玻璃瓶印花机构设计汇编.docx
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玻璃瓶印花机构设计汇编
机械原理课程设计
设计计算说明书
设计题目：
玻璃瓶印花机构及传动装置
设计者：
学号：
专业班级：
机械工程及自动化班
指导教师：
完成日期：
20年月日
天津理工大学机械工程学院
一设计题目
1.1设计目的…………………………………………………………1
1.2设计题目…………………………………………………………1
1.3设计条件及设计要求……………………………………………2
二执行机构运动方案设计
2.1功能分解与工艺动作分解………………………………………2
2.2方案选择与分析…………………………………………………2
2.3执行机构设计……………………………………………………13
2.4机械系统方案设计运动简图……………………………………17
三传动系统方案设计
3.1传动方案设计……………………………………………………18
3.2电动机的选择……………………………………………………19
3.3传动装置的总传动比和各级传动比分配………………………20
3.4传动装置的运动和动力参数计算………………………………21
四设计小结……………………………………………………………22
五参考文献……………………………………………………………23
一设计题目
1.1设计目的
机械原理课程设计是我们第一次较全面的机械设计的初步训练，是一个重要的实践性教学环节。
设计的目的在于，进一步巩固并灵活运用所学相关知识；培养应用所学过的知识，独立解决工程实际问题的能力，使对机械系统运动方案设计（机构运动简图设计）有一个完整的概念，并培养具有初步的机构选型、组合和确定运动方案的能力，提高我们进行创造性设计、运算、绘图、表达、运用计算机和技术资料诸方面的能力，以及利用现代设计方法解决工程问题的能力，以得到一次较完整的设计方法的基本训练。
机械原理课程设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个构件的尺寸等进行构思、分析和计算，是机械产品设计的第一步，是决定机械产品性能的最主要环节，整个过程蕴涵着创新和发明。
为了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学知识进一步巩固和加深，我们参加了此次的机械原理课程设计。
1.2设计题目：
玻璃瓶印花机构及传动装置
玻璃瓶印花机需要完成三个执行动作：
置瓶座（玻璃瓶用人工依顺序装放于座中）作单向间歇（向左）直线移动；定位压块作水平方向的往复移动，以便压紧瓶颈端面或松开；下端装有上墨系统的印花弧形图章上下往复移动。
通过三个执行动作的配合完成玻璃瓶印花工作。
印花过程的工作要求是：
当置瓶座中的玻璃瓶由输送链（或带）移进工作位置后，停止前进，压瓶定位压块开始左移，并压紧瓶颈，使得玻璃瓶固定。
此时，上方的印花弧形图章已向下移动，并压在瓶子柱面上，停止片刻后，印花完毕。
然后，图章上移，定位压块右移松开，输送链带着瓶移开工作位置，后一个瓶又进入工作位置，开始第二次的印花循环过程。
印花后的瓶经烘干后，自动装入专用包装箱内。
1.3设计条件及设计要求
分配轴转速n（r/min）
10
分配轴转矩M（N·mm）
2800
玻璃瓶单程移距（mm）
110
印花图章上下移距（mm）
50
定位压块左右移距（mm）
20
（1）工作条件：
2班制，工作环境良好，有轻微振动；
（2）使用期限十年，大修期三年；
（3）生产批量：
小批量生产（<20台）；
（4）带传动比i≤3；
（5）采用Y型电动机驱动。
（6）分配轴：
与减速器输出轴相连接（各执行机构的输入轴）
二、执行机构运动方案设计
2.1功能分解与工艺动作分解
1）功能分解
为了实现玻璃瓶印花的总功能，将功能分解为：
玻璃瓶输送功能、玻璃瓶定位功能、印花功能。
2）工艺动作过程
要实现上述分功能，有下列工艺动作过程：
（1）利用间歇机构带动传送链（带）将玻璃瓶输送到指定位置，玻璃瓶到位后，间歇机构停歇等待下一循环。
（2）玻璃瓶定位机构向左移动，压紧瓶颈，使得玻璃瓶固定。
（3）印花机构向下移动，压在瓶子柱面上，停止片刻后，印花机构上移。
（4）玻璃瓶定位机构向右移动，松开瓶颈。
（5）间歇机构带动传送链（带）将玻璃瓶移开工作位置，开始第二次印花循环过程。
2.2方案选择与分析
1.概念设计
根据以上功能分析，应用概念设计的方法，经过机构系统搜索，可得“形态学矩阵”的组合分类表，如表1所示。
表1组合分类表
玻璃瓶输送功能
间歇机构
组合机构
玻璃瓶定位功能
曲柄滑块机构
组合机构
凸轮机构
印花功能
组合机构
凸轮机构
可满足机构总功能的机械系统运动方案有N个，即N＝2×3×2个＝12个。
运用确定机械系统运动方案的原则与方法，来进行方案分析与讨论。
2.方案选择
1）印花机构
方案一方案二
方案三方案四
方案五方案六
方案七方案八
表2印花机构部分运动方案定性分析
方
案
号
主要性能特征
功能
功能质量
经济适用性
运动变换
印花时间
工作平稳性
磨损与变形
效率
复杂性
加工装配难度
成本
运动尺寸
１
满足
长
平稳
强
高
复杂
较难
较高
较大
２
满足
长
平稳
强
较高
较简单
较难
较高
较大
３
满足
较短
一般
一般
高
较简单
易
低
较小
４
满足
较短
一般
一般
高
较简单
易
低
较小
５
满足
短
一般
一般
高
较简单
易
低
较小
６
满足
较短
一般
一般
高
复杂
易
低
较小
７
满足
较长
较平稳
强
较高
复杂
较难
较高
较大
对以上方案初步分析如表4。
从表中的分析结果不难看出，方案3，4，5，的性能明显较差；方案7尚可行，方案1，2有较好综合性能，因此1，2，7这三个方案可作为被选方案，待运动设计，运动分析和动力分析后，通过定量评价选出最优方案。
2）玻璃瓶输送机构
方案一
方案二
方案三
表3玻璃瓶输送机构部分运动方案定性分析
方案号
功能
经济适用性
间歇送进
工作平稳性
磨损与变形
效率
复杂性
加工装配难度
成本
运动尺寸
1
有
平稳
一般
较高
较复杂
较难
较高
较大
2
有
平稳
强
较高
较复杂
较难
较高
较大
3
有
平稳
一般
较低
复杂
最难
高
较小
对以上方案初步分析如表3。
从表中的分析结果不难看出，方案3的性能较差；方案2较好，而方案1可为最优方案。
3）玻璃瓶定位机构
方案一
方案二
方案三
方案四
方案五
方案六
方案七
表4玻璃瓶定位机构部分运动方案定性分析
方
案
号
主要性能特征
功能
功能质量
经济适用性
运动变换
增力
固定时间
工作平稳性
磨损与变形
效率
复杂性
加工装配难度
成本
运动尺寸
１
满足
较强
较长
一般
强
较高
复杂
较难
较高
较大
２
满足
弱
短
有冲击
一般
高
简单
易
低
较小
３
满足
强
短
有冲击
一般
高
简单
易
低
较大
４
满足
较强
长
平稳
强
较高
复杂
较难
较高
较小
５
满足
强
长
平稳
一般
高
复杂
较难
较高
较大
６
满足
较强
较长
一般
强
较高
复杂
较难
较高
较小
７
满足
弱
较短
较平稳
一般
较高
最复杂
较难
较高
最大
对以上方案初步分析如表4。
从表中的分析结果不难看出，方案2，3，7的性能明显较差；方案1，4，6尚可行，方案5有较好综合性能，因此1，4，5，6这四个方案可作为被选方案，待运动设计，运动分析和动力分析后，通过定量评价选出最优方案。
3.执行机构运动方案的形成
机器中各工作机构都可按前述方法构思出来，并进行评价，从中选出最佳的方案。
将这些机构有机地组合起来，形成一个运动和动作协调配合的机构系统。
为使各执行构件的运动、动作在时间上相互协调配合，各机构的原动件通常由同一构件（分配轴）统一控制。
1）槽凸轮印花机构，槽轮输送机构，摇杆-弹簧滑块定位机构
如图1所示，印花机构是由槽凸轮机构组成的。
输送机构由槽轮机构完成。
定位机构由摇杆机构和弹簧滑块机构组成。
通过控制摇杆的长度可以控制定位的时间和滑块的移动距离。
弹簧滑块机构可以供给玻璃瓶足够的压力使其定位。
图1
2）凸轮印花机构，槽轮输送机构，弹簧-凸轮定位机构
如图2示，印花机构是由凸轮机构和弹簧组合而成的。
输送机构由不完全齿轮机构完成。
定位机构由弹簧和移动凸轮滑块机构组成。
图2
3）凸轮—连杆印花机构，不完全齿轮输送机构，圆柱凸轮定位机构
如图3示，印花机构是由凸轮—连杆机构组成的。
输送机构由不完全齿轮机构完成。
定位机构由圆柱凸轮机构组成。
图3
4）槽凸轮印花机构，槽轮输送机构，槽凸轮定位机构
如图4所示，印花机构是由槽凸轮机构组成的。
输送机构由槽轮机构完成。
定位机构由槽凸轮机构组成。
图四
4．机构组合方案的确定
根据所选方案是否能满足要求的性能指标，结构是否简单、紧凑；制造是否方便；成本是否低等选择原则。
经过前述方案评价，采用系统工程评价法进行分析论证，确定方案2是最合理的设计机构
2.3执行机构设计
1.执行机构设计
执行机构分别为：
①凸轮印花机构
②槽轮输送机构
弹簧移动凸轮定位机构
印花机构的设计:
凸轮机构的设计；
输送机构的设计:
槽轮机构的设计；
定位机构的设计:
摇杆机构的设计；
1）印花机构的设计
凸轮机构设计
作图法：
凸轮推程运动角Φ取150°左右，远休止角Φs取30°左右，回程运动角Φ′取与推程运动角Φ相等，近远休止角Φs′取30°左右。
升程h取50mm。
为了防止出现刚性冲击，故采用等加速等减速运动规律。
设计结果如图五。
图五
其中基圆半径R1=10mm，，滚子半径r=3mm。
2传输机构
槽轮机构设计
其φ1角取90°。
2*π*R=20mm
R=3.18mm
3）定位机构的设计
摇杆机构设计
其φ2角取120°。
2.机构运动循环图
主动件旋转15o，印章开始离开玻璃瓶，向上方移动。
主动件旋转120o，定位压块向右移动，离开玻璃瓶。
主动件旋转135o，传送带带动玻璃瓶向左移动。
主动件旋转165o，印章停止移动。
主动件旋转180o，定位压块开始向左移动。
主动件旋转195o，印章开始向下方移动。
主动件旋转225o，传送带停止运转。
主动件旋转240o，定位压块压紧玻璃瓶，并停止移动。
主动
升级会员 