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1、機械原理課程設計 1 設計題目 旋 轉 式 灌 裝 機 機械設計及其自動化 209-1 班 設 計 者 : 指導教師 : 2007 年 7 月 22 日 機 械 原 理 課 程 設 計 說 明 書 機械原理課程設計 2 目 錄 1 設計要求和條件 . 1.1 設計題目 . 1.2 設計提示 . 1.3 原始數(shù)據 . 2 機構設計運動說明 . 3 機構組合運動 . 3.1 機構運動循環(huán)圖 . 3.2 組合方式： . 4 灌裝 機的傳動條件 . 5 整個機器運動過程 . 小結 . 致 謝 . 參考文獻 . 機械原理課程設計 3 前 言 自進入 21 世紀以來，市場愈加需要各種各樣性能優(yōu)良、質量可靠

2、、價格低廉、效率高、低能耗的機械產品，而決定產品性能、質量、水平、市場競爭能力和經濟效 益的重要環(huán)節(jié)是產品設計。 機械原理課程設計是深化了解機械原理課程內容，綜合運用機械原理課程所學理論知識和技能解決實際問題，提高動腦動手能力的重要環(huán)節(jié)。此課程在教學內容方面著重基本知識、基本理論和基本方法的掌握，在培養(yǎng)實踐能力方面著重設計構思和設計技能的基本訓練，使學生對工程實際具有分析、解決問題的能力，在設計中具有創(chuàng)新思維。 另外，機械原理課程設計還加深回顧了動手畫圖能力，設計圖紙時，通過手動畫圖來調整設計方案，最后運用計算機輔助畫圖功能 AutoCAD 來完成機械簡圖。 旋轉型灌裝機：待灌瓶由傳送系統(tǒng) (

3、一般經 洗瓶機由輸送帶輸入 )或人工送入灌裝機進瓶機構 ,瓶子由灌裝機轉盤帶動繞主立軸旋轉運動進行連續(xù)灌裝 ,轉動近一周時瓶子己灌滿 ,然后由轉盤送入壓蓋機進行壓蓋。這種灌裝機在食品、飲料行業(yè)應用最廣泛 ,如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌裝 ,此機主要由流體輸送 (即供料系統(tǒng) )、容器輸送 (即供瓶系統(tǒng) )、灌裝閥、大轉盤、傳動系統(tǒng)、機體、自控等部分所組成 ,其中灌裝閥是保證灌裝機能否正常工作的關鍵。 綜述，機械原理課程設計是以運動方案設計為主，讓學生根據所給要求，通過對所學知識綜合運用，運用簡單的機構組成，獨立提出運動設計方案，經分析，比 較后確定最佳方案，以發(fā)揮學生的主觀性、創(chuàng)造力。 機械原理

4、課程設計 4 旋轉型灌裝機設計說明書 1 設計要求和條件 1.1 設計題目 設計旋轉型灌裝機。在轉動工作臺上對容器（如玻璃瓶）連續(xù)灌裝液體（如飲料，酒，冷霜等），轉臺有多工位停歇，以實現(xiàn)灌裝，封口等工序。為保證在這些工位上能夠準確的灌裝，封口，應有定位裝置。如下圖所示，工位 1：輸入空瓶；工位 2：灌裝；工位 3：封口；工位 4：輸出灌裝好的容器。 4321固定工作臺傳送帶轉臺該機采用電動機驅動，傳動方式 為機械傳動。技術參數(shù)見下表 表 1 旋轉型灌裝機技術參數(shù) 方案號 轉臺直徑 /min 電動機轉速 /min 灌裝速度 /min D 525 960 12 機械原理課程設計 5 1.2 設計提

5、示 . . 裝瓶泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。 . . 屬冠蓋封口，它們可有氣泵吸附在壓蓋機構上，有壓蓋機構壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在）瓶口。設計者只需設計作直線往復運動的壓蓋機構。壓蓋機構可采用移動導桿機構等平面連桿機構或凸輪機構。 . . 此外，需要設計間歇動機構，以實現(xiàn)工作轉臺間歇傳動。為保證停歇可靠，還應有定位（鎖 緊）機構。間歇機構可采用槽輪機構、不完全齒輪機構等，定位（鎖緊）機構可采用凸輪機構等。 1.3 原始數(shù)據 1.3.1 總傳動比 :i=min/min/72960rr =340 ； 1.3.2 電動機 ： 轉速 n=960r/min； 1.3.3 凸輪 : 轉速 n=

6、72r/min； 基圓半徑 r=60mm；推程 =回程 =40mm。 1.3.4 槽輪 : 轉速 n=72r/min； =30 ,根據 C=r/sin =R/cos 槽輪撥盤中心距 c=2r=160mm； 槽 輪名義外圓半徑 R= 3 r=139mm； 轉臂半徑 r=80mm,鎖止弧半徑 R =KR=47mm； 滾子半徑 =r/6=13.3mm. 1.3.5 轉臺 : 直徑 d=525mm,轉速 n=12r/min. 1.3.6 傳動系統(tǒng) :齒輪系傳動 標準圓柱齒輪 : 模數(shù) m=5,齒頂高系數(shù) ha*=1,c*=0.25, =20 Z1=40,d1=mz1=200mm: Z3=37,d2=m

7、z2=185mm； Z2=Z2 =36,d2 =mz2 =180mm； Z4=Z4 =Z5=Z5 =42 機械原理課程設計 6 P= m=15.7mm 2 機構設計運動說明 所選機構：凸輪機構，槽輪機構，齒輪傳動機構。如下圖所示 圖 1 機構簡圖 原動機：選擇驅動機構時，必須嚴格分析每一包裝動作的運動規(guī)律、調節(jié)范圍，如明確工作行程和回程運動的速度和加速度的規(guī)律、停歇位置、明確各個執(zhí)行機構在整個包裝循環(huán)周期內相互配合關系。由于各執(zhí)行機構必須準確的協(xié)調配合，故采用集中驅動方式，即原動機為電動機（ n=960r/min） 傳動機構：齒輪傳動，該方案選用輪系為定軸 輪系。其中，通過定軸輪系，實現(xiàn)傳動比

8、I= 工作軸電動機NN min/72 min/960rr = 340 執(zhí)行機構：槽輪機構帶動轉臺實現(xiàn)間歇運動，且為單向轉動。根據轉臺四工位要求，選用槽輪的參數(shù)為：槽數(shù) Z=6，轉臂滾子數(shù) J=1，特性系數(shù) K=21tt =21 (t1 為槽輪轉動時間， t2為槽輪停歇時間 )，運動系數(shù) =211tt t =31 。如下圖所示 機械原理課程設計 7 圖 2 槽輪結構簡圖 圓柱形凸輪機構實現(xiàn)灌裝、封口工序。該課題中，凸輪大小應轉臺需求而變，據課題得，凸輪轉速 n=72r/min，凸輪參數(shù) r=60mm，推程 =回程 =40mm，遠程，回程均按正旋規(guī)律變化，如下圖所示 圖 3 凸輪輪廓曲線 機械原理

9、課程設計 8 180 360270 9060 圖 4 圓柱凸輪推桿的 運動曲線 3 機構組合運動 3.1 機構運動循環(huán)圖 表 2 機構運動循環(huán)圖 灌裝、封口裝置 運動 灌裝、封口工序 轉臺 運動 靜止 凸輪轉角 0 120 360 3.2 組合方式： 凸輪機構 灌裝封口工序 齒輪系傳動機 完成工作 槽 輪機構 轉臺運作 圖 5 組合方式 機械原理課程設計 9 4 灌裝機的傳動條件 旋轉型自動灌裝機，所用的動力都是電動機，其功率一般在 1-3千瓦之間，電動機的轉速通常是很高的，而灌裝機的轉速不過每分鐘幾轉，滿足不了灌裝工作的要求，因此，它的傳動就需要一套合理的變速系統(tǒng)。 對于旋轉型灌裝機傳動部分

10、的要求有以下幾點： 4.1 傳動平穩(wěn) 由于主機完成灌裝任務是在一個酒缸上進行的，它的進瓶、出瓶準確地灌裝等都要求在平穩(wěn)的工作條件下進行。 4.2 傳動系統(tǒng)結構簡單 傳動系統(tǒng)簡單，一方面可以減少功率的 消耗，另一方面設備的精度易達到，同時維修方便。 4.3 安全裝置 旋轉型灌裝機經常出現(xiàn)的問題是瓶子經?？ㄗ?,在設計時應考慮安全裝置，在機器發(fā)生故障時，能自動停車或自動報警，以便及時排除故障。 由于要適應使用廠家經常改變本廠灌裝產品的需求，充分發(fā)揮設備的潛力，做到一機多用，提高的設備的適應能力，因此灌裝機的速度應能當能夠改變（調速）以滿足需要。 另外，在設計傳動系統(tǒng)時考慮到安裝、調試、保養(yǎng)的方便性

11、 ,要滿足人體工程學的要求，給工人帶來方便，要盡量縮短維修時間，要求便于維修、保養(yǎng)。 5 整個機器運 動過程 電源開啟，電動機開始工作（ n=960r/min），帶動輪系傳動實現(xiàn)傳動比 I =40:3,帶動凸輪機構，槽輪機構同時開始工作，凸輪轉軸轉速 n=72r/min，槽輪撥盤轉速 n=72r/min.當具有凹槽的圓柱回轉時，其凹輪的側面通過嵌于凹槽中的滑塊迫使推桿實現(xiàn)上下往復移動，從而實現(xiàn)灌裝，封口工序。在該圓柱凸輪的輪廓線上，可以發(fā)現(xiàn)其遠休接近于圓周時間 2/3。在這段時間內，罐裝、封口工作進行，在其余推程，回程時間內。實現(xiàn)裝置回程。當槽輪撥盤以 n=72r/min 旋轉時，帶動槽輪以n

12、=12r/min 旋轉，達到轉 臺灌裝要求，在該槽輪中 k=1/2，即槽輪工作時間是停歇時間的 1/2，亦即轉臺旋轉時間是停歇時間的 1/2，即實現(xiàn)轉臺與灌裝，封口裝置的協(xié)調配合。 機械原理課程設計 10 小結 課程設計就在我們小組成員的共同努力下即將結束，回顧這幾天來的辛勤努力，再看一下我們的成果。心中充滿了喜悅和一種強烈的集體榮譽感。畢竟是我們的第一次機械設計，是我們對本專業(yè)課程的一次實踐，其中包含了小組成員的辛酸，也包括了每個人的欣喜 .自己根據題目要求 ,自己總體設計，自己動手把設計圖形化，整個過程必須節(jié)節(jié)相扣 ,哪個環(huán)節(jié)出了錯，會給整個設計過程帶來意想不到的 困難，因此需要每個成員慎

13、之又慎 ,絲毫的麻痹大意都不允許出現(xiàn)。 首先說我們的構想 ,在提交指導老師審核之前，我們小組成員用了整整一天的時間去考慮，每個細節(jié)都是經過仔細考慮，恐怕在某個環(huán)節(jié)上出錯。 之后我們小組成員進行了分工，一個總體負責，一個專門負責機構參數(shù)的設計，一個負責畫圖和文檔的編排 .雖然分了工，但我們也不是在自己的責任之外就不去考慮其他成員的任務，我們相互之間發(fā)揚了團結協(xié)作的精神，遇到問題一起解決 ,共同面對設計過程中的問題 ,共同想解決的辦法，同時在解決問題的那個時刻能共同享受那份收獲的喜悅 .這就 是團隊合作的意識， 再者 ,我們在設計構成中，用到了很多圖形軟件，如 Auto CAD。它幫助我們實現(xiàn)我們

14、的設計意圖 ,因此到了現(xiàn)在也才知道，掌握一種圖形軟件會對設計帶來巨大的幫助，同時也感覺到，要想作一個設計師，圖形軟件的應用應該能達到得心應手的程度才算合格，這也是對我們提出的要求?？上У氖?,以前時間浪費了許多，沒有能夠充分利用時間來學習，以至于現(xiàn)在作圖時困難重重，甚至感到力不從心。故在學習本專業(yè)的同時能夠掌握幾種圖形軟件的應用，會對將來走向設計師的職業(yè)有莫大的幫助。 而最重要的就是，既然是機械課程設計，如果對 所學專業(yè)理解和掌握的不好，對于設計而言將會困難重重。課堂上的東西到了現(xiàn)在才算有了更深的理解，很多原來不明白的地方到了現(xiàn)在也才算想通了，這可算是一個跳躍。但歸到底，要想設計出好的作品并能

15、應用到生產實踐中的話，必須將現(xiàn)在的課程教育與動手實踐結合起來，我們認為這也是這次課程設計的目的所在，現(xiàn)在或許會失敗，那可能還無所謂，但是如果將來還失敗的話，那會給社會帶來資源的浪費，無論是人力還是物力。所以我們必須好好學習本專業(yè)課程，同時重視平時的動手實踐機會。要學會將理論與實踐相結合。 通過這次課程設計，我們學會了不少東西 ,團結協(xié)作的意識，課程以外知識的學習 ,以及課程與實踐結合的意識，都是我們所能親身感覺到的，沒有多方面的知識做基礎 ,要想成功簡直是妄想，所以在課程設計結束的同時提醒大家多多重視這次難得的實踐機會。 機械原理課程設計 11 致 謝 通過機械原理的學習，使我對機械制造基礎方

16、面的知識有了很大的了解，這次又通過“機械原理課程設計”更進一步的深入了解了機械原理這門課程，首先要感謝的是我的機械原理授課老師兼“機械原理課程設計”指導老師張涵老師，她平時上課時注重我們的理論知識，這樣在我們做設計的時候，就有了很強的理論基礎。還 要感謝我們在實習期間幫助與指導我們的實習老師，通過他們的耐心知道，使我們在實習期間少了很多困難，增加了很多額外的書本上沒有的知識，這樣對我們做的此次課程設計有了很大的幫助。同時還要感謝我們小組的成員，大家一星期以來吃苦耐勞，對著一次一次的失敗并沒有任何的氣餒與退縮，才有了現(xiàn)在我們設計的成功。 機械原理課程設計 12 參考文獻 1 孫桓，陳作模，葛文杰 .機械原理 .第七版 .北京：高等教育出版社， 2006 2 殷鴻梁，朱邦賢。間歇運動機構設計 .上海：上海科學技術出版社， 1995 3 裘建新 .機械 原理課程設計指導書 .北京：高等教育出版社， 2006 4 曹龍華 .機械原理 .北京：高等教育出版社， 1986 5 顏洪森 .機械裝置的創(chuàng)造性設計 .北京：機械工業(yè)出版社， 2002 6 姜琪 .機械運動方案及機構設計 機械原理課程設計題例及指導 .北京：高等教育出版社， 1991