【正文】 動(dòng)旋盤的隔距 Lg 需調(diào)節(jié)至 。當(dāng) Vm、 r、 Lm 一定時(shí)，調(diào)節(jié)氣隙Lg，即可改變傳遞的力矩 M。 旋蓋頭磁力耦合傳動(dòng)的設(shè)計(jì)這里的磁力耦合傳動(dòng)屬平面軸向磁力耦合傳動(dòng) ， 其設(shè)計(jì)包括兩方面的內(nèi)容 ： 磁路型式、磁性材料的選擇 ， 磁力耦合系統(tǒng)力學(xué) 性能的計(jì)算。因此主動(dòng)磁力旋盤 3與被動(dòng)磁力旋盤 6構(gòu)成一磁力傳動(dòng)器 ， 在磁力作用下 ， 被動(dòng)磁力旋盤和旋嘴獲得力矩 ， 將由旋嘴夾住的瓶蓋旋緊。 輸送帶； 定位氣缸； 光電傳感 器； 旋蓋頭； 電機(jī)； 6升降氣缸； 7控制面板； 圖 旋蓋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 第 4 章 旋蓋機(jī)原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 、 旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 旋蓋機(jī)是飲料灌裝過程中旋緊瓶蓋的專用設(shè)備 ,工作時(shí)必須保證適宜的旋緊力矩。 2）提高結(jié)合表面的光潔度和形狀精度，使結(jié)合表面上的接觸點(diǎn)增多，從而提高結(jié)合面的接觸剛度。 在其它條件相同情況下，抗扭慣性矩 Ic 越大，扭轉(zhuǎn)變形越小，抗扭剛度越大。 圓形截面機(jī)座：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，易于制造和造型設(shè)計(jì)，有較好的承載能力。 本設(shè)計(jì)的機(jī)座采用的是 45 鋼， 45 鋼屬于調(diào)質(zhì)鋼，經(jīng)淬火加高溫回火后，具有良好的綜合力學(xué)性能，主要用于要求強(qiáng)度、塑性和韌性都較高的機(jī)械零件，如軸類零件。不同帶型、不同廠家生產(chǎn)、不同新舊程度 的 V帶不易同組使用 。 綜合上述損失，帶傳動(dòng)的效率約在 80%～ 98%范圍內(nèi)，進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)帶的種類選取。 （ 2）內(nèi)摩擦損失 帶在運(yùn)行中的反復(fù)伸縮，在帶輪上的撓曲會(huì)使帶體內(nèi)部產(chǎn)生摩擦引起功率損失。周節(jié) p 等于相鄰兩齒對(duì)應(yīng)點(diǎn)間沿節(jié)線量得的尺寸，模數(shù) m＝ p/π 。三角膠帶的截面尺寸和長(zhǎng)度都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。高速環(huán)形帶薄而軟、撓性好、耐磨性好，且能制成無端環(huán)形，傳動(dòng)平穩(wěn)，專用于高速傳動(dòng)。傳動(dòng)型式有開口傳動(dòng)、交叉?zhèn)鲃?dòng)和半交叉?zhèn)鲃?dòng)等，分別適應(yīng)主動(dòng)軸與從動(dòng)軸不同相對(duì)位置和不同旋轉(zhuǎn)方向的需要。 主要參數(shù)如表 31所示： 表 31 品牌 ANIUEC 型號(hào) LA1582BW35B1 最高電壓 380（ V） 額定發(fā)熱電流 10（ A） 用途 廣泛用于電控系 統(tǒng)中 頭部保護(hù)等級(jí) IP20 產(chǎn)品認(rèn)證 CCC,CE,UL 、傳動(dòng)系統(tǒng) 本設(shè)計(jì) 采用 的傳動(dòng)系統(tǒng)為 以橡膠為原材料制作的 三角 帶傳動(dòng)， 帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力，且其造價(jià)低廉、不需潤滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，在近代機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用十分廣泛。當(dāng)氣動(dòng)系統(tǒng)采用電氣控制方式時(shí)，可選用帶磁性開關(guān)的氣缸。氣缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和使用目 的等因素決定。它能真實(shí)地反映氣缸的工作性能。 2）負(fù)載率β 從對(duì)氣缸運(yùn)行特性的研究可知，要精確確定氣缸的實(shí)際輸出力是困難的。 3）回轉(zhuǎn)式氣缸 缸體固定在機(jī)床主軸上，可隨機(jī)床主軸作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)從無桿腔輸入壓縮空氣時(shí)，有桿腔排氣，氣缸兩腔的壓力差作用在活塞上所形成的力克服阻力負(fù)載推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，使活塞桿伸出；當(dāng)有桿腔進(jìn)氣，無桿腔排氣時(shí)，使活塞桿縮回。 上述過程可以看成是按一定順序換相通電的過程，或者說是磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的過程。 因此，所謂直流無刷電動(dòng)機(jī)，就其基本結(jié)構(gòu)而言，可以認(rèn)為是一臺(tái)由電子開關(guān)電路、永磁式同步電動(dòng)機(jī)以及位置傳感器三者組成的“電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)”，其原理框圖如圖 所示。這種方法信號(hào)較弱，且精度易受溫度影響，但體積較小，多用于中小型電動(dòng)機(jī)。 位置傳感器在無刷直流電動(dòng)機(jī)中起著檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁 極位置的作用，將轉(zhuǎn)子磁極的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)位置信號(hào)處理電路處理后控制定子繞組換相，為功率開關(guān)電路 電路提供正確的換相信息。同時(shí)，伴有著新型永磁材料欽鐵姍的實(shí)用化，電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)越來越多樣化，使無刷直流電機(jī)正朝著高力矩、高精度、微型化和耐環(huán)境等多用途方向發(fā)展。 具體的電機(jī)型號(hào)為 Y8014,額定功率為 ，滿載轉(zhuǎn)速為 1390r/min,額定轉(zhuǎn)矩為 ，質(zhì)量為 17KG。 交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小，但調(diào)速難、機(jī)械特性差、且控制特性是非線性的。 茂名學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：某潤滑油小包裝生產(chǎn)線旋蓋機(jī)機(jī)械及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 第 3 章 構(gòu)件材料的選擇及論證 、 旋蓋機(jī)的組成 本設(shè)計(jì)的旋蓋機(jī)主要由：電機(jī)、 氣缸、 電源控制按鈕 、傳動(dòng)系統(tǒng)、 機(jī)座等 五部分組成。 所以設(shè)計(jì)時(shí)， 一般 只要 比實(shí)際需要多出一點(diǎn)點(diǎn)則可，所以采用適用瓶蓋直徑＜ 25～ 50mm，瓶蓋高度為 35mm。旋蓋頭數(shù)越多，在相同時(shí)間內(nèi)加工的產(chǎn)品就越多，但是所需要的設(shè)備成本 、資源的損耗也會(huì)越高。 采用強(qiáng)電磁左旋蓋扭力器 ，徹底解決了傳統(tǒng)機(jī)械摩擦片在旋蓋時(shí)緊時(shí)松的弊病。雖然還存在以一所提到的一些問題，不過設(shè)備的穩(wěn)定性跟旋蓋質(zhì)量有了很大的提高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高、經(jīng)濟(jì)效益好。由于原有的直線式旋蓋機(jī)和回轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)很難組合成整機(jī)，新穎的多頭回轉(zhuǎn)式旋蓋機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生。 為此，本人通過對(duì)旋蓋機(jī)工作過程及工作原理的認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)一款可以針對(duì)不同的產(chǎn)品可根據(jù)其自身特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)使用的旋蓋機(jī)。 、 本次論文的設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)特點(diǎn) 、 設(shè)計(jì)任務(wù) 本論 文的設(shè)計(jì)任務(wù)是 對(duì)生產(chǎn)線上的旋蓋機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)機(jī)械和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求其結(jié)構(gòu)科學(xué)，工作穩(wěn)定且可以滿足潤滑油小包裝生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)的需要。控制系統(tǒng) 則采用 PLC自動(dòng)控制 ，并且按照旋蓋機(jī)工作流程編寫了半自動(dòng)控制程序。 介紹了 旋蓋力矩的計(jì)算 工作原理、工作流程及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其有 PLC 程控、機(jī)械按鈕操作、光電自動(dòng)定位等特點(diǎn)，使整體的操作更加簡(jiǎn)單、完善， 是企業(yè)提高生產(chǎn)效率、減少操作人員、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高包裝檔次的首選設(shè)備。 同時(shí)，我們必須要能實(shí)現(xiàn)旋蓋機(jī)對(duì)產(chǎn)品的自動(dòng)定位、旋蓋、自動(dòng)輸出產(chǎn)品等幾個(gè)主要功能。這不僅使設(shè)備更加緊湊，減少生產(chǎn)線占地面積，又減小了洗瓶、灌裝和旋蓋工序之間的輸送距離，對(duì)防止產(chǎn)品的二次污染有很大意義。 本文所設(shè)計(jì)的是半自動(dòng)直線式旋蓋機(jī)，是在傳統(tǒng)的半自動(dòng)直線旋蓋機(jī)的基礎(chǔ)上改良第 1 章 緒論 7 設(shè)計(jì)的。 機(jī)器優(yōu)點(diǎn) :直線式設(shè)計(jì)，組成流水線方便美觀 。 、 參數(shù)的論證 旋蓋頭數(shù) 的 論證 第 2 章 重要參數(shù)的確定與論證 9 目前國內(nèi)所生產(chǎn)使用的旋蓋機(jī)生產(chǎn)效率普遍低下，一般都是通過增加旋蓋頭數(shù)來提高生產(chǎn)效率。 因?yàn)樵O(shè)計(jì)過大的適用瓶蓋直徑或過高的適用瓶蓋高度，一來是用不上，二來也會(huì)造成很大的浪費(fèi)，與工廠的利益不符。為之后的工作作出了有力的依據(jù)，使以后的設(shè)計(jì)更為準(zhǔn)確、方便。但直流電機(jī)機(jī)械電刷和換向器這間是強(qiáng)迫接觸，造成它結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差，變化的接觸電阻、火花、噪聲、難維護(hù)等一系列問題影響了其調(diào)速精度和性能，從而影響了直流伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范圍。因此，在設(shè)計(jì)旋蓋機(jī)系統(tǒng)時(shí)，選用無刷直流電機(jī)進(jìn)行旋蓋電機(jī)。 無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不僅有傳統(tǒng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，又有近年來出現(xiàn)的盤式結(jié)構(gòu)、外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以及線性結(jié)構(gòu)等新型形式。無刷直流電動(dòng)機(jī)由于采用了自控式逆變器即電子換相器，電機(jī)輸入電流的頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速始終保持同步，電機(jī)和逆變器不會(huì)產(chǎn)生振蕩和失步，這也是無刷直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之一。它的轉(zhuǎn)子是永磁結(jié)構(gòu)，其極數(shù)與同步電動(dòng)機(jī)的一樣，而定子用霍爾元件等磁敏元件來感受轉(zhuǎn)子磁極位置，發(fā)出相應(yīng)信號(hào)。但是這種方法只能在有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的情況下有效。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極再次轉(zhuǎn)過 120 度以后，此時(shí)旋轉(zhuǎn)遮光板 VP2 已經(jīng)遮住而使 VP3 受光照身，從而使功率管 V2 截止，功率管 V3 導(dǎo)通，電流流入繞組 ，于是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子磁極繼續(xù)沿順時(shí)針方 向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過 120 度以后，重新開始下次 360 度的旋轉(zhuǎn)。有活塞桿腔稱為有桿腔，無活塞桿腔稱為無桿腔。 2）軸銷式氣缸 缸體圍繞固定軸可作一定角度的擺動(dòng)，有 U形鉤式和耳軸式。此外，氣缸的運(yùn)動(dòng)速度、排氣腔壓力、外 載荷狀況及管道狀態(tài)等都會(huì)對(duì)效率產(chǎn)生一定的影響。氣缸的動(dòng)態(tài)特性是指在 氣缸運(yùn)動(dòng)過程中氣缸兩腔內(nèi)空氣壓力，溫度，活塞速度、位移等參數(shù)隨時(shí)間的變化情況。 （ 3）氣缸的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算 （ 4）氣缸的安裝形式。 （ 6）磁性開關(guān)。 安裝方便 ,牢固 ,外形美觀，品種齊全，可以為工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)床 ,醫(yī)療器械、電力、機(jī)械、通訊、運(yùn)輸、冶金、化工等行業(yè)客戶提供最佳的解決方案和高品質(zhì)、高性能、高可靠性的控制元件。 平型帶傳動(dòng) 平型帶傳動(dòng)工作時(shí)帶套在平滑的輪面上，借帶與輪面間的 摩擦 進(jìn)行傳動(dòng)。平型帶的截面尺寸都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，可選取任意長(zhǎng)度，用膠合、縫合或金屬接頭聯(lián)接成環(huán)形。強(qiáng)力層主要用來承受拉力，伸張層和壓縮層在彎曲時(shí)起伸張和壓縮作用，包布層的作用主要是增強(qiáng)帶的強(qiáng)度。帶的基本參數(shù)是周節(jié)p 和模數(shù) m ?；瑒?dòng)損失隨緊、松邊拉力差的增大而增大，隨帶體彈性模量的增大而減小。 （ 5）軸承摩擦損失 軸承受帶拉力的作用，是引起功率損失的重要因素之一。 （ 4）定期檢查。鋼的彈性模量比鑄鐵大，焊接機(jī)架的壁厚較薄，其重量比同樣剛度的機(jī)座約輕 20%~50%；在單件小批量生產(chǎn)情況下，生產(chǎn)周期較短，所需設(shè)備簡(jiǎn)單；焊接機(jī)架的缺點(diǎn)是鋼的抗振性能較差，在結(jié)構(gòu)上需采取防振措施；鉗工工作量較大；成批生產(chǎn)時(shí)成本較高 。所以機(jī)座應(yīng)選擇合適的壁厚、筋板和形狀，以保證在 重力 、 慣性力 和外力的作用下，有足夠的剛度。如果受彎、扭作用時(shí)，變形與截面形狀有關(guān)。必要時(shí)，可使螺釘產(chǎn)生預(yù)緊力，來提高連接剛度。 、 旋蓋機(jī)原理： 旋蓋機(jī)原理如圖 所示： 在控制面板 7上啟動(dòng)旋蓋機(jī)后，首先定位氣缸 2(B)動(dòng)作，伸出擋板可以把輸送帶 1 上的帶蓋瓶子攔住；當(dāng) 光電 傳感器 3(A, B)都接通時(shí)，定位氣缸 2(A)動(dòng)作，把后面的瓶子攔??；同時(shí)電機(jī) 5開始旋轉(zhuǎn)，通過皮帶帶動(dòng)旋蓋頭 4（ A,B）轉(zhuǎn)動(dòng)，然后升降氣缸 6（ A,B） 伸展，旋蓋頭 下降旋蓋， 旋好蓋后 電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)， 氣缸 6（ A,B）自動(dòng)收縮，定位氣缸 B收縮擋板，瓶子通過輸送帶送出，定位氣缸 A 收縮擋板，等待人工啟動(dòng)，進(jìn)入下一個(gè)工作 過 程。旋嘴 1與被動(dòng)磁力旋盤 6相聯(lián)結(jié)，用來卡緊瓶蓋。所以關(guān)于旋蓋機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，我把工作的重點(diǎn)放在了旋蓋頭的設(shè)計(jì)計(jì)算中去。顯然，增大磁體體積 Vm、磁體平均回轉(zhuǎn)半徑 r，減小氣隙長(zhǎng)度 Lg 有利于提高傳遞力矩 M。表 51的結(jié)果可供使用此磁力旋蓋頭時(shí)參考。 、 為何采用 PLC控制 可編程序控制器 PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是 PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易 學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。 （ 6）通常用于功率控制的固體繼電器是針對(duì)負(fù)載或設(shè)計(jì)成 交流輸出或設(shè)計(jì)成直流輸出，而不設(shè)計(jì)成既和用于交流負(fù)載，又可用于支流負(fù)載。 （ 3）由于管壓降大，導(dǎo)通后的功耗和發(fā) 熱量也大，大功率固體繼電器的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同容量的電磁繼電器，其輸出功率與環(huán)境和外殼溫度有關(guān)。 表 51 不同 Lg時(shí)的 cosφ 與最大傳遞力矩 M值 Lg/m cosφ M/Nm 計(jì)算值 第 5 章 強(qiáng)度計(jì)算 29 、 小結(jié) 本章節(jié)重點(diǎn)介紹了旋蓋機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算，引入 旋蓋頭磁力耦合傳動(dòng)的設(shè)計(jì) ，使旋蓋機(jī)的旋蓋質(zhì)量得到保證。這樣，借助計(jì)算機(jī)按式⑵解得與某一 P值對(duì)應(yīng)的 cosφ 值后代入式⑴，即可求得極限傳遞力矩M。 當(dāng)要求傳遞的力矩不大時(shí) ， 也可采用性能價(jià)格比較優(yōu)的鐵氧體永磁。 設(shè)計(jì)圖如下： 茂名學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：某潤滑油小包裝生產(chǎn)線旋蓋機(jī)機(jī)械及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 旋嘴； 護(hù)罩； 主動(dòng)磁力旋盤； 扭力傳動(dòng)軸； 永磁體； 被動(dòng)磁力旋盤； 圖 旋蓋機(jī)旋蓋頭結(jié)構(gòu)圖 、小結(jié) 本章系統(tǒng)地介紹了旋蓋機(jī)的原理及旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為此，本人借鑒國內(nèi)目前一款比較優(yōu)秀旋 蓋頭設(shè)計(jì) ， DS03 型旋蓋機(jī) 。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使其具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便于制造和降低成本。 加強(qiáng)筋常見的有直形筋、斜向筋、十字筋和米字筋四種。但剛度較整體箱體機(jī)座的差，且加工和裝配工作量較大。如果不進(jìn)行時(shí)效處理，將因內(nèi)應(yīng)力的逐漸重新分布而變形，使機(jī)座喪失原有的精度。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長(zhǎng)，單件生產(chǎn)成本較高；鑄件易產(chǎn)生廢品，質(zhì)量不易控制；鑄件的加工余量大，機(jī)械加工費(fèi)用大。 因此，帶傳動(dòng)常適用于大中心距、中小功率、帶速 v =5～ 25m/s， i≤7 的情況。 （ 3）帶與帶輪工作面的粘附性以及 V帶楔入、退出輪槽的側(cè)面摩擦損失。同步齒形帶傳動(dòng)主要用于要求傳動(dòng)比準(zhǔn)確的場(chǎng)合，如計(jì)算機(jī)中的外部設(shè)備、電影放映機(jī)、錄像機(jī)和紡織機(jī)械等。 同步齒形帶傳動(dòng) 這是一種特殊的帶傳動(dòng)。用三角帶傳動(dòng)時(shí) ,帶與輪接觸良好 ,打滑小 ,傳動(dòng)比 相對(duì)穩(wěn)定 ,運(yùn)行平穩(wěn)。膠帶是平型帶中用得最多的一種。 、 帶 傳動(dòng) 種類及其選擇 基本分類 根據(jù)用途不同，有一般工業(yè)用 傳動(dòng)帶 、汽車用傳動(dòng)帶、農(nóng)業(yè)機(jī)械用傳動(dòng)帶和家用電器用傳動(dòng)帶。要求無污染時(shí)需選用無給油或無油潤滑氣缸。在活塞桿除直線運(yùn)動(dòng)外，還需作圓弧擺動(dòng)時(shí)，則選用軸銷式氣缸。 （ 1）氣缸缸徑。 對(duì)于阻性負(fù)載，如氣缸用作氣動(dòng)夾具，負(fù)載不產(chǎn)生慣性力，一般選取負(fù)載率β為 ；