1、 机械设计 综合 课程设计说明书 旋转型灌装机设计 姓 名： 班 级： 机械班 学 号： 指导教师： 设计时间： 2015-1-5 至 2015-1-16 2 目录 一、 设计题目 . 3 二 、 工 作原理 . 3 三 、 原始数据 . 3 四 、 执行部分机构方案设计 . 3 4.1 分析执行机构的方案 . 3 4.2 拟定执行机构方案 . 5 4.3 执行机构运动循环图 . 6 五 、 初定电机转速及传动装置方案 . 6 5.1 电机转速 . 6 5.2 传动装置方案 . 6 六 、 执行机构尺寸设计及运动分析 . 7 6.1 旋转工作台间隙运动机构的尺寸设计及运动分析 . 7 6.2
2、传送轮的尺寸设计及运动分析 . 8 6.3 带轮、链轮的设计 . 9 6.4 锥齿轮的设计 . 10 七 、 传动装置总体设计 . 10 7.1 选择电动机 . 10 7.2 计算总传动比，并分配传动比 . 11 7.3 计算各轴的运动和动力参数 . 11 八 、 传动件的设计计算 . 12 九 、 轴及与其配套的滚动轴承、键的设计计算 . 13 9.1 轴的设计计算 . 13 9.2 滚动轴承的设计计算 . 16 9.3 键的设计计算 . 17 十 、 设计小结 . 19 十一 、 参考文献 . 20 3 一 、 设计题目 旋转型灌装机设计 二 、 工作原理 固定工作台传送带转台图题 10.
3、1 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，封口等工序为保证这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。如图题 10.1 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。 三 、 原始数据 该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动。技术参数见表题 10.1 表题 10.1 旋转型灌装机技术参数 方案号 转台直径 mm 电动机转速 /minr 灌装速度 /minr A 600 1440 10 B 550 1440 12 四、 执行部分机构方案设计 4.1 分析执行机构的方案
4、（ 1） 采用灌装泵灌装流体，泵固定在某工位的上方。 （ 2） 采用软木塞或金属冠盖封口，它们可以由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机 构压入（或通过压盖模将瓶盖紧固在瓶口）。设计者只需设计作直线往复运动 4 的压盖机构。压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。 （ 3）此外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台的间歇传动。为保 证停歇可靠，还应有定位（锁紧）机构。间歇机构可采用槽轮机构、 不完全齿轮机构等。定位 锁紧机构可采用凸轮机构等。 方案一： 用定轴轮系减速，由不完全齿轮实现转台的间歇性转动。此方案的优点是，标准直齿轮与不完全齿轮均便于加工。特点：一方面，传动比过大，用定轴轮系
5、传动时，占用的空间过大，使整个机构显得臃肿，且圆锥齿轮加工较困难；另一方面，不完全齿轮会产生较大冲击，同时只能实现间歇性转动而不能实现自我定位。 方案二： 图题 10.2 步进式传输机构 灌装与压盖部分采用等宽凸轮，输送部分采用如图题 10.2 所示的步进式传输机构。缺点：等 宽凸轮处会因摩擦而磨损，从而影响精确度；步进式传输机构在输出瓶子的时候，需要一运动精度高的拨杆。 方案三： a如图题 10.3 所示，由电动机带动，经蜗杆涡轮减速；通过穿过机架的输送带输入输出瓶子； 由槽轮机构实现间歇性转动与定位；压盖灌装机构采用同步的偏置曲柄滑块机构。 图题 10.3 参考方案图 5 图题 10.4
6、进料口、进盖口、余料出口图 另外，在压盖灌装 机构中，分别设置了进料口、进盖口以及余料的出口如图题 10.4 所示。 b优缺点分析。 优点：蜗轮蜗杆传动平稳，传动比大，结构紧凑；传送带靠摩擦力工作，传 动平稳，能缓 冲吸震，噪声小；槽轮机构能实现间歇性转动且能较好地 定位，便于灌装、压盖的进行。 缺点：在平行四边形机构中会出现死点，在机构惯性不大时会影响运动的进 行；由于机构尺寸的限制，槽轮需用另外的电动机来带动。 方案四： 用如图题 10.5 所示凸轮机构作为压盖灌装机构，从而六个工位连 续工作，以提高效率。 图题 10.5 采用凸轮机构压盖灌装机构图 4.2 拟定执行机构方案 通过比较最终
7、选择方案一： 用定轴轮系减速，由不完全齿轮实现转台的间歇性转动。 优点：标准直齿轮与不完全齿轮均便于加工。 6 4.3 执行机构运动循环图 为了使灌装机各运动构件运动协调配合，我们设计了如下直线式动循环图 五 、 初定电机转速及传动装置方案 5.1 电机转速 在原始数据中选择方案 B：转台直径为 550mm，电动机转速为 1440r/min，灌装速度为 12r/min。 5.2 传动装置方案 特点 寿命 应用 齿轮传动 承载能力和速度范围大；传动比恒定，采用卫星传动可获得很大传动比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。制造和安装精度要求高，精度低时，运转有噪音；无过载保护作用 取决于齿轮材料的接触和
8、弯曲疲劳强度以及抗胶合与抗磨损能力 金属切削机床、汽车、起重运输机械、冶金矿山机械以及仪器等 蜗杆传动 结构紧凑，单级传动能得到很大的传动比；传动平稳，无噪音；可制成自锁机构；传动比大、滑动速度低时效率低；中、高速传动需用昂贵的减磨材料；制造精度要求高，刀具费用贵。 制造精确，润滑良好，寿命较长；低速传动，磨损显著 金属切削机床（特 别是分度机构）、起重机、冶金矿山机械、焊接转胎等 7 由上述几种主要的传动装置相互比较可知，由于传动效率高等原因，故选择齿轮传动，第一级传动选择带传动， 可对电动机起到过载保护的作用。 六 、 执行机构尺寸设计及运动分析 6.1 旋转工作台间隙运动机构的尺寸设计及
9、运动分析 设计任务书的要求的灌装速度是 12r/min。由于 旋转工作台有 6 个凹槽，所以旋转工作台 1min 内要转 2 转，即 2r/min，也即从动槽轮的转速也是带传动 轴间距范围大，工作平稳，噪音小，能缓和冲击，吸收振动；摩擦型带传动有过载保护作用；结构简单，成本低，安装要求不高；外廓尺寸较大；摩擦型带有滑动，不能用于分度链；由于带的摩擦起电，不宜用于易燃易爆的地方；轴和轴承上的作用力很大，带的寿命较短 带轮直径大，带的寿命长。普通V 带 3500-5000h 金属切削机床、锻压机床、输送机、通风机、农业机械和纺织机械 链传动 轴间距范围大；传动比恒定；链条组成件间形成油膜能吸振，对
10、恶劣环境有一定的适应能力， 工作可靠；作用在轴上的荷载小；运转的瞬时速度不均匀，高速时不如带传动平稳；链条工作时，特别是因磨损产生伸长以后，容易引起共振，因而需增设张紧和减振装置 与制造质量有关 5000-15000h 农业机械、石油机械、矿山机械、运输机械和起重机械等 8 2r/min，因为我们设计的槽轮有六个径向槽，并且主动拨盘只有 1个圆销，所以主动拨盘的转速为 12r/min。而传送轮有三个凹槽，旋转工作台转速2r/min,则传送轮转速应为 4r/min。而传送皮带轮我们设定的转速是 8r/min。由机构运动简图可以将 III 级减速轴的转速设定为 24r/min。 由于要求灌装速度为
11、 12r/min，因此每个工作间隙为 5s，转台每转动 60用时 5/6s，停留 25/6s，运动规律 如图下图所示。 由此设计如下槽轮机构，完成间歇运用，以达到要求。槽轮机构具有以下特点： 构造简单，外形尺寸小； 机械效率高，并能较平稳地，间歇地进行转位；但因传动时存在柔性冲击，故常用于速度不太高的场合；同时由于槽轮机构具有自行锁紧的功能，所以能用于此机构的定位作用。 具体数据如下： 从动槽轮 15 如图所示有六个径向槽，并且从动槽轮的转速为 2r/min; 主动拨盘有一个拨动圆销，并且主动拨盘的的转速为 12r/min; 齿轮 13 的直径设计为 150mm，主动拨盘 14 的直径为200
12、mm。 6.2 传送轮的尺寸设计及运动分析 9 传送轮是为了将传送带的连续传送转变为间隙有序地传送到旋转工作台的工位 1，这样就可以利用传送轮转动 120的时间间隔来使空容器间隙有序的传送到位。 如图所示传送伦上设计有三个互成 120的凹槽，传送轮直径为 200mm。其运动规律如下图所示： 由上图可知，旋转工作台转动 1转，有 6 个容器完成灌装和封口压盖，由于传送轮上只有 3个凹槽，所以传送轮转动在旋转工作台转 1 转的时候，它应该转动 2转。 6.3 带轮、链轮的设计 如图所示： 10 设计数据如 下：链轮 8和 18 的齿数 Z8=25， Z18=75mm，模数 m=2mm, d8=50
13、mm，d18=150mm;i8 18= Z18/ Z8=3,n8=24r/min, n18=8r/min; 链轮 8 和 18 的齿数 Z8 =25， Z18 =75，模数 m=2mm, d8 =50mm， d18 =150mm;i8 18 = Z18 / Z8 =3,n8 =24r/min, n18 =8r/min; 6.4 锥齿轮的设计 轴转速为 24r/min, 轴 转速为 12r/min,故 i7 9=2： 1，设计锥齿轮 7，9的齿数为 30， 60，模数为 2mm，则直径为 60mm,120mm。 七 、 传动装置总体设计 7.1 选择电动机 由原始数据知电动机的转速为 1440r/min。 总效率： =1. 2. 3 n
