机械原理课程设计啤酒灌装机5296.docx
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机械原理课程设计啤酒灌装机5296
设计题目：
啤酒灌装机
班号：
05020906
成员：
胡浩古金成李迎军
教师：
葛文杰
时间：
2012年3月至5月
1．设计任务书
1.1设计题目
设计旋转型灌装机。
在转动工作台上对啤酒瓶连续灌装，转台有多工位停歇，以实现灌装，加盖等工序为保证这些工位能够准确地灌装、加盖、应有定位装置。
如图1中，工位1：
输入空瓶；工位2：
灌装；工位3：
加盖；工位4：
输入包装好的容器。
图1旋转型灌装机
1.1.1设计背景
城市小餐馆越来越多，随着人们生活水平的提高，喝啤酒越发成为大众首选的庆祝方式，我们的思想是立足该现实，设计小型的灌装机，适用于中小餐馆，该装置的应用一方面改善人们的生活质量，一方面增加餐馆的额外利润。
1.1.2设计目的
啤酒自动灌装机是通过圆柱凸轮轨迹实现瓶子上下往复运动，实现啤酒的自动灌装入瓶。
其主要的工艺路线有:
1.将空瓶子送入该工位转盘，；2.在灌装工位上均等分次灌装啤酒；3.在加盖工位上将盖子压下；4.送出成品。
1.2设计数据与要求
1.2.1设计要求
1.）旋转型灌装机应包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等常见机构。
2.）设计传动系统并确定其传动比分配。
3.）图纸上画出旋转型灌装机地运动方案简图，并用运动循环图分配各机构运动节拍。
4.）solidworks软件对连杆机构进行速度、加速度分析，绘出运动曲线图。
用图解法或解析法设计连杆机构。
5.）凸轮的设计计算。
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，对盘状凸轮要用电算法计算出理论轮廓、实际轮廓线。
画出从动件运动规律线图及凸轮轮廓线图。
6.）齿轮减速机构的设计计算。
7.）编写设计计算说明书。
8.）完成计算机动态演示。
1.2.2原始数据
瓶子参数如下：
瓶盖d=28mm，瓶身直径：
D=75mm，高度238mm，瓶重430g
啤酒瓶容积500ml，灌装流量100ml/s
2．机械运动方案设计
（附总体设计图）
简述工作原理，工艺动作
2.2执行构件个数，详述执行机构类型
2.2.1构件个数：
楔块往复运动，凸轮的旋转运动，圆柱凸轮的匀速转动。
2.2.2涉及执行机构如下：
1）凸轮连杆机构——控制楔块从而实现将皮带的匀速直线运动换为被载瓶子的间歇进给运动。
2）圆柱凸轮机构——应用于灌装，瓶顶触发有效避免泡沫，且运作平稳。
3）二级齿轮机构——用于减速器，将主轴转速分配至各个轴。
3.具体机构设计
3.1齿轮变速箱的设计
3.1.1动力机的选择
1，选择电动机的类型和结构
因为装置的载荷比较平稳，因此可选用Y系列三相异步电动机，它具有国际互换性，有防止粉尘、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，B级绝缘，工作环境也能满足要求。
而且结构简单、价格低廉。
2，确定电动机功率和型号
根据要求所需动力平稳，速度较低，由《机械零件手册》得，Y100L-6比较合理，可满足使用要求，其主要性能指标如下：
型号
额定
功率
额定
电流
转速
效率
功率
因数
堵转
转矩
堵转
电流
最大
转矩
噪声
振动
速度
重量
额定
转矩
额定
电流
额定
转矩
1
级
2
级
kW
A
r/min
%
COSФ
倍
倍
倍
dB（A）
mm/s
kg
Y100L-6
1.5
4
940
77.5
0.7
2.0
6.0
2.2
62
67
1.8
35
3.1.2各传动比的计算
记Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ...Ⅷ轴的转速分别为n1、n2、n3...n8已知：
传动比计算:
主轴Ⅰ到轴Ⅳ传动比
主轴Ⅰ到轴Ⅵ传动比
主轴Ⅰ到轴Ⅶ、Ⅷ传动比
3.1.3分配传动装置传动比:
由上述数据分析我们先把主轴Ⅰ速度降到轴Ⅲ再由轴Ⅲ分配到各传动轴，具体如下：
—1/2（
）—Ⅳ
—6（
）—Ⅴ—1（
）—Ⅵ
—3（
）—Ⅶ—1（
）—Ⅷ
主轴Ⅰ—5.2（
）—Ⅱ—6（
）—Ⅲ
计算传动装置的运动和动力参数
1）各轴转速
Ⅰ轴转速：
（
——电动机满载转速）
Ⅱ轴转速：
Ⅲ轴转速：
Ⅳ轴转速：
Ⅴ轴转速：
Ⅵ轴转速：
Ⅶ、Ⅷ轴转速：
直齿圆柱齿轮
锥齿轮
齿轮2
齿轮3
齿轮6
齿轮7
齿轮8
齿轮
9
齿轮
10
齿轮
11
齿轮
12
齿轮
13
齿轮
4
齿轮
5
齿数z
20
104
20
60
20
40
20
120
120
60
20
120
模数m
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
附：
其余选择标准参数
3.2凸轮的设计
3．2.1外观图如右图所示：
设计预期要求：
将凸轮的旋转运动转化成楔块的直线往返运动，参数如下：
周期1秒（0.75s控制楔块进，0.25s控制楔块退）；基圆半径：
60mm；行程80mm.
3.2.2凸轮相关参数如下图：
3.3灌装转盘的设计工位
3.3.1工作原理：
我们采用的是瓶顶触发的方式使用五个工位处的定量灌装，优点在于这样伸进去的长管可以防止泡沫的形成，有效的避开了泡沫的难题。
3.3.2有设计搜集参数可知：
采用循环演算法吗，我们假设的头数是12头，根据角速度w=30度每秒，我们可得有效灌装工位是五个，灌装主轴的半径根据与皮带轮中送上来的瓶子刚好同时到达的条件，我们求的主轴半径R=400mm。
综合该工位设计参数如下：
瓶盖d=28mm，瓶身直径：
D=75mm，高度238mm，瓶重430g，啤酒瓶容积500ml，灌装流量100ml/s。
3.3.3总体效果图如下：
3.4风火轮的设计
3.2.1风火轮的尺寸计算
因为风火轮与灌装工位相啮合，所以二者线速度V相等。
主轴w=30度每秒，半径R=400mm，线速度V=0.21m/s。
可以求得风火轮的设计参数w=72度每秒，半径R=167mm。
3.2.2整体外观效果图如下：
3.5压盖机构的设计
3.5.1参数设计
压盖机构速度快，效率高，为防止工时被浪费，同时他与灌装工位所起作用相同，利用风火轮的啮合作用将其合理过渡至相应位置。
所以在灌装保证了强度的前提下，我们将灌装参数减半作为加盖机构的参数，也必然满足强度要求。
同时转速加倍，提高了加盖效率。
3.5.2整体效果图如下：
4．机械运动与动力分析
4.1原动机类型及参数选择
型号
额定
功率
额定
电流
转速
效率
功率
因数
堵转
转矩
堵转
电流
最大
转矩
噪声
振动
速度
重量
额定
转矩
额定
电流
额定
转矩
1
级
2
级
kW
A
r/min
%
COSФ
倍
倍
倍
dB（A）
mm/s
kg
Y100L-6
1.5
4
940
77.5
0.7
2.0
6.0
2.2
62
67
1.8
35
直齿圆柱齿轮
锥齿轮
详细计算见减速器的设计；
齿轮2
齿轮3
齿轮6
齿轮7
齿轮8
齿轮
9
齿轮
10
齿轮
11
齿轮
12
齿轮
13
齿轮
4
齿轮
5
齿数z
20
104
20
60
20
40
20
120
120
60
20
120
模数m
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
附：
其余选择标准参数
5．机械传动系统设计
5．1类型选择及分布
首先，使用带传动将啤酒瓶送到第一个工位，进行液体灌装，经过风火轮然后送至加盖机构，为提高效率将尺寸做相应调整，最后以最节约空间为目的以带传动反向将其送出。
5.2总传动比及其到各轴的分配
由上述数据分析我们先把主轴Ⅰ速度降到轴Ⅲ再由轴Ⅲ分配到各传动轴，具体如下：
—1/2（
）—Ⅳ
—6（
）—Ⅴ—1（
）—Ⅵ
—3（
）—Ⅶ—1（
）—Ⅷ
主轴Ⅰ—5.2（
）—Ⅱ—6（
）—Ⅲ
（参考齿轮减速器附图6）
6．机械总体布局与造型
7．本设计的优缺点分析，改进建议，课设小结等
在这次机械原理课程设计过程中，我们学会了很多东西。
通过小组成员的密切配合和艰苦的奋斗，我们完成了啤酒灌装机的设计。
从前期的方案构想，到中期方案的选定以及详细的零件装配体的设计，再到后期的整个机构的设计，我们相继遇到并克服了重重困难，我们不断地进行讨论，摩擦虽然最终否定了我们第一套方案——高楼玻璃擦洗机的设计，但是也教会我们方案要深入分析其可行性的道理。
啤酒灌装机设计过程包括，电动机的选用，推瓶机构的选用，以及某一动作发生时相对运动间的协调。
尤其是各个动作实现可以采用的机构我们进行细致的讨论，并最终选择了简单易行的方案。
在课程设计过程中，我们也更加深刻的理解了一个道理，这就是团队精神，不论一个人的能力有多么的强大，如果不能很好的融入一个团队，那么这个团队就不可能取得很好的成绩，因为几个人合起来的所产生的动力绝对比几个人单独的个人加起来的动力要大的多，相信在今后的工作生活中我们一定会懂得融入自己的团队，团队的目标就是自己的目标，团队的利益永远大于自己的利益，将个人的的得失放在后面，将团队的利益摆在第一位，这样达到预期的目的。
在本次设计过程中，我们对自己的团队做了很好的分工，设计工作考虑其周密性，我们是集体讨论制，虽然费时些，但同时擦出很多思想火花，学到很多东西。
其他的被分成几部分：
传动系统图绘制，减速器设计部分，灌装工位详细设计，加盖机构以及凸轮连杆机构，报告的撰写等，我们分工明确，每个人的任务量相当，任何其他两人的工作都需要别的同学的指示，形成了一个良性循环，每个人都尽心完成自己的工作，在团队里每个人都发挥着不可替代的作用，也都受到其余人的协助，最后在三个人的密切配合下，终于达成预期的目标，完成了方案的设计，虽然设计中不免发生争议，但是我们都在向着共同的目标前进。
8．参考文献
[1]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].高等教育出版社，2006
[2]濮良贵，纪名刚.机械设计第八版.[M].高等教育出版社，2006
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