包裝機推包機構(gòu)運動方案設(shè)計

1、目錄一、設(shè)計題目 2二、設(shè)計方案的選定 3三、機構(gòu)的設(shè)計 61、偏置滑塊機構(gòu)的設(shè)計62、直動滾子從動件盤形凸輪輪廓設(shè)計 7四、電動機的選定及傳動系統(tǒng)方案的設(shè)計 91、電動機轉(zhuǎn)速、功率的確定 92、傳動系統(tǒng)的設(shè)計9五、小結(jié)以及對這次課程設(shè)計的心得體會 12六、參考文獻 12一、設(shè)計題目現(xiàn)需要設(shè)計某一包裝機的推包機構(gòu)，要求待包裝的工件1（見 圖1）先由輸送帶送到推包機構(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），再進行包裝。為了提高生 產(chǎn)率，希望在推頭2結(jié)束回程（由b至a）時，下一個工件已送 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在回程時先退出

2、包裝工作臺，然后再低頭，即從臺面 的下面回程。因而就要求推頭 2按圖示的abcde線路運動。即實 現(xiàn)“平推一水平退回一下降一降位退回一上升復(fù)位”的運動。 設(shè)計數(shù)據(jù)與要求：要求每 5-6s包裝一個工件，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，推包機由電動 機推動。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推包機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件運動要求二、設(shè)計方案的選定方案一：雙凸輪機構(gòu)與搖桿滑塊機構(gòu)的組合，（見圖2）圖2雙凸輪機構(gòu)與搖桿機構(gòu)滑塊機構(gòu)的組合

3、方案一的運動分析和評價：該機構(gòu)由凸輪1和凸輪2,以及5個桿組成。機構(gòu)一共具有7 個活動構(gòu)件。機構(gòu)中的運動副有 7個轉(zhuǎn)動副，4個移動副以及兩 個以點接觸的高副。其中機構(gòu)的兩個磙子存在兩個虛約束。由此 可知：機構(gòu)的自由度 F=3 n-2PI+Ph-p' =1機構(gòu)中有一個原動件，原動件的個數(shù)等于該機構(gòu)的自由度。 所以，該機構(gòu)具有確定的運動。在原動件凸輪1帶動桿3會在一定的角度范圍內(nèi)搖動。通過連桿 4推動桿5運動，然后連桿6在 5的推動下帶動推頭做水平的往返運動，從而實現(xiàn)能推動被包裝 件向前運動。同時凸輪2在推頭做回復(fù)運動的時候通過向上推動 桿7,使連桿的推頭端往下運動，從而實現(xiàn)推頭在給定的軌

4、跡中 運動。該機構(gòu)中除了有兩個凸輪與從動間接觸的兩個高副外，所 有的運動副都是低副。在凸輪與從動件的接觸時，凸輪會對從動 件有較大的沖擊，為了減少凸輪對從動件沖擊的影響，在設(shè)計過 程中把從動件設(shè)計成為滾動的從動件，可以間接增大機構(gòu)的承載 能力。同時，凸輪是比較大的工件，強度比較高，不需要擔(dān)心因 為載荷的過大而出現(xiàn)機構(gòu)的斷裂。在整個機構(gòu)的運轉(zhuǎn)過程中，原 動件1是一個凸輪，凸輪只是使3在一定角度的往復(fù)擺動，而對 整個機構(gòu)的分析可知，機構(gòu)的是設(shè)計上不存在運轉(zhuǎn)的死角，機構(gòu)可以正常的往復(fù)運行。機構(gòu)中存在兩個凸輪，不但會是機構(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

5、現(xiàn)大的載荷。而整個機構(gòu)連接不夠緊湊，占空 間比較大。萬案一:偏執(zhí)滑塊機構(gòu)與盤形凸輪機構(gòu)組合，（見圖3）圖3偏置滑塊機構(gòu)與盤形凸輪機構(gòu)的組合方案二的運動分析和評價：方案二的機構(gòu)主要是由一個偏置滑塊機構(gòu)以及一個凸輪機構(gòu) 組合而成的。偏置滑塊機構(gòu)主要是實現(xiàn)推頭的往復(fù)的直線運動， 從而實現(xiàn)推頭在推包以及返回的要求。而凸輪機構(gòu)實現(xiàn)的是使推 頭在返程到達(dá)C點的時候能夠按照給定的軌跡返回而設(shè)計的。這 個組合機構(gòu)的工作原理主要是通過電動機的轉(zhuǎn)動從而帶動曲柄2的回轉(zhuǎn)運動，曲柄在整周回轉(zhuǎn)的同時帶動連桿 3在一定的角度內(nèi) 擺動，而滑塊4在水平的方向?qū)崿F(xiàn)往復(fù)的直線運動，從而帶動連 著推頭的桿運動，完成對被包裝件的推送

6、過程。在推頭空載返回 的過程中，推頭到達(dá)C點時，凸輪的轉(zhuǎn)動進入推程階段，使從動 桿往上運動，這時在桿5和桿6連接的轉(zhuǎn)動副就成為一個支點， 使桿6的推頭端在從動件的8的推動下向下運動，從而使推頭的 返程階段按著給定的軌跡返回。這個機構(gòu)在設(shè)計方面，凸輪與從 動見的連接采取滾動從動件，而且凸輪是槽型的凸輪，這樣不但 能夠讓從動件與凸輪之間的連接更加緊湊，而且因為采用了滾動 從動件，能使減輕凸輪對它的沖擊，從而提高了承載能力。而采 用的偏置滑塊機構(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間，提高工作效率。但此 機構(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、, 因此成本會比較高。方案三：偏置滑塊機構(gòu)與往復(fù)移動凸輪機構(gòu)的組合，（見圖 4）圖4偏置滑塊機構(gòu)與往復(fù)移動凸輪機構(gòu)的組合方案三的運動分析和評價：用偏置滑塊機構(gòu)與凸輪機構(gòu)的組合機構(gòu)，偏置滑塊機構(gòu)與往 復(fù)移動凸輪機構(gòu)的組合（圖4）。此方案通過曲柄1帶動連桿2使 滑塊4實現(xiàn)在水平方向上的往復(fù)直線運動，在回程時，當(dāng)推頭到 達(dá)C點，在往復(fù)移動凸輪機構(gòu)中的磙子會在槽內(nèi)相右上方運動， 從而使桿7的推頭端在偏置滑塊和往復(fù)移動凸輪的共同作用下沿 著給定的軌跡返回。在此方案中，偏置滑塊機構(gòu)可實現(xiàn)行程較大 的往復(fù)直線運動，且具有急回特性，同時利用往復(fù)移動凸輪來實 現(xiàn)推頭的小行程低頭運動的要求，這時需要對心曲柄滑塊機

8、構(gòu)將 轉(zhuǎn)動變換為移動凸輪的往復(fù)直線運動。但是，此機構(gòu)所占的空間 很大，切機構(gòu)多依桿件為主，結(jié)構(gòu)并不緊湊，抗破壞能力較差， 對于較大載荷時對桿件的剛度和強度要求較高。會使的機構(gòu)的有效空間白白浪費。并且由于四連桿機構(gòu)的運動規(guī)率并不能按照所 要求的運動精確的運行只能以近似的規(guī)律進行運動。綜合對三種方案的分析，方案二結(jié)構(gòu)相對不是太復(fù)雜，而且 能滿足題目的要求，最終我選擇方案二。三、機構(gòu)的設(shè)計1、偏置滑塊機構(gòu)的設(shè)計由題目給定的數(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度如下：（見圖5）由已知滑塊的工作行程為100mm作BB 為100mm過點B 作BB所在水平面的垂線BP,過點B'作直線作直線B' P交于點P,并使NBPB'=25。然后過B、B'、P三點作圓。因為已知偏 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O,則O點為曲柄的支點，連接 OB OB,則OB-OB =2aOB+OB、=2b從圖中量取得： AB=151.32mm AB、=61.86mm則可知曲柄滑塊機構(gòu)的：曲柄 a=44

10、.73mm 連桿b=106.59mm 到此，機構(gòu)組合的曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計完畢。2、直動滾子從動件盤形凸輪輪廓設(shè)計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）因為題目要求在推頭在返程階段到達(dá)離最大推程距離為25mm時，要求推頭從按照給定的軌跡，從下方返回到起點。因此可 利用偏置滑塊機構(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，以通過量取曲柄的轉(zhuǎn)動的 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B為25mm勺地方作點B、；2）過點B'、作直線A'' B'、交圓O于點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時的位置。因為題目要求推頭的軌跡在 abc段內(nèi)實現(xiàn)平推運動，因此即凸 輪近休止角應(yīng)為曲柄由A'轉(zhuǎn)動到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因為題目對推頭在返程 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因為題目要求推頭回程向下的距離為30mm因此從動件的行程 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從動桿長度為 40mm滾9子半徑rr =5mm通過軟件輸入?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) 比程運礎(chǔ)覦悻加*度最大渣 口飢：:冊饒您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 計尊步慎廣) 回程.ta動規(guī)律通過軟件輸出凸輪輪廓線及機構(gòu)簡圖如下圖:四、電動機的選定及傳動系統(tǒng)方案的設(shè)計1、電動機轉(zhuǎn)速、功率的確定題目要求5-6s包裝一個件，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)速的電動機，查 常用電動機規(guī)格，選用丫160L-8型電動機，其轉(zhuǎn)速為720r/min, 功率為7.5kW。2、傳動系統(tǒng)的設(shè)計720系統(tǒng)的輸入輸出傳動比i = h i2 = 5 12 = 60 i60，即12要求設(shè)計出一個傳動比i =60的減速器，使輸出能達(dá)到要求 的轉(zhuǎn)速。其傳動系統(tǒng)設(shè)計如下圖：電動機連接一個直徑為10的皮帶輪 2，經(jīng)過皮帶的傳動傳

14、到安裝在二級減速器的輸入段， 這段皮 帶傳動的傳動比為h =2=5，此時轉(zhuǎn)速為=144r/min。105從皮帶輪1輸入到一個二級減速器，為了帶到要求的傳動比，設(shè)計齒輪齒數(shù)為， 乙=15, Z2 =60, Z3 =15, Z4 =45。驗算二級減速器其傳動比i2二互Z二12ZZ315如5整個傳動系統(tǒng)的傳動比i i2 =5 12 =60則電動機轉(zhuǎn)速經(jīng)過此傳動系統(tǒng)減速后能滿足題目要求推包機 構(gòu)主動件的轉(zhuǎn)速。至此，包裝機推包機構(gòu)的機構(gòu)以及傳動系統(tǒng)的設(shè)計已經(jīng)設(shè)計完畢推包機構(gòu)的總裝配簡圖如下:五、小結(jié)以及對這次課程設(shè)計的心得體會通過這次課程設(shè)計，我有了很多收獲。首先，通過這一次的 課程設(shè)計，我進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，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關(guān)的具體機械所涉 及的實際問題的能力。對平面連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)有了更加深刻 的理解，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)。其次通過這次課程設(shè)計，我學(xué)會了怎樣去研究設(shè)計一個從來 沒接觸過的機械機構(gòu)。學(xué)會了一步一步地去了解一個沒接觸過的 機構(gòu)的運動規(guī)律，運動要求，根據(jù)要求設(shè)計出一個符合要求