畢業(yè)論文終稿-番茄醬自動灌裝機設(shè)計-總體及下部部件設(shè)計[下載送CAD圖紙 全套打包資料]

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需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯畢業(yè)設(shè)計說明書題 目：番茄醬自動灌裝機設(shè)計- 總體及下部部件設(shè)計學 院： 專 業(yè)： 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 23摘要 由于企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需要，現(xiàn)有番茄醬灌裝生產(chǎn)線的設(shè)計能力已遠遠不能滿足生產(chǎn)要求，必須對生產(chǎn)線進行改造。飲料灌裝機為飲料灌裝生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備為此，選定番茄醬灌裝機這一工廠實例作為課題。星形撥瓶輪是將灌裝機的限位機構(gòu)送來的瓶子，準確地送入灌機中的升降機構(gòu)或灌滿的瓶子從升降機構(gòu)取下送入傳送帶的機構(gòu)。將定量的液體物料(簡稱液料)充填入包裝容器內(nèi)的機器稱為灌裝機械。因為所要灌入的液體具有流動性，所以所用的容器一般為剛性容器，如聚脂瓶、玻璃瓶(或罐)、金屬罐、復合紙盒等。輸送鏈帶、分件供送螺桿、星形撥輪和弧形導板相結(jié)合用于容器的輸入；同時撥輪也用于容器的輸出。螺旋限位器在包裝工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，現(xiàn)以廣泛應用多種類型的分件供送螺桿裝置，可按某種工藝要求將規(guī)則或不規(guī)則排列的容器、物件以確定的速度、方向和間距分批或逐個地送到給定的工位。 關(guān)鍵詞： 番茄醬；灌裝機；星型拔輪機構(gòu)4AbstractDue to the need of enterprise development, design capacity of the existing tomato paste filling production line has been far can not meet the requirement of production, must carry on the transformation of the production line. tomato paste filling machine is the key equipment of tomato paste filling production line for selected tomato paste filling machine, this factory instance as the subject.Dial star-shaped bottle filling machine round is to limit the agency sent the bottle, filling machine accurately into the take-off and landing or a bottle filled with the bodies removed from the lift conveyor belt into the body. Quantitative liquid materials (referred to as liquid) into the packaging container filling machine filling machinery called. Because the number to be filled with liquid with liquid,Therefore, the general container used for rigid containers, such as PET bottles, glass bottles (or cans), metal cans, cartons and other composites. Conveyor belt, sub-items for delivery screw, star-shaped and arc-shaped guide plate Pull out the gear combination for the importation of container; Pull out the gear At the same time, the output is also used in containers. Spiral limit in the field of packaging industry, is now widely applied to various types of sub-items for delivery screw device, a process may require rules or irregular array of containers, objects to determine the speed, direction and distance individually or in batches to a given position. Keyword ：Ketchup；The Filling Machine；Star-shaped Bodies Out Round 5目 錄摘要 ...............................................................1Abstract............................................................3第一章 總體方案設(shè)計 .................................................61.1 功能與應用范圍 ................................................61.2 工藝分析 ......................................................71.2.1 確定機器類型 ...........................................71.2.2 確定灌裝方法、定量的方法以及灌裝的頭數(shù) .................71.2.3 對執(zhí)行構(gòu)件的選擇 ......................................111.3 電機、無極調(diào)速器選型 .........................................17第二章 番茄灌裝機下部部件設(shè)計 ......................................182.1 設(shè)計參數(shù)及設(shè)計理念 ...........................................182.2 升瓶機構(gòu)方案的選擇及凸輪機構(gòu)的設(shè)計 ...........................192.3 彈簧的選用與計算 .............................................202.4 軸承的選擇 ...................................................212.5 軸承的選擇工藝轉(zhuǎn)盤的設(shè)計 .....................................22第三章 灌裝機傳動系統(tǒng)設(shè)計計算 ......................................233.1 工位的計算 ...................................................233.2 撥瓶輪主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計計算 ...................................233. 2. 1 撥瓶輪齒槽數(shù)（齒數(shù)）確定 ............................233. 2. 2 撥瓶輪節(jié)圓半徑的確定 ................................243. 2. 3 撥瓶輪其它尺寸的確定 ................................243.2.4 包裝容器與撥瓶輪的相對運動 ............................253.3 螺旋限位器設(shè)計 ...............................................273.3.1 限位器總體計算 ........................................283.3.2 螺桿等速段計算 ........................................293.3.3 螺桿變加速段計算 ......................................303.3.4 螺桿等加速段計算 ......................................33結(jié) 論 ..............................................................366致 謝 ..............................................................37參考文獻 ...........................................................38789101112第一章 總體方案設(shè)計灌 裝 機 在 食 品 行 業(yè) 、 飲 料 行 業(yè) 、 日 化 行 業(yè) 等 廣 泛 使 用 。 食 品 包 裝 機 械 競爭 日 趨 激 烈 ， 未 來 的 食 品 灌 裝 機 械 將 配 合 產(chǎn) 業(yè) 自 動 化 ， 促 進 包 裝 設(shè) 備 總 體 水平 提 高 ， 發(fā) 展 多 功 能 、 高 效 率 、 低 消 耗 的 食 品 包 裝 設(shè) 備 。 一 直 以 來 ， 灌 裝 機就 是 飲 料 市 場 的 堅 實 后 盾 ， 特 別 是 現(xiàn) 代 市 場 上 人 們 對 商 品 質(zhì) 量 要 求 日 漸 提 高 、市 場 需 求 不 斷 擴 大 、 企 業(yè) 對 高 效 自 動 化 生 產(chǎn) 的 要 求 ， 在 這 樣 的 情 況 下 ， 灌 裝機 更 是 成 為 了 炙 手 可 熱 的 灌 裝 設(shè) 備 。 加 上 近 幾 年 ， 科 學 技 術(shù) 水 平 的 提 高 ， 國內(nèi) 灌 裝 機 行 業(yè) 也 得 到 了 較 快 的 發(fā) 展 ， 技 術(shù) 水 平 、 設(shè) 備 性 能 、 質(zhì) 量 等 方 面 都 有了 很 大 程 度 的 提 高 ， 在 支 持 企 業(yè) 高 效 、 安 全 生 產(chǎn) 上 發(fā) 揮 了 重 要 的 作 用 。番茄醬自動灌裝機是為中小型食品廠生產(chǎn)番茄醬而配套的一種灌裝機械。灌裝機主要是包裝機中的一小類產(chǎn)品，從對物料的包裝角度可分為液體灌裝機，膏體灌裝機，粉劑灌裝機,顆粒灌裝機；從生產(chǎn)的自動化程度來講分為半自動灌裝機和全自動灌裝生產(chǎn)線。1.1 功能與應用范圍本次設(shè)計的番茄醬自動灌裝機其是面向中小型食品企業(yè)的。為了適合根據(jù)需要調(diào)整生產(chǎn)率，該種類型的灌裝機的生產(chǎn)能力設(shè)定為 840~1680 瓶/小時；該種灌裝機中所用的瓶子的具體參數(shù)為，瓶子高度 165cm，瓶的底徑 Φ65mm，瓶口的外徑為 Φ28mm；電機功率為 1.5 千瓦。用途：通過番茄醬自動灌裝機將番茄醬裝到番茄醬空瓶中。瓶子規(guī)格：瓶子高度165mm，瓶子直徑65mm，瓶子外直徑28mm。原始數(shù)據(jù)：生產(chǎn)能力840－1680瓶/小時，電機功率：1.5千瓦。設(shè)計要求：機器平穩(wěn)工作、生產(chǎn)率根據(jù)需要進行調(diào)整，設(shè)計在選材、潤滑應充分考慮食品衛(wèi)生的特殊性。131.2 工藝分析1.2.1 確定機器類型根據(jù)包裝容器的傳送形式，灌裝機可氛圍“直線型”和“旋轉(zhuǎn)型”兩種。前者，包裝容器沿直線作周期性的間歇移動，在停歇時完成灌裝。而后者，包裝容器繞圓周作等速回轉(zhuǎn)運動，同時進行灌裝。直線型灌裝機雖然結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但工作穩(wěn)定性較差，并且，這種設(shè)備占地面積大，又是間歇操作，提高生產(chǎn)能力受到一定限制，應用并不廣泛；旋轉(zhuǎn)型灌裝機，待灌裝的空瓶被分件供送螺桿和撥瓶星輪逐個送至轉(zhuǎn)盤的托瓶臺上，它們在一起回轉(zhuǎn)的過程中，依靠控制機構(gòu)和灌裝閥連續(xù)完成自動灌裝。在結(jié)構(gòu)上，根據(jù)瓶子尺寸，可事先調(diào)整分件供送螺桿的主軸高度，以保證供瓶的穩(wěn)定。因此旋轉(zhuǎn)型灌裝機機器工作平穩(wěn)，并且灌裝過程連貫，可大大提高生產(chǎn)的能力，并且易操作。故本設(shè)計選用旋轉(zhuǎn)型灌裝機。1.2.2 確定灌裝方法、定量的方法以及灌裝的頭數(shù)1.2.2.1 灌裝方法的選擇由于液料的物理化學性質(zhì)各有差異，在灌裝時，就有著不同的灌裝要求。液料由蓄液裝置灌入包裝容器常采用如下幾種方法。常壓法灌裝，是在大氣壓力下，直接依靠被灌裝液料的自重流入包裝容器內(nèi)。常壓灌裝的工藝路線為：進液排氣，即液料進入容器，同時容器內(nèi)的空氣被排出；停止進液，即容器內(nèi)的液料達到定量要求時，進液自動停止；排除余液，即排除排氣管中的殘液，該過程對排氣至蓄液箱上部氣室的那些結(jié)構(gòu)是必需的。常壓法主要用于灌裝低粘度不含氣的液料，如牛奶、白酒、醬油、藥水等。等壓法灌裝，利用蓄液箱上部氣室的壓縮空氣，給包裝容器充氣，使二者的壓力接近相等，然后被灌裝液料靠自重流入該容器內(nèi)。等壓灌裝的工藝路線為：充氣等壓；進液回氣；停止進液；釋放壓力，即釋放瓶頸內(nèi)殘留的壓縮氣體至大氣內(nèi)，以免瓶內(nèi)突然降壓引起大量氣泡，影響包裝質(zhì)量和定量精度。等14壓法使用于含氣飲料，如啤酒、汽水等的灌裝，以利減少其中所含氣體 CO2 的損失。真空法灌裝，是在低于大氣壓力的條件下進行灌裝。它有兩種基本方式：一種是差壓真空式，讓蓄液箱內(nèi)部處于常壓狀態(tài)，而只對包裝容器內(nèi)部抽氣，使其形成一定的真空度，液料依靠兩容器內(nèi)的壓力差，流入包裝容器并完成灌裝；另一種是重力真空式，讓蓄液箱和包裝容器都處于接近相等的真空狀態(tài)，液料靠自動流入該容器內(nèi)。目前國內(nèi)常用差壓真空式，它結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。真空法灌裝的工藝路線為：瓶抽真空；進液排氣；停止進液；余液回流，即排氣管中的殘液經(jīng)真空室回流至蓄液箱內(nèi)。真空法適用于灌裝粘度稍大一些的液料（如油類、糖漿等 ），含維生素的液料（如蔬菜汁、果子汁等）和有毒的液料（如農(nóng)藥等）。虹吸法灌裝，是應用虹吸原理使液料經(jīng)虹吸管由蓄液箱被吸入容器，直至兩者液位相等為止。此法適合灌裝低粘度不含氣的液料，結(jié)構(gòu)簡單，但灌裝速度較低。壓力法灌裝，是借助機械或氣液壓等裝置控制活塞往復運動，將粘度較大的液料從蓄料缸吸入活塞缸內(nèi)，然后再強制壓力待灌容器中。壓力法適用于粘度較大的一些料液如番茄醬等。這種方法有時也用于汽水之類軟飲料的灌裝，由于其中不含膠體物質(zhì)，形成泡沫易于消失，故可依靠本身所具有的氣力直接灌入未經(jīng)預先充氣的瓶內(nèi)。由于本設(shè)計之料液番茄醬粘度較大，故本次設(shè)計采用壓力法灌裝。1.2.2.2 定量方法的選擇準確的定量灌裝與產(chǎn)品的成本有著直接的關(guān)系，同時也影響產(chǎn)品在消費者中的信譽。液體產(chǎn)品一般均采用容積式定量，常用的有以下三種方法。（1）定量杯定量法這種方法是先將液體注入定量杯中進行容積稱量，然后再將計量的液體注入待灌瓶中，因此，每次灌裝液體的容積等于定量杯的容積。這種方法比較準確。（2） 控制液位定量法15這種方法是通過控制被灌容器中液位的高度來實現(xiàn)定量的灌裝的目的。因為每次灌裝液料的容器等于一定高度的瓶內(nèi)容積，故細管稱它為“以瓶定量”。瓶內(nèi)液位的高低是通過插入瓶內(nèi)的排氣管的高低來達到的。（3）定量泵定量法此法是采用機械壓力灌裝的一種定量方法。每次灌裝的物料的容積與活塞往復運動的行程成正比。下圖所示為定量泵定量法灌裝裝置原理圖?；钊?9 借凸輪控制作往復運動。當活塞下移時，液料在自重及兩缸氣壓差的作用下，由蓄料缸 1 的底部開孔經(jīng)滑閥 5 的弧形槽 6 流入活塞缸體 10 內(nèi)。當待灌容器頂起灌裝頭 8 和滑閥 5 時，弧形槽在隔斷蓄料缸與活塞缸體的通路的同時，滑閥的下料孔 7 即與活塞缸接通。其時，由于活塞正在上移，故能迫使液料從活塞缸壓入待灌容器內(nèi)。而容器內(nèi)的空氣可經(jīng)灌裝頭上的孔隙排出。倘若沒有容器供給時，盡管活塞作往復運動，因滑閥上的弧形槽保持原位，以至液料仍被壓回蓄料缸，而不影響下一次灌裝的正常進行。欲改變灌裝量，則需設(shè)法調(diào)節(jié)活塞的行程。比較上述三種定量方法，不難了解，第二種方法由于直接受到瓶子容積精度以及瓶口密封程度的影響，其定量精度較差。而定量泵定量法則主要用于粘16度較高的料液。我們選擇定量方法的時候應首先考慮產(chǎn)品所要求的定量精度。而定量精度與產(chǎn)品有關(guān)，越是名貴的產(chǎn)品，其計量誤差應取得越小。本次設(shè)計的番茄醬我國對其要求質(zhì)量誤差不超過正負 3％，要求精度較高。綜合考慮定量精度的要求以及番茄醬屬于較高粘度的物料，故本次設(shè)計采用定量泵定量法定量。1.2.2.3 頭數(shù)的計算旋轉(zhuǎn)型自動灌裝機的生產(chǎn)能力按下式計算：Q＝60nj（瓶/小時） （1－1）式中 n——主軸轉(zhuǎn)速（r/min）上式可見，欲提高灌裝機的生產(chǎn)能力就必須增加頭數(shù) j 和轉(zhuǎn)速 n。但是，若采用增加灌裝機頭數(shù)的方法來提高生產(chǎn)能力，那么，作為支承全機灌裝閥和托瓶機構(gòu)的轉(zhuǎn)盤直徑則要相應增加，這不僅使機器龐大笨重，而且在主軸轉(zhuǎn)速一定的情況下，還必須考慮到，托瓶臺上的瓶子在處于自由狀態(tài)時，繞立軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心慣性力必須小于瓶底與托瓶臺之間的接觸摩擦力。否則，瓶子將會沿其運動軌跡的切線方向拋出，從而影響正常操作。即必須滿足下列不等式：P 離心力 12D2 （1-4）因為活塞缸的行程大約為 85mm，則活塞缸體的半徑 r 可通過下式計算：r＝ 35mm＝8514.30?活塞缸蓋的半徑約為 r＋10＝35＋10＝45mm，故活塞缸體中心的位置相對于主軸的距離 r2應至少滿足以下條件：18r2>12×90/（3.14×2）＝172取 r2＝180mm。加上一個活塞缸蓋的半徑 45 為 225mm，再加上活塞缸與撥輪之間還有托盤杠的位置，故，選取凸輪臺的半徑 R＝300mm。1.2.3 對執(zhí)行構(gòu)件的選擇1.2.3.1 灌裝物料番茄醬的供送為了將番茄醬供送到工位，并將其送入灌裝瓶中，設(shè)計一圓形灌裝儲備箱，內(nèi)部儲藏足夠多的番茄醬，并設(shè)計一定量泵定量裝置，灌裝箱內(nèi)的番茄醬通過自重流入定量裝置中，等達到需求的量的時候，停止流入，并且通過機構(gòu)對活塞受力使番茄醬通過灌裝閥進入灌裝瓶中。當儲備箱中的番茄醬用完時需更換儲備箱。1.2.3.2 灌裝瓶的整理和供送為了將灌裝瓶整理成列并供送到工位，需配置理瓶與送瓶機構(gòu)。常用的供送裝置包括以下一些類型：（1）鏈帶式供送裝置此供送裝置主要用于條塊狀物塊或成形容器的連續(xù)或間歇供送。常見的有高速鏈帶供送裝置、低速鏈帶供送裝置和平行的雙鏈帶供送裝置。這三種類型鏈帶所用的推頭都是同鏈片鉸接在一起的，在推移過程中必須借助固定導軌或臺面板來定向，待推頭移至前進終點時，使其脫離約束而繞鏈上銷軸偏轉(zhuǎn)滑下，以免碰傷物件。（2）推板式供送裝置推板式供送裝置主要用于多件集積推料同時工作的供送。這種推料裝置比較簡單緊湊，所占空間不大，又易同其他傳動裝置傳動，但是運動慣性較強，工作速度不能過高。（3）動梁式供送裝置常見的有雙曲柄式動梁供送裝置。（4）撥輪式供送裝置常見的撥輪式供送裝置有星形撥輪供送裝置，在連續(xù)式裝盒機中作供送玻19璃瓶用。它主要由星形撥輪，輸送鏈帶，主傳動鏈帶和固定的圓鋼導軌組成。主傳送鏈帶并列兩條，均屬復式板鏈結(jié)構(gòu)。根據(jù)物件的體形大小及盒子的外廓尺寸，可在一定范圍內(nèi)分別調(diào)整放瓶擋板及放盒夾板的間距，以提高該機的通用能力。（5）螺桿式供送裝置采用分件供送螺桿裝置可將呈規(guī)則或不規(guī)則排列的成批物件，如圓柱形、棱柱形以及其他形體的金屬或非金屬容器，按照給定的工藝要求分批或逐個地供送到包裝工位。在此過程中，有的還需要完成增距、分流、合流、升降、起伏、轉(zhuǎn)向或翻身等工藝要求。目前，為了更好適應包裝容器日新月異的變化和大幅度提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，螺桿式供送裝置正在向著多樣化和高速化發(fā)展，并不斷擴大它在填充、灌裝、封口、貼標、計量、檢測和自動包裝線等方面的實際應用。根據(jù)分件供送螺桿的螺距和結(jié)構(gòu)的不同，可劃分為三種類型：等螺距螺桿，變螺距螺桿和特種變螺距螺桿。等螺距螺桿裝置主要用于已整理好了的圓柱形塑料瓶。此裝置結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，多配置在空罐生產(chǎn)線上。變螺距螺桿裝置可以用于將依次緊挨著的瓶子經(jīng)螺桿后逐個地按要求間距轉(zhuǎn)移到撥輪上進而傳送到托瓶托盤上，并借助上部的夾緊裝置定好中心，以便進行灌裝。特種變螺距螺桿主要用于一些形狀比較特殊或者是通過一對或者更多的變螺距螺桿的配合進行送料，以滿足生產(chǎn)上某種特殊的要求。由于本次設(shè)計中的灌裝瓶子為玻璃，如果選擇等螺距螺桿，則有可能導致瓶子進入螺桿中的時候沖擊過大導致瓶子的傾倒或損壞。如選用變螺距螺桿，變螺距螺桿共有 4 段：第一段，輸入等速段，瓶子進入螺桿中，由于此段螺距很小，因此，有助于瓶子穩(wěn)定的導入。第二段，變加速段，加速度由零增至某最大值，以消除沖擊。第三段，等加速段，與輸送帶拖動瓶罐的摩擦作用力相適應，采用等加速運動規(guī)律使之增大間距，可保證在整個供送過程中與螺旋槽有著可靠的接觸點而不易晃動和傾倒。第四段，輸出等速段，螺距等于撥輪的節(jié)距，以改善撥輪齒槽的結(jié)構(gòu)形式及其嚙入狀態(tài)。本設(shè)計選擇的是旋轉(zhuǎn)型灌裝機，且灌裝瓶形狀呈回轉(zhuǎn)形狀，且通過上面的分析，故本次設(shè)計的供送裝置采用的是變螺距螺桿供送裝置，同時配合撥輪的20傳送，使灌裝瓶順利進入灌裝區(qū)內(nèi)。變螺距螺桿是用來分瓶、送瓶的。由于在總體設(shè)計中，將變螺距螺桿放在外側(cè)，而整臺機器的動力源均來自于一臺電動機，所以，由于變螺距螺桿與其他傳動部分的距離較大，其動力源擬從撥輪處通過鏈條傳動來傳遞動力。變螺距螺桿的材料一般選用尼龍，為非金屬，所以其與其他零件的配合不適合用螺紋，因此準備采用銷釘連接。變螺距螺桿是架空的旋轉(zhuǎn)件，其兩端需要有軸承來實現(xiàn)其工作，并且由于變螺距螺桿的長度很長，其不可能用一根軸直接穿過該零件，所以，只是在變螺距螺桿的兩頭各加工一段孔，然后在用一根懸臂軸與之配合。變螺距螺桿遠離撥輪盤的一側(cè)幾乎不需要實現(xiàn)什么特殊功能，只是起到一個旋轉(zhuǎn)支架的作用，因此，可以直接選用一個軸承座來實現(xiàn)其功能。變螺距螺桿靠近撥輪的一側(cè)由于與撥輪之間的距離較小，所以，該側(cè)可以用來作為變螺距螺桿的動力傳動部分。在變螺距螺桿部件中，其動力傳送部分需要實現(xiàn)轉(zhuǎn)動方向的轉(zhuǎn)換，其原因是，變螺距螺桿旋轉(zhuǎn)時候的軸線平行于工作臺，而鏈輪傳送過來的方向確實與變螺距螺桿垂直的，因此，還需要一對錐齒來實現(xiàn)該步驟的轉(zhuǎn)換。1.2.3.3 主傳動主傳動系統(tǒng)是多工位包裝機的基本組成部分，主要用來將被包裝物品和包裝材料按確定的工藝路線和運動要求一個工位傳送至另一個工位，以完成某種包裝作業(yè)。從結(jié)構(gòu)上看，主傳動系統(tǒng)有的是單一功能的裝置，有的則是由某些機構(gòu)與裝置組合而成的多功能系統(tǒng)。它往往同供送裝置、輸出裝置以及有關(guān)執(zhí)行機構(gòu)緊密聯(lián)系在一起。從分類上看，大體有以下幾種：1）按傳送裝置的類型可分為帶式、轉(zhuǎn)臺式、鉗盤式、推板式和組合式等。通常多配有專用附件，個別的也有利用卷筒式包裝材料作為被包裝物品的“傳送工具”。2）按傳動路線的布局可分為直移式、回轉(zhuǎn)式和組合式等。這主要是借適當?shù)匕才艂魉?、轉(zhuǎn)位機構(gòu)以及有關(guān)的中間裝置來實現(xiàn)的。3）按機構(gòu)運動的特征分為連續(xù)式、間歇式和組合式等。連續(xù)式一般只由傳動及傳動裝置完成所需的動作，而間歇式則大都由傳動、轉(zhuǎn)位、定位及傳送裝置完成所需的動作?？梢?，兩者在基本組成和運動特征上存在一定的區(qū)別?，F(xiàn)今，仍多用電動機和氣液壓裝置進行傳動。本次設(shè)計的主傳動按照傳送裝置的21類型分選擇了轉(zhuǎn)臺式傳動；按傳動路線的布局選擇回轉(zhuǎn)式傳動路線；按機構(gòu)運動的特征選擇連續(xù)式的灌裝。1.2.3.4 灌裝工藝過程1、總體布置的要求總體布置就是把每個組部件在整機上的相互位置的安排。這是包裝機設(shè)計的重要步驟。其目的是按照簡單、合理、經(jīng)濟的原則，妥善地布置實現(xiàn)工藝要求的結(jié)構(gòu)。總體布置，從細到粗，從簡到繁，不是一次能完成的，而要經(jīng)過多次反復，才能確定。一般順序是先布置執(zhí)行機構(gòu)，再布置傳動系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和支承形式。1）總體布置應注意下列事項；（1）應保證機械有足夠的精度、剛度和抗振性；（2）盡量使傳動系統(tǒng)短，以簡化機構(gòu)，提高精度和傳動效率；（3）操縱、調(diào)整機構(gòu)應安置在方便的位置，并盡可能集中，應在調(diào)整操作時，能夠看到機械的工作情況；（4）便于操作和維修；（5）單機的布置應該便于自動化，便于組成自動線；（6）機械外形，即要考慮它對工作環(huán)境的美感作用，也要避免一味追求美觀。在設(shè)計時要考慮以下幾點：外形輪廓線應由直線和光滑的、變化不大的曲線組成，這樣較為悅目，而不規(guī)則的波折線會給人雜亂的感覺；各部件的結(jié)構(gòu)對整個機構(gòu)對整個機械的形狀來說應該調(diào)和，而在外形上應給人以一致、鮮明、完整的感覺；機械的外形和某一部件應有一定的比例，給人以均稱的感覺。例如矩形的兩邊之比最好為 5：8；給人以穩(wěn)定而安全的感覺，穩(wěn)定的原則就是支承件與被支承件相稱；機械的裝飾應經(jīng)濟大方，油漆的顏色鮮艷應避免奪目，以和諧為好。2） 執(zhí)行機構(gòu)布置：首先按擬定的包裝工藝路線圖，將各個執(zhí)行機構(gòu)布置在予定的工作位置，再布置執(zhí)行機構(gòu)的原動件和中間連接桿。對液壓氣壓傳動，主要是安排油缸、氣缸的位置；對機械傳動，主要是安排凸輪、齒輪、曲柄等原動件的位置。對此，須注意兩點：22（1）應盡量減少構(gòu)件數(shù)和運動付數(shù)，縮小幾何尺寸和所占空間，應使原動件盡量接近執(zhí)行機構(gòu)；（2）簡化傳動系統(tǒng)，便于調(diào)試維修，減少傳動件磨損對傳動精度的影響，要求原動件盡可能集中在一根或少數(shù)幾根軸上。3） 傳動系統(tǒng)的布置機械傳動系統(tǒng)布置是指安排動力機、變速與調(diào)整裝置、傳動裝置、操縱與控制裝置以及輔助裝置的位置等。布置液氣壓傳動系統(tǒng)，是指安排動力機、油壓馬達、油泵、空氣壓縮機、沒氣管道以及控制裝置的位置。布置傳動系統(tǒng)須考慮下列幾個問題：（1）力求結(jié)構(gòu)間單、傳動鏈短、傳動精度和效率較高、容易配備；（2）充分利用機體內(nèi)部空間，將動力機和傳動桿布置在支承件的內(nèi)部或側(cè)部，以縮小體積，減少面積；（3）注意執(zhí)行機構(gòu)要求速度和相位的同步；（4）對于機械傳動系統(tǒng)，一般要配備手動裝置，以便人工驅(qū)動調(diào)機。4） 操作件的布置包裝機的操作件有電開關(guān)旋扭，離合器操縱手柄，執(zhí)行機構(gòu)、行程與速度的調(diào)節(jié)手柄，這些構(gòu)件的安排位置便于操作，保證操作者與操作對象之間有合適的位置。為此須注意以下幾點：（1）操作者所處的位置，按習慣，最好在他看來包裝物品是自左向右運動，或順時針轉(zhuǎn)動，同時，操作者應經(jīng)常處在包裝工序最集中和最容易發(fā)生故障的部位；（2）包裝工作臺面的高度，包裝物品及包裝材料的輸入高度，成品的輸出高度都應適當，它們一般在 700～900 毫米的范圍內(nèi)選取，但對大而重的物品還應適當降低。（3）常用操作件要習題布置在操作者的近旁，當機器體形較大而須在幾個位置上操作，可采用聯(lián)運等措施，以便從不同位置進行操作。操作件距離地面的高度以 900～1100 毫米為宜。操作件的運動方向應與被驅(qū)動部件的運動方向保持一致，而且一般規(guī)定調(diào)速手輪順時針轉(zhuǎn)動為增速，并附設(shè)指示牌，以避免誤動和便于調(diào)試。23（4）包裝物品和包裝輔助器材的料倉高度，以及卷筒包裝材料的支架位置都要安排得當。重量大的可設(shè)置在側(cè)面以降低高度，重量小時可設(shè)置在機器上方以減少占地面積。對此，對造型美觀均應考慮進去。（5）對一些儀表儀器等應布置在操作者容易觀察、且安全可靠和便于維護的地方。5） 支承形式的選擇包裝機的支承件有底座、箱體、主柱、橫梁等，它們起著安裝和定位全部零件的功用。形式常見的有立式和臥式。其中立式適用于工作載荷很大的包裝機。2．灌裝的工藝路線下圖 1.2 是本機的灌裝工藝過程示意圖?？掌坑涉湹浪腿?，通過變螺距螺桿的分瓶，使瓶子的距離合乎灌裝機上每一個工位間固定的節(jié)距要求。這樣空瓶在各部分之間處于等速運動。具體工藝過程如下：第一撥輪將空瓶從鏈道上取出并送到瓶托的正確位置上，瓶子即隨瓶托一起回轉(zhuǎn)。在回轉(zhuǎn)過程中，瓶托通過瓶托升降導輪上升一定的距離，將瓶子送至灌裝閥的位置，瓶子頂?shù)焦嘌b閥后，灌裝閥通過活塞的控制即可對灌裝瓶進行灌裝。待灌裝完畢后，瓶托升降導輪控制瓶托下降，同時活塞缸體與灌裝閥之間的連通器自動賭上，從而完成灌裝。待瓶子下降到出瓶的位置時，由第二撥瓶輪將瓶子從瓶托上取走，并把它送上出瓶鏈道送出。灌裝完成。圖 1.2：灌裝工藝241.3 電機、無極調(diào)速器選型根據(jù)設(shè)計要求提供的原始數(shù)據(jù)電機功率為 1.5 千瓦，灌裝機的生產(chǎn)能力為840-1680 瓶/小時。查《機械零件設(shè)計手冊（第三版）》下冊第 18 頁，表 19-13，選 DP2 型多盤式無極變速器電動機。其基本參數(shù)如下：技術(shù)參數(shù)輸入軸型號功率 轉(zhuǎn)速變速比 變速范 圍輸出軸轉(zhuǎn)速（r/min）DP2 1.5 1500 0.2-0.8 4 300-1200故電動機選取 DP2 多盤式電動機，無極調(diào)速安裝在電機內(nèi)，其變速比為0.2-0.8。電機經(jīng)過無極調(diào)速后的輸出轉(zhuǎn)速為 300-1200r/min。第二章 番茄灌裝機下部部件設(shè)計本次設(shè)計的是為中小型食品廠生產(chǎn)番茄醬而配套的一種灌裝機械。本次設(shè)計采用壓力法灌裝，用無級變速器來調(diào)節(jié)灌裝機的生產(chǎn)能力，選用變螺距螺桿和撥輪作為送瓶進料機構(gòu)，選用機械式瓶的升降機構(gòu)。本次的灌裝機設(shè)計是由3 人分做而完成的。其中部分設(shè)計主傳動系統(tǒng)和變螺距螺桿，另一部分設(shè)計灌裝機構(gòu)的上部和進料驅(qū)動系統(tǒng)，而此部分則設(shè)計灌裝機構(gòu)的下部，本部件最重要的地方就是升瓶機構(gòu)和灌裝閥機構(gòu)的設(shè)計，這兩個地方分別用移動凸輪和圓柱凸輪來控制它們的行程與升降。其實移動凸輪選擇用滾動軸承來做為凸輪的從動件，而圓柱凸輪則選用滑動軸承來作為凸輪的從動件。設(shè)計的另一個重點就是轉(zhuǎn)盤（即大齒輪）的設(shè)計，轉(zhuǎn)盤的動力源是電動機，經(jīng)過 2 級減速后帶動升瓶機構(gòu)的連桿和灌裝活塞桿的圓周運動，即是繞中間立軸的旋轉(zhuǎn)運動，這兩個機構(gòu)一起控制著灌裝機的吸料，擠料和灌裝這三個過程。252.1 設(shè)計參數(shù)及設(shè)計理念本次設(shè)計的番茄醬自動灌裝機其是面向中小型食品企業(yè)的。為了適合根據(jù)需要調(diào)整生產(chǎn)率，該種類型的灌裝機的生產(chǎn)能力設(shè)定為 840~1680 瓶/小時；該種灌裝機中所用的瓶子的具體參數(shù)為，瓶子高度 165cm，瓶的底徑 Φ65mm，瓶口的外徑為 Φ28mm；電機功率為 1.5 千瓦。1）總體方案設(shè)計（灌裝方法的選擇、液體定量方法的選擇，灌裝機類型的選擇、工位的確定（單工位、多工位）、運動形式（間歇運動、連續(xù)運動）、工藝路線的選定：圓弧型工藝路線，即旋轉(zhuǎn)型灌裝機，灌裝頭數(shù)的確定。灌裝閥結(jié)構(gòu)設(shè)計）；2）電動機和減速器的選型；3）升瓶機構(gòu)方案的選擇及凸輪機構(gòu)的設(shè)計；4）彈簧的選用與計算（標準壓縮彈簧的作用不僅僅是在托瓶升瓶灌裝后，降瓶時通過標準壓縮彈簧自身的彈力將移動凸輪平穩(wěn)的壓在圓盤之上，而且為在瓶托上升時，避免瓶與灌裝器產(chǎn)生剛性沖擊；）5）軸承的選擇（因為工序轉(zhuǎn)盤與下部鑄件之間為軸向配合，所以只有軸向載荷。從而選擇單向推力球軸承，型號為 51315。因為只受單向軸向載荷，回轉(zhuǎn)時，因剛球離心力與保持架摩擦發(fā)熱，所以極限轉(zhuǎn)速較小，且套圈可分離。而本次工序盤轉(zhuǎn)速也較低，所以就選用這種軸承）；6）工藝轉(zhuǎn)盤的設(shè)計2.2 升瓶機構(gòu)方案的選擇及凸輪機構(gòu)的設(shè)計本設(shè)計題目《番茄醬自動灌裝機設(shè)計》，是為中小型食品廠生產(chǎn)番茄醬的一種灌裝機械，是由現(xiàn)代包裝機械選裁的。為了適合根據(jù)需要調(diào)整生產(chǎn)率，該種類型的灌裝機的生產(chǎn)能力設(shè)定為 840~1680 瓶/小時；該種灌裝機中所用的瓶子的具體參數(shù)為，瓶子高度 165cm，瓶的底徑 Φ65mm，瓶口的外徑為 Φ28mm；電機功率為 1.5 千瓦。在圖書館查詢大量有關(guān)灌裝機的資料，初步設(shè)計出這個灌裝機最重要的部分，就是 2 個凸輪機構(gòu)，初步定出凸輪從動件的運動規(guī)律,接著就初定電動機的型號及各級傳動系統(tǒng)的傳動比分配等問題，再下來就開始設(shè)26想整臺灌裝機的總體尺寸和各個零部件的位置問題。最終有了比較完整的灌裝機的初步模型。如圖 2.2 所示：圖 2.2:升降機構(gòu)和凸輪機構(gòu)方案滑動槽（1）、設(shè)在滑動槽（1）內(nèi)的滑塊（2）、設(shè)在滑塊（2）一側(cè)的連帶軸（3）、設(shè)在連帶軸（3）一端的第一齒輪（4）、與第一齒輪（4）相嚙合的第二齒輪（5）、與第二齒輪（5）同圓心設(shè)置的第三齒輪（6）、設(shè)在第三齒輪（6）底部與第三齒輪（6）嚙合的第四齒輪（7）、設(shè)在第三齒輪（6）頂部的 U 形轉(zhuǎn)盤（8）、通過軸承（9）與 U 形轉(zhuǎn)盤（8）連接的圓形轉(zhuǎn)盤（10），其特征在于 ：所述圓形轉(zhuǎn)盤（10）上設(shè)有若干個圓孔（15）。2.3 彈簧的選用與計算彈簧是機械和電子行業(yè)中廣泛使用的一種彈性元件，彈簧在受載時能產(chǎn)生較大的彈性變形，把機械功或動能轉(zhuǎn)化為變形能，而卸載后彈簧的變形消失并回復原狀，將變形能轉(zhuǎn)化為機械功或動能。根據(jù)實際情況和設(shè)計要求知：彈簧外徑為：D1=8.5mm最大壓力：Pn=8N最小壓力：P1=2N27彈簧長度：H=9mm工作行程 h=2mm初算彈簧剛度 P= (Pn- P1)/h=3彈簧材料直徑 d≧1.6 pnCKP??許用切應力 τp 根據(jù)Ⅰ Ⅱ Ⅲ類載荷按機械設(shè)計手冊表中選取，彈簧指數(shù)C=D/d 是反映彈簧特性的重要指標,如果 C<5，回使卷繞彈簧困難，彈簧工作時內(nèi)側(cè)將產(chǎn)生過大的應力。反之 C 值太大彈簧直徑就越大，使彈簧不穩(wěn)定，設(shè)計彈簧時通常先選一個 C 值，一般選 4≦C≦16。如下表表 4-1 彈簧直徑和彈簧指數(shù)關(guān)系表彈簧絲直徑 d 0.2-0.4 0.45-1 1.1-2.2 2.5-6 7-16 18-42彈簧指數(shù) C 7-14 5-12 5-10 4-9 4-8 4-6一般假定 C=5-10 K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C根據(jù)彈簧應用的實際情況可知主動爪彈簧是Ⅰ類彈簧所受循環(huán)載荷作用次數(shù)在 10 的 6 次方以上，彈簧材料用 65Mn，端部并緊磨平支撐圈為 1 圈，在次情況下的許用切應力 τp=340MPa。假定 C=8。K=1.184。∴d≧0.707 圓整得 d=0.8彈簧中徑為：D=7.7mm 彈簧內(nèi)徑為： D2=6.9mm旋繞比 C=9.6 K=1.151查表：7-2-19 得：Pd=9.5彈簧有效圈數(shù) n= Pd /P=3.17 取 n=3.5+1=4.5彈簧剛度 P= Pd/n=2.7228圖 2.3 彈簧結(jié)構(gòu)示意圖安全系數(shù) S= (τp+0.75τmin)/ τmax≧Spτmax—最大工作載荷所產(chǎn)生的最大切應力。τmax=(8KD Pn /πd*d*d)=337 Mpaτmin—最小工作載荷所產(chǎn)生的最小切應力。τmin=(8KD P1/πd*d*d)=144 MpaSp—許用安全系數(shù) Sp=1.3-2.2。S= (τp+0.75τmin)/ τmax=1.61 ≦2.2.故疲勞強度可以。2.4 軸承的選擇采用滾子機構(gòu)在圓弧軌道上做圓周運動。當滾子尺寸不大時，使用滾動軸承做為滾子。對于尺寸大的滾子，當載荷較大且有沖擊時，不采用滾動軸承做滾子，而采用滾與銷軸的滑動配合。本次設(shè)計就采用這 2 種滾子的從動件。本次設(shè)計的潤滑方式采用油潤滑。在設(shè)計中我們發(fā)現(xiàn)托瓶和轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動不同步的問題，我們決定把瓶托往外移，以便使轉(zhuǎn)動方向和速比同步。接著我們遇到個難題，就是變螺距螺桿是如何由電機傳動，如何來布置這個傳動機構(gòu)的問題，還有軸的位置還有軸套的如何安裝的問題。我們想出了用鏈傳動和齒輪傳動結(jié)合來驅(qū)動。還有本次設(shè)計的滑動軸承較多，如何潤滑是個難題，采用在軸中挖油溝的方法。采用油潤滑的潤滑方式。因為工序轉(zhuǎn)盤與下部鑄件之間為軸向配合，所以只有軸向載荷。從而選擇單向推力球軸承，型號為 51315。因為只受29單向軸向載荷，回轉(zhuǎn)時，因剛球離心力與保持架摩擦發(fā)熱，所以極限轉(zhuǎn)速較小，且套圈可分離。而本次工序盤轉(zhuǎn)速也較低，所以就選用這種軸承2.5 軸承的選擇工藝轉(zhuǎn)盤的設(shè)計本設(shè)計用電動機驅(qū)動，用無極變速機構(gòu)來調(diào)速調(diào)節(jié)生產(chǎn)能力，再經(jīng)過蝸輪蝸桿及齒輪傳動帶動整個灌裝機構(gòu)，再利用 2 個凸輪機構(gòu)來分別控制瓶托的升降和灌裝機構(gòu)的灌裝。一臺灌裝機一般是 8 頭或者 12 頭，用撥輪機構(gòu)來進行進出瓶控制，用變螺距螺桿來進行送瓶的控制。這就是灌裝機構(gòu)的總體設(shè)想。本次設(shè)計為總體設(shè)計及下部設(shè)計，擬采用 2 個凸輪裝置的運動來分別控制瓶托的升降及灌裝閥活塞的上下移動。工藝轉(zhuǎn)盤下面得滑動槽、設(shè)在滑動槽內(nèi)的滑塊、設(shè)在滑塊一側(cè)的連帶軸、設(shè)在連帶軸一端的第一齒輪、與第一齒輪相嚙合的第二齒輪、與第二齒輪同圓心設(shè)置的第三齒輪、設(shè)在第三齒輪底部與第三齒輪嚙合的第四齒輪、設(shè)在第三齒輪頂部的轉(zhuǎn)盤、通過軸承與轉(zhuǎn)盤連接的圓形轉(zhuǎn)盤，所述圓形轉(zhuǎn)盤上設(shè)有若干個圓孔。作為優(yōu)選，所述第一齒輪上設(shè)有第一凸輪，第一凸輪隨著第一齒輪的轉(zhuǎn)動而做相應的轉(zhuǎn)動。第一凸輪上設(shè)有與第一凸輪做嚙合運動的第二凸輪，所述第二凸輪頂部設(shè)有半圓銷槽輪，半圓銷槽輪一端設(shè)有用來撥動轉(zhuǎn)盤的把手，第二凸輪與第一凸輪嚙合帶動半圓銷槽輪轉(zhuǎn)動，通過半圓銷槽輪上的把手可以帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。作為優(yōu)選，所述連帶軸的一側(cè)設(shè)有升降機構(gòu)，升降機構(gòu)上設(shè)有與圓孔相互配合的用來放置物品的托盤，通過升降機構(gòu)可以帶動托盤上的物品做升降運動。隨著升降機構(gòu)的轉(zhuǎn)動做相應的上下間歇運動，設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)新穎。30第三章 灌裝機傳動系統(tǒng)設(shè)計計算3.1 工位的計算機器的工作效率范圍是 840-1680 瓶/時，又因為是輕工機械，所以按高生產(chǎn)率 134 瓶/分鐘計算，完全可以滿足設(shè)計和安全要求?？紤]到螺旋限位器的擺放位置需要一定的空間，所以在液箱周圍設(shè)置了 68個工位，在進、出撥輪之間的一個是空位，其上無工作頭。所以，一周仍然是67 個工位。此機器的工作頭一周期是 轉(zhuǎn)，每分鐘 周期，所以工作頭每分鐘678134672??轉(zhuǎn)過 轉(zhuǎn)。134683.2 撥瓶輪主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計計算3. 2. 1 撥瓶輪齒槽數(shù)（齒數(shù)）確定星形撥輪齒數(shù)為 Zb，灌裝機的生產(chǎn)能力為 Q，撥輪主軸轉(zhuǎn)速為 ，依據(jù)單'n位時間內(nèi)供瓶數(shù)應等于出瓶數(shù)（不考慮灌裝過程中出現(xiàn)爆瓶現(xiàn)象）。則（3.1）60'bnZ?式中，Zb ――齒數(shù)；Q ――生產(chǎn)能力，瓶/時；――轉(zhuǎn)速， /min。'nrad撥瓶輪齒數(shù)由 確定。/60'bZQn?已知灌裝機得生產(chǎn)能力 Q＝ 瓶/時，初步確定撥瓶輪主軸轉(zhuǎn)速與8410:灌裝機大轉(zhuǎn)盤主軸轉(zhuǎn)速的比例為 i＝2.大轉(zhuǎn)盤主軸轉(zhuǎn)速根據(jù)計算得出n1＝2 /min.則可以確定撥瓶輪主軸轉(zhuǎn)速 n＝4 /min.撥瓶輪齒數(shù) Zb:rad rad31/60'84160/43.57bZQn???::選取撥輪齒數(shù) Zb＝6。3. 2. 2 撥瓶輪節(jié)圓半徑的確定設(shè)撥輪節(jié)圓半徑為 Rb, Cb 為行星撥輪的節(jié)距，因為容器以等間距定時供送，則（3.2） 2bbZ????（3.3）/R對于旋轉(zhuǎn)灌裝機來講，C b 應等于灌裝閥的節(jié)距。在確定灌裝機整體尺寸時確定的灌裝閥節(jié)距尺寸Cb＝126 mm， Rb＝160mm 。用 Cb 帶入驗算：（3.4）/2bbRCZ???16810.5m?用 Rb 帶入驗算：（3.5）2/bbZ???160825.?根據(jù)檢驗，對 Cb, Rb 進行優(yōu)化設(shè)計，最后確定 Cb＝126mm，R b＝160mm。3. 2. 3 撥瓶輪其它尺寸的確定在本課題中灌裝容器是啤酒瓶，因此撥瓶輪的材料在選擇上應選用對酒瓶不會造成有磨損，擊碎的現(xiàn)象。故選用尼龍 1010 材料。撥輪中的尺寸 h 和 Rc 均由容器瓶的高度和直徑來確定。它與灌裝機中撥輪盤花齒尺寸有關(guān)，撥輪的尺寸以能很平穩(wěn)地 輸送瓶子為原則，可用類比或?qū)嶒瀬頉Q定。設(shè)計時尺寸 Rc 地決定方法；因為 Rc 與灌裝機主體中地撥瓶輪花盤有關(guān)，若撥輪外接圓與灌裝機主體中撥瓶花盤地外接圓相切時 Rc 等于瓶子半徑；若與灌裝機主體中撥瓶花盤地外接圓相交，則尺寸 Rc 大于瓶子的半徑。而且撥輪在往灌裝機大轉(zhuǎn)盤32撥瓶子的時候，為了能使瓶子均勻穩(wěn)定地輸送到大轉(zhuǎn)盤而不被撥回來，尺寸 Rc也應大于瓶子的半徑，這可以由實驗結(jié)果得知。由已知給定的參數(shù)瓶子半徑R＝14 mm，則可確定尺寸 Rc＝R+(2~3)mm，即 Rc＝16mm。高度是由瓶高來確定的，瓶子確定的高度是 165mm，撥瓶輪的厚度可以根據(jù)設(shè)計時按設(shè)計者給定的值。撥瓶輪給的厚度是 10mm，該種灌裝機中所用的瓶子的具體參數(shù)為，瓶子高度 165cm，瓶的底徑 Φ65mm，瓶口的外徑為 Φ28mm。3.2.4 包裝容器與撥瓶輪的相對運動撥輪的結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)計時主要考慮齒槽形狀。在包裝容器的供送過程中，容器在末端堆擠在一起，要使不同形狀的包裝容器順利導入撥輪齒槽，即齒槽不與撥輪發(fā)生碰撞，必須合理確定齒槽形狀。為此，要分析被供送包裝容器與撥輪之間的相對運動?？梢杂煤喕嫹ū硎緭芷枯喤c容器瓶的相對運動。實用中，多將星形撥輪與分件供送螺桿組合在一起，對此應指出一些特殊的設(shè)計要求。設(shè)撥輪的節(jié)圓直徑 （半徑為 ） ,齒槽數(shù)為 ,主軸轉(zhuǎn)速 , 則bDbRbZbn= = =320 （3.6）bCZ?1268?m= =15 （3.7）bn0?/inrad對旋轉(zhuǎn)型灌裝機， 等于灌裝閥的節(jié)距至于能否取整數(shù)，則與整個川東部bC據(jù)有關(guān)。在此前提下，決定 不僅要考慮撥輪的外輪廓尺寸和齒槽的結(jié)構(gòu)形式，Z也要便于等分提高制造精度。 實踐表明，為合理設(shè)計星形撥輪齒槽的結(jié)構(gòu)形式，必須深入研究它同被供送瓶罐的相對運動關(guān)系。如圖 3.6 所示，通過撥輪主軸O 取一靜坐標系 ，在通過該點及任一齒槽中心 C 取一動坐標系 。初始oxy 'oxy時二系的橫縱坐標軸對應重合，其次由 C 一點引節(jié)圓切線分別截取兩個線段，令 = = 。已論證 < 。ac3mS:bC3mSb設(shè)星形撥輪以等角速度 做逆時針方向轉(zhuǎn)動，經(jīng)時間 t 轉(zhuǎn)過角度 = ,??b?t相應的齒槽中心 移至 ,而瓶罐中心以初速度 等加速度 移至 ,令 = ,' bva'a'x33由于其末速度 = = ，因此3mvbbR?a= - （3.8）vb60an= + （3.9）xa12t式中 ，在此過程中瓶罐相對撥輪的運動軌跡即為 - - 。若以瓶罐60tn? a'c中心絕對運動軌跡上的 點極坐標（ ）表示它的動坐標系中的位置。以圖',r?示幾何關(guān)系寫出（3.10）2()mbrDSx???（3.11）3arcbtgR??此即瓶罐與撥輪的相對運動方程，借以上兩式畫出瓶罐的相對運動軌跡及其外輪廓線，是以確定撥輪齒槽的形狀尺寸，同時做出是否需切齒修整的判斷。但是，要想從根本上解決兩者互不干涉的問題，應進一步運用解析法加以剖析。設(shè)齒槽半徑（即瓶罐主題部位半徑） 所對應的撥輪中心角為 ，瓶罐相對??運動軌跡終點 的切線與該點撥輪矢徑的夾角為 ，那么保證嚙入不干涉的基c b?本條件應是（3.12）arcsin2bbR?????由于（3.13）bdrttgr????借（3.10）和（3.14）3arcmbSxtgR???應用羅比塔法則導出（3.15）2arcbbtg???34代入式（3.10）,得（3.16）2(arcsin)bbRtgR???（3.17）201336()bmCSi????將（3.15）帶入（3.14）（3.18）01232()arcsinbmmbRSiiCtg????總之，當 為定值時，通過調(diào)整 可達到瓶罐嚙入撥輪齒槽01,,bSR?23,mi（其外輪廓形狀尺寸與瓶罐嚙合部分完全一致）不產(chǎn)生任何干涉的目的。在這方面，與分件供送螺桿的轉(zhuǎn)速變化毫無關(guān)系 [10]。3.3 螺旋限位 器設(shè)計在包裝工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，現(xiàn)以廣泛應用多種類型的分件供送螺桿裝置，可按某種工藝要求將規(guī)則或不規(guī)則排列的容器、物件以確定的速度、方向和間距分批或逐個地送到給定的工位。本設(shè)計主要用來分件單列供送正圓柱形的典型組合裝置，此分件供送裝置是整個灌裝設(shè)備的“咽喉”，其結(jié)構(gòu)特性的好壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、工作效率、總體布局和自動化水平。圖 3.4 三段式分件供送螺桿如圖 3.4 所示，圓柱螺桿的前端多呈截錐臺形（斜角約為 30—40°），而35后端則有同瓶主體半徑相適宜的過渡角，以利改善導入效果，緩和輸入輸出兩端的抖振和磨損，延長使用壽命。同時為了使待灌瓶逐個依次順利導入螺旋槽內(nèi)，增速達到預定間距借助撥輪有節(jié)奏地引導到包裝工位，因此將螺桿應用于高速分件定時供送，其螺旋線最標準的組合模式包括：a.輸入等速段，有助于穩(wěn)定的導入。b.變加速段，加速度由零增至某最大值，以消除沖擊。c.等加速段，與輸送帶拖動待灌瓶的摩擦作用力相適應，采用等加速運動規(guī)律使之增大間距，可保證在整個供送過程中與螺旋槽有著可靠的接觸點而不易晃動和傾倒。d.輸出等速段，以改善星形撥輪齒槽的結(jié)構(gòu)形式及其嚙入狀態(tài)。3.3.1 限位器總體計算由 得 60Qnj?j84016??:.350.7?:/minrad'.542n?/mirad撥輪節(jié)圓周長 ，則160lR?m15268blC已知螺桿的轉(zhuǎn)速（其值與供送能力相當） ，行星撥輪的齒數(shù)'20/innrad?及節(jié)距 ，則6bZ?2bC?撥輪的轉(zhuǎn)速 '03./i6bnradZ撥輪節(jié)圓的直徑 1240bD????m當物件被等速的輸送帶拖動前進時，如果讓整個變螺距螺桿對它僅起一定的阻擋作用，并在末端與星形撥輪取得速度的同步，顯然應保證輸送帶的運動速度 ，螺桿的最大供送速度 和撥輪的節(jié)圓線速度 均相等：cv3mvbv3126.45/mbCns???363.3.2 螺桿等速段計算供送正圓柱形物件，令其主體部位的圓弧半徑為 ，螺桿的內(nèi)外半徑各為?、 ，可取0rR0Rr??而對于供送異側(cè)形狀的物件，令其主體部位的長度（或長軸）、寬度（或短軸）各為 ， ，可取12b021Rrb??進而求螺桿等速段的螺距 或 012S???01S?式中 —兩相鄰物件的平均間隙（一般為幾毫米，主要與物件加工精度有關(guān)）?本設(shè)計令 ，則8m?05432D?019S??令 ，則 ，取r?024365Rrm????4R?設(shè)等速段螺旋線的最大圈數(shù)為 （通常取為 1），而其中間任意值 。1i 10mi?對單頭外螺旋線引起展開圖形為一條斜直線，故相應的螺旋角0193.48StgD?????所以 01arc.3418.tg???周向展開長度： 276iLm??11mi?軸向長度： 093HS11mi?螺桿輸入速度： 0'523./6nvms??37式中 —螺桿外直徑（ ）D28DRm?若物件的輸入速度 ，那么最好借助調(diào)試波形尼龍拌和刷板等緩沖裝置使0rv?其減速；反之當 時，就只能依靠輸送帶對無建起的摩擦拖動作用加速已r?接近螺桿的初始供送速度，居此獲得供入段的輸送長度20rrvLfg???式中 —物件與輸送帶的滑動摩擦系數(shù)f?—重力加速度g另外，設(shè)螺桿物件與輸送帶的最大速差 01()(2693).108.9/mcbvCSnms???????故知撥輪節(jié)距和螺桿轉(zhuǎn)速都不宜過大，以免加快板鏈工作表面的磨損，病防止對物件引起強烈的震動。3.3.3 螺桿變加速段計算數(shù)據(jù)前述，令此段螺桿的供送加速度 有零值一正弦函數(shù)變化規(guī)律提高到2a某一最大值 ，遂寫出a221sinmtaC???進而解出相應的供送速度及軸向位移22221cosmttvadt C??????22221 34inmttHtC?式中 、 分別表示被供送物件移過行程 及其最大值 所需的時間，有邊2tm 2H2m界條件得知：當 時， ；而當 時， ，顧可確定各20t?220v?ta?待定系數(shù)：381Ca?220mtv??3?將 、 、 代入式，并取 ，式中 、 分別表示變加速1C23 26itn2mt2im段螺旋線的圈數(shù)的任意值和最大值（即 ，通常取 ），取20i?1?: