机械装置包装机推包机构设计讲解.docx
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机械装置包装机推包机构设计讲解
摘要：
包装机推包机是一种包装机中不可缺少的一部分，它推送物品到达指定包装工作台
该机构取代了传统的人工移动物品，工作效率底的缺点，
我所设计的推包机构推包，回程一体的全自动化功能
其主要设计思路来自于对传统工艺分解,然后按照相应功能的机构部件进行设计,对比,选定,以及优化组合.综合利用凸轮的往复运动,齿轮的传动运动，以及减速器的定植调速比的设定..利用AutoCad软件强大绘图功能,和Word的编辑功能,把设计方案图文并茂,栩栩如生.
关键字：
凸轮推包回程齿轮传动
一、总论及设计
1.1功能要求
推包机构能够实现推送，回程全自动一体化的一个机构。
它由推刨机构，回程机构以及电动机组成
设计数据与要求现需要设计某一包装机的推包机构，要求待包装的工件1（见图1）先由输送带送到推包机构的推头2的前方，然后由该推头2将工件由a处推至b处（包装工作台），再进行包装。
为了提高生产率，希望在推头2结束回程（由b至a）时，下一个工件已送到推头2的前方。
这样推头2就可以马上再开始推送工作。
这就要求推头2在回程时先退出包装工作台，然后再低头，即从台面的下面回程。
因而就要求推头2按图示的abcde线路运动。
即实现“平推—水平退回—下降—降位退回—上升复位”的运动。
要求每5-6s包装一个工件，且给定：
L=100mm,S=25mm,H=30mm.行程速比系数K在1.2-1.5范围内选取，推包机由电动机推动。
在推头回程中，除要求推头低位退回外，还要求其回程速度高于工作行程的速度，以便缩短空回程的时间，提高工效。
至于“cdea”部分的线路形状不作严格要求。
图1
要求每5-6s包装一个工件，且给定：
L=100mm,S=25mm,H=30mm.行程速比系数K在1.2-1.5范围内选取，推包机由电动机推动。
在推头回程中，除要求推头低位退回外，还要求其回程速度高于工作行程的速度，以便缩短空回程的时间，提高工效。
功能分析：
为使包装机推头完成规定的进给回程路线及运动规律，需将其运动功能分成两部分。
1.推头有直线进给运动，且有急回特性，为此需设计进给机构。
2.推头回程时有低头运动，为此需设计升降机构。
3.为完成规定路线，需使进给与升降联动，故需有连结机构。
机构选用：
功能
执行机构
工艺动作
执行机构
进给
推头
急回进给
转动导杆
摇杆
升降
推头
回程低头
——
凸轮
1.2工作原理以及工艺动作流程图
推包系统
推头平推至包装工作台
包装机推包机构运动
回程系统
推头平推—水平退回—下降—降位退回—上升复位”的运动。
二、传动方案
2.1传动方案的拟定及电动选择：
传动机构一般由原动机、传动装置和工作机三部分组成如图：
1——电动机 2——齿轮联轴器 3——减速器
2.1.1电动机的选择：
选择电机类型：
电动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，有电动机、内机、蒸汽机、水轮机、气轮机、液动机等。
电动机结构简单、工作可靠、控制方便、维护容易，一般机械上大多数是均采用电动机驱动。
电动机已经是系列化了，通常由专门的工厂按标准系列成批或大量生产。
机械设计中应根据工作的载荷、工作的要求、工作的环境、安装的要求及尺寸、重量有无特殊限制等条件，从产品目录中选择电动机的类型和结构形式、容量和转速，确定具体的型号。
择电动机的类型和结构型式。
生产的单位一般用三相交流电源，如无特殊的要求（如在较大范围内平稳地调速，经常启动和反转等），通常都采用三相交流异步电动机。
我国已制定了一标准的Ｙ系列是一般用途的全封闭的自扇冷鼠笼型三相异步电动机，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀气体和无特殊要求的机械，如金属切削机床、风机、输送机、搅拌机、农业机械食品机械等。
由于Ｙ系列还具有启动性好的优点，因此也适合某些对启动转矩要求较高的机械。
三相交流异步电动机根据其额定功率和满载转速的不同，具有系列型号。
为适应不同的安装需要，同一类的电动机结构又制成若干种安装形式。
各类型的电动机的参数和外型及安装尺寸可查手册。
2.1.2选定电动机的容量：
电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。
当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常的工作，或使用电动机因长期的过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且常常不在满载下运行，其效率和功率的因数都较低，造成浪费。
电机的容量的主要由电动机的运行时的发热情况决定，而发热又与其工作情况决定。
工作机所需工作功率
，应由机器工作阻力和运动参数计算得来的，可按下式计算：
其中：
T——工作机的阻力矩，
；
n——工作机的转速，
；
传动装置的总效率
组成传动装置的各部分运动副效率之积，即
其中：
分别为轴承、齿轮、斜齿轮的传动效率
按推荐的传动比合理范围，取一级传动i1=20-50，二级圆柱直齿轮的传动比i2=4-6,三级圆柱直齿轮的传动比i3=2-4,总的传动范围为40-200.
根据附Ⅱ。
2选择Y系列三相异步电动机
经过综合考虑决定选用Y132S—8型号电动机
考虑减小噪声、振动等方面的要求时，最好选用带传动。
当原动机驱动主动轮时，由于带与带轮间的摩擦（或啮合），便拖动从动轮一起转动，并传递一定动力。
带传动具有结构简单、传动平稳、选价低廉以及缓冲吸振等特点，在近代机械中被广泛应用。
带传动
链传动
但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。
蜗杆传动的传动比大，承载能力较齿轮低，常布置在传动系统的高速级，以获得较小的结构尺寸；同时，摩擦力大，发热大。
同时蜗杆传动在啮合处有相对滑动。
当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产生较严重的摩擦与磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化，因而摩擦损失较大，效率低；
根据以上的分析比较，再结合要求的工作条件可以得到，在此采带传动。
据以上分析，我选择的电动机是型号Y160M-4，转速为1440r/min,功率为11kw，功率因数为0.84，效率为88%。
三、主要执行结构方案设计
3.1推送回程机构
3.1.1推头左右运动
方案a：
1轴承2推头3凸轮
a方案所采用推送机构是如图所示的类似于曲柄滑块机构。
其主要由凸轮和推头组成。
该机构运动时，凸轮逆时针转动，带动推头运动，实现推头的左右来回的动作。
方案b:
方案a采用的是曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构的组合，优点是机构的稳定性好，可以实现所需的各种要求，产生的压力也大。
曲柄运动带动推头完成各种动作。
综上所述，b方案明显优于a方案，所以推头采用b方案的设计。
3.1.2推头上下运动
方案a
方案a所采用机构是如图所示的凸轮机构。
其主要由凸轮和推头串联而成。
该机构运动时，凸轮逆时针转动，带动推头运动，实现压和停歇的动作。
方案b:
方案b采用曲柄来带动从动件来实现运动。
当凸轮顺时针转动时，带动推头完成所需的各种动作。
此方案结构简单，不过这个有个缺点，就是它没有急回运动，此机构满足所需的要求，但工作效率不是很高，所以不是很理想。
该运动所需的时间长，从简便等各个方面的因素考虑，
3.2传动装置
3.2.1蜗杆传动
图2蜗杆传动
3.2.2直齿轮啮合传动
图3直齿轮啮合传动
3.3机械系统运动转换功能
根据执行构件的运动形式,绘制机械系统运动转换功能,如图6-1所示
减速2推头左右运动
电动机减速1
运动分支
减速2推头上下运动
图4
四、机械运动系统设计方案拟定
4.1拟定的方案：
在第三章中，我已经分析了a,b两个方案的各构件的功能特点。
根据分析和他们各自的工作原理。
现在对它们进行最佳组合。
如图：
方案a
1滑块机构
2推头
3凸轮
4电动机
5凸轮机构
方案b:
如下图
1滑块机构
2推头
3凸轮
4传动装置
5凸轮机构
6电动机
显而易见，综上所评方案a为最佳方案。
五、系统设计数据处理
5.1方案a的数据处理
方案a
1滑块机构
2推头
3凸轮
4电动机
5凸轮机构
设计数据如下：
转动比公式：
i12=n1/n2
（1）每5-6s包装一个工件.
（2）.行程速比系数K在1.2-1.5范围内.
（3）推头由低位退回
（4）驱动电机的功率为11KW，1450r/min。
5.1.1机械循环图的确定
A．确定机械运动循环时间：
T=1/Q
式中Q表示生产率Q=10个/分，则
T=1/Q=60/10=6S
B：
确定各个执行构件的简化运动线路图如下图
推头
090180270360
C:
确定凸轮的大小：
凸轮的基圆半径R：
70mm，从动件的最大位移为35mm
5.1.2传动装置的设计：
转动比公式：
i12=n1/n2
i12=w1/w2=960*6/60=96
即从电动机里传出的转速要减小96倍，传到机构上，才可以实现所需的运动
5.2传动机构的尺寸设计及数据处理
图5
1,2,3,5——传动齿轮,4---蜗杆齿轮
（二）计算传动装置的总传动比及分配各级传动比
在前面的方案设计中已确定此次设计的减速器为齿轮传动，并且采用展开式传动。
分配原则：
1、使各级的传动的承载能力大致相同（齿面的接触强度大致相等）。
2、使减速器能获得最小的外形尺寸和重量。
3、使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等，润滑方便。
选用减速器为三级传动，先经过三级减速后，再经过分流得到轧辊所需要的转速和方向，经过综合考虑选得
名称
模数
齿数
半径
转速r/min
齿轮1
5
48
192
1450
齿轮2
5
32
128
967
齿轮3
5
16
64
1450
齿轮5
5
96
64
15
蜗杆4
5
1
30
1450
5.3成品的尺寸设计
包装尺寸（mm）：
长×宽×高810×1650×1300
重量：
150kg
六、设计小结
通过这两周对推包机的设计，加深了对这门课程的理解.在设计的过程中，对各机构的运动，组成，图示的绘画等都有了进一步的了解。
机械学作为一门基础学科，内容涉及面广，它与我们现在学习的多种学科，联系紧密，它的综合性更强。
通过这次设计让我们对所学知识有了更深的理解,并初步体会到对实际的应用,同时在设计过程中感到非常有趣!
参考文献
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