机械原理课程设计-旋转型灌装机运动方案设计
更新时间:2023-03-18 18:11:01 阅读量: 人文社科 文档下载
较完整的方案
机械原理课程设计
旋转型灌装机运动方案设计
较完整的方案
目录
1 设计题目 1.1 设计条件 1.2 设计要求 2 原动机的选择 3 传动分配 4 传动机构的选择 4.1 减速器设计
4.2 第二次减速装置设计 4.3 第三次减速装置设计 4.4 齿轮的设计 5 方案拟定笔记 5.1 综述 5.21 三种方案
5.22 比较 方案 ,选择设计 6 机械运动循环图 7 凸轮设计,计算及校核 8 连杆机构设计 校核
较完整的方案
9 间歇机构设计 10 设计感想 11 参考资料
中,工位1:
图1-1 六工位转盘
1.1设计条件
该机采用电动机驱动,传动方式为机械传动
旋转型灌装机技术参数
n转速=每小时生产定额/(转盘的模孔数*60)=(60*60)/(6*60)=10r/min
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1.2设计要求
1.旋转灌装机一般应包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种常用机构。至少设计出三种能实现其运动形式要求的机构(其中至少有一种机构为本组其他成员所没有),绘制包括所选机构的机械系统示意图(绘制在设计说明书上),比较其优缺点,并最终选出一个人自己认为最合适的机构进行机构综合设计,绘制出其机构运动简图。
2.设计传动系统并确定其传动比(皮带传动传动比i≈2,每级齿轮传动传动比i≤7.5)
3.在图纸上画出旋转灌装机的传动系统方案图和工作循环图。
4.在图纸上画出凸轮机构设计图(包括位移曲线,凸轮轮廓线和从动件的初始位置);要求确定运动规律,选择基圆半径,校核最大压力角与最小曲率半径,确定凸轮轮廓线。
5.设计计算其中一对齿轮机构。
6.以上所有要求绘制的图形均绘制在一张一号图纸上。 7.编写设计计算说明书一份。
2原动机的选择
本身设计采用方案A。故采用电动机驱动,其转速为1440r/min。
3传动比分配
原动机通过三次减数达到设计要求。第一次减速,通过减速器三级减速到20r/min,其传动比分别为2、6、6。第二次减速,夹紧装置,转动装置及压盖装置所需转速为10r/min,另设计一级减速,使转速达到要求,其传动比分别为2。-;即可满足要求,另设两级减速,传动比都为2即可。
4传动机构的设计
4.1减速器设计
较完整的方案
减速器分为三级减速,第一级为皮带传动,后两级都为齿轮传动。具体设计示意图及参数如下
1
34
256
1为皮带轮:i1=2。
2、3、4、5、6为齿轮:z2=30,z3=180 ,z4=30, z5=180,z6=30 i23=z3/z2=180/30=6; i45=z5/z4=180/30=6;
n1=n/i1*i32* i54=1440/(2*6*6)=20r/min
4.2第二次减速装置设计
减速器由齿轮6输出20r/min的转速,经过一级齿轮传动后,减少到10r/min。 6、7为齿轮:z6=30 z7=60 i67=z7/z6=60/30=2; n2=n1/i67=20/2=10r/min
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7
4.3第三次减速装置设计
减速器由齿轮6输出20r/min的转速,经两级减速后达到5r/min,第一级为
齿轮传动,第二级为皮带传动。具体设计示意图及参数如下:
6、8为齿轮:z6=30,z8=60
较完整的方案
9为皮带轮:i9=2
I68=z8/z6=60/30=2
n3=n1/(i68*i9)=20/(2*2)=5r/min
4.4齿轮的设计
上为一对标准直齿轮(传动装置中的齿轮6和齿轮7)。具体参数为:z6=30,z7=60,mu=5mm,α=20°。
中心距:a=m(z6+ z7)/2=5*(30+60)/2=225mm 分度圆半径:r6= a*z6/(z7+z6)
=180*30/(30+60) =60mm r7= a*z7/(z7+z6) =180*60/(30+60) =120mm
基圆半径:rb6=m *z6*cosα=5*30*cos20°=70.5mm
rb7=m*z7*cosα=5*60*cos20°=141mm
齿顶圆半径:ra6=(z6+2ha*)*m/2=(30+2*1)*5/2=80mm
ra7=(z7+2ha*)*m/2=(60+2*1)*5/2=151mm
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齿顶圆压力角:αa6=arccos【z6cosα/(z6+2ha*)】
=acrcos【30cos20°/(30+2*1)】 =25.2°
αa7=arccos【z7cosα/(z7+2ha*)】 =acrcos【60cos20°/(60+2*1)】 =18.40°
基圆齿距:pb6=pb7=πmcosα=3.14*5*cos 20°=14.76mm 理论啮合线:N1N2 实际啮合线:AB
重合度:εa=【z6(tanαa6-tanα)+z7(tanαa7-tanα)】/2π =【30(tan31.32°-tan20°)+60(tan26.50°-tan20°)】/2π =2.46 εa>1
这对齿轮能连续转动
.5方案拟定比较
5.1综述
待灌瓶由传送系统(一般经洗瓶机由输送带输入)或人工送入灌装机进瓶机构,转台有多工位停歇,可实现灌装、封口等工序。为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口,应有定位装置。
我们将设计主要分成下几个步骤:
1.输入空瓶:这个步骤主要通过传送带来完成,把空瓶输送到转台上使下个步骤能够顺利进行。
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2.灌装:这个步骤主要通过灌瓶泵灌装流体,而泵固定在某工位的上方。 3.封口:用软木塞或者金属冠通过冲压对瓶口进行密封的过程,主要通过连杆结构来完成冲压过程。
4.输出包装好的容器:步骤基本同1,也是通过传送带来完成。
以上4个步骤 由于灌装和传送较为简单 无须进行考虑,因此,旋转型灌装机运动方案设计重点考虑便在于转盘的间歇运动、封口时的冲压过程、工件的定
位,和实现这3个动作的机构的选型和设计问题。
5.2选择设计方案
根据上表分析得知 机构的实现方案有 2*2*2=8种实现方案
这里取3种方案
5.2.1方案Ⅰ
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转盘的间歇运动机构为不完全齿轮,封口的冲压机构为连杆机构,工件的定位机构为连杆机构
5.2.2方案Ⅱ
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转盘的间歇运动机构为不完全齿轮机构,封口的冲压机构为连杆机构,
工件的定位机构为凸轮机构
5.2.3方案Ⅲ
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图表 1 槽轮机构
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转盘的间歇运动机构为槽轮机构,封口的冲压机构为凸轮机构,工件的定位机构为凸轮机构
5.2.4比较、选择设计方案
由于方案(一)与方案(二)的区别在工件定位机构,方案(二)是凸轮机构,方案(一)是连杆机构。
在这里凸轮机构比连杆机构更适用,因为:
1)凸轮机构能实现长时间定位,而连杆机构只能瞬时定位,定位效果差,精度低。
2)凸轮机构比连杆机构更容易设计。 3)结构简单,容易实现
而方案(三)与方案(二)区别在封口的压盖机构,方案(三)是凸轮机构,方案(二)是连杆机构。
在这里则连杆机构比凸轮机构更适用 1) 2)
加工复杂,加工难度大。 造价较高,经济性不好。
综上可知:方案二在三个方案中最佳,则最后选择方案ⅠⅠ为旋转型灌装机的机械运动方案。
.6机械运动循环图
较完整的方案
后
后停转
停止
动
传送带 转动前进
前进
时间(角度)转动装置
加紧装置
压盖装置
.
.7凸轮设计、计算及校核
此凸轮为控制定位工件机构,由于空瓶大约为100mm,工件定位机构只需
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60mm行程足够,故凸轮的推程设计为60mm,以下为推杆的运动规律:
60mm
90°120°300°330°
为了更好的利用反转法设计凸轮,根据上图以表格的形式表示出位移和转角的关系。
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基圆:r0=480mm 滚子半径:rr=30 行程:h=60mm 推程角:φ=30° 回程角:φ`=30° 进休止角:φs=120° 远休止角:φs`=180° 最大压力角:αmax=28°<30°
.8连杆机构的设计及校核
此连杆控制封装压盖机构,由于空瓶高度约为250mm,故行程不宜超过
300mm,由此设计如下连杆机构:
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曲柄长:a=100mm 连杆长:b=900mm 偏心距:e=500mm 行程:s=220mm
级位夹角:θ= arccos【e/(a+b)】- arccos【e/(b-a)】=10° 最小传动角:rmin= arccos【e/(b-a)】=51.3° 行程速比:k=(180°+θ)/(180°-θ)=1.12>1
较完整的方案
.9间歇机构设计
由于设计灌装速度为10r/min,因此每个工作间隙为6s,转台每转动60°用时1s,停留5s,由此设计如下不完全齿轮机构,完成间歇运用,以达到要求
一
左边为不完全齿轮,右边为标准齿轮,左边齿轮转一圈,右边齿轮转动
60°。具体参数为:z左=12,z右=72,m=5mm,α=20°,θ=60°。 J 歼击机
中心距:a=m(z左*360°/θ+ z7)/2=5*(12*6+72)/2=360mm 分度圆半径:r左= r右=a/2=360/2=180mm
基圆半径:rb左= rb右=a*cosα/2=360*cos20°/2=169mm 齿顶圆半径:ra左= ra右=(z右+2ha*)*m/2=(72+2*1)*5/2=187mm 齿顶圆压力角:αa左=αa右=arccos【z右cosα/(z右+2ha*)】
=acrcos【72cos20°/(72+2*1)】=17°
基圆齿距:Pb左=Pb右=πmcosα=3.14*5*cos 20°=14.76mm
.10设计感想
这是上大学以来完成的第一次课程设计,虽说万事开头难,我们遇到了
很多的困难,但对于我们来说这是一次难得的学习与锻炼的机会。
这次机械原理课程设计历时10天,时间上虽有些紧张,做设计的时候
考虑的也并不周全,但我们利用这段时间巩固了所学的知识,把所学理论运用到实际设计当中,也充分的锻炼自己的创新能力。在实际的设计过程中,我们也遇
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到了许多的困难,不过经过我们大家的团结努力,一点点克服了困难,最终设计出了自己的方案。
通过这次机械原理课程设计,掌握了一些常用执行机构、传动机构或简单机器的 设计方法和过程,提高了我们综合运用机械原理课程理论的能力,培养了分析和解决一般机械运动实际问题的能力,并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展, 对以后的学习也奠定了一定的基础,使我 们学得更加轻松,更加高效。
.11参考资料
[1]李继庆 陈作摸主编 机械设计基础 北京 高等教育出版社 1999 [2] 孙桓、陈作摸 葛文杰主编, 机械原理(第七版) 北京 高等教育出版社,2002
[3]彭文生 李志明 黄华梁主编 机械设计 北京 高等教育出版社 2002
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