四段式分件供送螺杆与星形拨轮装置的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 目录 第 1章 设计概述 四段式分件供送螺杆与星形拨轮装置 概述 1 设计的目的、任务及设计内容 1 第 2章 设计说明 四段式分件供送螺杆与星形拨轮装置的参数确定 2 形拨轮 2 杆等速段 2 杆变加速段 3 杆等加速度 5 杆等速段 7 螺旋槽的轴向剖面几何形状的长方体形物件与螺杆的相贯运动 7 高速分件供送的稳态控制的供送长方体形物件设计 9 利用程序设计的方法输出结果并自动生 成图形 11 速度编程 11 度编程 12 度编程 13 第 3章 总结 本次设计的心得 14 参考文献 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目 录 第一章 设计概述 . 3 计的目的 . 3 段式分件供送螺杆与星形拨轮装置概述 . 4 第二章 四段式分件供送螺杆与星形拨轮装置的参数确定 . 5 形拨轮的设计 . 5 杆螺旋线的组合特征 . 6 杆螺旋线的基本参数 . 7 合螺旋线的设计 . 8 入等速段 . 8 杆变加速段螺旋线 . 9 杆等加速度段螺旋线 . 11 杆输出等速段螺旋线 . 13 旋槽轴向剖面的几何形状设计 . 15 用程序设计的方法输出结果并自动生成图形 . 17 件的运用 . 17 图工具的运用 . 19 第三章 总结 . 21 设计心得 . 21 参考文献 . 22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第 一 章 设计概述 计的目的 这个课程设计是一个重要的实践性教学环节，也是提高我们这些工科学生工程设计能力的一个重要途径。是让我们这些包装机械专业方向的学生 学好专业知识课程和充分利用所学资源进行设计分析的重要方法，对我们以后的学习工作具有非常重大的意义。 计的主要技术参数 供送物品为圆柱体：尺寸：直径为 50 为 100 设计任务 1、根据有关参数进行计算或编写有关设计计算程序； 2、利用程序设计的方法输出结果并自动生成 图形； 3、画出装配图及其主要零件图； 4、完成设计计算说明书。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 段式分件供送螺杆与星形拨轮装置概述 目前，在包装工业领域，已广泛应用多种类型的分件供送螺杆装置。这种装置可按某种工艺要求将规则或不规则排列的容器、物料以确定的速度、方向和间距分批或逐个地供送到给定的工位。特别是为了适应包装容器日新月异的变化和提设备生产能力的实际需要，分件供送螺杆装置正朝着多样化、通用化和高速化方向发展，并不断扩大它在灌装、充填、封口、贴标、计量、 检测以及自动包装线上的应用，如分流、合 流、升起、起伏、转向和翻身 等 。 如图 分件单列送正圆柱形及某些异形瓶罐的典型组合装置，从实用角度出发比较系统地阐述了变螺距分件供送螺杆与星形拨轮的理论、设计等关键问题。 图 型变螺距螺杆与星形拨轮组合装置图 分件供送装置结性能的好坏直接影响到产品的质量、工作效率、总体布局和自动化水平。所以，设计应在满足被供送瓶罐形体尺寸、星形拨轮节距及生产能力等条件下，合理确定螺杆直径及长度、螺旋线旋向及组合形式、螺旋槽轴向剖面几何形状和星形拨轮齿廓曲线，进而校核罐受螺杆、导向板、输送带等综合作用后能达到 给定的速度和间距，减轻冲击、震动、卡滞现象，实现平稳可靠运动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第二章 四段式分件供送螺杆与星形拨轮装置的参数确定 形拨轮的设计 图 示为星形拨轮的结构简图。 图 形拨轮的结构简图 为了满足课程设计任务要求，假定设 星形拨轮齿数为 8轮的转速为0r/拨轮同时传送两个被供送体时入手所需距离为 70因被供送体的直径 直径为 2 =50 00 ，则取拨轮的节距为20拨轮节圆半径为为容器以等间距定时供送，则 2)2/( 则 拨轮的节圆半径为 120 拨轮高度依据被供送体的高度 为0 拨轮转速与螺杆转速的关系应满足：bb ，则螺杆的转速可确定。 m 0810 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 杆螺旋线的组合特征 在工件传送过程中，有的能顺利导入螺旋槽，有的却被螺杆端面阻挡甚至同输送过来的其他瓶罐产生冲撞，另外还可能使输出过程出现：“局部断流”现象。面对这些错综复杂的工作状况，为了更好地实现缓冲和“定时整流”的目的，对分件供送来说，就不宜采用螺距全是应在螺杆的进中附近配备可调式减速装置，使瓶罐自动减速相互靠近，以便逐个依次顺利地导入螺旋槽内，接着再增速达到预定间距，借助拨轮有节奏地引导到包装工们。因此，当螺杆应用于高速度分件定时供送时，其螺旋线最标准的组合模式最好是四段式： 输入等速段，螺距小于助于稳定的导入口 变加速度段，加速度由零增至某最大值，以消除冲击。 等加速段，与输送带拖动瓶罐的摩擦作用力相适应，采用等加速运动规律使之增大间距，以保证在整 个供送过程中与螺旋槽有可靠的接触摸点而不易晃动和倾倒。 输出等速段，使螺距等于改善星形拨轮齿槽的结构形式及其啮入状态，这对供送导形瓶罐尤为重要。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 杆螺旋线的基本参数 参阅 图 示为四段式变螺距螺杆。 通常螺杆的前端多呈圆锥台形，而后端则有同瓶罐主体半径 相适应的过渡角，以利改善导入效果，缓和输入输出两端的陡振和磨损，延长使用寿命 。设螺杆的内外直径各为 ,2,200 为使螺旋槽对瓶罐产生适宜的侧向力，一般取 R=（ 0 r）。 图 螺距螺杆 对供送正圆柱形容器， 其 圆弧半径为 =25杆的内外半径分别为0r、R，则可取 0 （ 2 至于0一般情况 下 主要根据螺杆芯部及其支轴的结构尺寸等因素加以确定。 实际中也可从满足某种工艺要求的角度来考虑这个问题，例如供送安瓿，为防止倾倒挤碎，应选用较大的螺杆内径和较小的螺旋角。因为设计要求供送主体瓶灌的尺寸为 ： 直径为 2 =50 00 。为满足设计任务要求，我们先暂取供送螺杆的内径为 00 ，根据式（ 2螺杆的外径 0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 合螺 旋线的设计 入等速段 螺杆等速段的螺距应取为 201S(2式中 两相邻容器间的平均间隙（一般为几毫米，主要与容器 加工精度有关） 暂取 ，则螺杆等速段的螺距为 0105001 设等速段螺旋线的最大圈数为 通常取 为 1 中间任意 10 ，我们在这取11 对应螺旋角 0101 （ 2 式中 D 为螺杆的直径， D=2R=100则螺旋角 10060 （ 2 对其单头外螺旋线，因其展开图形为一条斜直线，故相应的 周向展开长度 11 ， 1411 （ 2 轴向长度 1011 ， 01011 （ 2 供送速度 80m i n/8060t a (2对于图 示的变螺距螺杆与星形拨轮组合供送装置，包装容器的供入速度 r 另有控制要求： 当0 靠送带对包装容器的摩擦拖动作用加速，以接近于螺杆的初始供送速度。 当0 助于可调式波形尼龙板或刷板等缓冲装置使其减速。据此可求得供入段的输送长度 gL d 2220 （ 2 式中 d 容器与输送带的滑动 摩擦因数 螺杆等速段包装容器与输送 带的最大速差m( 0101 （ 2 设计时， 要尽量小m值，拨轮节距和螺杆转速都不宜过大，以免加快链板工作表面 磨损， 引起容器强烈的振动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 杆变加速段螺旋线 针对满足包装容器供送平稳的要求，选取该段螺杆的供送加速度 2a ，使 2 a 由零值依正弦函数变化规律增加到 某一最大 a ,则 s （ 2 相应的供送速度及轴向位移为： 22 221222 2co s2 （ 2 3222 22221222 2s （ 2 式中 2t 、表示被供送容器移过行程 2H 及其最大值 由边界条件得知：当 02 t 时， 02 H ， 8002 ； 而当2 时，2 ，故可确定各待定系数： 1 ， 02 2 ， 03 c 。将 1c 、 2c 、 32得 s ( （ 2 设该段螺旋线的最大圈数为 1(2 通常取为2） ， 我们取 22 其中任意 220 ，由于222 , =2s。上式可改写成 )2s i 2222222012 （ 2 可以证明，该段螺旋线的展开图形是由一条斜直线和一条按摆线投影规律变化的曲线叠加而成的曲线。 由于此段外螺旋线的周向展开长度222 , =628此值代入式（ 2得 )2s t a 20122 （ 2 视 2L 为自变量，对上式求导，可求出该段外螺旋线的螺旋角 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 )2c t a nt a 01222mm i (2其最大值为 2 2012 t (2根据式（ 2可求出该段限定区间（21 ）内的任意螺距值 s i 12(c (2 再将 1c 和 2c 值分别代入式（ 2（ 2导出该段的加速度及速度的计算式： (2 mm 2202 2c o (2t a (2由于可知，当其他条件一定时，变加速段的外螺旋螺旋角、螺距和供速度均随螺旋圈数的增大而增大。若取 ,02 i 则012 ，02 ， ,00 度及加速度曲线的衔要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 杆等加速度段螺旋线 设螺杆等加速度段的供送加速度 3，则相应的供送速度及轴向位移为 4333 (253423333 2 (2式中 3t 被供送容器移过行程3由边界条件可知：当 03 H=0， ，故可确定各特定各系数：4 ， 05 c。将 4c 和52得 23323 2 m (2设等加速度段螺旋线的最大圈数为3 5） ，我们取 43 间任意值30 ，由于3t=令当量螺距 220122032t (2由式（ 2解出等加速段的位移为 332201342 m (2可见，等加速段螺旋线的展开图形是一条斜直线和一条抛物线规律变化的曲线叠加机而成的曲线。 将此段外螺旋线展开长度：33 , 25 633 代入上式，可求得轴向位移 23222233 2t a n (2视3上式求导，刚等加速度段外螺旋线的螺旋角及其最大值分别为： 232333 t a nt a n (2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 2323 t 由以上两式导出 (2可得等加速段的加速度为： 222 /22(6012080 这表明，等加速段的供送加速度与螺杆转速度的平方成正比；当星形拨轮节距和等速度段螺 距保持定值时，适当地增加后两段螺旋线的总圏数，有助于降低螺杆的供送加速度，或提高螺杆转速。 根据式（ 2可求得等加速段限定区间（31 ）内的任意螺距值 )2(2)21(4)(323201013ii (2其最大值 )2(2(32)013 (2再将 4C 值代 入式 (2 )2(2)(3232 0103 (2其最大值 n 33 (2以上表明，当其他条件一定时，螺杆等加速度段的外螺旋线螺旋角、螺距和供送速度同样随螺旋圈数的增大而增大。若取 ,033 ， ，3 ，符合螺杆后两段的位移、速度及加速度曲线的衔接要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 杆输出等速段螺旋线 对输出等速段， 为改善星形拨轮齿槽的结构形式及其啮入状态，使该段螺距4=120设等速段螺旋线的最大圈数为常取为 1 中间任意40 ，我们在这取 14 应螺旋角 404（ 2 根据边界条件 可得供送速度 式中 D 为螺杆的直径， D=2R=100则螺旋角 38 12 0ta n 04 （ 2 对其单头外螺旋线，因其展开图形为一条斜直线，故相应的 周向展开长度 44 ， 1444 （ 2 轴向长度 4044 ， 204044 （ 2 最后，为便于设计计算和机械加工，将式（ 2的 a 值分别代入式（ 2式（ 2(以此类推 )，经整理得： bn i 22232 01222012 2s ()(4 (232012012 )2( )(2(2 (23323201013 )4()2(2 )( (2323201013 )2(2 4)( (2综上所述，螺杆等速段的最大轴向长度加速段和等加速段的最大轴向长度距01 则通过上式（ 2得变加速段的长度为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 通过式（ 2得等加速段的长度为 至此，可求出供送螺杆三段式组合螺旋线展 开图形的轴向及周向全长： 32131 (232131 (2即 螺杆螺旋线 轴向和周向长度各为 1 2 06041 H = 5 L =2513文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 旋槽轴向剖面的几何形状设计 通 常，采用作图法和解析法来确定螺旋槽轴向剖面的几何形状和基本参数。设计螺旋槽的宗旨是要按照供送物件主体部位的形状、大小及预选的螺杆内外直径和螺距，来确定螺旋槽轴向剖面几何图形及其宽度。这些，对实现稳定可靠的供送运动以及检测螺杆的设计制造质量有重要的意义。 另处，还为合理确定螺杆的外半径提供了依据。 对于此课程设计，我采用解析法确定螺旋槽轴向剖面的几何形状和基本参数。正圆柱形包装容器与螺杆的相贯运动。如图 为正圆柱形瓶罐与螺杆作相贯运动的分析图。 圆柱形瓶罐与螺杆作相贯运动的分析图 过正圆柱形容 器与螺杆的轴心线引直角坐标系 且使坐标面 螺杆外螺旋线交于点 i。令该螺距计算值为 S（可在其左右两侧各量取半个螺距来确定），为简化计算，将此段变螺距螺旋线近似看成等螺距螺旋线。其次，在容器表面上任到一母线，与坐标面 交于点 。令该母线沿以 k 为 半径的相应等螺距内螺旋线由初始 位转置 过距 离 x l ，又滚过角度 ，而至一新位置 此时它同 i 点轴向剖面相截的迹点为),( 则四图示几何关系得 （ 2 式中 1(2 （ 2 220 （ 2 上式表明不同的 l 值 应着不同的迹点曲线，即函数 。因此， l 是曲线 族方程的参数，将上式改写为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 02s e c, 220 S （ 2 关于曲线族包络线参数方程的一般求法 ，可导出偏导数 ,0),(1 它与 0, 立，解得 21 )( 及 ；这两个式子即为曲线族的切点方程或包络方程，可近似画出所求作的螺旋槽轴向剖面几何形状。 由 ,0),(1 接写出 0s e ct a 2 理论上， 0900 ，即 ，显然， 222ta n 从而可导出曲线簇包络线的 坐标 )(4 222222 2 若取 r ，则点 m 的坐标改为 ),( ，同理，上式中 也就在改为 r ，在此条件下， 2222222 c o 若 、 0r 、 R、 S 均已选定，可用多种方法求出 （其变化范围为 考虑到以上各式是将变螺距螺旋线按所选点及所限定区间近似看作等螺距螺旋线推导出来的，所以，根据曲线族包络线确定的螺旋槽轴向剖面几何形状对 y 轴线必然成对称的。因而求出螺旋槽宽度 21 22 由上式可见，变螺距螺杆螺旋槽的宽度必定随着螺距的增大而增大。 上述分析表明，供送正圆柱形容器，决定螺旋槽轴向剖面几何形状及其宽度的主要因素是 、0r、 R、 S。严格讲，变螺距螺杆螺旋槽的各轴向剖面几何形状，在宽度上互不相等，随着螺距的增大，此种差异也越明显。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 用程序设计的方法输出结果并自动生成图形 件的运用 因为 有强大的绘图功能，本节我对分件供送螺杆的设计采用程序设计的方法进行编程。对被供送体的速度、加速度和位移的变化进行分析。 由前面的分析，我 对位移、速度，加速度变化函数编程可得以下 序： Cb=请输入拨轮节距 ); n=请输入螺杆的转速 n=); 请输入等速段螺距长度 ); a=(pi*n2*(2*2+4*匀加速时候的加速度 ; ; ; ; :H1=等速段轴向位移 i2=1m+(4*(2*(2*pi*)*(2*-()*()*1; 2*(2*pi*)*i3=1m+(2*(2*pi*)*(4*).*( (4*pi*(2*(2*pi*)*i4=1m+3m+ b*,1,1); 1,2,3,4) i);H);位移图 ) v0=n; v2=(2*a*(pi*n)*(1(2*); v3=(pi*n)*(2*pi*(2*; 20*n; ,1,2); i1,v0,i2,v2,i3,v3,i4,i);v);速度图 ) ; 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 a2=a*)*(; a3=a; ; ,1,3); i1,a1,i2,a2,i3,a3,i4,i);a);加速度图 ) H=2m+4m 将 此 程序在 运行得到以下结果： 请输入拨轮节距 %由前面的分析知道， 我设的拨轮节距为 20 回车 % 请输入螺杆的转速 n= %螺杆 的转速为 80r/,在此输入 4/3% 请输入等速段螺距长度 %我设计的输入等速段的螺距长度为 60a =1m =60 3m =4m =120 H = 果与前面计算的结果相吻合。 生成的位移、速度、加速度变化曲线图见（图 化曲线图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 图工具的运用 采用 强大绘图功能， 对变螺距螺杆的实物图进行绘制分析。 已知螺杆设计的参数：螺杆外径 D=100杆的内径为 0送件的 直 径为 、螺杆的转速 0 ，变速圈数为 ,2,121 mm 43 mm 初始螺距为 60轮节距为 b 120 。 螺杆的全长为 825 绘图步聚： 步骤 1：创建实体旋转特征。 选择“插入”“旋转”命令，进入草图球境后，绘制旋转特征 的截面草图。定义旋转角度为 3600 ，完成特征的创建。 步骤 2：绘制四段螺旋线。 选择“插入”“模型基准”“曲线”命令，在弹出的菜单管理器的“曲线选项”中选择“从方程”然后根据提示选择方程坐标系，并选择笛卡儿坐标系类型，在弹出的记事本界面中，根据螺杆参数编辑螺杆螺旋线方程。得到输入等速段螺旋线，重复以上步骤绘制正弦加速段、等加速段和输出段螺旋线。 各段螺旋线的方程： 第一段的方程 x=(80+50)*60*t) y=(80+50)*60*t) z=60*t 第二段的方程 x=(80+50)*60*2*t) y=(80+50)*60*2*t) z=120*t+16*60/4+4*(pi*t/2*t) 第三段的方程 x=(80+50)*60*4*t) Y=(80+50)*60*4*t) z=(60+60*8+4*(8/*t)*4*t 第四段的方程 x=(80+50)*60*t) y=(80+50)*60*t) z=160*t 步骤 3：绘制可变剖面扫描。 由于按方程绘制的基准曲线不能作为“扫描切口”命令的扫描轨迹，所以需要曲面相交的方式与三段螺旋线重合的扫描轨迹，两个相交曲面之一为由螺旋线生成的可变剖面扫描，另一个为圆柱面。 则需先绘制一条与轴线重合的直线作为扫描用原点轨迹，选择“插入”“可变剖面扫描”，在操控板中选中“曲面”图标，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 选择直线和等速段螺旋线作为原点轨迹和 X 轨迹。在草绘环境中绘制过圆心的、长度为 0到对应于等速段的扫描面，重复双眼皮步骤绘制正弦加速段和等加速度段扫 描面。 步骤 4：用“相交”命令生成最终的扫描轨迹。 选择“插入”“拉伸”命令，在操控板中选中“曲面”图标，创建一个直径为 0中步骤 3 所创建的任一扫描面后，选择“插入”“相交”命令，根据提示继续选择圆柱面，两面组相交可得到它们的交线曲线链。重复以上步骤可生成整段螺旋线的曲线链。为方便后续造型工作，可将以前步骤生成的曲线和曲面隐藏，只显示曲线链和实体。 步骤 5：用“扫描切口”命令完成螺杆模型。 选择“插入”“扫描” “切口”命令，在菜单管线理器的“扫描轨迹”选 项中选择“选取轨迹”，在“链”中选择“曲线链”，并根据提示选取步骤四生成的某段曲线链作为扫描轨