旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)課程設(shè)計說明書

1、機(jī)械原理課程設(shè)計目錄1. 題目 2. 設(shè)計題目及任務(wù) 2.1 設(shè)計題目 2.2 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計方案 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)動轉(zhuǎn)換功能圖 3.4方案總圖 3.5運(yùn)動循環(huán)圖 4.尺寸設(shè)計 4.1 凸輪設(shè)計 4.2 槽輪設(shè)計 4.3 齒輪設(shè)計 4.4 其它機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計 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)計題目設(shè)計旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。在轉(zhuǎn)動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

2、停歇，以實現(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)計參數(shù)該機(jī)采用電動機(jī)驅(qū)動，傳動方式為機(jī)械傳動。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)方案號轉(zhuǎn)臺直徑/mm電動機(jī)轉(zhuǎn)速/(r/min)灌裝速度/(r/min)a600144010b550144012c5001440102.2設(shè)計要求（1）連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計與運(yùn)動分析（每人做3個位置）；（2）齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計；（3）凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計；（4）運(yùn)動循環(huán)圖，總體運(yùn)動方案圖；（5）對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度和加速度分析,并

3、給出從動件的位移、速度、加速度線圖。注：請每組選出一位組長，每位同學(xué)交設(shè)計說明書一份，2號圖紙2張，或3-4張3號圖紙。第15周交，同時以小組為單位進(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（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在瓶口）。設(shè)計者只需設(shè)計作直線往復(fù)運(yùn)動的壓蓋機(jī)構(gòu)。壓蓋機(jī)構(gòu)可采用移動導(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)計間歇傳動機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺的間歇傳動。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)計方案根據(jù)給定題目，我組選定方案a為主要設(shè)計方案。根據(jù)a給出的參數(shù)，電動 機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min,灌裝速度為10r/min。得出如下計算： 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)臺上，每一秒鐘就要轉(zhuǎn)動一個工位，進(jìn)而得知槽輪主動輪的轉(zhuǎn)速為1r/s，而六工位轉(zhuǎn)臺每一個工位相對其轉(zhuǎn)動中心的轉(zhuǎn)角為60，再根據(jù)槽輪的運(yùn)動規(guī)律得知，主動輪在每一秒鐘轉(zhuǎn)動過程中，只有60的轉(zhuǎn)動用來驅(qū)動槽輪從動輪做轉(zhuǎn)動，其余300的轉(zhuǎn)動用來定位。所以，1s的之間內(nèi)，有1/6s的時間工位轉(zhuǎn)動，5/6s的時間工位靜止。而灌裝和封蓋的過程均要在這5/6s的時間內(nèi)完

5、成，以此為前提，進(jìn)行我們的設(shè)計方案號轉(zhuǎn)臺直徑/mm電動機(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)包括實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)輸瓶、灌裝、送蓋、壓蓋、卸瓶運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須滿足工藝上的運(yùn)動要求。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)計出兩個較為實際可行的方案?，F(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 通過對于設(shè)計方案的分析，電機(jī)同時要帶動凸輪，旋轉(zhuǎn)工作臺，封蓋旋

6、轉(zhuǎn)工作臺，做轉(zhuǎn)動。對于旋轉(zhuǎn)工作臺，主動輪的轉(zhuǎn)速為1r/s，電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440/60=24r/s，因為考慮到旋轉(zhuǎn)工作臺只是推動容器在固定工作臺上做滑動，受力及做功并不大，再加上盡量使機(jī)械結(jié)構(gòu)較為簡單，這一級的變速直接采用蝸輪蝸桿的減速傳動，但是考慮到蝸輪蝸桿的傳動效率低，最終仍然改為直齒圓柱 齒輪傳遞傳動比為1:24。 為了使灌口和封蓋裝置的上下運(yùn)動與轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)動相配合，與之連接的凸輪必須同時以1r/s的速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動，可以電機(jī)經(jīng)過減速后運(yùn)動要通過無減速連接同時傳輸給凸輪的轉(zhuǎn)動軸，但是考慮到凸輪為主要施力裝置，蝸輪蝸桿的傳動由于機(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)動工作臺的原理類似，要求其封蓋旋轉(zhuǎn)工作臺每1s轉(zhuǎn)動一個工位，則其帶動槽輪的主動輪同樣以1r/s的速度旋轉(zhuǎn)，所以將減速后的轉(zhuǎn)軸運(yùn)動通過不減速的傳動傳遞給其槽輪主動輪的轉(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使得固定工作臺呈現(xiàn)“工”字形，傳送帶下方為固定工作臺支 撐，擋板和工作平面的關(guān)系如圖上。固定工作臺與旋轉(zhuǎn)工作臺安裝后如圖所示：旋轉(zhuǎn)工作臺的大圓直徑要小于固定工作臺，大小為600mm，槽口相對于轉(zhuǎn)動 中心為六等陣列分布，轉(zhuǎn)動工作臺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)工作臺的初始位置如圖，要保證有兩個槽 口與下面固定工作臺的開口相重疊。 工作原理： 傳送帶上容器以一字排列的形式傳送過來，由于傳送帶延伸至固定工作臺圓 形輪廓以內(nèi)一段距離，容器由于帶傳動會自動進(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容器，后面的容器不會因為轉(zhuǎn)動工作臺的 轉(zhuǎn)動而出現(xiàn)卡夾的現(xiàn)象，并且容器在送料時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)動工作臺直徑之所以小于固定工作 臺，是因為在其外圍固定工作臺面上還要設(shè)置擋板機(jī)構(gòu)以實現(xiàn)容器的精確定位。 3)旋轉(zhuǎn)工作臺多工位間歇轉(zhuǎn)動功能旋轉(zhuǎn)工作臺的間歇轉(zhuǎn)動由六位槽輪的

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

10、去的傳送帶的約束，可能會因為離心作用或者不穩(wěn)定因素出現(xiàn)不能精確對心的情況， 此時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)移動保證了容器與凹槽圓弧圓心的對齊，實現(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)實現(xiàn)，如圖所示凸輪的設(shè)計后面詳細(xì)說明，其轉(zhuǎn)速為1r/s，每轉(zhuǎn)一周壓板會伴隨凸輪上下運(yùn)動一次，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。 這樣可以實現(xiàn)灌口與壓 板的同步上下運(yùn)動，控制灌口與固定工作臺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)動工作臺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)動而轉(zhuǎn)動，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。控制轉(zhuǎn)輪間歇轉(zhuǎn)動的裝置由圖所示槽輪機(jī)構(gòu)完成槽輪主動輪與電機(jī)經(jīng)減速后主動軸剛性連接，轉(zhuǎn)速為1r/s，使得槽輪每1s 轉(zhuǎn)120進(jìn)而帶動與其同軸的轉(zhuǎn)輪1s轉(zhuǎn)動一個工位。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，方形軸同時通過轉(zhuǎn)輪的方形孔并與其間隙配合，保重滑動的通暢。 壓蓋及回位的原理如圖所示凸輪推動的壓板與轉(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)動而在方軸上上下滑動，并且在向上回位和遠(yuǎn)休止的過程中通過方軸隨槽輪轉(zhuǎn)動?？刂仆馆喌耐瞥炭梢酝瓿煞馍w的動作。 工作原理：在凸輪推程的過程中，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，吸蓋口在瓶蓋傳送處吸起瓶蓋，此時凸輪回程，轉(zhuǎn)輪上升同時槽輪帶動其轉(zhuǎn)動一個工位，而后再次完成一次封蓋的吸蓋過程，如此往復(fù) 實現(xiàn)與容器同步的封蓋動作。根據(jù)上述執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動形式，可繪制出該方案

13、的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能圖：3.4 運(yùn)動方案總圖 該系統(tǒng)由2個電動機(jī)驅(qū)動。電動機(jī)1帶動齒輪1轉(zhuǎn)動，齒輪1再與齒輪2 嚙合，實現(xiàn)1:24的減速，此時，齒輪2一方面將此運(yùn)動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，傳動比1:1，4再帶動與其同軸的凸輪轉(zhuǎn) 動，為灌裝、壓蓋機(jī)構(gòu)的上下往復(fù)運(yùn)動提供動力來源。銷輪帶動六角槽輪間歇性 轉(zhuǎn)動，1s轉(zhuǎn)動一個工位，轉(zhuǎn)動工作臺與六角槽輪同軸，進(jìn)而實現(xiàn)了每秒一個工 位的間歇性轉(zhuǎn)動。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 動三角槽輪轉(zhuǎn)動，換蓋轉(zhuǎn)盤與其同軸，實現(xiàn)了換蓋轉(zhuǎn)盤的間歇性轉(zhuǎn)動。 工作時空瓶沿傳動皮帶做勻速直線運(yùn)動，被帶入轉(zhuǎn)動工作臺凹槽內(nèi)

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

15、制了六角槽輪、旋轉(zhuǎn)工作臺、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。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)工作臺每轉(zhuǎn)一個工位 （60）表示1s。在這1s中，工作臺在1/6s內(nèi)實現(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)換過程中，完成一次灌裝及封口的動作。在工作臺旋 轉(zhuǎn)的同時， 凸輪回程和近休，在彈簧的回復(fù)力作用下，壓板向上運(yùn)動回復(fù)至原位，壓蓋轉(zhuǎn)盤通過三角槽輪和彈簧回復(fù)力實現(xiàn)向上回位并旋轉(zhuǎn)換位；工作臺停歇時，凸輪推程，壓板及壓蓋轉(zhuǎn)盤一起向下運(yùn)動，并在凸輪遠(yuǎn)休時進(jìn)行灌裝、封口、壓蓋轉(zhuǎn)盤的吸蓋工作?？紤]到工作的安全性，為了實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作臺的順利換位，可以在安裝時，讓凸

16、輪回程略微提前，工作臺再接著旋轉(zhuǎn)，避免瓶口和壓板發(fā)生碰撞。四.尺寸設(shè)計4.1凸輪設(shè)計凸輪設(shè)計如圖所示凸輪按照圖的方位逆時針旋轉(zhuǎn)。 聯(lián)系實際生產(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)動時凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動實現(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停歇的時間內(nèi)， 即5/6s。 要求推程時，實力緩慢平穩(wěn)，并在遠(yuǎn)休時有充足時間進(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。 但是原來設(shè)計的凸輪輪廓含有凹角，會產(chǎn)生剛性沖擊，對零件有很大的損害，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，加入了圓角，增加適當(dāng)?shù)幕《葴p緩沖擊，增加運(yùn)動平穩(wěn)性。4.2槽輪尺寸設(shè)計 此六角槽輪為帶動旋轉(zhuǎn)工作臺實現(xiàn)旋 轉(zhuǎn)間歇運(yùn)動，由旋轉(zhuǎn)工作臺半徑來假設(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)圓柱銷帶動槽輪旋轉(zhuǎn)至與中心線重 合時，假設(shè)槽輪槽寬30mm，可得出槽輪基圓半徑為（100/cos30-100tan30）

18、mm。此三角槽輪為帶動壓蓋轉(zhuǎn)盤實 現(xiàn)旋轉(zhuǎn)間歇運(yùn)動，由壓蓋轉(zhuǎn)盤半徑來假設(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)圓柱銷帶動槽輪旋轉(zhuǎn)至與中心線重合時，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 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。 論證過程同上。4.4其他機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計 旋轉(zhuǎn)工作臺半徑為300

21、mm，假設(shè)瓶子直徑為80mm，工作臺中心距瓶心220mm。 瓶高250mm，固定工作臺與旋轉(zhuǎn)工作臺間距為150mm，吸蓋轉(zhuǎn)盤厚度30mm，壓蓋滑 - 16 - 塊長度為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)包括實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)輸瓶、灌裝、送蓋、壓蓋、卸瓶運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須滿足工藝上的運(yùn)動要求。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)計出兩個較為實際可行的方案?，F(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)計方案。根據(jù)1給出的參數(shù)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min,灌裝速度為10r/min，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)一周6s。得出如下計算：10*6/60=1罐/s。即就是說，60度一個工位耗時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，經(jīng)過充分考慮討論，轉(zhuǎn)盤上的從動輪采用54齒完全齒輪，主動輪采用9齒不完全齒輪，不完全齒輪中齒數(shù)分布占齒輪的1/3。通過對工作臺尺寸，作用力大小等因素的考慮梁

23、齒輪的模數(shù)均為2.如此恰好使主動輪轉(zhuǎn)一圈從動輪轉(zhuǎn)60度一個工位。設(shè)定從動輪的轉(zhuǎn)速 為1r/s，則轉(zhuǎn)盤完成一個工位工作定位時間為1/3s,工作時間為2/3s，也就是說灌裝和封蓋工作都在這2/3s內(nèi)完成。 5.2工藝動作分解 針對本次設(shè)計要求，經(jīng)過小組討論思考我們得出了第二個設(shè)計方案。 1).減速裝置 通過對于設(shè)計要求的綜合分析，從電動機(jī)開始到工作裝置的變速過程依然選擇方案一方式。 電機(jī)同時要帶動凸輪，旋轉(zhuǎn)工作臺，封蓋旋轉(zhuǎn)工作臺，做轉(zhuǎn)動。對于旋轉(zhuǎn)工 作臺，通過計算旋轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)速為6r/s。由于旋轉(zhuǎn)工作臺有六個工位，所以 主動輪的轉(zhuǎn)速為1r/s，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440/60=24r/s，因為考慮到旋轉(zhuǎn)

24、工作臺只是 推動容器在固定工作臺上做滑動，受力及做功并不大，再加上盡量使機(jī)械結(jié)構(gòu)較 為簡單，這一級的變速直接采用蝸輪蝸桿的減速傳動，傳動比為1:24。關(guān)于灌口機(jī)構(gòu)我們?nèi)匀徊捎猛馆啓C(jī)構(gòu)，通過計算凸輪也是1r/s?？梢噪姍C(jī)經(jīng) 過減速后運(yùn)動要通過無減速連接同時傳輸給凸輪的轉(zhuǎn)動軸，但是考慮到凸輪為主要施力裝置，蝸輪蝸桿的傳動由于機(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)實現(xiàn)，要求其封蓋和吸蓋機(jī)構(gòu)每1s完成一個周期，減速可以通過齒輪系獲得但是機(jī)械效率比較低，所以可以同樣通過使用直齒圓柱齒輪的嚙合減速裝置。吸蓋和封蓋機(jī)構(gòu)曲柄動力通過與同速齒輪同

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)帶動其轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)一個工位之后，到達(dá)灌裝位置和壓蓋位置后，依靠固定工作臺上的凸起部分進(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 電動機(jī)經(jīng)多級減速之后將動力傳遞至旋轉(zhuǎn)工作臺，使旋轉(zhuǎn)臺保持平均 10r/min的轉(zhuǎn)速。灌裝容器經(jīng)傳送帶送至旋轉(zhuǎn)臺進(jìn)入，經(jīng)工作臺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，摩擦輪通過電動機(jī)減速之后通過與齒輪固連達(dá)到2r/s。因為旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動速度為1秒一工位，因此摩擦輪的速度要相對較

26、大一些，保證不會有空位。 旋轉(zhuǎn)工作臺的間歇運(yùn)動通過不完全齒輪完成， 轉(zhuǎn)盤上的從動輪采用54齒完全 齒輪，主動輪采用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 對工作臺尺寸，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 輪轉(zhuǎn)一圈從動輪轉(zhuǎn)60度一個工位。設(shè)定從動輪的轉(zhuǎn)速為1r/s，則轉(zhuǎn)盤完成一個 工位工作定位時間為1/3s,工作時間為2/3s，也就是說灌裝和封蓋工作都在這 2/3s內(nèi)完成。圖一 旋轉(zhuǎn)工作臺俯視圖圖二旋轉(zhuǎn)工作臺主視圖灌裝機(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)動分化成四個部分，當(dāng)壓蓋機(jī)構(gòu)壓蓋時候送蓋機(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，送蓋機(jī)構(gòu)運(yùn)動至壓蓋機(jī)構(gòu)運(yùn)動路線上實現(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)走過的路線孔直徑為2.2cm。壓蓋曲柄長度為3cm，送蓋曲柄長度為2.2cm。當(dāng)吸蓋機(jī)構(gòu)升 至最高吸蓋時，送蓋機(jī)構(gòu)深入最長吸蓋泵與送蓋機(jī)構(gòu)上的蓋中心同軸。送蓋機(jī)構(gòu) 略微傾斜每次通過慣性使蓋深入底部，送蓋機(jī)構(gòu)上的蓋通過傳送帶不斷補(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：蝸輪蝸桿的傳動功率小，損耗功率大。且在傳動中嚙合面易磨損。傳動比大，會自鎖。若采用皮帶輪傳動 雖然傳動比較平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)也相對簡單，制造和安裝精度不像嚙合傳動嚴(yán)格，且中 心距調(diào)節(jié)范圍較大。但是皮帶輪傳動過程中傳動有彈性滑動和打滑，傳動效率低 和不能保持準(zhǔn)確的傳動比，皮帶輪的壽命較短。而齒輪傳動的傳遞功率大，傳動效率高，傳動比大并且精確，機(jī)構(gòu)所需空間較小，使用壽命長，可靠性強(qiáng)。綜合分析，我們采用齒輪嚙合傳動實現(xiàn)傳動減速裝置。 在方案二中: 雖然蝸輪蝸桿有上述缺點(diǎn)，但是傳動平穩(wěn)，嚙合沖擊小，且蝸桿的齒數(shù)少，單級傳動可獲得較大的傳動比。所以我們采

29、用蝸輪蝸桿來實現(xiàn)傳動減速。6.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較 方案一中：在帶動工作臺做間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，綜合各種間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，我們采用槽輪機(jī) 構(gòu)來實現(xiàn)，在此我們根據(jù)旋轉(zhuǎn)工作臺的形狀采用六角槽輪。它構(gòu)造簡單，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)動中，通過對壓蓋吸盤的設(shè)計來決定用三角槽輪。在實現(xiàn)灌裝壓蓋的往復(fù)直線運(yùn)動時，我們采用凸輪的旋轉(zhuǎn)，利用凸輪的推程 來實現(xiàn)。凸輪的轉(zhuǎn)速可以與工作臺的轉(zhuǎn)動動力源一致，以便速度的同步可以精確控制。而通過設(shè)計凸輪的推程角，遠(yuǎn)休角，回程角，近休角來實現(xiàn)各角度對應(yīng)執(zhí) 行構(gòu)件的動作。并

30、且凸輪的推程可以通過具體的工作構(gòu)件得出。在傳輸空瓶與瓶蓋時采用皮帶傳輸，傳動平穩(wěn)，并可讓空瓶保證一定的間隙。它相對于其他的裝置簡單很多。方案二中：在帶動工作臺做間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，我們采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)。它工作更可靠，傳遞力大，但是從動輪轉(zhuǎn)動和停歇的次數(shù)，時間，轉(zhuǎn)角大小等變化范圍較大，但是難加工。在實現(xiàn)灌裝功能時，我們采用與方案一相同的凸輪來完成，但是可以調(diào)節(jié)凸輪的遠(yuǎn)休來確定灌裝時間的長短。在實現(xiàn)壓蓋的往復(fù)直線運(yùn)動時，我們采用曲柄滑塊。控制凸輪和曲柄的轉(zhuǎn)速一致來保證與工作臺旋轉(zhuǎn)停歇配合。但是用曲柄滑塊壓蓋，沖擊力較大且對連桿 強(qiáng)度要求較高，相對方案一較為繁雜。在傳輸空瓶時采用同樣皮帶傳送，在空瓶入口時采用摩擦輪卷進(jìn)。但是此設(shè)計對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， 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題，改為變速機(jī) 構(gòu)采用一級直齒圓柱齒輪的減速，但是機(jī)構(gòu)尺寸較大，在實際情況中可能因為受力等原因，導(dǎo)致傳動的不通暢或者零件的快速磨損，改進(jìn)時如果采用多級齒輪變速會減輕這一問題。 三位間歇轉(zhuǎn)動的換蓋系統(tǒng)機(jī)構(gòu)較為