高速旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)凸輪設(shè)計(jì)

1、PET旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)取、送瓶系統(tǒng)的組合 凸輪參數(shù)化設(shè)計(jì) Parametric Design of Combination Cam Based on the Take-Send Bottle System of PET Rotary Blowing Machine 趙良知 胡安朋 1.意義 1. 隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，塑料包裝制品的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，需求量也 是越來(lái)越大，旋轉(zhuǎn)式吹瓶作為一種新型的吹塑成型設(shè)備，由于其效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的 直線式吹瓶機(jī)，已經(jīng)逐步超越傳統(tǒng)的直線式吹瓶機(jī)，占據(jù)了絕大部分的市場(chǎng)份額； 2. 目前，市場(chǎng)上進(jìn)口設(shè)備以法國(guó)的SIDEL、德國(guó)的KRONES、克努伯、SIG

2、等廠家為代表， 他們的設(shè)備的最高單模產(chǎn)量能達(dá)到2400P/H，國(guó)產(chǎn)設(shè)備以廣州達(dá)意隆包裝機(jī)械有限公 司、東莞佳鴻機(jī)械制造有限公司、江蘇新美星包裝機(jī)械股份有限公司、杭州中亞機(jī)械 有限公司等幾家知名企業(yè)為代表，但國(guó)產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)量較之進(jìn)口設(shè)備還有較大差距，現(xiàn) 在正在研究突破單模產(chǎn)量1800P/H2400/H這一數(shù)值； 3. 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制約旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)產(chǎn)量和穩(wěn)定性的一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)因素就是凸輪系統(tǒng) 的性能，雖然許多科研工作者和一線的設(shè)計(jì)人員在這方面做了大量工作，但還不夠完 善，本文以取、送瓶凸輪系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)該凸輪系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究和整體設(shè)計(jì)， 具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。 2.研究?jī)?nèi)容 1.1.將升程、休

3、止、回程的概念引入到取、送瓶凸輪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中， 通過(guò)矢量分析法，建立并求解取、送瓶凸輪曲線的參數(shù)方程，同時(shí)凸 輪過(guò)渡部分曲線采用五次多項(xiàng)式，建立凸輪運(yùn)行周期的完整參數(shù)方程， 為凸輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)； 2.利用matlab軟件建立凸輪參數(shù)化設(shè)計(jì)GUI，通過(guò)凸輪輪廓外形的初步判 斷，確定合適的取、送瓶休止角度、升程角度以及回程角度等凸輪運(yùn) 行參數(shù)，大大縮短了凸輪設(shè)計(jì)的周期； 3.根據(jù)確定的設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)和凸輪運(yùn)行參數(shù)，利用Pro/E軟件，建立取、 送瓶凸輪機(jī)構(gòu)的三維仿真模型，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，通過(guò)不同參數(shù)以及 線型情況下凸輪曲線的曲率以及從動(dòng)滾子速度、加速度、彈簧拉伸長(zhǎng) 度等因素的對(duì)比，確

4、定合理的凸輪運(yùn)行參數(shù)，改善凸輪曲線的曲率以 及凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程中從動(dòng)滾子的速度、加速度等，從而達(dá)到提高旋 轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)的產(chǎn)量以及動(dòng)作準(zhǔn)確性和運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性 3.旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)取、送瓶凸輪工作過(guò)程 n 根據(jù)取瓶部分凸輪曲線的工作原理，取瓶部分凸輪曲線由三部分曲線組成根據(jù)取瓶部分凸輪曲線的工作原理，取瓶部分凸輪曲線由三部分曲線組成： （1）第一部分就是第一部分就是機(jī)械機(jī)械手指向瓶子靠近的階段，通常稱(chēng)之為取瓶靠近段，手指向瓶子靠近的階段，通常稱(chēng)之為取瓶靠近段， 在這一階段里，在這一階段里，機(jī)械機(jī)械手指在凸輪曲線的作用下慢慢向瓶子靠近，直至手指在凸輪曲線的作用下慢慢向瓶子靠近，直至機(jī)械手機(jī)械手 指指中心與瓶口

5、中心重合，這一階段中心與瓶口中心重合，這一階段機(jī)械手指機(jī)械手指的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于直動(dòng)凸輪從動(dòng)件滾的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于直動(dòng)凸輪從動(dòng)件滾 子的升程運(yùn)動(dòng)，因此，將這一階段的凸輪曲線定義為取瓶凸輪升程曲線；子的升程運(yùn)動(dòng)，因此，將這一階段的凸輪曲線定義為取瓶凸輪升程曲線； n （2）第二部分就是第二部分就是機(jī)械手指機(jī)械手指跟隨模具中心移動(dòng)階段，通常稱(chēng)之為取瓶隨行跟隨模具中心移動(dòng)階段，通常稱(chēng)之為取瓶隨行 段，在這一階段里，段，在這一階段里，機(jī)械手指機(jī)械手指中心始終與模具中心重合，沿著大轉(zhuǎn)盤(pán)的中心中心始終與模具中心重合，沿著大轉(zhuǎn)盤(pán)的中心 做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于凸輪轉(zhuǎn)盤(pán)中心，做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于凸輪轉(zhuǎn)盤(pán)中心，機(jī)械手指機(jī)械手指中心

6、沒(méi)有徑向移動(dòng)，中心沒(méi)有徑向移動(dòng)，機(jī)械手指機(jī)械手指 的這一運(yùn)動(dòng)規(guī)律相當(dāng)于直動(dòng)凸輪從動(dòng)件滾子的休止運(yùn)動(dòng)，因此，將這一階段的這一運(yùn)動(dòng)規(guī)律相當(dāng)于直動(dòng)凸輪從動(dòng)件滾子的休止運(yùn)動(dòng)，因此，將這一階段 的凸輪曲線定義為取瓶凸輪休止曲線；的凸輪曲線定義為取瓶凸輪休止曲線； n （3）第三部分就是隨著大轉(zhuǎn)盤(pán)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，左右模殼慢慢打開(kāi)時(shí)，第三部分就是隨著大轉(zhuǎn)盤(pán)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，左右模殼慢慢打開(kāi)時(shí)，機(jī)械手機(jī)械手 指指夾取瓶子慢慢將瓶子移出模具，通常稱(chēng)之為取瓶離開(kāi)段，在這一階段里，夾取瓶子慢慢將瓶子移出模具，通常稱(chēng)之為取瓶離開(kāi)段，在這一階段里， 為了避免瓶子碰到模具，瓶子應(yīng)該始終沿著大轉(zhuǎn)盤(pán)回轉(zhuǎn)半徑的延長(zhǎng)線慢慢離為了避免瓶子碰

7、到模具，瓶子應(yīng)該始終沿著大轉(zhuǎn)盤(pán)回轉(zhuǎn)半徑的延長(zhǎng)線慢慢離 開(kāi)模具，直至瓶身完全離開(kāi)模具的結(jié)構(gòu)范圍，這一階段開(kāi)模具，直至瓶身完全離開(kāi)模具的結(jié)構(gòu)范圍，這一階段機(jī)械手指機(jī)械手指的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)相當(dāng) 于直動(dòng)凸輪從動(dòng)件滾子的回程運(yùn)動(dòng)，于直動(dòng)凸輪從動(dòng)件滾子的回程運(yùn)動(dòng)， n 根據(jù)送瓶部分凸輪曲線的工作原理，送瓶部分曲線同樣由三部分曲線組成根據(jù)送瓶部分凸輪曲線的工作原理，送瓶部分曲線同樣由三部分曲線組成： （1）第一部分就是第一部分就是機(jī)械手指機(jī)械手指向?qū)酉驅(qū)訖C(jī)械手指機(jī)械手指中心靠近的階段，通常稱(chēng)之為中心靠近的階段，通常稱(chēng)之為 送瓶靠近段，在這一階段里，送瓶靠近段，在這一階段里，機(jī)械手指機(jī)械手指在凸輪曲線的作

8、用下夾取瓶子慢慢向在凸輪曲線的作用下夾取瓶子慢慢向 對(duì)接對(duì)接機(jī)械手指機(jī)械手指中心靠近，為了避免瓶子碰到對(duì)接中心靠近，為了避免瓶子碰到對(duì)接機(jī)械手指機(jī)械手指的左右的左右機(jī)械手指機(jī)械手指片，片， 瓶口的中心必須始終沿著對(duì)接瓶口的中心必須始終沿著對(duì)接機(jī)械手指機(jī)械手指盤(pán)的回轉(zhuǎn)半徑慢慢向?qū)颖P(pán)的回轉(zhuǎn)半徑慢慢向?qū)訖C(jī)械手指機(jī)械手指中中 心靠近，直至瓶口中心與對(duì)接心靠近，直至瓶口中心與對(duì)接機(jī)械手指機(jī)械手指中心重合，這一階段中心重合，這一階段機(jī)械手指機(jī)械手指的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng) 相當(dāng)于直動(dòng)凸輪從動(dòng)件滾子的升程運(yùn)動(dòng)，因此，將這一階段的凸輪曲線定義相當(dāng)于直動(dòng)凸輪從動(dòng)件滾子的升程運(yùn)動(dòng)，因此，將這一階段的凸輪曲線定義 為送瓶凸

9、輪升程曲線；為送瓶凸輪升程曲線； n （2）第二部分就是瓶口中心跟隨對(duì)接第二部分就是瓶口中心跟隨對(duì)接機(jī)械手指機(jī)械手指中心移動(dòng)的階段，通常稱(chēng)之中心移動(dòng)的階段，通常稱(chēng)之 為送瓶隨行段，在這一階段里，瓶口中心始終與對(duì)接為送瓶隨行段，在這一階段里，瓶口中心始終與對(duì)接機(jī)械手指機(jī)械手指中心重合，沿中心重合，沿 著對(duì)接盤(pán)的中心做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于凸輪轉(zhuǎn)盤(pán)中心，著對(duì)接盤(pán)的中心做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于凸輪轉(zhuǎn)盤(pán)中心，機(jī)械手指機(jī)械手指中心沒(méi)有徑向中心沒(méi)有徑向 移動(dòng)，移動(dòng)，機(jī)械手指機(jī)械手指的這一運(yùn)動(dòng)規(guī)律相當(dāng)于直動(dòng)凸輪從動(dòng)件滾子的休止運(yùn)動(dòng)，因的這一運(yùn)動(dòng)規(guī)律相當(dāng)于直動(dòng)凸輪從動(dòng)件滾子的休止運(yùn)動(dòng)，因 此，將這一階段的凸輪曲線定義為送

10、瓶凸輪休止曲線；此，將這一階段的凸輪曲線定義為送瓶凸輪休止曲線； n （3）第三部分就是隨著對(duì)接第三部分就是隨著對(duì)接機(jī)械手指機(jī)械手指盤(pán)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)接盤(pán)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)接機(jī)械手指機(jī)械手指的兩塊的兩塊 機(jī)械手指機(jī)械手指片慢慢閉合并自鎖時(shí)，片慢慢閉合并自鎖時(shí)，機(jī)械手指機(jī)械手指慢慢離開(kāi)，通常稱(chēng)之為取瓶離開(kāi)段，慢慢離開(kāi)，通常稱(chēng)之為取瓶離開(kāi)段， 在這一階段里，為了避免在這一階段里，為了避免機(jī)械手指機(jī)械手指在離開(kāi)時(shí)刮傷瓶口，在在離開(kāi)時(shí)刮傷瓶口，在機(jī)械手指機(jī)械手指離開(kāi)的過(guò)離開(kāi)的過(guò) 程中，控制程中，控制機(jī)械手指機(jī)械手指作徑向移動(dòng)的導(dǎo)軌必須始終與瓶口保持在同一條直線上，作徑向移動(dòng)的導(dǎo)軌必須始終與瓶口保持在同一條直

11、線上， 這一階段這一階段機(jī)械手指機(jī)械手指的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于直動(dòng)凸輪從動(dòng)件滾子的回程運(yùn)動(dòng)，因此，將的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于直動(dòng)凸輪從動(dòng)件滾子的回程運(yùn)動(dòng)，因此，將 這一階段的凸輪曲線定義為取瓶凸輪回程曲線。這一階段的凸輪曲線定義為取瓶凸輪回程曲線。 4.旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)取、送瓶凸輪位置圖 5.取、送機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖中圖中O點(diǎn)為組合凸輪的旋轉(zhuǎn)中心，點(diǎn)為組合凸輪的旋轉(zhuǎn)中心，O1、O2兩點(diǎn)分別為擺動(dòng)凸輪和直動(dòng)凸輪兩點(diǎn)分別為擺動(dòng)凸輪和直動(dòng)凸輪 從動(dòng)滾子中心，從動(dòng)滾子中心，O3點(diǎn)為擺動(dòng)凸輪擺桿的旋轉(zhuǎn)中心，點(diǎn)為擺動(dòng)凸輪擺桿的旋轉(zhuǎn)中心，O4為取、送瓶機(jī)械手指中為取、送瓶機(jī)械手指中 心，心，O1、O2分別沿著各自凸輪廓線運(yùn)動(dòng)，其中擺

12、動(dòng)凸輪控制取、送瓶機(jī)械分別沿著各自凸輪廓線運(yùn)動(dòng)，其中擺動(dòng)凸輪控制取、送瓶機(jī)械 手指的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，直動(dòng)凸輪控制取、送瓶機(jī)械手指的徑向移動(dòng)，擺動(dòng)凸輪和手指的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，直動(dòng)凸輪控制取、送瓶機(jī)械手指的徑向移動(dòng)，擺動(dòng)凸輪和 移動(dòng)凸輪的協(xié)調(diào)動(dòng)作保證取、送瓶機(jī)械手指準(zhǔn)確的抓取和遞送瓶子。移動(dòng)凸輪的協(xié)調(diào)動(dòng)作保證取、送瓶機(jī)械手指準(zhǔn)確的抓取和遞送瓶子。 6.旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)取、送瓶凸輪運(yùn)行矢量圖 7.取瓶升程段矢量圖 bm RRLP )*2/90( )2/*2/4/90( )90( 1 )*2/90( 1111 1111 1 1111 tj bb tj mm j tj erR erR eaL epP 8.取瓶升程段組合

13、凸輪矢量圖 b RPR 內(nèi)內(nèi) 外外 PR b R )*2/90( 1 )*2/90( )*2/90( 1111 1111 1111 r tj tj bb btj eLP erR eR 內(nèi) 內(nèi)內(nèi) )(*30 )( 13 )*2/90( 32 )*2/90( )*2/90( 1111 1111 1111 tfL eLLpP erR erR sc tj tj bb ctj 外 外外 9.取瓶升程段參數(shù)方程 )(* )cos()2/*34/3180cos()()*2/cos( )/tan( )2/*34/3180cos()()*2/cos()cos( )2/*34/3180sin()()*2/sin(

14、)sin( 113 1113111 21 11131112 11131111 tfSL rtLrtap qqa rtLrtapq tLrtapq hc bm bm m )cos()()cos( )/tan( )cos()()cos( )sin()()sin( 2外 65 2外6 2外5 cLPcrr qqac LPrcrq LPcrq b b b)cos(Lcos(b)rr )/qatan(qb )cos(Lrcos(b)rq )sin(Lsin(b)rq 1b內(nèi) 21 1b內(nèi)4 1內(nèi)3 10.取瓶休止段參數(shù)方程 )cos()2/*34/*3180cos()*2/cos( )/tan( )2/

15、*34/*3180cos()*2/cos()cos( )2/*34/*3180sin()*2/sin()sin( 11111 21 111112 111111 bm bm m rtrtaP qqa rtrtapq trtapq )cos()cos( )/tan( )cos()cos( )sin()sin( 1內(nèi) 21 1內(nèi)4 1內(nèi)3 bLbrr qqab Lrbrq Lbrq b b )cos()()cos( )/tan( )cos()()cos( )sin()()sin( 2外 65 2外6 2外5 cLPcrr qqac LPrcrq LPcrq b b 11.取瓶回程段參數(shù)方程 )(*1

16、40 )cos()2/*34/3180cos()()*2/cos( )/tan( )2/*34/3180cos()()*2/cos()cos( )2/*34/3180sin()()*2/sin()sin( 13 1113111 21 11131112 11131111 tfL rtLrtap qqa rtLrtapq tLrtapq hc bm bm m )cos()cos( )/tan( )cos()cos( )sin()sin( 1內(nèi) 43 1內(nèi)4 1內(nèi)3 bLbrr qqab Lrbrq Lbrq b b )cos()()cos( )/tan( )cos()()cos( )sin()()

17、sin( 2外 65 2外6 2外5 cLpcrr qqac Lprcrq Lpcrq b b 12.送瓶升程段參數(shù)方程 )(*30 )cos()2/*34/3180cos()()*2/cos( )/arctan( )2/*34/3180cos()()*2/cos()cos( )2/*34/3180sin()()*2/sin()sin( 23 223222 21 2232222 2232221 tfL rtLrtaP qq rtLrtapq tLrtapq sc bj bj j )cos()cos( )/arctan( )cos()cos( )sin()sin( 1內(nèi) 43 1內(nèi)4 1內(nèi)3 b

18、Lbrr qqb Lrbrq Lbrq b b )cos()()cos( )/arctan( )cos()()cos( )sin()()sin( 2外 65 2外6 2外5 cLPcrr qqc LPrcrq LPcrq b b 13.送瓶休止段參數(shù)方程 )cos()2/*34/*3180cos()*2/cos( )/tan( )2/*34/*3180sin()*2/sin()cos( )2/*34/*3180sin()*2/sin()sin( 22222 21 222222 222221 bj bj j rtrtaP qqa rtrtaPq trtaPq )cos()cos( )/tan(

19、)cos()cos( )sin()sin( 1內(nèi) 21 1內(nèi)4 1內(nèi)3 bLbrr qqab Lrbrq Lbrq b b )cos()()cos( )/arctan( )cos()()cos( )sin()()sin( 2外 21 2外6 2外5 cLPbrr qqc LPrbrq LPbrq b b 14.送瓶回程段參數(shù)方程 )cos()2/*34/3180cos()*2/cos( )/arctan( )2/*34/3180cos()*2/cos()cos( )2/*34/3180sin()*2/sin()sin( 22222 21 222222 222221 bj bj j rtrtaP

20、 qq rtrtapq trtapq )cos()cos( )/arctan( )cos()cos( )sin()sin( 1內(nèi) 43 1內(nèi)4 1內(nèi)3 bLbrr qqb Lrbrq Lbrq b b )( )cos()()cos( )/arctan( )cos()()cos( )sin()()sin( 23 32外 65 32外6 32外5 tfL cLLPcrr qqc LLPrcrq LLPcrq hc b b 15.不同規(guī)律曲線的選擇 速度 載荷推薦選擇曲線規(guī)律 低速 輕等速規(guī)律 中改進(jìn)等速規(guī)律 重改進(jìn)等速、簡(jiǎn)諧規(guī)律 中速 輕等加速等減速、擺線規(guī)律 中簡(jiǎn)諧、擺線規(guī)律 重簡(jiǎn)諧、改進(jìn)正弦加

21、速度規(guī)律 高速 輕擺線、改進(jìn)梯形加速度規(guī)律 中五次多項(xiàng)式規(guī)律 重七次多項(xiàng)式、改進(jìn)正弦加速度規(guī)律 16.簡(jiǎn)諧規(guī)律曲線 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線消除了在行程中間位置的加速度突變現(xiàn)象，但在行程的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線消除了在行程中間位置的加速度突變現(xiàn)象，但在行程的 起始兩端點(diǎn)處加速度仍然存在突變現(xiàn)象，當(dāng)它用于升起始兩端點(diǎn)處加速度仍然存在突變現(xiàn)象，當(dāng)它用于升-停停- -回運(yùn)動(dòng)型式時(shí)，在回運(yùn)動(dòng)型式時(shí)，在 從動(dòng)件行程的起始位置因加速度突變而仍存在柔性沖擊現(xiàn)象從動(dòng)件行程的起始位置因加速度突變而仍存在柔性沖擊現(xiàn)象 ( )(1 cos) 2 h S 17.擺線規(guī)律曲線 擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線在整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期及起始端點(diǎn)處速度、加速度都

22、連續(xù)，均 沒(méi)有突變，且在行程的中點(diǎn)處加速度為零，當(dāng)它用于升-停-回型運(yùn)動(dòng)時(shí)， 從動(dòng)件在行程的起始和終止位置加速度均無(wú)突變，因而無(wú)柔性沖擊，有利 于機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 12 ( )(sin) 2 Sh 18.升程回程規(guī)律的選擇 曲線方程 擺線規(guī)律 簡(jiǎn)諧規(guī)律 L3 取瓶升程 取瓶回程 送瓶升程 送瓶回程 )( 1 tfsc pitt/ )*180sin()*90cos(1t pitt/ )*180sin(1 )*90sin(1t )( 1 tfhc )( 2 tfsc )( 2 tfhc pitt/ )*180sin(1 )*90sin(1t )*90cos(1t pitt/ )*180sin( 19.

23、根據(jù)導(dǎo)數(shù)定義編寫(xiě)函數(shù)求導(dǎo)程序 nsyms t; nt=0:0.0001:1.0002; ntou=0.0001; nn=size(t,2); nfor i=1:n-1 n dr(i)=(r(i+1)-r(i)/tou; nend nfor i=1:n-2 n d2r(i)=(dr(i+1)-dr(i)/tou; nend nm=size(t,2); nfor j=1:m-1 n tr(j)=(theta(j+1)-theta(j)/tou; nend nfor j=1:m-2 n t2r(j)=(tr(j+1)-tr(j)/tou; nend 20.過(guò)渡曲線的參數(shù)方程 n syms x n C

24、1=x.5 x.4 x.3 x.2 x 1; n C2=5*x.4 4*x.3 3*x.2 2*x 1 0; n C3=5*4*x.3 4*3*x.2 3*2*x 2 0 0; n A=subs(C1,0);subs(C1,1);subs(C2,0);subs(C2,1);subs(C3,0);su bs(C3,1); n w=w1 w2 w3 w4 w5 w6; n e=inv(A)*w; n r=e(1).*t.5+e(2).*t.4+e(3).*t.3+e(4).*t.2+e(5).*t+e(6); n y=y1 y2 y3 y4 y5 y6; n e=inv(A)*y; n 根據(jù)根據(jù)凸

25、輪凸輪結(jié)構(gòu)關(guān)系以及工作原理建立了凸輪升程結(jié)構(gòu)關(guān)系以及工作原理建立了凸輪升程 、休止、回程以及過(guò)渡部分曲線的參數(shù)方程，、休止、回程以及過(guò)渡部分曲線的參數(shù)方程，以以 正弦規(guī)律和余弦規(guī)律用于升程和回程規(guī)律，并且正弦規(guī)律和余弦規(guī)律用于升程和回程規(guī)律，并且 將五次多項(xiàng)式曲線規(guī)律用于凸輪過(guò)渡曲線的設(shè)計(jì)將五次多項(xiàng)式曲線規(guī)律用于凸輪過(guò)渡曲線的設(shè)計(jì) ，通過(guò)，通過(guò)matlab的數(shù)學(xué)計(jì)算工具，求解過(guò)渡部分曲的數(shù)學(xué)計(jì)算工具，求解過(guò)渡部分曲 線的邊界條件，得到過(guò)渡部分的凸輪曲線，完成線的邊界條件，得到過(guò)渡部分的凸輪曲線，完成 取、送瓶取、送瓶傳送機(jī)構(gòu)傳送機(jī)構(gòu)整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的凸輪輪廓凸輪輪廓曲線曲線 的參數(shù)化

26、的參數(shù)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)。 21.matlab GUI界面及參數(shù)化設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線界面及參數(shù)化設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線 圖圖 22.凸輪取瓶仿真效果 23.凸輪送瓶仿真效果 24.凸輪曲線曲率分析 擺線規(guī)律簡(jiǎn)諧規(guī)律原有設(shè)計(jì)方法 擺動(dòng)凸輪曲線曲率最大值(1/mm)0.0060.00650.012 直動(dòng)凸輪曲線曲率最大值(1/mm)0.0080.0080.008 擺動(dòng)凸輪曲線曲率連續(xù)性連續(xù)連續(xù)連續(xù) 直動(dòng)凸輪曲線曲率連續(xù)性連續(xù)連續(xù)不連續(xù) 凸輪曲線的曲率和連續(xù)性對(duì)取、送瓶凸輪運(yùn)行過(guò)程中的平穩(wěn)性有很大影 響，為了使凸輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，曲線的曲率最好連續(xù)光滑、無(wú)突變、且曲率 值越小越好。 表表5-1 5-1 組合凸輪曲線曲率

27、對(duì)比組合凸輪曲線曲率對(duì)比 曲率對(duì)比圖 25.彈簧長(zhǎng)度分析 擺線規(guī)律簡(jiǎn)諧規(guī)律原有設(shè)計(jì)方法 彈簧長(zhǎng)度最大值(mm)290290290 彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度最大值(mm)707070 彈簧剛度值(N/mm)0.961.0311.1361.136 彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度與直動(dòng)凸輪滾 子加速度值匹配性 匹配較好匹配較好匹配情況不好 組合凸輪運(yùn)行過(guò)程中彈簧的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)比組合凸輪運(yùn)行過(guò)程中彈簧的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)比 根據(jù)組合凸輪的彈簧功能，彈簧剛度一定的情況下，彈簧的拉力正比于彈簧的 伸長(zhǎng)長(zhǎng)度。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中希望彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度較為均勻，差值不要過(guò)大。 彈簧長(zhǎng)度對(duì)比圖 n 根據(jù)彈簧的受力分析，由于凸輪的最高轉(zhuǎn)速一定，從動(dòng)件根據(jù)彈簧的

28、受力分析，由于凸輪的最高轉(zhuǎn)速一定，從動(dòng)件 組件的質(zhì)量確定，因此，離心力為恒定值，根據(jù)凸輪徑向組件的質(zhì)量確定，因此，離心力為恒定值，根據(jù)凸輪徑向 力的定義，從動(dòng)件組件的質(zhì)量一定，即徑向力正比于滾子力的定義，從動(dòng)件組件的質(zhì)量一定，即徑向力正比于滾子 的加速度，因此，彈簧的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度應(yīng)該與滾子的加速度圖的加速度，因此，彈簧的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度應(yīng)該與滾子的加速度圖 相協(xié)調(diào)，即當(dāng)滾子加速度較大時(shí)需要比較大的彈簧拉力才相協(xié)調(diào)，即當(dāng)滾子加速度較大時(shí)需要比較大的彈簧拉力才 能保證滾子沿著凸輪輪廓運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滾子加速度較小時(shí)，為能保證滾子沿著凸輪輪廓運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滾子加速度較小時(shí)，為 了減輕電機(jī)的負(fù)載，需要彈簧的拉力較小，對(duì)比圖可知

29、，了減輕電機(jī)的負(fù)載，需要彈簧的拉力較小，對(duì)比圖可知， 在擺線規(guī)律曲線下，彈簧的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度與滾子加速度的協(xié)調(diào)在擺線規(guī)律曲線下，彈簧的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度與滾子加速度的協(xié)調(diào) 性更好，因此從彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度規(guī)律這一參數(shù)對(duì)比可得，擺性更好，因此從彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度規(guī)律這一參數(shù)對(duì)比可得，擺 線規(guī)律更適于用于旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)取、送瓶組合凸輪系統(tǒng)。線規(guī)律更適于用于旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)取、送瓶組合凸輪系統(tǒng)。 26.凸輪曲線加速度分析 擺線規(guī)律簡(jiǎn)諧規(guī)律原有設(shè)計(jì)方法 擺動(dòng)凸輪加速度最大值(mm/s2)380004500065000 直動(dòng)凸輪加速度最大值(mm/s2)120000130000145000 擺動(dòng)凸輪加速度值波動(dòng)情況較好較好很差 直動(dòng)凸輪

30、加速度值波動(dòng)情況較好較好很差 對(duì)于凸輪滾子加速度的分析主要從以下兩個(gè)方面來(lái)判定，即凸輪滾子加速對(duì)于凸輪滾子加速度的分析主要從以下兩個(gè)方面來(lái)判定，即凸輪滾子加速 度的峰值大小和變化率度的峰值大小和變化率 組合凸輪加速度對(duì)比組合凸輪加速度對(duì)比 加速度對(duì)比圖 n 1.凸輪滾子加速度的大小凸輪滾子加速度的大小 n 加速度對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的影響主要體現(xiàn)在慣性負(fù)載方面，加速度越大，機(jī)加速度對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的影響主要體現(xiàn)在慣性負(fù)載方面，加速度越大，機(jī) 構(gòu)的慣性載荷越大，則作用在凸輪與從動(dòng)件之間的接觸應(yīng)力越大，對(duì)構(gòu)的慣性載荷越大，則作用在凸輪與從動(dòng)件之間的接觸應(yīng)力越大，對(duì) 機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和耐磨性要求也就越高，即在相同強(qiáng)度和耐

31、磨性條件下，機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和耐磨性要求也就越高，即在相同強(qiáng)度和耐磨性條件下， 加速度越大，機(jī)構(gòu)的壽命越短，因此，為了減小機(jī)構(gòu)的慣性負(fù)載，同加速度越大，機(jī)構(gòu)的壽命越短，因此，為了減小機(jī)構(gòu)的慣性負(fù)載，同 時(shí)也延長(zhǎng)機(jī)器的工作壽命，在凸輪運(yùn)行過(guò)程中，希望產(chǎn)生的加速度越時(shí)也延長(zhǎng)機(jī)器的工作壽命，在凸輪運(yùn)行過(guò)程中，希望產(chǎn)生的加速度越 小越好。小越好。 n 2.凸輪滾子加速度變化率凸輪滾子加速度變化率 n 加速度的變化率即相當(dāng)于了凸輪曲線的躍度，躍度值對(duì)于凸輪加速度的變化率即相當(dāng)于了凸輪曲線的躍度，躍度值對(duì)于凸輪 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)運(yùn)行的穩(wěn)定性相當(dāng)重要，特別是當(dāng)從動(dòng)件轉(zhuǎn)速較快時(shí)，希望躍度運(yùn)行的穩(wěn)定性相當(dāng)重要，特別是當(dāng)從動(dòng)件轉(zhuǎn)速較快時(shí)，希望躍度 值越小越好，特別是在旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)的取、送凸輪中，凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)行值越小越好，特別是在旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)的取、送凸輪中，凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)行 的平穩(wěn)性是的平穩(wěn)性是機(jī)械機(jī)械手取、送瓶準(zhǔn)確性的前提，必須絕對(duì)保證。手取、送瓶準(zhǔn)確性的前提，必須絕對(duì)保證。 28.凸輪曲線速度分析 擺線規(guī)律簡(jiǎn)諧規(guī)律原有設(shè)計(jì)方法 擺動(dòng)凸輪速度最大值(mm/s)9509501300 直動(dòng)凸輪速度最大值(mm/