啤酒瓶装箱机的运动分析
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[ 参 考文献]
[ 1] 孙桓、等. 机械原理[ M ] . 北京: 高等教育出版社, 1996 [ 2] 杨兰生等. 机械原 理电算程序设计[ M ] . 北京: 中国展望出版
社, 1985 [ 3] 谭浩强. C 程序设计[ M ] . 北京: 清Байду номын сангаас大学出版社, 1991
Motion Analysis of Beer Bottle Packing Machine
l
2 3
=
A ,
b a
=
B
简化式为:
整理得:
A + cos 2 = - B 1 - co s2 2
cos 2 = - 2A ±
4A 2 - 4( 1 + B 2) ( A 2 - B2) 2( 1 + B 2)
t an 2 =
1 - co s2 2 cos 2
t an 3 =
b+ a+
l2sin 2 l2cos 2
装 箱 机 工 作 进 程 中, 起 步 和 终 止均 缓 慢 平 稳, 而 中
途 运 动 较快 , 空 回 程 快速 运 行, 缩短 了非 工作时 间, 提高
了 生产 效率。从 装箱机 的工
作 性 质 来看 , 在 抓 瓶 和放 瓶
过 程 中, 不 允 许 有 较 大的 速
度 突变, 即加 速度不 能太 大,
2 编制和绘图程度
根 据以 上
推 导出 的 公
式, 并 将 已 知 各杆 的长度 和
原动 件的转 数
等 参 数 代 入,
用计 算机进 行
编 程 计 算。 C 语言 是目前 最
流行 的通用 程
序设 计语言 之
一, 它 不 但 具
备 数 值 计 算、 逻 辑 计 算、位
图 3 流程图
运算 和字符 串
处理功能, 而且具备很强的绘图能力, 可以将计算 出的数据
ZHOU Chun-guo1, T ONG L in, L IU Yun-xia
( 1 X i′an U niv ersity of T echno lo gy , X i′an 710048)
Abstract: Beer bottle packing machine is made by plane connect ing r od mechanism. In or der t hat it w or ks r elia bly and mo ves smoo thly , w e ado pted mat rix metho d to analy ze it s mo tio n. Such analysis is ver y impor tant fo r desig ning beer packing machine.
以图 形或动画的 形式表达 出来, 很直 观, 因 此, 我 们采用 C 语言进行编程。程序调试通过后, 在计算 机屏幕上不仅能显
示出抓头位置、速度和加速度的计算结果, 以及显 示三者的 曲线 图, 而且 能以动画 的形式来模 拟装箱机的 整个运动 过
程, 非常直观形象, 达到了预期的目的。程序的流程图 见图 3, 程序略。
头整个工作过程中的加速度来看, 在抓瓶和放瓶那一段, 抓 头加速度 不大, 工作时不会 碰坏瓶子, 尽管在 中间过 程中, 加速度有一个突变, 但不会 对瓶子产生破坏。
以上对装 箱机抓头 的位置、速度和加 速度的计 算和分 析, 表明了我们设计的装箱 机连杆机构尺寸是正确的, 与装 箱机的工作要求完全一致。
y c = l3sin 3
依 次利用 该方 法选择 几个 封闭多 边形 求出 其它各 点的 坐
标。再利用 坐标平移和坐标旋转 得到真实坐标 x ′o′y ′下 的 坐标。
将 式( 1) 对时 间取 一次导 数, 经过 整理即 可得 到 C 点 的 速度 vc , 将式( 1) 对时间 取二次导 数, 经 过整理 即可得 C 点的加速度 ac 。同理, 利用其它几个封闭 多边形即可求出装 箱抓头的位置、速度和加速度。
了预定位置 的要
求, 轨 迹 曲 线 连 续、光滑; 第 二, 抓
图 4 计算结果曲线
头在开始抓 瓶和
最 后放瓶 时, 速度较 慢, 在中 间工作 过程 和空 回程 速度 较
快, 有急回运 动, 节 省了时间, 提高了 工作效率 ; 第 三, 从 抓
Key words: P acking machine; P lane connecting ro d mechanism; M atr ix method
3 计算结果分析
从 计算 结 果
来看, 我 们设计 的
装箱机连杆 结构
尺寸完全能 够满
足使 用要 求, 见 图
4。第一, 抓头的轨
迹比 较理 想, 满 足
( 1 西安理工大学, 西安 710048; 2 西安轻工机械设计研究所, 西安 710048)
周春国
摘 要: 啤酒瓶装箱机是由平面连杆机构组成, 为了使其工作 可靠和运动平稳, 采用矩阵
法进行运动分析, 这对装箱机的设计是非常必要的。
关 键 词: 装箱机; 连杆机构; 矩阵法
中图分类号: T H112
第 19 卷 第 4 期 2000 年 7 月
机械科学与技术 M ECHA N ICA L SCI ENCE A N D T ECHN OL O GY
文章编号: 1003-8728( 2000) 04-0590-02
V o l. 19 No . 4 July 2000
啤酒瓶装箱机的运动分析
周春国1, 童 林2, 刘云霞1
2 = ar ctan( tg 2) 3 = ar ctan( tg 3)
收稿日期: 1999-05-07 作者简介: 周春国(1968- ) , 男( 汉族) , 湖南常宁人, 西安理工大学讲师
第4期
周春 国等: 啤酒瓶装箱机的运动分析
591
C 点坐标即为:
x c = l3cos 3
( 2)
文献标识码: A
引 言
啤 酒瓶装箱机 用于将啤 酒瓶自动装 进塑料( 纸) 箱里, 适 用于啤酒 ( 饮料) 瓶装生 产线的装箱 工序, 也适用于其 它
行业的瓶子装箱工作。它是由抓头充气、放气来实现抓、放
瓶子的。通过机械运动、气动和 电控, 把瓶子准确、可靠地放
进箱子里。主机由带制动器的双速电机驱动, 通过独特的双 四杆机构, 使瓶子提升和降落运动准确平稳。如图 1 所示。
为了计算方便, 取轴 X 与 L 4 一致, 并取轴 X 为各构件 转角 的起始线。
A B + BC + DA - DC = 0 投影方程式:
l1co s 1 + l2cos 2 + l4co s 4 = l3cos 3
( 1)
l1sin 1 + l2sin 2 + l4sin 4 = l3sin 3
图2
∵ 4 = 0, ∴ 令 l1cos 1 + l4 = a, l1sin 1 = b
a + l2co s 2 = l3cos 3
整理得
b + l2sin 2 = l3sin 3
又令
a2 +
b2 +
l
2 2
-
2a l 2
l
2 3
+
co s 2 +
b a
sin
2
=
0
a2 +
b2 +
l
2 2
-
2al 2
以 免造 成啤酒 瓶的 破碎。为
图1
了研 究装箱机在 工作过程 中运动情况, 本文对 装箱机中 的
连杆 机构用矩阵 法进行运 动分析及编 程计算, 并对结果 进 行了综合分析。
1 矢量封闭多边形的建立 为了对该机构进行运动分析, 先建立一直角坐标系, 并
将各构件以矢理形式表示出来, 如图 2 所示。取其中一个四 杆机构为例。
[ 1] 孙桓、等. 机械原理[ M ] . 北京: 高等教育出版社, 1996 [ 2] 杨兰生等. 机械原 理电算程序设计[ M ] . 北京: 中国展望出版
社, 1985 [ 3] 谭浩强. C 程序设计[ M ] . 北京: 清Байду номын сангаас大学出版社, 1991
Motion Analysis of Beer Bottle Packing Machine
l
2 3
=
A ,
b a
=
B
简化式为:
整理得:
A + cos 2 = - B 1 - co s2 2
cos 2 = - 2A ±
4A 2 - 4( 1 + B 2) ( A 2 - B2) 2( 1 + B 2)
t an 2 =
1 - co s2 2 cos 2
t an 3 =
b+ a+
l2sin 2 l2cos 2
装 箱 机 工 作 进 程 中, 起 步 和 终 止均 缓 慢 平 稳, 而 中
途 运 动 较快 , 空 回 程 快速 运 行, 缩短 了非 工作时 间, 提高
了 生产 效率。从 装箱机 的工
作 性 质 来看 , 在 抓 瓶 和放 瓶
过 程 中, 不 允 许 有 较 大的 速
度 突变, 即加 速度不 能太 大,
2 编制和绘图程度
根 据以 上
推 导出 的 公
式, 并 将 已 知 各杆 的长度 和
原动 件的转 数
等 参 数 代 入,
用计 算机进 行
编 程 计 算。 C 语言 是目前 最
流行 的通用 程
序设 计语言 之
一, 它 不 但 具
备 数 值 计 算、 逻 辑 计 算、位
图 3 流程图
运算 和字符 串
处理功能, 而且具备很强的绘图能力, 可以将计算 出的数据
ZHOU Chun-guo1, T ONG L in, L IU Yun-xia
( 1 X i′an U niv ersity of T echno lo gy , X i′an 710048)
Abstract: Beer bottle packing machine is made by plane connect ing r od mechanism. In or der t hat it w or ks r elia bly and mo ves smoo thly , w e ado pted mat rix metho d to analy ze it s mo tio n. Such analysis is ver y impor tant fo r desig ning beer packing machine.
以图 形或动画的 形式表达 出来, 很直 观, 因 此, 我 们采用 C 语言进行编程。程序调试通过后, 在计算 机屏幕上不仅能显
示出抓头位置、速度和加速度的计算结果, 以及显 示三者的 曲线 图, 而且 能以动画 的形式来模 拟装箱机的 整个运动 过
程, 非常直观形象, 达到了预期的目的。程序的流程图 见图 3, 程序略。
头整个工作过程中的加速度来看, 在抓瓶和放瓶那一段, 抓 头加速度 不大, 工作时不会 碰坏瓶子, 尽管在 中间过 程中, 加速度有一个突变, 但不会 对瓶子产生破坏。
以上对装 箱机抓头 的位置、速度和加 速度的计 算和分 析, 表明了我们设计的装箱 机连杆机构尺寸是正确的, 与装 箱机的工作要求完全一致。
y c = l3sin 3
依 次利用 该方 法选择 几个 封闭多 边形 求出 其它各 点的 坐
标。再利用 坐标平移和坐标旋转 得到真实坐标 x ′o′y ′下 的 坐标。
将 式( 1) 对时 间取 一次导 数, 经过 整理即 可得 到 C 点 的 速度 vc , 将式( 1) 对时间 取二次导 数, 经 过整理 即可得 C 点的加速度 ac 。同理, 利用其它几个封闭 多边形即可求出装 箱抓头的位置、速度和加速度。
了预定位置 的要
求, 轨 迹 曲 线 连 续、光滑; 第 二, 抓
图 4 计算结果曲线
头在开始抓 瓶和
最 后放瓶 时, 速度较 慢, 在中 间工作 过程 和空 回程 速度 较
快, 有急回运 动, 节 省了时间, 提高了 工作效率 ; 第 三, 从 抓
Key words: P acking machine; P lane connecting ro d mechanism; M atr ix method
3 计算结果分析
从 计算 结 果
来看, 我 们设计 的
装箱机连杆 结构
尺寸完全能 够满
足使 用要 求, 见 图
4。第一, 抓头的轨
迹比 较理 想, 满 足
( 1 西安理工大学, 西安 710048; 2 西安轻工机械设计研究所, 西安 710048)
周春国
摘 要: 啤酒瓶装箱机是由平面连杆机构组成, 为了使其工作 可靠和运动平稳, 采用矩阵
法进行运动分析, 这对装箱机的设计是非常必要的。
关 键 词: 装箱机; 连杆机构; 矩阵法
中图分类号: T H112
第 19 卷 第 4 期 2000 年 7 月
机械科学与技术 M ECHA N ICA L SCI ENCE A N D T ECHN OL O GY
文章编号: 1003-8728( 2000) 04-0590-02
V o l. 19 No . 4 July 2000
啤酒瓶装箱机的运动分析
周春国1, 童 林2, 刘云霞1
2 = ar ctan( tg 2) 3 = ar ctan( tg 3)
收稿日期: 1999-05-07 作者简介: 周春国(1968- ) , 男( 汉族) , 湖南常宁人, 西安理工大学讲师
第4期
周春 国等: 啤酒瓶装箱机的运动分析
591
C 点坐标即为:
x c = l3cos 3
( 2)
文献标识码: A
引 言
啤 酒瓶装箱机 用于将啤 酒瓶自动装 进塑料( 纸) 箱里, 适 用于啤酒 ( 饮料) 瓶装生 产线的装箱 工序, 也适用于其 它
行业的瓶子装箱工作。它是由抓头充气、放气来实现抓、放
瓶子的。通过机械运动、气动和 电控, 把瓶子准确、可靠地放
进箱子里。主机由带制动器的双速电机驱动, 通过独特的双 四杆机构, 使瓶子提升和降落运动准确平稳。如图 1 所示。
为了计算方便, 取轴 X 与 L 4 一致, 并取轴 X 为各构件 转角 的起始线。
A B + BC + DA - DC = 0 投影方程式:
l1co s 1 + l2cos 2 + l4co s 4 = l3cos 3
( 1)
l1sin 1 + l2sin 2 + l4sin 4 = l3sin 3
图2
∵ 4 = 0, ∴ 令 l1cos 1 + l4 = a, l1sin 1 = b
a + l2co s 2 = l3cos 3
整理得
b + l2sin 2 = l3sin 3
又令
a2 +
b2 +
l
2 2
-
2a l 2
l
2 3
+
co s 2 +
b a
sin
2
=
0
a2 +
b2 +
l
2 2
-
2al 2
以 免造 成啤酒 瓶的 破碎。为
图1
了研 究装箱机在 工作过程 中运动情况, 本文对 装箱机中 的
连杆 机构用矩阵 法进行运 动分析及编 程计算, 并对结果 进 行了综合分析。
1 矢量封闭多边形的建立 为了对该机构进行运动分析, 先建立一直角坐标系, 并
将各构件以矢理形式表示出来, 如图 2 所示。取其中一个四 杆机构为例。