【正文】 無(wú)刷直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之一。因此，在設(shè)計(jì)旋蓋機(jī)系統(tǒng)時(shí)，選用無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行旋蓋電機(jī)。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。 、 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(guó)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(guò)增加旋蓋頭數(shù)來(lái)提高生產(chǎn)效率。 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。 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。 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)。 、 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(rùn)滑油小包裝生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)的需要。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。 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。 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。 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。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(lái)越多樣化，使無(wú)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。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)。 上述過(guò)程可以看成是按一定順序換相通電的過(guò)程，或者說(shuō)是磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的過(guò)程。 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)。它能真實(shí)地反映氣缸的工作性能。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(kāi)關(guān)的氣缸。傳動(dòng)型式有開(kāi)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。三角膠帶的截面尺寸和長(zhǎng)度都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。 （ 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。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 。 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。 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。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。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。用戶在購(gòu)到所需的 PLC后，只需按說(shuō)明書的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將 PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。 （ 2）半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實(shí)現(xiàn)理想的電隔離。 ⑴式表明，當(dāng)此磁力耦合系統(tǒng)的尺寸（即 Vm、 Am、 Lm、 Lg）一定時(shí)，傳遞力矩 M是 φ 的函數(shù)，為此設(shè) m=Lm/Lg，并令 /0M ?? ? ? ，可解得 32c o s 3 c o s 2 0P ? ? ? ? ⑵ 式中： ( / ) ( / )f r m gP K K L L? 對(duì)于小氣隙磁路，忽略漏磁的影響（即令 /1frKK? ）不會(huì)對(duì)傳遞力矩的計(jì)算結(jié)果帶來(lái)顯著影響，但可使計(jì)算大為簡(jiǎn)化，故設(shè)計(jì)時(shí)在以上式中可令 /1frKK? 。當(dāng)瓶蓋已旋緊 ， 而主動(dòng)磁力旋盤仍在回轉(zhuǎn) ， 致使輸入扭力矩超過(guò)磁力傳動(dòng)器所能傳遞的最大扭力矩時(shí) ， 主動(dòng)磁力旋盤 3 與被動(dòng)磁力旋盤 6 產(chǎn)生滑脫 ， 前者可以繼續(xù)回轉(zhuǎn) ， 而后者則與瓶蓋一起靜止不轉(zhuǎn) ， 而旋蓋頭給瓶蓋施加的旋緊力矩即為磁力傳動(dòng)器所能傳遞的極限力 矩，并不會(huì)因傳動(dòng)輸入軸 4和主動(dòng)磁力旋盤 3的繼續(xù)回轉(zhuǎn)而增加旋緊力矩，不會(huì)因此而損壞瓶嘴、瓶蓋和旋蓋頭。 五、 結(jié)構(gòu)的工藝性 機(jī)座屬于箱體類零件，體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。它具有生產(chǎn)周期短、成本低以及簡(jiǎn)化木模形狀和鑄造工藝等優(yōu)點(diǎn)。 、 機(jī)座 設(shè)計(jì)要素： 、 機(jī)座材料 機(jī)座材料應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)、工藝、成本、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)周期等要求正確選擇，常用的有： 鑄鐵 第 3 章 構(gòu)件材料的選擇及論證 21 鑄鐵容易鑄成形狀復(fù)雜的零件；價(jià)格較便宜；鑄鐵的內(nèi)摩擦大，有良好的抗振性。減小帶的拉力變化，可減小其內(nèi)摩擦損失。三角帶常多根并列使用，設(shè)計(jì)時(shí)可按傳遞的功率和小輪的轉(zhuǎn)速確定帶的型號(hào)、根數(shù)和帶輪結(jié)構(gòu)尺寸 。 平型帶有膠帶、編織帶、強(qiáng)力錦綸帶和高速環(huán)形帶等。如氣缸工作在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需在活塞桿伸出端安裝防塵第 3 章 構(gòu)件材料的選擇及論證 17 罩。下面以單活塞桿雙作用缸為例介紹氣缸的選型步驟。 4）嵌入式氣缸 氣缸缸筒直接制作在夾具體內(nèi)。這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在一周內(nèi)有三種形態(tài)，每種磁狀態(tài)持續(xù) 120 度。轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤體現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，差動(dòng)變壓器作為檢測(cè)元 件檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)并向逆變器的控制電路輸出控制信號(hào)。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)本質(zhì)上是自控同步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)子跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，因此，應(yīng)按一定的順序給定子各相繞組輪流通電，使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的定子磁場(chǎng)。 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 的損耗小、容量大、可靠性高、干擾小、壽命長(zhǎng)，還可使機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得體積更小、重量更輕，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，因而動(dòng)態(tài)特性好，同時(shí)還具有同步進(jìn)電機(jī)一樣的鎖相功能。而本設(shè)計(jì)的旋蓋機(jī)是雙旋蓋型的，效率達(dá)到 50 灌 /分鐘，可以很好的銜接灌裝工序，滿足了生產(chǎn)線的需要。節(jié)省了工作時(shí)間和產(chǎn)品成本，大大提高了生產(chǎn)效率。采用抓蓋、旋蓋方式的旋蓋頭不僅適用各種旋開(kāi)蓋的封口，稍加改動(dòng)后還能用于其他各種金屬、塑料螺紋蓋的封口。 設(shè)計(jì)符合實(shí)際生產(chǎn)需求，各方面還符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 確定了旋蓋機(jī)的重要設(shè)計(jì)參數(shù)， 介紹了 旋蓋機(jī) 構(gòu)件材料 的選擇，并對(duì)其進(jìn)行了論證。對(duì)旋蓋機(jī)控制系統(tǒng)的硬件的選型，并編制控制系統(tǒng)程序，繪制其控制系統(tǒng)接線圖，梯形圖等。首先是自動(dòng)化程度低，經(jīng)旋蓋機(jī)旋蓋后仍需進(jìn)行人工旋蓋才能達(dá)到加工要求；其次是效率低下，不能滿足我國(guó)罐頭生產(chǎn)現(xiàn)狀；還有就是旋蓋質(zhì)量低，返工率高等問(wèn)題。 茂名學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：某潤(rùn)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) 8 第 2 章 重要參數(shù)的確定與論證 、 重要參數(shù)的確定 主要技術(shù)參數(shù)： 旋頭數(shù)為兩個(gè)； 適用蓋（直徑）：＜ 25～ 50mm； 適用蓋（高度）： 35mm； 生產(chǎn)效率： 50灌／分鐘 電源： 380V 50Hz 電動(dòng)機(jī)功率： 外形尺寸： 700 500 1243 mm 、 重要參數(shù)的論證 、 產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求： 一機(jī)多用：利用同一臺(tái)設(shè)備旋不同高度、不同直徑的瓶蓋，提高設(shè)備的利用率； 使用安全，維修方便：在整體設(shè)計(jì)中考慮機(jī)器的安裝、調(diào)整和開(kāi)機(jī)以及設(shè)備的維修、保養(yǎng)和維護(hù)，使零部件更換方便，盡量做到通用化、標(biāo)準(zhǔn)化； 降低成本：為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，要求設(shè)備精度和自動(dòng)化程度高，但設(shè)備的售價(jià)也相應(yīng)提高，因此設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，對(duì)相關(guān)因素進(jìn) 行綜合考慮。 使用一般的工業(yè)設(shè)備用電 380V 50Hz 電源，方便設(shè)備的安裝使用。這種高性能電機(jī)的采用不公提高了生產(chǎn)效率、降低能耗，而且大大改善了產(chǎn)品質(zhì)量和提高了產(chǎn)品的價(jià)值。而轉(zhuǎn)子磁勢(shì)則隨著轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這種方法檢測(cè)分辨率高，適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)。它由缸筒、活塞、活塞桿、前端蓋、后端蓋及密封件等組成。 實(shí)際中，由于活塞等運(yùn)動(dòng)部件的慣性力以及密封等部分的摩擦力，活塞桿的實(shí)際輸出力小于理論推力，稱這個(gè)推力為氣缸的實(shí)際輸出力。 （ 2）氣缸的行程。首先，根據(jù)氣缸安裝及驅(qū)動(dòng)負(fù)載的實(shí)際工況，分析計(jì)算出氣缸軸向?qū)嶋H負(fù)載 F，再由氣缸平均運(yùn)行速度來(lái)選定氣缸的負(fù)載率 ?，初步選定氣缸工作壓力（一般為 MPa～ MPa），再由 F／ ?，計(jì)算出氣缸理論出力 Ft，最后計(jì)算出缸徑及桿徑，并按標(biāo)準(zhǔn)圓整得到實(shí)際所需的缸徑和桿徑 本設(shè)計(jì)共用到四個(gè)氣缸，兩個(gè)定位氣缸，兩個(gè)升降氣缸。編織帶撓性好，但易松弛。同步齒形帶一般采用細(xì)鋼絲繩作強(qiáng)力層，外面包覆聚氯脂或氯丁橡膠。其損失與速度的平方成正比。若灰口鑄鐵不能滿足耐磨性要求，應(yīng)采用耐磨鑄鐵。機(jī)座雖受力較復(fù)雜，但不外是拉、壓、彎、扭的作用。而且也對(duì)一些 不用選型的部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，如機(jī)座部分雖然不能選型，但是也為它的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行了詳細(xì)的分析。 第 5 章 強(qiáng)度計(jì)算 27 第 5 章 強(qiáng)度計(jì)算 、 旋蓋機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算： 旋蓋機(jī)是潤(rùn)滑油灌裝過(guò)程中旋緊瓶蓋的專用設(shè)備，工作時(shí)必須保證適宜的旋轉(zhuǎn)力矩。因此，調(diào)整主動(dòng)、被動(dòng)磁力旋盤的隔距 Lg，即可調(diào)節(jié)瓶蓋的旋緊程度。 （ 5）通常固體繼電器設(shè)計(jì)成單刀單擲形式，這樣比較容易實(shí)現(xiàn)，多組和多組轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)需要用幾個(gè)相互連接和適當(dāng)連鎖的固體繼電器，這些固體繼電器基本上是積木式堆疊在一起，形成一個(gè)占地較大空間的復(fù)雜裝置。 茂名學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：某潤(rùn)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) 30 第 6 章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 、 控制要求： 1)實(shí)現(xiàn)從進(jìn)瓶子到出瓶和旋蓋整個(gè)過(guò)程自動(dòng)化； 2 當(dāng)按下復(fù)位開(kāi)關(guān)后，所以構(gòu)件回復(fù)初始狀態(tài)，旋蓋頭返回預(yù)設(shè)原點(diǎn)； 、 控制系統(tǒng)的選擇 控制系統(tǒng)是機(jī) 器的核心組成部分之一，對(duì)生產(chǎn)效率和可靠性影響很大。 mA—— 主動(dòng)磁力旋盤上永磁體軸向截面積之和， 2m gL—— 氣隙長(zhǎng)度，即主動(dòng)、被動(dòng)磁力旋盤間的軸向隔距， m； r—— 永磁體分布的平均半徑， m； rB—— 永磁體剩磁， T； fK、 r—— 分別為主動(dòng)、被動(dòng)磁力旋盤間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的漏磁系數(shù)和磁阻系數(shù)； 茂名學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：某潤(rùn)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) 28 0?—— 磁常數(shù)， 70 4 10?????， 其中， / gtg r L??? ?—— 主動(dòng)、被動(dòng)磁力旋盤的相對(duì)轉(zhuǎn)角 rad。 工作時(shí)力矩由 圖 的電機(jī) 5 輸出 ,通過(guò)皮帶 傳動(dòng) ， 傳給主動(dòng)磁力旋盤 3,被動(dòng)磁力旋盤 6通過(guò)軸承與主動(dòng)磁力旋盤 3之間可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，二者間軸向隔距可調(diào)，在二者相對(duì)的端面上均勻地鑲嵌有 16塊小永磁體（見(jiàn)圖 ）。加強(qiáng)筋和隔板的厚度，一般取壁厚的 倍。常見(jiàn)的方法有 自然時(shí)效 、 人工時(shí)效 和 振動(dòng)時(shí)效 等幾種，其中以人工時(shí)效應(yīng)用最廣 。 （ 2） V帶注意型號(hào)、基準(zhǔn)長(zhǎng)度。彈性滑動(dòng)率通常在 1%～ 2%之間。此外，因三角帶數(shù)根并用，其中一根破壞也不致發(fā)生事故。 傳動(dòng)帶的種類通常是根據(jù)工作機(jī)的種類、用途、使用環(huán)境和各種帶的特性等綜合選定。 （ 5）氣缸的緩沖裝置。 4）氣缸的特性 氣缸的特性分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。按運(yùn)動(dòng)形式分為直線運(yùn)動(dòng)氣缸和擺動(dòng)氣缸兩類。 假定此時(shí)光電器件 VP1被照射，從而使功率 管 V1 呈導(dǎo)通狀態(tài)，電流注入繞組 ,假設(shè)該繞組電流同轉(zhuǎn)子磁極作用后所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子的磁極按照順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。 常見(jiàn)的磁敏式傳感器有霍爾元件、霍爾集成電路、磁敏電阻器及磁敏二極管等多種。 永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電機(jī)本體由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。存在著固有的低頻共振和高頻失步的主要缺點(diǎn)，前者在步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中是不可逾越的，是產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲甚至失步的主要因素，特別是當(dāng)傳動(dòng)比選擇不合適，使常用的進(jìn)給速度區(qū)正好處在步進(jìn)電機(jī)共振頻率 附近時(shí)，將引起共振，使步進(jìn)電機(jī)失步，甚至不能運(yùn)行。 適用蓋（高度、直徑）的論證 考慮到我們?cè)O(shè)計(jì)的這一臺(tái)旋蓋機(jī)主要是用來(lái)旋潤(rùn)滑油瓶蓋， 而且經(jīng)實(shí)際測(cè)量得到 瓶蓋直徑的范圍一般在 30～ 45mm 之間，而瓶蓋高度則在 20～ 30mm 范圍內(nèi)。本旋蓋機(jī)具 有恒扭矩旋 蓋頭，壓力可方便調(diào)整。由于直線式是單通道旋蓋方案，其生產(chǎn)能力受到限制，一般最高生產(chǎn)能力為 150～ 200 瓶 /min 左右。 本潤(rùn)滑油小包裝生產(chǎn)線由兩臺(tái)灌裝機(jī)（ 46灌 /分鐘）、兩臺(tái)旋蓋機(jī)、一臺(tái)熱封要、一臺(tái)噴碼機(jī)、一臺(tái)包裝機(jī)（ 56 灌 /分鐘）、碼垛機(jī)一臺(tái)及其配套設(shè)備組成。在包裝行業(yè)，小包裝生產(chǎn)由于其方便化、體積小、包裝容易等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)逐漸成為包裝行業(yè)的主流。 、 旋蓋機(jī)現(xiàn)況及 所設(shè)計(jì)的旋蓋機(jī)在整個(gè)生產(chǎn)線中的作用 、 旋蓋機(jī)的現(xiàn)況 目前國(guó)內(nèi)罐裝生產(chǎn)線中廣泛使用的旋蓋機(jī)大多為直線式旋蓋機(jī)，采用瓶頸掛蓋，經(jīng)定位、預(yù)封后使蓋平穩(wěn)坐落在瓶口上，最后由皮帶對(duì)蓋頂部搓壓摩擦而將蓋旋緊。隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)產(chǎn)品的包裝質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。本次設(shè)計(jì)的旋蓋機(jī)是針對(duì)潤(rùn)滑油小包裝生產(chǎn)線所設(shè)計(jì)的，工廠的生產(chǎn)規(guī)模不大，自動(dòng)水平也不高且對(duì)生產(chǎn) 效率的要求一般。下面對(duì)這幾種電機(jī)的性能特點(diǎn)進(jìn)行比較，從而決定旋蓋電機(jī)選用的種類。在無(wú)刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型建立上， 對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化，提煉出無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)方框圖以及傳遞函數(shù)，并根據(jù)該模型進(jìn)行系統(tǒng)誤差分析。位置傳感器的種類比較多，可分為直接式和間接式，直接式位置傳感器，由于其檢測(cè)精度和可靠性高而被廣泛采用。圖中采用光電器件作為位置傳感器，以 3個(gè)功率晶體管 V V V3構(gòu)成功率邏輯單元。 氣缸的種類很多，一般按氣缸的結(jié)構(gòu)特征、功能、驅(qū)動(dòng)方式