藥瓶灌裝機運動方案設(shè)計

1、本科畢業(yè)論文藥瓶灌裝機運動方案設(shè)計 姓 名 劉俊寶 學(xué) 院 機械工程學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師 石云霞 完成日期 2013年5月20日上海理工大學(xué)全日制本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）承諾書本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 藥瓶罐裝機運動方案設(shè)計 是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，嚴格按照學(xué)校和學(xué)院的有關(guān)規(guī)定由本人獨立完成。文中所引用的觀點和參考資料均已標注并加以注釋。論文研究過程中不存在抄襲他人研究成果和偽造相關(guān)數(shù)據(jù)等行為。如若出現(xiàn)任何侵犯他人知識產(chǎn)權(quán)等問題，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。承諾人（簽名）： 日 期：藥瓶灌裝機運動方案設(shè)計摘要 隨著科技的進步，以及醫(yī)學(xué)的發(fā)展。市場上對各種液體藥水的

2、數(shù)量在迅速增加，由于藥品對罐裝環(huán)境衛(wèi)生要求比較高，以前的罐裝方式不能滿足市場的需求，取而代之的需要一種效率高、全自動、無菌罐裝技術(shù)。全自動無菌罐裝機就在這樣的條件下應(yīng)運而生。目前市場上液體罐裝機種類繁多，涉及范圍廣，根據(jù)不同的工作條件有不同的灌裝機。根據(jù)其罐裝原理大致可以分為：常壓灌裝機、壓力灌裝機、真空灌裝機、自動定量液體灌裝機。按灌裝操作類型可分為:全自動液體灌裝機和半自動液體灌裝機。按照其運動形式可以分為：旋轉(zhuǎn)型灌裝機、直線型灌裝機、凸輪式灌裝機。旋轉(zhuǎn)型灌裝機在食品、飲料行業(yè)應(yīng)用最廣泛，如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌裝，這種由流體輸送、容器輸送、灌裝閥、大轉(zhuǎn)盤、傳動系統(tǒng)、機體、自控等部分所

3、組成，其中灌裝閥是保證灌裝機能否正常工作的關(guān)鍵。直線型灌裝機，制造方便，但占地面積比較大，而且是間歇運動，生產(chǎn)能力的提高也受到一定限制，因此一般只用于無氣液料類的灌裝，局限性較大。凸輪式灌裝機相對前兩者結(jié)構(gòu)原理簡單，運行比較穩(wěn)定，維護成本較低。所以根據(jù)原始數(shù)據(jù)及實際生產(chǎn)的灌裝要求，考慮到我們是用于液體藥品罐裝，主要考慮罐裝精度，結(jié)構(gòu)簡單，維護容易，所以我們優(yōu)先考慮凸輪式灌裝機。目前市場上已經(jīng)存在了一些型號的灌裝機，但各有優(yōu)缺點，總之技術(shù)不夠成熟，本次設(shè)計主要對已經(jīng)用于生產(chǎn)的灌裝機針對其生產(chǎn)過程暴露的問題進行優(yōu)化設(shè)計，包括各個凸輪連桿機構(gòu)的設(shè)計，主傳動部件的設(shè)計以及計算，最后以期能實現(xiàn)整個罐裝功

4、能，提高生產(chǎn)效率、生產(chǎn)穩(wěn)定性。本次設(shè)計運用機械設(shè)計等知識結(jié)合實際，使用AutoCad軟件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，得出最后的設(shè)計圖紙。關(guān)鍵詞：藥瓶灌裝機、優(yōu)化設(shè)計、AutoCadBOTTLE FILLING MACHINE EXERCISE PROGRAM DESIGNABSTRACTWith the development of technology, as well as the development of medicine. Number of a variety of liquid medicine on the market in the rapid increase in drugs can

5、ned environmental health requirements is relatively high, the canned way can not meet the market demand, instead of the need for a high efficiency, automatic, sterile canned technology. Automatic aseptic filling machine came into being in such conditions.Currently on the market many types of liquid

6、filling machine, involving a wide range, depending on the working conditions of different filling machine. In accordance with its canned principle can be divided into: atmospheric pressure filling machine, pressure filling machine, vacuum filling machine, automatic quantitative liquid filling machin

7、e. By filling operations can be divided into: automatic liquid filling machine and semi-automatic liquid filling machine. In accordance with the form of exercise can be divided into: rotary filling machine, linear filling machine, cam filling machine. Rotary filling machine in the food, beverage ind

8、ustry's most widely, such as soft drinks, fruit juices, beer, milk filling, fluid transport, container transport, filling valve, Big Wheel, transmission, body, self-control and other parts of , filling valve is to ensure that the filling machine can work. Linear filling machine, easy to manufact

9、ure, but the relatively large area, and intermittent motion, increase in capacity is also subject to certain restrictions, it is generally used only for gas-liquid material filling, greater limitations. Cam filling machine is relatively former two structural principle is simple, relatively stable, a

10、nd lower maintenance costs. Therefore, based on the original data and the actual production of filling requirements, taking into account the for liquid medicines canned, the main consideration canned accuracy, simple structure, easy to maintain, so we give priority to the cam-filling machine.Some mo

11、dels of filling machines currently on the market already exists, but have their own advantages and disadvantages, in short, the technology is not mature enough, the design has been used in the production of filling machines for the problems exposed in the production process to optimize the design, t

12、he purpose is improve production efficiency and production stability. Finally spindle stiffness strength check calculation, pre-AutoCAD preliminary structural design, and finally the use of SolidWorks software for three-dimensional simulation design.Keywords: bottle filling machine, design optimizat

13、ion, AutoCad目錄摘要ABSTRACT第1章 緒 論11.1設(shè)計題目背景11.2研究意義11.3國內(nèi)外相關(guān)情況11.3.1 國外發(fā)展狀況11.3.2 國內(nèi)發(fā)展狀況21.3.3灌裝機的發(fā)展趨勢31.4本章小結(jié)4第2章 灌裝機的設(shè)計分析52.1 灌裝機的結(jié)構(gòu)與簡介52.2 灌裝機類型及其選擇52.3 灌裝方法的選擇62.4 液料定量方法的選擇72.5 液料供送裝置的選擇82.6 灌裝閥與灌裝工藝92.7 驅(qū)動方式的選擇92.8本章小結(jié)11第3章 凸輪機構(gòu)及其設(shè)計123.1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類123.1.1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用123.3.2凸輪機構(gòu)的分類123.1.3從動件的常用運動規(guī)律133.

14、1.4凸輪輪廓曲線的設(shè)計153.2灌裝機中凸輪的設(shè)計153.2.1頂塞凸輪153.2.2翻塞凸輪173.2.3送塞凸輪193.2.4壓塞凸輪213.2.5灌裝凸輪233.3凸輪灌裝機的工作原理243.3.1主傳動凸輪工作原理243.3.2凸輪式灌裝機整體工作流程263.4本章小結(jié)26第4章 傳動機構(gòu)的設(shè)計274.1機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析274.1.1機構(gòu)組成274.2機構(gòu)運動簡圖274.3機構(gòu)具有確定運動的條件284.4灌裝機傳動機構(gòu)的設(shè)計294.5本章小結(jié)31第5章 主軸系統(tǒng)的設(shè)計與計算325.1主軸組件功用及基本要求325.1.1主軸組件的基本要求325.2主軸組件的布局325.3 主軸設(shè)計325

15、.3.1 主軸的結(jié)構(gòu)325.3.2主軸設(shè)計計算335.4本章小結(jié)35第6章 傳動機構(gòu)的改進366.1主軸結(jié)構(gòu)改進366.2連桿機構(gòu)的改進：376.3灌裝機的總結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖386.4 AutoCAD簡介396.5本章小結(jié)40結(jié) 論41參 考 文 獻42致 謝4343 / 50文檔可自由編輯打印第1章 緒 論1.1設(shè)計題目背景目前市場對灌裝液體藥瓶需求量上升，國內(nèi)眾多制藥廠設(shè)備存在很多問題，主要是引進國外先進設(shè)備。這對自己的發(fā)展有很大局限，但是長時間的制藥經(jīng)驗，我國在灌裝機方面也有了長足進步，包括塑料飲料瓶、酸奶杯、藥品無菌包裝在內(nèi)的包裝生產(chǎn)線水平也得到了提升，已經(jīng)可以達到中小型企業(yè)的需求，部分已經(jīng)

16、可以無需進口設(shè)備，整體水平的提高對灌裝機的效率要求不斷提高，目前國內(nèi)用于藥瓶灌裝的灌裝機主要是采用凸輪機構(gòu)配以plc控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動灌裝。灌裝機構(gòu)運用巧妙的機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)自動送瓶、灌裝、密封，以此不斷循環(huán)。對于對灌裝量的控制一般使其達到由可截斷該液體的空氣排出孔高度所規(guī)定的液面來實現(xiàn)。由于不同的生產(chǎn)需求，精度要求、灌裝速度、灌裝液物理以及化學(xué)性質(zhì)不同，所以最后設(shè)計出來的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及材料都會有很大的不同。此次設(shè)計針對化學(xué)液體藥品，精度和效率要求比較高。1.2研究意義我國在機械包裝行業(yè)面臨著兩大困境。其一，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民生活水平的提高，同時對消費品的包裝提出了更高的要求，隨之而來的包產(chǎn)

17、業(yè)也受到了前所未有的挑戰(zhàn)，其中而液態(tài)產(chǎn)品的包裝在包裝行業(yè)中占有很大比例，這是由于液體包裝涉及的行業(yè)廣泛、品種繁多，跟我們的日常生活息息相關(guān)，是消費比例最大的行業(yè)，如飲料方面的汽水、果汁、牛奶、礦泉水、蒸餾水、啤酒、果酒等；調(diào)味品方面的醬油、醋、味精液、果醬等；藥品方面的針劑、糖漿、酊劑、氣霧劑等；除此之外還有農(nóng)藥乳劑、化工產(chǎn)品的各種瓶裝、化妝品等。所以要滿足日益增長的液體產(chǎn)品的市場需要，就應(yīng)大力發(fā)展液體產(chǎn)品的包裝機械。其二，目前來看很多先進灌裝機來自國外的進口，根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計大中型企業(yè)的設(shè)備進口占到60。中小企業(yè)情況稍微好點，由此可見我們對進口設(shè)備的依賴程度。更加嚴重的現(xiàn)狀是真正先進的設(shè)備幾乎都

18、是來自國外。要解決這一現(xiàn)狀需要我們不斷的努力，相信我們也可以做到。這次設(shè)計說對大學(xué)四年所學(xué)知識的最好展示與應(yīng)用。通過這次畢業(yè)設(shè)計不但可以重溫我們所學(xué)的基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識和實際操作能力；還可以真正鍛煉知識與實際結(jié)合的能力，對即將畢業(yè)走上工作崗位的我們是很好的過度銜接。此外，通過設(shè)計我們可以更好的把課本所學(xué)的知識運用到實際操作中，學(xué)會獨立設(shè)計機械結(jié)構(gòu)，分析可行性。從而可以鍛煉我們的創(chuàng)新能力。1.3國內(nèi)外相關(guān)情況1.3.1 國外發(fā)展狀況灌裝機有已經(jīng)有多年的發(fā)展歷史，自從人類學(xué)會用器皿盛水人們就用到了各種灌裝技術(shù)，只是那時候人們都沒有可以去研究，都是本能的反應(yīng)。二十世紀初以前，人們灌裝通常使用勺、瓢等

19、很簡單的工具，或者直接浸入水中快速灌裝。隨著科技的發(fā)展，古老的技術(shù)不能滿足人們需求，一種全新的快速、自動的灌裝技術(shù)迫切需求，灌裝技術(shù)也被人們注意起來，慢慢有人開始專門研究灌裝設(shè)備。大約十九世紀七八十年代美國Horix、Kiefer和U.S.Bottlers等三家公司開始研制容器灌裝的機械裝置。之后，Kiefer公司制造出了第一臺用于商業(yè)的灌裝機，這也為以后的灌裝機商業(yè)化創(chuàng)下先例；1920年Horix公司第一次成功制造了可用于灌裝番茄醬的重力灌裝機，這是灌裝機多功能化發(fā)展所邁出的重要一步，這家公司至今仍生產(chǎn)灌裝機，隨著灌裝機的不斷生產(chǎn)應(yīng)用，制造技術(shù)不斷提高，功能不斷增加，經(jīng)過半個世紀的發(fā)展已經(jīng)相

20、當(dāng)成熟，不久之后，灌裝機又有了重大突破，二十世紀初期，人們開始研究更加效率的灌裝機，所以旋轉(zhuǎn)式灌裝機誕生了，到現(xiàn)在為止，旋轉(zhuǎn)式灌裝機成了應(yīng)用最廣的液體灌裝設(shè)備。目前，國外灌裝與封口設(shè)備越來越追求效率，全世界灌裝機向快速、高精度、多功能等多方向發(fā)展。其中碳酸飲料灌裝機是最成熟的技術(shù)之一，它的最高灌裝速度可以達到不可思議的2000罐分，德國HK機械公司所生產(chǎn)的灌裝機的灌裝閥多達165頭。最大灌裝機灌裝直徑可以達到5米，灌裝精度甚至可以精確到±05ml以下。一連串的數(shù)字足以證明灌裝技術(shù)的發(fā)展程度。國外最先進的灌裝機已可以不同的生產(chǎn)要求，不同的生產(chǎn)環(huán)境工作，例如玻璃瓶與塑料容器（聚酯瓶）、碳

21、酸飲料與非碳酸飲料、熱灌裝與冷灌裝等相差比較大的流水線都可以實現(xiàn)同步灌裝。1.3.2 國內(nèi)發(fā)展狀況我國在解放前幾乎沒有灌裝機械，灌裝生產(chǎn)絕大部分處于手工操作，非常落后。國內(nèi)灌裝生產(chǎn)線全方位發(fā)展我國飲料灌裝設(shè)備基本是在引進設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，八十年代，引進各種飲料灌裝生產(chǎn)線300多條，包括啤酒灌裝線達500多條。引進灌裝生產(chǎn)線主要分為以下幾類： 玻璃瓶飲料灌裝線80年代引進116條玻璃瓶飲料灌裝線，主要用于碳酸飲料，其中80多條是以記賬貿(mào)易方式從東歐國家引進的，包括羅馬尼亞35條、西德30條、波蘭、捷克8條。以外匯方式引進的灌裝線包括西德23條、日本3條、美國6條、意大利1條。生產(chǎn)線主

22、要設(shè)備有卸箱機、洗瓶機、灌裝機、壓蓋機、貼標機、噴碼機、汽水混合機、裝箱機等。在線檢測設(shè)備有真空檢測儀、液面檢測儀、灌裝能力150、200、300400瓶分。設(shè)備主要生產(chǎn)廠家有德國SEN、HK、OH、日本三菱重工、意大利希莫拉茲、美國邁耶等。 1984年廣東輕機廠引進德國SEN公司和HK公司啤酒灌裝線制造技術(shù)，制造每小時2萬瓶的瓶裝啤酒灌裝線，南京輕機廠和合肥輕機廠以日本三菱重工技術(shù)，制造每小時18萬瓶分的汽水灌裝線。其他還有重慶輕機廠（測繪三菱重工328設(shè)備，14000瓶分）和廊坊包裝設(shè)備制造總公司（測繪德國SEN公司246設(shè)備，60008000瓶時）的灌裝線。 易拉罐飲料灌裝線“八五”期間

23、，我國引進易拉罐飲料灌裝線15條，同時引進易拉罐啤酒灌裝線14條。主要是德國SEN、美國邁耶公司的設(shè)備，包括卸罐機、洗罐機、灌裝機、封罐機、溫罐機、碼垛機，其他還有混合機、噴碼機、薄膜收縮機、液位檢測儀等。灌裝能力為150、300、400、500罐分，最高575罐分。 現(xiàn)在我國生產(chǎn)灌裝機的能力較差，主要是一些中小型企業(yè)，這些企業(yè)生產(chǎn)水平不高，獨立性較差，成套能力不夠。大部分僅提供洗瓶（洗罐）、灌裝壓蓋（封罐）設(shè)備。不過伴隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，相信不久的將來我們會生產(chǎn)出現(xiàn)進的全自動化設(shè)備。1.3.3灌裝機的發(fā)展趨勢當(dāng)今的灌裝機械，尤其是飲料、啤酒灌裝機械和食品包裝機械，具有高速、成套、自動化程

24、度高和可靠性好等特點，也是目前灌裝機械行業(yè)發(fā)展趨勢走向。(1) 多功能同一臺設(shè)備，可進行茶飲料、咖啡飲料、豆乳飲料和果汁飲料等多種飲料的熱灌裝；均可進行玻璃瓶與聚酯瓶的灌裝。速度、高產(chǎn)量碳酸飲料灌裝機的灌裝速度最高達2000罐/分，德國KHS公司、SEN公司、KRONES公司，其灌裝機的灌裝閥分別達到165頭、144頭、178頭。非碳酸飲料灌裝機的灌裝閥50100頭，灌裝速度最高達1500罐/分。(2) 技術(shù)含量高、可靠性強全線的自控水平和全線效率高。在線檢測裝置和計量裝置配套完備，能自動檢測各項參數(shù)，計量精確。集機、電、氣、光、磁為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。(3) 成套供應(yīng)能力強如一條飲料

25、灌裝線，由微電腦件、控制軟件、灌裝封蓋配套組合，現(xiàn)實生產(chǎn)力與理論科技相結(jié)合。供貨商可以為用戶提供工程設(shè)計、安裝、調(diào)試，最后交用戶驗收。比如：沈陽東泰包裝機械設(shè)計是將普遍使用仿真設(shè)計技術(shù)把各種機器單元以數(shù)據(jù)庫形式存入計算機，把圖紙數(shù)字化后輸入計算機，再把實際生產(chǎn)的指標和數(shù)據(jù)、可能發(fā)生的故障等輸入計算機，再由工程師依照實際工作情況進行操作，演示出生產(chǎn)能力、廢品率、生產(chǎn)環(huán)節(jié)匹配、生產(chǎn)線瓶頸在何處等，還可根據(jù)用戶意見進行修改模型直到用戶滿意。當(dāng)前灌裝機械技術(shù)在食品、飲料包裝上的開發(fā)、設(shè)計和制造過程中廣泛應(yīng)用。當(dāng)前灌裝機械的發(fā)展趨勢是不斷提高單機的自動化程度，改善整條包裝生產(chǎn)線的自動化控制水平、生產(chǎn)能力

26、，可以大大改善食品飲料包裝生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量，提高其國內(nèi)、國際競爭能力。 隨著我國酒業(yè)的快速發(fā)展,啤酒、葡萄酒、黃酒、白酒等酒類產(chǎn)量持續(xù)增長，我國飲料酒(不含果露酒、發(fā)酵酒精)總產(chǎn)量已達2878萬千升,同比增長8.2%。有關(guān)專家指出，我國飲料行業(yè)是高成長性的行業(yè)，成熟飲品增長穩(wěn)定，新的熱點和增長點不斷涌現(xiàn)，新興飲品的增長更快。同時，中國包裝機械已發(fā)展成世界液態(tài)食品行業(yè)中有重大影響和極大市場占有率行業(yè)。因此，液體灌裝機市場發(fā)展?jié)摿薮?。我國液體灌裝機要滿足包裝行業(yè)快速發(fā)展的需求，并積極參與國際競爭，就必須打破“小而散”的行業(yè)態(tài)勢，在“高精尖”的方向上不斷前進。業(yè)內(nèi)人士認為，未來液體灌裝機將配合產(chǎn)

27、業(yè)自動化趨勢，在技術(shù)發(fā)展上朝著機械功能多元化，結(jié)構(gòu)設(shè)計標準化、模組化，控制智能化，結(jié)構(gòu)高精度化等幾個方向發(fā)展液體。因此灌裝機的發(fā)展為食品、藥品的現(xiàn)代化加工和大批量生產(chǎn)提供了必要的保證。 從而再一次證明了液體灌裝機的發(fā)展市場潛力巨大。1.4本章小結(jié)本章簡單介紹了本課題研究的提出背景、目的及意義，在對灌裝機的發(fā)展歷史進行回顧時，并分析了目前國內(nèi)外灌裝機的發(fā)展現(xiàn)狀，使讀者對本課題有了初步的了解，同時知道了灌裝機的需求，以及國內(nèi)外對改技術(shù)的掌握程度，灌裝機的需求和其應(yīng)用方向體現(xiàn)了它的重要性，說明我們的研究價值，也體現(xiàn)它能給社會帶來的貢獻和作用。第2章 灌裝機的設(shè)計分析2.1 灌裝機的結(jié)構(gòu)與簡介液體灌裝

28、機是一種采用一定機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)基本罐裝動作，配以電子控制系統(tǒng)實現(xiàn)整個過程的協(xié)調(diào)進行，實現(xiàn)高效率，高精度的自動化設(shè)備。由于液體灌裝機械功能要求不同，包含的范圍廣泛，所以液體灌裝機械的種類繁多，通常會有以下幾種分類。液體灌裝機按灌裝原理可分為常壓灌裝機，壓力灌裝機和真空灌裝機。按灌裝操作類型可分為全自動液體灌裝機和半自動液體灌裝機。按灌裝種類可分為稀釋液體灌裝機濃型液體灌裝機和油類灌裝機等。壓蓋機采用壓力灌裝方法，是在高于大氣壓力下進行灌裝，貯液缸內(nèi)的壓力高于瓶中的壓力，液體靠壓差流入瓶內(nèi)。其用途廣，可用于各種液體的灌裝；可調(diào)節(jié)性好，通過調(diào)節(jié)可用于不同大小的瓶類容器的灌裝；自動化程度高，動作協(xié)調(diào)，從

29、瓶子的輸入到灌裝完畢的輸出的一系列動作無須人工的干預(yù)；灌裝周期短，生產(chǎn)效率高。它集頂塞、旋塞、送塞、壓塞、灌裝功能于一體。目前國內(nèi)灌裝機絕大部分采用的是氣缸活塞機構(gòu)。這種機構(gòu)的主要精度取決于氣缸的制造加工精度，而就現(xiàn)階段的加工技術(shù)很難達到很高精度，在灌裝過程中氣缸與活塞之間很容易吸入空氣，影響灌裝精度。這種灌裝機工作原理：通過氣缸的前后運動帶動料缸內(nèi)的活塞作往復(fù)運動，實現(xiàn)吸料、灌裝，灌裝工藝路線基本上是：打開啟動開關(guān)，氣體進入氣缸后腔，隨著氣體增多壓強增大，推動活塞向前運動，從而使灌裝將液通過出料接頭內(nèi)的單向閥進入出料軟管，然后順流到待裝空瓶。相反，當(dāng)返程開關(guān)啟動，活塞向后運動，壓強減小 ，進

30、料單向閥打開，供料裝置里的液體在大氣壓的作用下進入進料管，隨后在進入入料缸。如圖2-1所示，為全自動活塞式灌裝機。 圖2-1 藥瓶灌裝機2.2 灌裝機類型及其選擇前面我們已經(jīng)介紹了灌裝機的一般分類方法，按照原理可以分為常壓、壓力、真空灌裝機等。按灌裝瓶的主要運動形式分類：（1）旋轉(zhuǎn)型灌裝機一般是由履帶將待灌裝瓶由傳送系統(tǒng)送入灌裝機進瓶機構(gòu)，罐裝機構(gòu)中間有一個圓盤轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn)臺上面有多個工位對應(yīng)灌裝、定量、封裝。帶灌裝瓶進入罐裝機構(gòu)會隨著轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)臺進入不同工位最后送走。(2) 直線型灌裝機灌裝瓶沿著平直的直線運動，進行成排灌裝。凡送來一排空瓶由推瓶板向前推送一次，到送至灌液管的下方時，閥門打開進行灌

31、裝，間歇進行操作。(3) 凸輪式灌裝機由電機帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸上分別安裝了不同的功能的凸輪，由于每個凸輪按照不同的路線設(shè)計了外輪廓，只要把正確分配凸輪的安裝位置及其夾角就可以實現(xiàn)一連串的灌裝、封裝功能。當(dāng)主軸在伺服電機的帶動下帶動凸輪轉(zhuǎn)動，凸輪滾子機構(gòu)運動帶動連桿上下往復(fù)運動，最后經(jīng)過一些其他機構(gòu)實現(xiàn)整個灌裝機運行。方案比較：旋轉(zhuǎn)型灌裝機在食品、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、容器輸送、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。直線型灌裝機，制造方便，但占地面積比較大，而且是間歇運動，生產(chǎn)能力的提高也受到

32、一定限制，因此一般只用于無氣液料類的灌裝，局限性較大。凸輪式灌裝機相對前兩者結(jié)構(gòu)原理比較簡單，運行穩(wěn)妥可靠，維護成本低。所以根據(jù)原始數(shù)據(jù)及灌裝要求，選擇凸輪式灌裝機比較合理。2.3 灌裝方法的選擇計算各種液體產(chǎn)品的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)均不相同，在灌裝過程中，為了使產(chǎn)品的特性保持不變，必須采用不同的灌裝方法。一般灌裝機常采用下列幾種灌裝方法：（1）常壓法常壓法也稱純重力法，即在常壓下，液料依靠自重流進包裝容器內(nèi)。大部分能自由流動的不含氣液料都可用此法灌裝，例如白酒、果酒、牛奶、果醬、醋等。（2）等壓法等壓法也稱壓力重力式灌裝法，即在高于大氣壓的條件下，首先對包裝容器充氣，使之形成與貯液箱內(nèi)相等的氣

33、壓，然后再依靠被灌液料的自重流進包裝容器內(nèi)。這種方法普遍用于含氣飲料，如啤酒、汽水、汽酒等的灌裝。采用此種方法灌裝，可以減少這類產(chǎn)品中所含二氧化碳的損失，并能防止灌裝過程中過量起泡而影響產(chǎn)品質(zhì)量和定量精度。（3）真空法是在低于大氣壓的條件下進行灌裝的，可按兩種方式進行：（4）壓差真空式即貯液箱內(nèi)處于常壓，只對包裝容器抽氣使之形成真空，液料依靠貯液箱與待灌容器間的壓差作用產(chǎn)生流動而完成灌裝，國內(nèi)此種方法較常用。（5）重力真空式即貯液箱內(nèi)處于真空，包裝容器首先抽氣使之形成與貯液箱內(nèi)相等的真空，隨后液料依靠自重流進包裝容器內(nèi)，因結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，國內(nèi)較少用。真空法灌裝應(yīng)用面較廣，它即適用于灌裝粘度稍大的液

34、體物料，如油類、糖漿等，也適用于灌裝含維生素的液體物料，如蔬菜汁、果子汁等，瓶內(nèi)形成真空就意味著減少了液料與空氣的接觸，延長了產(chǎn)品的保質(zhì)期，真空法還適用于灌裝有毒的物料，如如農(nóng)藥等，以減少毒性氣體的外溢，改善勞動條件。（6）壓力法利用機械壓力或氣壓，將被灌物料擠入包裝容器內(nèi)，這種方法主要用于灌裝粘度較大的稠性物料，例如灌裝番茄醬、肉糜、牙膏、香脂等，有時也可用于汽水一類軟飲料的灌裝，這時靠汽水本身的氣壓直接灌入未經(jīng)充氣等壓的瓶內(nèi)，從而提高了灌裝速度，形成的泡沫因汽水中無膠體尚易消失，對灌裝質(zhì)量有一定影響，但不算太大。（7）虹吸法利用虹吸原理完成灌裝的方法。此種方法出現(xiàn)最早，人們最容易接受，原理

35、比較簡單，現(xiàn)在很少使用。上述幾種灌裝方法的正確選擇，除考慮液體本身的工藝性能如粘度、重度、含氣性、揮發(fā)性外，還必須考慮產(chǎn)品的工藝要求、灌裝機的機械結(jié)構(gòu)等綜合因素。對于一般不含氣的食用液料如瓶裝牛奶、瓶裝酒類等，可以采用常壓法，亦可采用真空法，為了減少灌裝時液料中的含氧氣量，以便延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，采用較大的真空度的真空法更有利。所以我們采用的是真空法。2.4 液料定量方法的選擇準確的定量灌裝不但與產(chǎn)品的成本有著直接的關(guān)系，同時也影響產(chǎn)品在消費者心中的信譽。包裝物品的定量一般有重量定量和容積定量兩種。重量定量由于要增添秤等計量衡器，所以機器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，適用于比較重、經(jīng)常變化的固體物料，且往往要

36、配置一套電路用以機電配合；容積定量機器的定量機構(gòu)比較簡單，一般不需電路配合。液體產(chǎn)品一般易采用容積式定量，常見的有如下三種方法：（1）控制液位高度定量法這種方法是通過控制被灌容器中液位的高度以達到定量灌裝的目的。因為每次灌裝的液料容積等于一定高度的瓶子內(nèi)腔容積，故習(xí)慣稱它為“以瓶定量”。該方法結(jié)構(gòu)比較簡單，不需要輔助設(shè)備，使用方便，但對于要求定量準確度高的產(chǎn)品不宜采用，因為瓶子的容積精度直接影響灌裝量的精度。對于這種定量方法，若改變每次的灌裝量，則只需排氣管嘴進入瓶中的位置。（2）定量杯定量法這種方法是先將液體注入定量杯中進行定量，然后再將計量的液體注入待灌瓶中，因此，每次灌裝的容積等于定量杯

37、的容積。（3）定量泵定量法這是一種采用壓力法灌裝的定量方法，一般由動力控制活塞往復(fù)運動，將物料從貯料缸吸入活塞缸，然后再壓入灌裝容器中，由此每次灌裝物料的容積用活塞往復(fù)運動的行程來控制。比較上述三種定量方法，從定量精度來看，第一種方法由于直接受到瓶子容積精度以及瓶口密封程度的影響，其定量精度不及后二種方法高，若從機械結(jié)構(gòu)看，第一種顯然最為簡單，因此，它自然得到廣泛應(yīng)用，所以選擇第一種。2.5 液料供送裝置的選擇灌裝液料由貯液槽經(jīng)泵（或直接由高位槽）及輸液管將液體產(chǎn)品輸入貯液箱，再由貯液箱經(jīng)灌裝閥輸入待灌容器中，這就形成了整個灌裝液料的供送系統(tǒng)。對于等壓法、真空法有時還需對貯液箱充氣或抽氣。由此

38、可見，不同的灌裝方法就應(yīng)有不同的供料系統(tǒng)。下面只對常壓法灌裝的液料供送機構(gòu)和真空法灌裝的液料供送裝置介紹做以比較：（1）常壓法灌裝的液料供送機構(gòu)此法是在常壓下灌裝的，因此灌裝系統(tǒng)較為簡單。液體產(chǎn)品由高位槽或泵經(jīng)輸液管送進灌裝機的貯液箱，貯液箱內(nèi)的流體產(chǎn)品再經(jīng)過灌裝閥的開關(guān)進入待灌容器中。（2）真空法灌裝的液料供送裝置真空法灌裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，形式較多，但根據(jù)其采用灌裝方式不同，大體可分兩種類型：一種方式是在待灌瓶和貯液箱中都建立真空，而液體是靠自重產(chǎn)生流動而灌裝的；另一種方式是在瓶中建立真空，靠壓差完成灌裝。真空法灌裝機的供料系統(tǒng)可有單室、雙室、三室等多種形式，單室屬于前一種真空法灌裝，其余屬

39、于后一種方法。 單室：這是一種真空室與貯液箱合為一室的供料系統(tǒng)。 雙室：這是由貯液箱和真空室按照上下布局組成的供料裝置。 多室：這種結(jié)構(gòu)不僅使貯液箱與真空室分開，而且另設(shè)一個液位控制箱，真空箱也不止一個。 三室：真空分配箱雖然結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，但卻使真空灌裝機的結(jié)構(gòu)緊湊了，且利于提高灌裝生產(chǎn)能力和工作可靠性。等壓法灌裝的液料供料機構(gòu)，液箱系一個矩形切面的環(huán)形液缸，在環(huán)形液缸的下面裝有很多個灌裝閥，分別與環(huán)形液缸底面的孔口相連，以便把液體從貯液箱內(nèi)裝進待灌瓶中。以上幾種方法做以比較，因為所選擇的灌裝方法為真空法，所以真空法灌裝的液料供送裝置。單缸真空閥的開啟需要兩次升瓶才能完成，故易出現(xiàn)磨損漏溢的

40、問題，單缸結(jié)構(gòu)增加液料的揮發(fā)面，不適合灌裝液料；而三缸和多缸的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，所以選擇雙缸。2.6 灌裝閥與灌裝工藝灌裝閥是自動灌裝機執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行部件，它的功能在于根據(jù)灌裝工藝要求，以最快的速度溝通或切斷貯液箱、氣室和灌裝容器之間流體流動的通道，保證灌裝工藝過程的順利進行。不同類型的液料其物理化學(xué)性質(zhì)各不相同，因此對灌裝工藝要求存在差異形成了對閥的不同要求，不同的灌裝方法有不同的灌裝工藝過程。（1）常壓灌裝法的工藝過程是：進液回氣；停止進液；排除余液。（2）等壓灌裝法的工藝過程為：充氣等壓；進液回氣；停止進液。（3）真空灌裝法的工藝過程：瓶內(nèi)抽真空；進液排氣；停止進液；余液回流。因為采用的是真

41、空灌裝法，所以選擇真空灌裝閥，利用抽真空，使得瓶子內(nèi)部成負壓，液體在壓差和重力的雙重作用下，流入瓶內(nèi)。真空法可提高灌裝速度，減少產(chǎn)品與空氣的接觸，有利于延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，其全封閉狀態(tài)還限制了產(chǎn)品中有效成分的溢散。2.7 驅(qū)動方式的選擇周期性循環(huán)操作的三足式離心機，在各個操作階段中，轉(zhuǎn)速是不同的，通常在200800轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下加料，在10001500轉(zhuǎn)/分的高速下進行離心分離，而在30100轉(zhuǎn)/分的低速下進行刮料。因此要求傳動裝置能實現(xiàn)寬范圍的變速。另外，為了適應(yīng)離心分離的要求，時其在最有利的轉(zhuǎn)速下工作，則要求傳動裝置能實現(xiàn)連續(xù)、平滑的無級調(diào)速。多速電動機驅(qū)動，多速電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠，操

42、作也很方便，但由于繞組的磁極對數(shù)只能成對改變，所以相應(yīng)的調(diào)速也只能是有級的，而且變速范圍也很小。應(yīng)用同步轉(zhuǎn)速為7501500轉(zhuǎn)/分的雙速電動機，因此常用這種電動機作為一種簡單易行的變速驅(qū)動方式。（1）主-副電動機驅(qū)動：主電動機通常為雙速電動機，可拖動主機以中速或高速運轉(zhuǎn)。副電動機則為一減速電動機。通常在主、副電動機之間間，設(shè)置一個超越離合結(jié)構(gòu)。這樣既可實現(xiàn)主、副電動機分別在高、低速下驅(qū)動同一轉(zhuǎn)鼓，而又不互相干擾。此種驅(qū)動方式的特點是應(yīng)用普通電動機，可實現(xiàn)發(fā)幅度的變速，但這種調(diào)速仍是有級的，且減速、離合結(jié)構(gòu)的制造安裝也較復(fù)雜。（2）交流變頻調(diào)速：其只要工作結(jié)構(gòu)為一交流電動機及一套交流電源頻率變換

43、裝置。由于頻率的變換可以在較寬范圍內(nèi)連接、平滑地進行，因此變頻調(diào)速是一種無級調(diào)速。此種驅(qū)動方式的特點是：啟動和制動平穩(wěn)可靠，噪音低，沒有滑動摩擦等易損零件。啟動效率高，制動時電力回收，節(jié)省電力。如采用防爆電機，可以用于防爆場合。但由于從經(jīng)濟性考慮，變頻裝置的成本較高，當(dāng)用一臺變頻裝置控制一臺設(shè)備運作時就不是很經(jīng)濟性，所以只有當(dāng)同時控制多臺設(shè)備運作時，才顯得比較經(jīng)濟劃算。（3）直流電動機調(diào)速：直流電動機可控硅調(diào)速是一種無級調(diào)速。其特點是：調(diào)速范圍廣、調(diào)速精確、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠、過載能力高、反映快。并且與直流電動機配用的可控硅調(diào)速裝置，在國內(nèi)外均有系列產(chǎn)品定型生產(chǎn)，通用性強。由于多速電動機相應(yīng)的調(diào)速只

44、能是有級的，而且變速范圍很小。主-副電動機驅(qū)動調(diào)速仍是有級的，且減速、離合結(jié)構(gòu)的制造安裝也較復(fù)雜。從經(jīng)濟性考慮，交流變頻調(diào)速的變頻裝置的成本又較高。同樣電磁調(diào)速電動機在低速運行效率低，若運用在長期處于低速運行的機器上會增加運行費用。再考慮到液壓驅(qū)動方式安裝和維修不是很方便。而直流電動機則是性能與經(jīng)濟性具佳，且調(diào)速范圍廣、調(diào)速精確、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠、過載能力高、反映快、產(chǎn)品通用性強。伺服電機與步進電機的選擇比較，步進電機作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng)，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，伺服電機也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。雖

45、然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。 控制精度不同。兩相混合式步進電機步距角一般為 1.8°、0.9°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機通過細分后步距角更小。伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以三洋全數(shù)字式交流伺服電機為例，對于帶標準2000線編碼器的電機而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/8000=0.045°。 過載能力不同。步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有

46、較強的過載能力。 運行性能不同。步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。 速度響應(yīng)性能不同。步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200400毫秒，伺服電機響應(yīng)速度更快。綜上所述，考慮到本課題的研究對象，以及精度要求我們選用的是直流伺服電機驅(qū)動，如圖2-2所示。圖2-2 直流伺服電機2.8本章小結(jié) 本章首先簡單介紹了灌裝機的物理結(jié)構(gòu)，使讀者真正認識了灌裝機。其次，對比了

47、目前灌裝機的不同類型，結(jié)合本次設(shè)計的目的，我們選擇了凸輪灌裝機。本次設(shè)計灌裝液為一次性注射液，根據(jù)灌裝液的物理性質(zhì)以及藥品的特殊要求我們選擇的灌裝方法為真空灌裝。根據(jù)需求我們選擇了簡單有效的控制液位高度的定量方法。液料供送裝置為雙缸供送。最后根據(jù)機械運動特點我們選擇的驅(qū)動方式為，直流伺服電機驅(qū)動。至此，灌裝機的結(jié)構(gòu)之外的硬件配置與技術(shù)細節(jié)我們都一一確定下來了，下面就可以開始其主傳動部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計了。第3章 凸輪機構(gòu)及其設(shè)計3.1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類3.1.1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用凸輪機構(gòu)作為一種常用機構(gòu)，兼有傳動、導(dǎo)向和控制功能，字自動化機械中應(yīng)用非常廣泛。凸輪是一個具有曲線輪廓或者凹槽的構(gòu)件，通常為

48、主動件作等速轉(zhuǎn)動，也有作往復(fù)擺動或者移動的。凸輪機構(gòu)主要由凸輪、從動件和機架三個基本構(gòu)建組成，被凸輪直接推動的構(gòu)件稱為從動件。如果從動件是凸輪，則稱之為反凸輪機構(gòu)。凸輪機構(gòu)最大的優(yōu)點在于：只要正確地設(shè)計凸輪輪廓線，就可以使從動件實現(xiàn)任意給定的運動規(guī)律，而且響應(yīng)快速結(jié)構(gòu)簡單緊湊。正因為如此，凸輪機構(gòu)不可能被數(shù)控、電控裝置完全代替。凸輪機構(gòu)的缺點是凸輪輪廓線與推桿之間為點、線接觸，易磨損，凸輪制造較困難。故凸輪機構(gòu)多用于傳力不大的控制機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)?，F(xiàn)代機械日益向高速發(fā)展凸輪機構(gòu)的運動速度也越來越高，因此高速凸輪的設(shè)計及其動力學(xué)問題的研究已經(jīng)引起普遍重視，并且提出了許多適用于高速條件下采用的推桿運

49、動規(guī)律以及一些新型的凸輪機構(gòu)。另一方面，隨著計算機的發(fā)展，凸輪機構(gòu)的計算輔助設(shè)計和制造已經(jīng)獲得普遍應(yīng)用，相對的設(shè)計和制造技術(shù)的提升，這為凸輪機構(gòu)的更廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件。3.3.2凸輪機構(gòu)的分類凸輪機構(gòu)的種類很多，常按照凸輪和推桿的形狀及其運動形式的不同來分類。（1）按凸輪的形狀分 盤形凸輪 這種凸輪是一個具有變化向徑的盤形構(gòu)件繞固定軸線回轉(zhuǎn)。盤形凸輪加工起來比較容易，可以達到較高精度。只要設(shè)計合適的輪廓，可以實現(xiàn)從動件的復(fù)雜運動。所以也是應(yīng)用最廣泛的凸輪機構(gòu)。 移動凸輪機構(gòu) 當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠時，就成為移動凸輪。在移動凸輪機構(gòu)中，凸輪作往復(fù)直線運動。 圓柱凸輪機構(gòu) 這種凸輪是一個圓

50、柱面上開有曲線凹槽，或者是在圓柱端面上做出曲線輪廓的構(gòu)件。由于凸輪與推桿的運動不在同一平面內(nèi)，所以這是一種空間凸輪機構(gòu)。圓柱凸輪可以看作是將移動的凸輪卷與圓柱上形成的。（2）按從動桿（推桿）的形狀分 尖頂從動件 這種凸輪機構(gòu)的從動桿結(jié)構(gòu)簡單，且尖底能與復(fù)雜形狀的輪廓保持接觸，因而能實現(xiàn)任意預(yù)期的運動規(guī)律。但尖底容易磨損，一般適用于作用力不大和速度較低的場合，如儀器儀表等機構(gòu)中。 滾子從動件 這種凸輪機構(gòu)的從動件尖端處裝有可以自由轉(zhuǎn)動的滾子，由于滾子的存在使得凸輪與從動件之間的滑動摩擦轉(zhuǎn)化為滾動摩擦，降低了磨損，改善了工作條件。因此可以用來傳遞較大的力矩，滾子常采用特制的球軸承或者滾子軸承，該機

51、構(gòu)的缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 平底從動件 在這種凸輪機構(gòu)中，凸輪輪廓與從動件底面之間形成油膜，潤滑條件好，磨損小。當(dāng)不計摩擦的時候，凸輪對平底從動件的作用力始終垂直于平底，傳力性能好傳動效率高，故常用于高速場合。缺點是要求相應(yīng)的凸輪輪廓必須處處外凸，這使得實用性大大降低。（3）按照凸輪推桿的運動形式不同分 直線運動的直動從動件凸輪機構(gòu)，如圖3-1所示：另一種為往復(fù)擺動的擺動從動件機構(gòu)，如圖3-2所示。在直動從動件機構(gòu)中，如果軸線通過凸輪的回轉(zhuǎn)軸心，則稱其為對心直動從動件，否則為偏心直動從動件。根據(jù)凸輪與推桿保持接觸的方法不同，凸輪機構(gòu)可以分為力封閉凸輪機構(gòu)和幾何封閉機構(gòu)。圖3-1 直動從動件凸輪機構(gòu)

52、 圖3-2 擺動從動件凸輪機構(gòu)3.1.3從動件的常用運動規(guī)律運動規(guī)律是靠凸輪的輪廓形狀來實現(xiàn)的，因此從動件的位移、速度和加速度與凸輪的輪廓曲線有著直接對應(yīng)的關(guān)系。要實現(xiàn)從動件的不同運動規(guī)律，就要求凸輪具有不同的形狀輪廓線。所以在設(shè)計凸輪機構(gòu)時，通常首先要根據(jù)工作要求和條件選擇合適的運動規(guī)律。常見運動規(guī)律有以下幾種：（1）等速運動規(guī)律等速運動即被動件在推程運動時間內(nèi)速度不變，假設(shè)推程時，凸輪的推程運動角為，從動件升程為h。凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動。設(shè)轉(zhuǎn)過角度為時，我們可以得到以下運動方程式：s=h v=h （3-1） a=0 同理，可導(dǎo)出回程運動的等速運動方程式：s=h1- v=-h (3-2)a=0

53、 （2）等加速等減速運動規(guī)律這種運動規(guī)律通常取從動件在一個行程中前半段作等加速，后半段作等減速運動，因此稱為等加速等減速運動規(guī)律。該運動加速段和減速段的運動角及推桿行程各占一半，等加速運動的方程式 s=2h22 v=4h (3-3) a=4h22 等減速運動的方程式s=h-2h2-2 v=4h2- (3-4)a=-4h22 （3）簡諧運動規(guī)律簡諧運動又稱為余弦加速運動規(guī)律，簡諧運動的推程運動方程式為： s=h21-cos (3-5)（4）擺線運動規(guī)律又稱為正弦加速運動規(guī)律，它和余弦加速一樣在實際中運用較少，只做簡單介紹，其推程運動階段的運動方程式： s=h-12sin2 (3-6)3.1.4凸

54、輪輪廓曲線的設(shè)計根據(jù)初始條件，包括工作要求和結(jié)構(gòu)條件分析計算凸輪結(jié)構(gòu)的類型、基本尺寸（基圓半徑，偏心距及其它設(shè)計參數(shù)）、以及工作中推桿的運動規(guī)律，接下來就可以進行凸輪外輪廓的設(shè)計了，設(shè)計方法分為作圖法和解析法，前者操作計算簡單，但誤差較大，后者計算復(fù)雜精度高，根據(jù)不同要求可以選擇不同設(shè)計方法。凸輪設(shè)計的基本原理是反轉(zhuǎn)法原理，在設(shè)計凸輪時假設(shè)凸輪靜止不動，推桿相對于凸輪沿著凸輪轉(zhuǎn)動的反方向運動，作出從動件的一系列位置，將其用光滑曲線連接，這就形成了凸輪的輪廓線。凸輪設(shè)計時有幾點需要注意:（1）自鎖和許用壓力角，在凸輪設(shè)計時最大壓力角不能超過許用值。當(dāng)壓力角太大時就會引發(fā)自鎖現(xiàn)象，這在實際中會產(chǎn)生

55、嚴重后果，所以在設(shè)計中需特別注意，臨界壓力角。臨界角計算公式： =tan-11/1+2b/ltan2-1 (3-7)（2）壓力角與凸輪尺寸的關(guān)系，假設(shè)凸輪的轉(zhuǎn)動速度是，從動件的運動速度是v，偏心距為e，凸輪基圓半徑為r，某一時刻，從動件的位移是s，則壓力角與凸輪機構(gòu)尺寸的關(guān)系為： tan=v/±es+r2-e2 (3-8)一般來說，在滿足從動件位移、速度的前提下，應(yīng)設(shè)計凸輪機構(gòu)的參數(shù)使壓力角盡可能小。在所有參數(shù)都確定之后，接下來要考慮凸輪所用材料，在凸輪機構(gòu)中，凸輪輪廓與從動件之間容易發(fā)生磨損和疲勞點蝕，這就要求凸輪的材料具有高硬度、好的耐磨性以及表面接觸強度，一般尺寸不大的凸輪采用

56、45鋼或40Cr鋼，并進行調(diào)制或表面淬火，一般要求表面硬度要達到5258HRC。3.2灌裝機中凸輪的設(shè)計 凸輪灌裝機是一種全新的罐裝設(shè)計，整個機構(gòu)包括主傳動部件、振蕩器部件、送塞壓塞部件、伺服灌裝部件、旋塞部件、頂塞部件、機架等。在各個部件的協(xié)調(diào)運動下，機構(gòu)能準確快速的實現(xiàn)灌裝功能，整個機構(gòu)簡單緊湊，穩(wěn)定、高效適合中小型企業(yè)的灌裝要求。灌裝機集灌裝、送塞、頂塞、旋塞、壓塞于一體。其主傳動部件是實現(xiàn)所有功能的核心，主要由主軸、電機、減速器和五個凸輪及其連接機構(gòu)組成，五個凸輪分別為頂塞凸輪、灌裝凸輪、壓塞凸輪、旋塞凸輪、送塞凸輪。3.2.1頂塞凸輪頂塞過程是由頂塞機構(gòu)來完成的。其結(jié)構(gòu)為由電磁鐵安裝板、杠桿、連桿、膠塞頂桿、聯(lián)軸器、膠塞頂桿固定座、杠桿安裝座以及螺紋、銷等連接零件裝配組成。整個運動過程為：電機工作，經(jīng)減速裝置減速后帶動主軸轉(zhuǎn)動，主軸帶動安裝在其上的頂塞