机械原理课程设计说明书

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槽轮
=ω
传送带
=1.21rad/s。
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h≥s-(L1-R2-r) d1≤2（L1-s） d2≤2（L1-R2-r） 其中 z=6，n=1，通常 b=3～10.我们假定 L1=100mm，r=5mm。可得 R2=50mm，s=86.6mm，d1≤26.8，h≥41.6，d2≤90.
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综上，在本次设计中，采用的是“槽轮机构（传送带）—球面 槽轮机构（工作台）—凸轮机构（定位）—凸轮机构（灌装）—连杆 机构（压塞）—连杆机构 （封口） ”的设计方案。
4．机构运动总体方案图
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用皮带和定轴齿轮系减速，用槽轮实现传送带的间歇运动，用球 面槽轮实现转台的旋转间歇运动，传送带靠摩擦力工作，传动平稳， 能缓冲吸震，噪声小，通过链轮传递给凸轮使压盖和灌装能够精确进 行；槽轮机构能实现间歇性转动且能较好地定位，便于灌装、压盖的 进行。定位功能由凸轮实现，转台转动一周，定位凸轮转动一周，完 成一次夹持工作。转台以上的工作动力由一根皮带传送上去，两边的 传送带由齿轮连接在一起。两个连杆机构中间由一个齿轮连接。
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=22.89° 基圆齿距： pb1=pb2=π mcosα =3.14*1*cos20° =2.95mm 重合度： ε a=【z1(tanα a4-tanα )+z2(tanα a5-tanα )】/2π =【20(tan31.32°-tan20°)+100(tan22.89°-tan20°)】/2π =1.76 ε a＞1 可连续传动 所以此组合在这段调速中可行。
容器输入输出功能
旋 转 型 灌 装 机
转台多工位停歇转动功能
瓶的定位功能
对流体的灌装流体功能 压塞功能 对容器的封口功能 封口功能
图 2 灌装机的运动功能图
上图即为灌装机的逻辑功能图，根据图中所给的功能，结合其运 动状况，即可得到其运动方案。 下面我们分析其运动状况，根据其逻辑功能图，我们可以知道， 它的运动分为以下几个区间，分别为：容器输入，转台的工作，定位 瓶的位置， 注入液体， 压塞， 封口， 输出。 又因其输入输出功能一致， 故我们只研究其 6 个过程。
6.2 传送带的槽轮的设计
由 L＜150mm 公式推导可知 ω =1.21rad/s X=ω ·R1·t =1.21×4×25 =121＜150. 所以槽轮带动的传送带的滚子 R1=25mm， ω 对于槽轮几何尺寸，我们有如下等式： R2=L1sinφ =L1sin(π /z) s=L1cosφ =L1cos(π /z)
注意： 此处旨在表明机构的大体运动状态而非具体运动， 所以各机构间的连接和尺寸均 不是具体位置和尺寸，以及一些不必要的部件，例如：灌装液体的管道，压塞中夹持瓶塞的 器件和封口用的装置均未在图中给出。
5. 工作循环图
根据各构件之间的相互联系， 绘制出其相互之间运动时的逻辑循 环关系图，图表如下：
1s 传 送 带 工 作 台 定位 装置 灌装 装置 压塞
封口/灌装
3t
2t
在瓶身定位阶段，需要在工作过程中对瓶身保持夹持状态，将 瓶子送到输出传送带上时断开，这是一个间歇的往复运动，可以用凸 轮机构实现它的功能要求。其运动功能要求如下：
夹持定位
15t
15t
综合以上运动分析，可以得到以下表格 需求的功能运动 传送带的间歇直线运动 工作台的间歇旋转运动 压塞的往复直线运动 封口/灌装的往复直线运动
设计任务书 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 10. 11. 12 逻辑功能分析 功能分析 运动方案的比较与选择 机械系统运动方案的拟定 机构运动总体方案图 （机构运动简图） 工作循环图 执行机构设计过程及尺寸计算 凸轮设计分段图． 轮廓图． 设计结果 十一运行结果及运动线 设计总结 参考资料
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姓 名： 学 号： 专 业： 指导教师： 2015 年 6 月 8 日 机械基础教研室 佳木斯大学 机械工程学院
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设计题目 4 ：旋转型灌装机 设计内容：
图 1 所示旋转型灌装机。 输送带将空瓶间歇输送至固定台，并由转台停歇旋 转带动至不同工位，包括：灌装（工位 1） 、压塞（工位 2） 、封口（工位 3）以 及输出包装好的容器 （工位 4） 。 输送带、 转台以及压塞的工作循环图如图 1 （b） 所示。
因为灌装高度 H=50mm，即要求推杆的行程为 50mm，其他运动不 作要求，只要能实现这个功能理课程设计
参考文献：
[1] 王淑仁. 机械原理课程设计[M]. 北京 科学出版社，2012：p221-222， 课程设计题选 8.20. [2] /view/bd007d89cc22bcd126ff0cf5.html
目录
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2s 运动 停止 停止 正向 3.8s
3s
4s
5s 停止 运动
6s
7s 运动 停止
8s
9s
10s 停止 运动
运动 反向 1.2s
10
正向 8.8s
反向 10s
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装置 封口 装置
正向 正向
反向 反向
正向 正向
反向 反向
6.执行机构设计过程及尺寸计算
6.1 减速齿轮系的设计 在此处，我们用常见的圆形矿泉水瓶为例：瓶身直径 d=72mm， 瓶体高度 h=210mm。
2.运动分析
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容器的输入输出功能曲线：
传送带
4t
t
图 3 传送带的工作循环图
根据传送带的功能曲线，传送带为间歇运动，我们可以采用：槽 轮，棘轮和不完全齿轮等三种机构来实现它的功能要求；
转台工作的过程：
工作台旋转
4t 图4
t 工作台的工作循环图
根据工作台的功能曲线，工作台为间歇运动，我们可以采用：槽 轮，棘轮和不完全齿轮等三种机构来实现它的功能要求；
压塞的工作过程：
压塞往复运动
3.8t
1.2t
根据压塞的功能曲线，压塞运动前进时为缓慢前进，回程时急 速返回，为往复运动，我们可以采用：连杆机构和凸轮机构来实现它
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的功能要求。 在封口工作阶段以及灌装阶段，因为逻辑效果只需要一个简单 地往复运动，可以用连杆机构和凸轮机构来实现其功能要求。其运动 功能要求如下：
R100
R20
由左到右，最左边的为输入轮，最右边为输出轮！ ������1/������4 = r2 r3 r4 r1 r2′ r3′
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=（100x100x100）/（20x20x20） =125∈（120,144） 从左往右， 分别为齿轮 1,2,2’,3,3’,4.设其模数相同且都为 1， 又有 z1=z2’=z3’=20,z2=z3=z4=100.ha*=1.5,c*=0.25，α =20°。 所以以齿轮 1 和齿轮 2 之间的啮合为例，可得： 中心距： a=m(z1+z2)/2=1*(20+100)/2=60mm 分度圆直径： d1=m*z1=1*20mm=20mm D2=m*z2=1*100=100mm 基圆直径： db1=m*z1*cosα =1*20*cos20°=18.79mm db2=m*z2*cosα =1*100*cos20°=93.97mm 齿顶圆半径： da1=(z1+2ha*)*m/2=(20+2*1)*1/2=11mm da2=(z2+2ha*)*m/2=(100+2*1)*1/2=51mm 齿顶圆压力角： α a1=arccos【z1cosα /（z1+2ha*） 】 =acrcos【20cos20°/（20+2*1） 】 =31.32° α a2=arccos【z2cosα /（z2+2ha*） 】 =acrcos【100cos20°/（100+2*1） 】
1 3 4 6 9 16 18 21 25 26 31 32 33
9. 机构运动分析计算机辅助设计流程
1. 逻辑功能分析
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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、 灌装、送盖、压盖、卸瓶运动的机构。各 执 行 机 构 必 须 满 足 工 艺 上 的 运 动 要 求 。 此方案执行构件的功能逻辑图如下图所示：
④定位功能
根据题目要求，需要将瓶子夹持住转移 180°，从输入带运送到 输出带， 中间还经历 2 次停顿， 综合来看， 此运动也是一个间歇运动， 在从输入带到输出带的过程中始终保持夹持工作状态， 而在从输出带 转回输入带的过程中保持不工作状态，以备下一次运动。所以，这个 逻辑功能可以由凸轮机构来实现。
设计参数：
t=1s，L<150mm，H=50mm。
图 1 旋转型灌装机
设计要求：
1 依据旋转型灌装机的工作要求（输送带、转台、压塞） ，设计机构实现形 式，且不少于 6 种； 2 选择合理的机构形式，依据设计参数设计相应机构的几何参数； 3（选作）依据机构形式及几何参数，采用三维绘图软件对机构进行运动过 程动态仿真； 4 设计说明书 1 份（应包含设计主要内容） 。
6.3 定位凸轮的设计
由定位装置的特殊性， 它需要在工作时间内一直保持其夹持状态 以保证瓶子不掉落以完成后续加工。所以其运动状态为： 1——4 过程中，工作状态； 4——1 过程中，待命状态。 其外形轮廓为