機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書題號11旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)目錄一、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題號114一、設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)4二、設(shè)計(jì)方案提示5三、設(shè)計(jì)任務(wù)5二、設(shè)計(jì)背景6三、方案的選擇63.1綜述63.2選擇設(shè)計(jì)方案73.2.1、功能邏輯圖和功能原理解圖73.2.2、功能原理的工藝過程分解83.2.3、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化功能圖193.3方案確定19四、原動(dòng)機(jī)選擇22五、傳動(dòng)比分配22六、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)226.1減速器的設(shè)計(jì)226.2齒輪的設(shè)計(jì)23七、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖26八、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)268.1、凸輪設(shè)計(jì)計(jì)算及校核268.2、槽輪尺寸設(shè)計(jì)與分析29九、整體評價(jià)33十、Pro/e建模分析33十一、 設(shè)計(jì)小結(jié)37十二、參考

2、文獻(xiàn)38旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)圖1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)一、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/minA600144010B550144012C50096010二、設(shè)計(jì)方案提示1.采用灌瓶泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。2.采用軟木塞

3、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。三、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)構(gòu)運(yùn)動(dòng)節(jié)拍；4.電算法對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)

4、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；二、設(shè)計(jì)背景 進(jìn)入21世紀(jì)以來，市場愈加需要各種各樣性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠、價(jià)格低廉、效率高、能耗低的機(jī)械產(chǎn)品，而決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、市場競爭能力和經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，首要任務(wù)是進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和構(gòu)思、各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。這要求設(shè)計(jì)者

5、綜合應(yīng)用各類典型機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成、運(yùn)動(dòng)原理、工作特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法及其在系統(tǒng)中的作用等知識，根據(jù)使用要求和功能分析，選擇合理的工藝動(dòng)作過程，選用或創(chuàng)新機(jī)構(gòu)型式并巧妙地組合成新的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案，從而設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、性能優(yōu)良、工作可靠、實(shí)用性強(qiáng)的機(jī)械產(chǎn)品。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)：待灌瓶由傳送系統(tǒng)或人工送入灌裝機(jī)進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)。瓶子由灌裝機(jī)帶動(dòng)繞主立軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行連續(xù)灌裝，轉(zhuǎn)動(dòng)近一周時(shí)瓶子裝滿，然后由轉(zhuǎn)盤送入壓蓋機(jī)進(jìn)行壓蓋。這種灌裝機(jī)在食品飲料行業(yè)應(yīng)用最為廣泛，如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌裝，此機(jī)主要由流體輸送（即供料系統(tǒng)）、容器輸送（即供瓶系統(tǒng)）、灌裝閥、大裝盤、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)體、自控等部分組成，其中灌裝閥是保

6、證灌裝機(jī)能否正常工作的關(guān)鍵。 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是使學(xué)生較全面、系統(tǒng)掌握和深化機(jī)械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是以運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)為主，讓學(xué)生根據(jù)所給要求，通過對所學(xué)知識綜合運(yùn)用，運(yùn)用簡單的機(jī)構(gòu)組成，獨(dú)立提出運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案，經(jīng)分析、比較后確定最佳方案，以發(fā)揮學(xué)生的主觀力和創(chuàng)造力。三、方案的選擇3.1綜述 根據(jù)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、零件間的組裝和形狀尺寸等方面進(jìn)行構(gòu)思分析、設(shè)計(jì)來定方案。并通過對原動(dòng)機(jī)的選擇，傳動(dòng)比的分配，傳動(dòng)方式來設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，然后又分析其運(yùn)輸、裝罐、壓緊、換蓋等細(xì)節(jié)而得出各種不同的方案，然后通過計(jì)算比較，從經(jīng)濟(jì)、適用、簡便、綠色等全方面考慮來

7、確定出最佳方案。3.2選擇設(shè)計(jì)方案 本組根據(jù)其功能分解和相對應(yīng)的功能分析選擇來確定設(shè)計(jì)方案。3.2.1、功能邏輯圖和功能原理解圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求和灌裝機(jī)的工作原理，為了便于設(shè)計(jì)分析并實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)總功能的要求，我們可將其功能分解為如下分功能： 容器輸入與傳送功能； 轉(zhuǎn)臺多工位停歇轉(zhuǎn)動(dòng)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)品傳送與輸出功能。容器輸入、傳送功能轉(zhuǎn)臺多工位停歇轉(zhuǎn)動(dòng)功能容器定位功能旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)容器夾緊功能灌裝功能送蓋功能對容器的封口功能吸蓋功能換蓋功能容器傳送、輸出功能 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)邏輯功能圖，根據(jù)原動(dòng)件與執(zhí)行構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，并由給定的條件，各機(jī)構(gòu)的相容

8、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?，F(xiàn)述方案為本組的最優(yōu)方案，其功能原理解如下圖：送料傳動(dòng)帶傳送減速齒輪傳送轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)灌裝平面凸輪機(jī)構(gòu)封口平面凸輪機(jī)構(gòu)吸蓋氣泵換蓋滑動(dòng)桿機(jī)構(gòu)3.2.2、功能原理的工藝過程分解1. 容器輸入與傳送功能： 要實(shí)現(xiàn)容器的輸入與傳送功能，我們想到了如圖3.2.2-1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)。 為

9、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，所以我們選擇采用皮帶傳送的方式。如圖3.2.2-2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。2. 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3.2.2-3所示的方式實(shí)現(xiàn)定位功能。 圖3.2.2-3 定位示意圖怎樣實(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 圖 3.2.2-4 槽輪間隙機(jī)構(gòu)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，我們選用如圖3.2.2-4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)

10、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)。3. 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：（

11、1） 方案一：如圖2.2.2-5 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2.2.2-5 凸輪夾緊示意（2） 方案二：如圖2.2.2-6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2.2.2-6 夾緊圓環(huán)示意（3） 方案三： 如圖2.2.2

12、-7所示，方案三我們采用圖示兩凸臺，凸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2.2.2-7 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

13、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凸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。4. 灌裝功能：（1） 方案一：如圖2.2.2-8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)，

14、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2.2.2-8 凸輪式灌裝機(jī)構(gòu)示意（2） 方案二 ：如圖2.2.2-9所示，本方案采用連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)灌裝功能。 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。5. 封口壓蓋功能： 如下圖2.2.2-10，這是我們設(shè)計(jì)的封口壓蓋機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)帶凸輪連續(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2.2.2-10 凸輪封口壓蓋6. 換蓋功能方案一：如圖2.2.2-11所示，轉(zhuǎn)輪上每 120 °開一孔，氣泵可通入進(jìn)行吸蓋封處的中心要與下面轉(zhuǎn) 動(dòng)工作臺

15、凹槽圓弧的心共線，轉(zhuǎn)軸處開方形孔使輪可以在配套上 動(dòng)工作臺凹槽圓弧的心共線，轉(zhuǎn)軸處開方形孔使輪可以在配套上 動(dòng)工作臺凹槽圓弧的心共線，轉(zhuǎn)軸處開方形孔使輪可以在配套上 上下滑移，并 上下滑移，并 上下滑移，并 上下滑移，并 且隨著方形軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而，初始位置如圖所示。罐蓋由傳 送帶且隨著方形軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而，初始位置如圖所示。罐蓋由傳 送帶且隨著方形軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而，初始位置如圖所示。罐蓋由傳 送帶至吸蓋口下一定距離（基本與容器同高），呈緊密排列。 至吸蓋口下一定距離（基本與容器同高），呈緊密排列。但是該方案較復(fù)雜，增加了空間的擁擠度，使之變得更加麻煩，不宜采用。方案二：為使空間變得寬敞，簡便，更優(yōu)化，可使用如

16、圖2.2.2-12所示裝置，與實(shí)現(xiàn)壓蓋機(jī)構(gòu)的凸輪1同軸的桿上用錐齒輪連接一個(gè)垂直桿，下方連接凸輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，隨著連桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)凸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)而壓縮彈簧以實(shí)現(xiàn)間隙換蓋功能。所以我們使用方案二來實(shí)現(xiàn)換蓋功能。 圖 2.2.2-12 換蓋機(jī)構(gòu) 圖 2.2.2-13換蓋凸輪 圖 2.2.2-14換蓋凸輪運(yùn)動(dòng)位移分析7. 產(chǎn)品輸出與傳送功能： 圖 2.2.2-15 輸出示意圖 在產(chǎn)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2.2.2-15所示，容器到達(dá)圖示出口位置時(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

17、，進(jìn)而傳送到下個(gè)加工工位。3.2.3、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化功能圖根據(jù)上述執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式，可繪制出該方案的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖：銷輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)榱遣圯喌膯蜗蜷g歇運(yùn)動(dòng) 凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)楣嗔峡诘闹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng) 電機(jī) 凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)閴荷w處的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) 凸輪轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)閾Q蓋處的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 傳送帶的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)閭鬏斊孔拥膯蜗蛑本€運(yùn)動(dòng) 3.3方案確定方案一：如圖3.3.1所示，我們在換蓋機(jī)構(gòu)上采用的是在與實(shí)現(xiàn)壓蓋功能的凸輪1同軸的桿上直接連接一根垂直桿，桿下方與凸輪相連，隨著桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)著凸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)而壓縮彈簧以實(shí)現(xiàn)換蓋功能，但很困難實(shí)現(xiàn)，存在一個(gè)很大的誤差。所以需要再進(jìn)行改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)方案最優(yōu)化。方案二

18、：經(jīng)反復(fù)探討得出改進(jìn)方案如圖3.3.2所示，在其他機(jī)構(gòu)不變情況下，將換蓋機(jī)構(gòu)上與實(shí)現(xiàn)壓蓋機(jī)構(gòu)的凸輪1同軸的桿上相連的垂直桿改為用錐齒輪連接，下方連接凸輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，隨著連桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)凸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)而壓縮彈簧以實(shí)現(xiàn)間隙換蓋功能。總結(jié)：該系統(tǒng)由一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪1再與雙聯(lián)齒輪2嚙合，實(shí)現(xiàn)的4:1減速，此時(shí)，雙聯(lián)齒輪2將此運(yùn)動(dòng)傳給與其同軸的齒輪3，齒輪3與齒輪4嚙合，傳動(dòng)比4:1，齒輪4再帶動(dòng)與其同軸的錐齒輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，錐齒輪5與齒輪6嚙合，為灌裝、壓蓋機(jī)構(gòu)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力來源。齒輪4帶動(dòng)其同軸的銷輪，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)工作臺與六角槽輪同軸，

19、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，與凸輪同軸的錐齒輪7與錐齒輪8嚙合，錐齒輪8帶動(dòng)曲柄滑移動(dòng)，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)工作臺凹槽內(nèi)，工作臺旋轉(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)候換蓋盤完成一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，工作臺停歇時(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，當(dāng)凸輪回程和近休時(shí)，工作臺轉(zhuǎn)動(dòng)，壓板的換蓋盤通過彈簧回位，同時(shí)換蓋盤完成一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如此往復(fù)。四、原動(dòng)機(jī)選擇本方

20、案選用的是C組的數(shù)據(jù)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min.五、傳動(dòng)比分配原動(dòng)機(jī)通過二次減數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第一次減速，通過減速器減速到4r/s,其傳動(dòng)比為4。第二次減速,其傳動(dòng)比為4，達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)裝置及壓蓋裝置所需轉(zhuǎn)速1r/s.六、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6.1減速器的設(shè)計(jì) 減速器分為二級減速，兩級都為齒輪傳動(dòng)。具體設(shè)計(jì)示意圖及參數(shù)如下： 4 1 電機(jī) 2 3 1、2、3、4為齒輪： =40 = 160 z3=40 z4=160 =4=4n1=n/(*)=960/(1*4*4)=60r/min6.2齒輪的設(shè)計(jì)減速齒輪1：齒數(shù)z1=40減速齒輪2：齒數(shù)z2=160減速齒輪3：齒數(shù)z3=40減速齒輪4：齒數(shù)z4=16

21、0（備注：以上4個(gè)齒輪的以下參數(shù)均相同并且按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，模數(shù)m=2,齒頂高系數(shù)h*=1,頂隙系數(shù)c*=0.25,壓力角=20°，齒距p=m=3.14×2=6.28。）齒輪參數(shù)計(jì)算：1 分度圓半徑：r1=mz12=40×2÷2=40, r2=mz2/2=160×2÷2=160r3=mz32=40×2÷2=40, r4=mz4/2=160×2÷2=1602 基圓半徑：rb1=mz1/2=40×2×cos20°÷2=37.59 rb2=mz2/2=160&#

22、215;2×cos20°÷2=150.35rb3=mz32=40×2×cos20°÷2=37.59 rb4=mz4/2=160×2×cos20°÷2=150.353 齒頂圓半徑：ra1=( z12h*)m/2=(402×1)×2÷2=42ra2=( z22h*)m/2=(1602×1)×2÷2=162ra3=( z32h*)m/2=(402×1)×2÷2=42ra4=( z42h*)m/2=(16

23、02×1)×2÷2=1624 齒頂圓壓力角：=arccos(rb1/ra1)=arccos(37.59÷42)=26.49°=arccos(rb2/ra2)=arccos(150.35÷162)=21.86°=arccos(rb3/ra3)=arccos(37.59÷42)=26.49°=arccos(rb4/ra4)=arccos(150.35÷162)=21.86°5 齒輪重合度：=z1()z2()/ =40(tan26.49°tan20°)240(tan21.

24、86°tan20°)/ =1.80=z3()z4()/ =40(tan26.49°tan20°)240(tan21.86°tan20°)/ =1.80 、均大于1，可以實(shí)現(xiàn)齒輪連續(xù)傳動(dòng)。 錐齒輪5、6、7、8的以下參數(shù)均相同：壓力角=20°，齒頂高系數(shù)h*=1,頂隙系數(shù)c*=0.2,模數(shù)m=2,齒數(shù)z=80,傳動(dòng)比1:1，可以連續(xù)傳動(dòng)。論證同上。 圖 6.2.1 齒輪示意圖七、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖八、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)8.1、凸輪設(shè)計(jì)計(jì)算及校核凸輪設(shè)計(jì)如圖所示：由于推程與遠(yuǎn)休銜接處有微小倒角原因，所以圖中出現(xiàn)一定的誤差，實(shí)際參數(shù)以設(shè)定參數(shù)為

25、主。 凸輪用于灌裝工位，利用遠(yuǎn)近與休止帶動(dòng)推桿和活塞來實(shí)現(xiàn)灌裝，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，凸輪的安裝高度為400mm。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(shí)間內(nèi)，即2/3s。即我們設(shè)定凸輪的數(shù)據(jù)如下：1 基圓半徑=40mm2 行程：H=70mm3 推程角：=110°4 回程角：=80°5 近休止角：=50°6 遠(yuǎn)休止角：=120°7 升程最大壓力角：max01= 29.357110872998630°8 回程最

26、大壓力角：max02= 29.357110872998630°9 運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇，凸輪按照圖的方位逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。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110°，遠(yuǎn)休角120°，回程角+近休角130。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)行其他的旋轉(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)，加入了倒圓角，增加適當(dāng)?shù)幕《葴p緩沖擊，以增加運(yùn)平穩(wěn)。 圖 8.1.1 凸輪示意圖 圖8.1.2凸輪位移分析（電動(dòng)機(jī)160r/min）8.2、槽輪尺寸設(shè)計(jì)與分析（1） 分類：槽輪機(jī)構(gòu)能把主動(dòng)輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)

27、轉(zhuǎn)化為從動(dòng)輪的周期性間歇運(yùn)動(dòng)。常用于各種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中，槽輪機(jī)構(gòu)的基本形式分為外接，內(nèi)接和球面槽輪三類。外接槽輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向相反，槽輪的間歇轉(zhuǎn)位時(shí)間長。內(nèi)齒輪機(jī)構(gòu)則相反，球面槽輪的停歇時(shí)間等于轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。所以根據(jù)需求在此采用外接槽輪。按槽的方位不同可以分為：1 徑向槽輪：它沖擊小制作簡單，成本低，最為常用，槽輪的動(dòng)停時(shí)間比取決于槽數(shù)Z。2 非徑向槽輪：在槽數(shù)不變的條件下，可以用不同的中心距與曲半徑的組合來獲得不同的停動(dòng)時(shí)間比，但沖擊較大。（2）槽輪尺寸設(shè)計(jì)我組采用六角槽輪為帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)，依據(jù)工作臺的空間選用的槽輪有關(guān)數(shù)據(jù)如下。槽輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)來滿足工作臺運(yùn)轉(zhuǎn)和間歇灌

28、裝和壓蓋，而且在間歇的時(shí)候依靠槽輪的鎖止弧來防止轉(zhuǎn)臺依靠慣性繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。 圖 8.3.1 槽輪示意圖 槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算及選用數(shù)據(jù)參數(shù)計(jì)算公式或依據(jù)槽數(shù)Z工作要求確定6圓銷n1中心距L安裝空間確定56回轉(zhuǎn)半徑RR=L*sin=L*sin(/Z)=28圓銷半徑r由受力大小確定r=R/9=3頂槽半徑sS=L*cos=L*cos(/Z)=48.51槽深hH>=s-(L-R-r)=35撥盤軸徑d1=<2(L-s)=12槽輪軸徑d2=<2(L-R-r)=12槽頂側(cè)壁厚bB=15mm經(jīng)驗(yàn)所得此處取B=2mm鎖止弧半徑r0=R-r-b=23運(yùn)動(dòng)分析如圖 8.2.2、圖8.2.3、圖8.2

29、.4是槽輪邊緣的任意點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析圖，根據(jù)圖中所給出的位移、速度、加速度的分析數(shù)據(jù)可得出槽輪做間歇運(yùn)動(dòng)，速度和加速度（角速度和角加速度）周期相同，而位置的周期是他們周期的2倍。 圖8.2.2 PNT0點(diǎn)位移測量輸出圖 圖 8.2.3 PNT0點(diǎn)速度測量輸出圖 圖8.2.4 PNT0點(diǎn)加速度測量輸出圖九、整體評價(jià) 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)，是同時(shí)要求有圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)和傳送帶的傳送的機(jī)構(gòu)，而且這兩部分要相互協(xié)調(diào)，相互配合工作的過程。設(shè)計(jì)過程中方案可采用蝸輪蝸桿的減速機(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，但是考慮到機(jī)構(gòu)尺寸問題和在實(shí)際情況中可能因?yàn)槭芰Φ仍颍瑢?dǎo)致傳動(dòng)的不通暢或者零

30、件的快速磨損等，在改進(jìn)時(shí)如果采用多級齒輪變速會減輕這一問題。因此，在整個(gè)系統(tǒng)中我們運(yùn)用到了齒輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)，以完成了從瓶子的傳輸?shù)焦嘌b，壓蓋，最后輸出的機(jī)器。圓盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)部分：因?yàn)樵谙到y(tǒng)的原始要求中需要有間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的特性，而工位為6個(gè)，所以在設(shè)計(jì)過程中我們首先想到了可以實(shí)現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的典型機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)。且槽輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是圓盤轉(zhuǎn)速是同步的，并且在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)分別在6個(gè)工位進(jìn)行停歇。此外，經(jīng)過大家的反復(fù)考慮與討論，采用了凸輪機(jī)構(gòu)來完成壓蓋和換蓋過程。我們設(shè)計(jì)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)，剛好能夠完成這一工作任務(wù)。 由于槽輪間歇機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，pro/e建模和仿真的能力尚不成熟，中間有些小問題

31、是無法避免的。換蓋系統(tǒng)在造價(jià)和成本上應(yīng)該有所考慮，簡化該機(jī)構(gòu)作為以后研究的方向。凸輪的設(shè)計(jì)在仿真時(shí)，出現(xiàn)加速度變化較為劇烈，雖然用了一些方式減輕了剛性沖擊，但是沖擊問題仍然存在，所以在凸輪設(shè)計(jì)時(shí)，我們采用了倒角銜接的方式設(shè)計(jì)以消除這一問題，也因此出現(xiàn)微小誤差，是我們無法克服的。在輸入與輸出時(shí)皮帶輪的速度也有一定要求，并且在灌裝過程中，灌裝的控制量和其中的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)也是需要推敲的，但是因?yàn)橹R的原因，本方案中未涉及。綜上所訴，我們的設(shè)計(jì)方案是在我們力所能及范圍內(nèi)是可行并且最優(yōu)化了的。十、Pro/e建模分析本組僅以槽輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真過程為例，說明在pro/e中的形成過程，及運(yùn)動(dòng)分析過程的組件。六角槽

32、輪建模：1. 按照設(shè)計(jì)尺寸繪制出基本圖形，再采用一次拉伸新建“零件”，通過“旋轉(zhuǎn)工具”、“拉伸工具”、 “去除材料”和“陣列”的命令，建立槽輪的模型，如下圖所示。 10.1草繪出的基本圖形 10.2 拉伸后所得圖形2.同樣的方式繪制出槽輪的主動(dòng)輪 10.3 主動(dòng)輪的基本平面形狀 10.4拉伸后的所得主動(dòng)輪3. 將槽輪與主動(dòng)輪通過pro/e組件為一體 新建“組件”，裝入“支架”零件模型，約束使用“缺省”，將其自由度全部固定；再裝入“傳動(dòng)桿”零件模型，采用“銷釘”連接；最后裝入“槽輪”零件模型，同樣采用“銷釘”連接。裝配圖如下圖所示。 10.5組件過程截圖 10.6 組件后的效果4. 運(yùn)動(dòng)分析，使其能夠正常運(yùn)行1) 在組