機械設計課程設計---旋轉型灌裝機

1、<p><b>　　機械原理課程設計</b></p><p><b>　　說</b></p><p><b>　　明</b></p><p><b>　　書</b></p><p>　　設計題目：旋轉型灌裝機</p><p&g

2、t;　　學院：船舶與海洋工程學院</p><p><b>　　設計者： </b></p><p><b>　　指導老師： </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. 設計題目及任務 ………………………………………………………………………………… 2</p><p>　　2.1 設計題目 …………………………………………………………………………………………2 </p><p>　　2.2 設計任務 …………………………………………………………………………………………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. 尺寸設計 ………………………………………………………………………………………… 13 </p><p>　　4.1 凸輪設計 …………………………………………………………………………………………13 </p><p>　　4.2 槽輪設計 …………………………………………………………………………………………14<

7、;/p><p>　　4.3 齒輪設計 …………………………………………………………………………………………15</p><p>　　4.4 其它機構尺寸設計 ………………………………………………………………………………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. 機構的選擇與比較 ……………………………………………………………………………… 20</p><p>　　6.1 傳動機構的選擇與

9、比較 …………………………………………………………………………20</p><p>　　6.2 執(zhí)行機構的選擇與比較 …………………………………………………………………………20</p><p>　　7. 小結 ……………………………………………………………………………………………… 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：旋轉型灌裝機運動方案設計</p><p><b&

11、gt;　　二、設計題目及任務</b></p><p>　　機械原理課程設計任務書 題號4</p><p><b>　　旋轉型灌裝機</b></p><p>　　2.1 設計題目及原始數據</p><p>　　設計旋轉型灌裝機。在轉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），轉臺有多工位停歇，以實現灌裝、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>　　該機采用電動機驅動，傳動方式為機械傳動。技術參數見下表。</p>&

13、lt;p>　　旋轉型灌裝機技術參數表 表2-1</p><p><b>　　設計方案提示</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上，由壓蓋機構壓入（或</p><p>　　通過壓蓋模將瓶蓋緊固在）

14、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</p><p>　　采用移動導桿機構等平面連桿機構或凸輪機構。</p><p>　　3.此外，需要設計間歇傳動機構，以實現工作轉臺間歇傳動。為保證停歇可靠，還應</p><p>　　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</p><p><

15、;b>　　采用凸輪機構等。</b></p><p><b>　　2.2 設計任務</b></p><p>　　2.2.1 旋轉型灌裝機應包括連桿構、凸輪機構、齒輪機構等三種常用機構；</p><p>　　2.2.2 設計傳動系統(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、紙上畫出旋轉型灌裝機的運動方案簡，并用運動循環(huán)圖分配各機構運動節(jié)拍；</p><p>　　2.2.4 電算法對連桿機構進行速度、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；</p><p>　　2.2.5 凸輪機構的設計算。按凸輪機構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 齒輪機構的設計算；</p><p>　　2.2.7 編寫設計算說明書； ,</p><p><b>　　三、設計方案</b></p><p>　　根據給定題目，我組選方案 A為主要設計方案。根據A給出的參數，電動機轉速為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臺上每一秒鐘就要動一個工位，進而得知槽輪主的轉速為 1r/s，而六工位轉臺每一個相，對其轉動中心的角為60°，再根據槽輪的運動規(guī)律得知，主動輪在每一秒鐘轉動過程中，只有60°的轉動用來驅槽輪從動輪做轉動，其余 300 °的轉動用來定位。所以， 1s

19、 的之間內，有 1/6s 的時間工位轉動，5/6s 的時間工位靜止。而灌裝和封蓋的過程均要在這5/6s的時間內完成，以此為前提進行我們設計。</p><p>　　運動方案參數表 表3-1</p><p><b>　　3.1方案一</b></p><p>　　灌裝機各執(zhí)行機構包括實現轉臺間歇轉位的轉位機構，實現輸瓶、灌裝、送蓋、壓蓋、卸瓶運動

20、的機構。各執(zhí)行機構必須滿足工藝上的運動要求。此方案執(zhí)行構件的功能邏輯圖如下圖所示：</p><p>　　根據機械系統(tǒng)運動邏輯功能圖，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>　　通過對于設計方案的分析，電機同時要帶動凸輪，旋轉工作臺，封蓋旋轉工作臺，做轉動。對于旋轉工作臺，主動輪的轉速為1r/s，電機轉速為1440/60=24r/s，因為考慮到旋轉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構較為簡單，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臺的間歇轉動相配合，與之連接的凸輪必須同時以1r/s的速度進行轉動，可以電機經過減速后運動要通過無減速連接同時傳輸給凸輪的轉動軸，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>　　封蓋裝置與轉動工作臺的原理類似，要求其封

23、蓋旋轉工作臺每s轉動一個工位，則其帶動槽輪的主動輪同樣以1r/s的速度旋轉，所以將減速后的轉軸運動通過不減速的傳動傳遞給其槽輪主動輪的轉軸即可。</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構進行制造，外圓輪廓直徑為650mm傳送帶貫穿其內部，寬度為10

24、0mm使得固定工作臺呈現“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系如圖上。</p><p>　　固定工作臺與旋轉工作臺安裝后如圖所示：</p><p>　　旋轉工作臺的大圓直徑要小于固定工作臺，大小為600mm，槽口相對于轉動中心為六等陣列分布，轉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一段距離，容器由于帶傳動會自動進入槽內并與槽底緊貼，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動工作臺的轉動而出現卡夾的現象，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>　　倒角的出現是為了容器能更好進入，轉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置擋板機構以實現容器的精確定位。</p><p>　　3.2.3 旋轉工作臺多工位間歇轉動功能</p><p>　　旋轉工作臺的間歇轉動由六位槽輪的間歇轉動實現，如圖所示</p><p>　　槽輪的主動輪與電機減

27、速后的轉軸剛性連接，以1r/s的速度勻速轉動，槽輪則實現60°/s的間歇轉動，并且在后5/6s內實現定位卡緊功能，槽輪與轉動工作臺同軸剛性連接，轉臺就實現了每秒一個工位的間歇轉動。</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，與旋轉工作臺間隙配合，保證旋轉工作臺的通常轉動，而且盡量緊貼。擋板的高度不低于旋轉工作臺，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工作臺凹槽內后，旋轉工作臺的轉動會帶動容器一起滑動，當容器轉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移動保證了容器與凹槽圓弧圓心的對齊，實現了較為精確的定位。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構（凸輪機構）</p><p>　　壓力封口和灌裝由凸輪機構實現，如圖所示</p><p>　　凸輪的設計后面詳細說明，其轉速為1r/s，每轉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的質量。</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動工作臺凹槽圓弧的圓心共線，轉軸處開方形孔，使轉輪可以在配套的方形軸上上下滑移，并且隨著方形軸的轉動而轉動，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>　　控制轉輪間歇轉動的裝置由圖所示槽輪機構完成槽輪

32、主動輪與電機經減速后主動軸剛性連接，轉速為1r/s，使得槽輪每1s轉動120°進而帶動與其同軸的轉輪1s轉動一個工位。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動，方形軸同時通過轉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、推動的壓板與轉輪上表面接觸，并作用于轉輪的封蓋口上方，轉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動。控制凸輪的推程可以完成封蓋的動作。</p><p><b>　　工作原理：</b></p><p>　　在凸輪推程的過程中，轉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

34、輪上升同時槽輪帶動其轉動一個工位，而后再次完成一次封蓋的吸蓋過程，如此往復實現與容器同步的封蓋動作。</p><p>　　根據上述執(zhí)行構件的運動形式，可繪制出該方案的機械系統(tǒng)運動轉換功能圖：</p><p>　　3.4 運動方案總圖</p><p>　　該系統(tǒng)由2個電動機驅動。電動機1帶動齒輪1轉動，齒輪1再與齒輪2嚙合，實現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動，為灌裝、壓蓋機構的上下往復運動提供動力來源。銷輪帶動六角槽輪間歇性轉動，1s轉動一個工位，轉動工作臺與六角槽輪同軸，進而實現了每秒一個工位的間歇性轉動。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動，換蓋轉盤與其同軸，實現了換蓋轉盤的間歇性轉動。</p><p>　　工作時空瓶沿傳動皮帶做勻速直

36、線運動，被帶入轉動工作臺凹槽內，工作臺旋轉時，帶動空瓶轉至下一個工位，凹槽與固定工作臺的擋板實現定位，保證灌裝和封蓋的順利進行。</p><p>　　工作時，工作臺每轉動60°，凸輪旋轉一周，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，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°的工位轉動。如此往復。</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)行構件需要進行運動協(xié)調設計。為了能比較直觀的表示各構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、旋轉工作臺、凸輪、灌裝機構、壓蓋機構、三角槽

38、輪和壓蓋轉盤的運動。</p><p>　　由于整體機構的工作周期為6s，所以循環(huán)圖中，旋轉工作臺每轉一個工位（60°）表示1s。在這1s中，工作臺在1/6s內實現工位的轉換，5/6s內停歇。灌裝封口機構在一次工位轉換過程中，完成一次灌裝及封口的動作。在工作臺旋轉的同時，凸輪回程和近休，在彈簧的回復力作用下，壓板向上運動回復至原位，壓蓋轉盤通過三角槽輪和彈簧回復力實現向上回位并旋轉換位；工作臺停歇時，凸輪

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

40、gt;<b>　　凸輪設計如圖所示：</b></p><p>　　凸輪按照圖的方位逆時針旋轉。</p><p>　　聯(lián)系實際生產與各部件的位置關系，設定瓶口距泵口的間距為7cm，泵口的上下間歇往復運動時凸輪的連續(xù)轉動實現的，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，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，所以設定推程角200°，遠休角100°，回程角+近休角60°。</p><p>　　但是原來設計的凸輪輪廓含有凹角，會產生剛性沖擊，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工作。并且在推程回程與遠休的轉換處，在保證精度的同時，加入了圓角，增加適當的弧度減緩沖擊，增加運動平穩(wěn)性。</p><p><b>　　4.2槽輪尺寸設計</b></p><p>　　此六角槽輪為帶動旋轉工作臺實現旋轉間歇運動，由旋轉工作臺半徑來假設六角槽輪半徑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至與中心線重合時，假設槽輪槽寬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盤實現旋轉間歇運動，由壓蓋轉盤半徑來假設三角槽輪半徑

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至與中心線重合時，假設槽輪槽寬6mm，可得出槽輪基圓半徑為（50/cos60°-50tan60°）mm。</p><p><b>　　4.3齒

45、輪設計</b></p><p>　　減速齒輪1：模數1，齒數20，標準齒輪（齒頂高系數1，頂隙系數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1，齒數480，標準齒輪齒輪分度圓直徑D2=1*480=480mm</p><p>　　具體參數為：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3，齒數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其他機構尺寸設計</p><p>　　旋轉工作臺半徑為300mm，假設瓶子直徑為80mm，工作臺中心距瓶心220mm。</p><p>　　瓶高250mm，固定工作臺與旋轉工作臺間距為150mm，吸蓋轉盤厚度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)行機構包括實現轉臺間歇轉位的轉位機構，實現輸瓶、灌裝、送蓋、壓蓋、卸瓶運動的機構。各執(zhí)行機構必須滿足工藝上的運動要求。此方案執(zhí)行構件的功能邏輯圖如下圖所示：</p><p>　　根據機械系統(tǒng)運動邏輯功能圖，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?，F

54、述方案為本組的第二方案，其功能原理解如下圖：</p><p>　　根據給定題目，我組選定方案1為主要設計方案。根據1給出的參數，電動機轉速為1440r/min,灌裝速度為10r/min，轉盤轉一周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秒鐘內完成定位和相應的工位功能。方案二采

55、用不完全齒輪定位和傳動，經過充分考慮討論，轉盤上的從動輪采用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均為2.如此恰好使主動輪轉一圈從動輪轉60度一個工位。設定從動輪的轉速為1r/s，則轉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內完成。</p><p><b>　

56、　5.2工藝動作分解</b></p><p>　　針對本次設計要求，經過思考我得出了第二個設計方案。</p><p>　　5.2.1 減速裝置</p><p>　　通過對于設計要求的綜合分析，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，旋轉工作臺，封蓋旋轉工作臺，做轉動。對于旋轉工

57、作臺，通過計算旋轉工作臺的轉速為6r/s。由于旋轉工作臺有六個工位，所以主動輪的轉速為1r/s，電機轉速為1440/60=24r/s，因為考慮到旋轉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構較為簡單，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>　　關于灌口機構我們仍然采用凸輪機構，通過計算凸輪也是1r/s?？梢噪姍C經過減速后運動要通過無減速連接同

58、時傳輸給凸輪的轉動軸，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實現，要求其封蓋和吸蓋機構每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>　　圖一為轉盤機構俯視圖，圖二為主視圖。</p><p>　　旋轉工作臺如下圖示，進料口采用摩擦輪的摩擦擠壓進入旋轉機構的槽口，后由旋轉機構旋轉帶動其轉動。旋轉一個工位之后，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>　　電動機經多級減速之后將動力傳遞至旋轉工作臺，使旋轉臺保持平均10r/min的轉速。灌裝容器經傳送帶送至旋轉臺進入，經工作臺與傳送帶之間摩擦輪摩擦和擠壓進入旋轉機構槽口。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。因為旋轉臺轉動速度為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>　　旋轉工作臺的間歇運動通過

61、不完全齒輪完成，轉盤上的從動輪采用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均為2.如此恰好使主動輪轉一圈從動輪轉60度一個工位。設定從動輪的轉速為1r/s，則轉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內完成。</p><p>　　圖一 旋轉工作臺俯視圖</p>

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

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。當吸蓋機構升至最高吸蓋時，送蓋機構深入最長吸蓋泵與送蓋機構上的蓋中心同軸。送蓋機構略微傾斜每次通過慣性使蓋深入底部，送蓋機構上的蓋通過傳送帶不斷補給。如圖三</p><p><b>　　圖三 送該機構</b></p><p>　　灌裝容器灌裝封蓋完成之后，由固定工作臺底部導路轉出至傳送帶上。

64、至此旋轉灌裝認為全部完成。</p><p>　　六、機構的選擇與比較</p><p>　　6.1 傳動機構的選擇與比較</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)，結構也相對簡單，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傳動減速。</p><p>　　6.2執(zhí)行機構的選擇與比較</p><p><b>　　方案一中：</b></p><p>　　在帶動工作臺做間歇旋轉運動時，綜合各種間歇運動機構，我們采用槽輪機構

67、來實現，在此我們根據旋轉工作臺的形狀采用六角槽輪。它構造簡單，外形尺寸小，機械效率高，并且能較平穩(wěn)地進行轉位，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運動中，通過對壓蓋吸盤的設計來決定用三角槽輪。</p><p>　　在實現灌裝壓蓋的往復直線運動時，我們采用凸輪的旋轉，利用凸輪的推程來實現。凸輪的轉速可以與工作臺的轉動動力源一致，

68、以便速度的同步可以精確控制。而通過設計凸輪的推程角，遠休角，回程角，近休角來實現各角度對應執(zhí)行構件的動作。并且凸輪的推程可以通過具體的工作構件得出。</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、臺做間歇旋轉運動時，我們采用不完全齒輪機構來實現。它工作更可靠，傳遞力大，但是從動輪轉動和停歇的次數，時間，轉角大小等變化范圍較大，但是難加工。</p><p>　　在實現灌裝功能時，我們采用與方案一相同的凸輪來完成，但是可以調節(jié)凸輪的遠休來確定灌裝時間的長短。</p><p>　　在實現壓蓋的往復直線運動時，我們采用曲柄滑塊。控制凸輪和曲柄的轉速一致來保證與工作臺旋轉停歇配合。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。但是此設計對于摩擦輪的要求較高，若摩擦輪轉速不夠或者摩擦力不足則難以完成輸入任務；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，使用導路使灌裝完成的容器順利進入傳送帶。</p><p><b>　　七、方案小結</

71、b></p><p>　　原方案采用了蝸輪蝸桿的減速機構，但是考慮的傳輸效率問題，改為變速機構采用一級直齒圓柱齒輪的減速，但是機構尺寸較大，在實際情況中可能因為受力等原因，導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>　　三位間歇轉動的換蓋系統(tǒng)機構較為復雜，proe建模和仿真的能力尚不足，壓蓋系統(tǒng)在造價和成本上應該有所考慮，簡化該機構

72、作為以后研究的方向。</p><p>　　凸輪的設計在仿真時，出現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，所以在凸輪設計時，應該采用方程的方式設計以消除這一問題。</p><p>　　各傳動軸在傳動時受力和扭矩的不同，應該設計為不同的尺寸，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>　　凸輪設計：</b></p><p>　　Cad圖形如圖所示：</p><p>　　拉伸后建模： proe導入</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>　　凸輪幅的設定</b></p><p>

75、;　　設定凸輪側面為第一凸輪面，壓板表面為第二凸輪面，不啟動離升</p><p><b>　　六角槽輪的設計：</b></p><p><b>　　六角槽輪建模：</b></p><p>　　按照設計尺寸繪制，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>　　先設定基準軸，裝配時令主動輪側面與槽輪面貼合裝配，然后再將該約束刪除，避免出現過約束。旋轉前還要設定凸輪副。</p><p>　　凸輪副設定如圖所示：</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>　　設定基準軸，基準平面，齒輪按照銷釘的方式裝配。然后設定輪輻。</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>　　槽輪從動輪轉軸與轉動工作臺轉軸采用剛性連接。</p><p><b>　　4.</b></p><p>　　大齒輪轉軸與槽輪機構主動輪轉軸采用剛性連接，距700mm</p><p><b>　　5.</b></p><p&

82、gt;　　設定基準軸與大齒輪的轉軸距離480，裝配第二個大齒輪，并且設定齒輪副。</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，連軸與各個轉軸

83、均采用剛性連接。設置原動件為最小齒輪轉軸，轉速為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灌裝機的設計。作為學機械的學生，對機械原理的課程設計是十分有必要的。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)基礎課程理論知識運用到實踐中去。課程設計就是為

84、我們提供了良好的實踐平臺。在做本次課程設計的過程中，我們感觸最深的當屬如何把學過的理論知識運用于實際。為了讓設計更加完善，查閱這方面的設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差別。我們不是藝術家，他們可以拋開實際盡情在幻想的世界里翱翔，我們一切都要有據可依，有理可循。不切實際的構想，永遠只是構想，無法成為設計。所以在設計中，我們不僅要注意各種構件的自身特點，還要考慮到工藝特點，加工材料，經濟性

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)現效率很高，這是我們做這次課程設計的又一收獲。在課程設計中遇到問題是很正常的，但是我們應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<