包装机推包机课程设计

包装机推包机构第1页共19页机械原理课程设计说明书课程设计题目：包装机推包机构组员：毛梦月宋敏万郝斯佳专业：飞行器制造与工程班级：05011104指导老师：苏华包装机推包机构第2页共19页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，改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大多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部大多是包装，因此包装机的推包机构也是很有市场的。包装机推包机构第3页共19页目录第一章设计题目.......................................................41.1总功能要求................................................41.2设计数据..................................................5第二章机构设计.......................................................62.1机构选型...................................................62.2机构组合...................................................6第三章方案的拟定及评价...............................................73.1方案的拟定................................................73.2方案的评价................................................8第四章机构运动尺度综合...............................................114.1运动示意图................................................114.2功能元分解................................................11第五章运动设计及参数.................................................155.1减速设备...................................................155.2曲柄滑块导杆...............................................165.3编程计算导杆机构中位置、速度、加速度的情况.................18第六章运动循环图.....................................................21第七章设计总结.......................................................22第八章参考文献.......................................................23包装机推包机构第4页共19页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1.2）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。1.1总功能要求图1.1推包机图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包装机推包机构第5页共19页为其简单示意图，机构将零件由a点输送到b点再由cde回到a点，机构的执行构件的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，提高工效。1.2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=350mm，允差±20mm（这段对应于工件的移动）；轨迹曲线的CDE段的最高点低于直线段AB的距离至少为H=50mm，（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。第二章机构设计2.1机构选型实现改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、凸轮机构机构、双凸轮机构、摇杆机构滑块机构及组合机构。2.2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，一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构（基础机构），而沿轨迹运动时的速度要求，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。包装机推包机构第6页共19页第三章方案的拟定及评价3.1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：用偏置滑块机构与凸轮机构的组合机构，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。偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合如果采用直动推杆盘形凸轮机构或摆动推杆盘形凸轮机构，可有另两种方案包装机推包机构第7页共19页偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合之一偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合之二方案二：采用导杆机构与凸轮机构的组合机构导杆机构与凸轮机构的组合机构包装机推包机构第8页共19页方案三：双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合双凸轮机构与摇杆机构滑块机构的组合3.2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，L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。方案二导杆机构与凸轮机构的组合机构相对于其它的设计机构显的简单的多，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，与凸轮接触面间易形成锲形油膜，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。方案三双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合，没有急回特性，机构连贯性好，图中1部位的设计对于L过长则难以实现。综合此次设计要求和尺寸要求，本组觉的导杆机构与凸轮机构的组合机构的机构设计在此设计中较为合理，所以选取方案二。1包装机推包机构第9页共19页第四章机构运动尺度综合4.1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。c5bed1324a包装机推包机构第10页共19页用solidworks建模如图：包装机推包机构第11页共19页4.2功能元分解由运动简图可知此机构可分解为俩个运动，凸轮机构控制运输爪的升降，导杆机构控制往复运动，俩者的配合及凸轮的设计可以达到abcde的轨迹。如图4.1中1、2为主动件，2、3、4和5的导杆机构，可以完成a、b、c间或c、d间的往复运动，1的凸轮与4机构的平底接触，可以使整个4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abcde的运动轨迹。下面将俩个机构按功能分开设计：功能一：导杆机构——实现a、b、c或d、e间的往复运动此处导杆机构中AB=350mm，为输送爪的输送距离L，OE为摇杆，BC为导杆,长为S=750mm。（1）设计简图包装机推包机构第12页共19页图4.2导杆机构设计图（2）设计推导公式350ABmm　，80OEmm　750BCmm　，OEBC，1sin2BDABBC包装机推包机构第13页共19页sinOEOC，222CDBDBC由上述式得：343.47sinOEOC　mm222729.30CDBCBDmm　由计算得主动件2的安装位置，和CD的高。功能二：凸轮机构——实现4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=150mm，则高H=ROA−ROB=50mm(轨迹曲线的CDE段的最高点低于直线段AB的距离至少为H=50mm)。(1)设计简图包装机推包机构第14页共19页图4.3凸轮机构设计图（2）设计说明由设计需求知，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，由图4.2可计算出∠COD=153°,CBD̂为输送机构轨迹的abc段作支撑，所以为圆弧，EF̂段为其轨迹的de段作支撑，也为圆弧，让运动变的平稳很多。OCE包装机推包机构第15页共19页第五章运动设计及参数5.1减速设备推包机构的速度不需很快，因此在传动机构中设计了减速设备。图5.1减速设备通过齿轮组实现较大的传动比,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，设计需求表明对水平方向的参数即曲柄滑块导杆机构的参数要求较严格，凸轮参数方面只需保正其机构的上下的高度差和与曲柄滑块导杆机构的配合即可。包装机推包机构第16页共19页5.2曲柄滑块导杆导杆机构导杆机构中，已知曲柄的长度l1、转角φ1、等角速度ω1及中心距l4，我们来分析下导杆的转角φ3、角速度ω3和角加速度α3，以及滑块在导杆上的位置s、滑动速度𝐯B2B3及加速度𝐚B2B3。ABC1234xyφ1φ3l4l1ω1包装机推包机构第17页共19页（1）位置分析如图5.2所示。该机构的矢量方程式为𝐥𝟒+𝐥𝟏=𝐬l4i+l1eiφ1=seiφ3(h)展开后分别取实部和虚部：l1cosφ1=scosφ3l4+l1sinφ1=ssinφ3两式相除得tanφ3＝l1sinφ1+l4l1cosφ1（式5-1）求得角φ3后可得s=l1cosφ1cosφ3（式5-2）（2）速度分析将式（h）对时间求导数得l1ω1ieiφ1=vB2B3eiφ3+sω3ieiφ3(i)两边乘e−iφ3后展开，并取实部和虚部得vB2B3=−l1ω1sin(φ1−φ3)（式5-3）sω3=l1ω1cos(φ1−φ3)则ω3=l1ω1cos(φ1−φ3)s（式5-4）（3）加速度分析将式（i）对时间求导数得−l1ω12eiφ1=(aB2B3−sω12)eiφ3+(sα3+2vB2B3ω3)ieiφ3(j)两边乘以e−iφ3后展开，并取实部和虚部得−l1ω12cos(φ1−φ3)=aB2B3−sω32−l1ω12sin(φ1−φ3)＝sα3+2vB2B3ω3包装机推包机构第18页共19页故aB2B3=sω32−l1ω12cos(φ1−φ3)（式5-7）α3=−2vB2B3ω3+l1ω12sin(φ1−φ3)s（式5-8）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包装机推包机构第19页共19页第七章设计