灌装机设计.docx

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机械原理课程设计

设计题目：

灌装机

学院：

动力与机械学院

专业：

机械设计制造及其自动化专业

学号：

*************

设计者：

***

指导老师：

***

完成时间：

2011年7月7日

目录

标题

详细内容

结果

一、设计题目

灌装机

固定工作台

旋转工作台

传送带

1

2

3

4

图1灌装机工作台示意

旋转式灌装机是在转动的工作台上对容器（如玻璃瓶等）连续灌装液体（如饮料、酒、化妆品等）。

转台有四个工位，分别实现输入空瓶、灌装、封口和输出灌装好的容器的四个工序，如图1所示。

二、设计数据及要求

方案号

转台直径/mm

电动机转速/rpm

灌装速度/瓶/min

A

600

1440

10

设计要求：

保证设备能对容器准确地灌装和封口，应设置定位装置。

三、设计方案

灌装机各执行机构包括实现转台间歇转位的转位机构，实现输瓶、卸瓶运动的机构，实现灌装的机构，实现封口的压盖机构。

各执行机构必须满足工艺上的运动要求，可有多种不同形式的机构供选择。

执行构件的功能分解框图参见图2。

机械的工作循环图参见图3.

图2功能分解框图

图3工作循环图

3.1输瓶（卸瓶）机构

输瓶机构将传送带送来的空瓶放入输瓶工位。

为避免传送带与转台相干涉，传送带从侧向靠近转台。

参见图4.图4输瓶卸瓶机构

3.2转位机构

该机构可以采用槽轮机构、不完全齿轮机构等，以实现工作转台的间歇转动。

通过对比，方案中最终选择槽轮机构。

他能保证转台停歇可靠，更准确对容器进行灌装和封口。

参见图5。

图5槽轮机构

3.3定位机构

为准确对容器进行灌装和封口，保证转台停歇可靠，故可设置一个辅助机构作为转台的定位（锁紧）机构，定位机构可采用凸轮机构等。

也可通过一定的结构形式来实现转台的定位。

如图6所示为凸轮机构模型。

图6凸轮机构

3.4灌装机构

灌装动作可采用灌装泵实现灌装，泵固定在相应工位的上方。

本设计方案不贵器进行设计，故未将其在图中表示出来。

3.5封口机构

容器灌装完成后采用软木塞或金属盖、旋盖等封口，常用的封口形式参见图7。

塞、盖可先由气泵吸附在封口机构上，再视具体封口件的不同，由封口机构压入瓶口，或通过压盖模将瓶盖紧固在瓶口，或由旋转构件将旋塞旋上瓶口。

吸附装置此次不作设计，仅设计封口机构。

封口机构可采用平面连杆机构、凸轮机构等。

图7几种常见封口形式

四、设计任务

4.1方案确定

进行机器的功能分解和机构选型。

灌装机一般要包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构三种机构。

确定所有可能的方案并进行比较选出最佳方案。

各机构方案

减速机构

转位机构

灌装机构

封口机构

1

周转轮系

槽轮机构

凸轮机构

曲柄滑块机构

2

蜗轮蜗杆，齿轮

不完全齿轮机构

曲柄滑块机构

凸轮机构

表一

由上表一可知灌装机个机构的组合有多种情况，下面就根据各机构的优缺点、在特定情况下的性能差异以及灌装机实现其特有运动的具体要求的不同对各方案进行比较，最终得出最佳方案。

方案比较如下表二：

特点

方案

优点

缺点

减速机构

周转轮系

递功率范围大、传动效率高、传动比大且精确、机构所需空间较小、使用寿命长、可靠性强

制造和安装精度要求高以及成本较高

蜗轮蜗杆

蜗杆与齿轮是连续不断的螺旋齿，故传动平稳、啮合冲击小，且蜗杆的齿数小，单级传动可获得较大传动比（可达1000）、机构紧凑

蜗杆齿轮啮合齿轮间相对滑动较大，摩擦磨损大，传动效率低，易出现发热现象，常需采用较贵的间摩擦耐摩擦材料制造，成本高。

并且当导程角小于啮合齿轮间的当量摩擦角时机构反行程出现自锁

转位机构

槽轮机构

结构简单、形尺寸小、械效率高、并能较平稳的、间歇的进行转位

传动时存在柔性冲击，不宜使用在速度较高的时候

不完全齿轮机构

结构简单、造容易、工作可靠、设计时从动轮的运动时间和静止时间的比例可在较大范围内变化

有较大的冲击，故只宜用于低速、轻载的场合

灌装机构和封口机构

凸轮机构

运动规律多样，灵活性强，容易实现预期运动，结构简单紧凑，设计方便

凸轮与从动件之间是点线接触，接触应力大，容易磨损

曲柄滑块机构

低副接触压强小、磨损轻、寿命长、传递动力大、易于加工成本低、具有急回特性并且可以实现比较复杂的运动轨迹

低副中存在间隙，精度低，不容易实现精确复杂的运动规律

表二

考

4.2机构设计

设计各机构画出机构简图，并作出机器的运动方案示意图和运

动循环图。

（1）设计减速机构并确定各齿轮传动比。

采用周转轮系，各齿轮啮合情况如图4-1所示。

其中z1=22,z12=24,z2'=26,z3=24,m=5，压力角、齿顶高系数、顶隙系数都取标准值。

imnH=wn-wH0-wH=-imH+1

imH=1-iHmn

即i3H=1-22×2624×24=1144图4-1轮系

代入数据可知：

iH3=1i3H=1144=10

此即为所需的工作转速n=10

z1=22

z12=24

z2'=26

z3=24

m=5

ha*=1c*=0.25

n出=10rpm

（2）设计转位机构并画出结构件图（用机械原理课程设计平台软件和CAD软件设计）。

生成的模型如图4-2

槽数6

销数1

中心距173.18

圆销半径4;图4-2槽轮机构

槽轮设计参数为：

槽轮槽间角φ=2φ2=60

槽间角对应销轮运动角2α=φπ-2φ2=120

圆销中心回转半径149.9785

槽轮外圆半径86.682

槽轮槽长95.44

运动系数k=tdt=0.3333

动停比ϵ=0.5。

φ=60°

2α=120°

d=149.9785

r=86.682

l=95.44

k=0.3333

ϵ=0.5

h=40

n=10

rb=25

rr=8

e=0

δ=150°

δ1=90°

a=39.22

b=408

e=120

s=80

θ=3.43°

rmin=71°

k=1.04>1

（3）设计灌装机构并画出构件图，计算相关参数，分析凸轮构建的各个运动状态。

所设计和计算的凸轮参数如下:

其中推程为正弦运动规律，回程为余弦运动规律：

推程h=40，转速n=10，基圆半径rb=25，滚子半径rr=8，推程起始角为0、终止角为150，回程起始角为270，终止角为360，推程许用压力角为38，回程许用压力角为70。

如下各图所示为设计的凸轮及其相应构件的简图。

图4-3为所设计的凸轮（用CAD采用反转法设计的），图4-4为给定参数后生成的凸轮模型（在机械原理课程设计平台中生成的），4-5为转速为10的凸轮机构中推杆的位移，速度，加速度运动规律曲线,即凸轮工作图。

图4-3图4-4

图4-5

用机械原理课程设计平台软件对该凸轮机构进行运动分析的到相关参数如下表三

表三

（4）设计封口机构（曲柄滑块机构）计算相关参数并对其进行运动分析。

曲柄滑块机构如图4-6所示。

曲柄长a=39.22

连杆长b=408

偏心距e=120

行程s=80

极位夹角

θ=cos-1e（a+b）-cos-1e（b-a）=3.43°

最小传动角rmin=cos-1e（b-a）=71°

行程速比k=180°+θ180°-θ=1.04>1

图4-6

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