机械原理课程设计
目录
一、设计任务书 .............................................. 错误！未定义书签。 二、功能分解 ................................................ 错误！未定义书签。 三、机构选型与组合 .......................................... 错误！未定义书签。 四、机械运动循环图 .......................................... 错误！未定义书签。 五、机械运动方案的拟定 ...................................... 错误！未定义书签。
a工作台旋转机构 ........................................ 错误！未定义书签。 b压盖机构 .............................................. 错误！未定义书签。 c灌装机构 .............................................. 错误！未定义书签。 六、原始数据 ................................................ 错误！未定义书签。 七、机械运动简图 ............................................ 错误！未定义书签。 八、各部分参数计算 .......................................... 错误！未定义书签。 九、整体评价与总结 .......................................... 错误！未定义书签。 十、参考资料 ................................................ 错误！未定义书签。 附录：部分主要机构的三维模型图及构件三视图
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机械原理课程设计
一、任务设计书
1、 工作原理及工艺动作过程
设计旋转型灌装机。在转动工作台上对容器（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。如图所示，工位1：输入空瓶；工位2：灌装；工位3：封口；工位4：输出灌装好的容器。
图1 旋转型灌装机
2、 原始数据及设计要求
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。
旋转型灌装机技术参数
3、设计方案提示
（l）灌装机构：采用灌瓶来灌装流体，泵固定在某工位的上方。
（2）压盖机构：采用软木塞或金属冠盖封口，它们可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的压盖机构。压盖机构l可采用移动导杆杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。
（3）间歇传动机构和定位机构：实现工作转台间歇传动。为保证停歇可靠，还应向定位（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 4、设计任务
1）按工艺动作要求拟定运动循环图。
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2）进行转盘间歇运动机构、压盖机构、间歇传动机构和定位机构的选型，实现上述动作要求，并将各机构按照一定的组合方式组合起来； 3）机械运动方案的评定和选择。
4）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。 5）画出机械运动方案简图。
6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。
7）编写设计计算说明书（课程设计专用稿纸）。 8）在三号图纸上完成机械运动简图。 9）准备答辩。
二、功能分解
若要完成任务设计书所要求的功能，需要先完成电动机、减速机构之后分别完成传送带送入、杯子的定位与固定、灌装饮料、利用凸轮或连杆机构加盖、传送带送出这五个部分。 分解功能如下图所示：
三、机构选型与组合 机械系统中的传动机构是把原动机输出的机械能传递给执行机构并实现能量的分配、转速的改变及运动形式的改变的中间装置。传动机构最常见的有齿轮传动、带传动、蜗杆传动等。在设计中，按照功能选择机构的类型。 电动机驱动采用方案B，其转速为1440r/min，灌装速度较快，效率比较高。 减速机构采用齿轮减速与涡轮蜗杆搭配减速。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；蜗轮蜗杆结构紧凑，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。 传送带采用皮带轮机构，讲杯子按照指定方向传送到需要定位与固定的位置、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
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图2旋转型灌装机的功能分解 传送带机构 螺旋形灌装机 杯子的定位与固定 灌装饮料 加盖机构
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单，成本低，安装要求不高；外廓尺寸较大；轴和轴承上的作用力很大，带的寿命较短。
灌装机构采用灌瓶来灌装流体，泵固定在某工位的上方。
工位的间歇运动采用槽轮机构，四个工位采用槽数为4的槽轮机构。
加盖的方法采用凸轮机构，使得压盖杆做竖直方向的周期来回运动。凸轮机构可以产生复杂的运动轨迹，可以自行控制压盖机构的轨迹。
将上述选择好的机构组合起来，便可以实现设计要求中给定的功能。简要分析如下：电动机驱动带动传送带将杯子传送到杯子的定位装置中，并固定好。灌装机构和压盖机构固定在工作台第2和第3工位的上方。第4工位连接灌装完毕的杯子，将完成设计要求的杯子传送出去。
四、机械运动循环图
传送带工作 工作台静止 灌装开启 压盖进 压盖回 转动 工作台静止 灌装开启 压盖进 压盖回 转动 0.15s 3.15s 3.33s 5s 注：空白即为静止状态 本方案以5秒为一个工作周期。 在五秒之内要完成工作台的旋转、灌装装置的开启与关闭、压盖机构的来与回。在本次设计中，最重要的部分就是要控制好整个机构的节奏（具体会在按部分设计中详细介绍）。考虑到灌装的水有一定的流量，所以不能完全100%将灌装与压盖工作周期填满工作台静止的时候。所以工作台静止与工作台转动的时间比为2:1，灌装台开启与灌装台关闭的时间比为3：2，这样可以较好的控制住整个机械的工作效率，使得机构能高效正常的运转。 下表为时间参考表。 时间 0-0.15s 0.15s-1.65s 1.65s-3.15s 3.15s-3.33s 3.33s-5s 在这一个运动周期内，前0-0.15秒是为了缓冲工作台刚刚旋转完所产生的惯性，防止灌
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机构运动状态 工作台静止、灌装机构静止、压盖机构静止 工作台静止、灌装机构开启、压盖机构进程 工作台静止、灌装机构开启、压盖机构回程 工作台静止、灌装机构静止、压盖机构静止 工作台旋转、灌装机构静止、压盖机构静止
机械原理课程设计 装机构倒下的水没有能够进入到杯子内。并且，配合传送带的速度，不需要多余的机构就可以做到定位的功能。 0.15s-1.65s中控制灌装机构的齿轮转动，叶片不能堵塞管道。灌装开始，同时凸轮机构开始运动。各个部分的详细运动在机械运动方案的和各部分的参数设计中会详细讲到。 1.65s-3.15与上一个部分大致相似，但是是回程。 3.15s-3.33s与最开始功能相似，不多赘述。 五、机械运动方案的拟定 机构 转盘的间歇运动机构 槽轮机构 压盖机构 连杆机构 实现方案 不完全机构 凸轮机构 凸轮机构 棘轮机构 齿轮 灌装机构管道的开关 连杆机构 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。 a.槽轮机构的特点
槽轮机构结构简单，易加工，工作可靠，转角准确，机械效率高。但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大，有冲击，并随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不宜用于高速，多用来实现不需经常调节转位角度的转位运动。
b.不完全齿轮的特点
不完全齿轮机构结构简单、制造容易、工作可靠，从动轮运动时间和静止时间可在较大范围内变化。但是从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故一般只用于低速，轻载场合。
c.棘轮的特点
轮齿式棘轮机构结构简单，易于制造，运动可靠，从动棘轮转角容易实现有级调整，但棘爪在齿面滑过引起噪声与冲击，在高速时尤为严重。故常用于低速、轻载的场合，或用于间歇运动控制。
摩擦式棘轮机构传递运动较平稳，无噪音，从动件的转角可作无级调节。但难以避免打滑现象，因而运动准确性较差，不适合用于精确传递运动的场合。
因为在本方案中，控制间歇运动的机构的转速十分低，需要较大的范围内的从动轮运动时间和静止时间。所以在这里我们选择不完全齿轮来实现转盘的间歇运动。 下左图为不完全齿轮的啮合示意图。（下页）
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机械原理课程设计——旋转型灌装机
