机械原理课程设计玻璃瓶印花机构及传动装置.docx

1、机械原理课程设计玻璃瓶印花机构及传动装置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： 2011 年 12 月 10 日 目 录一 设计题目 1.1 设计目的11.2 设计题目11.3 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22.2 方案选择与分析22.3执行机构设计142.4 机械系统方案设计运动简图20三 传动系统方案设计3.1传动方案设计213.2电动机的选择233.3传动装置的总传动比和各级传动比分配243.4传动装置的运动和动力参数计算24四 设计小结26五

2、 参考文献28一 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

3、、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

4、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)15分配轴转矩M(Nmm)280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（=3时 n=12，设计时根据需要来选择。本机构中我选Z=

5、4 n=1 初选中心距=130槽轮槽间角2 2=90对应槽轮槽间角的槽轮运动角1 1=2=90圆销中心的回转半径R1 R1=圆销半径r r=槽轮外圆半径R2 槽顶高A A=槽轮槽长h h槽顶侧壁厚e e=（0.60.8）r但e3mm e=7mm运动系数 =3）定位机构的设计不完全齿轮机构位移-转角图（1）不完全齿轮工作原理： 不完全齿轮1作主动轮顺时针转动，用其轮齿交替的与从动轮2和不完全齿轮3互相啮合可以使齿条作往复移动。当齿轮1的有齿部分在顺时针转动时先与齿条啮合使之右移，脱开后1的有齿部分与齿轮3啮合，齿轮3带动齿条左移。即可调节齿条的间隙运动。 （2）尺寸制定由于不完全齿轮3与齿条2相

6、当于齿轮齿条啮合，本例中要求齿条的左右移距l=20mm 即l=np l=n.m=20 经查表n=3（啮合齿数）m=2通过改变夹紧件的尺寸即可 L=18.84mm也可以满足功能要求。对齿条进行参数确定:取Z=13; M=2; ha=ha*m=2； hf=（ha*+c*）m=2.5； p=m=6.28； h=ha+hc=4.5；对不完全齿轮进行参数设计Z=24; 则d=mz=48mm； da=d+2ha=52mm； df=d-2hf=43mm； db=d*cos=45mm； e=3.14mm； s=3.14mm； a=48mm；对不完全齿轮1进行尺寸设计：Z1=3； d=mz=48mm ；da=d

7、+2ha=52mm；df=d-2hf=43mm；e=3.14mm；s=3.14mm；对不完全齿轮1进行尺寸设计：Z1=10； d=mz=48mm ；da=d+2ha=52mm；df=d-2hf=43mm；e=3.14mm；s=3.14mm；图示3图中1、3为两极限 位置2为任意一位置。2. 机构运动循环图红色：槽轮机构 蓝色：不完全齿轮机构 洋红：槽凸轮机构2.4 机械系统方案设计运动简图三、传动系统方案设计 3.1传动方案设计传动系统位于原动机和执行系统之间，将原动机的运动和动力传递给执行系统。除进行功率传递，使执行机构能克服阻力作功外，它还起着如下重要作用：实现增速、减速或变速传动；变换运

8、动形式；进行运动的合成和分解；实现分路传动和较远距离传动。传动系统方案设计是机械系统方案设计的重要组成部分。当完成了执行系统的方案设计和原动机的预选型后，即可根据执行机构所需要的运动和动力条件及原动机的类型和性能参数，进行传动系统的方案设计。在保证实现机器的预期功能的条件下，传动环节应尽量简短，这样可使机构和零件数目少，满足结构简单，尺寸紧凑，降低制造和装配费用，提高机器的效率和传动精度。根据设计任务书中所规定的功能要求，执行系统对动力、传动比或速度变化的要求以及原动机的工作特性，选择合适的传动装置类型。根据空间位置、运动和动力传递路线及所选传动装置的传动特点和适用条件，合理拟定传动路线，安排

9、各传动机构的先后顺序，完成从原动机到各执行机构之间的传动系统的总体布置方案。机械系统的组成为：原动机 传动系统(装置) 工作机（执行机构）原动机：Y系列三相异步电动机；传动系统(机构)：常用的减速机构有齿轮传动、行星齿轮传动、蜗杆传动、皮带传动、链轮传动等，根据运动简图的整体布置和各类减速装置的传动特点，选用二级减速。第一级采用皮带减速，皮带传动为柔性传动，具有过载保护、噪音低、且适用于中心距较大的场合；第二级采用齿轮减速，因斜齿轮较之直齿轮具有传动平稳，承载能力高等优点，故在减速器中采用斜齿轮传动。根据运动简图的整体布置确定皮带和齿轮传动的中心距，再根据中心距及机械原理和机械设计的有关知识确

10、定皮带轮的直径和齿轮的齿数。故传动系统由“V带传动+二级圆柱斜齿轮减速器”组成。原始数据：已知工作机（执行机构原动件）主轴：转速：nW=15(r/min)转矩：Mb=580(Nm)3.2电动机的选择1） 选择电动机类型按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动。2） 选择电动机容量a工作轴输出功率 ： PW=M/1000 (KW) =nW /30=10/30=1.57 (rad/s)PW=M/1000=5801.57/1000=0.91 KW注：工作轴执行机构原动件轴。b所需电动机的功率：Pd= PW /aa-由电动机至工作轴的传动总效率a =带轴承3齿轮2联 查表

11、可得：对于V带传动: 带 =0.96 对于8级精度的一般齿轮传动：齿轮=0.97对于一对滚动轴承： 轴承 =0.99对于弹性联轴器： 联轴器=0.99则 a =带轴承3齿轮2联=0.960.9930.9720.99= 0.868Pd= PW /a=0.91/0.868=1.049 KW查各种传动的合理传动比范围值得：V带传动常用传动比范围为 i带=24，单级圆柱齿轮传动比范围为i齿=35，则电动机转速可选范围为nd=i带 i齿2nW=(24)( 35)2 nW =（18 100）nW=(18100)15=2701500 r/min符合这一转速范围的同步转速有750 r/min和1000 r/m

12、in两种，根据容量和转速，由有关手册查出两种适用的电动机型号。因此有三种传动比方案：方案电动机型号额定功率ped/kw电动机转速/ r/min同步满载1Y90L-41.5150014002Y100L-61.510009403Y132S-82750710对于电动机来说，在额定功率相同的情况下，额定转速越高的电动机尺寸越小，重量和价格也低，即高速电动机反而经济。若原动机的转速选得过高，势必增加传动系统的传动比，从而导致传动系统的结构复杂。由表中两种方案，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速器的传动比，认为方案1的传动比较合适，所以选定电动机的型号为Y90L-4。Y112M-6电动机数

13、据如下: 额定功率：1.5 Kw满载转速：n满=1400 r/min同步转速：1500 r/min3.3传动装置的总传动比和各级传动比分配1传动装置的总传动比通过分配轴转速为15r/min选择合适的减速器，计算可知总传动比为I=1400/15=93。根据这个我选择V带+二级圆柱斜齿轮减速器。2 分配各级传动比 根据机械设计课程设计表2.2选取，对于三角V带传动，为避免大带轮直径过大，选取i12=2.5； 则减速器的总传动比为i减=i总/2.5=93/2.5=37.2 对于两级圆柱斜齿轮减速器，按两个大齿轮具有相近的浸油深度分配传动比，取ig=1.3id，因此， i减=igid=1.3id2=3

14、7.2 id2=37.2/1.3=28.615 id=5.34 ig=1.3id=1.35.34=6.95注：ig -高速级齿轮传动比；id 低速级齿轮传动比；3.4传动装置的运动和动力参数计算计算各轴的转速：电机轴：n电= 1400 r/min轴 n= n电/i带=1400/2.5=560 r/min轴 n= n/ ig=560/6.95=80.58 r/min轴 n=n/ id =80.58/5.34=15.09 r/min计算各轴的输入和输出功率：轴： 输入功率 P= Pd带=1.0490.96=1.007 kw 输出功率 P= 1.007轴承=1.0070.99=0.99 kw轴： 输

15、入功率 P=0.99齿轮=0.990.97=0.97 kw 输出功率 P= 0.97轴承=0.970.99=0.96 kw轴 输入功率 P=0.96齿轮=0.960.97=0.93 kw 输出功率 P= 0.93轴承=0.930.99=0.92 kw计算各轴的输入和输出转矩：电动机的输出转矩 Td=9.55106Pd /n电=9.55*106*1.049/1400=7.2103 Nmm轴： 输入转矩 T=9.55106P / n=9.551061.007/560=17.2103 Nmm 输出转矩 T=9.55106P / n=9.551060.99 /560=16.88103 Nmm轴： 输入

16、转矩 T=9.55106P / n=9.551060.97/80.58 =114.96103 Nmm输出转矩 T=9.55106P / n=9.551060.96/80.58 =113.78103 Nmm轴 输入转矩 T=9.55106P / n=9.551060.93/15.09=588.57103 Nmm输出转矩 T=9.55106P / n=9.551060.92/15.09=552.58103 Nmm 将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：轴名功率p/kw转矩T ( Nmm)转速n/rmin-1传动比i效率输入输出输入输出电机轴1.533.610314002.5轴1.007 0.

17、9917.210316.881035606.95轴0.970.96114.96103113.7810380.585.34轴0.930.92588.57103552.5810315.09四、设计小结这次课程设计，我拿到的题目是玻璃瓶印花机构及传动装置。其实它就是运用机械原理课上所学过的连杆机构，凸轮，带传动，间歇运动，齿轮传动，链条传动原理等。通过对有关书籍的参考，和老师耐心的教导，我对于我的设计产生了灵感，也引发了我浓厚的兴趣。找对了方向也就找到了设计的突破口。这为我以后的毕业设计带来了很大的方便。原来此设计的关键点在于间歇机构的设计与运用。我在学校的图书馆找到一些相关的资料,回来查了查,看到了很多机构,使我开阔了眼界，也学习到了很多设计方法和思想。在设计的过程中，我也遇到了很多问题，比如CAD的画法，PRO-E的渲染方法，传动机构的计算等，都在老师、同学和书籍的帮助下一一破解。不仅让我学习到解决问题的方法，也体会到成功的喜悦。同时为大四的毕业设计会有很大帮助。在机械原理课上所学的知识是比较理论化的，通过这些理论我了解了一些机构的运动方案与运动轨迹，至于这些构件、这些机构真正要派些什么用场，在我脑中的概念还是挺模糊的，但是在这次为完成课程设计的任务当中，我开始对传授机械原理这门课的真正