包装机推包机构设计说明书.docx

包装机推包机构设计说明书.docx

《包装机推包机构设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《包装机推包机构设计说明书.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

包装机推包机构设计说明书

机械原理课程设计

包

装

机

推

包

机

构

说

明

书

西南交通大学峨嵋校区机械工程系

机电一体化专业08级2班

姓名：

董智

指导老师：

温亚莲

2010年12月11日

机械原理设计说明书

包装机推包机的设计

摘要

包装机是一个产品生产和外包的机器的统称，其主要功能是包装各种产品，而包装机推包机构则是给包装机提供包装产品的机构，其主要功能就是从生产线将产品输送到包装机的相应入口，该机构的运动是一个按一定轨迹的循环往复运动。

随着科技的发展，包装机的更新换代，也迫使推包机构的革新，输送产品的过程不可轻视，推包机构的运用影响到包装机的效率和质量，因而设计者在设计推包机的同时提供了推包机构的设计，另外也有人专门为各种设备设计推包机构。

包装在当今社会相当流行，对于任何产品出厂的最后一步大多是包装，因此包装机的推包机构也是很有市场的。

关键字：

包装机推包机构输送

Packingupcharteraircraftdesign

Summary

Packerisaproductofoutsourcingproductionandmachinerycollectively.Itsmainfunctionistoavarietyofpackagingproducts,packagingmachineandpushpackagebodyistoprovidepackagingproducts,packagingmachineanditsmainfunctionistheproductfromtheproductionlinewillbetransportedtoThecorrespondingpackagingmachineentrancetothesportsbodiesarebasedonacertaintrajectoryofthecampaigncycle.

Withthedevelopmentofscienceandtechnology,theupgradingofpackagingmachines,forcingupthebodybaginnovation,productdeliveryprocessshouldnotbeunderestimated,pushingthebodybagtotheimpactoftheuseofpackagingmachineefficiencyandquality,andthereforedesignerspushedthecharteratthesametimeAtthesametime,providemostofthebodiespushedthepackagedesign,itwasalsoavarietyofequipmentdesignedspecificallyforthepushpackagebody.

Packagingisverypopularintoday'ssociety,anyproductmanufacturedmostofthelastofapackage,thepackagingmachineisalsoabodybaguptheirmarkets.

Keywords:

transportPackingupcharteraircraftdesign

第一章设计题目

1总功能要求

2设计数据

第二章机构设计

1机构选择

2机构组合

第三章方案是拟定和评价

1方案的拟定

2方案的评价

第四章机构运动尺度综合

1运动示意图

2功能元分解

第五章运动设计及参数

1减速设备

2位置、速度、加速度的分析

第六章运动循环图

第七章设计总结

第八章参考文献

第一章设计题目

现需设计某一包装机的推包机构，要求待包装的工件1（见图6—26）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件。

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abcdea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。

1总功能要求

图1.2推包机构执行构件运动要求

包装机推包机构是一个特殊的输送机构，如图1.1是推包机构的整体外形，如图1.2为其简单的示意图，机构将零件有a点输送到b点再由cde回到a点，机构的执行构件是端点实现近似矩形轨迹。

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功效。

2设计数据

1）电机驱动，即必须有曲柄。

2）输送架平动，其上任一点的运动轨迹近似为虚线所示闭合曲线（以下将该曲线简称为轨迹曲线）。

3）轨迹曲线的AB段为近似的水平直线段，其长度为L=125mm（这段对应于工件的移动）；水平退回的距离S=30mm;轨迹曲线的CDE段的最高点低于直线段AB的距离至少为H=30mm，（以免零件停歇时受到输送架的不应有的回碰）。

4）在设计图中绘出机构的四个位置，AB段和CDE段各绘出两个位。

须注明机构的全部几何尺寸。

5）要求每5-6秒钟包装一个工件；且行程速比系数K在1.2-1.5范围内选取；而且在推头回程中，推头要求地位退回，还要求回程速度高于工作行程速度，以便缩短空回行程时间，提高工作效率。

第二章机构设计

1机构选型

实现推包机构可以使用偏置滑块机构、往复移动凸轮机构、盘形凸轮机构、导杆机构、凸轮机构、双凸轮机构、摇杆滑块机构、及组合机构。

2机构组合

对这种运动要求，若用单一的常用机构是不容易实现的，通常要把若干个基本机构组合起来，设计组合机构。

在设计组合机构时，一般课首先考虑选择满足轨迹要求的机构。

而沿轨迹运动时是速度要求，则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足，也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。

第三章方案的拟定及评价

1方案的拟定

据前述该机构的功能和要求可有以下几种方案，下面将一一说明

方案一：

偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合

在此方案中，偏置滑块机构可实现行程较大的往复直线运动，且具有急回特性，同时利用往复移动凸轮来实现推头的小行程低头运动的要求，这时需要对心曲柄滑块机构将转动变换为移动凸轮的往复直线运动。

方案二：

偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合

方案三：

偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合

方案四：

导杆机构与凸轮机构的组合机构

方案五：

双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合

2方案的评价

由上述方案设计的比较可以看出：

方案一偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合，由于5、6件的支撑限制，1的长度设计也受到相应限制，而且采取此方案会使整个机构的尺寸变大。

方案二偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合，采取盘形凸轮做主动件和部分支撑，减小了一方案的复杂性，给设计带来了方便，另外对于方案二的设计来说，采取沟槽凸轮与滚子配合的力封闭，为了使滚子能在槽内灵活转动，槽宽应略大于滚子的直径，因为有间隙，故不宜用于高速。

采用滚子从动件，耐磨损，可传递较大的动力，但机构复杂，尺寸重量大，滚子轴常受结构限制，强度较低。

广泛用于低速和中速，其改进后可用于高速。

方案三偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合，利用弹簧力、从动件自重等外力使从动件与凸轮始终保持接触，平面与盘形凸轮直接接触容易产生磨损，而且不够平稳。

方案四导杆与凸轮机构的组合机构相对其他的设计机构显得简单的多，采用平底从动件，多数平底与其速度方向垂直，因此受力情况好，传动效率高，与凸轮接触面间形成楔形油膜，易润滑，结构维护简单、体积小、重量轻，但不能与内凹或直线轮廓工作，且平底不能太长。

多用于高速小型凸轮机构。

该设计若L过大则机身过高，对于L较小是比较好的设计。

所以通过改良，将平底改为滚子，则，对于内凹、外凸、直线的凸轮轮廓同样适合。

方案五双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合，没有急回特性，机构的连贯性好。

对于L较长的设计难以实现。

综合设计的要求和尺寸要求，本人觉得方案四的机构设计经过改良后是比较合理的，所以选取方案四的改良版。

如下

第四章机构运动尺度综合

1运动示意图

经计算得自由度F=1，该机构有一个主动件，所以该机构可以正常运转。

2功能元分解

由运动简图可知机构可分为两个运动，凸轮机构控制运输爪的升降，导杆机构控制往复运动，两者的配合及凸轮的设计可以达到abcdea的运动。

图1中1为主动件，2,3,4,5,6是导杆机构，可以完成abc间或cd间的往复运动，1凸轮与2机构的滚子接触，可以使整个2机构上下往复运动，从而有abc与cd间的高度差，通过设计凸轮的参数配合导杆机构完成整个abcdea的运动轨迹。

功能一：

导杆机构——实现abc或de间的往复运动

此处导杆机构中AB=125mm，为输送爪的输送距离L。

OE为摇杆，BC为导杆，长为399mm。

（1）设计简图

图导杆机构设计图

（2）设计推导公式

AB=125.mm，DB=62.5mm，OE=30mm

因为K=1.2~1.5

所以极位夹角为θ=16.36~36o

BC=DB/sin（θ/2）

BC=202.2542~439.2641mm

于是取BC=399.53mm，

当取极位夹角θ=18o时，即∠ACB=18o，∠DCB=9o。

所以sin（θ/2）=0.1564tan（θ/2）=0.1584

DC=394.61mmOC=147.03mm

由计算得主动件2是安装位置，和CD的高度。

功能二：

凸轮机构——实现机构的上下往复运动

此方案中设计的凸轮两端为圆的一部分，其中Rob=100mm，Roa=130mm，

则高H=Rob-Roa=30mm，（轨迹曲线的CDE断的最高点低于直线段AB的距离至少为H=30mm）。

（1）设计简图

凸轮机构设计图

（2）设计说明

由于设计需求知，此轨迹需近似矩形，abc段和de段的直线往复，需将凸轮此时的轮廓设计为圆弧。

经过分析：

可以知道凸轮的大圆弧段长L1=S+L=130mm，即为推头平动和水平退回的路程和。

在大圆弧段，保证了推头在水平方向上的运动。

由于凸轮凹下去的小圆弧的运动轨迹和运动路程没有要求，但是为了要让凸轮满足运动轨迹”下降——降位回程——上升复位”，且满足给定的机会特性的要求，则需要使凸轮的小圆半径r满足R–r=30mm。

由图可计算出∠COD=252.104o,弧CAD段位输送机构轨迹的abc段作支撑，所以为圆弧，弧EF段为其轨迹的de段作支撑，也为圆弧，让运动变的平稳很多。

根据上面数据可以画出来的凸轮的轮廓图和三维模型。

凸轮的三维模型图：

根据设计原理图和数据要求，利用Pro-E软件，画出来了基本工作平面设计图，装配图如下

第五章运动设计参数

1、减速设备

推包机构的速度不需要很快，因此在传动机构中设计了减速设备。

根据题目的要求，该机构的要求是在5到6秒包装一个工具，则动力输出的转速在10到12r/min.

带传动：

它的特点是传动平稳、能缓冲减振，但承载能力较小，即传递相同转矩时，结构尺寸较其他传动形式大一些。

而且，它宜布置在高速级。

蜗杆传动：

它能实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳。

但是效率较低，适用于中小速功率且间歇运转的场合。

齿轮传动：

多级齿轮传动可以实现大传动比，而且适合于传递动力且连续工作的场合。

通过列下表比较三个传动方式的优劣：

在计算过程中设计的相关符号的说明：

符号

备注

n

电动机满载的转速以及各轴的转速

P

电动机的输入功率及各轴的输出功率

电动机轴及轴间的传动效率

i

电动机到轴以及轴与轴间的传输比

V带的传动比，约在2~4

2、电动机的选择

选择电动机类型：

在工作要求范围内，选择三相异步电动机，封闭式结构，电影为380V，Y型。

电动机的转速为590r/min，额定功率为75kw，效率为0.925，最终凸轮的转速为10~12r/min，所以需要总的传动比为i=590/10=59或i=590/12=49.17。

因为蜗杆涡轮的单级传动比大，一般在30到80，分度圆的蜗杆涡轮传动的传动比可达500。

但随着传动比增大，其机械效率显着降低。

因此可以采用多级齿轮动或者单级蜗杆涡轮传动。

采用多级齿轮传动则为：

通过齿轮组实现较大的传动比，i=（Z2*Z4*Z6*Z8）/（Z1*Z3*Z5*Z7）,可根据需求将电动机的速度降低到所需速度，再将速度传给曲柄和凸轮，曲柄控制机构水平方向的往复运动，凸轮控制机构上下往复运动。

其中主要参数为曲柄滑块导杆的设计参数，设计需求表明水平方向的参数即曲柄滑块导杆机构的参数要求严格，凸轮参数方面只需要保证其机构的上下高度差和与曲柄滑块导杆机构的配合即可。

3、位置、速度、加速度的分析

在上图导杆机构中，已知曲柄的长度AB，转角φ1、等角速度w1及中心距AC,我们来分析下导杆的转角φ3、角速度w3和角加速度a3，以及滑块在导杆上的位置s、滑动速度v及加速度a。

根据对运动执行机构的仿真，可以得到推头的位移、速度、加速度图像

（1）位置分析图像

（2）速度分析图像

（3）加速度分析图像

第六章运动循环图

曲柄导杆机构控制水平向左控制水平向右

凸轮机构高度不变控制向下运动

高度不变控制向上运动

第七章设计体会

作为一名机械工程系机械设计制造及其自动化大三的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。

在已度过的大三的时间里我们大多数接触的是专业基础课。

我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何锻炼我们的实践面？

如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？

我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的平台。

在做本次课程设计的过程中，我感触最深的是查阅大量的设计手册。

为了自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必可不少的了。

我们是在做设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。

作为一名机械专业的学生掌握一门或几门绘图软件是必不可少的。

由于本次大作业，我们学过了AutoCAD、和Proe、VB编程等，所以我们还需掌握更多的软件。

虽然过去从未独立应用他们，但在学习的过程中带着问题去学习，我发现效率更高，记得大一学CAD时就觉得好难，就是因为我们没有把自己放在使用者的角度，单单是为了学习而学习，这样效率当然不会高。

边学边用这样才会提高效率，这是我本次课程设计的第二大收获，但是由于水平有限，难免有错误，还是望老师批评指正。

在为课程设计写说明书时，为了让说明书内容更充实，使自己的书面语言更趋向于专业化，我们组到图书馆去借了相关的书籍来翻阅。

在查找资料、阅读资料的同时，我还知道了更多以前课本上没有学到过的知识（尤其在为“计算公式”找资料时）。

不仅把凸轮滑块机构的有关知识复习了一遍，还把最基本的四连杆机构普遍方程，四连杆机构的位置确定等通看了一次。

这次我们所要用到的是无偏心的曲柄滑块机构，是特较特殊的，那么在知道此机构的运动方案时，还必须了解一下普通也就是偏心凸轮滑块，因此也知道了它所包含的更多的方面，就像改变偏心距e的大小可以获得某种特定的效果，有偏心距滑块的行程就要比原先的大（大于曲柄半径的两倍），同时，进行程与回程的速度也不一样（课本知识）等等。

通过这次设计，我对机械运动原理有了更深的了解，机械设计不就能满足这个运动轨迹，更还要考虑受力程度和工作行程，这些我都感受很深，其实要做一项课程设计并不简单，要把它做好就更不易了，从中我也感到自己的知识面其实是很狭隘的。

在理论知识的贯穿上和用理论解决实际问题的能力上也亟待提高，可以说这次的设计就像是一面镜子，照出了我的不足之处。

但也因此而小小地锻炼了一下自己，为大四的毕业设计做了一个准备。

这次课程设计我既学到了知识，又培养了一点创新设计的能力，我感到很满意。

我觉得老师给我们做类似的课程设计是十分必要的，这不仅可以提起我们对这门课的学习兴趣，同时还可以在专业上用时间锻炼我们一下，使我们不但不在所学专业感到陌生，而且还可以培养大家的积极性。

第八章参考文献

【1】冯鉴、何俊、雷智翔主编；机械原理成都，西南交通大学出版社2008

【2】郑文伟、吴克坚主编；机械原理，第七版，北京，高等教育出版社，1997

【3】王三敏主编，机械原理与课程设计，第一版，北京，机械工业出版社，2005

【4】罗洪量主编，《机械原理课程设计指导书》（第二版），北京：

高等教育出版社，1986年

【5】JJ.杰克（美）主编，《机械与机构的设计原理》（第一版），北京：

机械工业出版社，1985年

【6】孙恒、陈作模主编，《机械原理》（第六版），北京：

高等教育出版社，2001