旋转型灌装机设计说明书

机械原理课程设计 1 设计题目 旋 转 式 灌 装 机 机械设计及其自动化 209-1 班 设 计 者 : 指导教师 : 2007 年 7 月 22 日 机 械 原 理 课 程 设 计 说 明 书 机械原理课程设计 2 目 录 1 设计要求和条件 . 1.1 设计题目 . 1.2 设计提示 . 1.3 原始数据 . 2 机构设计运动说明 . 3 机构组合运动 . 3.1 机构运动循环图 . 3.2 组合方式： . 4 灌装 机的传动条件 . 5 整个机器运动过程 . 小结 . 致 谢 . 参考文献 . 机械原理课程设计 3 前 言 自进入 21 世纪以来，市场愈加需要各种各样性能优良、质量可靠、价格低廉、效率高、低能耗的机械产品，而决定产品性能、质量、水平、市场竞争能力和经济效 益的重要环节是产品设计。 机械原理课程设计是深化了解机械原理课程内容，综合运用机械原理课程所学理论知识和技能解决实际问题，提高动脑动手能力的重要环节。此课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法的掌握，在培养实践能力方面着重设计构思和设计技能的基本训练，使学生对工程实际具有分析、解决问题的能力，在设计中具有创新思维。 另外，机械原理课程设计还加深回顾了动手画图能力，设计图纸时，通过手动画图来调整设计方案，最后运用计算机辅助画图功能 AutoCAD 来完成机械简图。 旋转型灌装机：待灌瓶由传送系统 (一般经 洗瓶机由输送带输入 )或人工送入灌装机进瓶机构 ,瓶子由灌装机转盘带动绕主立轴旋转运动进行连续灌装 ,转动近一周时瓶子己灌满 ,然后由转盘送入压盖机进行压盖。这种灌装机在食品、饮料行业应用最广泛 ,如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌装 ,此机主要由流体输送 (即供料系统 )、容器输送 (即供瓶系统 )、灌装阀、大转盘、传动系统、机体、自控等部分所组成 ,其中灌装阀是保证灌装机能否正常工作的关键。 综述，机械原理课程设计是以运动方案设计为主，让学生根据所给要求，通过对所学知识综合运用，运用简单的机构组成，独立提出运动设计方案，经分析，比 较后确定最佳方案，以发挥学生的主观性、创造力。 机械原理课程设计 4 旋转型灌装机设计说明书 1 设计要求和条件 1.1 设计题目 设计旋转型灌装机。在转动工作台上对容器（如玻璃瓶）连续灌装液体（如饮料，酒，冷霜等），转台有多工位停歇，以实现灌装，封口等工序。为保证在这些工位上能够准确的灌装，封口，应有定位装置。如下图所示，工位 1：输入空瓶；工位 2：灌装；工位 3：封口；工位 4：输出灌装好的容器。 4321固定工作台传送带转台该机采用电动机驱动，传动方式 为机械传动。技术参数见下表 表 1 旋转型灌装机技术参数 方案号 转台直径 /min 电动机转速 /min 灌装速度 /min D 525 960 12 机械原理课程设计 5 1.2 设计提示 . . 装瓶泵灌装流体，泵固定在某工位的上方。 . . 属冠盖封口，它们可有气泵吸附在压盖机构上，有压盖机构压入（或通过压盖模将瓶盖紧固在）瓶口。设计者只需设计作直线往复运动的压盖机构。压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。 . . 此外，需要设计间歇动机构，以实现工作转台间歇传动。为保证停歇可靠，还应有定位（锁 紧）机构。间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构等，定位（锁紧）机构可采用凸轮机构等。 1.3 原始数据 1.3.1 总传动比 :i=min/min/72960rr =340 ； 1.3.2 电动机 ： 转速 n=960r/min； 1.3.3 凸轮 : 转速 n=72r/min； 基圆半径 r=60mm；推程 =回程 =40mm。 1.3.4 槽轮 : 转速 n=72r/min； =30 ,根据 C=r/sin =R/cos 槽轮拨盘中心距 c=2r=160mm； 槽 轮名义外圆半径 R= 3 r=139mm； 转臂半径 r=80mm,锁止弧半径 R =KR=47mm； 滚子半径 =r/6=13.3mm. 1.3.5 转台 : 直径 d=525mm,转速 n=12r/min. 1.3.6 传动系统 :齿轮系传动 标准圆柱齿轮 : 模数 m=5,齿顶高系数 ha*=1,c*=0.25, =20 Z1=40,d1=mz1=200mm: Z3=37,d2=mz2=185mm； Z2=Z2 =36,d2 =mz2 =180mm； Z4=Z4 =Z5=Z5 =42 机械原理课程设计 6 P= m=15.7mm 2 机构设计运动说明 所选机构：凸轮机构，槽轮机构，齿轮传动机构。如下图所示 图 1 机构简图 原动机：选择驱动机构时，必须严格分析每一包装动作的运动规律、调节范围，如明确工作行程和回程运动的速度和加速度的规律、停歇位置、明确各个执行机构在整个包装循环周期内相互配合关系。由于各执行机构必须准确的协调配合，故采用集中驱动方式，即原动机为电动机（ n=960r/min） 传动机构：齿轮传动，该方案选用轮系为定轴 轮系。其中，通过定轴轮系，实现传动比I= 工作轴电动机NN min/72 min/960rr = 340 执行机构：槽轮机构带动转台实现间歇运动，且为单向转动。根据转台四工位要求，选用槽轮的参数为：槽数 Z=6，转臂滚子数 J=1，特性系数 K=21tt =21 (t1 为槽轮转动时间， t2为槽轮停歇时间 )，运动系数 =211tt t =31 。如下图所示 机械原理课程设计 7 图 2 槽轮结构简图 圆柱形凸轮机构实现灌装、封口工序。该课题中，凸轮大小应转台需求而变，据课题得，凸轮转速 n=72r/min，凸轮参数 r=60mm，推程 =回程 =40mm，远程，回程均按正旋规律变化，如下图所示 图 3 凸轮轮廓曲线 机械原理课程设计 8 180 360270 9060 图 4 圆柱凸轮推杆的 运动曲线 3 机构组合运动 3.1 机构运动循环图 表 2 机构运动循环图 灌装、封口装置 运动 灌装、封口工序 转台 运动 静止 凸轮转角 0 120 360 3.2 组合方式： 凸轮机构 灌装封口工序 齿轮系传动机 完成工作 槽 轮机构 转台运作 图 5 组合方式 机械原理课程设计 9 4 灌装机的传动条件 旋转型自动灌装机，所用的动力都是电动机，其功率一般在 1-3千瓦之间，电动机的转速通常是很高的，而灌装机的转速不过每分钟几转，满足不了灌装工作的要求，因此，它的传动就需要一套合理的变速系统。 对于旋转型灌装机传动部分的要求有以下几点： 4.1 传动平稳 由于主机完成灌装任务是在一个酒缸上进行的，它的进瓶、出瓶准确地灌装等都要求在平稳的工作条件下进行。 4.2 传动系统结构简单 传动系统简单，一方面可以减少功率的 消耗，另一方面设备的精度易达到，同时维修方便。 4.3 安全装置 旋转型灌装机经常出现的问题是瓶子经常卡住 ,在设计时应考虑安全装置，在机器发生故障时，能自动停车或自动报警，以便及时排除故障。 由于要适应使用厂家经常改变本厂灌装产品的需求，充分发挥设备的潜力，做到一机多用，提高的设备的适应能力，因此灌装机的速度应能当能够改变（调速）以满足需要。 另外，在设计传动系统时考虑到安装、调试、保养的方便性 ,要满足人体工程学的要求，给工人带来方便，要尽量缩短维修时间，要求便于维修、保养。 5 整个机器运 动过程 电源开启，电动机开始工作（ n=960r/min），带动轮系传动实现传动比 I =40:3,带动凸轮机构，槽轮机构同时开始工作，凸轮转轴转速 n=72r/min，槽轮拨盘转速 n=72r/min.当具有凹槽的圆柱回转时，其凹轮的侧面通过嵌于凹槽中的滑块迫使推杆实现上下往复移动，从而实现灌装，封口工序。在该圆柱凸轮的轮廓线上，可以发现其远休接近于圆周时间 2/3。在这段时间内，罐装、封口工作进行，在其余推程，回程时间内。实现装置回程。当槽轮拨盘以 n=72r/min 旋转时，带动槽轮以n=12r/min 旋转，达到转 台灌装要求，在该槽轮中 k=1/2，即槽轮工作时间是停歇时间的 1/2，亦即转台旋转时间是停歇时间的 1/2，即实现转台与灌装，封口装置的协调配合。 机械原理课程设计 10 小结 课程设计就在我们小组成员的共同努力下即将结束，回顾这几天来的辛勤努力，再看一下我们的成果。心中充满了喜悦和一种强烈的集体荣誉感。毕竟是我们的第一次机械设计，是我们对本专业课程的一次实践，其中包含了小组成员的辛酸，也包括了每个人的欣喜 .自己根据题目要求 ,自己总体设计，自己动手把设计图形化，整个过程必须节节相扣 ,哪个环节出了错，会给整个设计过程带来意想不到的 困难，因此需要每个成员慎之又慎 ,丝毫的麻痹大意都不允许出现。 首先说我们的构想 ,在提交指导老师审核之前，我们小组成员用了整整一天的时间去考虑，每个细节都是经过仔细考虑，恐怕在某个环节上出错。 之后我们小组成员进行了分工，一个总体负责，一个专门负责机构参数的设计，一个负责画图和文档的编排 .虽然分了工，但我们也不是在自己的责任之外就不去考虑其他成员的任务，我们相互之间发扬了团结协作的精神，遇到问题一起解决 ,共同面对设计过程中的问题 ,共同想解决的办法，同时在解决问题的那个时刻能共同享受那份收获的喜悦 .这就 是团队合作的意识， 再者 ,我们在设计构成中，用到了很多图形软件，如 Auto CAD。它帮助我们实现我们的设计意图 ,因此到了现在也才知道，掌握一种图形软件会对设计带来巨大的帮助，同时也感觉到，要想作一个设计师，图形软件的应用应该能达到得心应手的程度才算合格，这也是对我们提出的要求。可惜的是 ,以前时间浪费了许多，没有能够充分利用时间来学习，以至于现在作图时困难重重，甚至感到力不从心。故在学习本专业的同时能够掌握几种图形软件的应用，会对将来走向设计师的职业有莫大的帮助。 而最重要的就是，既然是机械课程设计，如果对 所学专业理解和掌握的不好，对于设计而言将会困难重重。课堂上的东西到了现在才算有了更深的理解，很多原来不明白的地方到了现在也才算想通了，这可算是一个跳跃。但归到底，要想设计出好的作品并能应用到生产实践中的话，必须将现在的课程教育与动手实践结合起来，我们认为这也是这次课程设计的目的所在，现在或许会失败，那可能还无所谓，但是如果将来还失败的话，那会给社会带来资源的浪费，无论是人力还是物力。所以我们必须好好学习本专业课程，同时重视平时的动手实践机会。要学会将理论与实践相结合。 通过这次课程设计，我们学会了不少东西 ,团结协作的意识，课程以外知识的学习 ,以及课程与实践结合的意识，都是我们所能亲身感觉到的，没有多方面的知识做基础 ,要想成功简直是妄想，所以在课程设计结束的同时提醒大家多多重视这次难得的实践机会。 机械原理课程设计 11 致 谢 通过机械原理的学习，使我对机械制造基础方面的知识有了很大的了解，这次又通过“机械原理课程设计”更进一步的深入了解了机械原理这门课程，首先要感谢的是我的机械原理授课老师兼“机械原理课程设计”指导老师张涵老师，她平时上课时注重我们的理论知识，这样在我们做设计的时候，就有了很强的理论基础。还 要感谢我们在实习期间帮助与指导我们的实习老师，通过他们的耐心知道，使我们在实习期间少了很多困难，增加了很多额外的书本上没有的知识，这样对我们做的此次课程设计有了很大的帮助。同时还要感谢我们小组的成员，大家一星期以来吃苦耐劳，对着一次一次的失败并没有任何的气馁与退缩，才有了现在我们设计的成功。 机械原理课程设计 12 参考文献 1 孙桓，陈作模，葛文杰 .机械原理 .第七版 .北京：高等教育出版社， 2006 2 殷鸿梁，朱邦贤。间歇运动机构设计 .上海：上海科学技术出版社， 1995 3 裘建新 .机械 原理课程设计指导书 .北京：高等教育出版社， 2006 4 曹龙华 .机械原理 .北京：高等教育出版社， 1986 5 颜洪森 .机械装置的创造性设计 .北京：机械工业出版社， 2002 6 姜琪 .机械运动方案及机构设计 机械原理课程设计题例及指导 .北京：高等教育出版社， 1991