旋转型灌装机课程设计

目录1工作原理 (1)1.1设计条件 (1)1.2设计任务 (1)1.3设计提示 (2)2. 方案比较 (3)2.1选择方案 (3)2.3方案优缺点 (5)3. 细化设计 (6)3.1减速器设计 (6)3.2第二次减速装置设计 (8)3.3第三次减速装置设计 (9)3.4齿轮设计 (10)3.5连杆机构设计 (11)3.6凸轮机构设计 (12)3.7间歇机构设计 (13)4.总结 (14)参考文献 (15)1工作原理旋转型灌装机，旋转型灌装机用于对容器连续灌装液体。

转台有多工位停歇，以实现灌装、封口等程序。

该机在工作过程中包括四个工位如图1；工位1，输入空瓶；工位2，灌装；工位3，封口；工位4，输出包装好的容器。

该机采用灌装泵灌装流体，泵固定在某工件的上方；采用软木塞或者金属冠盖封口，他们由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机构压入瓶口。

图1 旋转型灌装机工位示意图1.1设计条件该机采用电机驱动，传动采用机械传动。

技术参数见表1。

表1 旋转型灌装机技术参数方案号转台直径（mm）电动机转速（r/min）灌装速度（r/min）Ⅱ550 1440 121.2设计任务1.旋转型灌装机应包括连杆机构、凸轮机构和齿轮机构这三种常用机构。

2.设计传动系统并确定其传动比分配。

3.画出旋转型灌装机的运动方案简图，并用运动循环图分配各机构运动节拍。

4.设计平面连杆机构：确定连杆机构各构件尺寸，对连杆机构进行位移、速度和加速度分析，绘制运动线图。

5.设计凸轮机构：按凸轮机构的工作要求选择从动件的运动规律，确定基圆半径，设计凸轮理论轮廓线和实际轮廓线，画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图。

6.设计齿轮机构：根据传动比确定齿轮的齿数、模数，选择变位系数，计算齿轮传动的各部分尺寸，绘制齿轮传动啮合图。

7.编写设计计算说明书。

1.3设计提示1.压盖机构做直线往复运动，可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。

2.需要设计间歇传动机构，以实现工作台间歇传动。

间歇运动可采用槽轮机构、不完全齿轮等。

3.为保证间歇停靠，还要考虑锁紧机构。

锁紧机构可采用凸轮机构等。

2.方案比较2.1选择方案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：这个步骤主要通过传送带来完成。

以上四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，和实现这三个动作的机构的选型和设计问题。

根据上表分析得知，机构的实现方案有2*2*1=4种实现方案。

现在取两种方案方案一：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。

方案二：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。

2.3方案优缺点方案一与方案二都可以实现设计的要求，区别就在于封口的压盖机构，方案二是凸轮机构，方案一是连杆机构。

1.连杆机构优点:能够实现多种运动形式的转换。

平面连杆机构的连杆作平面运动，其上各点的运动轨迹曲线有多种多样，利用这些轨迹曲线可实现生产中多种工作要求。

平面连杆机构中，各运动副均为面接触，传动时受到单位面积上的压力较小，且有利于润滑，所以磨损较轻，寿命较长。

另外由于接触面多为圆柱面或平面，制造比较简单，易获得较高的精度。

缺点:难以实现任意的运动规律。

易产生动载荷，设计复杂，积累误差，效率低。

2.凸轮机构优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。

缺点：是凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，凸轮制造较困难。

综上可知：在于本次设计中，方案一在两个方案中最佳，则最后选择方案为一旋转型灌装机的机械运动方案。

3.细化设计3.1减速器设计原动机通过三次减速达到设计要求。

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、5、6。

第二次减速，夹紧创智，转动装置及压盖装置所需转速为12r/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6r/min即可满足要求，另设两级减速，传动比都为2即可。

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为皮带轮：i1 =2。

2、3、4、5、6为齿轮：z2=20 z3=120z4=24 z5=120z6=20i32=z3/z2=120/20=6i54=z5/z4=120/24=5n1=n/(i1*i32*i54)=1440/（2*6*5）=24r/min3.2第二次减速装置设计减速器由齿轮6输出24r/min的转速，经过一级齿轮传动后，减少到12r/min。

6、7为齿轮：z6=20 z7=40i76=z7/z6=40/20=2n2=n1/i76=24/2=12r/min3.3第三次减速装置设计减速器由齿轮6输出24r/min的转速，经两级减速后达到6r/min，第一级为齿轮传动，第二级为皮传动。

具体设计示意图及参数如下：6、8为齿轮：z6=20 z8=409为皮带轮：i9=2i86=z8/z6=40/20=2n3=n1/(i86*i9)=24/(2*2)=6r/min3.4齿轮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=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）=150*20/（40+20）=50mmr7= a*z7/（z7+z6）=150*40/（40+20）=100mm基圆半径：r b6=m *z6*cosα=5*20*cos20°=94mmr b7=m*z7*cosα=5*40*cos20°=188mm齿顶圆半径：r a6=(z6+2ha*)*m/2=(20+2*1)*5/2=55mmr a7=(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）】=31.3°αa7=arccos【z7cosα/（z7+2ha*）】=acrcos【40cos20°/（40+2*1）】=26.5°基圆齿距：p b6=p b7=πmcosα=3.14*5*cos 20°=14.76mm重合度：εa=【z6(tanαa6-tanα)+z7(tanαa7-tanα)】/2π=【20(tan31.3°-tan20°)+40(tan26.5°-tan20°)】/2π=1.65εa＞1这对齿轮能连续转动。

3.5连杆机构设计此连杆控制封装压盖机构，由于空瓶高度大概为250mm，故行程不宜超过300mm，由此设计如下连杆机构：曲柄长：a=100mm连杆长：b=900mm偏心距：e=500mm行程：H=220mm级位夹角：θ= arccos【e/(a+b）】- arccos【e/(b-a）】=10°最小传动角：r min= arccos【e/(b-a）】=51.3°行程速比：k=（180°+θ）/（180°-θ）=1.12＞13.6凸轮机构设计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：利用反转法设计凸轮3.7间歇机构设计由于设计灌装速度为12r/min，因此每个工作间隙为5s，转台每转动72°用时1s，停留4s，即不完全齿轮有1/5是齿，没有齿的部分占4/5。

由此设计如下不完全齿轮机构，完成间歇运用，以达到要求：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72°。

具体参数为：z左=12，z右=60，m=5mm，α=20°，θ=72°。

中心距：a=m*（z左+z右）=5*（12+60）=360mm分度圆半径：r左= r右=a/2=360/2=180mm基圆半径：r b左= r b右=a*cosα/2=360*cos20°/2=169mm齿顶圆半径：r a左= r a右=【(z右+2ha*)*m】/2=【(60+2*1)*5】/2=155mm齿顶圆压力角：αa左=αa右=arccos【z右cosα/（z右+2ha*）】=acrcos【60cos20°/（60+2*1）】=24.6°基圆齿距：P b左=P b右=πmcosα=3.14*5*cos 20°=14.76mm4.总结经过两个礼拜的设计，我们总算完成了对旋转灌装机的设计。

作为学机械的学生，对机械原理的课程设计是十分有必要的。

很多资料都是在图书馆里找的。

我们在课堂上掌握是仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力，如何把我们的所学的专业基础课程理论知识运用到实践中去。

课程设计就是为我们提供了良好的实践平台。

在做本次课程设计的过程中，我们感触最深的当属如何把学过的理论知识运用于实际。

为了让设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。

我们不能单靠课本理论，这在实际运用中会出现差别。

不切实际的构想，永远只是构想，无法成为设计。

所以在设计中，我们不仅要注意各种构件的自身特点，还要考虑到工艺特点，加工材料，经济性，安全性，可行性等，才能让它更接近实际。

其次，在这次课程设计总，我们还运用到了以前所学的专业课知识，虽然过去从未独立运用过他们，但是在学习的过程中带着问题去学，我们发现效率很高，这是我们做这次课程设计的又一收获。

在课程设计中遇到问题是很正常的，但是我们应该将每次遇到的问题记录下来并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。

课程设计虽然已经完成了，但是从中学到的知识会让我们受益匪浅。

无形之中，我们发现，提出，分析，解决问题的能力得到了提高，这将有益于我们以后的学习工作和生活。

参考文献1.《机械原理》（第二版）邹慧君、春林、杞仪主编高等教育2.《机械设计课程设计》（第二版）朱文坚、黄平主编华南理工大学3.《机械设计基础课程设计》德志、伟华、邓子龙主编科学4.《机械设计与理论》柱国主编科学5.《机械设计课程设计》朱家诚主编工业大学。