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1、機械原理課程設(shè)計 1 設(shè)計題目 旋 轉(zhuǎn) 式 灌 裝 機 機械設(shè)計及其自動化 209-1 班 設(shè) 計 者 : 指導教師 : 2007 年 7 月 22 日 機 械 原 理 課 程 設(shè) 計 說 明 書 機械原理課程設(shè)計 2 目 錄 1 設(shè)計要求和條件 . 1.1 設(shè)計題目 . 1.2 設(shè)計提示 . 1.3 原始數(shù)據(jù) . 2 機構(gòu)設(shè)計運動說明 . 3 機構(gòu)組合運動 . 3.1 機構(gòu)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(jié) . 致 謝 . 參考文獻 . 機械原理課程設(shè)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(zhì)量可靠

2、、價格低廉、效率高、低能耗的機械產(chǎn)品，而決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、市場競爭能力和經(jīng)濟效 益的重要環(huán)節(jié)是產(chǎn)品設(shè)計。 機械原理課程設(shè)計是深化了解機械原理課程內(nèi)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(nèi)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(shè)計構(gòu)思和設(shè)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(shè)計中具有創(chuàng)新思維。 另外，機械原理課程設(shè)計還加深回顧了動手畫圖能力，設(shè)計圖紙時，通過手動畫圖來調(diào)整設(shè)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(zhuǎn)型灌裝機：待灌瓶由傳送系統(tǒng) (

3、一般經(jīng) 洗瓶機由輸送帶輸入 )或人工送入灌裝機進瓶機構(gòu) ,瓶子由灌裝機轉(zhuǎn)盤帶動繞主立軸旋轉(zhuǎn)運動進行連續(xù)灌裝 ,轉(zhuǎn)動近一周時瓶子己灌滿 ,然后由轉(zhuǎn)盤送入壓蓋機進行壓蓋。這種灌裝機在食品、飲料行業(yè)應(yīng)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(zhuǎn)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(guān)鍵。 綜述，機械原理課程設(shè)計是以運動方案設(shè)計為主，讓學生根據(jù)所給要求，通過對所學知識綜合運用，運用簡單的機構(gòu)組成，獨立提出運動設(shè)計方案，經(jīng)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(shè)計 4 旋轉(zhuǎn)型灌裝機設(shè)計說明書 1 設(shè)計要求和條件 1.1 設(shè)計題目 設(shè)計旋轉(zhuǎn)型灌裝機。在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)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(zhuǎn)臺該機采用電動機驅(qū)動，傳動方式 為機械傳動。技術(shù)參數(shù)見下表 表 1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機技術(shù)參數(shù) 方案號 轉(zhuǎn)臺直徑 /min 電動機轉(zhuǎn)速 /min 灌裝速度 /min D 525 960 12 機械原理課程設(shè)計 5 1.2 設(shè)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(gòu)上，有壓蓋機構(gòu)壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在）瓶口。設(shè)計者只需設(shè)計作直線往復(fù)運動的壓蓋機構(gòu)。壓蓋機構(gòu)可采用移動導桿機構(gòu)等平面連桿機構(gòu)或凸輪機構(gòu)。 . . 此外，需要設(shè)計間歇動機構(gòu)，以實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺間歇傳動。為保證停歇可靠，還應(yīng)有定位（鎖 緊）機構(gòu)。間歇機構(gòu)可采用槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)等，定位（鎖緊）機構(gòu)可采用凸輪機構(gòu)等。 1.3 原始數(shù)據(jù) 1.3.1 總傳動比 :i=min/min/72960rr =340 ； 1.3.2 電動機 ： 轉(zhuǎn)速 n=960r/min； 1.3.3 凸輪 : 轉(zhuǎn)速 n=

6、72r/min； 基圓半徑 r=60mm；推程 =回程 =40mm。 1.3.4 槽輪 : 轉(zhuǎn)速 n=72r/min； =30 ,根據(jù) 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(zhuǎn)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(zhuǎn)臺 : 直徑 d=525mm,轉(zhuǎn)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(shè)計 6 P= m=15.7mm 2 機構(gòu)設(shè)計運動說明 所選機構(gòu)：凸輪機構(gòu)，槽輪機構(gòu)，齒輪傳動機構(gòu)。如下圖所示 圖 1 機構(gòu)簡圖 原動機：選擇驅(qū)動機構(gòu)時，必須嚴格分析每一包裝動作的運動規(guī)律、調(diào)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(gòu)在整個包裝循環(huán)周期內(nèi)相互配合關(guān)系。由于各執(zhí)行機構(gòu)必須準確的協(xié)調(diào)配合，故采用集中驅(qū)動方式，即原動機為電動機（ n=960r/min） 傳動機構(gòu)：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(gòu)：槽輪機構(gòu)帶動轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)間歇運動，且為單向轉(zhuǎn)動。根據(jù)轉(zhuǎn)臺四工位要求，選用槽輪的參數(shù)為：槽數(shù) Z=6，轉(zhuǎn)臂滾子數(shù) J=1，特性系數(shù) K=21tt =21 (t1 為槽輪轉(zhuǎn)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(shè)計 7 圖 2 槽輪結(jié)構(gòu)簡圖 圓柱形凸輪機構(gòu)實現(xiàn)灌裝、封口工序。該課題中，凸輪大小應(yīng)轉(zhuǎn)臺需求而變，據(jù)課題得，凸輪轉(zhuǎn)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(shè)計 8 180 360270 9060 圖 4 圓柱凸輪推桿的 運動曲線 3 機構(gòu)組合運動 3.1 機構(gòu)運動循環(huán)圖 表 2 機構(gòu)運動循環(huán)圖 灌裝、封口裝置 運動 灌裝、封口工序 轉(zhuǎn)臺 運動 靜止 凸輪轉(zhuǎn)角 0 120 360 3.2 組合方式： 凸輪機構(gòu) 灌裝封口工序 齒輪系傳動機 完成工作 槽 輪機構(gòu) 轉(zhuǎn)臺運作 圖 5 組合方式 機械原理課程設(shè)計 9 4 灌裝機的傳動條件 旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速通常是很高的，而灌裝機的轉(zhuǎn)速不過每分鐘幾轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)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(wù)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(jié)構(gòu)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(shè)備的精度易達到，同時維修方便。 4.3 安全裝置 旋轉(zhuǎn)型灌裝機經(jīng)常出現(xiàn)的問題是瓶子經(jīng)?？ㄗ?,在設(shè)計時應(yīng)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(yīng)使用廠家經(jīng)常改變本廠灌裝產(chǎn)品的需求，充分發(fā)揮設(shè)備的潛力，做到一機多用，提高的設(shè)備的適應(yīng)能力，因此灌裝機的速度應(yīng)能當能夠改變（調(diào)速）以滿足需要。 另外，在設(shè)計傳動系統(tǒng)時考慮到安裝、調(diào)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(gòu)，槽輪機構(gòu)同時開始工作，凸輪轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速 n=72r/min，槽輪撥盤轉(zhuǎn)速 n=72r/min.當具有凹槽的圓柱回轉(zhuǎn)時，其凹輪的側(cè)面通過嵌于凹槽中的滑塊迫使推桿實現(xiàn)上下往復(fù)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(nèi)，罐裝、封口工作進行，在其余推程，回程時間內(nèi)。實現(xiàn)裝置回程。當槽輪撥盤以 n=72r/min 旋轉(zhuǎn)時，帶動槽輪以n

12、=12r/min 旋轉(zhuǎn)，達到轉(zhuǎn) 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(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)時間是停歇時間的 1/2，即實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺與灌裝，封口裝置的協(xié)調(diào)配合。 機械原理課程設(shè)計 10 小結(jié) 課程設(shè)計就在我們小組成員的共同努力下即將結(jié)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(shè)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(jù)題目要求 ,自己總體設(shè)計，自己動手把設(shè)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(shè)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(gòu)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(jīng)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(gòu)參數(shù)的設(shè)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(wù)，我們相互之間發(fā)揚了團結(jié)協(xié)作的精神，遇到問題一起解決 ,共同面對設(shè)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(shè)計構(gòu)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(shè)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(shè)計帶來巨大的幫助，同時也感覺到，要想作一個設(shè)計師，圖形軟件的應(yīng)用應(yīng)該能達到得心應(yīng)手的程度才算合格，這也是對我們提出的要求。可惜的是 ,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(yīng)用，會對將來走向設(shè)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(shè)計，如果對 所學專業(yè)理解和掌握的不好，對于設(shè)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(shè)計出好的作品并能

15、應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中的話，必須將現(xiàn)在的課程教育與動手實踐結(jié)合起來，我們認為這也是這次課程設(shè)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(jié)合。 通過這次課程設(shè)計，我們學會了不少東西 ,團結(jié)協(xié)作的意識，課程以外知識的學習 ,以及課程與實踐結(jié)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(chǔ) ,要想成功簡直是妄想，所以在課程設(shè)計結(jié)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(shè)計 11 致 謝 通過機械原理的學習，使我對機械制造基礎(chǔ)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(shè)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(shè)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(shè)計的時候，就有了很強的理論基礎(chǔ)。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(shè)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(shè)計的成功。 機械原理課程設(shè)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(gòu)設(shè)計 .上海：上海科學技術(shù)出版社， 1995 3 裘建新 .機械 原理課程設(shè)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(shè)計 .北京：機械工業(yè)出版社， 2002 6 姜琪 .機械運動方案及機構(gòu)設(shè)計 機械原理課程設(shè)計題例及指導 .北京：高等教育出版社， 1991