機械原理課程設計
旋轉型灌裝機運動方案設計
目錄1 設計題目
1.1 設計條件
1.2 設計要求
2 原動機的選擇
3 傳動分配
4 傳動機構的選擇
4.1 減速器設計
4.2 第二次減速裝置設計
4.3 第三次減速裝置設計
4.4 齒輪的設計
5 方案擬定筆記
5.1 綜述
5.21 三種方案
5.22 比較方案 ，選擇設計
6 機械運動迴圈圖
7 凸輪設計，計算及校核
8 連桿機構設計校核
9 間歇機構設計
10 設計感想
11 參考資料
1設計題目
設計旋轉型灌裝機。在轉動工作台上對包裝容器（如玻璃瓶）連續灌裝流體（如飲料、酒、冷霜等），轉台有多工位停歇，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裝、封口，應有定位裝置。
如圖1-1中，工位1：輸入空瓶；工位2：灌裝；工位3：
封口；工位4：輸出包裝好的容器。
圖1-1 六工位轉盤
1.1設計條件
該機採用電動機驅動，傳動方式為機械傳動
旋轉型灌裝機技術引數
n轉速=每小時生產定額/**盤的模孔數*60）=（60*60）/（6*60）=10r/min
1.2設計要求
1.旋轉灌裝機一般應包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等三種常用機構。至少設計出三種能實現其運動形式要求的機構（其中至少有一種機構為本組其他成員所沒有），繪製包括所選機構的機械系統示意圖（繪製在設計說明書上），比較其優缺點，並最終選出乙個人自己認為最合適的機構進行機構綜合設計，繪製出其機構運動簡圖。
2.設計傳動系統並確定其傳動比（皮帶傳動傳動比i≈2，每級齒輪傳動傳動比i≤7.5）
3.在圖紙上畫出旋轉灌裝機的傳動系統方案圖和工作迴圈圖。
4.在圖紙上畫出凸輪機構設計圖（包括位移曲線，凸輪輪廓線和從動件的初始位置）；要求確定運動規律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，確定凸輪輪廓線。
5.設計計算其中一對齒輪機構。
6.以上所有要求繪製的圖形均繪製在一張一號圖紙上。
7.編寫設計計算說明書乙份。
2原動機的選擇
本身設計採用方案a。故採用電動機驅動，其轉速為1440r/min。
3傳動比分配
原動機通過三次減數達到設計要求。第一次減速，通過減速器**減速到20r/min,其傳動比分別為2、6、6。第二次減速，夾緊裝置，轉動裝置及壓蓋裝置所需轉速為10r/min,另設計一級減速，使轉速達到要求，其傳動比分別為2。
-;即可滿足要求，另設兩級減速，傳動比都為2即可。
4傳動機構的設計
4.1減速器設計
減速器分為**減速，第一級為皮帶傳動，後兩級都為齒輪傳動。具體設計示意圖及引數如下
1為皮帶輪：i1＝2。
2、3、4、5、6為齒輪: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第二次減速裝置設計
減速器由齒輪6輸出20r/min的轉速，經過一級齒輪傳動後，減少到10r/min。
6、7為齒輪：z6=30 z7=60
i67=z7/z6=60/30=2；
n2=n1/i67=20/2=10r/min
4.3第三次減速裝置設計
減速器由齒輪6輸出20r/min的轉速，經兩級減速後達到5r/min,第一級為
齒輪傳動，第二級為皮帶傳動。具體設計示意圖及引數如下：
6、8為齒輪：z6=30，z8=60
9為皮帶輪：i9=2
i68=z8/z6=60/30=2
n3=n1/(i68*i9)=20/(2*2)=5r/min
4.4齒輪的設計
上為一對標準直齒輪（傳動裝置中的齒輪6和齒輪7）。具體引數為：z6=30，z7=60，mu=5mm，α=20°。
中心距：a=m(z6+ z7)/2=5*(30+60)/2=225mm
分度圓半徑：r6= a*z6/（z7+z6）
=180*30/（30+60）
=60mm
r7= a*z7/（z7+z6）
=180*60/（30+60）
=120mm
基圓半徑：rb6=m *z6*cosα=5*30*cos20°=70.5mm
rb7=m*z7*cosα=5*60*cos20°=141mm
齒頂圓半徑：ra6=(z6+2ha*)*m/2=(30+2*1)*5/2=80mm
ra7=(z7+2ha*)*m/2=(60+2*1)*5/2=151mm
齒頂圓壓力角：αa6=arccos【z6cosα/（z6+2ha*）】
=acrcos【30cos20°/（30+2*1）】
=25.2°
αa7=arccos【z7cosα/（z7+2ha*）】
=acrcos【60cos20°/（60+2*1）】
=18.40°
基圓齒距：pb6=pb7=πmcosα=3.14*5*cos 20°=14.76mm
理論嚙合線：n1n2
實際嚙合線：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
這對齒輪能連續轉動
.5方案擬定比較
5.1綜述
待灌瓶由傳送系統(一般經洗瓶機由輸送帶輸入)或人工送入灌裝機進瓶機構,轉台有多工位停歇，可實現灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準確地灌裝、封口，應有定位裝置。
我們將設計主要分成下幾個步驟：
1．輸入空瓶：這個步驟主要通過傳送帶來完成，把空瓶輸送到轉台上使下個步驟能夠順利進行。
2．灌裝：這個步驟主要通過灌瓶幫浦灌裝流體，而幫浦固定在某工位的上方。
3．封口：用軟木塞或者金屬冠通過沖壓對瓶口進行密封的過程，主要通過連桿結構來完成沖壓過程。
4．輸出包裝好的容器：步驟基本同1，也是通過傳送帶來完成。
以上4個步驟由於灌裝和傳送較為簡單無須進行考慮，因此，旋轉型灌裝機運動方案設計重點考慮便在於轉盤的間歇運動、封口時的沖壓過程、工件的定位，和實現這3個動作的機構的選型和設計問題。
5.2選擇設計方案
根據上表分析得知機構的實現方案有 2*2*2=8種實現方案
這裡取3種方案
5.2.1方案ⅰ
轉盤的間歇運動機構為不完全齒輪，封口的沖壓機構為連桿機構，工件的定位機構為連桿機構
5.2.2方案ⅱ
轉盤的間歇運動機構為不完全齒輪機構，封口的沖壓機構為連桿機構，工件的定位機構為凸輪機構
5.2.3方案ⅲ
圖表 1 槽輪機構
轉盤的間歇運動機構為槽輪機構，封口的沖壓機構為凸輪機構，工件的定位機構為凸輪機構
5.2.4比較、選擇設計方案
由於方案（一）與方案（二）的區別在工件定位機構，方案（二）是凸輪機構，方案（一）是連桿機構。
在這裡凸輪機構比連桿機構更適用，因為：
1）凸輪機構能實現長時間定位，而連桿機構只能瞬時定位，定位效果差，精度低。
2）凸輪機構比連桿機構更容易設計。
3）結構簡單，容易實現
而方案（三）與方案（二）區別在封口的壓蓋機構，方案（三）是凸輪機構，方案（二）是連桿機構。
在這裡則連桿機構比凸輪機構更適用
1） 加工複雜，加工難度大。
2） 造價較高，經濟性不好。
綜上可知：方案二在三個方案中最佳，則最後選擇方案ⅰⅰ為旋轉型灌裝機的機械運動方案。
.6機械運動迴圈圖
..7凸輪設計、計算及校核
此凸輪為控制定位工件機構，由於空瓶大約為100mm，工件定位機構只需60mm行程足夠，故凸輪的推程設計為60mm，以下為推桿的運動規律：
為了更好的利用反轉法設計凸輪，根據上圖以**的形式表示出位移和轉角的關係。
基圓：r0=480mm
滾子半徑：rr=30
行程：h=60mm
推程角：φ=30°
回程角：φ`=30°
進休止角：φs=120°
遠休止角：φs`=180°
最大壓力角：αmax=28°＜30°
.8連桿機構的設計及校核
此連桿控制封裝壓蓋機構，由於空瓶高度約為250mm，故行程不宜超過300mm，由此設計如下連桿機構：
曲柄長：a=100mm
連桿長：b=900mm
偏心距：e=500mm
行程：s=220mm
級位夾角：θ= arccos【e/(a+b）】- arccos【e/(b-a）】=10°
最小傳動角：rmin= arccos【e/(b-a）】=51.3°
行程速比：k=（180°+θ）/（180°-θ）=1.12＞1
.9間歇機構設計
由於設計灌裝速度為10r/min，因此每個工作間隙為6s，轉台每轉動60°用時1s，停留5s，由此設計如下不完全齒輪機構，完成間歇運用，以達到要求
一左邊為不完全齒輪，右邊為標準齒輪，左邊齒輪轉一圈，右邊齒輪轉動60°。具體引數為：z左=12，z右=72，m=5mm，α=20°，θ=60°。
j 殲擊機
中心距：a=m(z左*360°/θ+ z7)/2=5*(12*6+72)/2=360mm
分度圓半徑：r左= r右=a/2=360/2=180mm
基圓半徑：rb左= rb右=a*cosα/2=360*cos20°/2=169mm
齒頂圓半徑：ra左= ra右=(z右+2ha*)*m/2=(72+2*1)*5/2=187mm
齒頂圓壓力角：αa左=αa右=arccos【z右cosα/（z右+2ha*）】
=acrcos【72cos20°/（72+2*1）】=17°
基圓齒距：pb左=pb右=πmcosα=3.14*5*cos 20°=14.76mm
.10設計感想
這是上大學以來完成的第一次課程設計，雖說萬事開頭難，我們遇到了很多的困難，但對於我們來說這是一次難得的學習與鍛鍊的機會。
這次機械原理課程設計歷時10天，時間上雖有些緊張，做設計的時候考慮的也並不周全，但我們利用這段時間鞏固了所學的知識，把所學理論運用到實際設計當中，也充分的鍛鍊自己的創新能力。在實際的設計過程中，我們也遇到了許多的困難，不過經過我們大家的團結努力，一點點克服了困難，最終設計出了自己的方案。
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