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

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1、 機(jī)械原理課程設(shè)計 目錄 一、設(shè)計任務(wù)書 . ............................................. 錯誤！未定義書簽。 二、功能分解 . ............................................... 錯誤！未定義書簽。 三、機(jī)構(gòu)選型與組合 . ......................................... 錯誤！未定義書簽。 四、機(jī)械運動循環(huán)圖 . ......................................... 錯誤！

2、未定義書簽。 五、機(jī)械運動方案的擬定 . ..................................... 錯誤！未定義書簽。 a 工作臺旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) ........................................ 錯誤！未定義書簽。 b 壓蓋機(jī)構(gòu) .............................................. 錯誤！未定義書簽。 c 灌裝機(jī)構(gòu) .............................................. 錯誤！未定義書簽。 六、原始數(shù)據(jù) . .................

3、.............................. 錯誤！未定義書簽。 七、機(jī)械運動簡圖 . ........................................... 錯誤！未定義書簽。 八、各部分參數(shù)計算 . ......................................... 錯誤！未定義書簽。 九、整體評價與總結(jié) . ......................................... 錯誤！未定義書簽。 十、參考資料 . ............................................

4、... 錯誤！未定義書簽。 附錄： 部分主要機(jī)構(gòu)的三維模型圖及構(gòu)件三視圖 第 1 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 一、任務(wù)設(shè)計書 1、 工作原理及工藝動作過程 設(shè)計旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)。在轉(zhuǎn)動工作臺上對容器（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、

5、封口應(yīng)有定位裝置。如圖所示，工位 1：輸入空瓶；工位 2：灌裝；工位 3：封口；工位 4：輸出灌裝好的容器。 圖 1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī) 2、 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 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)見下表。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù) 3、設(shè)計方案提示 （ l）灌裝機(jī)構(gòu)：采用灌瓶來灌裝流體，泵固定在某工位的上方。 （ 2）壓蓋機(jī)構(gòu)：采用軟木塞或金屬冠蓋封口，它們可由氣泵吸附在壓蓋機(jī)

6、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)運動的壓蓋機(jī)構(gòu)。壓蓋機(jī)構(gòu) l 可采用移動導(dǎo)桿桿機(jī)構(gòu)等平面連桿機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)。 （ 3）間歇傳動機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)：實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺間歇傳動。為保證停歇可靠，還應(yīng)向定位（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 4、設(shè)計任務(wù) 1）按工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。 第 2 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 2）進(jìn)行轉(zhuǎn)盤間歇運動機(jī)構(gòu)、壓蓋機(jī)構(gòu)、 間歇傳動機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)的選型， 實現(xiàn)上述動作要求，并將各機(jī)構(gòu)按照一定的組合方式組

7、合起來； 3）機(jī)械運動方案的評定和選擇。 4）按選定的電動機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動參數(shù)擬定機(jī)械傳動方案。 5）畫出機(jī)械運動方案簡圖。 6）對傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動尺寸計算。 7）編寫設(shè)計計算說明書（課程設(shè)計專用稿紙） 。 8）在三號圖紙上完成機(jī)械運動簡圖。 9）準(zhǔn)備答辯。 二、功能分解 若要完成任務(wù)設(shè)計書所要求的功能， 需要先完成電動機(jī)、 減速機(jī)構(gòu)之后分別完成傳送帶送入、杯子的定位與固定、灌裝飲料、利用凸輪或連桿機(jī)構(gòu)加蓋、傳送帶送出這五個部分。 分解功能如下圖所示： 螺 旋 形

8、 灌 裝 機(jī) 三、機(jī)構(gòu)選型與組合  傳送帶機(jī)構(gòu) 杯子的定位與固定 灌裝飲料 加蓋機(jī)構(gòu) 圖 2 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的功能分解 機(jī)械系統(tǒng)中的傳動機(jī)構(gòu)是把原動機(jī)輸出的機(jī)械能傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)并實現(xiàn)能量的分配、 轉(zhuǎn) 速的改變及運動形式的改變的中間裝置。 傳動機(jī)構(gòu)最常見的有齒輪傳動、 帶傳動、 蝸桿傳動 等。在設(shè)計中，按照功能選擇機(jī)構(gòu)的類型。 電動機(jī)驅(qū)動 采用方案 B，其轉(zhuǎn)速為 1440r/min ，灌裝速度較快，效率比較高

9、。 減速機(jī)構(gòu) 采用齒輪減速與渦輪蝸桿搭配減速。 承載能力和速度范圍大； 傳動比恒定， 采 用衛(wèi)星傳動可獲得很大傳動比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。制造和安裝精度要求高， 精度低時，運轉(zhuǎn)有噪音；蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)緊湊，單級傳動能得到很大的傳動比；傳動平穩(wěn)，無 噪音；可制成自鎖機(jī)構(gòu)；傳動比大。 傳送帶 采用皮帶輪機(jī)構(gòu)， 講杯子按照指定方向傳送到需要定位與固定的位置、 軸間距范 圍大，工作平穩(wěn)，噪音小，能緩和沖擊，吸收振動；摩擦型帶傳動有過載保護(hù)作用；結(jié)構(gòu)簡 第 3 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 單，成本低，安裝要求不高；

10、外廓尺寸較大；軸和軸承上的作用力很大，帶的壽命較短。 灌裝機(jī)構(gòu) 采用灌瓶來灌裝流體，泵固定在某工位的上方。 工位的間歇運動 采用槽輪機(jī)構(gòu)，四個工位采用槽數(shù)為 4的槽輪機(jī)構(gòu)。 加蓋 的方法采用凸輪機(jī)構(gòu)， 使得壓蓋桿做豎直方向的周期來回運動。 凸輪機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生 復(fù)雜的運動軌跡，可以自行控制壓蓋機(jī)構(gòu)的軌跡。 將上述選擇好的機(jī)構(gòu)組合起來， 便可以實現(xiàn)設(shè)計要求中給定的功能。 簡要分析如下： 電 動機(jī)驅(qū)動帶動傳送帶將杯子傳送到杯子的定位裝置中， 并固定好。 灌裝機(jī)構(gòu)和壓蓋機(jī)構(gòu)固定 在工作臺第 2和第 3工位的上方。第 4工位連接灌裝完畢的杯子，將完成設(shè)計要求的杯

11、子傳送 出去。 四、機(jī)械運動循環(huán)圖 傳送帶工作 工作臺靜止 轉(zhuǎn)動 工作臺靜止 轉(zhuǎn)動 灌裝開啟 灌裝開啟 壓蓋進(jìn) 壓蓋回 壓蓋進(jìn) 壓蓋回 0.15s 3.15s 3.33s 5s 注：空白即為靜止?fàn)顟B(tài) 本方案以 5秒為一個工作周期。 在五秒之內(nèi)要完成工作臺的旋轉(zhuǎn)、 灌裝裝置的開啟與關(guān)閉、 壓蓋機(jī)構(gòu)的來與回。 在本次 設(shè)計中，最重要的部分就是要控制好整個機(jī)構(gòu)的節(jié)奏（具體會在按部分設(shè)計中詳細(xì)介紹） 。 考慮到灌裝的水有一定的流量， 所以不能完全 100%將灌裝與壓蓋工作周期填滿工作臺靜止的

12、 時候。所以工作臺靜止與工作臺轉(zhuǎn)動的時間比為 2:1 ，灌裝臺開啟與灌裝臺關(guān)閉的時間比為 3： 2，這樣可以較好的控制住整個機(jī)械的工作效率，使得機(jī)構(gòu)能高效正常的運轉(zhuǎn)。 下表為時間參考表。 時間 機(jī)構(gòu)運動狀態(tài) 0-0.15s 工作臺靜止、灌裝機(jī)構(gòu)靜止、壓蓋機(jī)構(gòu)靜止 0.15s-1.65s 工作臺靜止、灌裝機(jī)構(gòu)開啟、壓蓋機(jī)構(gòu)進(jìn)程 1.65s-3.15s 工作臺靜止、灌裝機(jī)構(gòu)開啟、壓蓋機(jī)構(gòu)回程 3.15s-3.33s 工作臺靜止、灌裝機(jī)構(gòu)靜止、壓蓋機(jī)構(gòu)靜止 3.33s-5s 工作臺旋轉(zhuǎn)、灌裝機(jī)構(gòu)靜止、壓蓋機(jī)構(gòu)靜止 在這一個運動周

13、期內(nèi)， 前 0-0.15 秒是為了緩沖工作臺剛剛旋轉(zhuǎn)完所產(chǎn)生的慣性， 防止灌 第 4 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 裝機(jī)構(gòu)倒下的水沒有能夠進(jìn)入到杯子內(nèi)。 并且，配合傳送帶的速度， 不需要多余的機(jī)構(gòu)就可 以做到定位的功能。 0.15s-1.65s 中控制灌裝機(jī)構(gòu)的齒輪轉(zhuǎn)動，葉片不能堵塞管道。灌裝開始，同時凸輪機(jī) 構(gòu)開始運動。各個部分的詳細(xì)運動在機(jī)械運動方案的和各部分的參數(shù)設(shè)計中會詳細(xì)講到。 1.65s-3.15 與上一個部分大致相似，但是是回程。 3.15s-3.33s 與最開始功能相似，不多贅述。 五、機(jī)械運動方案的

14、擬定 機(jī)構(gòu) 實現(xiàn)方案 轉(zhuǎn)盤的間歇運動機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) 不完全機(jī)構(gòu) 棘輪機(jī)構(gòu) 壓蓋機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 灌裝機(jī)構(gòu)管道的開關(guān) 連桿機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 齒輪 為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運動機(jī)構(gòu)，比較槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪和棘輪之間的優(yōu)缺點。 a.槽輪機(jī)構(gòu)的特點 槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單， 易加工， 工作可靠， 轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確， 機(jī)械效率高。 但是其動程不可調(diào)節(jié)， 轉(zhuǎn)角不能太小， 槽輪在起、停時的加速度大， 有沖擊，并隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪槽數(shù)的減少 而加劇，故不宜用于高速，多用來實現(xiàn)不需經(jīng)常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)位角度的轉(zhuǎn)位運動。 b.不完全齒輪的特點 不

15、完全齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、 制造容易、 工作可靠， 從動輪運動時間和靜止時間可在較大 范圍內(nèi)變化。 但是從動輪在開始進(jìn)入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊， 故一般只用于低速， 輕 載場合。 c.棘輪的特點 輪齒式棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單， 易于制造，運動可靠，從動棘輪轉(zhuǎn)角容易實現(xiàn)有級調(diào)整，但 棘爪在齒面滑過引起噪聲與沖擊，在高速時尤為嚴(yán)重。故常用于低速、 輕載的場合，或用于 間歇運動控制。 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)傳遞運動較平穩(wěn)， 無噪音， 從動件的轉(zhuǎn)角可作無級調(diào)節(jié)。 但難以避免打滑現(xiàn) 象，因而運動準(zhǔn)確性較差，不適合用于精確傳遞運動的場合。 因為在本方案中， 控制間歇

16、運動的機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速十分低， 需要較大的范圍內(nèi)的從動輪運動 時間和靜止時間。所以在這里我們選擇 不完全齒輪 來實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的間歇運動。 下左圖為不完全齒輪的嚙合示意圖。 （下頁） 第 5 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 ____________________________________________________________________

17、___________ a.連桿機(jī)構(gòu)的特點 連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件運動形式多樣，如可實現(xiàn)轉(zhuǎn)動、 擺動、 移動和平面或空間復(fù)雜運動，從而 可用于實現(xiàn)已知運動規(guī)律和已知軌跡。 此外，低副面接觸的結(jié)構(gòu)使連桿機(jī)構(gòu)具有以下一些優(yōu) 點：運動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，故磨損減??；制造方便，易獲得較 高的精度； 兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的， 它不象凸輪機(jī)構(gòu)有時需利用彈 簧等力封閉來保持接觸。 因此， 平面連桿機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械、儀表和機(jī)電產(chǎn)品中。平 面連桿機(jī)構(gòu)的缺點是： 一般情況下， 只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律或運動軌跡， 且設(shè)計較為

18、復(fù)雜； 當(dāng)給定的運動要求較多或較復(fù)雜時， 需要的構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)往往較多， 這樣就使機(jī) 構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增加，而且機(jī)構(gòu)運動規(guī)律對制造、 安裝 誤差的敏感性增加； 機(jī)構(gòu)中作復(fù)雜運動和作往復(fù)運動的構(gòu)件所產(chǎn)生的慣性力難以平衡， 在高 速時將引起較大的振動和動載荷，故連桿機(jī)構(gòu)常用于速度較低的場合。 b.凸輪機(jī)構(gòu)的特點 優(yōu)點 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便，可實現(xiàn)從動件任意預(yù)期運動，因此在機(jī)床、紡織機(jī) 械、輕工機(jī)械、印刷機(jī)械、機(jī)電一體化裝配中大量應(yīng)用。 缺點 1）點、線接觸易磨損； 2）凸輪輪廓加工困難； 3）

19、行程不大 由于在本方案中行程較小、需要緊湊的空間。所以在這里 凸輪機(jī)構(gòu) 更適用。 第 6 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 灌裝機(jī)構(gòu)管道的開關(guān)， 利用右圖所示的機(jī)構(gòu)。 將齒輪與管道中的葉片連接， 利用葉片的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)管道的開與閉。 由于在本方案中， 需要把握節(jié)奏的控制。 利用不完全 齒輪與普通標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒輪的嚙合， 可以實現(xiàn)設(shè)計任務(wù) 書中給定的要求，可以實現(xiàn)管道中開與閉的間歇性運動。 整體而言，電動機(jī)連接一個減速器，將減速后的鼓 輪與傳送帶連接， 傳送帶不僅起到傳送杯子的作用， 還起到了

20、傳遞其他機(jī)構(gòu)驅(qū)動力的作用。 傳送帶起著連接著工作 臺的底座和控制管道開閉和不完全齒輪的作用。 利用斜齒輪和齒輪系將傳送帶上傳遞的驅(qū)動力，使得工作臺轉(zhuǎn)動、壓蓋機(jī)構(gòu)的凸輪運動。 六、原始數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 齒輪的模數(shù)（ m） 1.5 電動機(jī)速度 1440r/min 灌裝速度 12r/min(5s/r) 斜齒輪的角度 45 每個杯子的容量 350ml 鼓輪的內(nèi)外徑比 1:2 項目 個數(shù) 鼓輪（兩段傳送帶） 5 漸開線直齒輪 6 凸輪 1 標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪 4 連桿 若干 工作臺 1 皮帶 4

21、 減速器 1 電動機(jī) 1 第 7 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 裝料管道 1 不完全齒輪 2 右圖為部分特殊構(gòu)件的設(shè)計。兩個分別為 1/3 和 3/5 的不完全齒輪。 以完成機(jī)械運動循環(huán) 圖所要求的機(jī)構(gòu)運動。 為了能充分利用一個運動周期來進(jìn)行灌裝 和壓蓋，所以不能使用同一個不完全齒輪進(jìn)行灌 裝和壓蓋。因為能同時進(jìn)行灌裝和停止的旋轉(zhuǎn)的 不完全齒輪最大的要求為 1/4 ，否則則會出現(xiàn)在 灌裝的同時又旋轉(zhuǎn)的情況。 七、機(jī)械運動簡圖

22、 八、各部分參數(shù)計算 （1）傳送帶計算 已知每分鐘灌裝 12只即 5秒灌裝一只。送料速度要等于灌裝速度即 5秒傳送帶需要經(jīng)過 一個杯子的距離一只一個杯子。 第 8 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 市面上右圖所示的杯子的最大直徑大約為 100mm， 則 v 傳 =100 =20 mm/s。所以鼓輪外側(cè)為 20mm/s 半徑 r 5

23、 外 =20mm內(nèi)徑 r 內(nèi) =10mm，則 v 內(nèi) =10mm/s 鼓輪的角速度 ω =1rad/s （ 2）圓錐齒輪計算 在本設(shè)計中有兩處運用到了斜齒輪。但為了設(shè)計方便和機(jī)構(gòu)的運行方便，在本設(shè)計中 將采用相同的標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪。 由于圓錐齒輪的計算較為復(fù)雜， 本設(shè)計中圓錐齒輪的主要作用是 改變運動的方向，以及改變運動的平面。 由于直齒錐齒輪大端的尺寸最大， 測量方便。 因此， 規(guī)定錐齒輪的參數(shù)和幾何尺寸均 以大端為準(zhǔn)。大端的模數(shù) m 的值為標(biāo)準(zhǔn)值，按下表選取。在 GB12369-90 中規(guī)定了大端的 壓力角 α =20，齒頂

24、高系數(shù) ha*=1 ，頂隙系數(shù) c*=0.2 。 錐齒輪的各個幾何參數(shù)如圖中所標(biāo)示，具體數(shù)值見下表。 參數(shù)名稱 符號 計算公式及數(shù)值 齒數(shù) Z 20 （已知） 齒數(shù)比 u U=Z2/Z1=1 節(jié)錐角 δ 1 45 第 9 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 分度圓直徑 d d=mz=110mm 錐距

25、 R R d1 /(2 sin 1) =64.818 齒寬 b 25.927 齒頂高 Ha 5.5 齒根高 Hf 6.6 齒全高 H1 12.1 齒頂圓直徑 da 117.778 齒根角 θ f 4.850 齒頂角 θa 4.850 （3）齒輪系計算 在本設(shè)計中為了方便設(shè)計及成本的節(jié)約，齒輪統(tǒng)一選用模數(shù) m=1.5 ha*=1 c*=0.2 的 齒輪。在本設(shè)計中采用的齒輪（完全）齒數(shù)為 75，不完全為 25和 36?？梢婟X數(shù)為 25的齒輪控 制著工作臺的旋轉(zhuǎn)

26、機(jī)構(gòu)，可見齒輪數(shù)為 36的控制著灌裝機(jī)構(gòu)和壓蓋機(jī)構(gòu)。 參數(shù)名稱 符號 計算公式及數(shù)值 齒數(shù) Z 25 分度圓直徑 d d=mz=37.50 齒頂高 Ha 1.50 齒根高 Hf 1.88 齒全高 H1 3.38 齒頂圓直徑 da 40.50 齒根圓直徑 df 33.75 參數(shù)名稱 符號 計算公式及數(shù)值 齒數(shù) Z 75 分度圓直徑 d d=mz=112.5 齒頂高 Ha 1.50 齒根高 Hf 1.

27、88 齒全高 H1 3.38 齒頂圓直徑 da 115.50 齒根圓直徑 df 108.75 第 10 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 參數(shù)名稱 符號 計算公式及數(shù)值 齒數(shù) Z 36 分度圓直徑 d d=mz=54.00 齒頂高 Ha 1.50 齒根高 Hf 1.88 齒全高 H1 3.38 齒頂圓直徑 da 57.00 齒根圓直徑 df 50.25

28、 在本設(shè)計方案中采用了輪系機(jī)構(gòu)， 輸入端為 不完全齒輪 A。不完全齒輪 A 與不完全齒輪 B 同一個軸線共用一個角速度 0.4 π /s ，不完全齒輪 A 與上面的完全齒輪相連，構(gòu)成一個控制灌裝機(jī)灌裝機(jī)構(gòu)開關(guān)的構(gòu)件。 不完全齒輪 A 的理論完全齒數(shù)為 75，但可見實際齒數(shù)為 36，則不完全齒輪 A 上方的齒輪 是 36個齒。 由于該齒輪系為定軸輪系。 則 ω A=ω B=0.4 π /s 兩圓錐齒輪傳動比為 1 功能作用僅為改變方向 （4）凸輪的設(shè)計 在本方案中采用的凸輪的設(shè)計來

29、使得壓蓋機(jī)構(gòu)做往復(fù)運動， 比較凸輪運動的各種軌跡 第 11 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 曲線及優(yōu)劣特點 : 1.等速運動特點：速度有突變，加速度理論上由零至無窮大，從而使從動件產(chǎn)生巨大的慣性 力，機(jī)構(gòu)受到強烈沖擊 —— 剛性沖擊 .適應(yīng)場合：低速輕載 . 2.等加速等減速運動特點： 加速度曲線有突變， 加速度的變化率 (即躍度 j) 在這些位置為無窮大—— 柔性沖擊 .適應(yīng)場合：中速輕載 . 3.簡諧運動特點：有柔性沖擊 .適用場合：中速輕載 (當(dāng)從動件作連續(xù)運動時，可用于高速 ). 4.擺線運動特點：無剛性、柔性沖

30、擊 .適用場合：適于高速 . 5. 五次多項式運動特點： 無剛性沖擊、柔性沖擊 .適用場合：高速、中載 . 所以在本方案中設(shè)計采用五次多項式運動。 在這里利用計算機(jī)凸輪生成程序設(shè)計凸輪，本方案所需要的凸 輪基本參數(shù)與圖形如上圖所示，偏距 =0 ，基圓 =45 ，推程角和 回程角各為 180 但由于在本方案中凸輪處于一個空間放置的情況，所以在運動方案簡圖上表現(xiàn)為一個簡單的情況。左圖所表現(xiàn)的的是凸輪機(jī)構(gòu)的側(cè)

31、視圖，而上圖則是主視圖。 凸輪的驅(qū)動利用一個固結(jié)在控制灌裝開關(guān)的齒輪的上的連 桿來驅(qū)動凸輪的運動，從而使得灌裝與壓蓋機(jī)構(gòu)同步運動把握 好節(jié)拍。 在本次設(shè)計中最關(guān)鍵的部分是把握好整個機(jī)構(gòu)的節(jié)拍，在 最后一部分會有詳細(xì)的介紹。在這里的凸輪 沒有遠(yuǎn)休止角和近休止角 ，因為凸輪的休止角被整個凸輪的靜止的所代替。也就 第 12 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 是說凸輪的運動也是 間歇性 的，并不需要通過遠(yuǎn)休止角和近休止角來表現(xiàn)出壓蓋機(jī)構(gòu)的間歇性，也不需要應(yīng)用凸輪來讓壓蓋機(jī)構(gòu)保持靜止。這些都已經(jīng)通過不完全齒輪進(jìn)行操作了。

32、 用 MA TLAB 繪制五次多項式運動曲線 （１）升回程運動函數(shù)的子程序 function y = s(x) %申明從動件運行規(guī)律函數(shù) deg=pi/180; %轉(zhuǎn)化為弧度制的參數(shù) h=30; % 從動件行程 if (x<0)|(x>2*pi) error(Input Range error(0~2*pi)); else if x<(1800*deg)&(x>=0) y=h*(10

33、*(x/(180*deg))^3-15*(x/(180*deg))^4+6*(x/(180*deg))^5); ％升程運動規(guī)律 else if(x>=180*deg) y=h-h*(10*((x-180*deg)/(180*deg))^3-15*((x-180*deg)/(180*deg))^4+6*((x-180*deg) /(180*deg))^5); ％回程運動規(guī)律 end end （２）繪制 ds/d δ 運動函數(shù)的子程序 function d=ds(x) %申明 ds/d δ 運行規(guī)律函數(shù) h=30; %凸輪行程

34、 第 13 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 deg=pi/180; if (x<0)|(x>2*pi) error(Input Range error(0~2*pi)); else if x<(1800*deg)&(x>=0) d=h/(180*deg)*((30*(x/(180*deg))^2-60*(x/(180*deg))^3+30*(x/(180*deg))^4) ; ％對 S 求導(dǎo) else if(x>=180*deg) d=-h/(180*deg)*((30*((x-180*deg)/(180*deg))^2

35、-60*((x-180*deg)/(180*deg))^3+30 *((x-180*deg)/(180*deg))^4)); ％對 S 求導(dǎo) end end （3）繪制凸輪輪廓的主程序clear; i=1; r0=60;%基圓半徑 rr=4; %滾子圓半徑 e=0; %偏距 eta=1; %凸輪順時釘轉(zhuǎn)向 s0=(r0^2-e^2)^0.5; deg=pi/180; st=0.05*deg; %步長 a=0; if a<2*pi x(i)=(s(a)+s0)*sin(e

36、ta*a)-e*cos(eta*a) ％定義理論輪廓線的 X 座標(biāo) y(i)=(s(a)+s0)*cos(eta*a)+e*sin(eta*a); ％定義理論輪廓線的 Y 座標(biāo) dx=ds(a)*sin(eta*a)-eta*(s(a)+s0)*cos(eta*a)-e*eta*sin(eta*a); dy=ds(a)*cos(eta*a)+eta*(s(a)+s0)*sin(eta*a)-e*eta*cos(eta*a); sino=dx/(dx^2+dy^2)^0.5; coso=dy/(dx^2+dy^2)^0.5; X(i)=x(i)-rr*coso

37、; ％定義實際輪廓線的 X 座標(biāo) Y(i)=y(i)+rr*sino; ％定義實際輪廓線的 Y 座標(biāo) i=i+1; a=a+st; end plot(x,y,X,Y); ％繪制理論和實際輪廓線 axis(square,equal); grid on %主程序運行的結(jié)果為凸輪輪廓曲線 第 14 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 九、方案整體評價和總結(jié) （ 1）方案的整體評價 在整個系統(tǒng)運用到了輪系機(jī)構(gòu)、 連桿機(jī)構(gòu)、皮帶輪機(jī)構(gòu)、 不完全齒輪機(jī)構(gòu)、 凸輪機(jī)構(gòu)等 常用機(jī)構(gòu)。完成了從瓶

38、子的傳輸?shù)焦嘌b，壓蓋，最后輸出的機(jī)器。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)，是同時要求有圓盤的轉(zhuǎn)動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。 圓盤間歇轉(zhuǎn)動部分：因為在系統(tǒng)的原始要求中需要有間歇轉(zhuǎn)動的特性，而工位為 4 個， 所以在其中首先引入了可以實現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動的典型機(jī)構(gòu)——不完全齒輪機(jī)構(gòu)。 且不完全齒輪的 轉(zhuǎn)動速度與與之嚙合的漸開線直齒輪的轉(zhuǎn)速相同，并且在轉(zhuǎn)動時分別在 4 個工位進(jìn)行停歇。 此外，采用了凸輪機(jī)構(gòu)來完成壓蓋過程。 （ 2）方案的設(shè)計流程 分析設(shè)計任務(wù)要求書 將任務(wù)要求的功能拆分

39、 按照功能選取對應(yīng)的機(jī)構(gòu) 修改 用草圖將機(jī)構(gòu)連接起來 設(shè)計其各個參數(shù)、組合參數(shù) 畫 CAD 圖運動機(jī)構(gòu)簡圖 撰寫設(shè)計說明書 十、參考文獻(xiàn) 《機(jī)械原理》（高等教育出版社） 鄭文緯、吳克堅主編 《 MATLAB R2012a 完全自學(xué)一本通》 （電子工業(yè)出版社） 劉浩、譚晶扁 第 15 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 《機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》 （西北工業(yè)大學(xué)出版社） 附錄：部分主要機(jī)構(gòu)的三維模型圖

40、及構(gòu)件三視圖 鼓輪 鼓輪的 inventor 三維模型 三條直徑分別為 20mm,10mm,12mm 鼓輪加上皮帶的 inventor 三維模型 第 16 頁 共 19 頁 機(jī)

41、械原理課程設(shè)計 錐齒輪 錐齒輪的 inventor 模型圖 帶軸的錐齒輪的 inventor 三維模型及平面視圖 第 17 頁 共 19 頁 機(jī)

42、械原理課程設(shè)計 工作臺 工作臺 inventor 三維圖 ↓工作臺機(jī)構(gòu)的平面圖 第 18 頁 共 19 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計 控制灌裝機(jī)構(gòu)的齒輪裝置 2014. 7 第 19 頁 共 19 頁