所示，槽輪機(jī)構(gòu)由主動(dòng)撥盤，從動(dòng)槽輪和機(jī)架組成。主動(dòng)撥盤以等角速度W1作連續(xù)回轉(zhuǎn)，當(dāng)撥盤上的圓銷未進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，由于槽輪的內(nèi)凹槽止弧被撥盤的外凸鎖止弧卡住，使槽輪在停歇時(shí)不能產(chǎn)生游動(dòng)，并獲得定位。當(dāng)圓銷進(jìn)入槽輪徑向槽時(shí)，槽輪受圓銷的驅(qū)使而轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)圓銷離開徑向槽時(shí)，鎖止弧又被卡住，槽輪又靜止不動(dòng)。直至圓銷再次進(jìn)入槽輪的另一個(gè)徑向槽時(shí)，又重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)。所以，槽輪作時(shí)動(dòng)時(shí)停的間隙運(yùn)動(dòng)。3. 容器夾緊功能： 因?yàn)橐獙θ萜鬟M(jìn)行灌裝，封口壓蓋，所以在灌裝工位和封口壓蓋工位時(shí)要對容器進(jìn)行夾緊固定，防止容器在灌裝時(shí)不準(zhǔn)確，封口壓蓋時(shí)跳動(dòng)，導(dǎo)致封口壓蓋錯(cuò)位，產(chǎn)生廢品，而浪費(fèi)材料和經(jīng)費(fèi)。出于此目的，我們設(shè)計(jì)了下面幾種夾緊方案：（1） 方案一： 所示，在工位2和工位3外加裝兩個(gè)凸輪，用于對容器進(jìn)行夾緊固定，工作原理是當(dāng)容器到達(dá)工位2和工位3時(shí)，凸輪處于遠(yuǎn)休位置，此時(shí)凸輪的遠(yuǎn)休輪廓?jiǎng)偤脤θ萜鬟M(jìn)行夾緊，等灌裝和封口壓蓋完成時(shí)，凸輪遠(yuǎn)休結(jié)束，此時(shí)容器沒有被夾緊，只要旋轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動(dòng)，則容器跟隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 凸輪夾緊示意（2） 方案二：,本方案采用圓環(huán)來是實(shí)現(xiàn)容器在灌裝和封口壓蓋工位處的夾緊固定，工作原理是當(dāng)容器在工位1處被旋轉(zhuǎn)工作臺帶進(jìn)時(shí)，容器就被圓環(huán)夾緊，容器隨著旋轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，容器一直處于夾緊狀態(tài)。 夾緊圓環(huán)示意（3） 方案三： ，方案三我們采用圖示兩凸臺，凸臺在灌裝工位和封口壓蓋工位處與容器相切，容器剛好被運(yùn)送至灌裝工位和封口壓蓋工位時(shí)就被夾緊，此時(shí)旋轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)入間隙停止期，利用這段間隙，灌裝設(shè)備和封口壓蓋設(shè)備剛好可以對容器進(jìn)行灌裝和封口壓蓋。 斜臺夾緊示意圖比較上述三個(gè)方案，方案一采用兩個(gè)凸輪對容器進(jìn)行夾緊，可以很好的實(shí)現(xiàn)夾緊功能，但是凸輪設(shè)計(jì)復(fù)雜，加工困難，并且兩個(gè)夾緊凸輪與旋轉(zhuǎn)工作臺運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)與配合過程設(shè)計(jì)復(fù)雜，難度大，同時(shí)也會(huì)使機(jī)器整體構(gòu)造復(fù)雜化。方案二中的夾緊圓環(huán)會(huì)使容器在整個(gè)加工過程中出于夾緊狀態(tài)，容器與夾緊圓環(huán)摩擦嚴(yán)重，可能會(huì)使容器變形，甚至破裂，并且這樣的摩擦狀態(tài)會(huì)增加系統(tǒng)的無用功率，降低機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)功率因素，增加能耗，不利于低碳城市與