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1、設(shè)計(jì)題目 :旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī) 班 級(jí) :機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 設(shè) 計(jì) 者 :學(xué) 號(hào) :起止日期 :2015年 7月 2日 2015年 7月 10日 Contents 目 錄 設(shè)計(jì)方案 1 運(yùn)動(dòng)方案總圖 2 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 3 機(jī)構(gòu)的選擇與比較 4 尺寸設(shè)計(jì) 5 凸輪仿真 6 UG槽輪仿真 7 心得體會(huì) 8 1.設(shè)計(jì)方案 10*6/60=1 罐 /s 所以，灌裝的速度為 1 罐 /s，由此推斷，在六工位轉(zhuǎn)臺(tái)上，每一 秒鐘就要轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，進(jìn)而得知槽輪主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為 1r/s，而六工 位轉(zhuǎn)臺(tái)每一個(gè)工位相 對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)中心的轉(zhuǎn)角為 60，再根據(jù)槽輪的運(yùn)

2、動(dòng)規(guī)律得知，主動(dòng)輪在每一秒鐘 轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，只有 60的轉(zhuǎn)動(dòng)用來(lái) 驅(qū)動(dòng)槽輪從動(dòng)輪做轉(zhuǎn)動(dòng)，其余 300的轉(zhuǎn)動(dòng)用 來(lái)定位。所以， 1s 的 之間內(nèi)，有 1/6s 的時(shí)間工位轉(zhuǎn)動(dòng)， 5/6s 的時(shí)間工位靜止。 而灌裝和 封蓋的過(guò)程均要在這 5/6s 的時(shí)間內(nèi)完成，以此為前提，進(jìn)行我們的 設(shè)計(jì)。 運(yùn)動(dòng)方案參數(shù)表 方案號(hào) 轉(zhuǎn)臺(tái)直徑 mm 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min 灌裝速度 r/min 1 600 960 10 2.運(yùn)動(dòng)方案總圖 該系統(tǒng)由 2 個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。銷輪帶動(dòng)六 角槽輪間歇性 轉(zhuǎn)動(dòng)， 1s 轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，轉(zhuǎn) 動(dòng)工作臺(tái)與六角槽輪同軸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了每秒 一個(gè)工 位的間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)。另一

3、方面，齒輪 2 與等齒齒輪 5 嚙合，與齒輪 5 同軸的銷輪帶 動(dòng)三角槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，換蓋轉(zhuǎn)盤(pán)與其同軸，實(shí)現(xiàn) 了換蓋轉(zhuǎn)盤(pán)的間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)。 工作時(shí)空瓶沿傳動(dòng)皮帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)， 被帶入轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)凹槽內(nèi)，工作臺(tái) 旋轉(zhuǎn)時(shí)， 帶動(dòng)空瓶轉(zhuǎn)至下一個(gè)工位，工作時(shí)，工作臺(tái) 每轉(zhuǎn)動(dòng) 60，凸輪旋轉(zhuǎn)一周，帶動(dòng)壓板完成 一次灌裝和封 蓋，并且在回程和近休止的時(shí) 候換蓋盤(pán)完成一次 120的旋轉(zhuǎn)，工作臺(tái)停歇 時(shí)， 凸輪進(jìn)入推程，壓板向下運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)休時(shí) 完成灌裝和壓蓋，同時(shí)吸蓋，當(dāng)凸輪回程 和 近休時(shí)，工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，壓板的換蓋盤(pán)通過(guò)彈 簧回位，同時(shí)換蓋盤(pán)完成 120的 工位轉(zhuǎn)動(dòng)。 如此往復(fù)。 2.1 工藝分解 封蓋

4、裝置與轉(zhuǎn)動(dòng)工作 臺(tái)的原理類似，要求其封 蓋旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)每 s 轉(zhuǎn)動(dòng)一 個(gè)工 位，則其帶動(dòng)槽輪的 主動(dòng)輪同樣以 1r/s 的速度 旋轉(zhuǎn)，所以將減速后的轉(zhuǎn) 軸運(yùn)動(dòng) 通過(guò)不減速的傳動(dòng) 傳遞給其槽輪主動(dòng)輪的轉(zhuǎn) 軸即可。 通過(guò)對(duì)于設(shè)計(jì)方案的分析，電機(jī) 同時(shí)要帶動(dòng)凸輪，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，封蓋 旋轉(zhuǎn)工 作 臺(tái) ， 做 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 對(duì) 于 旋 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) ， 主 動(dòng) 輪 的 轉(zhuǎn) 速 為 1r/s ， 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 為 960/60=16r/s， 因?yàn)榭紤]到旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)只是推動(dòng)容器 在固定工作臺(tái)上做滑動(dòng)， 受力及做功 并不大，再加上盡量使機(jī)械結(jié)構(gòu)較為 簡(jiǎn)單，這一級(jí)的變速直接采用蝸 輪蝸 桿的減速傳動(dòng)，但

5、是考慮到蝸輪蝸桿 的傳動(dòng)效率低，最終仍然改為直齒圓 柱 齒輪傳遞傳動(dòng)比為 1:16。 減速裝置 容器輸入輸出 固定工作臺(tái) 與旋轉(zhuǎn)工作 臺(tái)安裝后 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的間歇 轉(zhuǎn)動(dòng)由六位槽輪的 間歇轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn) 各個(gè)工位的精確定位 功能 容器的定位功能 通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)的凹 槽與固定工作臺(tái)的擋 板共同完成 對(duì)容器的灌裝封口 壓力結(jié)構(gòu)（凸輪機(jī) 構(gòu)） 壓力封口和灌 裝由凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 送蓋，吸蓋，換 蓋裝置 換蓋及吸 蓋裝置 控制轉(zhuǎn)輪間歇轉(zhuǎn)動(dòng) 壓蓋及回位 整體機(jī)構(gòu)的工作周期為 6s，所以循環(huán)圖中，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)每轉(zhuǎn) 一個(gè)工位（ 60）表示 1s。在這 1s 中，工作臺(tái)在 1/6s 內(nèi)實(shí)現(xiàn)工 位的

6、轉(zhuǎn)換， 5/6s 內(nèi)停歇。 灌裝封口機(jī)構(gòu)在一次工位轉(zhuǎn) 換過(guò)程中，完成一次灌裝及封口 的動(dòng)作。在工作臺(tái)旋 轉(zhuǎn)的同時(shí)， 凸輪回程和近休，在彈簧的回復(fù) 力作用下，壓板向上運(yùn)動(dòng)回復(fù)至 原位， 壓蓋轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)三角槽輪 和彈簧回復(fù)力實(shí)現(xiàn)向上回位并旋 轉(zhuǎn)換位；工作臺(tái)停歇時(shí)， 凸輪 推程，壓板及壓蓋轉(zhuǎn)盤(pán)一起向下 運(yùn)動(dòng)，并在凸輪遠(yuǎn)休時(shí)進(jìn)行灌裝、 封口、壓 蓋轉(zhuǎn)盤(pán)的吸蓋工作。 考慮到工作的安全性，為了 實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的順利換位，可 以在安裝時(shí)，讓凸輪回程略微提 前，工作臺(tái)再接著旋轉(zhuǎn)，避免瓶 口和壓板發(fā)生碰 撞。 3.運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 4.機(jī)構(gòu)的選擇與比較 我們選擇了齒輪為減速裝置。在此主要是 考慮

7、到：蝸輪蝸桿的傳動(dòng)功率小，損耗功率大。 且在傳動(dòng)中嚙合面易磨損。傳動(dòng)比大，會(huì)自鎖。 若采用皮帶輪傳動(dòng) 雖然傳動(dòng)比較平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)也 相對(duì)簡(jiǎn)單，制造和安裝精度不像嚙合傳動(dòng)嚴(yán)格， 且中 心距調(diào)節(jié)范圍較大。但是皮帶輪傳動(dòng)過(guò)程 中傳動(dòng)有彈性滑動(dòng)和打滑，傳動(dòng)效率低 和不能 保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，皮帶輪的壽命較短。而齒 輪傳動(dòng)的傳遞功率大，傳動(dòng) 效率高，傳動(dòng)比大 并且精確，機(jī)構(gòu)所需空間較小，使用壽命長(zhǎng)， 可靠性強(qiáng)。綜合 分析，我們采用齒輪嚙合傳動(dòng) 實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)減速裝置。 4.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與比較 4.機(jī)構(gòu)的選擇與比較 4.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較 據(jù)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的形狀采用六角槽輪。它構(gòu)造簡(jiǎn)單， 外形尺

8、寸小，機(jī)械效率高，并且能較平穩(wěn)地進(jìn)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。 在壓蓋吸盤(pán)的間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，通過(guò)對(duì)壓蓋吸盤(pán) 的設(shè)計(jì)來(lái)決定用三角槽輪。 在實(shí)現(xiàn)灌裝壓蓋的往復(fù)直線 運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們采用凸輪的旋轉(zhuǎn)，利用凸輪的推程來(lái)實(shí)現(xiàn)。 通過(guò)設(shè)計(jì)凸輪的推程角，遠(yuǎn)休角，回程角，近休角來(lái)實(shí)現(xiàn) 各角度對(duì)應(yīng)執(zhí) 行構(gòu)件的動(dòng)作。 在傳輸空瓶與瓶蓋時(shí)采用皮帶傳輸，傳動(dòng)平穩(wěn)，并 可讓空瓶保證一定的間隙。 在帶動(dòng)工作臺(tái)做間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們采用不完 全齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。它工作 更可靠，傳遞力大，但是從 動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)和停歇的次數(shù)，時(shí)間，轉(zhuǎn)角大小等變化范圍 較 大，但是難加工 。 5.尺

9、寸設(shè)計(jì) 5.1 凸輪設(shè)計(jì) 聯(lián)系實(shí)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(yùn) 動(dòng)時(shí)凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，凸輪與推桿不存在 偏距，所以可知， 凸輪的推程為 7cm，基圓半徑 為 100mm泵口完成一次推程和回程需在工作臺(tái)停 歇的時(shí)間內(nèi)，即 5/6s。要求推程時(shí)，實(shí)力緩慢平 穩(wěn)，并在遠(yuǎn)休時(shí)有充足時(shí)間進(jìn)行指定工作，所以 設(shè) 定推程角 200，遠(yuǎn)休角 100，回程角 +近 休角 60。但是原來(lái)設(shè)計(jì)的凸輪輪廓含有凹角， 會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊，對(duì)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(jì)出推程角 120， 遠(yuǎn)休 100，近休 6

10、0， 這樣不但保證了這樣不僅保證了凸輪輪廓的合理， 還有 足夠的時(shí)間壓蓋，灌料和進(jìn)行吸蓋盤(pán)的旋轉(zhuǎn) 工作。并且在推程回程與遠(yuǎn)休的轉(zhuǎn)換 處，在保證 精度的同時(shí)，加入了圓角，增加適當(dāng)?shù)幕《葴p緩 沖擊，增加運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 性。 5.尺寸設(shè)計(jì) 5.2 槽輪尺寸設(shè)計(jì) 此六角槽輪為帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)旋 轉(zhuǎn)間歇運(yùn)動(dòng)， 由旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)半徑來(lái)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。 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。 當(dāng)圓柱銷帶動(dòng) 槽輪旋轉(zhuǎn)至與中心線重 合時(shí)，假設(shè)槽輪槽寬 30mm， 可得出槽輪 基圓半

11、徑（ 100/cos30 -100tan30） mm。 此三角槽輪為帶動(dòng)壓蓋轉(zhuǎn)盤(pán)實(shí) 現(xiàn)旋轉(zhuǎn)間歇運(yùn)動(dòng)， 由壓蓋轉(zhuǎn)盤(pán)半 徑來(lái)假設(shè)三角槽輪半徑 50mm。圓 柱銷與槽輪中心線相切，槽輪兩 槽間夾角為 120 。 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(dāng)圓柱銷帶動(dòng) 槽輪旋轉(zhuǎn)至與中心線重合時(shí)，假 設(shè)槽輪槽寬 6mm，可得出槽輪基圓半徑為 （ 50/cos60 -50tan60 ） mm。 5.尺寸設(shè)計(jì) 減速齒輪 1：模數(shù) 1，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=1

12、*20=20mm 減速齒輪 2、 5：模數(shù) 1，齒數(shù) 480，標(biāo)準(zhǔn)齒輪 齒輪分度圓直徑 D2=1*480=480mm 具體參數(shù)為： z1=20， z2=320， m=1， =20 中心距： a=m(z1+ z2)/2=1*(20+320)/2=170mm 分度 圓直徑： d1=m*z1=1*20mm=20mm D2= =m*z2=1*320=320mm 基圓直徑： db1=m *z1*cos=1*20*cos20 =18.79mm db2=m*z2*cos=1*320*cos20 =300.70mm 齒頂圓半徑： da1=(z1+2ha*)*m/2=(20+2*1)*

13、1/2=11mm da2=(z2+2ha*)*m/2=(320+2*1)*1/2=161mm 齒頂圓壓力角： a1=arccos【 z1cos/（ z1+2ha*）】 =acrcos【 20cos20 /（ 20+2*1）】 =31.3213 a2=arccos【 z2cos/（ z2+2ha*）】 =acrcos【 320cos20 /（ 320+2*1）】 =21.09 基圓齒距： pb1=pb2=mcos=3.14*1*cos 20 =2.95mm 重 合 度： a=【 z1(tana4-tan)+z2(tana5-tan)】 /2

14、= 【 20(tan31.3213 -tan20 )+320(tan21.09 -tan20 )】 /2=1.88 a 1 可連續(xù)傳動(dòng) 錐齒輪 3、 4:模數(shù) 3，齒數(shù) 90，標(biāo)準(zhǔn)錐齒輪 齒輪比 1:1 嚙合，可以連續(xù)傳動(dòng)。 論證過(guò)程同上。 5.3齒輪設(shè)計(jì) 5.尺寸設(shè)計(jì) 5.4 其他機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)半徑為 300mm，假設(shè)瓶子直徑為 80mm，工作臺(tái)中心 距瓶心 220mm。高 250mm，固定工作臺(tái)與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)間距 150mm， 吸蓋轉(zhuǎn)盤(pán)厚度 30mm，壓蓋滑塊長(zhǎng)度為 160mm，壓蓋滑塊距 100mm。 由此可得出凸輪推程為 70mm，壓蓋轉(zhuǎn)盤(pán)半徑為

15、100mm，瓶蓋直 徑 20mm，盤(pán)心至吸 瓶蓋中心為 70mm。彈簧在自由狀態(tài)下長(zhǎng)度為 100mm，最大壓縮量為 80mm。 6.凸輪仿真 7.凸輪仿真 位 移 速 度 加速度 線 圖 7.UG槽輪仿真 8.心得體會(huì) 到此，我總算完成了對(duì)旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)。作為學(xué)機(jī)械的學(xué)生， 對(duì)機(jī)械原 理的課程設(shè)計(jì)是十分有必要的。我們?cè)谡n堂上掌握是僅僅是 專業(yè)課的理論知識(shí)， 如何去鍛煉我們們的實(shí)踐能力，如何把我的所學(xué) 的專業(yè)基礎(chǔ)課程理論知識(shí)運(yùn)用到 實(shí)踐中去。課程設(shè)計(jì)就是為我們提供 了良好的實(shí)踐平臺(tái)。在做本次課程設(shè)計(jì)的過(guò) 程中，我感觸最深的當(dāng)屬 如何把學(xué)過(guò)的理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際。為了讓設(shè)計(jì)更加 完善，查閱方面 的設(shè)計(jì)資料是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。我們不能單 靠課本 理論，這在實(shí)際運(yùn)用中會(huì)出現(xiàn)差別。所以在設(shè)計(jì)中，我們不僅要注意 各種構(gòu)件的自身 特點(diǎn)，還要考慮到工藝特點(diǎn)，加工材料，經(jīng)濟(jì)性，安 全性，可行性等，課程 設(shè)計(jì)雖然已經(jīng)完成了，但是從中學(xué)到的知識(shí)會(huì) 讓我們受益匪淺。無(wú)形之中，我們 發(fā)現(xiàn)，提出，分析，解決問(wèn)題的能 力得到了提高，這將有益于我們以后的學(xué)習(xí)工 作和生活。