旋转灌装机机械原理课程设计.docx
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旋转灌装机机械原理课程设计
本科（机械原理）课程设计
题目：
旋转型灌装机的机械原理课程设计
学
院：
机电工程学院
专
业：
机械设计制造及其自动化
学生姓名：
学号：
完成时间：
2014年6月8号--6
月20号
成
绩：
教务处制
课程设计任务书
二、旋转型灌装机设计
1、设计题目：
旋转型灌装机设计
2、已知技术参数和设计要求
设计旋转型灌装机。
在转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连
续灌装流体（如饮料、酒、冷霜等），转台有多工位停歇，以实现灌
装、封口等工序。
为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口，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：
封口；工位4：
输出包装好的容器。
固定工作台
14
传送带
2
3
转台
该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动。
技术参数见下表。
（在课程设计任务书中，对于设计数据，每个人的任务书中只需列出
自己所选择方案对应的设计数据）
旋转型灌装机技术参数表
方案号
转台直径mm
电动机转速
灌装速度
r/min
r/min
A
600
1440
10
B
550
1440
12
C
500
960
10
０/16
D
600
1440
12
E
550
960
10
F
500
1440
12
3、设计内容及工作量
（1）旋转型灌装机应包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种常用机构；
（2）设计传动系统并确定其传动比分配，并在图纸上画出传动系统图；
（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）确定连杆机构各个杆件尺寸，进行速度、加速度分析，绘
出运动线图；
（5）凸轮机构的设计计算。
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，校核最大压力角与最小曲率半径。
对盘状凸轮要用电算法计算出理论廓线、实际廓线值。
画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图；
（6）齿轮机构的设计计算；
（7）编写设计计算说明书，包括设计任务，设计参数，设计计算过程等。
4、工作计划
根据专业的教学计划安排采用集中和分散相结合的方式进行，时
间为2周。
时间安排内容安排
１/16
第1天
布置题目、学生选题
第2天
方案讨论
第3,4天
运动方案的制定、评价、选择
第5,6天
确定各传动机构的尺寸、参数、机构设计
第7,8天
机构设计、相关量的计算
第9天
校核，整理前期所有工作
第10,11天
撰写设计说明书
第12天
上交成果、答辩
5、指导教师与教研室主任意见
指导教师意见
可以按照上述任务书的要求向学生布置任务，开始课程设计。
指导教师签名：
教研室主任意见
同意
教研室主任签名：
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一、原动机的选择5
二、传动比分配5
三、传动机构的设计5
1、第一次减速器设计5
2、第二次减速装置设计5
3、第三次减速装置设计6
4、齿轮的设计7
四、方案选择8
1、综述8
2、选择设计方案8
3、方案确定9
五、机械运动循环图10
六、凸轮设计、计算及校核.11
七、连杆机构的设计及校核.12
八、间歇机构设计12
九、整体评价13
十、设计小结14
参考资料14
一、原动机的选择
本身设计采用方案A。
故采用电动机驱动，其转速为1440r/min。
二、传动比分配
原动机通过三次减数达到设计要求。
第一次减速转动装置，夹紧装置所需转
速为60r/min,另设计三级减速，使转速达到要求，其传动比分别为2，4，3。
第二次减速，压盖装置所需转速为60r/min，设计二级减速传动比分别为4和6。
第三次减速装置传送带滚轴直径约为10cm，其转速为43r/min即可满足要求，
另设两级减速，传动比分别为2.4和7即可。
三、传动机构的设计
1、第一次减速器设计
减速器分为三级减速，第一级为皮带传动，第二级为齿轮传动，第三级为锥齿轮传动。
具体设计示意图及参数如下：
1为皮带轮：
i=2;
2,3为齿轮：
Z2=20，Z3=802',3'为锥齿轮。
传动比为i2'3'=3
i23=Z3/Z2=80/20=4
n1=n/（i*i23*i2'3）=1440/（2*4*3）=60r/min
2、第二次减速装置设计
减速器分为两级减速，都为齿轮传动。
具体设计示意图及参数如下：
4,5,6为齿轮传动，4号与电动机主轴同轴。
5号齿轮需要的转速为360r/min。
Z4=27，Z5=107.
i45=Z5/Z4=107/27=4
n2=n/i45=1440/4=360r/min
3、第三次减速装置设计
减速器分为两级减速，第一级为皮带传动，第二级为斜齿轮传动,皮带轮的
转速需要43r/min。
具体设计示意图及参数如下：
５/16
7为皮带轮：
i=2.4
8,9为斜齿轮：
Z8=186，Z9=26
i98=Z8/Z9=186/26=7
n3=n/（i*i98）=720/（2.4*7）=43r/min
4、齿轮的设计
以齿轮2和齿轮三为例设计。
具体参数为：
i=4；
齿数2:
20ul；模数：
2mm；压力角：
20dag；
齿数3：
80ul。
中心距a=100mm
分度圆半径：
r2
a*z2/（z2
z3）
20mm
r3
a*z3/（z3
z2）
80mm
基圆半径：
rb2
m*z2*Cos20。
37.6mm
rb3
m*z3*Cos20。
150.4mm
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四、方案选择
1、综述
待灌瓶由传送系统（一般经洗瓶机由输送带输入）或人工送入灌装机进瓶机
构,转台有多工位停歇，可实现灌装、封口等工序。
为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。
我们将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：
步骤基本同1，也是通过传送带来完成。
以上4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3个动作的机构的选型和设计问题。
2、选择设计方案
机构
实现方案
转盘的间歇运动
槽轮机构
不完全齿轮
棘轮机构
机构
封口的压盖机构
连杆机构
凸轮机构
工件的定位机构
连杆机构
凸轮机构
根据上表分析得知机构的实现方案有3*2*2=12种实现方案
为了实现工件定位机构，比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺点；
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因为：
1）凸轮机构能实现长时间定位，而连杆机构只能瞬时定位，定位效果差，
精度低。
2）凸轮机构比连杆机构更容易设计。
3）结构简单，容易实现。
所以，在这里凸轮机构比连杆机构更适用。
为了实现封口的压盖机构，比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺点；
因为凸轮机构
1）加工复杂，加工难度大。
2）造价较高，经济性不好。
所以在这里连杆机构比凸轮机构更适用。
为了实现转盘的间歇运动机构，比较槽轮机构、不完全齿轮和棘轮之间的优缺点；因为
1）槽轮工作可靠，结构简单，效率高，能够准确控制转动的角度，常用于
要求恒定旋转角的分度机构中。
2）不完全齿轮加工工艺复杂，从动轮在运动开始，终了时冲击较大。
齿轮
易损坏。
3）棘轮加工工艺复杂。
所以在这里我们选择槽轮来实现转盘的间歇运动。
综上可知：
转盘的间歇运动机构，我们选择槽轮机构；封口的冲压机构，我们选择连杆机构；工件的定位机构，我们选择凸轮机构。
3、方案确定
８/16
五、机械运动循环图
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六、凸轮设计、计算及校核
基圆：
r0=480mm
滚子半径：
r1=30
行程：
h=60mm
推程角：
φ=30°
回程角：
φ`=30°
进休止角：
φs=90°
远休止角：
φs`=120°
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七、连杆机构的设计及校核
此连杆控制封装压盖机构，由于空瓶高度约为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：
s=220mm
级位夹角：
θ=arccos【e/（a+b）】-arccos【e/（b-a）】=10°
最小传动角：
rmin=arccos【e/（b-a）】=51.3°
行程速比：
k=（180°+θ）/（180°-θ）=1.12＞1
八、间歇机构设计
我们采用六槽槽轮机构实现转盘及卡盘的间歇性运动。
我们用下列一组图示
来解释槽轮机构的间歇运动。
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槽轮各部分尺寸：
L=450mm
R=Lsin225mm
S=Lcos=389mm.
h*S-（L-R-r）=130mm；
2（L-S）=60mm，=100mm
由于我们已知灌装速度为10r/min，因此，每个工作间隙为1s，转台每转动
60deg用时为1/3s，停留2/3s,由此我们采用六槽槽轮机构完成间歇运动。
九、整体评价
在整个系统运用到了连杆机构，槽轮机构，凸轮机构等常用机构。
完成了从瓶子的传输到灌装，压盖，最后输出的机器。
旋转型灌装机，是同时要求有圆盘的转动和传送带的传送的机构，而且这两部分要相互协调，相互配合工作的过程。
圆盘间歇转动部分：
因为在系统的原始要求中需要有间歇转动的特性，而工位为6个，所以在其中首先引入了可以实现间歇转动的典型机构——槽轮机构。
且槽轮拨盘的转动速度是圆盘转速的6倍，并且在转动时分别在6个工位进行停
歇。
此外，我们采用了连杆机构来完成压盖过程，用凸轮机构完成对瓶子的定位。
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十、设计小结
这是上大学以来完成的第二次课程设计了，虽说万事开头难，我们遇到了很多的困难，但对于我们来说这又是一次难得的学习与锻炼的机会。
这次机械原理课程设计历时一个星期，时间上虽有些紧张，做设计的时候考虑的也并不周全，但我们利用这段时间巩固了所学的知识，把所学理论运用到实际设计当中，也充分的锻炼自己的创新能力。
在实际的设计过程中，我们也遇到了许多的困难，不过经过我们大
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