玻璃瓶印花机的设计机械原理课程设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业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 目 录一 设计题目 1.1 设计目的41.2 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52.2 方案选择与分析62.3执行机构设计24三 传动系统方案设计3.1 传动方案设计353.2 电机的选择373.3传动装置的总传动比和各级传动比分配383.4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

2、动装置原始数据：方 案 号12345678910分配轴转速n(r/min)60606050505045454545分配轴输入功率P（kw)1.41.31.21.21.11.01.11.00.90.8玻璃瓶单程移距（mm）120115110印花图章上下移距（mm）555250定位压块左右移距（mm）302520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=2.53.5；（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

3、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

4、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

5、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

6、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=2.53.5；（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

7、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N233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

8、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 满足 长 平稳 强 较高 较简单较难较高较大 满足 无有冲击 一般高 复杂易低较小 满足 较短 一般 一般 高 复杂易低较小 满足 较短 一般一般 高 复杂易低较小 满足 长平稳 一般 高 复杂 难较高 较小 满足 短 较差 一般 低 较简单易低较小 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

9、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 满足 有 长 平稳 大较高 复杂较难较高较小 满足 有短平稳一般 较高 简单 一般一般 小 满足 有 长 平稳 较大高 复杂 较难 较高 较大 满足 有 较长 一般一般较高 简单 易 低较小 满足

10、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

11、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，

12、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）

13、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；首先槽轮带动传送带运动，传送带带动置平座运动。其次压紧装置开始压紧瓶子起到定位作用。此后印花机构开始印花。在一个循环

14、中完成三个动作。2.3执行机构设计1.执行机构设计执行机构分别为：凸轮印花机构槽轮输送机构 = 3 * GB3 移动凸轮定位机构印花机构的设计:凸轮机构的设计；输送机构的设计:槽轮机构的设计；定位机构的设计:凸轮机构的设计；1）印花机构的设计凸轮机构设计作图法：凸轮推程运动角取110左右，远休止角s取120左右，回程运动角取与推程运动角相等，近休止角s取20左右。升程h取50mm。为了防止出现刚性冲击，故采用等加速等减速运动规律。经计算：a=32.653a=38，故满足要求！ 2、 传输机构槽轮机构设计：将槽轮机构的转角设计为90度槽轮机构转速为45r/min根据以上数据确定齿轮半径 :间距l

15、10 110=(2r)/4 r=70.028mm 取r=70mm运动循环图:3）定位机构的设计：凸轮机构设计作图法：凸轮推程运动角取100左右，远休止角s取140左右，回程运动角取与推程运动角相等，近休止角s取20左右。升程h取20mm。为了防止出现刚性冲击，故采用等加速等减速运动规律。经计算：a=37.699a=38，故满足要求！ 2、 各个机构先后运动循环图：主动件开始旋转，印章开始向下移动，定位机构开始朝玻璃瓶指定印花位置移动，传送带带动玻璃瓶向指定印花位置移动。主动件旋转90，传送带带动玻璃瓶移动到预期位置并停留，带停止运动，玻璃瓶等待印花。主动件旋转100，传送带带来玻璃瓶固定在预期

16、印花位置并停留等待印花。主动件旋转110，印章达到印花位置并开始印花。主动件旋转230，印章机构印花完成开始离开玻璃瓶向上移动。主动件旋转240，定位机构开始离开玻璃瓶往回移动。主动件旋转340，印章和定位机构回到起始位置并停留。主动件旋转360，一个玻璃瓶印花完成，准备开始下一个循环！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

17、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

18、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：方 案 号10

19、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=2.53.5；（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）。3.2、电动机的选择：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。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 查表可得：对

20、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=0.8/0.868=0.922KW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=2.53.5，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=(2.53.5)( 35)2 nw =（22.5 87.5 ）nw=(22.587.5)45=1012.53937.5 r/min符合这一转速范围的同步转速有1000 r

21、/min、1500r/min和3000 r/min，根据容量和转速，由有关手册查出两种适用的电动机型号。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。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，选择中等转速，选择方案如下： 方案电动机型号额定功率ped/kw电动机转速/ r/min同步满载1Y802-21.1300028252Y90S-41.115001400综合考虑，认为方案2的传动比较合适，所以选定电动机的型号为Y90S-4.Y90S

22、-4电动机数据如下: 额定功率：1.1 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i总= n满/ nw =1400/45= 31.112 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,取i12=2.5；则减速器的总传动比为 i减=i总/2.5=31.11/2.5=12.444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=1.3idi减= igid = 1.3i2d =12.444i2d =12.444/1.3=9.5723id =3

23、.0939ig=1.3id=1.33.0939=4.0221 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=560/4.0221=139.23 r/min轴 n=n/ id =139.23/3.0939=45 r/min计算各轴的输入和输出功率：轴： 输入功率 P= Pd带=0.9220.96=0.88512 kw 输出功率 P= 0.88512轴承=0.885120.99=0.8763 kw轴： 输入功率 P=0.87

24、63齿轮=0.87630.97=0.85 kw 输出功率 P= 0.85轴承=0.850.99=0.8415 kw轴 输入功率 P=0.8415齿轮=0.84150.97=0.8163 kw 输出功率 P= 0.8163轴承=0.81630.99=0.8081 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=9.551060.922/1400=6.29103 Nmm轴： 输入转矩 T=9.55106P / n=9.551060.88512/560=1.51104 Nmm 输出转矩 T=9.55106P / n=9.551060.8763/560=1.49104

25、 Nmm轴： 输入转矩 T=9.55106P / n=9.551060.85/139.23=5.83104 Nmm输出转矩 T=9.55106P / n=9.551060.8415/139.23=5.77104 Nmm轴 输入转矩 T=9.55106P / n=9.551060.8163/45=1.73105 Nmm输出转矩 T=9.55106P / n=9.551060.8081/45=1.71105 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0.9226.2910314000.96轴0.885

26、120.87631.511041.491045604.0220.97轴0.850.84155.831045.77104139.233.0940.97轴0.81630.80811.731051.7110545四、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。最初我是一点头绪也没有，但是在老师的讲解下，我逐渐有了思路；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、链条传动原理等组合起来的。通过对有关书籍的参考，和老师耐心的教导，我对这次课程设计找到了点感觉，同时也产生了一定的兴趣。于是我去图书馆和网上查阅了相关的资料，看到了许多的机器和设备，这让我

27、大开眼界，也学习到了很多设计方法和思想。在设计的过程中，让我各方面的能力得到了锻炼，比如说CAD软件的应用，PRO-E的渲染方法，传动机构的计算等，虽然运用并不是很会，但是在老师和同学的帮助下，这些问题都一一得到了破解。这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意义所在有了初步了解。换句话说，因这次课程设计我把理论与实践运用结

28、合了起来，达到了学以致用的目的。通过这次玻璃瓶印花机构及传动装置的设计，我知道其实要做一项课程设计并不简单，要把它做好就更不易了，从中我也感到自己的知识面其实是很狭隘的。在理论知识的贯穿上和用理论解决实际问题的能力上也有待提高。这次课程设计使我锻炼了实际操作能力，也更好地把理论知识与实际操作相结合，做到学以致用把理论运用到实际的生产生活中完成了设计的最初阶段，同时复习了先前学习的知识以及与其相关的一些实用知识，为以后专业的深入学习奠定了基础。几周机械原理设计的学习及锻炼，我明白了许多在课堂上不懂的知识，也让我深刻体会到实践学习的重要性。正是这种实践练习，使我看到了自己的不足，学会了很多解决问题

29、的方法。此次课程设计使我有了很大的收获，锻炼了我解决实际问题的能力，使我学会了勇于创新，扩展思路的解决问题的方法，还加强了和同学之间的团队协作精神。我们每个人都会遇到不同的困难，而对一个又一个的困难相信只要大家一起努力共同克服，这些困难都是不值得一提的，与此同时，也促进的我们之间的友谊。总而言之这次课程设计所获得不仅仅是知识，而且还得到了宝贵的锻炼机会，为以后的设计提供了宝贵的经验，对于未来的学习也起到了积极地作用，因此在以后的学习生活中我要更加努力地去学习并且广泛的去学习相关的知识，丰富自己的知识储备。同时这次设计在同时也对我以后的学习产生了好的影响，让我对学习产生兴趣，因为我亲眼看到自己学

30、习到的理论通过自己的双手真正的实践出对自己生活有用的产品了，看到学习的收益，也看到了未来的生活方向。因此我要好好学习专业知识,为以后的出路打下很好的基础.五、参考文献【1】申永胜.机械原理教程.北京：清华大学出版社.1999【2】丘宣怀.机械设计教程.北京：高等教育出版社.1997【3】张春林 取继方.张美麟.机械创新设计.北京:机械工业出版社.2001【4】卢子馨.平面四杆机构运动综合.山东:石油大学出版社.1991【5】黄茂林.机械原理.北京:机械工业出版社.2002【6】赵明生.机械工程手册.北京:机械工业出版社.1996【7】李秀珍 曲玉峰.机械设计基础.北京:机械工业出版社.2000

31、【8】王之栋 王大康.机械设计综合课程设计.北京:机械工业出版社.2003【9】黄荣.多杆直线导向机构的设计方法与轨迹图谱.北京:机械工业出版社.1994 【10】洛克.机械原理.德国：机械工业出版社.2003【11】刘政昆.间歇运动机构.大连：大连理工大学出版社，1991【12】刘会英 杨志强.机械原理.北京:机械工业出版社.2003【13】 罗洪量主编，机械原理课程设计指导书（第二版），北京：高等教育出版社，1986年。方案总图仿真图执行机构 凸轮机构凸轮机构弹簧滑块机构毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出