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1、機械原理課程設(shè)計 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(zhǔn)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。 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 1.2 設(shè)計提示 １.２.１　裝瓶泵

2、灌裝流體，泵固定在某工位的上方。 １.２.２　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(dǎo)桿機構(gòu)等平面連桿機構(gòu)或凸輪機構(gòu)。 １.２.３　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==； 1.3.2 電動機：轉(zhuǎn)速n=960r/min; 1.3.3 凸輪: 轉(zhuǎn)速 n=72r/min; 基圓半徑r=60mm;推程=回

3、程=40mm。 1.3.4 槽輪: 轉(zhuǎn)速 n=72r/min;θ=30,根據(jù) C=r/sinθ=R/cosθ 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ρ=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(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪: 模數(shù)m=5,齒頂高系數(shù)ha*=1,c*=0.25,α=20 Z1=40,d1=mz1=200mm: Z3=37,d2=mz2=185mm; Z

4、2=Z2’=36,d2’=mz2’=180mm; Z4=Z4’=Z5=Z5’=42 P=πm=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(yán)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(zhǔn)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I====

5、 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==(t1為槽輪轉(zhuǎn)動時間，t2為槽輪停歇時間)，運動系數(shù)τ==。如下圖所示 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 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、

6、封口工序 轉(zhuǎn)臺 運動 靜止 凸輪轉(zhuǎn)角θ 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 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

7、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(zhǔn)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)常卡住,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)

8、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(dāng)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,要滿足人體工程學(xué)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(dāng)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)

9、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(dāng)槽輪撥盤以n=72r/min旋轉(zhuǎn)時，帶動槽輪以n=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。 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

10、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(dǎo)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(zé)，一個專門負責(zé)機構(gòu)參數(shù)的設(shè)計，一個負責(zé)畫圖和文檔的編排.雖然分了工，但我們也不是在自己的責(zé)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

11、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(xué)習(xí)，以至于現(xiàn)在作圖時困難重重，甚至感到力不從心。故在學(xué)習(xí)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(xué)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

12、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(rèn)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(xué)習(xí)本專業(yè)課程，同時重視平時的動手實踐機會。要學(xué)會將理論與實踐相結(jié)合。 通過這次課程設(shè)計，我們學(xué)會了不少東西,團結(jié)協(xié)作的意識，課程以外知識的學(xué)習(xí),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

13、時提醒大家多多重視這次難得的實踐機會。 致 謝 通過《機械原理》的學(xué)習(xí)，使我對機械制造基礎(chǔ)方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(dǎo)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(xí)期間幫助與指導(dǎo)我們的實習(xí)老師，通過他們的耐心知道，使我們在實習(xí)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

14、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。 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?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1995 [3] 裘建新.機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)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(dǎo).北京：高等教育出版社，1991 9