機(jī)械原理作業(yè)——旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)[行業(yè)參考]

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)圖1-1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)1.1設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。在轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺上對包裝容器（如玻璃瓶）連續(xù)灌裝流體（如飲料、酒、冷霜等），轉(zhuǎn)臺有多工位停歇，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1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。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)見下表。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù)表方案號轉(zhuǎn)臺直徑 mm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min灌裝速度r/minA600144010B550144012C50096010表1-11.2 設(shè)計(jì)方案提示1.采用灌瓶泵灌裝流體，泵固

2、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。1.3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，并在圖紙上畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖；3.圖紙上畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案簡圖，并用運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖分配各機(jī)

3、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； 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入 工位1，同時(shí)旋轉(zhuǎn)工作臺作間隙旋轉(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

4、定位夾緊之圖2-1后，固定于工作臺上方的灌裝設(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2-2（2）功能原理的工藝過程分解； 容

5、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)。圖2-3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。圖2-4由于傳送皮帶上容器是連續(xù)排列的，而旋轉(zhuǎn)工作臺是間隙轉(zhuǎn)動(dòng)，為了使容器能夠間隙有序地傳送到旋轉(zhuǎn)工作臺工位1，從而到達(dá)各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的配合

6、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2-6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

7、作臺配合，而且尺寸也不會過大，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。圖2-8 凹槽定位旋轉(zhuǎn)工作臺有六個(gè)半圓形凹槽，一方面隨著工作臺的間隙轉(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)工作臺的間隙轉(zhuǎn)動(dòng)凹槽可以起到很好的定位，即旋轉(zhuǎn)工作臺每次轉(zhuǎn)過60，容器就被定位。怎樣實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作臺的間隙轉(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

8、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

9、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)容器沒有被夾緊，只要旋轉(zhuǎn)工作臺轉(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)工作臺帶進(jìn)時(shí)，容器就被

10、圓環(huán)夾緊，容器隨著旋轉(zhuǎn)工作臺的轉(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，斜臺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)行灌裝和封口壓蓋。圖2-12 斜臺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)也會使機(jī)器整體構(gòu)造復(fù)雜化。方案二中的夾緊圓環(huán)會使容器在整個(gè)加工

11、過程中出于夾緊狀態(tài)，容器與夾緊圓環(huán)摩擦嚴(yán)重，可能會使容器變形，甚至破裂，并且這樣的摩擦狀態(tài)會增加系統(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)的有效功率利用高。同時(shí)夾緊斜臺的設(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

12、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)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)

13、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推擋，同時(shí)容器是隨著旋轉(zhuǎn)工作臺一起旋轉(zhuǎn)的，在合成力的作用下，容器被帶至輸出傳送帶上，進(jìn)而傳送到下個(gè)加工工位。3旋轉(zhuǎn)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 17.傳送輪 18.鏈輪 18

14、.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

15、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)工作臺的俯視圖3.2 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

16、裝速度是12r/min,即灌裝凸輪和封口壓蓋曲柄的轉(zhuǎn)速也是12r/min。由于旋轉(zhuǎn)工作臺有6個(gè)凹槽，所以旋轉(zhuǎn)工作臺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。（1） 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)圖圖3-4 直角坐標(biāo)式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（2） 原動(dòng)

17、機(jī)的選擇：本方案采用的是轉(zhuǎn)速為1440r/min的電動(dòng)機(jī)。 （3）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，單級傳動(dòng)能得到很大的傳動(dòng)

18、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 3500-5000h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)械鏈傳

19、動(dòng)軸間距范圍大；傳動(dòng)比恒定；鏈條組成件間形成油膜能吸振，對惡劣環(huán)境有一定的適應(yīng)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)張緊和減振裝置與制造質(zhì)量有關(guān)5000-15000h農(nóng)業(yè)機(jī)械、石油機(jī)械、礦山機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械和起重機(jī)械等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)。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下：1、2為皮帶輪：i123。3、4、5、6為齒輪： z3=20 z4

20、=100z5=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（3） 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（4） 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-

21、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=33322333=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（5） 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; 推桿和活塞總長L為105mm; 滾子直徑d=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

22、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r0=45mm滾子半徑：rt=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= 29.357110872998630回程最大壓力角：max02= 29.357110872998630運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇，為了減少剛性和柔性沖擊，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)CADCAI”軟件可以將凸輪的圖形設(shè)計(jì)出來，具體過程：1、設(shè)

23、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)過程中減少沖擊，我們將參數(shù)分別設(shè)置為： 060為近休止運(yùn)動(dòng)階段，升程為0mm，靜止運(yùn)動(dòng)規(guī)律； 60180為推程運(yùn)動(dòng)階段，升程為40mm，擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律； 180240為遠(yuǎn)休止運(yùn)動(dòng)階段，升程為0mm，靜止運(yùn)動(dòng)規(guī)律； 240360為回程運(yùn)動(dòng)階段，升程為-40mm，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： 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

24、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：（6） 旋轉(zhuǎn)工作臺間隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：由于要求灌裝速度為12r/min，因此每個(gè)工作間隙為5s，轉(zhuǎn)臺每轉(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。 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。槽輪機(jī)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：構(gòu)造簡單，外形尺寸小； 機(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

25、，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如圖所示有六個(gè)徑向槽，并且從動(dòng)槽輪的轉(zhuǎn)速為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;（7） 傳送輪的設(shè)計(jì)：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)工作臺轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)的時(shí)候，它應(yīng)該轉(zhuǎn)動(dòng)2轉(zhuǎn)。（8） 傳動(dòng)齒輪，帶輪

26、，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和18的齒數(shù)Z8=24，Z18=72，模數(shù)m=2mm, d8=48mm，d18=144mm; i8 18= Z18/ Z8=3,n8=24r/min, n18=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,n8=24r/min, n18=8r/min; 鏈輪19和20的齒數(shù)Z19=60，Z20=40，模數(shù)m=2mm, d19=1

27、20mm，d20=80mm;i19 20= Z20/ Z19=2/3,n19=8r/min, n20=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i7 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,120mm。 （4）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上曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。這四個(gè)齒輪的具體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下： 齒輪21與齒輪22嚙合：齒數(shù)Z21=60，Z22=77，模數(shù)m=2mm, d21=120mm，d22=154mm; 齒輪22與

28、齒輪23嚙合：齒數(shù)Z23=60，Z22=77，模數(shù)m=2mm, d23=120mm，d22=154mm;（5）傳送輪同軸齒輪，主動(dòng)撥盤同軸齒輪，錐齒輪同軸齒輪的設(shè)計(jì)：齒輪10與齒輪11嚙合，n10=12r/min, n11=4r/min; i10 11= n10/ n11=3,齒數(shù)Z10=40，Z11=60，模數(shù)m=2mm, d10=80mm，d11=120mm;齒輪12與齒輪13嚙合，n12=12r/min, n13=12r/min; i12 13= n12/ n13=1,齒數(shù)Z12=77，Z13=77，模數(shù)m=2mm, d12=154mm，d13=154mm;(6)封口壓蓋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)： 封

29、口壓蓋我們采用下圖所示曲柄滑塊機(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。 有關(guān)此機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)如下： 齒輪與曲柄的安裝高度為400mm; 齒輪與曲柄的轉(zhuǎn)速為12r/min； 曲柄ab長度L1=30mm，連桿bc長度L2=150mm; 齒輪齒數(shù)Z=60模數(shù)m=2mm,壓力角20，分度圓直徑d=120mm; C處于最下極位時(shí)，C點(diǎn)距離容器瓶口的距離為20mm； 封口壓蓋滑塊的行程S=60mm。 由運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可以知道封口壓蓋滑塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下圖所示：綜上所述，曲柄滑塊的數(shù)據(jù)如下：曲柄長 ab= L1=3

30、0mm連桿長 bc= L2=150mm極位夾角 =0行程比k=1最小傳動(dòng)角min=arcos(L1/ L2)= arcos(0.2)=78.46304097=78.46 利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過程如下： 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)流程框圖為： 程序清單（主程序和子程序）：Private Sub Command1_Click()Dim b(6), c(6), d(3), t As Stringpai = Atn(1#) * 4 / 180For fi = 0 To 360 Step 10 Fi1 = fi * pai Call 單桿運(yùn)動(dòng)分析子程序(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.03, 0,

31、 Fi1, 1.256637061, 0, _ xB, yB, vBx, vBy, aBx, aBy) Call RRP運(yùn)動(dòng)分析子程序(1, xB, yB, vBx, vBy, aBx, aBy, 0, 0, vPx, vPy, aPx, aPy, _ 0.15, 0, 0, 0, xC, yC, vCx, vCy, aCx, aCy, fi2, omega2, epsilon2, sr, vsr, asr) t = t + Fi1= + Str(fi) + vbCrLf t = t + xC(m)= + Str(xC) + vbCrLf t = t + vC(m/S)= + Str(vCx)

32、 + vbCrLf t = t + aC(m/S2)= + Str(aCx) + vbCrLf t = t + omega3(rad/S)= + Str(omega3) + vbCrLf t = t + omega2(rad/S)= + Str(omega2) + vbCrLf t = t + epsilon3(rad/S)= + Str(epsilon3) + vbCrLf t = t + epsilon2(rad/S)= + Str(epsilon2) + vbCrLf t = t + vbCrLfNext fiText1.Text = tEnd SubSub 單桿運(yùn)動(dòng)分析子程序(xA,

33、yA, vAx, vAy, aAx, aAy, S, theta, fi, omega, epsilon, _ xm, ym, vmx, vmy, amx, amy)xm = xA + S * Cos(fi + theta)ym = yA + S * Sin(fi + theta)vmx = vAx - S * omega * Sin(fi + theta)vmy = vAy + S * omega * Cos(fi + theta)amx = aAx - S * epsilon * Sin(fi + theta) - S * omega 2 * Cos(fi + theta)amy = aA

34、y + S * epsilon * Cos(fi + theta) - S * omega 2 * Sin(fi + theta)End Sub Sub atn1(x1, y1, x2, y2, fi) Dim pi, y21, x21pi = Atn(1#) * 4y21 = y2 - y1x21 = x2 - x1If x21 = 0 Then 判斷BD線段與x軸的夾角 If y21 0 Then fi = pi / 2 ElseIf y21 = 0 Then MsgBox B、D兩點(diǎn)重合，不能確定 Else: fi = 3 * pi / 2 End IfElse If x21 = 0 T

35、hen fi = Atn(y21 / x21) Else: fi = Atn(y21 / x21) + 2 * pi End IfEnd IfEnd SubSub RRP運(yùn)動(dòng)分析子程序(m, xB, yB, vBx, vBy, aBx, aBy, xP, yP, vPx, vPy, aPx, aPy, _ L2, fi3, omega3, epsilon3, xC, yC, vCx, vCy, _ aCx, aCy, fi2, omega2, epsilon2, sr, vsr, asr)Dim pi, d2, e, F, yCB, xCB, E1, F1, Q, E2, F2pi = Atn

36、(1#) * 4d2 = (xB - xP) 2 + (yB - yP) 2)e = 2 * (xP - xB) * Cos(fi3) + 2 * (yP - yB) * Sin(fi3)F = d2 - L2 2If e 2 4 * F ThenMsgBox 此位置不能裝配GoTo n1ElseEnd IfIf m = 1 Thensr = Abs(-e + (e 2 - 4 * F) 0.5) / 2)Else: sr = Abs(-e - (e 2 - 4 * F) 0.5) / 2)End IfxC = xP + sr * Cos(fi3)yC = yP + sr * Sin(fi3)

37、yCB = yC - yBxCB = xC - xBCall atn1(xB, yB, xC, yC, fi2)E1 = (vPx - vBx) - sr * omega3 * Sin(fi3)F1 = (vPy - vBy) + sr * omega3 * Cos(fi3)Q = yCB * Sin(fi3) + xCB * Cos(fi3)omega2 = (F1 * Cos(fi3) - E1 * Sin(fi3) / Qvsr = -(F1 * yCB + E1 * xCB) / QvCx = vBx - omega2 * yCBvCy = vBy + omega2 * xCBE2 =

38、 aPx - aBx + omega2 2 * xCB - 2 * omega3 * vsr * Sin(fi3) _ - epsilon3 * (yC - yP) - omega3 2 * (xC - xP)F2 = aPy - aBy + omega2 2 * yCB + 2 * omega3 * vsr * Cos(fi3) _ + epsilon3 * (xC - xP) - omega3 2 * (yC - yP)epsilon2 = (F2 * Cos(fi3) - E2 * Sin(fi3) / Qasr = -(F2 * yCB + E2 * xCB) / QaCx = aBx

39、 - omega2 2 * xCB - epsilon2 * yCBaCy = aBy - omega2 2 * yCB + epsilon2 * xCBn1: End SubPrivate Sub Command2_Click()Dim b(6), c(6), d(3), xC1(360), vCx1(360), aCx1(360)pai = Atn(1#) * 4 / 180Picture1.Print 貴州大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) Picture1.Print 機(jī)械電子工程 劉傳盛 080803110345For fi = 0 To 360 Step 10 Fi1 =

40、fi * pai Call 單桿運(yùn)動(dòng)分析子程序(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.03, 0, Fi1, 1.256637061, 0, _ xB, yB, vBx, vBy, aBx, aBy) Call RRP運(yùn)動(dòng)分析子程序(1, xB, yB, vBx, vBy, aBx, aBy, 0, 0, vPx, vPy, aPx, aPy, _ 0.15, 0, 0, 0, xC, yC, vCx, vCy, aCx, aCy, fi2, omega2, epsilon2, sr, vsr, asr) xC1(fi) = xC vCx1(fi) = vCx aCx1(fi) = aCxNext fiForeColor = QBColor(0)Picture1.Scale (-10, 100)-(370, -100)Picture1.Line (0, 0)-(360, 0), ForeColorPicture1.Line (0, -100)-(0, 100), ForeColorForeColor =