旋转型灌装机设计方案

图1 旋转型灌装机

二、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：转台直径为500mm,电动机转速：960r/min，灌装速度：10r/min。

三、设计任务

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．按工艺运动要求拟定运动循环图。

3.机构运动方案的评定与选择。

4.设计传动系统并确定其传动比分配。

5.绘制旋转型灌浆机的运动方案简图。

6．凸轮的设计计算。

7.齿轮机构的设计计算。

8.对传动机构和执行机构进行运动尺寸综合。

9．编写设计计算说明书。

四、功能分析

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。

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。

五、设计方案的拟定及最终确定

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、灌装时灌嘴的定位、封口时的冲压过程，和实现这3个动作的机构的选型和设计问题。（其中考虑到转盘旋转时工件的定位，固定工作台采用外环凸起形式）

经小组成员研究讨论，下面拟定上述3个动作的实现方案：

1.采用灌装泵灌装流体，泵固定在某工位的上方。对于灌嘴的设计可以采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。

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（缩紧）机构。间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构。

机构实现方案

瓶口的灌装机构连杆机构凸轮机构

封口的压盖机构连杆机构凸轮机构

转盘的间歇运动机构槽轮机构不完全齿轮

根据上表分析得知机构的实现方案有 2*2*2=8种实现方案

为了实现灌嘴的定位机构，比较凸轮机构和连杆机构之间的优缺点；

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，而灌装液体时需要一定的停歇时间才能够完成。

2）凸轮机构比连杆机构更容易设计。

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

凸轮机构加工复杂，加工难度大且造价较高，经济性不好。

封口需要短时间来完成，而连杆机构的急进急回功能正好可以实现该过程。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，比较槽轮机构和不完全齿轮之间的优缺点；因为：

与其他间歇运动机构相比，不完全齿轮机构结构简单。

主动轮转动一周时，其从动轮的停歇次数，每次停歇的时间和每次传动的角度等变化范围大，因而设计灵活（在该机构中，需没转停歇六次）。

而且它一般适用于低速、轻载的场合，并且主动轮和从动轮不能互换。

所以在这里我们选择不完全齿轮来实现转盘的间歇运动。

综上可知：转盘的间歇运动机构，我们选择不完全齿轮机构；封口的冲压机构，我们选择连杆机构；灌嘴的定位机构，我们选择凸轮机构。

六、传动机构的设计

1.减速器的设计：

减速器分为三级减速，第一级为皮带传动，后两级都为齿轮传动。具体设计示意图及参数如下：

三级减速的传动比依次为2、6、8。齿轮设计为模数m=5mm，压力角为20度，

齿顶高系

数为1。皮带轮一的齿数为20，轮二的齿数为40，齿轮三的齿数为20，齿轮四的齿数为120，齿轮五的齿数为20，齿轮六的齿数为160。

2.连杆机构的设计：

曲柄长：a=100mm

连杆长：b=500mm

偏心距：e=300mm

行程：s=135mm

3.凸轮机构的设计：

凸轮为灌装机构，以下为推杆的运动规律：

60mm

90°120°300°330°

下图以表格的形式来表示位移和转角的关系：

基圆半径：100mm

滚子半径：30mm

行程：60mm

推程角：30°

回程角：30°

进休止角：120°

远休止角：180°

4.不完全齿轮的设计：

下图为不完全齿轮的工作原理图：

由于设计灌装速度为10r/min，因此每个工作间隙为6s，转台每转动60°用时1s，停留5s，由此设计如下不完全齿轮机构，完成间歇运用，以达到要求。

七、整体评价

在整个系统运用到了连杆机构，不完全机构，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，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——不完全齿轮。且不完全齿轮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。我们设计的直线往复运动的连杆机构，刚好能够完成这一工作任务。

所以总而言之，我们的设计方案是可行的。

八、设计小结

这是上大学以来完成的第一次课程设计，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十天，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，不过经过我们大家的团结努力，一点点克服了困难，最终设计出了自己的方案。

通过这次机械原理课程设计，掌握了一些常用执行机构、传动机构或简单机器的设计方法和过程，提高了我们综合运用机械原理课程理论的能力，培养了分析和解决一般机械运动实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展，对以后的学习也奠定了一定的基础，使我们学得更加轻松，更加高效。

而且，在课程设计的过程中，我们学以致用，用学过的二维画图软件CAD来画出了一些简单的零件，虽然可能很不规范，但是对我们来说，已经把学到的点点滴滴知识都有所运用。这也是一件非常令人有收获的事情了!