旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)——機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教材

1、JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目 ： 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)學(xué)院：姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：班級：指導(dǎo)教師：二 0 一三 年 八 月目錄1 設(shè)計(jì)題目2 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的工作功能原理3 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)總體方案4 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的設(shè)計(jì)5 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖6 原動(dòng)機(jī)的選擇7 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇8 灌裝機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)9 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)間隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)10 傳送輪的設(shè)計(jì)11 傳動(dòng)齒輪，帶輪，鏈輪的設(shè)計(jì)12 封口壓蓋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)13 參考文獻(xiàn)1. 設(shè)計(jì)題目1.1 設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。 在轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)上對包裝容器 （如 玻璃瓶）連續(xù)灌裝流體（如飲料、酒、冷霜等） ，轉(zhuǎn)臺(tái)有多

2、 工位停歇，以實(shí)現(xiàn)灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上 能夠準(zhǔn)確地灌裝、封口，應(yīng)有定位裝置。如圖 8.4 中，工位 1：輸入空瓶；工位 2：灌裝；工位 3：封口；工位 4：輸出 包裝好的容器。圖 4 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)該機(jī)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)， 傳動(dòng)方式為機(jī)械傳動(dòng)。 技術(shù)參數(shù)見 表 7。表 7 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù)方案 號(hào)轉(zhuǎn)臺(tái)直 徑電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速灌裝速 度mmr/minr/minA600144010B550144012C500960101.2 設(shè)計(jì)任務(wù)1. 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)應(yīng)包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu) 等三種常用機(jī)構(gòu)。2. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。3. 圖紙上畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案簡圖， 并用

3、運(yùn)動(dòng) 循環(huán)圖分配各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)節(jié)拍。4. 電算法對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度、加速度分析，繪出運(yùn)動(dòng) 線圖。圖解法或解析法設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)。5. 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 按凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求選擇從 動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲 率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計(jì)算出理論廓線、實(shí)際廓線 值。畫出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。6. 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。7. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。8. 學(xué)生可進(jìn)一步完成：平面連桿機(jī)構(gòu)（或灌裝機(jī)）的計(jì) 算機(jī)動(dòng)態(tài)演示等。1.3 設(shè)計(jì)提示1. 采用灌瓶泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方2. 采用軟木塞或金屬冠蓋封口，它們可由氣泵吸附在壓 蓋機(jī)構(gòu)上，由壓蓋機(jī)構(gòu)壓入（或通過壓

4、蓋模將瓶蓋緊固在） 瓶口。設(shè)計(jì)者只需設(shè)計(jì)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的壓蓋機(jī)構(gòu)。壓蓋機(jī) 構(gòu)可采用移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等平面連桿機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)。3. 此外，需要設(shè)計(jì)間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺(tái)間歇 傳動(dòng)。為保證停歇可靠，還應(yīng)有定位（鎖緊）機(jī)構(gòu)。間歇機(jī) 構(gòu)可采用槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)等。定位（鎖緊）機(jī)構(gòu) 可采用凸輪機(jī)構(gòu)等。2旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的工作功能原理2.1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)工作原理如圖 2-1 所示，在按照工作要求下，旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)在同 一個(gè)原動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下， 輸入傳送帶將待灌裝和封口壓蓋的容器輸固定工作臺(tái)1傳送帶轉(zhuǎn)臺(tái)入 工位 1 ，同時(shí)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)作間隙旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將空容器和已灌 的容器分別送至工位 2 和工位 3，在定位夾緊

5、之圖 2-1 后，固定于工作臺(tái)上方的灌裝設(shè)備和封口壓蓋設(shè)備分別對空容器 進(jìn)行灌裝和已灌裝容器進(jìn)行封口壓蓋。 灌裝，封口壓蓋工序完成 后，容器隨著旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的間隙旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)至 4 位置，由于輸出傳 送帶的作用，在 4 位置的容器將隨著輸出傳送帶被帶至下一個(gè)工 序的位置上。2.2 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)功能原理 （1）基于上述設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求以及旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的工作 原理，為了實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的總功能要求， 我們將旋轉(zhuǎn)型灌裝 機(jī)要實(shí)現(xiàn)的功能分解為如下分功能： 容器輸入與傳送功能； 容器定位功能； 容器夾緊功能； 灌裝功能； 封口壓蓋功能； 產(chǎn)品輸出與傳送功能。其功能邏輯圖如下圖圖 2-2 所示：圖 2-22）功

6、能原理的工藝過程分解；容器輸入與傳送功能 ：要實(shí)現(xiàn)容器的輸入與傳送功能，我們想到了如圖2-3 所示的連桿機(jī)構(gòu)， 原動(dòng)件 AB連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)， 使 ED擺動(dòng)，通過 EF 桿的作用使 5 在 H范圍內(nèi)來回運(yùn)動(dòng)，從而把容器推送至工位1，但是考慮到這種推送運(yùn)動(dòng)沖擊大， 對輕質(zhì)容器， 玻璃容器等來說 是應(yīng)該避免的， 同時(shí)這樣的連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜， 所以在此我們盡 量不選用這種推送機(jī)構(gòu)為了達(dá)到容器的輸出與傳送的目的，同時(shí)使我們的設(shè)計(jì)過程簡單化， 我們采用皮帶傳送的方式。 如圖 2-4 所示，并且這種傳送方式在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中被大量采用 。由于傳送皮帶上容器是連續(xù)排列的， 而旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)是間隙轉(zhuǎn)動(dòng)，為了使容器能夠間隙有

7、序地傳送到旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)工位1，從而到達(dá)各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的配合與協(xié)調(diào)，我們準(zhǔn)備采用了如圖2-5 ，圖2-6 所示的傳送輪機(jī)構(gòu)：圖 2-5圖 2-5 所示的不完全齒輪安裝在傳送導(dǎo)軌的一側(cè)， 傳送輪 一次往下一工位間隙有序地傳送 4 個(gè)容器。圖 2-6 所示機(jī)構(gòu)安裝 在傳送導(dǎo)軌的軸線上，傳送輪有三個(gè)互成 120轉(zhuǎn)角的槽位，傳 送皮帶連續(xù)傳送，設(shè)傳送輪轉(zhuǎn)速 W,則傳送輪每次傳送容器到工 位 1 的時(shí)間間隔為 t=2 /3W，這樣就實(shí)現(xiàn)了間隙有序地往旋轉(zhuǎn) 工作臺(tái)傳送待灌裝和封口壓蓋的容器。 比較兩種方案， 我們發(fā)現(xiàn) 圖 2-5 所示機(jī)構(gòu)雖然可以達(dá)到間隙有序傳送容器的目的， 但是對 于設(shè)計(jì)任務(wù)要求的旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)來

8、說， 其外形尺寸偏大， 使機(jī)器 整體外形龐大， 占用廠房空間大。 而圖 2-6 所示機(jī)構(gòu)不僅可以很 好地與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)配合， 而且尺寸也不會(huì)過大， 所以我們決定采 用圖 2-6 所示的“不完全齒輪”式傳送輪。同時(shí)為了使容器能夠更好的輸出到工位 1，我們還設(shè)計(jì)了如下圖 2-7 所示的擋板：擋板示意圖 容器定位功能： 可以實(shí)現(xiàn)容器定位的機(jī)構(gòu)很多，在這里我們設(shè)計(jì)了下 圖 2-8 所示的帶凹槽并且間隙轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。圖 2-8 凹槽定位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)有六個(gè)半圓形凹槽，一方面隨著工作臺(tái)的間隙轉(zhuǎn)動(dòng)，凹槽邊 緣可以把傳送輪傳送到工位 1 的容器帶走，另一方面依靠間隙旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的間 隙轉(zhuǎn)動(dòng)凹槽可以起到很好的定位，

9、 即旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)每次轉(zhuǎn)過 60 ，容器就被定位。怎樣實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的間隙轉(zhuǎn)動(dòng)呢？可以實(shí)現(xiàn)間隙轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有棘輪間 隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，槽輪間隙機(jī)構(gòu)，凸輪間隙機(jī)構(gòu)，不完全齒輪間隙機(jī)構(gòu)，偏心輪分 度定位機(jī)構(gòu)等， 綜合考慮各因素， 我們選用下圖所示的槽輪間隙機(jī) 構(gòu)。槽輪機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為 單向間隙轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖右所示，槽 輪機(jī)構(gòu)由主動(dòng)撥盤，從動(dòng)槽輪和 機(jī)架組成。主動(dòng)撥盤以等角速度 W1 作連續(xù)回轉(zhuǎn)，當(dāng)撥盤上的圓銷 未進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，由于槽 輪的內(nèi)凹槽止弧被撥盤的外凸鎖 止弧卡住，使槽輪在停歇時(shí)不能 產(chǎn)生游動(dòng)，并獲得定位。當(dāng)圓銷 進(jìn)入槽輪徑向槽時(shí)，槽輪受圓銷的驅(qū)使而轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)圓銷離開徑向槽時(shí)，鎖止弧 又被卡住，槽

10、輪又靜止不動(dòng)。直至圓銷再次進(jìn)入槽輪的另一個(gè)徑向槽時(shí)，又重 復(fù)上述運(yùn)動(dòng)。所以，槽輪作時(shí)動(dòng)時(shí)停的間隙運(yùn)動(dòng)。 容器夾緊功能： 因?yàn)橐獙θ萜鬟M(jìn)行灌裝，封口壓蓋，所以在灌裝工位和 封口壓蓋工位時(shí)要對容器進(jìn)行夾緊固定， 防止容器在灌裝時(shí)不準(zhǔn) 確，封口壓蓋時(shí)跳動(dòng)，導(dǎo)致封口壓蓋錯(cuò)位，產(chǎn)生廢品，而浪費(fèi)材 料和經(jīng)費(fèi)。出于此目的，我們設(shè)計(jì)了下面幾種夾緊方案： （ 1） 方案一：如圖 2-10 所示，在工位 2 和工位 3 外加裝兩個(gè)凸 輪，用于對容器進(jìn)行夾緊固定，工作原理是當(dāng)容器到達(dá)工 位 2 和工位 3 時(shí)，凸輪處于遠(yuǎn)休位置，此時(shí)凸輪的遠(yuǎn)休輪 廓?jiǎng)偤脤θ萜鬟M(jìn)行夾緊，等灌裝和封口壓蓋完成時(shí)，凸輪遠(yuǎn)休結(jié)束，此時(shí)容器沒

11、有被夾緊，只要旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)， 則容器跟隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)。圖 2-10 凸輪夾緊示意（ 2） 方案二：如圖 2-11 所示, 本方案采用圓環(huán)來是實(shí)現(xiàn)容器在 灌裝和封口壓蓋工位處的夾緊固定， 工作原理是當(dāng)容器在工位 1 處被旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)帶進(jìn)時(shí)， 容器就被圓環(huán)夾緊， 容器隨著旋轉(zhuǎn)工作 臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，容器一直處于夾緊狀態(tài)。圖 2-11 夾緊圓環(huán)示意3) 方案三：如圖 2-12 所示，方案三我們采用圖示兩斜臺(tái)，斜臺(tái)在灌裝工位和封口壓蓋工位處與容器相切， 容器剛好被運(yùn) 送至灌裝工位和封口壓蓋工位時(shí)就被夾緊， 此時(shí)旋轉(zhuǎn)工作 臺(tái)進(jìn)入間隙停止期，利用這段間隙，灌裝設(shè)備和封口壓蓋 設(shè)備剛好可以對容器進(jìn)行灌裝和封口壓

12、蓋。圖 2-12 斜臺(tái)夾緊示意圖比較上述三個(gè)方案，方案一采用兩個(gè)凸輪對容器進(jìn)行夾緊， 可以很好的實(shí)現(xiàn)夾緊功能， 但是凸輪設(shè)計(jì)復(fù)雜， 加工困難， 并且 兩個(gè)夾緊凸輪與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)與配合過程設(shè)計(jì)復(fù)雜， 難 度大，同時(shí)也會(huì)使機(jī)器整體構(gòu)造復(fù)雜化。 方案二中的夾緊圓環(huán)會(huì) 使容器在整個(gè)加工過程中出于夾緊狀態(tài)， 容器與夾緊圓環(huán)摩擦嚴(yán) 重，可能會(huì)使容器變形， 甚至破裂， 并且這樣的摩擦狀態(tài)會(huì)增加 系統(tǒng)的無用功率， 降低機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)功率因素， 增加能耗， 不 利于低碳城市與工業(yè)加工的建設(shè)。相比之下，方案三不僅可以較好的實(shí)現(xiàn)容器在連個(gè)工位處的夾 緊，而且在整個(gè)過程中只有在夾緊處容器和夾緊摩擦大， 系統(tǒng)的

13、 有效功率利用高。 同時(shí)夾緊斜臺(tái)的設(shè)計(jì)過程簡單， 加工制造也方 便。綜上所述，我們采用方案三中的夾緊斜臺(tái)對容器在灌裝 工位和封口壓蓋工位處進(jìn)行夾緊固定，從而到達(dá)防止容器的跳 動(dòng)，以及加工錯(cuò)位和誤差的產(chǎn)生。 灌裝功能：（1） 方案一：如圖 2-13 所示，采用圖示的凸輪機(jī)構(gòu)，由凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)灌裝活塞的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于彈簧的作用當(dāng)凸輪近休時(shí)，活塞往上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)灌裝容器吸入液體，凸輪繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)灌裝機(jī)構(gòu)對空容器進(jìn)行灌裝，如此往復(fù)運(yùn)動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)灌裝功能。圖 2-13 凸輪式灌裝機(jī)構(gòu)示意2) 方案二 ：如圖 2-14 所示，本方案采用連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)灌裝功能。圖 2-14雖然連桿機(jī)

14、構(gòu)制造簡單，但是其設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，所以我們采用方案一來實(shí)現(xiàn)灌裝功能。 封口壓蓋功能：如下圖 2-15 ，這是我們設(shè)計(jì)的封口壓蓋機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)為 對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄 ab 與齒輪固接，齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)帶 動(dòng)桿 ab 連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)封口壓蓋機(jī)構(gòu)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 進(jìn)而對容器進(jìn)行封口壓蓋。圖 2-15 對心曲柄滑塊封口壓蓋 產(chǎn)品輸出與傳送功能：在產(chǎn)品的輸出與傳送上， 我們像容器的輸入一樣采用輸出擋板和輸出傳送帶。 如圖 2-16 所示，容器到達(dá)圖示虛線位置時(shí)，輸出擋板將容器往輸出傳送帶方向 擋，同時(shí) 器是隨著 轉(zhuǎn)工作臺(tái) 起旋轉(zhuǎn)的 在合成力 作用下， 器被帶至 出傳送帶上，進(jìn)而傳送到下個(gè)加工工位。3旋轉(zhuǎn)

15、型灌裝機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)總體方案 綜合考慮旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)要實(shí)現(xiàn)的 6 個(gè)功能，我們設(shè)計(jì)了如 下旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。3.1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)總體方案圖（機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖）圖 3-1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖1. 電動(dòng)機(jī)同軸帶輪 2. 帶輪 3.4.5.6. 齒輪 7.9. 斜齒輪 8.8. 鏈輪10.11.12.13. 齒輪 14. 主動(dòng)撥盤 15. 從動(dòng)槽輪 16. 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái) 17. 傳送輪18.鏈輪 18 .帶輪 19.20. 鏈輪 21. 凸輪 21 .22.22 .23 齒輪 24. 曲柄 25. 連桿 26. 封口壓蓋器 27. 滾子 28. 活塞推桿上圖所示為機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案運(yùn)動(dòng)簡圖， 該旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的工作原理如下所

16、述： 電機(jī) 1 通過皮帶輪傳到 2，2 通過軸傳到 3，3 又傳到齒輪 4，齒輪 4 通過軸傳到輪 5 轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪 5 又帶動(dòng)齒輪 6，從而形 成三級減速。 錐齒輪 7 傳給錐齒輪 9 ，與錐齒輪 9 同軸的齒輪 10 又帶 動(dòng)齒輪 11，齒輪 11 又通過軸傳給傳動(dòng)輪 17，用來傳送容器。 與錐齒輪 7 同軸的帶輪 8 以相同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)通過皮帶傳 給鏈輪 18，使軸轉(zhuǎn)動(dòng)， 從而使皮帶輪 18 轉(zhuǎn)動(dòng)， 帶動(dòng)皮帶用來傳 送容器。與左邊帶輪 18同軸的鏈輪 19通過鏈條與鏈輪 20 連接， 鏈輪通過軸傳給齒輪 21和凸輪 21，凸輪通過滾子 27，推桿 28 帶動(dòng)活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對容器的

17、灌裝。 齒輪 21傳遞給齒輪 22，齒輪 22又傳給齒輪 23 ，曲柄 24 與齒輪 23 固接，曲柄與連桿 25 相連，連桿 25 與滑塊 26 連 接，滑塊上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對容器的封口壓蓋。 與錐齒輪 9同軸的齒輪 12 傳給齒輪 13，齒輪 13通過軸 傳到主動(dòng)撥盤 14，主動(dòng)撥盤 14 帶動(dòng)從動(dòng)槽輪 16，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作 臺(tái)的間隙旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。以下兩圖圖 3-2 ，圖 3-3 分別是旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的左視圖，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的俯視圖圖 3-2 選裝型灌裝機(jī)左視圖圖 3-3 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的俯視圖4 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，選擇與分析設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求的灌裝速度是 12r/min, 即灌裝凸輪和 封口

18、壓蓋曲柄的轉(zhuǎn)速也是 12r/min 。由于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)有 6 個(gè)凹槽， 所以旋轉(zhuǎn)工作臺(tái) 1min 內(nèi)要轉(zhuǎn) 2 轉(zhuǎn)，即 2r/min ，也即從動(dòng)槽輪的 轉(zhuǎn)速也是 2r/min ，因?yàn)槲覀冊O(shè)計(jì)的槽輪有六個(gè)徑向槽，并且主 動(dòng)撥盤只有 1 個(gè)圓銷，所以主動(dòng)撥盤的轉(zhuǎn)速為 12r/min 。而傳送 輪有三個(gè)凹槽，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)速 2r/min, 則傳送輪轉(zhuǎn)速應(yīng)為 4r/min 。而傳送皮帶輪我們設(shè)定的轉(zhuǎn)速是 8r/min 。5 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖為了使灌裝機(jī)各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合， 我們設(shè)計(jì)了如下直線式動(dòng)循環(huán)圖圖 3-3 和直角坐標(biāo)式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖 3-4 ：圖 3-3 直線式動(dòng)循環(huán)圖6 原動(dòng)機(jī)的選擇：本方

19、案采用的是轉(zhuǎn)速為 1440r/min 的電動(dòng)機(jī)。7 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇：機(jī)械系統(tǒng)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是把原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)能量的分配、 轉(zhuǎn)速的改變及運(yùn)動(dòng)形式的改變的中間裝置。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)最常見的有齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)等。它們的特點(diǎn)如表 3-1：特點(diǎn)壽命應(yīng)用齒輪傳 動(dòng)承載能力和速度范圍大；傳 動(dòng)比恒定，采用衛(wèi)星傳動(dòng)可 獲得很大傳動(dòng)比，外廓尺寸 小，工作可靠，效率高。制 造和安裝精度要求高，精度 低時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)有噪音；無過載 保護(hù)作用取決于齒 輪材料的 接觸和彎 曲疲勞強(qiáng) 度以及抗 膠合與抗 磨損能力金屬切削機(jī)床、汽車、起 重運(yùn)輸機(jī)械、冶金礦山機(jī) 械以及儀器等蝸桿傳 動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，單級

20、傳動(dòng)能得到 很大的傳動(dòng)比；傳動(dòng)平穩(wěn)， 無噪音；可制成自鎖機(jī)構(gòu)； 傳動(dòng)比大、滑動(dòng)速度低時(shí)效 率低；中、高速傳動(dòng)需用昂 貴的減磨材料；制造精度要 求高，刀具費(fèi)用貴。制造精確， 潤滑良好， 壽命較長； 低速傳動(dòng)， 磨損顯著金屬切削機(jī)床（特別是分 度機(jī)構(gòu)）、起重機(jī)、冶金礦 山機(jī)械、焊接轉(zhuǎn)胎等帶傳動(dòng)軸間距范圍大，工作平穩(wěn)， 噪音小，能緩和沖擊，吸收 振動(dòng)；摩擦型帶傳動(dòng)有過載 保護(hù)作用；結(jié)構(gòu)簡單，成本 低，安裝要求不高；外廓尺 寸較大；摩擦型帶有滑動(dòng)， 不能用于分度鏈；由于帶的 摩擦起電，不宜用于易燃易 爆的地方；軸和軸承上的作 用力很大，帶的壽命較短帶輪直徑 大，帶的壽 命長。普通 V帶 3500-50

21、00h金屬切削機(jī)床、鍛壓機(jī)床、輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī) 械和紡織機(jī)械軸間距范圍大；傳動(dòng)比恒定；與制造質(zhì)量農(nóng)業(yè)機(jī)械、石油機(jī)械、礦山鏈條組成件間形成油膜能吸有關(guān)機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械和起重機(jī)械振，對惡劣環(huán)境有一定的適應(yīng)5000-15000等鏈傳動(dòng)能力，工作可靠；作用在軸上 的荷載??；運(yùn)轉(zhuǎn)的瞬時(shí)速度不 均勻，高速時(shí)不如帶傳動(dòng)平 穩(wěn)；鏈條工作時(shí)， 特別是因磨 損產(chǎn)生伸長以后，容易引起共 振，因而需增設(shè)張緊和減振裝 置h由上述幾種主要的傳動(dòng)裝置相互比較可知， 由于傳動(dòng)效率高 等原因，故選擇齒輪傳動(dòng)，第一級傳動(dòng)選擇帶傳動(dòng)， 可對電動(dòng) 機(jī)起到過載保護(hù)的作用。減速器分為三級減速， 第一級為皮帶傳動(dòng)， 后兩級都為齒輪傳動(dòng)

22、。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下：1、 2 為皮帶輪： i12 3。3、 4、5、 6 為齒輪： z3=20 z4=100 z5=20 z6=80i34=z4/z3=100/20=5i56=z6/z5=80/20=4所以軸轉(zhuǎn)速 480r/min, 軸轉(zhuǎn)速為 96r/min, 軸轉(zhuǎn) 速為 24r/min.齒數(shù)模數(shù)分度圓直徑 d傳送比 i壓力角帶輪 160mm3帶輪 2180mm齒輪 3201.5mm30mm520齒輪 41001.5mm150mm20齒輪 5202mm40mm420齒輪 6802mm160mm20（ 1） 繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖： 根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式，繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功 能

23、圖如圖 3-5 所示。圖 3-5 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換功能圖（ 2） 用形態(tài)學(xué)矩陣法創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案： 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖圖 3-5 可構(gòu)成形態(tài)學(xué)矩 陣。圖 3-6 所示的形態(tài)學(xué)矩陣可求出旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方 案數(shù)為：N=3 3 3 22 3 3 3=2916 可由給定的條件，各機(jī)構(gòu)的相容性，各機(jī)構(gòu)的空間布置，類似產(chǎn)品的借鑒，下圖折線為我們設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案。圖 3-6 形態(tài)學(xué)矩陣8 灌裝機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：由系統(tǒng)方案圖我們可知，我們選用如下灌裝機(jī)構(gòu)：設(shè)定的數(shù)值： 容器高度 h1為 200mm; 活塞運(yùn)動(dòng)范圍 S 為 40mm;105mm; 推桿和活塞總 長 L 為 滾子直徑 d

24、=10mm; 容器頂部距離活塞最近距離 l 為 10mm;凸輪： 此凸輪用于灌裝工位， 利用遠(yuǎn)近休止帶動(dòng)推桿和活塞來 實(shí)現(xiàn)灌裝，設(shè)定活塞推桿的最大推程為40mm，凸輪的安裝高度為 400mm。以下為凸輪的具體設(shè)計(jì)過程： 一我們設(shè)定凸輪的數(shù)據(jù)如下： 基圓半徑 r 0=45mm 滾子半徑： r t=5mm 行程： S=40mm 推程角： 0=120 回程角： 0=120 近休止角： 01=60 遠(yuǎn)休止角： 02=60 升程最大壓力角： max01= 29.3571108729986 30 回程最大壓力角： max02= 29.3571108729986 30 運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇， 為了減少剛性和柔性沖

25、擊， 我們在推程和回 程選用既無柔性沖擊和剛性沖擊的擺線規(guī)律 （正弦加速度運(yùn)動(dòng) 規(guī)律 sine acceleration curve） , 在遠(yuǎn)休和近休時(shí)選用靜止運(yùn)動(dòng)規(guī)律。根據(jù)以上凸輪的數(shù)據(jù)我們利用“凸輪機(jī)構(gòu) CAD CAI”軟件可以將凸輪的圖形設(shè)計(jì)出來，具體過程：1、設(shè)置凸輪參數(shù)：2、設(shè)置凸輪分段參數(shù)為保證凸輪運(yùn)動(dòng)過程中減少?zèng)_擊， 我們將參數(shù)分別設(shè)置為： 0 60為近休止運(yùn)動(dòng)階段，升程為 0mm，靜止運(yùn)動(dòng)規(guī) 律； 60 180 為推程運(yùn)動(dòng)階段， 升程為 40mm，擺線運(yùn)動(dòng)規(guī) 律； 180 240 為遠(yuǎn)休止運(yùn)動(dòng)階段， 升程為 0mm，靜止運(yùn)動(dòng) 規(guī)律； 240 360為回程運(yùn)動(dòng)階段，升程為 -4

26、0mm，擺線運(yùn)動(dòng) 規(guī)律。將上述數(shù)據(jù)輸入軟件如下圖所示：3、利用反轉(zhuǎn)法原理設(shè)計(jì)凸輪的圖形為：4、運(yùn)行出的最終結(jié)果，位移、速度、加速度圖以及凸輪的二維 圖形如下圖所示：5、軟件導(dǎo)出的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：用Slidworks 繪制凸輪輪廓注： 先啟動(dòng) Solidworks ，打開一張零件圖，再點(diǎn)擊此鍵?；鶊A半徑偏心距滾子半徑最小曲率半徑升程最大壓力角回程最大壓力角計(jì)算點(diǎn)數(shù)45054529.3571108729.35711087726、凸輪推動(dòng)推桿上下運(yùn)動(dòng)，而活塞與推桿固接，故活塞的運(yùn)動(dòng) 規(guī)律與推桿的一樣， 做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 由運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可知， 灌裝 活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：9 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)間隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：由

27、于要求灌裝速度為 12r/min ，因此每個(gè)工作間隙為 5s，機(jī)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：構(gòu)造簡單，外形尺寸?。粰C(jī)械效率高，并能較平穩(wěn)地，間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位；但因傳動(dòng)時(shí)存在柔性沖擊，故由此設(shè)計(jì)如下槽輪機(jī)構(gòu)，完成間歇運(yùn)用， 以達(dá)到要求。 槽輪轉(zhuǎn)臺(tái)每轉(zhuǎn)動(dòng) 60用時(shí) 5/6s ，停留 25/6s ，運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖 3-6 所示。常用于速度不太高的場合； 同時(shí)由于槽輪機(jī)構(gòu)具有自行鎖緊的功 能，所以能用于此機(jī)構(gòu)的定位作用。具體數(shù)據(jù)如下：從動(dòng)槽輪15如圖所示 六個(gè)徑 槽，并且動(dòng)槽輪的2r/min; 主 動(dòng) 撥 盤 有 一 個(gè) 撥動(dòng) 圓 銷 ， 并 且 主 動(dòng) 撥盤 的 的 轉(zhuǎn) 速 為 12r/min;10 傳送輪的設(shè)計(jì)：

28、 傳送輪是為了將傳送帶的連續(xù)傳送轉(zhuǎn)變?yōu)殚g隙有序地傳 送到旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工位 1，這樣就可以利用傳送輪轉(zhuǎn)動(dòng) 120的 時(shí)間間隔來使空容器間隙有序的傳送到位。如圖所示傳送倫上設(shè)計(jì)有三個(gè)互成 120的凹槽，傳送輪直徑為 200mm。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下圖所示：由上圖可知，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng) 1 轉(zhuǎn)，有 6 個(gè)容器完成灌裝和封口壓蓋，由于傳送輪上只有 3個(gè)凹槽， 所以傳送輪轉(zhuǎn)動(dòng)在旋轉(zhuǎn) 工作臺(tái)轉(zhuǎn) 1 轉(zhuǎn)的時(shí)候，它應(yīng)該轉(zhuǎn)動(dòng) 2 轉(zhuǎn)。11 傳動(dòng)齒輪，帶輪，鏈輪的設(shè)計(jì)：1)如下圖所示從電動(dòng)機(jī)到軸的減速以及齒輪帶輪的設(shè)計(jì)在前面已經(jīng)闡述過，在這里就不再重復(fù)。2) 下圖所示為旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)系統(tǒng)中的鏈傳動(dòng)：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下： 鏈輪 8

29、和 18的齒數(shù) Z8=24，Z18=72，模數(shù) m=2mm, d8=48mm，d18=144mm;i8 18= Z18/ Z 8=3,n 8=24r/min, n 18=8r/min;鏈輪 8和 18的齒數(shù) Z8=24，Z18 =72，模數(shù) m=2mm, d8 =48mm， d18=144mm;i8 18= Z18 / Z8=3,n 8 =24r/min, n 18=8r/min; 鏈輪 19和20的齒數(shù) Z19=60，Z20=40，模數(shù) m=2mm, d19=120mm ， d20=80mm;i1920=Z20/Z19=2/3,n 19=8r/min, n 20=12r/min;3）系統(tǒng)中錐齒輪的設(shè)計(jì)：軸轉(zhuǎn)速為 24r/min, 軸轉(zhuǎn)速為 12r/min, 固 i 7 9 =2：1，設(shè)計(jì)錐齒輪 7，9 的齒數(shù)為 30， 60，模數(shù)為 2mm，則直徑為 60mm,120m。m4）系統(tǒng)中灌裝和封口壓蓋處齒輪的設(shè)計(jì)：如圖所示齒輪 21 帶動(dòng)齒輪 22 轉(zhuǎn)動(dòng)，與齒輪 22 同軸 的 22帶動(dòng)齒輪 23，從而實(shí)現(xiàn)齒輪 23 上曲柄