【正文】 42 Theory of Machines and Mechanisms貴州大學機械工程學院機械原理課程設計說明書題號11旋轉(zhuǎn)型灌裝機學院： 機械工程 專業(yè)： 班姓名 學號： 指導導師： 日期： 目錄一、機械原理課程設計任務書題號11 4一、設計題目及原始數(shù)據(jù) 4二、設計方案提示 5三、設計任務 5二、設計背景 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 機械系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)化功能圖 19 19四、原動機選擇 22五、傳動比分配 22六、傳動機構的設計 22 22 23七、機械運動循環(huán)圖 26八、機構設計 2凸輪設計計算及校核 2槽輪尺寸設計與分析 29九、整體評價 33十、Pro/e建模分析 33十一、 設計小結 37十二、參考文獻 38貴州大學機械工程學院機械原理課程設計任務書題號11旋轉(zhuǎn)型灌裝機圖1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機一、設計題目及原始數(shù)據(jù)設計旋轉(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、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裝、封口，應有定位裝置。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。該機采用電動機驅(qū)動，傳動方式為機械傳動。技術參數(shù)見下表。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機技術參數(shù)表方案號轉(zhuǎn)臺直徑 mm電動機轉(zhuǎn)速r/min灌裝速度r/minA600144010B550144012C50096010二、設計方案提示，泵固定在某工位的上方。，它們可由氣泵吸附在壓蓋機構上，由壓蓋機構壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在）瓶口。設計者只需設計作直線往復運動的壓蓋機構。壓蓋機構可采用移動導桿機構等平面連桿機構或凸輪機構。，需要設計間歇傳動機構，以實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺間歇傳動。為保證停歇可靠，還應有定位（鎖緊）機構。間歇機構可采用槽輪機構、不完全齒輪機構等。定位（鎖緊）機構可采用凸輪機構等。三、設計任務 、凸輪機構、齒輪機構等三種常用機構； ，并在圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖；，并用運動循環(huán)圖分配各機構運動節(jié)拍；、加速度分析，繪出運動線圖。圖解法或解析法設計平面連桿機構；。按凸輪機構的工作要求選擇從動件的運動規(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算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖； ； ； 二、設計背景 進入21世紀以來，市場愈加需要各種各樣性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠、價格低廉、效率高、能耗低的機械產(chǎn)品，而決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、市場競爭能力和經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)是產(chǎn)品設計。機械產(chǎn)品設計中，首要任務是進行機械運動方案的設計和構思、各種傳動機構和執(zhí)行機構的選用和創(chuàng)新設計。這要求設計者綜合應用各類典型機構的結構組成、運動原理、工作特點、設計方法及其在系統(tǒng)中的作用等知識，根據(jù)使用要求和功能分析，選擇合理的工藝動作過程，選用或創(chuàng)新機構型式并巧妙地組合成新的機械運動方案，從而設計出結構簡單、制造方便、性能優(yōu)良、工作可靠、實用性強的機械產(chǎn)品。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機：待灌瓶由傳送系統(tǒng)或人工送入灌裝機進瓶機構。瓶子由灌裝機帶動繞主立軸旋轉(zhuǎn)運動進行連續(xù)灌裝，轉(zhuǎn)動近一周時瓶子裝滿，然后由轉(zhuǎn)盤送入壓蓋機進行壓蓋。這種灌裝機在食品飲料行業(yè)應用最為廣泛，如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌裝，此機主要由流體輸送（即供料系統(tǒng)）、容器輸送（即供瓶系統(tǒng)）、灌裝閥、大裝盤、傳動系統(tǒng)、機體、自控等部分組成，其中灌裝閥是保證灌裝機能否正常工作的關鍵。 機械原理課程設計是使學生較全面、系統(tǒng)掌握和深化機械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是以運動方案設計為主，讓學生根據(jù)所給要求，通過對所學知識綜合運用，運用簡單的機構組成，獨立提出運動設計方案，經(jīng)分析、比較后確定最佳方案，以發(fā)揮學生的主觀力和創(chuàng)造力。三、方案的選擇 根據(jù)旋轉(zhuǎn)型灌裝機的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、零件間的組裝和形狀尺寸等方面進行構思分析、設計來定方案。并通過對原動機的選擇，傳動比的分配，傳動方式來設計機構，然后又分析其運輸、裝罐、壓緊、換蓋等細節(jié)而得出各種不同的方案，然后通過計算比較，從經(jīng)濟、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的功能分析選擇來確定設計方案。、功能邏輯圖和功能原理解圖根據(jù)設計要求和灌裝機的工作原理，為了便于設計分析并實現(xiàn)其運動總功能的要求，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)動功能容器定位功能旋轉(zhuǎn)型灌裝機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)機械系統(tǒng)運動邏輯功能圖，根據(jù)原動件與執(zhí)行構件之間的運動關系，并由給定的條件，各機構的相容性，各機構的空間布置，類似產(chǎn)品的借鑒，從多種功能原理解中設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：送料傳動帶傳送減速齒輪傳送轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)動槽輪機構灌裝平面凸輪機構封口平面凸輪機構吸蓋氣泵換蓋滑動桿機構、功能原理的工藝過程分解1. 容器輸入與傳送功能： 要實現(xiàn)容器的輸入與傳送功能，原動件AB連續(xù)轉(zhuǎn)動,使ED擺動，通過EF桿的作用使5在H范圍內(nèi)來回運動，從而把容器推送至工位1，但是考慮到這種推送運動沖擊大，對輕質(zhì)容器，玻璃容器等來說是應該避免的，同時這樣的連桿機構設計復雜，所以在此我們盡量不選用這種推送機構。 圖 為了達到容器的輸出與傳送的目的，同時使我們的設計過程簡單化，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際生產(chǎn)活動中被大量采用。 圖 2. 容器定位功能： 可以實現(xiàn)容器定位的機構很多。 定位示意圖怎樣實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作臺的間隙轉(zhuǎn)動呢？可以實現(xiàn)間隙轉(zhuǎn)動的機構有棘輪間 圖 槽輪間隙機構隙運動機構，槽輪間隙機構，凸輪間隙機構，不完全齒輪間隙機構，偏心輪分度定位機構等，綜合考慮各因素。槽輪機構將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為單向間隙轉(zhuǎn)動。如圖右所示，槽輪機構由主動撥盤，從動槽輪和機架組成。主動撥盤以等角速度W1作連續(xù)回轉(zhuǎn)，當撥盤上的圓銷未進入槽輪的徑向槽時，由于槽輪的內(nèi)凹槽止弧被撥盤的外凸鎖止弧卡住，使槽輪在停歇時不能產(chǎn)生游動，并獲得定位。當圓銷進入槽輪徑向槽時，槽輪受圓銷的驅(qū)使而轉(zhuǎn)動。當圓銷離開徑向槽時，鎖止弧又被卡住，槽輪又靜止不動。直至圓銷再次進入槽輪的另一個徑向槽時，又重復上述運動。所以，槽輪作時動時停的間隙運動。3. 容器夾緊功能： 因為要對容器進行灌裝，封口壓蓋，所以在灌裝工位和封口壓蓋工位時要對容器進行夾緊固定，防止容器在灌裝時不準確，封口壓蓋時跳動，導致封口壓蓋錯位，產(chǎn)生廢品，而浪費材料和經(jīng)費。出于此目的，我們設計了下面幾種夾緊方案：（1） 方案一： 所示，在工位2和工位3外加裝兩個凸輪，用于對容器進行夾緊固定，工作原理是當容器到達工位2和工位3時，凸輪處于遠休位置，此時凸輪的遠休輪廓剛好對容器進行夾緊，等灌裝和封口壓蓋完成時，凸輪遠休結束，此時容器沒有被夾緊，只要旋轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動，則容器跟隨其一起轉(zhuǎn)動。 凸輪夾緊示意（2） 方案二：,本方案采用圓環(huán)來是實現(xiàn)容器在灌裝和封口壓蓋工位處的夾緊固定，工作原理是當容器在工位1處被旋轉(zhuǎn)工作臺帶進時，容器就被圓環(huán)夾緊，容器隨著旋轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，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，容器剛好被運送至灌裝工位和封口壓蓋工位時就被夾緊，此時旋轉(zhuǎn)工作臺進入間隙停止期，利用這段間隙，灌裝設備和封口壓蓋設備剛好可以對容器進行灌裝和封口壓蓋。 斜臺夾緊示意圖比較上述三個方案，方案一采用兩個凸輪對容器進行夾緊，可以很好的實現(xiàn)夾緊功能，但是凸輪設計復雜，加工困難，并且兩個夾緊凸輪與旋轉(zhuǎn)工作臺運動的協(xié)調(diào)與配合過程設計復雜，難度大，同時也會使機器整體構造復雜化。方案二中的夾緊圓環(huán)會使容器在整個加工過程中出于夾緊狀態(tài)，容器與夾緊圓環(huán)摩擦嚴重，可能會使容器變形，甚至破裂，并且這樣的摩擦狀態(tài)會增加系統(tǒng)的無用功率，降低機械系統(tǒng)的運動功率因素，增加能耗，不利于低碳城市與