旋转型灌装机(机械设计制造及其自动化专业课程设计) - 副本

丽水学院《机械原理》课程设计 0 1.设计题目

1.3 设计思路 1.采用灌装泵灌装流体，泵固定在某工位的上方。 2．采用软木塞或金属冠盖封口，它们可以由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机构压入（或通过压盖模将瓶盖紧固在瓶口）。设计者只需设计作直线往复运动的压盖机构。压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。

3.此外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台的间歇传动。为保证停歇可靠，还应有定位（缩紧）机构。间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构等。定位缩紧机构可采用凸轮机构等。 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。第三次减速，传送带滚轴直径约为10cm，其转速为5r/min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 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 丽水学院《机械原理》课程设计 1 1324

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1为皮带轮：i1＝2。 2、3、4、5、6为齿轮： z2=20 z3=120 z4=20 z5=120 z6=20

i32=z3/z2=120/20=6 i54=z5/z4=120/20=6 n1=n/(i1*i32*i34)=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=20 z7=40 i76=z7/z6=40/20=2 n2=n1/i76=20/2=10r/min 丽水学院《机械原理》课程设计 2 减速器6

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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：

减速器689

6、8为齿轮：z6=20 z8=40 9为皮带轮：i9=2 i86=z8/z6=40/20=2 n3=n1/(i86*i9)=20/(2*2)=5r/min 4.4齿轮的设计

z2=20 z3=120 z4= 20 z5=120 z6=20 n=1440r/min i1＝2 i32=6 i54=6 n1=20r/min 丽水学院《机械原理》课程设计 3 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=20，z7=40，m=5mm，α=20°。

中心距：a=m(z6+ z7)/2=5*(20+40)/2=150mm 分度圆半径：r6= a*z6/（z7+z6） =180*20/（20+40） =50mm r7= a*z7/（z7+z6） =180*40/（20+40） =100mm 基圆半径：rb6=m *z6*cosα=5*20*cos20°=47mm rb7=m*z7*cosα=5*40*cos20°=94mm 齿顶圆半径：ra6=(z6+2ha*)*m/2=(20+2*1)*5/2=55mm ra7=(z7+2ha*)*m/2=(40+2*1)*5/2=105mm 齿顶圆压力角：αa6=arccos【z6cosα/（z6+2ha*）】 =acrcos【20cos20°/（20+2*1）】 =31.32° αa7=arccos【z7cosα/（z7+2ha*）】

=acrcos【40cos20°/（40+2*1）】

z6=20 z7=40 i76=2 n2=10r/min 丽水学院《机械原理》课程设计

4 =26.50° 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 =【20(tan31.32°-tan20°)+40(tan26.50°-tan20°)】/2π =1.64 εa＞1 这对齿轮能连续转动 5.方案选择 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。 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 机构 实现方案 转盘的间歇运动机构 槽轮机构 不完全齿轮

z6=20 z8=40 i9=2 i86=2 n3=5r/min 丽水学院《机械原理》课程设计

5 封口的压盖机构 连杆机构 凸轮机构 工件的定位机构 连杆机构 凸轮机构

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 为了实现工件定位机构，比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺点； 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。 所以，在这里凸轮机构比连杆机构更适用。 为了实现封口的压盖机构，比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺点； 因为凸轮机构， 1） 加工复杂，加工难度大。 2） 造价较高，经济性不好。 所以在这里连杆机构比凸轮机构更适用。 为了实现转盘的间歇运动机构，比较槽轮机构和不完全齿轮之间的优缺点； 因为： 1）与其他间歇运动机构相比，不完全齿轮机构结构简单。 2）主动轮转动一周时，其从动轮的停歇次数，每次停歇的时间和每次传动的角度等变化范围大，因而设计灵活。 3）而且它一般适用于低速、轻载的场合，并且主动轮和从动轮不能互换。 所以在这里我们选择不完全齿轮来实现转盘的间歇运动。 综上可知：转盘的间歇运动机构，我们选择不完全齿轮机构；封口的冲压机构，我们选择连杆机构；工件的定位机构，我们选择凸轮机构。 5.3方案确定

z6=20 z7=40 m=5mm α=20° a=150mm r6=50mm r7=100mm rb6=47mm rb7=94mm ra6=55mm ra7=105mm αa6=31.32°

αa7=26.50°

pb6=14.76mm εa=1.64＞1 丽水学院《机械原理》课程设计

6 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 6．机械运动循环图 丽水学院《机械原理》课程设计

7 传送带 转动

转动

转台停止转动

停止

前进

后退

夹紧

停止

灌装

前进

后退

时间（角度）

转动装置

加紧装置

压盖装置

0° 30°60°90°120°150°180°210°240°270°300°330°360°

. 7．凸轮设计、计算及校核 丽水学院《机械原理》课程设计 8 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：

90°120°

300°

330°

60mm

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。 度数 0°-90° 105° 120° 120° -300° 315° 330° -360° 位移（mm） 0 30 60 60 30 0

基圆实际轮廓线

理论轮廓线 基圆：r0=480mm 丽水学院《机械原理》课程设计 9 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：