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[摘 要]本文通过对玻璃瓶印花机功能模块的分解和设计计算，并利用MATLAB等仿真软件进行仿真校核，得出在特定及一般条件下此机床所需要的结构设计、尺寸及材料等必要数据和资料，对于同类机床设计亦有借鉴作用。
[关键词]玻璃瓶印花机；设计；仿真
中图分类号：TE369 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）34-0383-01
1.机械传动系统的设计计算
1.1 机械传动系统概述
传动系统位于原动机和执行系统之间，将原动机的运动和动力传递给执行系统。主要作用为：进行功率传递；使执行机构能克服阻力作功；实现增速、减速或变速传动；变换运动形式；进行运动的合成和分解；实现分路传动和较远距离传动。在实现机器功能的条件下，传动环节应尽量简短，机构和零件数目应较少，尺寸紧凑，来提高整个装置的传动效率。根据执行系统對动力、传动比或速度变化的要求以及原动机的工作特性，选择合适的传动装置类型，完成从原动机到各执行机构之间的传动系统的总体布置方案。
1，2 传动装置各部件的选择与确定
由于实际工作环境需要，电动机的功率不应过大，故选择Y系列电动机，规格为：转速600r/min。所需分配轴转速为30，故传动比i=n分配轴/n输出轴=30/600=25/100*20/50*20./40，所以选择配套齿轮1齿数为25，齿轮2齿数为100，齿轮3齿数为20，齿轮4齿数为50，齿轮5齿数为20，齿轮6齿数为40。
处于安装方便的考虑，选择链轮传动为1：1，链轮齿数统一选择为19齿，用于有冲击的情况。当速比低时，用高齿数链轮可以大大减少链节的转动量、链条的拉伸负荷和轴承的负荷，提高整个装置的稳定性。
2.执行机构的选型及评价以及设计步骤或分析计算过程
2.1 弧形图章印花机构的设计
由于其工作环境对工作平稳性要求较高，故选用槽凸轮机构，其运动特性为凸轮绕支点转动，连接滚子的质感只能上下移动，而滚子只能在槽凸轮所限定的槽内滚动，使直杆以一定的运动曲线上下运动；其运动方程如下：
3.设计方案初选
3.1 总体设计方案描述
电动机通过减速器减速后，经联轴器驱动主轴。此时，固联在其上地槽轮机构的拨盘驱动槽轮带动输送链作单向间歇转动，同时，固联主轴末端的圆柱凸轮齿轮齿条机构使得定位压块作水平方向地往复移动，以便压紧瓶颈端面或松開。同时，主轴分过链传动和直动从动件盘形凸轮机构使得从动件下端装有上墨系统地印花弧形图章作上下往复移动。
3.2 设计方案数据
分配轴转速30，玻璃瓶单程移距120mm，印花图章上下移距55mm，定位压块左右移距30mm。
4.仿真校核
4.1 弧形图章印花机构选用机构：槽凸轮机构
对槽凸轮机构运动特性进行MATLAB仿真实验，数据显示主动轮转0-120度时，槽凸轮位置不变，120-180度时，槽凸轮下降55mm，运动曲线为正弦函数，180-270度时，槽凸轮机构开始印花，270-330度时，槽凸轮上升运动，上升55mm，330-360度，凸轮静止。
主动轮转0-120度时，槽凸轮速度为0，120-180度时，槽凸轮下降55mm，速度曲线为余弦函数，在150度时达到最大为-6.283，180-270度时，槽凸轮机构开始印花，270-330度时，槽凸轮上升运动，上升55mm，速度曲线为余弦函数，在300度时速度达到最大为6.283，330-360度，凸轮静止。
主动轮转0-120度时，槽凸轮加速度为0，120-180度时，槽凸轮下降55mm，加速度曲线为正弦函数，在135度时达到最小为-1.034，在165度时达到最大为1.034，180-270度时，槽凸轮机构开始印花，270-330度时，槽凸轮上升运动，上升55mm，加速度曲线为正弦函数，在285度时加速度达到最大为1.034，在315度时达到最小为-1.034，330-360度，凸轮静止。
4.2 定位压块机构选用机构：圆柱凸轮机构
对圆柱凸轮运动特性进行MATLAB仿真实验，数据显示主动轮转0-100度时，圆柱凸轮位置不变，100-150度时，圆柱凸轮移动60mm，定位压块左移30mm，运动曲线为正弦函数，150-300度时，圆柱凸轮机构压紧瓶子，300-350度时，圆柱凸轮运动60mm，定位压块右移30mm，350-360度，凸轮静止。
主动轮转0-100度时，槽凸轮加速度为0，100-150度时，圆柱凸轮移动60mm，速度曲线为余弦函数，在125度时达到最大为7.54，150-300度时，圆柱凸轮机构加紧瓶子，300-350度时，定位滑块右移30mm，速度曲线为余弦函数，在325度时速度达到最小为-7.54，350-360度，凸轮静止。
主动轮转0-100度时，槽凸轮加速度为0，100-150度时，圆柱凸轮移动60mm，加速度曲线为正弦函数，在112.5度时达到最大为1.49，在137.5度时达到最小为-1.49，150-300度时，圆柱凸轮机构开始顶紧瓶子，300-350度时，定位滑块右移30mm，加速度曲线为正弦函数，在312.5度时加速度达到最小为-1.49，在337.5度时达到最大为1.49，350-360度，凸轮静止。
4.3 步进链机构选用机构：槽轮机构
对槽轮运动特性进行MATLAB仿真实验，数据显示主动轮转0-90度时，步进链开始移动，移距为120mm，在45度时角速度达到最大为7.584，，90-360度，槽轮无运动。主动轮转0-90度时，步进链开始移动，移距为120mm，在34度时角加速度达到最大为53.3，在56度时角加速度达到最小为-53.3，90-360度，槽轮无运动。
参考文献
[1] 申永胜.机械原理教程.北京：清华大学出版社，2015.
[2] 刘政昆.间歇运动机构.大连：大连理工大学出版社，1991.
[3] 石永刚，徐振华.凸轮机构设计.上海：上海科学技术出版社，1995.
[4] 周开勤.机械零件手册.北京：高等教育出版社，2001.
[关键词]玻璃瓶印花机；设计；仿真
中图分类号：TE369 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）34-0383-01
1.机械传动系统的设计计算
1.1 机械传动系统概述
传动系统位于原动机和执行系统之间，将原动机的运动和动力传递给执行系统。主要作用为：进行功率传递；使执行机构能克服阻力作功；实现增速、减速或变速传动；变换运动形式；进行运动的合成和分解；实现分路传动和较远距离传动。在实现机器功能的条件下，传动环节应尽量简短，机构和零件数目应较少，尺寸紧凑，来提高整个装置的传动效率。根据执行系统對动力、传动比或速度变化的要求以及原动机的工作特性，选择合适的传动装置类型，完成从原动机到各执行机构之间的传动系统的总体布置方案。
1，2 传动装置各部件的选择与确定
由于实际工作环境需要，电动机的功率不应过大，故选择Y系列电动机，规格为：转速600r/min。所需分配轴转速为30，故传动比i=n分配轴/n输出轴=30/600=25/100*20/50*20./40，所以选择配套齿轮1齿数为25，齿轮2齿数为100，齿轮3齿数为20，齿轮4齿数为50，齿轮5齿数为20，齿轮6齿数为40。
处于安装方便的考虑，选择链轮传动为1：1，链轮齿数统一选择为19齿，用于有冲击的情况。当速比低时，用高齿数链轮可以大大减少链节的转动量、链条的拉伸负荷和轴承的负荷，提高整个装置的稳定性。
2.执行机构的选型及评价以及设计步骤或分析计算过程
2.1 弧形图章印花机构的设计
由于其工作环境对工作平稳性要求较高，故选用槽凸轮机构，其运动特性为凸轮绕支点转动，连接滚子的质感只能上下移动，而滚子只能在槽凸轮所限定的槽内滚动，使直杆以一定的运动曲线上下运动；其运动方程如下：
3.设计方案初选
3.1 总体设计方案描述
电动机通过减速器减速后，经联轴器驱动主轴。此时，固联在其上地槽轮机构的拨盘驱动槽轮带动输送链作单向间歇转动，同时，固联主轴末端的圆柱凸轮齿轮齿条机构使得定位压块作水平方向地往复移动，以便压紧瓶颈端面或松開。同时，主轴分过链传动和直动从动件盘形凸轮机构使得从动件下端装有上墨系统地印花弧形图章作上下往复移动。
3.2 设计方案数据
分配轴转速30，玻璃瓶单程移距120mm，印花图章上下移距55mm，定位压块左右移距30mm。
4.仿真校核
4.1 弧形图章印花机构选用机构：槽凸轮机构
对槽凸轮机构运动特性进行MATLAB仿真实验，数据显示主动轮转0-120度时，槽凸轮位置不变，120-180度时，槽凸轮下降55mm，运动曲线为正弦函数，180-270度时，槽凸轮机构开始印花，270-330度时，槽凸轮上升运动，上升55mm，330-360度，凸轮静止。
主动轮转0-120度时，槽凸轮速度为0，120-180度时，槽凸轮下降55mm，速度曲线为余弦函数，在150度时达到最大为-6.283，180-270度时，槽凸轮机构开始印花，270-330度时，槽凸轮上升运动，上升55mm，速度曲线为余弦函数，在300度时速度达到最大为6.283，330-360度，凸轮静止。
主动轮转0-120度时，槽凸轮加速度为0，120-180度时，槽凸轮下降55mm，加速度曲线为正弦函数，在135度时达到最小为-1.034，在165度时达到最大为1.034，180-270度时，槽凸轮机构开始印花，270-330度时，槽凸轮上升运动，上升55mm，加速度曲线为正弦函数，在285度时加速度达到最大为1.034，在315度时达到最小为-1.034，330-360度，凸轮静止。
4.2 定位压块机构选用机构：圆柱凸轮机构
对圆柱凸轮运动特性进行MATLAB仿真实验，数据显示主动轮转0-100度时，圆柱凸轮位置不变，100-150度时，圆柱凸轮移动60mm，定位压块左移30mm，运动曲线为正弦函数，150-300度时，圆柱凸轮机构压紧瓶子，300-350度时，圆柱凸轮运动60mm，定位压块右移30mm，350-360度，凸轮静止。
主动轮转0-100度时，槽凸轮加速度为0，100-150度时，圆柱凸轮移动60mm，速度曲线为余弦函数，在125度时达到最大为7.54，150-300度时，圆柱凸轮机构加紧瓶子，300-350度时，定位滑块右移30mm，速度曲线为余弦函数，在325度时速度达到最小为-7.54，350-360度，凸轮静止。
主动轮转0-100度时，槽凸轮加速度为0，100-150度时，圆柱凸轮移动60mm，加速度曲线为正弦函数，在112.5度时达到最大为1.49，在137.5度时达到最小为-1.49，150-300度时，圆柱凸轮机构开始顶紧瓶子，300-350度时，定位滑块右移30mm，加速度曲线为正弦函数，在312.5度时加速度达到最小为-1.49，在337.5度时达到最大为1.49，350-360度，凸轮静止。
4.3 步进链机构选用机构：槽轮机构
对槽轮运动特性进行MATLAB仿真实验，数据显示主动轮转0-90度时，步进链开始移动，移距为120mm，在45度时角速度达到最大为7.584，，90-360度，槽轮无运动。主动轮转0-90度时，步进链开始移动，移距为120mm，在34度时角加速度达到最大为53.3，在56度时角加速度达到最小为-53.3，90-360度，槽轮无运动。
参考文献
[1] 申永胜.机械原理教程.北京：清华大学出版社，2015.
[2] 刘政昆.间歇运动机构.大连：大连理工大学出版社，1991.
[3] 石永刚，徐振华.凸轮机构设计.上海：上海科学技术出版社，1995.
[4] 周开勤.机械零件手册.北京：高等教育出版社，2001.