• 凸轮在制药机械中的应用——安瓿拉丝灌 凸轮在制药机械中的应用——安瓿拉丝灌 封机气动拉丝封口机构

　　• 一、凸轮机构工作原理 • 图示的凸轮机构是活塞式内燃机的进气机构。 当凸轮从图示位置逆时针转动时，凸轮轮廓 将推动进气阀门推杆迅速上升至最高位置，使进 气阀门在短时间内完全打开，气缸快速进气；凸 轮继续转动时，进气阀门推杆在弹簧力的推动下 将下降到最低位置并保持一段时间，将进气阀门 关闭，直到下一个循环再进气前为止。

　　• 对心式曲柄滑块机构较偏置式曲柄滑块机 构工作行程大，受力情况好，因此在制药 生产中应用广泛。 图示为曲柄滑块机构在 药品包装设备中的送盒机构中的应用。

　　• 在播放幻灯片前，将“宏”的“安全性” 在播放幻灯片前，将“ 安全性” 设置为“ 设置为“低”时，在幻灯片放映过程中， 随时用鼠标点击右上角的数字，即可显示 当前的时间。

　　• 二、铰链四杆机构的演化机构 • 1．曲柄滑块机构 具有一个移动副和三个转动 副的机构称为曲柄滑块机构。 曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演变而来的 (当摇杆为无限长时)，其中与机架4构成移动副的 当摇杆为无限长时)，其中与机架4 块状构件3称为滑块。当曲柄1连续转动时，滑块3 块状构件3称为滑块。当曲柄1连续转动时，滑块3 将沿导轨作往复直线移动。图中曲柄回转中心A 将沿导轨作往复直线移动。图中曲柄回转中心A 到滑块导轨中心线的距离e称为偏距，当e0时称为 到滑块导轨中心线的距离e称为偏距，当e0时称为 偏置式曲柄滑块机构，

　　• 根据实际机械绘制机构运动简图时，应首先分析 该机械的实际结构组成及其运动状况，找出机构 的原动件（运动规律已知的构件）、从动件（随 原动件的运动而运动的构件）和固定件( 原动件的运动而运动的构件）和固定件(机架，支 承活动件的构件) 承活动件的构件)，然后沿着传动路线一一确定各 构件的运动副的种类和数量，测量出各构件上与 运动有关的尺寸，然后再选择适当的比例尺和视 图平面( 图平面(一般以多数构件的运动所在面或其平行平 面)用运动副的代表符号和简单线条绘制出该机构 的运动简图。

　　• 凸轮机构主要由凸轮、从动杆及机架三个 构件组成。凸轮是一个具有不规则曲线轮 廓或凹槽的构件。在凸轮机构里，凸轮一 般用作主动件，并作等速转动或往复直线 移动。与凸轮轮廓接触并传递动力和实现 预定运动规律的构件即为从动杆，它一般 作往复直线运动或摆动。凸轮机构广泛应 用于各种制药机械中。

　　• 3．双摇杆机构 在铰链四杆机构中，若 两连架杆均为摇杆时称为双摇杆机构。如 图示的鹤式起重机机构和图示的飞机起落 架机构等都是它的应用实例。

　　• 铰链四杆机构三种类型的判据如下： • 当短杆与最长杆长度之和小于等于其他二杆长度 之和时，若最短杆为机架，则为双曲柄机构；最 短杆的对杆为机架，则为双摇杆机构；最短杆的 邻杆为机架，则为曲柄摇杆机构。 • 当短杆与最长杆长度之和大于其他二杆长度之和 时，不论何杆为机架，均为双摇杆机构。

　　• 如图示为糖浆灌装设备喷嘴升降系统中的 连杆机构, 连杆机构,其主要功用是实现给定的运动规 律或实现给定的运动轨迹。

　　• 平面四连杆机构包括铰链四杆机构及其演 化机构 • 一、铰链四杆机构 • 凡由转动副（铰链）联接的四杆机构即称 为铰链四杆机构, 为铰链四杆机构,其机构简图的基本型式如 图3—8所示。固定不动的杆4称为机架，与 所示。固定不动的杆4 机架相连的杆1与杆3 机架相连的杆1与杆3称为连架杆，连接两 连架杆的称为连杆。

　　• (2)空间运动副 若组成运动副的两构件只能 (2)空间运动副 作空间相对运动，则称该运动副为空间运 动副。如图示即为常用的螺旋副和球面副。

　　• 三、平面机构运动简图 • 实际构件的外形通常比较复杂，为了便于 研究机械的运动，可以忽略构件的外形和 运动副的结构，用简单的线条和符号表示 构件和运动副，并按一定的比例定出各运 动副的位置，这种能表达各构件相对运动 关系的简图即为为机构运动简图。

　　• 在铰链四杆机构中连杆2通常作复杂的平面 在铰链四杆机构中连杆2 运动，连架杆1 运动，连架杆1和3绕各自的回转中心A和D 绕各自的回转中心A 转动。其中能作整周回转运动的称为曲柄， 仅能在某一角度范围内摆动的称为摇杆。

　　• 铰链四杆机构有三种基本类型。 • 1．曲柄摇杆机构 铰链四杆机构中若两连 架杆一为曲柄，一为摇杆；则该四杆机构 称为曲柄摇杆机构。 • 曲柄摇杆机构能将整周回转运动转换为往 复摆动。在这种情况下曲柄为原动件，做 等速转动；摇杆为从动件做变速往复摆动。

　　• 曲柄摇杆机构也能使摆动转换为整周回转 运动。此时，摇杆为原动件，作往复摆动， 而曲柄为从动件作整周回转运动。如图所 示的家用缝纫机的踏板机构即是这种情况 的应用实例。

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　　• 2．双曲柄机构 在铰链四杆机构中，当 两连架杆均为曲柄时称为双曲柄机构。如 图示的惯性筛机构和图示的火车车轮的联 动机构等都是它的应用实例。

　　• 第一节 基础知识 • 一、机构、构件与零件 在制药机械中，各种机器都是由 种类有限的机构，如连杆机构、凸轮 机构、间歇运动机构、以及其他一些 常用机构所组成。如图3 常用机构所组成。如图3-1所示的圆盘 药片计数装置就是由连杆机构、凸轮 机构和槽轮机构等组成。

　　• 当e=0时称为对心式曲柄滑块机构，在对心式曲柄 e=0时称为对心式曲柄滑块机构，在对心式曲柄 滑块机构中，在曲轴回转一周的过程中，曲柄与连 杆两次共线，且与导轨的中心线重合，对应滑块移 动的两个极限位置Cl C2之间的距离s 动的两个极限位置Cl 、C2之间的距离s称为滑块的 行程。

　　• 总之，机器由机构 组成，机构由构件 组成，而构件由一 个或若干个零件组 成。

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　　• 图3-1 圆盘药片计数装置 • 1-电磁振动器；2-落片漏 电磁振动器；2 斗；3 托盘；4 斗；3-托盘；4-数片孔板； 5-压杆；6-蜗杆；7-大齿轮； 压杆；6 蜗杆；7 8-变换手柄；9-槽轮；10变换手柄；9 槽轮；10曲柄轮；11-小齿轮；12、 曲柄轮；11-小齿轮；12、 15-蜗轮；13-旋臂；1415-蜗轮；13-旋臂；14-凸 轮；16-电机；17轮；16-电机；17-挡瓶闸 门

　　• 设在该机构中，组成的低副数是PL个，组成的高 设在该机构中，组成的低副数是P 副数是P 副数是PH个，则该机构的全部运动副的约束数就 共有2P 共有2PLPH个。如W表示机构尚保留的自由度， 个。如W 则 • W=3(n-1)-2PL-PH W=3(n-1)(3-1) (3• W就是机构所具有的独立运动数目，即自由度。 要使机构具有确定的运动，则原动件数目应等于 机构的自由度。这就是机构具有确定运动的条件。

　　副的两构件只能沿某 一轴线作相对移动， 则称该运动副为移 • 动副。图3—3中所示 动副。图3 构件1 构件1与2组成的运动 副就是移动副，

　　• (2)高副 两构件通过点或线)高副 副称为高副。 • 如图所示的凸轮1与从动杆2及轮齿1与轮齿 如图所示的凸轮1与从动杆2及轮齿1 2的联接都是高副。

　　• 四、平面机构的自由度 • 所谓机构的自由度，即机构所具有的独立运动数 目。 平面机构中的每个构件，在未用运动副与其 他构件联接之前，都有三个自由度( XOY平面直 他构件联接之前，都有三个自由度(在XOY平面直 角坐标体系中有沿X轴、Y 角坐标体系中有沿X轴、Y轴方向的二个移动和绕 任意点的一个转动) 任意点的一个转动)，而在联接之后，由于受到运 动副的约束，失去某些自由度。平面低副使被联 接构件失去两个自由度，保留一个自由度( 接构件失去两个自由度，保留一个自由度(构件的 相对转动或移动)，即其约束数为2 相对转动或移动)，即其约束数为2；

　　• 现以图所示的颚式粉碎机为例说明机构运 动简图的画法。 • （1)确定原动件、从动件及固定件 ，该机 1)确定原动件、从动件及固定件 构是由偏心轴2（主动件），动颚3 构是由偏心轴2（主动件），动颚3、肘板 （从动件4）及机架1 （从动件源自文库）及机架1（固定件）所组成的 曲柄摇杆机构。

　　第二节 连杆机构 各构件之间均以低副相连接的机构称为连 杆机构。 由于它能实现多种运动形式的转换, 由于它能实现多种运动形式的转换, 并具有结构简单、制造容易、使用寿命长等一 系列的优点，因此在许多制药机械上都可以看 到它的应用。 平面四杆机构是由四个构件用低副( 平面四杆机构是由四个构件用低副(转动副 和移动副)组成的机构, 和移动副)组成的机构,是组成其他多杆机构的 基础. 基础.本章只讨论连杆机构中最简单、最基本的 也是制药机械中应用最广泛的平面四杆机构。

　　• 二、运动副及其分类 机构是由若干个构件组合成的，相临的 两个构件应以适当的方式相互联接，才能 保持确定的相对运动。两个构件直接接触 而又能保持一定形式相对运动的联接称为 运动副。根据运动副联接的两构件空间位 置的不同，运动副可分为平面运动副和空 间运动副。

　　• 1．平面运动副 若运动副只允许两构件在 同一平面或相互平行平面内作相对运动， 则称为平面运动副。平面运动副又可分为 低副和高副。 • （1）低副 两构件通过面接触组成的运动 副称为低副。低副又可分为转动副和移动 副。 • ①转动副 若组成运动副的两构件只能在 一个平面内作相对转动，则称该运动副为 转动副，也称铰链。

　　机构是由一个或几个构件组成并能实现 运动的传递和转换的机械系统。机构又是 由若干构件所组成。构件是机械系统的最 小运动单元。而构件可以是一个零件，也 可以是由几个零件构成的刚性整体零件, 可以是由几个零件构成的刚性整体零件,是 机械系统的最小组成单元。构件与零件的 主要区别在于：构件是运动的单元，它作 为一个整体参与运动，而零件是制造的单 元。

　　• (2)确定各运动副的类型和数目 偏心轴2 (2)确定各运动副的类型和数目 偏心轴2 与机架1组成转动副A，偏心轴2与动颚3 与机架1组成转动副A，偏心轴2与动颚3组 成转动副B，肘板4与动颚3组成转动副C 成转动副B，肘板4与动颚3组成转动副C， 肘板4与机架1组成转动副D 肘板4与机架1组成转动副D。整个机构共有 4个转动副。 • (3)选择视图平面及比例尺，定出各运动副 (3)选择视图平面及比例尺，定出各运动副 的相对位置 ， 用构件和运动副的代表符号 绘出机构运动简图。

　　• 而组成平面高副的两个构件，失去了沿过接触点 法线n 法线n-n方向的移动，但可绕接触点转动及沿过接 触点切线t 触点切线t-t方向的移动。所以平面高副仅使联接 构件失去一个自由度，保留了二个自由度，即其 约束数为1 约束数为1。 • 若一个平面机构由n个构件组成，其中1个构件为 若一个平面机构由n个构件组成，其中1 固定不动的机架，则该机构共有n 固定不动的机架，则该机构共有n-1个活动构件。 每个活动构件在联接之前有3个自由度，则n 每个活动构件在联接之前有3个自由度，则n-1个 构件就有3(n-1)个自由度，而在联接之后，由于受 构件就有3(n-1)个自由度，而在联接之后，由于受 运动副的约束，机构的自由度将大为减少。