包裝機(jī)推包機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)

1、目錄一、設(shè)計(jì)題目 2二、設(shè)計(jì)方案的選定 3三、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 61、偏置滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)62、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì) 7四、電動(dòng)機(jī)的選定及傳動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 91、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率的確定 92、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)9五、小結(jié)以及對(duì)這次課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì) 12六、參考文獻(xiàn) 12一、設(shè)計(jì)題目現(xiàn)需要設(shè)計(jì)某一包裝機(jī)的推包機(jī)構(gòu)，要求待包裝的工件1（見 圖1）先由輸送帶送到推包機(jī)構(gòu)的推頭2的前方，然后由該推頭2 將工件由a處推至b處（包裝工作臺(tái)），再進(jìn)行包裝。為了提高生 產(chǎn)率，希望在推頭2結(jié)束回程（由b至a）時(shí)，下一個(gè)工件已送 到推頭2的前方。這樣推頭2就可以馬上再開始推送工作。這就 要求推頭2在回程時(shí)先退出

2、包裝工作臺(tái)，然后再低頭，即從臺(tái)面 的下面回程。因而就要求推頭 2按圖示的abcde線路運(yùn)動(dòng)。即實(shí) 現(xiàn)“平推一水平退回一下降一降位退回一上升復(fù)位”的運(yùn)動(dòng)。 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求：要求每 5-6s包裝一個(gè)工件，且給定：L=100mm S=25mmH=30mm行程速比系數(shù)K在1.2-1.5范圍內(nèi)選取，推包機(jī)由電動(dòng) 機(jī)推動(dòng)。在推頭回程中，除要求推頭低位退回外，還要求其回程速度 高于工作行程的速度，以便縮短空回程的時(shí)間，提高工效。至于“ cdea”部分的線路形狀不作嚴(yán)格要求。圖1推包機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)要求二、設(shè)計(jì)方案的選定方案一：雙凸輪機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的組合，（見圖2）圖2雙凸輪機(jī)構(gòu)與搖桿機(jī)構(gòu)滑塊機(jī)構(gòu)的組合

3、方案一的運(yùn)動(dòng)分析和評(píng)價(jià)：該機(jī)構(gòu)由凸輪1和凸輪2,以及5個(gè)桿組成。機(jī)構(gòu)一共具有7 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件。機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副有 7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，4個(gè)移動(dòng)副以及兩 個(gè)以點(diǎn)接觸的高副。其中機(jī)構(gòu)的兩個(gè)磙子存在兩個(gè)虛約束。由此 可知：機(jī)構(gòu)的自由度 F=3 n-2PI+Ph-p' =1機(jī)構(gòu)中有一個(gè)原動(dòng)件，原動(dòng)件的個(gè)數(shù)等于該機(jī)構(gòu)的自由度。 所以，該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。在原動(dòng)件凸輪1帶動(dòng)桿3會(huì)在一定的角度范圍內(nèi)搖動(dòng)。通過(guò)連桿 4推動(dòng)桿5運(yùn)動(dòng)，然后連桿6在 5的推動(dòng)下帶動(dòng)推頭做水平的往返運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)能推動(dòng)被包裝 件向前運(yùn)動(dòng)。同時(shí)凸輪2在推頭做回復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候通過(guò)向上推動(dòng) 桿7,使連桿的推頭端往下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)推頭在給定的軌

4、跡中 運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)中除了有兩個(gè)凸輪與從動(dòng)間接觸的兩個(gè)高副外，所 有的運(yùn)動(dòng)副都是低副。在凸輪與從動(dòng)件的接觸時(shí)，凸輪會(huì)對(duì)從動(dòng) 件有較大的沖擊，為了減少凸輪對(duì)從動(dòng)件沖擊的影響，在設(shè)計(jì)過(guò) 程中把從動(dòng)件設(shè)計(jì)成為滾動(dòng)的從動(dòng)件，可以間接增大機(jī)構(gòu)的承載 能力。同時(shí)，凸輪是比較大的工件，強(qiáng)度比較高，不需要擔(dān)心因 為載荷的過(guò)大而出現(xiàn)機(jī)構(gòu)的斷裂。在整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，原 動(dòng)件1是一個(gè)凸輪，凸輪只是使3在一定角度的往復(fù)擺動(dòng)，而對(duì) 整個(gè)機(jī)構(gòu)的分析可知，機(jī)構(gòu)的是設(shè)計(jì)上不存在運(yùn)轉(zhuǎn)的死角，機(jī)構(gòu)可以正常的往復(fù)運(yùn)行。機(jī)構(gòu)中存在兩個(gè)凸輪，不但會(huì)是機(jī)構(gòu)本身 的重量增加，而且凸輪與其他構(gòu)件的連接是高副，而高副承載能 力不高，不利于實(shí)

5、現(xiàn)大的載荷。而整個(gè)機(jī)構(gòu)連接不夠緊湊，占空 間比較大。萬(wàn)案一:偏執(zhí)滑塊機(jī)構(gòu)與盤形凸輪機(jī)構(gòu)組合，（見圖3）圖3偏置滑塊機(jī)構(gòu)與盤形凸輪機(jī)構(gòu)的組合方案二的運(yùn)動(dòng)分析和評(píng)價(jià)：方案二的機(jī)構(gòu)主要是由一個(gè)偏置滑塊機(jī)構(gòu)以及一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu) 組合而成的。偏置滑塊機(jī)構(gòu)主要是實(shí)現(xiàn)推頭的往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)， 從而實(shí)現(xiàn)推頭在推包以及返回的要求。而凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的是使推 頭在返程到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)候能夠按照給定的軌跡返回而設(shè)計(jì)的。這 個(gè)組合機(jī)構(gòu)的工作原理主要是通過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)曲柄2的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，曲柄在整周回轉(zhuǎn)的同時(shí)帶動(dòng)連桿 3在一定的角度內(nèi) 擺動(dòng)，而滑塊4在水平的方向?qū)崿F(xiàn)往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連 著推頭的桿運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)被包裝件的推送

6、過(guò)程。在推頭空載返回 的過(guò)程中，推頭到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入推程階段，使從動(dòng) 桿往上運(yùn)動(dòng)，這時(shí)在桿5和桿6連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副就成為一個(gè)支點(diǎn)， 使桿6的推頭端在從動(dòng)件的8的推動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)，從而使推頭的 返程階段按著給定的軌跡返回。這個(gè)機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)方面，凸輪與從 動(dòng)見的連接采取滾動(dòng)從動(dòng)件，而且凸輪是槽型的凸輪，這樣不但 能夠讓從動(dòng)件與凸輪之間的連接更加緊湊，而且因?yàn)椴捎昧藵L動(dòng) 從動(dòng)件，能使減輕凸輪對(duì)它的沖擊，從而提高了承載能力。而采 用的偏置滑塊機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)滑塊具有急回特性，使其回程速度高 于工作行程速度，以便縮短空回程的時(shí)間，提高工作效率。但此 機(jī)構(gòu)的使用的是槽型凸輪，槽型凸輪結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工難度大

7、, 因此成本會(huì)比較高。方案三：偏置滑塊機(jī)構(gòu)與往復(fù)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的組合，（見圖 4）圖4偏置滑塊機(jī)構(gòu)與往復(fù)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的組合方案三的運(yùn)動(dòng)分析和評(píng)價(jià)：用偏置滑塊機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)，偏置滑塊機(jī)構(gòu)與往 復(fù)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的組合（圖4）。此方案通過(guò)曲柄1帶動(dòng)連桿2使 滑塊4實(shí)現(xiàn)在水平方向上的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，在回程時(shí)，當(dāng)推頭到 達(dá)C點(diǎn)，在往復(fù)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)中的磙子會(huì)在槽內(nèi)相右上方運(yùn)動(dòng)， 從而使桿7的推頭端在偏置滑塊和往復(fù)移動(dòng)凸輪的共同作用下沿 著給定的軌跡返回。在此方案中，偏置滑塊機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)行程較大 的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，且具有急回特性，同時(shí)利用往復(fù)移動(dòng)凸輪來(lái)實(shí) 現(xiàn)推頭的小行程低頭運(yùn)動(dòng)的要求，這時(shí)需要對(duì)心曲柄滑塊機(jī)

8、構(gòu)將 轉(zhuǎn)動(dòng)變換為移動(dòng)凸輪的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。但是，此機(jī)構(gòu)所占的空間 很大，切機(jī)構(gòu)多依桿件為主，結(jié)構(gòu)并不緊湊，抗破壞能力較差， 對(duì)于較大載荷時(shí)對(duì)桿件的剛度和強(qiáng)度要求較高。會(huì)使的機(jī)構(gòu)的有效空間白白浪費(fèi)。并且由于四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)率并不能按照所 要求的運(yùn)動(dòng)精確的運(yùn)行只能以近似的規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。綜合對(duì)三種方案的分析，方案二結(jié)構(gòu)相對(duì)不是太復(fù)雜，而且 能滿足題目的要求，最終我選擇方案二。三、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1、偏置滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由題目給定的數(shù)據(jù)L=100mm行程速比系數(shù)K在1.2-1.5范圍內(nèi)選取k 1可由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極位夾角公式 二=-180k +1y k=1.2-1.5.其極位夾角-的取值范圍為16.36 36

9、|：在這范圍內(nèi)取極位夾角為 25?；瑝K的行程題目給出S=100mm偏置距離e選取40mm用圖解法求出各桿的長(zhǎng)度如下：（見圖5）由已知滑塊的工作行程為100mm作BB 為100mm過(guò)點(diǎn)B 作BB所在水平面的垂線BP,過(guò)點(diǎn)B'作直線作直線B' P交于點(diǎn)P,并使NBPB'=25。然后過(guò)B、B'、P三點(diǎn)作圓。因?yàn)橐阎?距e=40mm所以作直線平行于直線 BB ,向下平移40mm與圓O 交于一點(diǎn)O,則O點(diǎn)為曲柄的支點(diǎn)，連接 OB OB,則OB-OB =2aOB+OB、=2b從圖中量取得： AB=151.32mm AB、=61.86mm則可知曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的：曲柄 a=44

10、.73mm 連桿b=106.59mm 到此，機(jī)構(gòu)組合的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完畢。2、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)用作圖法求出凸輪的推程角，遠(yuǎn)休止角，回程角，近休止角。（見下圖）因?yàn)轭}目要求在推頭在返程階段到達(dá)離最大推程距離為25mm時(shí)，要求推頭從按照給定的軌跡，從下方返回到起點(diǎn)。因此可 利用偏置滑塊機(jī)構(gòu)，滑塊在返回階段離最大推程為25mm的地方作出其曲柄，連桿和滑塊的位置，以通過(guò)量取曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)的 角度而確定凸輪近休止角的角度，以及推程角，回程角。具體做法如下：1）先在離點(diǎn)B為25mm勺地方作點(diǎn)B、；2）過(guò)點(diǎn)B'、作直線A'' B'、交圓O于點(diǎn)A''

11、，并使A'' B、 =AB3）連接OA '，則OA ', A'' B''為曲柄以及連桿在當(dāng)滑塊離最大推程距離為25mrr時(shí)的位置。因?yàn)轭}目要求推頭的軌跡在 abc段內(nèi)實(shí)現(xiàn)平推運(yùn)動(dòng)，因此即凸 輪近休止角應(yīng)為曲柄由A'轉(zhuǎn)動(dòng)到A'的角度，從圖上量取，-A'OA'' =254：，即凸輪的近休止角為 < -A'OA'12。90因?yàn)轭}目對(duì)推頭在返程 cdea段的具體線路形狀不作嚴(yán)格要 求，所以可以選定推程角，遠(yuǎn)休止角，回程角的大小。選定推程角為 o = -，回程角1遠(yuǎn)休止角o

12、9;18909因?yàn)轭}目要求推頭回程向下的距離為30mm因此從動(dòng)件的行程 h=30mm127応7兀19由選定條件近休止角為s'推程角為 o 回程角 s =901890遠(yuǎn)休止角©o'= ，h=30mm基圓半徑r0=50mm從動(dòng)桿長(zhǎng)度為 40mm滾9子半徑rr =5mm通過(guò)軟件輸入?yún)?shù)如下,堆俚骼廣I 遠(yuǎn)怵止坪廣| 冋律角IAS心距|EEj 邈子宜徑|1"皿|is5D氐訐旅加速曲線二J越ffl半衽何網(wǎng) 比程運(yùn)礎(chǔ)覦悻加*度最大渣 口飢：:冊(cè)饒您F壓力希殖大懂凸輪jftiilW惟 理49.Ul 1»12B.1S?曰 程SU.H5O14Z7.U64許用壓力坪r

13、) 凸輪軸直徑網(wǎng)呵 計(jì)尊步慎廣) 回程.ta動(dòng)規(guī)律通過(guò)軟件輸出凸輪輪廓線及機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖:四、電動(dòng)機(jī)的選定及傳動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)1、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率的確定題目要求5-6s包裝一個(gè)件，即要求曲柄和凸輪的轉(zhuǎn)速為 12r/min考慮到轉(zhuǎn)速比較低，因此可選用低轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)，查 常用電動(dòng)機(jī)規(guī)格，選用丫160L-8型電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速為720r/min, 功率為7.5kW。2、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)720系統(tǒng)的輸入輸出傳動(dòng)比i = h i2 = 5 12 = 60 i60，即12要求設(shè)計(jì)出一個(gè)傳動(dòng)比i =60的減速器，使輸出能達(dá)到要求 的轉(zhuǎn)速。其傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下圖：電動(dòng)機(jī)連接一個(gè)直徑為10的皮帶輪 2，經(jīng)過(guò)皮帶的傳動(dòng)傳

14、到安裝在二級(jí)減速器的輸入段， 這段皮 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為h =2=5，此時(shí)轉(zhuǎn)速為=144r/min。105從皮帶輪1輸入到一個(gè)二級(jí)減速器，為了帶到要求的傳動(dòng)比，設(shè)計(jì)齒輪齒數(shù)為， 乙=15, Z2 =60, Z3 =15, Z4 =45。驗(yàn)算二級(jí)減速器其傳動(dòng)比i2二互Z二12ZZ315如5整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比i i2 =5 12 =60則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)此傳動(dòng)系統(tǒng)減速后能滿足題目要求推包機(jī) 構(gòu)主動(dòng)件的轉(zhuǎn)速。至此，包裝機(jī)推包機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)設(shè)計(jì)完畢推包機(jī)構(gòu)的總裝配簡(jiǎn)圖如下:五、小結(jié)以及對(duì)這次課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我有了很多收獲。首先，通過(guò)這一次的 課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的基本理論、基本概念和 基本知識(shí)，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關(guān)的具體機(jī)械所涉 及的實(shí)際問(wèn)題的能力。對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)有了更加深刻 的理解，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其次通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了怎樣去研究設(shè)計(jì)一個(gè)從來(lái) 沒(méi)接觸過(guò)的機(jī)械機(jī)構(gòu)。學(xué)會(huì)了一步一步地去了解一個(gè)沒(méi)接觸過(guò)的 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，運(yùn)動(dòng)要求，根據(jù)要求設(shè)計(jì)出一個(gè)符合要求