旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)目錄1. 題目 2. 設(shè)計(jì)題目及任務(wù) 2.1 設(shè)計(jì)題目 2.2 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)方案 3.方案一 3.1功能邏輯圖和功能原理解圖 3.2工藝分解 3.3機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖 3.4方案總圖 3.5運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 4.尺寸設(shè)計(jì) 4.1 凸輪設(shè)計(jì) 4.2 槽輪設(shè)計(jì) 4.3 齒輪設(shè)計(jì) 4.4 其它機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 5. 方案二 5.1功能邏輯圖和功能原理解圖 5.2工藝分解 6.機(jī)構(gòu)的選擇與比較 6.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與比較 6.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較 7.小結(jié) 題目：旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)2、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。在轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)上對(duì)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)有多工位

2、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)確的灌裝、封口，應(yīng)有定位裝置。如圖1所示，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1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)2.1設(shè)計(jì)參數(shù)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1。表1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù)方案號(hào)轉(zhuǎn)臺(tái)直徑/mm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/(r/min)灌裝速度/(r/min)a600144010b550144012c5001440102.2設(shè)計(jì)要求（1）連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析（每人做3個(gè)位置）；（2）齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；（3）凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；（4）運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，總體運(yùn)動(dòng)方案圖；（5）對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度和加速度分析,并

3、給出從動(dòng)件的位移、速度、加速度線圖。注：請(qǐng)每組選出一位組長(zhǎng)，每位同學(xué)交設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，2號(hào)圖紙2張，或3-4張3號(hào)圖紙。第15周交，同時(shí)以小組為單位進(jìn)行答辯。要求統(tǒng)一用檔案袋存檔。2.3 設(shè)計(jì)方案提示（1）采用灌裝泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。（2）采用軟木塞或金屬冠蓋封口，它們可以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(guò)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(tái)的間歇傳動(dòng)。為保證停歇可靠，還應(yīng)有定位（縮緊）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。定位縮

4、緊機(jī)構(gòu)可采用凸輪機(jī)構(gòu)等。3、設(shè)計(jì)方案根據(jù)給定題目，我組選定方案a為主要設(shè)計(jì)方案。根據(jù)a給出的參數(shù)，電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min,灌裝速度為10r/min。得出如下計(jì)算： 10*6/60=1罐/s 。所以灌裝的速度為1罐/s，由此推斷，在六工位轉(zhuǎn)臺(tái)上，每一秒鐘就要轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，進(jìn)而得知槽輪主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為1r/s，而六工位轉(zhuǎn)臺(tái)每一個(gè)工位相對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)中心的轉(zhuǎn)角為60，再根據(jù)槽輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律得知，主動(dòng)輪在每一秒鐘轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，只有60的轉(zhuǎn)動(dòng)用來(lái)驅(qū)動(dòng)槽輪從動(dòng)輪做轉(zhuǎn)動(dòng)，其余300的轉(zhuǎn)動(dòng)用來(lái)定位。所以，1s的之間內(nèi)，有1/6s的時(shí)間工位轉(zhuǎn)動(dòng)，5/6s的時(shí)間工位靜止。而灌裝和封蓋的過(guò)程均要在這5/6s的時(shí)間內(nèi)完

5、成，以此為前提，進(jìn)行我們的設(shè)計(jì)方案號(hào)轉(zhuǎn)臺(tái)直徑/mm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/(r/min)灌裝速度/(r/min)a6001440103.1 方案一 灌裝機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)間歇轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)輸瓶、灌裝、送蓋、壓蓋、卸瓶運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須滿足工藝上的運(yùn)動(dòng)要求。此方案執(zhí)行構(gòu)件的功能邏輯圖如下圖所示：根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)邏輯功能圖，并由給定的條件，各機(jī)構(gòu)的相容性，各機(jī)構(gòu) - 5 - 的空間布置，類似產(chǎn)品的借鑒，從多種功能原理解中設(shè)計(jì)出兩個(gè)較為實(shí)際可行的方案。現(xiàn)述方案為本組的最優(yōu)方案，其功能原理解如下圖：3.2 工藝分解 1） 減速裝置 通過(guò)對(duì)于設(shè)計(jì)方案的分析，電機(jī)同時(shí)要帶動(dòng)凸輪，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，封蓋旋

6、轉(zhuǎn)工作臺(tái)，做轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為1r/s，電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440/60=24r/s，因?yàn)榭紤]到旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)只是推動(dòng)容器在固定工作臺(tái)上做滑動(dòng)，受力及做功并不大，再加上盡量使機(jī)械結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，這一級(jí)的變速直接采用蝸輪蝸桿的減速傳動(dòng)，但是考慮到蝸輪蝸桿的傳動(dòng)效率低，最終仍然改為直齒圓柱 齒輪傳遞傳動(dòng)比為1:24。 為了使灌口和封蓋裝置的上下運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)相配合，與之連接的凸輪必須同時(shí)以1r/s的速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，可以電機(jī)經(jīng)過(guò)減速后運(yùn)動(dòng)要通過(guò)無(wú)減速連接同時(shí)傳輸給凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，但是考慮到凸輪為主要施力裝置，蝸輪蝸桿的傳動(dòng)由于機(jī)械效率較低導(dǎo)致能量的流失， 故可以考慮使用直齒圓柱齒輪的嚙合減速

7、裝置。 封蓋裝置與轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)的原理類似，要求其封蓋旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)每1s轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，則其帶動(dòng)槽輪的主動(dòng)輪同樣以1r/s的速度旋轉(zhuǎn)，所以將減速后的轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)通過(guò)不減速的傳動(dòng)傳遞給其槽輪主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)軸即可。 2) 容器輸入輸出裝置如圖所示固定工作臺(tái)以圖示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行制造， 外圓輪廓直徑為650mm傳送帶貫穿其內(nèi)部，寬度為100mm使得固定工作臺(tái)呈現(xiàn)“工”字形，傳送帶下方為固定工作臺(tái)支 撐，擋板和工作平面的關(guān)系如圖上。固定工作臺(tái)與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)安裝后如圖所示：旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的大圓直徑要小于固定工作臺(tái)，大小為600mm，槽口相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng) 中心為六等陣列分布，轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)的槽口寬度和深度要與容器的直徑相等 （80mm） ，槽

8、口開1.5*45的倒角，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的初始位置如圖，要保證有兩個(gè)槽 口與下面固定工作臺(tái)的開口相重疊。 工作原理： 傳送帶上容器以一字排列的形式傳送過(guò)來(lái)，由于傳送帶延伸至固定工作臺(tái)圓 形輪廓以內(nèi)一段距離，容器由于帶傳動(dòng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入槽內(nèi)并與槽底緊貼，由于槽深 與其直徑相等，故只能且剛好容下一個(gè)容器，后面的容器不會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)的 轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)卡夾的現(xiàn)象，并且容器在送料時(shí)不必遵循等間距的排列，降低工作難度。倒角的出現(xiàn)是為了容器能更好進(jìn)入，轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)直徑之所以小于固定工作 臺(tái)，是因?yàn)樵谄渫鈬潭üぷ髋_(tái)面上還要設(shè)置擋板機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)容器的精確定位。 3)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)多工位間歇轉(zhuǎn)動(dòng)功能旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)由六位槽輪的

9、間歇轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，如圖所示槽輪的主動(dòng)輪與電機(jī)減速后的轉(zhuǎn)軸剛性連接，以1r/s的速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽輪則實(shí)現(xiàn)60/s的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在后5/6s內(nèi)實(shí)現(xiàn)定位卡緊功能，槽輪與轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)同軸剛性連接，轉(zhuǎn)臺(tái)就實(shí)現(xiàn)了每秒一個(gè)工位的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 4)各個(gè)工位的精確定位功能容器的定位功能通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)的凹槽與固定工作臺(tái)的擋板共同完成。如圖所示與轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)配合后如圖:擋板曲率半徑600mm，與固定工作臺(tái)剛性連接，與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)間隙配合，保證旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的通常轉(zhuǎn)動(dòng)，而且盡量緊貼。擋板的高度不低于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，不得超過(guò)其兩倍厚度。工作原理：當(dāng)容器由皮帶傳入旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)凹槽內(nèi)后，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶 動(dòng)容器一起滑動(dòng)，當(dāng)容器轉(zhuǎn)動(dòng)后由于失

10、去的傳送帶的約束，可能會(huì)因?yàn)殡x心作用或者不穩(wěn)定因素出現(xiàn)不能精確對(duì)心的情況， 此時(shí)擋板的作用在于限制了容器的位置，使其在很小的范圍內(nèi)移動(dòng)保證了容器與凹槽圓弧圓心的對(duì)齊，實(shí)現(xiàn)了較為精 確的定位。為后續(xù)灌裝和封蓋提供條件。 5)對(duì)容器的灌裝封口壓力結(jié)構(gòu)（凸輪機(jī)構(gòu)）壓力封口和灌裝由凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，如圖所示凸輪的設(shè)計(jì)后面詳細(xì)說(shuō)明，其轉(zhuǎn)速為1r/s，每轉(zhuǎn)一周壓板會(huì)伴隨凸輪上下運(yùn)動(dòng)一次，壓板上有一“接灌口處” ，將流體灌口直接通入并且固定，灌口的中心 位于第二工位之上并且與第二工位凹槽圓弧的圓心共線。 這樣可以實(shí)現(xiàn)灌口與壓 板的同步上下運(yùn)動(dòng)，控制灌口與固定工作臺(tái)平面的高度可以保證灌輸?shù)馁|(zhì)量。 壓板的另一端與換

11、蓋吸蓋裝置的上表面的接觸，完成封蓋的壓力工作?；匚粡椈傻脑O(shè)置是為了使得壓力裝置的上表面與凸輪緊密接觸。 6)送蓋，吸蓋，換蓋裝置 換蓋及吸蓋裝置由如圖所示的零件完成轉(zhuǎn)輪上每120開一孔，氣泵可通入進(jìn)行吸蓋，封蓋處的孔中心要與下面轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)凹槽圓弧的圓心共線，轉(zhuǎn)軸處開方形孔，使轉(zhuǎn)輪可以在配套的方形軸上 上下滑移，并且隨著方形軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，初始位置如圖所示。罐蓋由傳送帶傳 至吸蓋口下一定距離（基本與容器口同高） ，呈緊密排列?？刂妻D(zhuǎn)輪間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置由圖所示槽輪機(jī)構(gòu)完成槽輪主動(dòng)輪與電機(jī)經(jīng)減速后主動(dòng)軸剛性連接，轉(zhuǎn)速為1r/s，使得槽輪每1s 轉(zhuǎn)120進(jìn)而帶動(dòng)與其同軸的轉(zhuǎn)輪1s轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位。槽輪另一表

12、面的軸心處剛性連接一方形軸，方形軸可以與槽輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，方形軸同時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)輪的方形孔并與其間隙配合，保重滑動(dòng)的通暢。 壓蓋及回位的原理如圖所示凸輪推動(dòng)的壓板與轉(zhuǎn)輪上表面接觸，并作用于轉(zhuǎn)輪的封蓋口上方，轉(zhuǎn)輪隨壓板的上下運(yùn)動(dòng)而在方軸上上下滑動(dòng)，并且在向上回位和遠(yuǎn)休止的過(guò)程中通過(guò)方軸隨槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂仆馆喌耐瞥炭梢酝瓿煞馍w的動(dòng)作。 工作原理：在凸輪推程的過(guò)程中，轉(zhuǎn)輪隨壓板而下降一定距離，封口吸有一 瓶蓋，完成封蓋的同時(shí)，吸蓋口在瓶蓋傳送處吸起瓶蓋，此時(shí)凸輪回程，轉(zhuǎn)輪上升同時(shí)槽輪帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，而后再次完成一次封蓋的吸蓋過(guò)程，如此往復(fù) 實(shí)現(xiàn)與容器同步的封蓋動(dòng)作。根據(jù)上述執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式，可繪制出該方案

13、的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖：3.4 運(yùn)動(dòng)方案總圖 該系統(tǒng)由2個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)1帶動(dòng)齒輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪1再與齒輪2 嚙合，實(shí)現(xiàn)1:24的減速，此時(shí)，齒輪2一方面將此運(yùn)動(dòng)傳給與其同軸的錐齒輪 3和銷輪，錐齒輪3與錐齒輪4嚙合，傳動(dòng)比1:1，4再帶動(dòng)與其同軸的凸輪轉(zhuǎn) 動(dòng)，為灌裝、壓蓋機(jī)構(gòu)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力來(lái)源。銷輪帶動(dòng)六角槽輪間歇性 轉(zhuǎn)動(dòng)，1s轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)與六角槽輪同軸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了每秒一個(gè)工 位的間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方面，齒輪2與等齒齒輪5嚙合，與齒輪5同軸的銷輪帶 動(dòng)三角槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，換蓋轉(zhuǎn)盤與其同軸，實(shí)現(xiàn)了換蓋轉(zhuǎn)盤的間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)。 工作時(shí)空瓶沿傳動(dòng)皮帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)，被帶入轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)凹槽內(nèi)

14、，工作臺(tái) 旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)空瓶轉(zhuǎn)至下一個(gè)工位，凹槽與固定工作臺(tái)的擋板實(shí)現(xiàn)定位，保證灌 裝和封蓋的順利進(jìn)行。 工作時(shí)，工作臺(tái)每轉(zhuǎn)動(dòng)60，凸輪旋轉(zhuǎn)一周，帶動(dòng)壓板完成一次灌裝和封 蓋，并且在回程和近休止的時(shí)候換蓋盤完成一次120的旋轉(zhuǎn)，工作臺(tái)停歇時(shí)， 凸輪進(jìn)入推程，壓板向下運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)休時(shí)完成灌裝和壓蓋，同時(shí)吸蓋，當(dāng)凸輪回程 和近休時(shí)，工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，壓板的換蓋盤通過(guò)彈簧回位，同時(shí)換蓋盤完成120的 工位轉(zhuǎn)動(dòng)。如此往復(fù)。 3.5 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 該機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案有4個(gè)執(zhí)行構(gòu)件需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。為了能比較直 觀的表示各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)在分配軸上所處的相位、起始時(shí)間和先后順序，我們?cè)谙聢D所示的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖中，按比例分別繪

15、制了六角槽輪、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、凸輪、灌裝 機(jī)構(gòu)、壓蓋機(jī)構(gòu)、三角槽輪和壓蓋轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動(dòng)。由于整體機(jī)構(gòu)的工作周期為6s，所以循環(huán)圖中，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)每轉(zhuǎn)一個(gè)工位 （60）表示1s。在這1s中，工作臺(tái)在1/6s內(nèi)實(shí)現(xiàn)工位的轉(zhuǎn)換，5/6s內(nèi)停歇。灌裝封口機(jī)構(gòu)在一次工位轉(zhuǎn)換過(guò)程中，完成一次灌裝及封口的動(dòng)作。在工作臺(tái)旋 轉(zhuǎn)的同時(shí)， 凸輪回程和近休，在彈簧的回復(fù)力作用下，壓板向上運(yùn)動(dòng)回復(fù)至原位，壓蓋轉(zhuǎn)盤通過(guò)三角槽輪和彈簧回復(fù)力實(shí)現(xiàn)向上回位并旋轉(zhuǎn)換位；工作臺(tái)停歇時(shí)，凸輪推程，壓板及壓蓋轉(zhuǎn)盤一起向下運(yùn)動(dòng)，并在凸輪遠(yuǎn)休時(shí)進(jìn)行灌裝、封口、壓蓋轉(zhuǎn)盤的吸蓋工作?？紤]到工作的安全性，為了實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的順利換位，可以在安裝時(shí)，讓凸

16、輪回程略微提前，工作臺(tái)再接著旋轉(zhuǎn)，避免瓶口和壓板發(fā)生碰撞。四.尺寸設(shè)計(jì)4.1凸輪設(shè)計(jì)凸輪設(shè)計(jì)如圖所示凸輪按照?qǐng)D的方位逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 聯(lián)系實(shí)際生產(chǎn)與各部件的位置關(guān)系，設(shè)定瓶口距泵口的間距為7cm，泵口的上下間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的， 凸輪與推桿不存在偏距，所以可知，凸輪的推程為7cm， 泵口完成一次推程和回程需在工作臺(tái)停歇的時(shí)間內(nèi)， 即5/6s。 要求推程時(shí)，實(shí)力緩慢平穩(wěn)，并在遠(yuǎn)休時(shí)有充足時(shí)間進(jìn)行指定工作，所以設(shè)定推程角200，遠(yuǎn)休角100，回程角+近休角60。 但是原來(lái)設(shè)計(jì)的凸輪輪廓含有凹角，會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊，對(duì)零件有很大的損害，影響精度并且減少壽命。所以綜合考慮凸輪輪廓和角度，設(shè)計(jì)出推

17、程角120，遠(yuǎn)休100，近休60，這樣不但保證了這樣不僅保證了凸輪輪廓的合理，還有足夠的時(shí)間壓蓋，灌料和進(jìn)行吸蓋盤的旋轉(zhuǎn)工作。并且在推程回程與遠(yuǎn)休的轉(zhuǎn)換 處，在保證精度的同時(shí)，加入了圓角，增加適當(dāng)?shù)幕《葴p緩沖擊，增加運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。4.2槽輪尺寸設(shè)計(jì) 此六角槽輪為帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)旋 轉(zhuǎn)間歇運(yùn)動(dòng)，由旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)半徑來(lái)假設(shè)六角槽輪半徑100mm。圓柱銷與槽輪中心線相切，槽輪兩槽間夾角為60。由幾何關(guān)系可求出圓柱銷半徑為 100tan30mm，兩輪中心間距為 100/cos30mm。當(dāng)圓柱銷帶動(dòng)槽輪旋轉(zhuǎn)至與中心線重 合時(shí)，假設(shè)槽輪槽寬30mm，可得出槽輪基圓半徑為（100/cos30-100tan30）

18、mm。此三角槽輪為帶動(dòng)壓蓋轉(zhuǎn)盤實(shí) 現(xiàn)旋轉(zhuǎn)間歇運(yùn)動(dòng)，由壓蓋轉(zhuǎn)盤半徑來(lái)假設(shè)三角槽輪半徑50mm。圓柱銷與槽輪中心線相切，槽輪兩 槽間夾角為120。由幾何關(guān)系可求出圓柱銷半徑 為50tan60mm，兩輪中心間距 為50/cos60mm。當(dāng)圓柱銷帶動(dòng)槽輪旋轉(zhuǎn)至與中心線重合時(shí)，假設(shè)槽輪槽寬6mm，可得出槽輪基圓半徑為（50/cos60-50tan60）mm。4.3齒輪設(shè)計(jì) 減速齒輪1：模數(shù)1，齒數(shù)20，標(biāo)準(zhǔn)齒輪 （齒頂高系數(shù)1，頂隙系數(shù)0.25，壓力角 20， ）齒輪分度圓直徑d=mz=1*20=20mm 減速齒輪2、5：模數(shù)1，齒數(shù)480，標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒輪分度圓直徑d2=1*480=480mm具體參數(shù)為：

19、z1=20，z2=480，m=21m，=20 中心距：a=m(z1+ z2)/2=1*(20+480)/2=250mm 分度圓直徑：d1=m*z1=1*20mm=20mm d2= =m*z2=1*480=480mm 基圓直徑：db1=m *z1*cos=1*20*cos20 =18.79mm db2=m*z2*cos=1*480*cos20=451.05mm 齒頂圓半徑：da1=(z1+2ha*)*m/2=(20+2*1)*1/2=11mm da2=(z2+2ha*)*m/2=(480+2*1)*1/2=241mm 齒頂圓壓力角：a1=arccos【z1cos/（z1+2ha*） 】 =acr

20、cos【20cos20/（20+2*1） 】 =31.3213 a2=arccos【z2cos/（z2+2ha*） 】 =acrcos【480cos20/（480+2*1） 】=20.64 基圓齒距：pb1=pb2=mcos=3.14*1*cos 20=2.95mm重合度：a=【z1(tana4-tan)+z2(tana5-tan)】/2 =【20(tan31.3213-tan20)+480(tan20.64-tan20)】/2 =1.75 a1 可連續(xù)傳動(dòng)錐齒輪3、4:模數(shù)3，齒數(shù)90，標(biāo)準(zhǔn)錐齒輪 齒輪比1:1嚙合，可以連續(xù)傳動(dòng)。 論證過(guò)程同上。4.4其他機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)半徑為300

21、mm，假設(shè)瓶子直徑為80mm，工作臺(tái)中心距瓶心220mm。 瓶高250mm，固定工作臺(tái)與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)間距為150mm，吸蓋轉(zhuǎn)盤厚度30mm，壓蓋滑 - 16 - 塊長(zhǎng)度為160mm，壓蓋滑塊距瓶口100mm。由此可得出凸輪推程為70mm，壓蓋轉(zhuǎn)盤半徑為100mm，瓶蓋直徑20mm，盤心至吸瓶蓋中心為70mm。彈簧在自由狀態(tài)下長(zhǎng)度為100mm，最大壓縮量為80mm。五、方案二 5.1功能邏輯圖和功能原理解圖 灌裝機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)間歇轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)輸瓶、灌裝、送蓋、壓蓋、卸瓶運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須滿足工藝上的運(yùn)動(dòng)要求。此方案執(zhí)行構(gòu)件的功能邏輯圖如下圖所示：根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)邏輯功能圖

22、，并由給定的條件，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，從多種功能原理解中設(shè)計(jì)出兩個(gè)較為實(shí)際可行的方案。現(xiàn)述方案為本組的第二方案，其功能原理解如下圖：根據(jù)給定題目，我組選定方案1為主要設(shè)計(jì)方案。根據(jù)1給出的參數(shù)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min,灌裝速度為10r/min，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)一周6s。得出如下計(jì)算：10*6/60=1罐/s。即就是說(shuō)，60度一個(gè)工位耗時(shí)1秒。在這1秒鐘內(nèi)完成定位和 相應(yīng)的工位功能。方案二采用不完全齒輪定位和傳動(dòng)，經(jīng)過(guò)充分考慮討論，轉(zhuǎn)盤上的從動(dòng)輪采用54齒完全齒輪，主動(dòng)輪采用9齒不完全齒輪，不完全齒輪中齒數(shù)分布占齒輪的1/3。通過(guò)對(duì)工作臺(tái)尺寸，作用力大小等因素的考慮梁

23、齒輪的模數(shù)均為2.如此恰好使主動(dòng)輪轉(zhuǎn)一圈從動(dòng)輪轉(zhuǎn)60度一個(gè)工位。設(shè)定從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速 為1r/s，則轉(zhuǎn)盤完成一個(gè)工位工作定位時(shí)間為1/3s,工作時(shí)間為2/3s，也就是說(shuō)灌裝和封蓋工作都在這2/3s內(nèi)完成。 5.2工藝動(dòng)作分解 針對(duì)本次設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)小組討論思考我們得出了第二個(gè)設(shè)計(jì)方案。 1).減速裝置 通過(guò)對(duì)于設(shè)計(jì)要求的綜合分析，從電動(dòng)機(jī)開始到工作裝置的變速過(guò)程依然選擇方案一方式。 電機(jī)同時(shí)要帶動(dòng)凸輪，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，封蓋旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，做轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于旋轉(zhuǎn)工 作臺(tái)，通過(guò)計(jì)算旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速為6r/s。由于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)有六個(gè)工位，所以 主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為1r/s，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440/60=24r/s，因?yàn)榭紤]到旋轉(zhuǎn)

24、工作臺(tái)只是 推動(dòng)容器在固定工作臺(tái)上做滑動(dòng)，受力及做功并不大，再加上盡量使機(jī)械結(jié)構(gòu)較 為簡(jiǎn)單，這一級(jí)的變速直接采用蝸輪蝸桿的減速傳動(dòng)，傳動(dòng)比為1:24。關(guān)于灌口機(jī)構(gòu)我們?nèi)匀徊捎猛馆啓C(jī)構(gòu)，通過(guò)計(jì)算凸輪也是1r/s?？梢噪姍C(jī)經(jīng) 過(guò)減速后運(yùn)動(dòng)要通過(guò)無(wú)減速連接同時(shí)傳輸給凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，但是考慮到凸輪為主要施力裝置，蝸輪蝸桿的傳動(dòng)由于機(jī)械效率較低導(dǎo)致能量的流失，故可以考慮使 用直齒圓柱齒輪的嚙合減速裝置。 封蓋和吸蓋裝置采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，要求其封蓋和吸蓋機(jī)構(gòu)每1s完成一個(gè)周期，減速可以通過(guò)齒輪系獲得但是機(jī)械效率比較低，所以可以同樣通過(guò)使用直齒圓柱齒輪的嚙合減速裝置。吸蓋和封蓋機(jī)構(gòu)曲柄動(dòng)力通過(guò)與同速齒輪同

25、軸獲得。2)容器的輸入裝置 圖一為轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)俯視圖，圖二為主視圖。 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)如下圖示，進(jìn)料口采用摩擦輪的摩擦擠壓進(jìn)入旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的槽口，后由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)一個(gè)工位之后，到達(dá)灌裝位置和壓蓋位置后，依靠固定工作臺(tái)上的凸起部分進(jìn)行定位，凸起部分與容器緊切保證容器精確定位。 3)基本工作原理 電動(dòng)機(jī)經(jīng)多級(jí)減速之后將動(dòng)力傳遞至旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，使旋轉(zhuǎn)臺(tái)保持平均 10r/min的轉(zhuǎn)速。灌裝容器經(jīng)傳送帶送至旋轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)入，經(jīng)工作臺(tái)與傳送帶之間摩擦輪摩擦和擠壓進(jìn)入旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)槽口。傳送帶以固定速度勻速運(yùn)動(dòng)，摩擦輪通過(guò)電動(dòng)機(jī)減速之后通過(guò)與齒輪固連達(dá)到2r/s。因?yàn)樾D(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為1秒一工位，因此摩擦輪的速度要相對(duì)較

26、大一些，保證不會(huì)有空位。 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的間歇運(yùn)動(dòng)通過(guò)不完全齒輪完成， 轉(zhuǎn)盤上的從動(dòng)輪采用54齒完全 齒輪，主動(dòng)輪采用9齒不完全齒輪，不完全齒輪中齒數(shù)分布占齒輪的1/3。通過(guò) 對(duì)工作臺(tái)尺寸，作用力大小等因素的考慮梁齒輪的模數(shù)均為2.如此恰好使主動(dòng) 輪轉(zhuǎn)一圈從動(dòng)輪轉(zhuǎn)60度一個(gè)工位。設(shè)定從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為1r/s，則轉(zhuǎn)盤完成一個(gè) 工位工作定位時(shí)間為1/3s,工作時(shí)間為2/3s，也就是說(shuō)灌裝和封蓋工作都在這 2/3s內(nèi)完成。圖一 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)俯視圖圖二旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)主視圖灌裝機(jī)構(gòu)與方案一雷同采用凸輪機(jī)構(gòu)，不再多敘。封蓋機(jī)構(gòu)和送蓋機(jī)構(gòu)采用 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲柄的速度皆為1r/s，為了實(shí)現(xiàn)將曲柄演化成齒輪機(jī)構(gòu)。如圖，將

27、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分化成四個(gè)部分，當(dāng)壓蓋機(jī)構(gòu)壓蓋時(shí)候送蓋機(jī)構(gòu)退回到最遠(yuǎn)，如此類推當(dāng)壓蓋機(jī)構(gòu)升至最高吸蓋時(shí)，送蓋機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)至壓蓋機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)路線上實(shí)現(xiàn)吸蓋。假設(shè)蓋子的直徑為2cm，吸泵的直徑為1.5cm，壓蓋機(jī)構(gòu)走過(guò)的路線孔直徑為2.2cm。壓蓋曲柄長(zhǎng)度為3cm，送蓋曲柄長(zhǎng)度為2.2cm。當(dāng)吸蓋機(jī)構(gòu)升 至最高吸蓋時(shí)，送蓋機(jī)構(gòu)深入最長(zhǎng)吸蓋泵與送蓋機(jī)構(gòu)上的蓋中心同軸。送蓋機(jī)構(gòu) 略微傾斜每次通過(guò)慣性使蓋深入底部，送蓋機(jī)構(gòu)上的蓋通過(guò)傳送帶不斷補(bǔ)給。如圖三圖三送蓋機(jī)構(gòu)壓蓋機(jī)構(gòu)灌裝容器灌裝封蓋完成之后，由固定工作臺(tái)底部導(dǎo)路轉(zhuǎn)出至傳送帶上。至此旋轉(zhuǎn)灌裝認(rèn)為全部完成。六、機(jī)構(gòu)的選擇與比較 6.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與比較

28、在方案一中： 我們選擇了齒輪為減速裝置。在此主要是考慮到：蝸輪蝸桿的傳動(dòng)功率小，損耗功率大。且在傳動(dòng)中嚙合面易磨損。傳動(dòng)比大，會(huì)自鎖。若采用皮帶輪傳動(dòng) 雖然傳動(dòng)比較平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單，制造和安裝精度不像嚙合傳動(dòng)嚴(yán)格，且中 心距調(diào)節(jié)范圍較大。但是皮帶輪傳動(dòng)過(guò)程中傳動(dòng)有彈性滑動(dòng)和打滑，傳動(dòng)效率低 和不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，皮帶輪的壽命較短。而齒輪傳動(dòng)的傳遞功率大，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比大并且精確，機(jī)構(gòu)所需空間較小，使用壽命長(zhǎng)，可靠性強(qiáng)。綜合分析，我們采用齒輪嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)減速裝置。 在方案二中: 雖然蝸輪蝸桿有上述缺點(diǎn)，但是傳動(dòng)平穩(wěn)，嚙合沖擊小，且蝸桿的齒數(shù)少，單級(jí)傳動(dòng)可獲得較大的傳動(dòng)比。所以我們采

29、用蝸輪蝸桿來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)減速。6.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較 方案一中：在帶動(dòng)工作臺(tái)做間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，綜合各種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，我們采用槽輪機(jī) 構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在此我們根據(jù)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的形狀采用六角槽輪。它構(gòu)造簡(jiǎn)單，外形尺 寸小，機(jī)械效率高，并且能較平穩(wěn)地進(jìn)行轉(zhuǎn)位，雖然存在柔性沖擊，但是在此系 統(tǒng)中不需要大載荷，所以采用它。 在壓蓋吸盤的間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，通過(guò)對(duì)壓蓋吸盤的設(shè)計(jì)來(lái)決定用三角槽輪。在實(shí)現(xiàn)灌裝壓蓋的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們采用凸輪的旋轉(zhuǎn)，利用凸輪的推程 來(lái)實(shí)現(xiàn)。凸輪的轉(zhuǎn)速可以與工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力源一致，以便速度的同步可以精確控制。而通過(guò)設(shè)計(jì)凸輪的推程角，遠(yuǎn)休角，回程角，近休角來(lái)實(shí)現(xiàn)各角度對(duì)應(yīng)執(zhí) 行構(gòu)件的動(dòng)作。并

30、且凸輪的推程可以通過(guò)具體的工作構(gòu)件得出。在傳輸空瓶與瓶蓋時(shí)采用皮帶傳輸，傳動(dòng)平穩(wěn)，并可讓空瓶保證一定的間隙。它相對(duì)于其他的裝置簡(jiǎn)單很多。方案二中：在帶動(dòng)工作臺(tái)做間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。它工作更可靠，傳遞力大，但是從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)和停歇的次數(shù)，時(shí)間，轉(zhuǎn)角大小等變化范圍較大，但是難加工。在實(shí)現(xiàn)灌裝功能時(shí)，我們采用與方案一相同的凸輪來(lái)完成，但是可以調(diào)節(jié)凸輪的遠(yuǎn)休來(lái)確定灌裝時(shí)間的長(zhǎng)短。在實(shí)現(xiàn)壓蓋的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們采用曲柄滑塊?？刂仆馆喓颓霓D(zhuǎn)速一致來(lái)保證與工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)停歇配合。但是用曲柄滑塊壓蓋，沖擊力較大且對(duì)連桿 強(qiáng)度要求較高，相對(duì)方案一較為繁雜。在傳輸空瓶時(shí)采用同樣皮帶傳送，在空瓶入口時(shí)采用摩擦輪卷進(jìn)。但是此設(shè)計(jì)對(duì)于摩擦輪的要求較高，若摩擦輪轉(zhuǎn)速不夠或者摩擦力不足則難以完成輸入任務(wù)；不過(guò)送料傳送帶上灌裝容器不要求固定，可以減少前期工作量。在出口時(shí)， 使用導(dǎo)路使灌裝完成的容器順利進(jìn)入傳送帶。七、方案小結(jié) 原方案采用了蝸輪蝸桿的減速機(jī)構(gòu)，但是考慮的傳輸效率問(wèn)題，改為變速機(jī) 構(gòu)采用一級(jí)直齒圓柱齒輪的減速，但是機(jī)構(gòu)尺寸較大，在實(shí)際情況中可能因?yàn)槭芰Φ仍?，?dǎo)致傳動(dòng)的不通暢或者零件的快速磨損，改進(jìn)時(shí)如果采用多級(jí)齒輪變速會(huì)減輕這一問(wèn)題。 三位間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的換蓋系統(tǒng)機(jī)構(gòu)較為