目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平也日益 提高，對機(jī)械化設(shè)備的需求日益凸顯。而旋轉(zhuǎn)型灌 裝機(jī)作為小型家用灌裝設(shè)備，可廣泛應(yīng)用于牛奶、果 汁、飲料的灌裝。同時(shí)經(jīng)濟(jì)和機(jī)械化操作的深入發(fā) 展，飲料、啤酒等行業(yè)的發(fā)展壯大，對灌裝系統(tǒng)的需 求逐漸增長，讓人類社會快速的步入到自動化時(shí)代， 灌裝行業(yè)受益匪淺。但目前市面上現(xiàn)有的灌裝機(jī) 大多存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、只能針對某種液體灌裝、兼容性 差、成本高、普及率低等問題。因要保證灌裝時(shí)運(yùn)行 平穩(wěn)，不至于使液體灑落出來，則容器瓶需要相對固 定，現(xiàn)有的灌裝機(jī)多數(shù)無法較好地實(shí)現(xiàn)容器瓶固定， 只能降低工作臺轉(zhuǎn)速來保證容器瓶的平穩(wěn)，且需人 工進(jìn)行容器瓶位置的調(diào)整，故自動化程度低，灌裝效 率低。現(xiàn)在已有學(xué)者、專家針對上述問題提出了解 決方案，較好地實(shí)現(xiàn)了原設(shè)計(jì)方案的部分功能，但還 存在部分難以解決的問題，上海交通大學(xué)徐仁和設(shè) 計(jì)的碳粉灌裝機(jī)，工作穩(wěn)定、故障率低，但罐裝的 效率較低。杭州鋼鐵股份有限公司楊鳴設(shè)計(jì)的全自 動聯(lián)合灌裝機(jī)［3］ ，可實(shí)現(xiàn)高功率快速運(yùn)轉(zhuǎn)，但故障率 較高。南京理工大學(xué)殷水忠設(shè)計(jì)的果粒飲料盒中袋灌裝機(jī)，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌裝，但自動化程度較低。 Ludwig Clisserath 發(fā)明了一種液體加壓灌裝的容 器，在填充階段使用回流氣體管進(jìn)入到各自的容器 中，以控制灌裝高度。灌裝機(jī)的輸出與傳送系統(tǒng) 一般采用皮帶輪系統(tǒng)，確保加工完成的產(chǎn)品平穩(wěn)，高 效，無損傷地輸出。 

    本文設(shè)計(jì)了一種新型的全自動旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)， 這種灌裝機(jī)由容器瓶輸入系統(tǒng)、定位夾緊系統(tǒng)、灌裝 系統(tǒng)、封口壓蓋系統(tǒng)以及產(chǎn)品輸出與傳送系統(tǒng)構(gòu) 成。設(shè)計(jì)的這種新型的灌裝機(jī)，灌裝精準(zhǔn)，工作穩(wěn) 定，故障率低，自動化程度高，可極大提高工作效率。 
    1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案 
    1.1 設(shè)計(jì)原理 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)結(jié)構(gòu)較多，功能較為強(qiáng)大，若對旋 轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)進(jìn)行功能分解，實(shí)現(xiàn)每一部分的功能，再 進(jìn)行機(jī)構(gòu)的組合，有利于總體功能的實(shí)現(xiàn)［7］ ?？梢?把灌裝機(jī)的功能分為6個部分：容器輸入與傳送功 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)品輸出與傳送功能，如圖1所示。 圖1 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)功能分解圖 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)可以實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)動的工作臺上對容 器瓶連續(xù)灌裝，轉(zhuǎn)臺有多個工位，可以實(shí)現(xiàn)灌裝，封 口等工序。為保證在這些工位上能準(zhǔn)確地灌裝、封 口，灌裝機(jī)需設(shè)有定位裝置。根據(jù)功能分解圖，設(shè)計(jì) 出灌裝機(jī)原理圖（如圖 2 所示），工位 1 用來輸入空 瓶；工位2實(shí)現(xiàn)灌裝；工位3完成封口；工位4最后輸 出灌裝好的容器。空的容器瓶經(jīng)傳送帶傳送進(jìn)入表 面摩擦較小的固定工作臺，然后依靠慣性進(jìn)入轉(zhuǎn)臺 工位1凹槽，之后轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)，帶動容器瓶進(jìn)入工位2 后停止轉(zhuǎn)動，進(jìn)行灌裝，之后轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，帶動灌裝好 的容器瓶進(jìn)入工位3后停止轉(zhuǎn)動，進(jìn)行封口壓蓋，之 后轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，帶動加工完成的容器進(jìn)入工位4，然后 通過傳送帶自動輸出并擺放好加工完成的容器瓶。 這種灌裝機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，采用回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)連 續(xù)灌裝。 圖2 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)原理圖 本系統(tǒng)采用傳送帶進(jìn)行容器的連續(xù)傳送，容器 瓶在傳送帶上等間隔均勻分布，進(jìn)入工位后依次在 每個工位完成既定工序的加工，所有工序完成后，容 器由傳送帶輸出到指定位置。此種設(shè)計(jì)工序聯(lián)系緊 密，工序間隔合理，排布均勻，可有效解決容器瓶在 工作臺堆積的問題。本系統(tǒng)采用電動機(jī)驅(qū)動，通過 機(jī)構(gòu)的選用，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的傳遞、轉(zhuǎn)換，來實(shí)現(xiàn)自 動化。 
    1.2 機(jī)構(gòu)的選用 為確保良好地實(shí)現(xiàn)灌裝機(jī)各部分的功能，則需 要選用合理的機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動的傳遞和轉(zhuǎn)換，對灌裝 機(jī)的各個分系統(tǒng)進(jìn)行如下機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： （1）灌裝機(jī)的轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)采用槽輪機(jī)構(gòu)，可以準(zhǔn)確 地實(shí)現(xiàn)間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動，保證機(jī)構(gòu)間的協(xié)調(diào)配合關(guān)系， 可確保容器瓶穩(wěn)定的進(jìn)入下一個工位，不易傾倒，故 障率低。 （2）灌裝機(jī)的封口壓蓋系統(tǒng)采用連桿機(jī)構(gòu)，由于 連桿機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單可靠、傳動載荷較大、傳動距 離較遠(yuǎn)和可實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動等特點(diǎn)，可以使灌裝機(jī)整 體結(jié)構(gòu)簡單，工作效率高，不易出現(xiàn)故障。 （3）灌裝機(jī)的夾緊定位采用凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu) 可使從動件得到任意的預(yù)期運(yùn)動，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊 湊、設(shè)計(jì)方便，可以確保定位精準(zhǔn)，且機(jī)構(gòu)間協(xié)調(diào)能 力強(qiáng)，夾緊凸輪可以和轉(zhuǎn)盤凹槽結(jié)合，使容器瓶夾 緊，回轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)不會發(fā)生傾倒和脫離工作臺等故障。凸輪機(jī)構(gòu)雖然為高副接觸，但是因?yàn)槿萜髌咳?積小、質(zhì)量輕，故所需的夾緊力較小，并且灌裝機(jī)的 轉(zhuǎn)速較低，因此，長期連續(xù)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量較小， 則結(jié)構(gòu)不易磨損，可長時(shí)間連續(xù)平穩(wěn)工作。 （4）灌裝機(jī)的灌裝系統(tǒng)采用凸輪機(jī)構(gòu)，可保證灌 裝平穩(wěn)，液體不易傾灑出容器瓶，且可以定量地實(shí)現(xiàn)灌裝，不會出現(xiàn)未裝滿或溢出等問題。 
    1.3 機(jī)械運(yùn)動簡圖及工作原理 根據(jù)圖1的灌裝原理圖、圖2的功能分解圖及表 1 選用的機(jī)構(gòu)，可畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的機(jī)械運(yùn)動簡 圖［8 （］ 見圖3），由旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的機(jī)械運(yùn)動簡圖可看 出結(jié)構(gòu)及工作原理，工作原理如下所述： （1）電機(jī)1通過皮帶輪2傳到皮帶輪3，3通過軸 傳到齒輪4，4傳給齒輪5，5通過軸傳到齒輪6，6傳 到齒輪7，從而形成三級傳動。 （2）7通過軸傳到錐齒輪31，31傳給錐齒輪32， 32傳給同軸帶輪33，33傳給帶輪29，29和帶輪30構(gòu) 成輸入機(jī)構(gòu)，一起輸送容器。 （3）7通過軸傳給錐齒輪13，13傳給錐齒輪14， 14通過軸傳給夾緊凸輪35，35和工作臺凹槽一起完 成定位，夾緊動作。 （4）帶輪 29 傳給同軸帶輪 28，28 傳給帶輪 25， 25傳給同軸凸輪26，26推動活塞推桿27，27完成灌 裝動作。 （5）錐齒輪14通過軸傳給齒輪15，15傳給齒輪 16，16傳給同軸的主動撥盤17，17傳給從動槽輪18， 18帶動工作臺19回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動，把容器傳送 到下一個工位。 圖3 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的機(jī)械運(yùn)動簡圖 1電動機(jī)；2、3帶輪；4、5、6、7齒輪；8、9錐齒輪；10、11、12帶 輪；13、14錐齒輪；15、16齒輪；17主動撥盤；18從動槽輪； 19工作臺；20瓶塞；21連桿；22、23、24齒輪；25帶輪； 26凸輪；27活塞推桿；28、29、30帶輪；31、32錐齒輪； 33帶輪；34機(jī)架；35、36夾緊凸輪；37、38、39、40錐齒輪 （6）齒輪16傳給同軸錐齒輪40，40傳給錐齒輪 39，39 傳給同軸錐齒輪 38，38 傳給錐齒輪 37，37 傳 給同軸夾緊凸輪36，36和工作臺凹槽一起完成定位 夾緊動作。 （7）帶輪 25 傳給同軸齒輪 24，24 傳給齒輪 23， 23傳給齒輪22，22傳給連桿21，21推動瓶塞20做往 復(fù)運(yùn)動，完成封口動作。 （8）齒輪7傳給同軸齒輪8，8傳給錐齒輪9，9傳 給同軸帶輪10，10傳給帶輪11，11和帶輪12一起完 成灌裝后容器的輸出動作。 
    1.4 傳動比的分配 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)完成以上運(yùn)動所需要的機(jī)構(gòu)如 下：轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)為槽輪機(jī)構(gòu)，封口用曲柄滑塊 機(jī)構(gòu)，灌裝用凸輪機(jī)構(gòu)，定位夾緊用凸輪機(jī)構(gòu)［9］ ，容 器瓶的輸入、輸出用皮帶輪機(jī)構(gòu)［10］ ，傳送帶采用同步 帶傳動，帶的工作面做成齒形，帶輪的輪轂表面也做 成相應(yīng)的齒形。這種帶傳動受載后變形極小，齒形 帶的周節(jié)基本不變，傳動比恒定、準(zhǔn)確。齒形帶薄而 輕，可用于速度較高的場合，傳動時(shí)線速度可達(dá) 40 米/秒，傳動比可達(dá)10，傳動效率可達(dá)98%。 為了使灌裝機(jī)的效率更高，灌裝機(jī)采用電動機(jī) 驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)自動化，若設(shè)定轉(zhuǎn)臺直徑為 600mm，采 用三相異步電動機(jī)（如型號Y112M-4），電動機(jī)的轉(zhuǎn) 速要求為1440rpm，額定功率為4kW，經(jīng)減速后可實(shí) 現(xiàn)灌裝速度10瓶/分。 因?yàn)殡妱訖C(jī)的轉(zhuǎn)速較高，需設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)進(jìn)行 減速，傳動系統(tǒng)采用三級減速機(jī)構(gòu)，第一級為帶傳 動，第二、三級為齒輪傳動。為使傳動構(gòu)件取得較小 尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊，采用傳動比“先小后大”原則。先進(jìn) 行總傳動比的計(jì)算，然后對各級傳動比進(jìn)行分配。 對總傳動比進(jìn)行計(jì)算： i總 = i1i2i3 = n0n1n2 n1n2n3 = n0 n3 = 1440 10 = 144 （1） 其中，i總 為傳動減速系統(tǒng)總的傳動比；i1 為第一級 減速所采用的傳動比；i2 為第二級傳動所采用的傳 動比；i3 為第三級減速所采用的傳動比；n0 為電機(jī)1 的轉(zhuǎn)速；n1 為帶輪3的轉(zhuǎn)速；n2 為齒輪5的轉(zhuǎn)速；n3 為齒輪7的轉(zhuǎn)速。 對各級傳動比進(jìn)行分配：取 i1 = 4 ，i2 = i3 = 6 ， 則 i總 = 144 。經(jīng)三級減速，與齒輪 7 相連的軸轉(zhuǎn)速 降為10rpm，錐齒輪嚙合傳動比為1，則轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速為 10rpm，從而實(shí)現(xiàn)灌裝速度為 10rpm。其余齒輪，錐 齒輪嚙合傳動比皆為1。 1.4 傳動比的分配 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)完成以上運(yùn)動所需要的機(jī)構(gòu)如 下：轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)為槽輪機(jī)構(gòu)，封口用曲柄滑塊 機(jī)構(gòu)，灌裝用凸輪機(jī)構(gòu)，定位夾緊用凸輪機(jī)構(gòu)［9］ ，容 器瓶的輸入、輸出用皮帶輪機(jī)構(gòu)［10］ ，傳送帶采用同步 帶傳動，帶的工作面做成齒形，帶輪的輪轂表面也做 成相應(yīng)的齒形。這種帶傳動受載后變形極小，齒形 帶的周節(jié)基本不變，傳動比恒定、準(zhǔn)確。齒形帶薄而 輕，可用于速度較高的場合，傳動時(shí)線速度可達(dá) 40 米/秒，傳動比可達(dá)10，傳動效率可達(dá)98%。 為了使灌裝機(jī)的效率更高，灌裝機(jī)采用電動機(jī) 驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)自動化，若設(shè)定轉(zhuǎn)臺直徑為 600mm，采 用三相異步電動機(jī)（如型號Y112M-4），電動機(jī)的轉(zhuǎn) 速要求為1440rpm，額定功率為4kW，經(jīng)減速后可實(shí) 現(xiàn)灌裝速度10瓶/分。 因?yàn)殡妱訖C(jī)的轉(zhuǎn)速較高，需設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)進(jìn)行 減速，傳動系統(tǒng)采用三級減速機(jī)構(gòu)，第一級為帶傳 動，第二、三級為齒輪傳動。為使傳動構(gòu)件取得較小 尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊，采用傳動比“先小后大”原則。先進(jìn) 行總傳動比的計(jì)算，然后對各級傳動比進(jìn)行分配。 對總傳動比進(jìn)行計(jì)算： i總 = i1i2i3 = n0n1n2 n1n2n3 = n0 n3 = 1440 10 = 144 （1） 其中，i總 為傳動減速系統(tǒng)總的傳動比；i1 為第一級 減速所采用的傳動比；i2 為第二級傳動所采用的傳 動比；i3 為第三級減速所采用的傳動比；n0 為電機(jī)1 的轉(zhuǎn)速；n1 為帶輪3的轉(zhuǎn)速；n2 為齒輪5的轉(zhuǎn)速；n3 為齒輪7的轉(zhuǎn)速。 對各級傳動比進(jìn)行分配：取 i1 = 4 ，i2 = i3 = 6 ， 則 i總 = 144 。經(jīng)三級減速，與齒輪 7 相連的軸轉(zhuǎn)速 降為10rpm，錐齒輪嚙合傳動比為1，則轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速為 10rpm，從而實(shí)現(xiàn)灌裝速度為 10rpm。其余齒輪，錐 齒輪嚙合傳動比皆為1。 
    1.5 齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) 齒輪機(jī)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的運(yùn)動傳遞過程中起 重要作用，為保證整個運(yùn)動的平穩(wěn)傳遞，進(jìn)行詳細(xì)齒 輪參數(shù)設(shè)計(jì)［11］ 。齒輪4、6的參數(shù)保持一致；齒輪5、 7的參數(shù)保持一致；輪15、16的參數(shù)保持一致；錐齒輪8、9、13、14、31、32、37、38、39、40的參數(shù)保持一致 （如表1、表2所示），傳送軸的設(shè)計(jì)可根據(jù)傳動軸所 受外力確定傳送軸的最小直徑，再根據(jù)實(shí)際情況確 定傳動軸的直徑，本系統(tǒng)為原理設(shè)計(jì)，具體參數(shù)可根 據(jù)實(shí)際情況查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》進(jìn)行確定。 表1 各直齒輪參數(shù) 各直齒輪參數(shù)名稱 齒數(shù) z 模數(shù) m 壓力角 a 齒寬 b 齒輪4、6 z =15 m =1 a =20? 5mm 齒輪5、7 z =90 m =1 a =20? b =5mm 齒輪15、16 z =40 m =1 a =20? b =5mm 表2 各錐齒輪參數(shù) 各錐齒輪參數(shù)名稱 模數(shù) 齒數(shù) 壓力角 面寬 轂直徑 安放距離 標(biāo)稱軸直徑 錐齒輪8、9、13、14、31、32、37、38、39、40 2 20 20? 12mm 75mm 10mm 10mm 
    1.6 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)運(yùn)動循環(huán)圖 機(jī)械結(jié)構(gòu)的各執(zhí)行構(gòu)件之間在動作上必須協(xié)調(diào) 配合［12］ 。如果協(xié)調(diào)配合關(guān)系遭到破壞，機(jī)械結(jié)構(gòu)不 僅不能完成預(yù)期的工作任務(wù)，甚至還會損壞機(jī)械設(shè) 備［13］ 。為了保證機(jī)械結(jié)構(gòu)在工作時(shí)各執(zhí)行構(gòu)件間動 作的協(xié)調(diào)配合關(guān)系，編制了一個用以表明在機(jī)械的 一個工作循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動配合關(guān)系的運(yùn)動 循環(huán)圖（如圖4所示）［14］ 。運(yùn)動循環(huán)圖的工作過程是 當(dāng)灌裝機(jī)工作時(shí)，輸入傳送帶和輸出傳動帶一直在 不停歇的轉(zhuǎn)動，傳送容器。在工作臺不轉(zhuǎn)動的時(shí)候， 各工位進(jìn)行加工，完成既定的工序。工作臺不轉(zhuǎn)動 時(shí)，工位2上的容器瓶被夾緊，完成灌裝動作。工位 3上的容器瓶被夾緊，完成封口動作。在罐裝、封口 工序完成，機(jī)構(gòu)回程時(shí)，夾緊凸輪轉(zhuǎn)動，不夾緊容器 瓶。這時(shí)工作臺回轉(zhuǎn)，將完成加工的容器瓶送到下 一個工位去進(jìn)行加工。 圖4 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的運(yùn)動循環(huán)圖 
    2 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)建模及仿真分析 
    2.1 應(yīng)用軟件對旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)整體進(jìn)行建模 應(yīng)用solidworks軟件對基于本文所述原理的旋 轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)進(jìn)行實(shí)體建模（如圖5所示），可以清晰 明了的看出外觀、運(yùn)動原理及各機(jī)構(gòu)之間的裝配關(guān) 系，為加工制造零件，調(diào)試產(chǎn)品提供依據(jù)［15］ 。 圖5 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)內(nèi)部機(jī)構(gòu)原理圖 
    2.2 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的灌裝機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真 灌裝機(jī)構(gòu)采用凸輪機(jī)構(gòu)，可以較為精確的完成 飲料灌裝任務(wù)［16］ 。因?yàn)楣嘌b要求精度高，且在整個 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)中較為重要，則需要進(jìn)行灌裝凸輪的 外型輪廓設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析。 用軟件對灌裝凸輪的運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行模擬來進(jìn)行 定性的分析。仿真中對旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的基本工作參 數(shù)進(jìn)行如下設(shè)定：（1）容器高度 h = 200mm ；（2）活塞 運(yùn)動范圍 s = 40mm ；（3）推桿和活塞總長 l = 105mm ， 再選定凸輪的基本參數(shù)：①基圓半徑 r0 = 45mm ；② 滾子半徑 rt = 0mm ；③行程 s = 40mm ；④推程角 δ0 = 120° ；⑤回程角 δ = 120° ；⑥近休止角 δ01 = 60° ；⑦遠(yuǎn)休止角 δ02 = 60° ；⑧升程最大壓力角 αmax 01 = 31.454° ；⑨回程最大壓力角 αmax 02 = 31.454° ； ⑩凸輪運(yùn)動推程和回程選用無柔性沖擊和剛性沖擊 的擺線運(yùn)動規(guī)律，在遠(yuǎn)休止和近休止時(shí)采用靜止運(yùn) 動規(guī)律［17］ 。 由運(yùn)動循環(huán)圖和圖 6 的位移線圖可以看出來， 在軸回轉(zhuǎn) 0°~120° 時(shí)，容器瓶處于靜止?fàn)顟B(tài)，而凸輪 處于推程狀態(tài)，可以完成液體的灌裝；在軸回轉(zhuǎn)120°~140° 時(shí)，轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)，已完成灌裝的容器瓶進(jìn)入 到下一個工位，在此期間活塞處于液體儲存杯的最 下方，并保持靜止，擋住灌裝通道，不會使液體流 出。在軸回轉(zhuǎn)240o ~360o 時(shí)，轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)，下一個空的 容器瓶進(jìn)入灌裝工位，凸輪處于回程狀態(tài)，完成液體灌裝，一個周期工作完成。由速度線圖及加速度線 圖可以看出來，速度及加速度連續(xù)變化，無柔性沖擊 及剛性沖擊，運(yùn)動平穩(wěn)，完全符合設(shè)計(jì)要求。 圖6 凸輪的運(yùn)動曲線 2.3 封口壓蓋機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真 封口壓蓋采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具 有急回特性，可以確保快速準(zhǔn)確地完成封口操作。 封口壓蓋機(jī)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)中有重要地位［18，19］ ， 所以進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和運(yùn)動分析。對齒輪與曲柄安裝 高度及轉(zhuǎn)速初始參數(shù)進(jìn)行設(shè)定： （1）齒輪與曲柄的安裝高度為 400mm 。 （2）齒輪與曲柄轉(zhuǎn)速為10rpm。 依據(jù)設(shè)定的初始參數(shù)，則可得到：曲柄長度 l1 = 30mm ；連桿長度 l2 = 150mm ；封口壓蓋滑塊的 行程 s = 60mm 。 曲柄滑塊的輪廓尺寸及定性的運(yùn)動仿真如圖7 所示，曲柄滑塊的位移為正弦運(yùn)動規(guī)律，在完成液體 灌裝的容器瓶到達(dá)封口工位時(shí)可以快速完成封口動 作，當(dāng)容器瓶進(jìn)入下一個工位時(shí)則滑塊回到原始位 置，完成一個周期的運(yùn)動。由速度線圖和加速度線 圖可知速度和加速度都是正弦運(yùn)動規(guī)律，可以看出 速度與加速度的偏差小，準(zhǔn)確，沖擊小，可以確保工 件磨損小，較好地完成封口動作，符合設(shè)計(jì)要求。 圖7 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動曲線 
    3   結(jié)論 
    本課題通過分析灌裝機(jī)的工作原理，結(jié)構(gòu)特性， 市面已有灌裝機(jī)的的不足，設(shè)計(jì)了一種新型全自動 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)動方案，并分析了其工作原 理、功能。主要完成以下幾個方面的內(nèi)容： （1）在分析工藝動作的基礎(chǔ)上，針對各工藝動作 所涉及到的運(yùn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了合理設(shè)計(jì)，如容器輸送 的方式、定位與夾緊、轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)位及定量灌裝 等。 （2）在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及運(yùn)動方案的確定上，重 點(diǎn)研究了轉(zhuǎn)臺間歇機(jī)構(gòu)與定量灌裝機(jī)構(gòu)，通過比較 各自的優(yōu)缺點(diǎn)來合理正確地選型，確保采用合理的 機(jī)構(gòu)，使整體工作效率更高。 （3）對灌裝機(jī)整體進(jìn)行建模及運(yùn)動學(xué)仿真，使各 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動相互協(xié)調(diào)，運(yùn)行平穩(wěn)，為后續(xù)加工制造及 推廣應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。 本文所設(shè)計(jì)的灌裝機(jī)與市面已有灌裝機(jī)相比具 有定位精準(zhǔn)，灌裝穩(wěn)定，機(jī)構(gòu)簡單，制造成本低，自動 化程度高，運(yùn)行效率高的優(yōu)點(diǎn)，適合大規(guī)模推廣應(yīng) 用。 參