玻璃瓶印花机的设计机械原理课程设计.docx
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玻璃瓶印花机的设计机械原理课程设计
机械原理课程设计
设计计算说明书
设计题目:
玻璃瓶印花机的设计
一设计题目
1.1设计目的…………………………………………………………4
1.2设计题目…………………………………………………………4
二执行机构运动方案设计
2.1功能分解与工艺动作分解………………………………………5
2.2方案选择与分析…………………………………………………6
2.3执行机构设计……………………………………………………24
三传动系统方案设计
3.1传动方案设计…………………………………………………35
3.2电机的选择……………………………………………………37
3.3传动装置的总传动比和各级传动比分配………………38
3.4传动装置的运动和动力参数计算…………………………39
四设计小结………………………………………………………………40
五参考文献……………………………………………………………42
机械原理课程设计任务书
玻璃瓶印花机构及传动装置原始数据：
方案号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
分配轴转速n（r/min）
60
60
60
50
50
50
45
45
45
45
分配轴输入功率P（kw）
1.4
1.3
1.2
1.2
1.1
1.0
1.1
1.0
0.9
0.8
玻璃瓶单程移距（mm）
120
115
110
印花图章上下移距（mm）
55
52
50
定位压块左右移距（mm）
30
25
20
说明：
（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=2.5～3.5；
（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）。
参考图：
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接触到机械设计锻炼的好机会，也是第一次把理论与实际真正的相结合，更是一个重要的实践性教学环节。
设计的目的在于，锻炼我们的实战能力，让我们真正的能把理论与工程上的实际操作进行融合，为以后打好坚实的基础;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，因此此次的机械原理课程设计对于我们有着重大的意义。
1.2设计题目：
玻璃瓶印花机构及传动装置
工作原理
：
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。
方案号
10
分配轴转速n（r/min）
45
分配轴输入功率P（kw）
0.8
玻璃瓶单程移距（mm）
110
印花图章上下移（mm）
50
定位压块左右移（mm）
20
表一：
说明：
（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=2.5～3.5；
（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2.1组合分类表
玻瓶输送功能
间歇机构
组合机构
玻璃瓶定位功能
凸轮机构
组合机构
曲柄滑块机构
印花功能
组合机构
凸轮机构
曲柄滑块机构
可满足机构总功能的机械系统运动方案有N个，即N＝2×3×3个＝18。
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.弧形图章的运动机构设计
方案一
方案二
方案三
方案四
方案五
方案六
方案七
表2.2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
较高
较简单
较难
较高
较大
２
满足
无
有冲击
一般
高
复杂
易
低
较小
３
满足
较短
一般
一般
高
复杂
易
低
较小
４
满足
较短
一般
一般
高
复杂
易
低
较小
５
满足
长
平稳
一般
高
复杂
难
较高
较小
６
满足
短
较差
一般
低
较简单
易
低
较小
７
满足
长
平稳
较强
高
复杂
最难
较高
较大
综上分析:
考虑到印花过程要求工作平稳，避免机构与玻璃瓶之间的刚性冲击。
且印花时间太短会导致印花不充分，方案2、3、4、6的各方面综合性能明显较差；故方案1、5和7较符合，但5和7的缺点是机构复杂，磨损大，成本高，加工装配难度大。
2、定位压块机构的设计：
方案一
方案二
方案三
方案四
方案五
表2.3定位压块机构性能分析：
方
案
号
主要性能特征
功能
功能质量
经济适用性
运动变换
水平往复
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
有
长
平稳
大
较高
复杂
较难
较高
较小
２
满足
有
短
平稳
一般
较高
简单
一般
一般
小
３
满足
有
长
平稳
较大
高
复杂
较难
较高
较大
４
满足
有
较长
一般
一般
较高
简单
易
低
较小
５
满足
有
长
平稳
较大
高
最复杂
难
较高
大
综上所述：
以上方案都能实现水平方向往复运动，但是印花过程中要求停止一段时间以便保证印花质量。
方案五性能最好，但成本和加工难度都高；方案三磨损严重，方案一、二、四工作性能差不多；方案三虽然工作性能较好，但加工难度比较大，成本较高。
3、置瓶座的运动机构设计
方案一
方案二
方案三
方案四
表2.4置瓶座的运动机构性能分析
方案号
功能
经济适用性
运动变换
单向间歇
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
有
较平稳
有
较低
复杂
难
高
小
2
满足
有
较平稳
有
高
较复杂
较难
高
小
3
满足
有
平稳
有
一般
较简单
较难
高
小
4
满足
有
平稳
有
一般
简单
复杂
高
小
综上所述：
四种机构都能实现单向的间歇运动，槽轮不完全齿轮机构间歇运动机构的优点是结构简单、运转可靠、转位精确，无需专门的定位装置，易实现工作对动程和动停比的要求。
通过适当选择从动件的运动规律和合理设计凸轮的轮廓曲线，可减少动载荷和避免冲击，以适应高速的要求。
在此基础上，方案一、方案二和方案三在设计复杂性和加工难度上比较，方案四比较简单。
4、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）凸轮印花机构，槽轮输送机构，移动凸轮定位机构
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。
通过控制不完全齿轮可以控制定位的时间和滑块的移动距离。
方案一
（1）
方案一
（2）
、
2）凸轮印花机构，不完全齿轮输送机构，移动凸轮定位机构
如图下图示，印花机构是由凸轮机构构成的，输送机构由不完全齿轮机构完成。
定位机构由移动凸轮滑块机构组成。
方案二
3）凸轮印花机构，槽轮输送机构，不完全齿轮定位机构
如图3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。
方案三
（1）
方案三
（2）
4）凸轮印花机构，不完全齿轮输送机构，摇杆定位机构
方案四
（1）
方案四
（2）
4、机构组合方案的确定
由于完成印花机构三个基本动作中都需要短暂的间歇或长时间的间歇运动
考虑以上功能的运动要求在我制定的四个方案中都满足功能要求但由于方案二中不完全齿轮输送机构，考虑到加工困难，制作成本高等因素因此不选方案二;方案三中在印花机构中不完全齿轮在同一个周期只能存在两次间歇因此效率低，因此不选用;方案四加工及定位较难，因此不选用；方案一中采用凸轮印花机构，满足功能要求，采用槽轮机构运送可以实现间歇运动，采用凸轮机构来压紧均满足要求。
方案一的各机构运动循环过程；
首先槽轮带动传送
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