【2017年整理】机械原理课程设计玻璃瓶印花机构及传动装置.doc

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： 指导教师： 完成日期：目 录一 设计题目 11.1 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……………………………………………………132.4 机械系统方案设计运动简图……………………………………17三 传动系统方案设计3.1 传动方案设计……………………………………………………183.2 电动机的选择……………………………………………………193.3 传动装置的总传动比和各级传动比分配………………………203.4 传动装置的运动和动力参数计算………………………………21四 设计小结……………………………………………………………22五 参考文献……………………………………………………………23一 设计题目1.1 设计目的2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、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31.3 设计条件及设计要求分配轴转速 n(r/min) 20分配轴转矩 M(N·mm) 1300玻璃瓶单程移距（mm） 120印花图章上下移距（mm） 55定位压块左右移距（mm） 30（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≤ 3；（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4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 1 组合分类表玻璃瓶输送功能 间歇机构 组合机构 棘轮机构玻璃瓶定位功能 曲柄滑块机构 组合机构 凸轮机构印花功能 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 N＝3×3×3 个＝27 个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) 印花机构方案一5方案二方案三 6方案四 表 2 印花机构部分运动方案定性分析主 要 性 能 特 征 功 能 功 能 质 量 经 济 适 用 性 方 案 号 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 1 满足 较长 较平稳 强 较高 复杂 较难 较高 较大2 满足 长 平稳 强 高 复杂 较难 较高 较大3 满足 较短 一般 一般 高 较简单 易 低 较小4 满足 短 平稳 强 低 最复杂 最难 较高 较大 5 满足 较长 一般 一般 高 较简单 易 低 较大对以上方案初步分析如表 2。

从表中的分析结果不难看出，方案 3,4 的性能明显较差；方案 1 尚可行，方案 2，5 有较好综合性能，因此 1，2, 5 这三个方案可作为被选方案，待运动设计，运动分析和动力分析后，通过定量评价选出最优方案2) 玻璃瓶输送机构7方案一方案二8方案三表 3 玻璃瓶输送机构部分运动方案定性分析功能 经 济 适 用 性方案号 间歇送进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 有 平稳 一般 较高 较复杂 较难 较高 较大2 有 平稳 强 较高 较复杂 较难 较高 较大3 有 平稳 一般 较低 复杂 难 高 较小4 有 平稳 较强 较高 较复杂 较难 较高 较大5 有 平稳 一般 较低 复杂 最难 高 较小9对以上方案初步分析如表 3从表中的分析结果不难看出，方案 3,5 的性能较差；方案 2，4 较好，而方案 1 可为最优方案因此 1 这个方案可作为被选方案，待运动设计，运动分析和动力分析后，通过定量评价选出最优方案3) 玻璃瓶定位机构方案四方案五10方案六表 4 玻璃瓶定位机构部分运动方案定性分析主 要 性 能 特 征 功 能 功 能 质 量 经 济 适 用 性 方 案 号 运动变换 增力 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 １ 满足 弱 较短 较平 稳 一般 较高 最复杂 较难 较高 最大 ２ 满足 较强 较长 一般 强 较高 复杂 较难 较高 较小 ３ 满足 强 短 有冲 击 一般 高 简单 易 低 较大 ４ 满足 弱 短 有冲 击 一般 较高 简单 易 低 较小 ５ 满足 较强 长 平稳 强 较高 复杂 较难 较高 较小 ６ 满足 强 长 平稳 一般 高 复杂 较难 较高 较小 对以上方案初步分析如表 4。

从表中的分析结果不难看出，方案 1，3 的性能明显较差；方案 2，4，5 尚可行，方案 6 有较好综合性能，因此2，4，5，6 这四个方案可作为被选方案，待运动设计，运动分析和动力分析后，通过定量评价选出最优方案3. 执行机构运动方案的形成11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-弹簧印花机构，槽轮输送机构，摇杆-弹簧滑块定位机构如图 1 所示，印花机构是由凸轮机构和弹簧组合而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摇杆的长度可以控制定位的时间和滑块的移动距离弹簧滑块机构可以供给玻璃瓶足够的压力使其定位图 12) 凸轮—连杆印花机构，不完全齿轮输送机构，圆柱凸轮定位机构如图 2 示，印花机构是由凸轮—连杆机构组成的输送机构由不完全齿轮机构完成定位机构由圆柱凸轮机构组成12图 23) 槽凸轮印花机构，槽轮输送机构，槽凸轮定位机构如图 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图 34．机构组合方案的确定13根据所选方案是否能满足要求的性能指标，结构是否简单、紧凑；制造是否方便；成本是否低等选择原则经过前述三个综合方案的评价，采用系统工程评价法进行分析论证，确定方案一是上述三个方案中最为合理的方案2.3 执行机构设计1.执行机构设计执行机构分别为：① 凸轮-弹簧印花机构② 槽轮输送机构③ 摇杆-弹簧滑块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:摇杆机构的设计；1）印花机构的设计凸轮机构设计作图法：凸轮推程运动角 Φ 取 150°左右，远休止角 Φs 取 30°左右， 回程运动角 Φ′取与推程运动角 Φ 相等，近远休止角 Φs′取 30°左右升程 h 取55mm为了防止出现刚性冲击，故采用等加速等减速运动规律设计结果如图五14图五其中基圆半径 R1=15mm，R2=65mm，滚子半径 r=5mm下面的四张截图，均为通过软件，所做的移动从动件盘形滚子凸轮的动态仿真图和不同数据下的动态演示，以及运动规律图，通过这些截图能清晰的反应凸轮的运动规律及动态图形1516172）输送机构的设计槽轮机构设计其 φ 1 角取 90°。

π*D\4=120mmR=76.4mm183）定位机构的设计摇杆机构设计其 φ 2 角取 120°19由图可知 2111230().938LmL20212. 机构运动循环图主动件旋转 15 o，印章开始离开玻璃瓶，向上方移动主动件旋转 120 o，定位压块向右移动，离开玻璃瓶主动件旋转 135 o，传送带带动玻璃瓶向左移动主动件旋转 165 o，印章停止移动主动件旋转 180o，定位压块开始向左移动主动件旋转 195 o，印章开始向下方移动主动件旋转 225 o，传送带停止运转主动件旋转 240 o，定位压块压紧玻璃瓶，并停止移动主动件旋转 345 o，印花图章接触玻璃瓶，停止移动，开始印花过程开始下一个循环222.4 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2。