合頁式包裝盒-開蓋機構(gòu)的設(shè)計與運動分析

1、合頁式包裝盒-開蓋機構(gòu)的設(shè)計與運動分析 摘 要隨著當(dāng)今社會對包裝效率的要求越來越高，自動化包裝機械設(shè)備已被很多企業(yè)廣泛的應(yīng)用。合頁式包裝煙盒因其結(jié)構(gòu)簡單，打開和關(guān)閉起來比較方便，已經(jīng)越來越多的應(yīng)用到機械生產(chǎn)和自動化包裝設(shè)備中。就目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，在包裝過程中，大多數(shù)都采用的是手工開蓋的方式，這種開蓋方式不僅穩(wěn)定性不高，傳動過程中的效率也比較低，而且還受到各種外界條件和人為因素的制約。隨著產(chǎn)品需求數(shù)量的迅速增長，在提高產(chǎn)品生產(chǎn)率的同時，提高產(chǎn)品包裝效率也顯得非常有必要。因此，在產(chǎn)品包裝過程中，如何快速高效的將包裝盒打開到所需的角度，設(shè)計一個結(jié)構(gòu)合理的、實用性強的開蓋機構(gòu)變得十分迫切。本課題針對

2、高端煙支包裝過程中的打開包裝盒的具體問題，提出開蓋機構(gòu)的設(shè)計要求，并對該機構(gòu)的運動特性進行分析。首先，從開蓋機構(gòu)的設(shè)計要求出發(fā)，從經(jīng)濟性和實用性等多方面進行綜合考慮后，確定了合理的合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)。然后，對合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的各重要零部件，如安裝電動機的軸等進行相關(guān)的校核和計算。最后，借助于Adams軟件優(yōu)秀的機構(gòu)曲線分析能力，對合頁式包裝盒的各個重要的擺動部件進行參數(shù)設(shè)置和曲線分析，從而得到支持本次設(shè)計的最至關(guān)重要的論證數(shù)據(jù)。最后得到的運動曲線說明，本次設(shè)計的開蓋機構(gòu)完全滿足設(shè)計要求，設(shè)計方案是可行的。關(guān)鍵詞：合頁式包裝盒,開蓋機構(gòu),運動特性,優(yōu)化 Design and Movemen

3、t Analysis of Lid-opening Packing box MechanismABSTRACTWith the increasingly high demand for packaging efficiency, automatic packaging machinery and equipment has been widely used in many enterprises. Because of its simple structure, easy to open and close, the hinge-type package has been applied to

4、 mechanical production and automatic packaging equipment. In the current development of the current situation, most of the use of manual open cover way and slowly. It is necessary to improve the efficiency of product packaging . Therefore, in the process of product packaging, how to quickly and effi

5、ciently open the box to the required angle, the design of a reasonable structure, practical and strong open cover mechanism becomes very urgent.Aiming at the specific problem of opening the packing box in the process of high-end cigarette packaging will do these things. First of all, starting from t

6、he design requirements of the open cover mechanism, from the economic and practical aspects of the comprehensive consideration, to determine the reasonable hinge-type box open cover mechanism. Then, the Hinge-type box opening mechanism of the various important parts, such as the installation of moto

7、r shaft and other related check and calculation. Finally, with the help of the excellent mechanism curve analysis ability of Adams software, the parameter setting and curve analysis of each important swinging parts of the hinge-type packing box are obtained, and the most important argument data supp

8、orting this design is gained. Finally, the motion curve shows that the design of the open cover mechanism fully satisfies the design requirements and the design scheme is feasible.Key words: Hinge-Type packaging box, open cover mechanism, motion characteristics, optimization合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的設(shè)計與運動分析1 緒論伴隨著

9、香煙消費等高檔產(chǎn)品加工工藝要求的日益提高，對香煙包裝參數(shù)的要求也不斷增多，如果在香煙包裝生產(chǎn)中還是僅僅依靠傳統(tǒng)的手工操作打開和關(guān)閉盒蓋就會大大的降低企業(yè)的生產(chǎn)效率1。所以，應(yīng)該通過采用新興的生產(chǎn)和制造技術(shù)來改變包裝機械的當(dāng)前存在的相對比較落后和效率低的生產(chǎn)現(xiàn)狀。當(dāng)今的開蓋機構(gòu)的發(fā)展趨勢是成為集機、電、氣、光、磁于一體的較為先進的機械電子設(shè)備。因此，應(yīng)該注意在設(shè)計時，要著力于提高開蓋機構(gòu)的自動化程度，使開蓋機構(gòu)在設(shè)計與計算過程中與計算機技術(shù)相結(jié)合，再加入引用和學(xué)習(xí)傳感器技術(shù)等，從而使包裝機成為真正意義上的自動化產(chǎn)品，進入真正的機電一體化時代。1.1 課題的背景及意義市場競爭和優(yōu)勝劣汰的現(xiàn)象在每一

10、個行業(yè)里都是一個必然存在的定律，在包裝機械行業(yè)也不例外。根據(jù)查閱大量的相關(guān)資料顯示，自從20世紀(jì)末期以來，包裝機械行業(yè)內(nèi)外的競爭形勢也變得越來越多樣化和高要求化2。在當(dāng)今生產(chǎn)包裝的大時代背景下，生產(chǎn)需要高的技術(shù)要求、技術(shù)創(chuàng)新和創(chuàng)新技術(shù)，擁有這些條件就在某種程度上相當(dāng)于是擁有了一種無形資本，在獲取經(jīng)濟利益的過程中，誰掌握了這些技術(shù)就可以迅速的達到盈利的目的。因此，無形資本在包裝生產(chǎn)和機械制造技術(shù)競爭中的主導(dǎo)作用變得也越來越突出。當(dāng)今世界，伴隨著科技革命帶來的技術(shù)的革新和創(chuàng)新的商機，一系列的國產(chǎn)公司或者民營企業(yè)迅速的崛起，一些跨國公司也迅猛發(fā)展了起來，歐盟、美國、德國和日本等一些主要的發(fā)達國家在生

11、產(chǎn)包裝備方面也不斷的進行學(xué)習(xí)和改進自己的不足之處?？茖W(xué)生產(chǎn)、科技創(chuàng)新已經(jīng)成為當(dāng)今世界市場競爭的主導(dǎo)因素，只有掌握了核心且具有優(yōu)越性的競爭條件，這樣才能在包裝機械的廣闊市場領(lǐng)域獲得優(yōu)秀的成績。合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)是包裝產(chǎn)品過程中的一部分，直至現(xiàn)在，在包裝過中，大多數(shù)企業(yè)采用的依舊還是傳統(tǒng)的手工開蓋或者半自動化開蓋的機構(gòu)，這種開蓋方式大多數(shù)的穩(wěn)定性都并不是很高，而且效率也比較低下，不能滿足大批量生產(chǎn)的要求。在自動化大生產(chǎn)的大趨勢大潮流中，香煙盒或者其他高檔包裝盒一般由紙盒生產(chǎn)公司（制造商）生產(chǎn)制造成一個合蓋的成品，這樣就更加方便運輸和保護。香煙或者其他高檔產(chǎn)品生產(chǎn)制造商購買產(chǎn)品包裝盒來包裝東西時需

12、要打開和關(guān)閉，而人為的打開和關(guān)閉包裝盒來放入香煙和其他產(chǎn)品就比較費時和費力，而且生產(chǎn)效率低，人工和其他各方面的消耗成本大，不利于公司的發(fā)展和盈利的目的和要求，也不符和當(dāng)今世界大時代背景下社會生產(chǎn)制造的機械化、自動化、智能化發(fā)展趨勢和要求。從另一方面來看，對合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的課題設(shè)計與研究，不但有利于學(xué)生鞏固課堂學(xué)習(xí)的機械基礎(chǔ)課程及相關(guān)知識，了解機械制造行業(yè)的一些簡單的機械機構(gòu)的基本知識，而且可以有效的將自己所學(xué)到的與機械相關(guān)的知識與實際相結(jié)合，進而將理論知識運用到實際的生產(chǎn)和生活中,進一步加深對機械設(shè)計和有關(guān)選修課程理論的理解，結(jié)合生產(chǎn)實際來解決解決實際問題，對機械設(shè)計方面的知識能夠更深層

13、次的理解和運用。1.2 國內(nèi)外幾種開蓋機構(gòu)的參考在經(jīng)過了一系列的查閱文獻資料之后發(fā)現(xiàn)，目前專門針對于合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的設(shè)計研究和學(xué)術(shù)性種類的文章并不是很多，而且因為開蓋機構(gòu)只屬于包裝機械裝備中的一小部分,所以行業(yè)內(nèi)關(guān)于開蓋機構(gòu)的學(xué)術(shù)性研究和專業(yè)性報告也非常少。因此這里關(guān)于開蓋機構(gòu)的發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀分析，選取開蓋機構(gòu)的應(yīng)用方面進行敘述，這里簡單的做一些介紹。開蓋機構(gòu)在國外的包裝機械領(lǐng)域有著很廣泛的應(yīng)用,例如美國、日本、德國、意大利等世界機械設(shè)計與制造強國在包裝機械行業(yè)都已經(jīng)有了很長足的發(fā)展。這些國家都十分重視市場競爭過程中的有利因素以及使用者的發(fā)展需求,在提高生產(chǎn)效率的同時，也注重提高機器的設(shè)

14、計和使用效率。由于基礎(chǔ)元件的可靠性和質(zhì)量保證是整個生產(chǎn)機構(gòu)可靠性和穩(wěn)定性的重要保障，因此開蓋機構(gòu)作為在機械包裝領(lǐng)域的一個重要的生產(chǎn)的基礎(chǔ)保障，它的可靠性和穩(wěn)定性已經(jīng)成為衡量一個公司的生產(chǎn)效率和盈利的一項重要指標(biāo)。只有注重提高生產(chǎn)機構(gòu)的質(zhì)量，盡可能的縮短機械設(shè)計的周期，才能在機械包裝的大潮流中不處于劣勢地位。在包裝機構(gòu)的設(shè)計過程中還可以借助計算機仿真設(shè)計技術(shù)來縮短包裝機構(gòu)設(shè)計周期，從而有效地提高整個生產(chǎn)過程中的效率。目前中國在包裝機行業(yè)的發(fā)展速度也越來越快，為了能夠得到更長足的發(fā)展，也需要計算機仿真設(shè)計技術(shù)進行應(yīng)用和學(xué)習(xí)。與此同時，中國還需要進一步加強對計算機仿真設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域的其他先進的設(shè)計方法

15、的學(xué)習(xí)，從而使自己生產(chǎn)的產(chǎn)品更加具有市場競爭力。機械優(yōu)化設(shè)計在機械生產(chǎn)領(lǐng)域的地位也越來越突出，所以，也應(yīng)該注重于培養(yǎng)公司或者供應(yīng)商在這方面的技術(shù)創(chuàng)新與思維方式的改善，從而能夠使其更好地服務(wù)于機械生產(chǎn)包裝行業(yè)，獲得更高的生產(chǎn)效益。另外，就近些年來的發(fā)展情況來看，包裝機械已經(jīng)在很大程度上進入了整體規(guī)?；碾A段。同時，存在一些問題，因為包裝機械會隨著被包裝物品的各種因素的變化而發(fā)生變化，比如被包裝物體的體積大小、形狀變化、阻隔性能、材質(zhì)等的變化因素等，所以現(xiàn)有的包裝機械設(shè)備大多數(shù)屬于“非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備”。因此，相關(guān)設(shè)計人員在設(shè)計的時候，為了在設(shè)計過程中節(jié)省時間和避免不必要的材料浪費，可學(xué)習(xí)使用模塊化的設(shè)計

16、方法。就現(xiàn)有的相關(guān)調(diào)查研究報告顯示，包裝機械目前最重要的發(fā)展趨勢是提高整體機構(gòu)的自動化程度，從而進一步實現(xiàn)高度自動化的目的。當(dāng)前美國的包裝工業(yè)已經(jīng)在包裝機械領(lǐng)域取得了相當(dāng)輝煌的成績，而且目前看來,美國已經(jīng)一步步建立并形成了一個完整而獨立的工業(yè)體系，主要體現(xiàn)在包裝機構(gòu)的設(shè)計創(chuàng)新、包裝機械的質(zhì)量的提高、包裝材料的創(chuàng)意設(shè)計和包裝工藝的優(yōu)化上。美國當(dāng)前優(yōu)秀的自動化操作程序已經(jīng)被其他國家競相模仿和運用，應(yīng)用到更多領(lǐng)域的先進包裝系統(tǒng)中，在包裝機系統(tǒng)的機構(gòu)領(lǐng)域具有權(quán)威性的作用。隨著微電子圖象傳感器技術(shù)和新材料等新技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的國家去趨向于競爭計算機核心技術(shù)，從而將計算機技術(shù)廣泛有效的應(yīng)用在包裝機

17、械行業(yè)中來，使包裝機械真正實現(xiàn)高度自動化、節(jié)能化和智能化。CADCAECAM技術(shù)作為一種依靠計算機技術(shù)的崛起而發(fā)展起來的技術(shù)，在當(dāng)今社會生產(chǎn)中也得到了較為廣泛的應(yīng)用，也越來越多的應(yīng)用到了機械生產(chǎn)制造和包裝行業(yè)中來了，就比如CAD技術(shù)3。CAD軟件是伴隨著人們對物品的包裝質(zhì)量不斷提升的需求而被設(shè)計和研發(fā)出來的一款設(shè)計軟件，比較普遍的應(yīng)用在多種設(shè)計制造行業(yè)，尤其以二維平面設(shè)計最為常見。目前，在大多數(shù)的企業(yè)或者公司以及跨國公司中大多數(shù)使用的是AutoCAD軟件來設(shè)計產(chǎn)品包裝盒的二維平面圖。不難發(fā)現(xiàn)的是，技術(shù)人員在負(fù)責(zé)產(chǎn)品的設(shè)計過程中基本上都存在這樣一個問題，在這些工作人員進行圖紙的設(shè)計時的每一筆都需

18、要仔細(xì)的繪制，這樣就會伴隨著問題的發(fā)生。例如，在包裝盒的設(shè)計過程中如果出現(xiàn)其中只要有一個尺寸發(fā)生小小的變化，將會導(dǎo)致這次產(chǎn)品設(shè)計的失敗或者需要重新來過，必須要NG重畫。而且如果僅僅是因為某個尺寸計算錯誤的原因?qū)е碌男枰薷膱D紙中一條直線的或者其他的一些小數(shù)據(jù)、小尺寸，那么所對應(yīng)的不需要修改的線段或者小尺寸是不需要做出相應(yīng)的改變的。所以，每一個作為負(fù)責(zé)產(chǎn)品包裝盒設(shè)計的人員都應(yīng)該知道，即使對于相似的盒型，在設(shè)計過程中也僅僅是尺寸上面的改變，順著這個思路，可以設(shè)計和研發(fā)出一個包裝盒專用的CAD軟件來進行這類專用產(chǎn)品的設(shè)計4。這樣就能有效的減少在產(chǎn)品包裝盒的設(shè)計過程中設(shè)計人員一遍又一遍的改變計算和線條

19、等一系列重復(fù)的勞動，從而有效的減少了產(chǎn)品設(shè)計的時間，這樣就可以進一步的減少產(chǎn)品設(shè)計過程中的支出成本，滿足自動化包裝設(shè)計對包裝盒的要求5。目前，關(guān)于開蓋機構(gòu)的設(shè)計方面涉及的文獻很少，只有少部分研究成果針對包裝盒的參數(shù)方面進行研究。另外，還有大部分學(xué)者針對其他設(shè)備（包括分配器、樣本瓶等）的開蓋機構(gòu)進行研究，但基本都處于專利保護狀態(tài)。李楊，陳曲，李光在基于SolidWorks包裝盒參數(shù)化研究與盒型庫建立中有涉及到煙盒的設(shè)計和盒型的研究6，在其設(shè)計研究中，借助了SolidWorks這一強大的三維圖形軟件，并且利用SolidWorks的曲線分析功能，合理的設(shè)置煙盒的相關(guān)參數(shù)，從而成功設(shè)計出了一個包裝盒C

20、AD盒型庫。這種CAD盒型庫具有良好的移植性，在其編寫的盒型參數(shù)程序中，不僅僅包括了一些生活中普遍見到的盒型的盒型庫，而且還給這些盒型的參數(shù)做了一系列的優(yōu)化和特殊處理，這樣就大大的方便了各個生產(chǎn)商快速的找到自己所需要的尺寸盒型并加以購買和使用。除此之外，還提供了很多關(guān)于各種盒型的三維圖形預(yù)覽這一非常便利有效的功能，從而可以讓學(xué)習(xí)者更方便快捷的使用。可以將三維圖形進行各種格式的輸出和保存，其中工程圖輸出和保存功能的最典型的文件格式為DXF文件格式，最終的文件存儲格式也為DXF，這樣就可以方便快捷的實現(xiàn)用戶與其他軟件的有效連接。達到了為包裝盒的后期加工工藝提供便利條件的要求。JS坎費爾在分配器的開

21、蓋機構(gòu)的專利著作中設(shè)計了一種開蓋機構(gòu)的墻裝式分配器7。這種墻裝式分配器主要是由背板，蓋板，樞軸等零部件構(gòu)成的，后面板安裝分配器的后板，固定在壁式結(jié)構(gòu)上，并在分配器背板頂部附近有一個掛鉤;蓋子靠近壁掛式分配器背板的底部;樞軸在壁裝式分配器之后轉(zhuǎn)樞上。這種分配器可以在打開位置和關(guān)閉位置之間移動，從而實現(xiàn)將壁掛式分配器的蓋子移動到需要打開位置的目的。丁鵬，李曉波在一種具有簡易開蓋機構(gòu)的熱敏標(biāo)簽打印機一文中有涉及到開蓋機構(gòu)的設(shè)計和研究, 在這種打印機的設(shè)計研究中提供了一種相對比較簡易的帶有熱敏標(biāo)簽的打印機8。這種簡易機構(gòu)包括殼體：其中殼體具有容納腔，并在容納腔內(nèi)設(shè)置了第一連接架；蓋體：在這種打印機的蓋

22、體中有一個柱銷，從而可以將開蓋機構(gòu)安裝在第一連接架上；還有打印裝置、頂升機構(gòu)和開蓋機構(gòu)，該開蓋機構(gòu)包括用來按鍵的開蓋按鍵、用于聯(lián)動的聯(lián)動塊、還有用來作為結(jié)構(gòu)之間連接的第二連接架。開蓋按鍵部分具有操作部和設(shè)置有卡口的第一連接部，聯(lián)動塊具有第二連接部、卡爪和聯(lián)動部，聯(lián)動部與第二連接架固定連接；第二連接架具有合在第一柱銷上的第一鉤合部的功能，殼體的側(cè)壁設(shè)置有第二柱銷，頂升機構(gòu)包括頂升滑塊和彈簧，頂升滑塊與第二柱銷可以進行滑動連接，頂升滑塊與蓋體鄰接，彈簧連接在頂升滑塊和殼體之間。這種熱敏標(biāo)簽打印機使用起來更加的方便，具有便于更換打印紙、便于維修、保養(yǎng)等的優(yōu)點。廖錫煒在一種硬質(zhì)拉桿箱用的正面開蓋機構(gòu)的

23、申請專利一文中也有涉及到開蓋機構(gòu)的研究和設(shè)計，該實用新型設(shè)計研究公開了一種硬質(zhì)拉桿箱用的正面開蓋機構(gòu)，包括拉鏈、硬質(zhì)框架和卡條9。在這種新型的拉桿箱的箱殼正面設(shè)有一個開口，開口處設(shè)有蓋板，在拉桿箱拉鏈的兩側(cè)還分別與箱殼和蓋板連接；在拉鏈與箱殼的連接處，箱殼的開口邊沿設(shè)有硬質(zhì)框架，硬質(zhì)框架上設(shè)有卡槽，拉鏈與箱殼連接的一側(cè)包裹于卡條上，并通過卡條嵌入卡槽而固定于硬質(zhì)框架上。這種正面開蓋機構(gòu)是專門針對于硬質(zhì)拉桿箱而提出的，它的結(jié)構(gòu)簡單并且穩(wěn)定，與此同時也填補了硬質(zhì)拉桿箱正面開蓋結(jié)構(gòu)在目前市場上的空缺，具有比較理想的市場潛力和應(yīng)用前景。在毛勤儉，張辰貝西，王傳新，杜魯濤的關(guān)于樣本瓶開蓋機構(gòu)及對應(yīng)的樣本

24、瓶瓶蓋一文中還提出了一種樣本瓶開蓋機構(gòu)10，其中包括了底座和上方的支撐部件，在樣本瓶開蓋機構(gòu)底座上方安裝有樣本瓶的夾持裝置，上部的支撐部件上安裝有樣本平瓶蓋的旋蓋部件，其中旋蓋部件包括旋蓋器，旋蓋器內(nèi)設(shè)有容蓋槽，容蓋槽內(nèi)設(shè)有卡緊部，旋蓋部件通過順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)完成樣本瓶蓋的擰合或開啟。這項專利涉及到了一種新的旋蓋結(jié)構(gòu)的樣本瓶的開關(guān)蓋機構(gòu)，目的是為了在醫(yī)院實現(xiàn)醫(yī)院各類旋蓋機構(gòu)的樣本能夠直接在帶蓋狀態(tài)下進入到設(shè)備，在實驗全流程中無人工干預(yù)，設(shè)備自動化進行開關(guān)蓋操作，實現(xiàn)了最大化程度的減少病人、樣本與醫(yī)護人員接觸的感染風(fēng)險的設(shè)計和使用要求，從而可以在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得很好的反響和應(yīng)用。1.3 研究內(nèi)容本

25、課題針對高端煙支包裝過程中的打開包裝盒的具體問題，提出開蓋機構(gòu)的設(shè)計要求，并對機構(gòu)的運動特性進行分析。本次合頁式包裝盒開該機構(gòu)的主要的研究內(nèi)容如下：從設(shè)計的經(jīng)濟性和實用性等要求出發(fā)，綜合考慮合頁式包裝盒的各種傳動方案的優(yōu)缺點，最后確定合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)合理的傳動機構(gòu)。對合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的各重要零部件，如安裝電動機的軸等進行相關(guān)的校核和計算。借助于數(shù)據(jù)分析軟件（例如Adams軟件），對合頁式包裝盒的各個重要的擺動部件進行參數(shù)設(shè)置和曲線分析，得到正確的數(shù)據(jù)來支撐本次合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的設(shè)計的合理性。再借助Solid Works這一優(yōu)秀的三維設(shè)計軟件按照最終確定合理的設(shè)計方案對合頁式包裝盒開

26、蓋機構(gòu)的整體機構(gòu)進行三維繪圖。2 開蓋機構(gòu)的設(shè)計從廣義的角度來看，開蓋機構(gòu)的應(yīng)用范圍還是比較廣泛的，不僅僅可以應(yīng)用到建筑領(lǐng)域，而且可以應(yīng)用到幾乎包括所有涉及到機械和結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域，還有窗體頂端等其他領(lǐng)域11。開蓋機構(gòu)可以分為很多種類型，分類的標(biāo)準(zhǔn)不同，類型也不同。開蓋機構(gòu)可以按照開合方式的不同分為轉(zhuǎn)動式開蓋機、折疊式開該機、移動式開蓋機以及各種組合方式的開蓋機等。這里列舉一種典型的開蓋機構(gòu)，例如一種簡易的自動開蓋機構(gòu)主要包括鉸鏈和用來連接容器主體和蓋子的彈性構(gòu)件，這種彈性構(gòu)件具有在鉸鏈內(nèi)部固定的作用，并且從容器主體側(cè)的基部延伸到鉸鏈的端部，其中在彈性部件的容器主體側(cè)上形成一個止動件，并且當(dāng)蓋子關(guān)閉

27、時，彈性部件變形為S形。在與鉸鏈的相對側(cè)面位置上的蓋上形成凹口部分并且在蓋子的切口部分形成兩個具有間隙的接合構(gòu)件，接合構(gòu)件的內(nèi)部也具有小間隙。在個圓形的蓋子側(cè)肋有容器的一個出口，在容器的出口周圍形成有分別從內(nèi)向外延伸的兩個突出接合構(gòu)件。接頭部件用聯(lián)軸器分別設(shè)置在接頭部件外側(cè)的位置上，并且在垂直方向上具有支撐位置的按壓件形成為釋放鎖，可以設(shè)置其擺動或者旋轉(zhuǎn)，其中，蓋子的打開和關(guān)閉是手動的或自動控制。2.1 設(shè)計要求1) 開蓋角度：90度到120度；2 煙盒大?。洪L度：88mm；寬度：88mm；高度：19.3mm。3）動力源所在的位置：距離煙盒水平位置為164mm，豎直位置為130.655mm，見

28、圖2.1。4）動力輸入軸直徑為30mm，選擇逆時針轉(zhuǎn)動。5）動力源轉(zhuǎn)速為30r/min。圖2.1開盒動力源區(qū)域示意圖2.2 總體方案設(shè)計合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的主要構(gòu)成部件有：1）傳動機構(gòu)，2）動力源驅(qū)動機構(gòu)，3）連接煙盒的零部件。2.2.1傳動機構(gòu)方案選擇在機械設(shè)計基礎(chǔ)里面，機械傳動的形式主要分為：皮帶傳動、鏈條傳動、齒輪傳動、凸輪傳動以及平面連桿傳動12。下面對于幾種傳動機構(gòu)做一下簡單的介紹。皮帶傳動：皮帶傳動過程中最重要的因素是兩個物體接觸面上有摩擦力，其主要依靠的是物體和皮帶之間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞運動和動力，屬于一種生活中常用的機械傳動的方式。作為一種中間零件，皮帶可以在一定范圍內(nèi)根據(jù)所

29、需要傳送的物體的性質(zhì)和要求來選定帶的長度，以適應(yīng)不同中心距的工作條件，也可以適用于中心距比較大的傳動場合。優(yōu)點：和鏈條傳動與齒輪傳動相比較，皮帶傳動過程中由于過載會發(fā)生打滑現(xiàn)象，所以不會出現(xiàn)頻繁的卡死現(xiàn)象。如果對傳動的精度要求不是很高，就可以選擇比較方便的皮帶傳動方式。如在抽水機、發(fā)電機等的使用過程中都比較普遍用到皮帶傳送方式。因為皮帶的價格比較低廉，所以它的使用成本也相應(yīng)的比較低，而且維修起來也很方便；皮帶傳送的速度一般也比較低，不會產(chǎn)生很大的噪音，還可以實現(xiàn)距離范圍比較大的傳動。 缺點：其傳動比和動力輸出并不是很穩(wěn)定，因為是靠摩擦力來傳動的，所以受到所傳送物體的質(zhì)量和密度的限制，不能傳遞很

30、大質(zhì)量的物體，也不能傳遞很大的力、力矩和功率。在傳動過程中會有滑動，因此不能一直保持準(zhǔn)確的傳動比，傳動效率一般情況下比較低。在傳遞同樣大的圓周力時，皮帶傳送在傳動軸的集中受力、外輪廓尺寸要求等方面都比齒輪傳動和凸輪傳動等嚙合形式的傳動方式效果差。皮帶因為在傳動的過程中有摩擦的作用所以磨損較快，壽命一般都比較短，需要經(jīng)常性的更換。 圖2.1 帶傳動鏈傳動：是機械傳動的方式之一，在傳動過程中主要使用的是齒形和鏈條結(jié)合的方式，在動力驅(qū)動的條件下實現(xiàn)主動鏈輪和從動鏈輪之間運動和動力的轉(zhuǎn)化。在起吊設(shè)備中，在重物起吊時需要用到起重鏈條。它的工作速度的要求范圍是0.25m/s；在用來移動重物時，通常選擇使用

31、牽引鏈條，它的工作速度范圍是4m/s；在一般的機械只需要傳遞運動和動力時通常使用的是傳動鏈條，它通常工作速度范圍是低于15m/s 13。優(yōu)點：鏈傳動的優(yōu)點比較多，比如在傳動過程中沒有彈性滑動和打滑、傳動過程中的平均傳動比也比較準(zhǔn)確、需要的張緊力也比較小。因為在傳動軸上產(chǎn)生的壓力小，所以可以有效的減少與軸承之間的摩擦損失。在工作的溫度、濕度等條件要求不高，甚至可以在一些有油污的惡劣環(huán)境條件下正常工作。鏈傳動與齒輪傳動相比，由于不需要像齒輪傳動一樣高精度制造，所以，相比齒輪傳動和凸輪傳動，鏈傳動價格便宜，具有較好的經(jīng)濟效益。而且，其在制造和安裝過程中的精度要求也比較低；結(jié)構(gòu)的簡單和復(fù)雜程度不會隨著

32、中心距的變化而變化，即使在傳動中心距很大時其傳動結(jié)構(gòu)也比較簡單。缺點：結(jié)構(gòu)比較簡單，制造精度要求不高，所以傳動過程中的瞬時鏈速和瞬時傳動比就不可能是常數(shù)。與齒輪傳動和凸輪傳動相比，鏈傳動的平穩(wěn)性也比較差。在工作中會伴隨著傳動噪聲的出現(xiàn)，會造成一定的噪聲污染。鏈傳動一般只能用作平行軸間傳動，由于鏈節(jié)是剛性的，所以具有運動不均勻性。多邊形效應(yīng)使鏈傳動產(chǎn)生較大的瞬時傳動比和變化比，也會引起附加的動載荷和振動，因此在選用鏈傳動參數(shù)時必須加以綜合考慮多方面的因素。 圖 2.2 鏈傳動圖片3）齒輪傳動：作為現(xiàn)代各種機械設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的一種機械傳動方式之一，齒輪傳動是一種典型的利用齒輪副傳遞運動和動力的裝

33、置14。與皮帶傳動和鏈傳動相比，齒輪傳動的傳動比較準(zhǔn)確，傳動效率也比前兩者高，整體結(jié)構(gòu)一般比較緊湊，工作的可靠性高，使用壽命一般比較長。優(yōu)點：齒輪的傳動精度相比皮帶傳動和鏈傳動相比高，帶傳動的傳動比一般比較低，也不夠精確，因為結(jié)構(gòu)比較簡單，所以不能承載太大的傳動載荷，鏈傳動也因為練得不穩(wěn)定性不能實現(xiàn)恒定的瞬時傳動比，而齒輪傳動既可以承載較大的載荷，也能夠達到比較準(zhǔn)確的傳動比，由于是漸開線的外形結(jié)構(gòu)，所以其傳動比在一般情況下是恒定不變的。適用范圍很寬，齒輪傳動有從0.001W到60000kW的極寬的傳動功率范圍；齒輪傳動的圓周速度可以很低，也可高達150m/s左右，這是皮帶傳動和鏈傳動都難以達到

34、的優(yōu)點。工作可靠性高，使用壽命較長。傳動效率一般高達0.940.99。缺點：由于齒輪傳動在制造和安裝的時候要求較高，因而也伴隨著制造成本的提高。而且外界環(huán)境條件對齒輪傳動過程中的準(zhǔn)確性也有很大的影響，有的齒輪在使用過程中還需要進行防塵、防垢、潤滑、清洗等的處理。還需要重視對齒輪進行定期潤滑等的使用要求。在相距較遠(yuǎn)的兩軸之間傳動時，一般不建議選擇齒輪傳動，因為其結(jié)構(gòu)太過于復(fù)雜，所需成本較高。齒輪傳動圖片見圖2.3。圖 2.3齒輪傳動4）凸輪傳動：當(dāng)原動件需要做連續(xù)運動，從動件必須作間歇運動時，凸輪傳動一般是最佳的選擇方案。在各種自動機械、儀表和其他一些需要操縱控制裝置中，都使用了這種機構(gòu)。其之所

35、以得到如此廣泛的應(yīng)用，主要是由于凸輪機構(gòu)可以滿足實現(xiàn)各種復(fù)雜的運動要求，而且結(jié)構(gòu)緊湊、精確、傳動精度很高，可以準(zhǔn)確實現(xiàn)傳動過程中所要求的運動規(guī)律15。優(yōu)點：凸輪的結(jié)構(gòu)一般比較簡單,凸輪一般作為主動件，因為與凸輪接觸的從動件的運動情況是由凸輪廓曲線或者凹槽形狀決定的，因此只要能設(shè)計出合理的輪廓曲線,就能夠方便快捷的得到從動件的運動情況。缺點：由于凸輪是屬于一種典型的高副接觸，一般屬于點接觸或線接觸的情況，尤其在兩個凸輪接觸點的位置集中壓力很大，因此很容易造成破壞或者磨損。與齒輪加工比較而言，凸輪輪廓比較復(fù)雜，加工起來更加的困難，加工費用也比較高。另外，凸輪傳動存在噪音，容易造成噪音污染。高速凸輪

36、的設(shè)計更復(fù)雜，并且制造要求高，不滿足生產(chǎn)的經(jīng)濟性和環(huán)保性的要求。凸輪傳動圖片見圖2.4。圖2.4 凸輪傳動5）連桿機構(gòu)：連桿機構(gòu)是生活中一種較為常見的低副機構(gòu)，也是機械的組成部分中的一種，不僅僅在內(nèi)燃機、攪拌機、輸送機等行業(yè)中得到應(yīng)用，而且在橢圓儀、機械手爪、機器人、折疊傘等生產(chǎn)制造過程中也有著非常廣泛的應(yīng)用。在機械傳動過程中，平面連桿機構(gòu)的運動傳遞相對比較簡單，而且能廣泛應(yīng)用于多個場合的一種典型的低副機構(gòu)。優(yōu)點：采用低副，所以接觸面的壓強比較小、磨損程度較輕、易于加工制造。兩運動元之間的接觸方式一般為面接觸，所以可以承載比較大的載荷，潤滑起來也比較方便，可以滿足比較高的制造精度要求。在平面連

37、桿機構(gòu)中最常用的是四桿機構(gòu)，它的構(gòu)件數(shù)目最少，且能轉(zhuǎn)換多種運動。當(dāng)對各個連桿的比例和擺動角度時進行合理設(shè)計的情況下，還可以實現(xiàn)運動的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，比如將簡單的連桿擺動轉(zhuǎn)化為往復(fù)旋轉(zhuǎn)運動或移動。而且還可以反過來將桿件的轉(zhuǎn)動和滑動轉(zhuǎn)變?yōu)檫B桿的擺動。正因為連桿機構(gòu)的接觸方式是面接觸，所以在傳動過程中的分布到單位面積上的平均壓力也較小。一般來說，連桿機構(gòu)的壽命都比較長。缺點：因為連桿機構(gòu)相對來說都比較簡單，所以想要實現(xiàn)任意的運動規(guī)律就比較難。因為連桿機構(gòu)構(gòu)件的運動形式主要是往復(fù)運動或者平面運動，所以對運動過程中產(chǎn)生的慣性力不會自身加以平衡和消除，容易產(chǎn)生較大的動載荷，從而影響傳動精度。連桿的桿長設(shè)計相對

38、來說比較復(fù)雜，需要進行一些比較復(fù)雜的計算。由于低副間總會或多或少的存在一定的間隙，因此會累積誤差。連桿的傳動效率和齒輪或者凸輪傳動相比也比較低，而且桿的數(shù)目較多還會造成傳動的穩(wěn)定性會比較差等情況。連桿機構(gòu)的圖片如圖2.5所示。圖2.5 連桿傳動機構(gòu)圖片綜合以上對連桿機構(gòu)的介紹可以知道，平面連桿機構(gòu)是當(dāng)前使用范圍最廣，應(yīng)用也比較簡便快捷地一種機械傳動機構(gòu)。在各種機械、儀表和機電產(chǎn)品的制造中，更是一種不可或缺的機構(gòu)。而且，伴隨著連桿機構(gòu)在設(shè)計方法上的創(chuàng)新和完善，再加上電子計算機的普及和應(yīng)用以及越來越多的優(yōu)化設(shè)計軟件的發(fā)展和進步，其在結(jié)構(gòu)和設(shè)計在很大程度上得到了簡化，使用范圍更加的廣泛。而根據(jù)本次的

39、合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)所要求的整體設(shè)計盡可能的簡單化、實用化和經(jīng)濟性的理念，綜合考慮之下，連桿機構(gòu)更加的適用于初學(xué)者進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，同樣也滿足現(xiàn)有的技術(shù)要求，連桿設(shè)計的方式包括分析方法，繪圖方法和實驗法。根據(jù)機械的用途和性能要求的不同，對連桿機構(gòu)設(shè)計的要求是多種多樣的，但這些設(shè)計要求可歸納為以下三類問題：1）連桿存在的位置;2）符合設(shè)計方案的要求;3）符合預(yù)定的擺動角度的要求（驅(qū)動煙盒開啟90到120度角）。2.2.2 曲柄搖桿機構(gòu)的設(shè)計由于合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的設(shè)計與運動中涉及到運動的變化和角度的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，所以綜合考慮到所需開蓋機構(gòu)的簡單性和合理性等要求，選擇一個具有一個曲柄和一個搖桿的 HY

40、PERLINK /v513173.htm h 鉸鏈四桿機構(gòu)作為本次合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的主要傳動機構(gòu)。在桿的設(shè)計過程中會借助到Adams軟件的建模和輔助設(shè)計功能，該軟件具有優(yōu)秀的建模與仿真計算的功能，能夠?qū)⒃O(shè)計人員所需要的整體機構(gòu)直接通過導(dǎo)入窗口顯示在其的同一圖形窗口之中，并且還可以清楚的顯示模型的每一個層次結(jié)構(gòu)；只要對每一個結(jié)構(gòu)的重要傳動部位進行運動參數(shù)的合理設(shè)置，添加正確的約束條件，就可以得到比較精確的運動動畫和清晰明了的運動曲線；可以在創(chuàng)建模型的過程中輸入對象的位置坐標(biāo)和運動要求，從而實現(xiàn)對控制對象進行精確的幾何定位，進而控制運動對象的位置。尤其重要的是其在多種平臺上采用的是統(tǒng)一的用戶界

41、面，所以在通用功能上有著比較專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)越性能,還可以對軟件文檔進行保存和輸出。借助其優(yōu)秀的輔助性設(shè)計功能，所以可以在機構(gòu)的建模過程中簡化一系列復(fù)雜的設(shè)計和計算17。圖2.6所示為本次合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的曲柄連桿機構(gòu)的設(shè)計簡圖圖2.6 曲柄搖桿機構(gòu)設(shè)計簡圖綜合考慮四桿機構(gòu)中曲柄搖桿機構(gòu)成立的條件，由LOA、LAB、LBC和機架LOC組成的曲柄搖桿機構(gòu)，曲柄LOA驅(qū)動LBC擺動，使擺桿LBC實現(xiàn)角度的擺動，滿足開蓋角度的設(shè)計要求。那么如何設(shè)計LOA、LAB、LBC和機架LOC 各個桿長之間的關(guān)系，以下進行詳細(xì)的設(shè)計說明：根據(jù)本次設(shè)計的合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的設(shè)計要求，開盒動力源區(qū)域示意圖如

42、圖2.1所示。動力源位于距煙盒水平距離為164mm，豎直方向距離為130.655mm。利用作圖法畫出曲柄搖桿機構(gòu)的兩個極限位置圖如下圖2.7所示。圖2.7 曲柄搖桿機構(gòu)極限位置圖在該四桿機構(gòu)中，首先預(yù)設(shè)桿OA為曲柄，命名為，長度為26mm，桿AB為，長度未知，桿BC為，長度也待計算，OC作為本次開蓋機構(gòu)設(shè)計的機架，命名為，長度已知為116mm。根據(jù)四桿機構(gòu)的兩個極限位置計算法則可以知道，當(dāng)曲柄OA運動到與連桿AB重合時，即點A2位置處時擺動角度最小假設(shè)為，此時桿長OB2=。當(dāng)曲柄OA運動到與AB在反方向共線時，即在點A1位置處時，擺動角度最大，假設(shè)為，桿長設(shè)為，實際上就是我們本次設(shè)計要求的煙盒

43、盒蓋的打開角度100度。由此可以根據(jù)余弦定理，在曲柄桿OA擺動的兩個極限位置處建立未知數(shù)方程式，已知： (2.1) （2.2） （2.3）因為已知，代入公式（2.2）和(2.3)中可得：，。此時有OA+AB=26+119=145mmOC+CB=116+35=151mm,而且桿OC是最短桿OA的相鄰邊，滿足曲柄搖桿機構(gòu)中構(gòu)成曲柄連桿機構(gòu)的必要條件，因此，該曲柄連桿機構(gòu)的桿長設(shè)計滿足條件。一種情況是：當(dāng)OA逆時針轉(zhuǎn)動到與桿AB重合時，桿BC的擺動角度最大，此時煙盒被打開到最大角度，用于進行煙支的裝盒。另一種情況是：當(dāng)OA轉(zhuǎn)動到與連桿AB 反向共線時，此時桿BC的位置處于擺動的最小位置，此時煙盒剛好

44、關(guān)閉，進行下一步的流程運作。 2.2.3雙平行四邊形機構(gòu)的設(shè)計本次合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)需要一個平行機構(gòu)將動力源傳遞到曲柄連桿上的角度變化平行傳遞到合頁式包裝盒的連接吸盤上，從而可以實現(xiàn)將包裝盒打開到90度到120度的設(shè)計要求。圖2.7所示為本次合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)中的雙平行四邊形機構(gòu)示意圖。圖2.7雙平行四邊形機構(gòu)示意圖假定電動機驅(qū)動桿OA做360度的勻速轉(zhuǎn)動，由于在上一步對曲柄搖桿機構(gòu)的設(shè)計部分中對于其各個桿長有一個確定的取值，從而可以求得桿OA的位移、速度、加速度和角加速度的曲線。由于曲柄連桿機構(gòu)和雙平行四邊形機構(gòu)連接起來具有良好的運動傳遞性，而且已經(jīng)知道桿BC的擺動角度為100度，四邊形

45、BCEG在設(shè)計的過程中是作為一個整體來傳遞運動的，所以桿BC的運動可以平行傳遞給桿EG，而MNGE是一個典型的平行四邊形，進而可以將運動平行傳遞給桿MN和吸盤。外加考慮到動力源區(qū)域的設(shè)計要求，MNGE雙平行四邊形桿機構(gòu)中,先在吸嘴上選取兩個連接位置：鉸鏈點M和N。開蓋機構(gòu)的運動過程可以看作是，MNR圍繞鉸鏈中心R的旋轉(zhuǎn)運動。為此，先做輔助線連接MR和NR，選擇想要平移到的位置點C，連接CR，以桿CR和NR為基準(zhǔn)作平行四邊形CRNE。以桿MR和桿CR為基準(zhǔn)作平行四邊形CRMG，連接EG。如此，形成的雙平行四邊形機構(gòu)成功將吸嘴上桿MN的運動特性轉(zhuǎn)移到了桿EG上。同時，在曲柄搖桿機構(gòu)中桿BC在電動機

46、和曲柄OA的驅(qū)動下的運動100度，把運動通過雙平行四邊形機構(gòu)傳遞到桿MN上，進一步傳遞到煙盒的的合頁鉸鏈中心R上，實現(xiàn)將煙盒打開和關(guān)閉的目的。在設(shè)計的工程中，連桿MN的長度可以取為 21mm, 連桿MG的長度為160mm, 連桿 GE的長度等于桿 MN的長度等于21mm，桿EN的長度等于桿MG的長度等于160mm，構(gòu)成雙平行四邊形機構(gòu).連桿MGB與曲柄連桿機構(gòu)通過鉸鏈在G點連接，取BG= 82mm;CD=EF=FD=CE=21mm, 且在C和D點用固定鉸鏈連接和固定，以便于動力源電動機將恒定的位移，速度和加速度角速度等傳動到下一個平行四邊形機構(gòu)上，從而實現(xiàn)將桿BC的轉(zhuǎn)動的100度平行傳遞到MN

47、，進而傳遞到真空吸盤上，實現(xiàn)將煙盒打開100度的設(shè)計要求。3 關(guān)鍵零部件的選型 設(shè)計到這一步已經(jīng)設(shè)計好了包括整體機構(gòu)中可以選擇已經(jīng)是成品的高檔煙盒、最為關(guān)鍵的傳動機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)、用來平行傳遞運動的雙平行四邊形機構(gòu)，最后還要對最終產(chǎn)生運動的來源進行設(shè)計。3.1動力源的的選型因為合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)需要一個動力源來驅(qū)動此開蓋該機構(gòu)的運行，所以考慮到動力源的選擇有油液發(fā)動機和電動機兩種。3.1.1 油液發(fā)動機 油液發(fā)動機屬于熱力發(fā)動機中的一類。主要是通過氣體或液體燃料與空氣混合后在發(fā)動機內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱能，再把這種熱能轉(zhuǎn)化為機械能的一種裝置；油液發(fā)動機的可燃性混合氣體燃燒的整個過程都是在機體

48、內(nèi)部完成的。油液發(fā)動機比較典型的有汽油機和柴油機，它們都是屬于內(nèi)燃機的一種。他們都是需要燃燒燃料，從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能的燃料驅(qū)動車輛前進推缸活塞來回運動的裝置。因此，在工作原理上也非常相似。與汽油相比，柴油具有不易揮發(fā)，燃點高的特點，所以不容易造成由于意外情況或者高摩擦狀況下被點燃和發(fā)生爆炸的危險。由于它們在揮發(fā)性和燃點方面存在差異，所以在使用這兩種燃料的發(fā)動機需要考慮不同的點火模式。汽油發(fā)動機的特點是：體積比較小，重量比較輕，起動性能較好。在其機體內(nèi)，當(dāng)氣油混合物進入氣缸之后，當(dāng)將氣體壓縮接近尾端時，由火花塞點燃。 因此，對汽油發(fā)動機來說，在機體內(nèi)部設(shè)置一個可控的點火裝置顯得尤為重要，這

49、樣就能更好來控制汽油機體內(nèi)的火花塞在何時開始點燃工作。還必須要對汽油發(fā)動機的火花塞放電時間和火花能量的大小進行精確控制，從而來進一步確保汽油機正常的工作能力。3.1.2 電動機電動機是生活中已經(jīng)最為普遍使用的工具了，電動機的種類繁多，實用范圍也非常廣。簡單來說，其實質(zhì)就是一種將電能轉(zhuǎn)化為機械能的設(shè)備，主要包括定子繞組或分布式定子繞組和用于產(chǎn)生磁場的旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子。按使用電源的不同可以將電動機分為 HYPERLINK /v1112983.htm h 直流電動機和 HYPERLINK /v8007441.htm h 交流電動機。交流電機大多數(shù)情況下是應(yīng)用在電力系統(tǒng)中的一些大中型的生產(chǎn)設(shè)備中，因為其

50、調(diào)速功能比較好，所以一般在電力拖動系統(tǒng)中有著比較廣泛的應(yīng)用。能提供得功率范圍可以從毫瓦級到千瓦級，因此有著很大的調(diào)速和使用范圍，可以說電動機幾乎已經(jīng)應(yīng)用在現(xiàn)代社會生活中的各個領(lǐng)域。其自身具有的自起動，還具有制動、反轉(zhuǎn)等能力，在一定程度上能滿足各種機器的運行要求；由于使用的是電源，所以電動機在工作時不會產(chǎn)生煙塵、異味氣體，因此不會對環(huán)境造成污染，使用起來簡單快捷，工作過程中也不會產(chǎn)生很大的噪聲 18。構(gòu)造簡單，制造方便，體積小，使用和安裝起來都比較快，是其具有的另外一些性能上的優(yōu)勢，其中以交流機的應(yīng)用最為廣泛，主要是因為交流電動機可以在高溫、易燃等環(huán)境下正常使用，而且不用定期清理碳刷，避免了一些

51、使用過程中的不便操作。經(jīng)上述比較，根據(jù)實際應(yīng)用情況應(yīng)該選擇結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，生活中較為常用的交流電動機作為本次設(shè)計的動力源驅(qū)動部件。3.2傳動軸的校核與計算進行軸的強度校核計算之前，應(yīng)該根據(jù)軸的具體承受的載荷和應(yīng)力情況對各種軸的強度進行相應(yīng)的計算。因為本次設(shè)計的電機軸主要是通過聯(lián)軸器和曲柄相連傳遞扭矩的，所以只需要校驗其剪切應(yīng)力就可以滿足條件：根據(jù)合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的設(shè)計要求。電動機的傳動軸直徑為30mm，傳動功率選擇為0.75Kw，轉(zhuǎn)動速度為30 r/min，軸的強度條件計算公式為： (3.1)其中：為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa； T為軸所承受的力矩，N.m； 為軸的抗扭截面系數(shù)，； n為軸的轉(zhuǎn)

52、速，r/min； P為軸的傳遞功率，kW； d為計算截面處軸的直徑，mm;為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa。因為軸的材料選擇的是45Cr。所以查表可得 為25-45Mpa有上式(3.1)可得直徑 (3.2)上述式子中的可由查表可得知其范圍為:126-103，為了計算方便取=100。計算結(jié)果為d29.24，所以電動機軸d=30mm滿足校核強度要求。3.3 連接煙盒的方式綜合考慮到合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)中需要一個用來打開煙盒蓋子的連接裝置，所以，在設(shè)計過程中需要設(shè)計在運動傳遞到煙盒蓋子位置處時，雙平行四邊形機構(gòu)和煙盒之間的連接構(gòu)件是什么類型的?？紤]到畢業(yè)設(shè)計的簡單性和合理性，在連接煙盒蓋的方式上選

53、取有粘膠式連接和吸盤式連接進行比較性選擇。3.3.1粘膠式：利用結(jié)構(gòu)膠進行連接結(jié)構(gòu)膠一般用于粘接結(jié)構(gòu)裝配件，具有很高的粘結(jié)能力，粘接性能也比較高，屬于一種高強度的膠粘劑，具有一定的防水抗氧化的能力，粘結(jié)的時間也比較久。據(jù)具體在選擇結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品時，可以根據(jù)具體的外界環(huán)境和粘接程度來選擇不同的粘接劑，與焊接、鉚接等連接方式相比，結(jié)構(gòu)膠顯得更為便攜，在一些具有高要求，高挑戰(zhàn)性的應(yīng)用中，結(jié)構(gòu)膠已經(jīng)在性能方面得到了一定的認(rèn)可。但是由于結(jié)構(gòu)膠會受到溫度濕度等環(huán)境因素的影響，其性能也會變差，不如傳統(tǒng)的鉚接等連接方式持久，而且其利用成本較高，所以在本次設(shè)計中不宜選用。3.3.2吸盤式：真空吸盤1）易使用。真空吸

54、盤對被吸物體的材料要求不會很嚴(yán)格，不管使用的是什么類型的材料，只要能確保吸盤在完全吸附的情況下吸盤內(nèi)是一個密封的環(huán)境就可以了。相比粘膠式、鉚接式和焊接式等構(gòu)件之間的連接方式而言，真空吸盤連接比較簡單方便，在大、中、小各類生產(chǎn)設(shè)備中都可以使用，而且結(jié)構(gòu)簡單，便于運輸、攜帶和安裝。不像電磁吸盤一樣只是對鋼材起作用，這樣就對材料的要求很專一，所以不會具有使用的普遍性。2）無污染。真空吸盤在使用的過程中不會產(chǎn)生異味，不會出現(xiàn)發(fā)光、發(fā)熱和電磁等現(xiàn)象，也不會產(chǎn)生其他的副作用產(chǎn)品，不會對環(huán)境造成污染。3）不傷工件。真空吸盤的材質(zhì)是橡膠材料，在連接工件的過程中不會產(chǎn)生對工件造成刮傷等損害。而且在一些特定的生產(chǎn)

55、行業(yè)，對加工工件的表面要求特別嚴(yán)格，不能有任何的刮傷或者毛刺，所以只能用真空吸盤進行連接。綜合考慮到機構(gòu)的簡單操作和合理性以及粘膠式連接不利于環(huán)保等缺點。選擇吸盤式開蓋作為連接煙盒的方式。根據(jù)之前的分析和綜合研究，為了更好地滿足設(shè)計要求，合頁式包裝盒的開蓋機構(gòu)的總體方案設(shè)計可以選擇方案：電動機動力源+曲柄連桿機構(gòu)+雙平行四邊形機構(gòu)+真空吸盤+合頁式包裝煙盒 作為本次設(shè)計總體方案，合頁式包裝盒的開蓋機構(gòu)包含多種構(gòu)件，但簡單的說，可將其分解成為一個曲柄搖桿機構(gòu)和一個雙平行四邊形機構(gòu)。其中，曲柄搖桿機構(gòu)用于產(chǎn)生所需要的擺角曲線特性；雙平行四邊形機構(gòu)用于將此擺角曲線特性傳遞要吸嘴上，使之能夠順利將盒蓋

56、打開，滿足使用要求。4 開蓋機構(gòu)的運動學(xué)分析 合頁式包裝盒的開蓋過程如圖4.1所示。在產(chǎn)品的裝盒過程中，導(dǎo)軌中的滾軸轉(zhuǎn)動，通過皮帶帶動包裝盒作直線運動；當(dāng)?shù)竭_指定位置時，滾軸停止轉(zhuǎn)動，真空吸盤向下運動，吸住包裝盒蓋，然后將吸盤向后上方運動，將盒蓋打開到一定的角度（比如）；滾桿轉(zhuǎn)動，帶動著開蓋的包裝盒繼續(xù)運動，進入下一工序，它主要是由兩部分組成。1）使擺桿LBC實現(xiàn)角度的擺動，滿足開蓋角度的設(shè)計要求；2) 由平行四邊形CENR和平行四邊形EGMN以及連接塊三角形CEG組成的雙平行四邊形機構(gòu)（桿LDF和桿LEN鉸接于點F，桿LDF為輔助支撐桿），此雙平行四邊形機構(gòu)能夠有效的將擺桿LBC的運動特性（

57、角速度及角加速度）傳遞到吸嘴上（桿LMN），使之實現(xiàn)所要求的開蓋動作。圖4.1 合頁式包裝盒開蓋示意圖設(shè)計完合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的曲柄連桿機構(gòu)和雙平行四邊形機構(gòu)之后，這里附上合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的具體參數(shù)如表4.1所示。具體的合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的簡圖見圖4.2。表4.1 合頁式包裝盒的開蓋機構(gòu)具體參數(shù)參數(shù)類型數(shù)值(mm)參數(shù)類型數(shù)值OA26CD51AB119DF51BC35EG21OC116MN21BG82GM160CE51EN160圖4.2合頁式包裝盒的開蓋機構(gòu)簡圖根據(jù)前面設(shè)計好的的開蓋機構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)、設(shè)計所要求桿長條件和運動情況建立數(shù)學(xué)模型，利用Adams軟件中的Adams/View版塊

58、進行建模和運行就可以得到桿MN和桿BC的速度、角加速度和角度變化曲線。為了更加符合電動機的實際工作情況，設(shè)定電動機以30 r/min的轉(zhuǎn)速驅(qū)動曲柄OA桿轉(zhuǎn)動，從而可以得到合頁式包裝盒開蓋機構(gòu)的運動特性曲線圖。其具體機構(gòu)的建模過程如下所述：對Adams/View模塊進行一系列運行操作：通過“開始”到“程序”菜單中啟動Adams view軟件，或者直接雙擊桌面的快捷方式進入Adams/View的工作界面。設(shè)置建模環(huán)境：首先在歡迎對話框中點擊Create a new modle 選項，確定Gravity(重力）文本框是EarthNormal（-Global, Y),Units(單位)是:MMKS-m

59、m，Kg，N，s，deg。要特別注意設(shè)置好工作路徑為Working Directory，在Size欄，X和Y的數(shù)值都輸入300mm即可滿足本次設(shè)計的條件，在Spacing欄，X和Y的值都輸入為10mm。設(shè)置好后，點擊OK，保存設(shè)置。對包裝盒的整體機構(gòu)進行幾何建模。單擊工具欄中的選擇按鈕和縮放圖標(biāo)，調(diào)整使柵格的大小和位置使其能夠占據(jù)整個屏幕，這樣就可以在建模過程中使得鼠標(biāo)可以更加方便的鋪捉到每一個重要的柵格點，便于加速建模過程。在主工具箱中單擊鼠標(biāo)右鍵點擊幾何模型工具按鈕，彈出級聯(lián)圖標(biāo)，用鼠標(biāo)左鍵單擊里連接圖標(biāo)，開始建立第一根桿的模型。因為在使用Adams軟件建模的過程中可以選擇最為方便的建模方

60、式，所以選擇在如圖4.2中所示的處于水平位置上最簡單的桿BC來開始建模。在屏幕上用鼠標(biāo)點擊（0，0，0)和任一水平位置點繪制連桿BC。在Link下拉文本框中選擇New part，在桿的參數(shù)設(shè)置方框里面輸入桿BC的長度為35mm，寬度3mm，厚度3mm。如圖4.3所示。若要調(diào)整桿的長度尺寸參數(shù)，可以用鼠標(biāo)點擊連桿的右端標(biāo)記點marker_，系統(tǒng)打開標(biāo)記點修改對話框，然后輸入修改值。單擊鼠標(biāo)右鍵，在工具箱中選擇連接圖標(biāo)，彈出級聯(lián)圖標(biāo)。用鼠標(biāo)左鍵單擊回轉(zhuǎn)件圖標(biāo)。在工具箱下方Link下拉文本框中選擇New part，可以選中前面的復(fù)選標(biāo)記，也可以不選。鼠標(biāo)左鍵分別在屏幕上（0，0，0)和(-360,0