第二章包裝機(jī)械設(shè)計(jì)概念

1、第二章 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)概念教學(xué)內(nèi)容2.1 概述2.2 執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.4 原動(dòng)機(jī)選擇2.5 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1 概述2.1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容 機(jī)械設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)者通過創(chuàng)造性勞動(dòng)將人的意念和思想轉(zhuǎn)化為物質(zhì)資料，以滿足人類社會(huì)的需求并進(jìn)一步促進(jìn)人類社會(huì)的發(fā)展。 社會(huì)需求不斷提出新的功能要求是促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的一個(gè)主要?jiǎng)恿Α?科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、生產(chǎn)能力的提高、機(jī)械設(shè)計(jì)工作者的知識(shí)基礎(chǔ)和技術(shù)能力的加強(qiáng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的重要條件。 機(jī)械設(shè)計(jì)根據(jù)是否采用新的工作原理和變更現(xiàn)有機(jī)械的設(shè)計(jì)方案來劃分，可分為以下三種類型：(1)(1)開發(fā)性設(shè)計(jì)開發(fā)性設(shè)計(jì)在沒有類似機(jī)械的

2、情況下，根據(jù)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的功能要求，并結(jié)合有關(guān)各方面的條件，提出新的工作原理和新的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出滿足要求的新機(jī)械產(chǎn)品。(2)(2)適應(yīng)性設(shè)計(jì)適應(yīng)性設(shè)計(jì)在工作原理和設(shè)計(jì)方案基本不變的情況下，對(duì)現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品做局部的更改，設(shè)計(jì)出適應(yīng)新的各種要求的機(jī)械產(chǎn)品。一般情況下，適應(yīng)性設(shè)計(jì)較多。(3)(3)變異性設(shè)計(jì)變異性設(shè)計(jì)在功能要求和工作原理不變的情況下，改變現(xiàn)有機(jī)械的結(jié)構(gòu)組成、布置方式和某些尺寸，設(shè)計(jì)出滿足較多方面要求的機(jī)械產(chǎn)品。 2.1.2 包裝機(jī)設(shè)計(jì)要求包裝機(jī)設(shè)計(jì)要求1.1.功能及應(yīng)用場(chǎng)合功能及應(yīng)用場(chǎng)合功能：功能：所能完成的包裝工序的種類，例如制袋成型、充填、封口。應(yīng)用場(chǎng)合：應(yīng)用場(chǎng)合：適應(yīng)不同產(chǎn)品的包

3、裝能力，例如顆粒、液體、粉劑、塊體。2.2.技術(shù)性能及質(zhì)量要求技術(shù)性能及質(zhì)量要求生產(chǎn)率：生產(chǎn)率：單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量，分理論生產(chǎn)率和實(shí)際生產(chǎn)率。表示方法：件min、mmin、kgmin等。工作適應(yīng)性：工作適應(yīng)性：工況發(fā)生時(shí)，設(shè)備對(duì)變化適應(yīng)能力的大小。涉及兩個(gè)方面：A、作業(yè)對(duì)象的形狀、尺寸等發(fā)生變化；B：作業(yè)環(huán)境發(fā)生變化。一般，適應(yīng)性越好，產(chǎn)品性能越好。工作精度：工作精度：機(jī)器正常工作時(shí)的量值與理論要求值之間的誤差，可用絕對(duì)值和相對(duì)值表示。工作可靠性：工作可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定條件下、規(guī)定使用時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，或說是正常工作的概率。產(chǎn)品壽命：產(chǎn)品壽命：（A）自然壽命：到因自然磨損、腐蝕等

4、原因使設(shè)備老化不能再用所經(jīng)歷的時(shí)間。（B）技術(shù)壽命：到設(shè)備因技術(shù)老化而被淘汰所經(jīng)歷的時(shí)間。（C）市場(chǎng)壽命：產(chǎn)品在市場(chǎng)上的生命期所決定的時(shí)間。3.3.經(jīng)濟(jì)性要求經(jīng)濟(jì)性要求由產(chǎn)品總成本與產(chǎn)品性能質(zhì)量關(guān)系圖，尋找最佳設(shè)計(jì)點(diǎn)P，使成本最低。另外，產(chǎn)品成本約有70%是由方案設(shè)計(jì)決定的，故在方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意功能與成本的協(xié)調(diào)問題。4.4.人機(jī)工程學(xué)要求人機(jī)工程學(xué)要求（A）確保操作人員能有效的操縱和控制機(jī)器；（B）確保操作人員能正確讀取設(shè)備顯示信息，減少誤讀的可能；（C）裝拆、保養(yǎng)維修方便。 操縱件布置范圍操縱件布置范圍5.5.安全保護(hù)要求安全保護(hù)要求6.6.產(chǎn)品外觀造型要求產(chǎn)品外觀造型要求 造型美觀大方，色

5、調(diào)和諧，給人以悅心宜人的感覺。2.1.3 包裝機(jī)設(shè)計(jì)步驟包裝機(jī)設(shè)計(jì)步驟1.1.產(chǎn)品計(jì)劃產(chǎn)品計(jì)劃（1 1）選擇設(shè)計(jì)產(chǎn)品或接受客戶定單）選擇設(shè)計(jì)產(chǎn)品或接受客戶定單選擇適應(yīng)市場(chǎng)需求、有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、能獲得良好經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品。（2 2）作可行性研究）作可行性研究論證項(xiàng)目在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的可行性；為企業(yè)或主管部門決策提供依據(jù)；為談判、簽約和貸款提供依據(jù)。（3 3）明確設(shè)計(jì)任務(wù)、擬訂設(shè)計(jì)要求明細(xì)表。）明確設(shè)計(jì)任務(wù)、擬訂設(shè)計(jì)要求明細(xì)表。（4 4）設(shè)計(jì)要求要詳細(xì)、明確、合理而且先進(jìn)，符合標(biāo)準(zhǔn)。）設(shè)計(jì)要求要詳細(xì)、明確、合理而且先進(jìn)，符合標(biāo)準(zhǔn)。2.2.方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)（1 1）設(shè)計(jì)任務(wù)的抽象）設(shè)計(jì)任務(wù)的抽象在方案

6、設(shè)計(jì)之前，先對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行抽象，使其變成帶有普遍意義的設(shè)計(jì)任務(wù)，以真正抓住設(shè)計(jì)任務(wù)的實(shí)質(zhì)。例如：設(shè)計(jì)一爐具，要求使用方便安全，清潔衛(wèi)生，使用費(fèi)用低。若不對(duì)任務(wù)進(jìn)行抽象化思維，則會(huì)想到：煤球爐、蜂窩煤爐、煤油爐、煤氣爐、電熱爐、以及太陽能爐等。若將設(shè)計(jì)任務(wù)抽象成設(shè)計(jì)用于將某種能量轉(zhuǎn)化成熱能的裝置，于是想出了遠(yuǎn)紅外加熱爐、微波爐、電磁爐、蒸汽柜等。（2 2）建立黑箱）建立黑箱設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)上就是解決將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的技術(shù)問題。即用一方框表示黑箱，代表待設(shè)計(jì)產(chǎn)品；左右箭頭表示輸入和輸出，并可歸納為物質(zhì)、能量、信息物質(zhì)、能量、信息三種形式。輸入黑箱（袋成型充填封口機(jī)）輸出不需要的需要的需要的不需要的氣壓塵

7、埃薄膜材料被包裝物料能源封口溫度包裝產(chǎn)品計(jì)數(shù)等信息廢品噪聲振動(dòng)（3 3）建立功能結(jié)構(gòu)）建立功能結(jié)構(gòu)總功能總功能：代表一個(gè)完整獨(dú)立產(chǎn)品的技術(shù)系統(tǒng)。分功能：分功能：代表某一分系統(tǒng)或某一零部件的技術(shù)系統(tǒng)。功能結(jié)構(gòu)：功能結(jié)構(gòu)：就是用一定的形式來表達(dá)各分功能及其相互連接關(guān)系以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品總功能的一種圖示表達(dá)。袋成型充填封口機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖 （4 4）尋找實(shí)現(xiàn)分功能的解）尋找實(shí)現(xiàn)分功能的解 從功能原理設(shè)計(jì)到實(shí)際執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。（5 5）總體方案設(shè)計(jì)）總體方案設(shè)計(jì) 總功能載體（即支撐）的初步設(shè)計(jì)，包括總體尺寸和空間布置； 輔助裝置的初步設(shè)計(jì)； 檢查總體布局設(shè)計(jì)，優(yōu)化總體設(shè)計(jì)； 編制初步技術(shù)文件； 畫總體設(shè)計(jì)圖，包

8、括工藝原理圖、總體布局圖、循環(huán)圖、控制原理圖、零部件草圖及總裝配草圖等。3.3.技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì) 在方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，圍繞保證產(chǎn)品功能、質(zhì)量、可靠性、經(jīng)濟(jì)合理性、工藝可能性等，進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。內(nèi)容包括： 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)； 控制系統(tǒng)及輔助裝置設(shè)計(jì)； 工程圖的繪制； 技術(shù)文件的編制，包括設(shè)計(jì)說明書、使用說明書。4.4.試制、試驗(yàn)、鑒定和改進(jìn)試制、試驗(yàn)、鑒定和改進(jìn)5.5.正式生產(chǎn)、銷售及售后服務(wù)正式生產(chǎn)、銷售及售后服務(wù)機(jī)械新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)過程可分為四個(gè)階段：機(jī)械新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)過程可分為四個(gè)階段：調(diào)研報(bào)告調(diào)研報(bào)告產(chǎn)品開發(fā)產(chǎn)品開發(fā)可行性論可行性論證報(bào)告證報(bào)告設(shè)計(jì)任設(shè)計(jì)任務(wù)書務(wù)

9、書選選 題題調(diào)研和預(yù)測(cè)調(diào)研和預(yù)測(cè)可行性論證可行性論證確定設(shè)計(jì)任務(wù)確定設(shè)計(jì)任務(wù)初期規(guī)劃設(shè)計(jì)初期規(guī)劃設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)小 結(jié)初期規(guī)劃設(shè)計(jì)初期規(guī)劃設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)總體方案總體方案示意圖；示意圖；機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)方案運(yùn)動(dòng)方案運(yùn)動(dòng)簡圖；簡圖；運(yùn)動(dòng)循環(huán)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；圖；方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)計(jì)算說明計(jì)算說明書書目標(biāo)分析目標(biāo)分析創(chuàng)新構(gòu)思創(chuàng)新構(gòu)思方案擬定方案擬定方案評(píng)價(jià)方案評(píng)價(jià)方案決策方案決策初期規(guī)劃設(shè)計(jì)初期規(guī)劃設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)全套設(shè)計(jì)全套設(shè)

10、計(jì)圖紙；圖紙；設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算說明書說明書結(jié)構(gòu)方案擬定結(jié)構(gòu)方案擬定造型設(shè)計(jì)造型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料選擇與材料選擇與尺寸設(shè)計(jì)尺寸設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖繪制設(shè)計(jì)圖繪制初期規(guī)劃設(shè)計(jì)初期規(guī)劃設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)工藝流程卡片；工藝流程卡片；工裝設(shè)計(jì)圖；工裝設(shè)計(jì)圖；基礎(chǔ)安裝圖；基礎(chǔ)安裝圖；技術(shù)文件；技術(shù)文件；使用說明書；使用說明書；備件明細(xì)表備件明細(xì)表工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)工裝設(shè)計(jì)工裝設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì) 機(jī)械系統(tǒng)主要是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)所組成。總體方案設(shè)計(jì)是這幾部分的方案設(shè)計(jì)。 機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)過程中極其重要的一步，也是最具創(chuàng)造

11、性的一環(huán)，它直接決定著產(chǎn)品的性能、質(zhì)量及其在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)的效益。 （1）執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。主要包括執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、執(zhí)行系統(tǒng)的方案評(píng)價(jià)與決策。 （2）傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。主要包括傳動(dòng)類型和傳動(dòng)路線的選擇、傳動(dòng)鏈中機(jī)構(gòu)順序的安排、各級(jí)傳動(dòng)比的分配。 （3）原動(dòng)機(jī)類型的選擇。 （4）控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。 （5）其它輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要包括潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)。機(jī)械預(yù)期的功能要求機(jī)械預(yù)期的功能要求功能原理設(shè)計(jì)功能原理設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)（工藝動(dòng)作分解與運(yùn)動(dòng)方案選擇）運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)（工藝動(dòng)作分解

12、與運(yùn)動(dòng)方案選擇）執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)（機(jī)構(gòu)型綜合）執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)（機(jī)構(gòu)型綜合）執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)（循環(huán)圖設(shè)計(jì)）執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)（循環(huán)圖設(shè)計(jì)）機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)（運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)）機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)（運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)）運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析方案評(píng)價(jià)與決策方案評(píng)價(jià)與決策2.2 執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)機(jī)械預(yù)期實(shí)現(xiàn)的功能要求機(jī)械預(yù)期實(shí)現(xiàn)的功能要求（使用要求或工藝要求）（使用要求或工藝要求）功能原理設(shè)計(jì)功能原理設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)（工藝動(dòng)作分解與運(yùn)動(dòng)方案選擇）（工藝動(dòng)作分解與運(yùn)動(dòng)方案選擇）執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)（機(jī)構(gòu)的型綜合）執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)（機(jī)構(gòu)的型綜合）執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)（運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖設(shè)計(jì)）執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)（運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖設(shè)

13、計(jì)）機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)（運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)）機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)（運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)）運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析方案評(píng)價(jià)方案評(píng)價(jià)是否滿足要求是否滿足要求繪制執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡圖是是改變改變機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)參數(shù)參數(shù)重新構(gòu)思功能原理重新構(gòu)思功能原理構(gòu)思新的運(yùn)動(dòng)規(guī)律構(gòu)思新的運(yùn)動(dòng)規(guī)律改變機(jī)構(gòu)型式改變機(jī)構(gòu)型式改改變變?cè)O(shè)設(shè)計(jì)計(jì)策策略略否否2.2.1 執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)概述 機(jī)器中最接近被加工工件一端的機(jī)構(gòu)稱為執(zhí)行機(jī)機(jī)器中最接近被加工工件一端的機(jī)構(gòu)稱為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。構(gòu)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)中接觸工件或執(zhí)行終端運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為執(zhí)行機(jī)構(gòu)中接觸工件或執(zhí)行終端運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為執(zhí)行構(gòu)件。執(zhí)行構(gòu)件。 機(jī)器通過執(zhí)行構(gòu)件完成作業(yè)任務(wù)。機(jī)器通過執(zhí)行

14、構(gòu)件完成作業(yè)任務(wù)。 1.1.功能原理設(shè)計(jì)功能原理設(shè)計(jì) 根據(jù)機(jī)械預(yù)期實(shí)現(xiàn)的功能，考慮選擇何種工作原理來實(shí)現(xiàn)所需的功能要求。 采用不同的工作原理設(shè)計(jì)出的機(jī)械，其性能、結(jié)構(gòu)、工作品質(zhì)、適用場(chǎng)合等都會(huì)有很大的差異，因此必須根據(jù)機(jī)械的具體工作要求，如強(qiáng)度、精度、壽命、效率、產(chǎn)量、成本、環(huán)保等諸多因素綜合考慮確定。 功能原理決定了機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)水平、工作質(zhì)量、傳動(dòng)方案、結(jié)構(gòu)形式和成本等，是一個(gè)施展創(chuàng)新能力的空間。顆粒糖果包裝機(jī)工作原理扭結(jié)式扭結(jié)式接縫式接縫式折疊式折疊式2.2.運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì) 根據(jù)工藝要求進(jìn)行工藝動(dòng)作的分解及執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的確定。 同一個(gè)工作原理，可以有多種工藝動(dòng)作分解。不同的工藝動(dòng)作

15、分解，將會(huì)得到不同的設(shè)計(jì)結(jié)果。 工藝動(dòng)作分解是一個(gè)創(chuàng)造性的工作。要求動(dòng)作簡單、合理。分解的方法不同，所得的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也各不相同，所形成的運(yùn)動(dòng)方案也不相同。例例1 1：例2：3.3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì) 即選用何種機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)所需運(yùn)動(dòng)，需要考慮機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性、機(jī)械效率、制造成本等因素。實(shí)現(xiàn)同一種運(yùn)動(dòng)，可以選擇不同型式的機(jī)構(gòu)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的典型機(jī)構(gòu)主要有齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)等。 可實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、任意軌跡運(yùn)動(dòng)等多種運(yùn)動(dòng)形式。執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式及功能機(jī)構(gòu)類型典型應(yīng)用實(shí)例與原理勻速運(yùn)動(dòng)1)連桿機(jī)構(gòu) 平行四邊形機(jī)構(gòu) 雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)2)齒輪機(jī)構(gòu)3)行星輪系4)摩擦

16、輪傳動(dòng)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、聯(lián)軸器聯(lián)軸器用于減速、增速和變速用于減速、增速、運(yùn)動(dòng)的合成與分解，無級(jí)變速非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)1)連桿機(jī)構(gòu) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2)非圓齒輪機(jī)構(gòu)3)組合機(jī)構(gòu)慣性振動(dòng)篩、機(jī)床牛頭刨床、發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)1)連桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2)齒輪齒條機(jī)構(gòu)3)凸輪機(jī)構(gòu) 用于沖、壓、鍛等機(jī)械裝置縫紉機(jī)針頭機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)勻速運(yùn)動(dòng)，用于插床用于控制動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式及功能機(jī)構(gòu)類型典型應(yīng)用實(shí)例與原理往復(fù)擺動(dòng)1)連桿機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 搖桿滑塊機(jī)構(gòu) 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 曲柄搖塊機(jī)構(gòu)2)凸輪機(jī)構(gòu)3)齒輪齒條機(jī)構(gòu)破碎機(jī)車門啟閉機(jī)構(gòu)具有急回性質(zhì)，牛頭刨床液壓擺缸，用于自卸裝置間歇運(yùn)動(dòng)

17、1)棘輪機(jī)構(gòu)2)槽輪機(jī)構(gòu)3)凸輪機(jī)構(gòu)4)不完全齒輪機(jī)構(gòu)機(jī)床進(jìn)給、轉(zhuǎn)位或分度、單向離合器、超越離合器車床刀架的轉(zhuǎn)位、自動(dòng)包裝機(jī)的轉(zhuǎn)位、電影放映機(jī)、分度裝置、間歇回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 根據(jù)機(jī)器的使用要求根據(jù)機(jī)器的使用要求(實(shí)現(xiàn)工藝動(dòng)作所需的運(yùn)動(dòng)要求實(shí)現(xiàn)工藝動(dòng)作所需的運(yùn)動(dòng)要求)，將，將各種常用的各種常用的基本機(jī)構(gòu)基本機(jī)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合組合，從而形成結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)，從而形成結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)制造方便、性能優(yōu)良的機(jī)械系統(tǒng)。計(jì)制造方便、性能優(yōu)良的機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)構(gòu)的組合方式機(jī)構(gòu)的組合方式 組合機(jī)構(gòu)是用一種或一種以上的機(jī)構(gòu)來約束或影響另一單自由度或多自由度機(jī)構(gòu)的封閉式機(jī)構(gòu)，或者是幾種基本機(jī)構(gòu)互相協(xié)調(diào)配合組成的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)

18、。組合機(jī)構(gòu)多用來實(shí)現(xiàn)一些特殊的運(yùn)動(dòng)軌跡或獲得特殊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 組合機(jī)構(gòu)可以是同類基本機(jī)構(gòu)的組合，也可以是不同類型基本機(jī)構(gòu)的組合。通常，由不同類型的基本機(jī)構(gòu)所組成的組合機(jī)構(gòu)用得最多，因?yàn)樗欣诔浞职l(fā)揮各基本機(jī)構(gòu)的特長和克服各基本機(jī)構(gòu)固有的局限性。 機(jī)構(gòu)的主要組合方式：串聯(lián)式、并聯(lián)式、復(fù)合式、反饋式、疊聯(lián)式。工工件件自自動(dòng)動(dòng)裝裝卸卸機(jī)機(jī)系系統(tǒng)統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則傳動(dòng)鏈應(yīng)盡可能短傳動(dòng)鏈應(yīng)盡可能短機(jī)械效率應(yīng)盡可能高機(jī)械效率應(yīng)盡可能高傳動(dòng)比的分配應(yīng)盡可能合理傳動(dòng)比的分配應(yīng)盡可能合理傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的順序安排應(yīng)盡可能恰當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的順序安排應(yīng)盡可能恰當(dāng)機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)必須保證機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)必須保證4.4.執(zhí)行系

19、統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) 對(duì)于由多個(gè)執(zhí)行構(gòu)件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合而成的復(fù)雜機(jī)械，必須使這些執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)以一定的次序協(xié)調(diào)配合，以完成預(yù)期的工作要求。 對(duì)包裝機(jī)械來說，特別指循環(huán)圖設(shè)計(jì)。5.5.機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì) 對(duì)所選擇的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)，確定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，如轉(zhuǎn)動(dòng)副間的相對(duì)位置尺寸、移動(dòng)副的導(dǎo)路位置、高副運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀及尺寸等等。 6.6.運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，檢驗(yàn)是否滿足運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能方面的要求。7.7.方案評(píng)價(jià)與決策方案評(píng)價(jià)與決策 實(shí)現(xiàn)同一種功能要求，可以采用不同的工作原理；實(shí)現(xiàn)同一種工作原理，可以選擇不同的

20、運(yùn)動(dòng)規(guī)律；實(shí)現(xiàn)同一種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以采用不同型式的機(jī)構(gòu)。 因此，為了實(shí)現(xiàn)同一種預(yù)期的功能要求，可以有多種不同的方案。機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)就是合理利用設(shè)計(jì)者的專業(yè)知識(shí)和分析能力，創(chuàng)造性地構(gòu)思出各種可能的方案，并從中選出最佳方案。 方案評(píng)價(jià)包括定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)?？茖W(xué)的評(píng)價(jià)和決策 從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全可靠三方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中技術(shù)方面的因素即功能和技術(shù)性能的指標(biāo)占較大比例。2.2.2 包裝機(jī)械的循環(huán)圖設(shè)計(jì)1. 循環(huán)圖的概念循環(huán)圖的概念（1 1）工作循環(huán)時(shí)間）工作循環(huán)時(shí)間 在包裝機(jī)械中，順序給出相鄰兩產(chǎn)品之間的時(shí)間間隔TP。（2 2）運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間）運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間 執(zhí)行機(jī)構(gòu)周期性回到初始位置之間的時(shí)間間隔。（

21、3 3）循環(huán)圖）循環(huán)圖 描述各個(gè)執(zhí)行構(gòu)件在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其工作順序的圖表。 則有：TP=Tk+Ts+Td+To 其中：TP工作循環(huán)時(shí)間； Tk基本工藝時(shí)間； Ts 停留時(shí)間； Td空行程時(shí)間； To等待停歇時(shí)間。2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的表示方法執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的表示方法（1 1）直線式循環(huán)圖）直線式循環(huán)圖將運(yùn)動(dòng)循環(huán)的各區(qū)段時(shí)間（或分配軸轉(zhuǎn)角）及順序按比例繪制在直線坐標(biāo)上。TkT0TdTs（2 2）圓形循環(huán)圖）圓形循環(huán)圖 將運(yùn)動(dòng)循環(huán)的各區(qū)段時(shí)間（或分配軸轉(zhuǎn)角）及順序按比例繪制在圓形坐標(biāo)上。TkT0TdTs（3 3）直角坐標(biāo)循環(huán)圖）直角坐標(biāo)循環(huán)圖 以橫坐標(biāo)表示運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)各區(qū)段時(shí)間（或

22、分配軸轉(zhuǎn)角），以縱坐標(biāo)表示執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征（比如：位移、速度、加速度等）。TkT0TdTsSTSO3典型機(jī)構(gòu)循環(huán)圖的畫法典型機(jī)構(gòu)循環(huán)圖的畫法（1）平移機(jī)構(gòu) 平移到達(dá)后立即返回、持續(xù)一段時(shí)間或遞進(jìn)平移后返回。TTkT0TdSTSO到達(dá)后立即返回TkT0TdTsSSO持續(xù)一段時(shí)后返回Tk1T0TdTk2STS2S1遞進(jìn)平移后返回（2）旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)TpT（3）脈沖動(dòng)作機(jī)構(gòu)TpT（4）瞬時(shí)動(dòng)作機(jī)構(gòu)TpT215o切紙4.包裝機(jī)械循環(huán)圖的表示方法包裝機(jī)械循環(huán)圖的表示方法 包裝機(jī)械循環(huán)圖就是將各執(zhí)行機(jī)構(gòu)循環(huán)圖按同一時(shí)間（或分配軸轉(zhuǎn)角）的刻度繪制在一起的總圖。 即以某一主要機(jī)構(gòu)的工作起點(diǎn)為基準(zhǔn)，表示出各執(zhí)行機(jī)構(gòu)

23、相對(duì)于該主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)的先后順序。例:封罐機(jī)的執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) 工序盤卷封機(jī)頭下托盤壓蓋桿分配軸轉(zhuǎn)角0 90o 180o 270o 360o自動(dòng)封罐機(jī)工作循環(huán)圖125O125O121O145O184O184O323O315O184O323O347O5.執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖是包裝機(jī)械循環(huán)圖的組成部分，是在擬訂工藝原理圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算的。 下面結(jié)合一具體實(shí)例，通過實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算，了解循環(huán)圖的設(shè)計(jì)步驟。 例例1：設(shè)計(jì)打印機(jī)打?。涸O(shè)計(jì)打印機(jī)打印頭的循環(huán)圖，已知打頭的循環(huán)圖，已知打印機(jī)構(gòu)生產(chǎn)能力為印機(jī)構(gòu)生產(chǎn)能力為4800件件班。班

24、。（1）確定打印頭的運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間TP 由打印機(jī)構(gòu)生產(chǎn)綱領(lǐng)為4800件班，得生產(chǎn)率Q=4800（860）=10件min； 設(shè)凸輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)完成一個(gè)產(chǎn)品的打印，則凸輪軸轉(zhuǎn)速n=10rmin； 則打印機(jī)構(gòu)工作循環(huán)時(shí)間TP=6010=6秒。（2）確定運(yùn)動(dòng)循環(huán)的組成區(qū)段 根據(jù)工藝要求，打印頭的運(yùn)動(dòng)循環(huán)由以下區(qū)段組成：TP=Tk+Ts+Td+To 其中：Tk打印頭向下接近產(chǎn)品的時(shí)間； Ts打印頭打印產(chǎn)品的停留時(shí)間； Td打印頭向上返回時(shí)間； To打印頭初始位置停留時(shí)間。（3）確定運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的時(shí)間（或分配軸轉(zhuǎn)角） 根據(jù)工藝要求，打印頭應(yīng)在產(chǎn)品上停留時(shí)間Ts=2秒，相應(yīng)分配軸轉(zhuǎn)角s=360o26=120o

25、 則其余區(qū)段時(shí)間（或分配軸轉(zhuǎn)角）：Tk+Td+To=4秒，k+d+o=240o 取Tk=2秒，Td=1秒，則To=1秒；相應(yīng)k=120o，d =60o，則o=60o（4）繪制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖TkT0TdTsSTSO6.包裝機(jī)械循環(huán)圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算包裝機(jī)械循環(huán)圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算在確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)工藝原理及執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)之后，應(yīng)設(shè)計(jì)整機(jī)的循環(huán)圖，即建立各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)間的正確關(guān)系，使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)同步化。同步化設(shè)計(jì)包括以下兩種不同情況：同步化設(shè)計(jì)包括以下兩種不同情況：當(dāng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有時(shí)間上的順序關(guān)系時(shí)，需作時(shí)間同步化設(shè)計(jì)。當(dāng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)既有時(shí)間上的順序關(guān)系，又有空間上的干涉關(guān)系時(shí)，需作空間同步化設(shè)計(jì)。

26、 下面仍已打印機(jī)為例，但增加一推送機(jī)構(gòu)。既先由推送機(jī)構(gòu)將產(chǎn)品送至打印位置，然后打印頭下壓，完成打印動(dòng)作。 例例2：設(shè)計(jì)打印機(jī)的循環(huán)圖，并作時(shí)間同步：設(shè)計(jì)打印機(jī)的循環(huán)圖，并作時(shí)間同步化設(shè)計(jì)。已知打印機(jī)構(gòu)生產(chǎn)能力為化設(shè)計(jì)。已知打印機(jī)構(gòu)生產(chǎn)能力為4800件件班。班。1.繪制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（1）確定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間TP1、TP2 由打印機(jī)構(gòu)生產(chǎn)綱領(lǐng)為4800件班，得生產(chǎn)率Q=4800（860）=10件min； 設(shè)凸輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)完成一個(gè)產(chǎn)品的打印，則凸輪軸轉(zhuǎn)速n=10rmin； 則推送機(jī)構(gòu)、打印機(jī)構(gòu)工作循環(huán)時(shí)間TP1=TP2=6010=6秒。（2）確定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的組成區(qū)段 推送機(jī)構(gòu)

27、：推送機(jī)構(gòu)：TP1=Tk1+Td1+To1 其中：Tk1推送時(shí)間； Td1返回時(shí)間； To1初始位置停留時(shí)間。 打印機(jī)構(gòu)：打印機(jī)構(gòu)：TP2=Tk2+Ts2+Td2+To2 其中：Tk2打印頭向下接近產(chǎn)品的時(shí)間； Ts2打印頭打印產(chǎn)品的停留時(shí)間； Td2打印頭向上返回時(shí)間； To2打印頭初始位置停留時(shí)間。（3）確定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的時(shí)間（或分配軸轉(zhuǎn)角） 推送機(jī)構(gòu)：推送機(jī)構(gòu)：取Tk1=1.5秒；Td1=1.5秒；To1=3秒。相應(yīng)有k1=90o，d1=90o，則o1=180o 打印機(jī)構(gòu)：打印機(jī)構(gòu)：取Ts2=2秒；Tk2=2秒；Td2=1秒；To2=1秒。相應(yīng)有s2=120o；k2=120

28、o，d2=60o，則o2=60o。（4）繪制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖TkT0TdSTSOA1推送機(jī)構(gòu)TkT0TdTsSTSOA2打印機(jī)構(gòu)2.各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的時(shí)間同步化設(shè)計(jì)（1）確定打印機(jī)最長工作循環(huán)時(shí)間TPmax TPmax=TP1+TP2=12秒（2）確定打印機(jī)最短工作循環(huán)時(shí)間TPmin 使兩機(jī)構(gòu)循環(huán)圖上A1、A2點(diǎn)重合。設(shè)T=0.5秒，則TPmin=TP2+T=6.5秒。（3）同步化之后的工作循環(huán)時(shí)間TP 為保證機(jī)器可靠工作，A1應(yīng)較A2有超前量t，具體數(shù)值可通過實(shí)驗(yàn)確定。 設(shè)t=0.2秒，則TP=TPmin-t=TP2+T-t=6.3秒。TkT0TdTsSTSOA2A13.繪制打印機(jī)

29、的工作循環(huán)圖推送機(jī)構(gòu)打印機(jī)構(gòu)T p0小 結(jié) 1.循環(huán)圖就是描述各個(gè)執(zhí)行構(gòu)件在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其工作順序的圖表。 2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖有直線式、圓形和直角坐標(biāo)式三種表示方法。 3.包裝機(jī)械循環(huán)圖就是將各執(zhí)行機(jī)構(gòu)循環(huán)圖按同一時(shí)間（或分配軸轉(zhuǎn)角）的刻度繪制在一起的總圖。 4.執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的設(shè)計(jì)分確定循環(huán)時(shí)間、區(qū)段、各區(qū)段時(shí)間和繪制循環(huán)圖四個(gè)步驟。 5.包裝機(jī)械的循環(huán)圖還需要進(jìn)行時(shí)間和空間的同步化設(shè)計(jì)。 作 業(yè) 設(shè)計(jì)電阻自動(dòng)壓帽機(jī)中夾緊機(jī)構(gòu)和壓帽機(jī)構(gòu)的循環(huán)圖，并作時(shí)間同步化設(shè)計(jì)。 已知電阻自動(dòng)壓帽機(jī)的生產(chǎn)綱領(lǐng)為14400件/班。2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)位于原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行系統(tǒng)之

30、間，主要將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)。 傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)是機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的重要組成部分。當(dāng)完成了執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和原動(dòng)機(jī)的預(yù)選型后，即可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需要的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力條件及原動(dòng)機(jī)的類型和性能參數(shù)，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。2.3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的作用2.3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的類型1.1.傳動(dòng)的類型及其特點(diǎn)傳動(dòng)的類型及其特點(diǎn)（1 1）機(jī)械傳動(dòng)）機(jī)械傳動(dòng) 利用機(jī)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)稱為機(jī)械傳動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：工作穩(wěn)定、可靠，對(duì)環(huán)境的干擾不敏感。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：響應(yīng)速度較慢、控制欠靈活。（2 2）液壓、液力傳動(dòng)）液壓、液力傳動(dòng) 利用液壓泵、閥、執(zhí)行器等液壓元器件實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)稱為液壓傳動(dòng)；利用葉輪通過液體的動(dòng)

31、能變化來傳遞能量的傳動(dòng)稱為液力傳動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：速度、扭矩和功率均可連續(xù)調(diào)節(jié)；調(diào)速范圍大，能迅速換向和變速；傳遞功率大；結(jié)構(gòu)簡單，易實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，使用壽命長；易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制、動(dòng)作快速；能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：傳動(dòng)效率低，不如機(jī)械傳動(dòng)精確；制造、安裝精度要求高；對(duì)油液質(zhì)量和密封性要求高。（3 3）氣壓傳動(dòng)）氣壓傳動(dòng) 以壓縮空氣為工作介質(zhì)的傳動(dòng)稱為氣壓傳動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：易快速實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)、擺動(dòng)和高速轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)速方便；氣壓元件結(jié)構(gòu)簡單、適合標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，易制造、易操縱、響應(yīng)速度快、可直接用氣壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，完成復(fù)雜動(dòng)作；管路壓力損失小，適于遠(yuǎn)距離輸送；與液壓傳動(dòng)相比，經(jīng)濟(jì)且不易

32、污染環(huán)境，安全、能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：傳動(dòng)效率低；因壓力不能太高，故不能傳遞大功率，因空氣的可壓縮性，故載荷變化時(shí)，傳遞運(yùn)動(dòng)不太平穩(wěn)，排氣噪音大。（4 4）電氣傳動(dòng)）電氣傳動(dòng) 利用電動(dòng)機(jī)和電氣裝置實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)稱為電氣傳動(dòng)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高、控制靈活、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。2.2.選擇傳動(dòng)類型的原則選擇傳動(dòng)類型的原則 執(zhí)行系統(tǒng)的工況和工作要求與原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性相匹配。 考慮工作要求傳遞的功率和運(yùn)轉(zhuǎn)速度。 在滿足功能要求的前提下，優(yōu)先選用效率高的傳動(dòng)類型。 在滿足傳動(dòng)比、功率等技術(shù)指標(biāo)的條件下，盡可能選用單級(jí)傳動(dòng)，以縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)效率。 根據(jù)原動(dòng)機(jī)輸出軸與執(zhí)行系統(tǒng)輸入軸的相對(duì)位

33、置和距離來考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置，并選擇傳動(dòng)類型。 首先考慮選擇壽命長的傳動(dòng)類型，其次考慮費(fèi)用問題。 要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，包括場(chǎng)地大小、能源條件、工作環(huán)境，來選擇傳動(dòng)類型。2.3.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程 1.確定傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比。 2.選擇傳動(dòng)類型。即根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中所規(guī)定的功能要求，執(zhí)行系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力、傳動(dòng)比或速度變化的要求以及原動(dòng)機(jī)的工作特性，選擇合適的傳動(dòng)裝置類型。 3.擬定傳動(dòng)鏈的布置方案。即根據(jù)空間位置、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞路線及所選傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)特點(diǎn)和適用條件，合理擬定傳動(dòng)路線，安排各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的先后順序，以完成從原動(dòng)機(jī)到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的傳動(dòng)系統(tǒng)的總體布置方案。 4.分配傳動(dòng)比。即根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的組成方

34、案，將總傳動(dòng)比合理分配至各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 5.確定各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和主要幾何尺寸，計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，為各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算和傳動(dòng)系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)提供依據(jù)和指標(biāo)。 6.繪制傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡圖。2.4 原動(dòng)機(jī)的選擇2.4.1 2.4.1 原動(dòng)機(jī)的類型和特點(diǎn)原動(dòng)機(jī)的類型和特點(diǎn)（1 1）動(dòng)力電動(dòng)機(jī)）動(dòng)力電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的類型很多，根據(jù)使用電源的不同，又分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩大類。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)效率高、有良好的調(diào)速性能、可遠(yuǎn)距離控制，啟動(dòng)、制動(dòng)、反向調(diào)速都易控制，與傳動(dòng)系統(tǒng)或工作機(jī)械聯(lián)接方便，作為一般傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的功率范圍很廣。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：必須有電源，不適于野外使用。（

35、2 2）控制電動(dòng)機(jī)（伺服電動(dòng)機(jī)）控制電動(dòng)機(jī)（伺服電動(dòng)機(jī)） 伺服電動(dòng)機(jī)是指能精密控制系統(tǒng)位置和角度的一類電動(dòng)機(jī)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：體積小、重量輕；具有寬廣而平滑的調(diào)速范圍和快速響應(yīng)能力，其理想的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性均為直線。 應(yīng)用：應(yīng)用：伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、軍事、航空航天等領(lǐng)域，如數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、火炮隨動(dòng)系統(tǒng)中。（3 3）內(nèi)燃機(jī)）內(nèi)燃機(jī) 分類：分類：按燃料種類分：柴油機(jī)、汽油機(jī)和煤油機(jī) 按工作循環(huán)中的沖程數(shù)分:四沖程和二沖程內(nèi)燃機(jī) 按汽缸數(shù)目分:單缸和多缸內(nèi)燃機(jī) 按主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式分:往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：功率范圍寬、操作簡便、啟動(dòng)迅速；適用于工作環(huán)境無電源的場(chǎng)合，多用于

36、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶、車輛等。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：對(duì)燃油的要求高，排氣污染環(huán)境、噪音大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（4 4）液壓馬達(dá)）液壓馬達(dá) 液壓馬達(dá)又稱為油馬達(dá)，它是把液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的動(dòng)力裝置。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可獲得很大的動(dòng)力或轉(zhuǎn)矩，可通過改變油量來調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度，易進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，能快速響應(yīng)，操作控制簡單，易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工藝過程的動(dòng)作要求。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：要求有高壓油的供給系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的制造裝配要求高，否則易影響效率和運(yùn)動(dòng)精度。（5 5）氣動(dòng)馬達(dá)）氣動(dòng)馬達(dá) 氣動(dòng)馬達(dá)是以壓縮空氣為動(dòng)力，將氣壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的動(dòng)力裝置。常用的有葉片式和活塞式。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：工作介質(zhì)為空氣，故容易獲取且成本低廉；易遠(yuǎn)距離輸送，排

37、入大氣也無污染；能適應(yīng)惡劣環(huán)境；動(dòng)作迅速、反應(yīng)快。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：工作穩(wěn)定性差、噪音大，輸出轉(zhuǎn)矩不大，只適用于小型輕載的工作機(jī)械。2.4.2 原動(dòng)機(jī)的選擇（1 1）原動(dòng)機(jī)選擇的原則）原動(dòng)機(jī)選擇的原則 考慮工作機(jī)械的負(fù)載特性、工作制度、啟動(dòng)和制動(dòng)的頻繁程度。 考慮原動(dòng)機(jī)本身的機(jī)械特性能否與工作機(jī)械的負(fù)載特性(包括功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等)相匹配，能否與工作機(jī)械的調(diào)速范圍、工作的平穩(wěn)性等相適應(yīng)。 考慮機(jī)械系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)布置的需要。 考慮經(jīng)濟(jì)性，包括原動(dòng)機(jī)的原始購置費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用和維修費(fèi)用等。（2 2）原動(dòng)機(jī)類型的選擇）原動(dòng)機(jī)類型的選擇若工作機(jī)械要求有較高的驅(qū)動(dòng)效率和較高的運(yùn)動(dòng)精度，應(yīng)選用電動(dòng)機(jī)。在相同功率下

38、，要求外形尺寸盡可能小、重量盡可能輕時(shí)，宜選用液壓馬達(dá)。要求易控制、響應(yīng)快、靈敏度高時(shí)，宜采用液壓馬達(dá)或氣動(dòng)馬達(dá)。要求在易燃、易爆、多塵、振動(dòng)大等惡劣環(huán)境中工作時(shí)，宜采用氣動(dòng)馬達(dá)。要求對(duì)工作環(huán)境不造成污染，宜選用電動(dòng)機(jī)或氣動(dòng)馬達(dá)。要求啟動(dòng)迅速、便于移動(dòng)或在野外作業(yè)場(chǎng)地工作時(shí)，宜選用內(nèi)燃機(jī)。要求負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速低的工作機(jī)械或要求簡化傳動(dòng)系統(tǒng)的減速裝置，需要原動(dòng)機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接聯(lián)接時(shí)，宜選用低速液壓馬達(dá)。（3 3）原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇）原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 原動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速一般是直接根據(jù)工作機(jī)械的要求而選擇的。但需考慮： 原動(dòng)機(jī)本身的綜合因素。例如，對(duì)于電動(dòng)機(jī)來說，在額定功率相同的情況下，額定轉(zhuǎn)速越高的電

39、動(dòng)機(jī)尺寸越小，重量和價(jià)格也低，即高速電動(dòng)機(jī)反而經(jīng)濟(jì)。 傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。若原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選得過高，勢(shì)必增加傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比，從而導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（4 4）原動(dòng)機(jī)容量的選擇）原動(dòng)機(jī)容量的選擇 原動(dòng)機(jī)的容量主要指功率。它是由負(fù)載所需的功率、轉(zhuǎn)矩及工作制來決定的。 負(fù)載的工作情況大致可分為連續(xù)恒負(fù)載；連續(xù)周期性變化負(fù)載；短時(shí)工作制負(fù)載和斷續(xù)周期性工作制負(fù)載等。 電動(dòng)機(jī)的功率是設(shè)計(jì)傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)和尺寸的依據(jù)，常用的選擇方法有類比法、計(jì)算法和實(shí)測(cè)法。類比法類比法 調(diào)查現(xiàn)有同類型包裝機(jī)的功率，在大量統(tǒng)計(jì)資料的基礎(chǔ)上，確定包裝機(jī)所需的功率。計(jì)算法計(jì)算法 包裝機(jī)的動(dòng)力機(jī)輸出功率可用等值功率法計(jì)算： 式中：m

40、執(zhí)行構(gòu)件數(shù)目； i包裝機(jī)某執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般是工作負(fù)載最大的機(jī)構(gòu)；i=1，2，3m; Ni第i個(gè)機(jī)構(gòu)所需的功率； 動(dòng)力機(jī)與第i個(gè)機(jī)構(gòu)間的傳動(dòng)總效率； K負(fù)載特性影響系數(shù)，取 K=11.2。K值可根據(jù)包裝機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)載情況選取，當(dāng)載荷穩(wěn)定時(shí)，取 K=1;若負(fù)載變化大時(shí)，K=1.2。midiiNkN11di實(shí)測(cè)法實(shí)測(cè)法 實(shí)測(cè)同類型包裝機(jī)或試制樣機(jī)上動(dòng)力機(jī)的輸入功率，再根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果算出傳動(dòng)效率和轉(zhuǎn)速，計(jì)算出輸出功率，并將計(jì)算的輸出功率加以適當(dāng)?shù)男拚?，確定為包裝機(jī)的功率。2.5 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 包裝機(jī)械控制系統(tǒng)的作用是保證工作機(jī)的所有機(jī)構(gòu)能嚴(yán)格按照預(yù)定的順序，協(xié)調(diào)地、有節(jié)奏地實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)和停止，使工作

41、循環(huán)周而復(fù)始地進(jìn)行。 控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)率和工作可靠性影響很大，因此，要求控制準(zhǔn)確、靈敏、可靠、耐用、調(diào)整方便。 2.5.1 控制技術(shù)的種類 包裝的機(jī)械化和自動(dòng)化，早期主要是依靠凸輪、靠模和自動(dòng)停車等方法實(shí)現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多新的控制技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)包裝過程的自動(dòng)控制。 目前常用的控制技術(shù)可歸納為四大類。 1機(jī)械控制 機(jī)械控制主要是由分配軸、凸輪、從動(dòng)桿及一些調(diào)整環(huán)節(jié)構(gòu)成。 分配軸上的凸輪根據(jù)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求，設(shè)計(jì)成相應(yīng)的輪廓形狀，并按工作循環(huán)圖的規(guī)定，在分配軸上嚴(yán)格保持相互間的相位角，從而使工作機(jī)上的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)能嚴(yán)格按照預(yù)定的程序和時(shí)間運(yùn)動(dòng)。當(dāng)被包裝物變更時(shí)，應(yīng)按照新的工作循

42、環(huán)圖調(diào)整凸輪間的相互位置，有時(shí)還需要換上新凸輪。 這種控制方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整麻煩，但可靠易行，應(yīng)用較廣。 2流體控制 流體控制是利用流體的各種控制元件及裝置，組成控制回路，進(jìn)行自動(dòng)控制。分為液壓控制和氣動(dòng)控制。(1)液壓控制 液壓傳動(dòng)與控制是以液壓油作為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量傳遞和控制的一種形式。 液壓裝置工作平穩(wěn)，質(zhì)量輕，慣性小，反應(yīng)快，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向，能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，并能在運(yùn)行的過程進(jìn)行調(diào)速。 液壓系統(tǒng)的缺點(diǎn)是工作過程有較大的能量損失(摩擦損失、泄漏損失等)，對(duì)有溫的變化比較敏感，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。(2)氣動(dòng)控制 氣動(dòng)控制技術(shù)是將壓縮空氣作為傳

43、遞動(dòng)力或信號(hào)的工作介質(zhì)，氣動(dòng)元件按生產(chǎn)工藝要求的工作狀況，自動(dòng)按設(shè)定的順序或條件動(dòng)作的一種自動(dòng)化技術(shù)。 與液壓控制相比，氣動(dòng)控制動(dòng)作迅速，使用的元件和工作介質(zhì)成本低，便于現(xiàn)有設(shè)備的自動(dòng)化改裝，能在惡劣的條件下正常工作；缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性較差，有噪聲，控制元件體積較大。3電氣控制 電氣控制由電動(dòng)機(jī)、各種低壓電器(如接觸器、繼電器、電磁閥、行程開關(guān)等)和保護(hù)電器(如熔斷絲、熱繼電器等)通過導(dǎo)線連接而成。 當(dāng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作時(shí)，利用行程、壓力或時(shí)間的變化，通過電器元件觸頭接通或斷開電動(dòng)機(jī)、電磁鐵或電磁閥的電路，改變各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 有觸點(diǎn)的電器控制反應(yīng)慢，長時(shí)間工作后，觸點(diǎn)會(huì)燒焦，使工作不可靠；但它

44、的構(gòu)造簡單，造價(jià)低，使用方便。 4計(jì)算機(jī)控制 計(jì)算機(jī)的微型化、高速、大內(nèi)存、高性能，促進(jìn)了工業(yè)自動(dòng)化，導(dǎo)致了包裝機(jī)電一體化變革，機(jī)電一體化技術(shù)已從早期的機(jī)械電子化變?yōu)闄C(jī)械微電子化和機(jī)械計(jì)算機(jī)化。 在控制過程中，微型計(jì)算機(jī)收集和分析處理信息，發(fā)出各種指令去指揮和控制系統(tǒng)運(yùn)行，并提供多種人機(jī)接口，以便觀測(cè)結(jié)果、監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)和實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制和調(diào)整。2.5.2 控制系統(tǒng)的組成 控制系統(tǒng)通常由發(fā)令器、轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行器等三個(gè)環(huán)節(jié)組成。1發(fā)令器 發(fā)令器的作用是按預(yù)定要求發(fā)送控制的原始指令。 按發(fā)出指令的能量形式不同，發(fā)令器有電電、光電光電、機(jī)械機(jī)械、氣動(dòng)氣動(dòng)和液壓液壓等方式。 例如按鈕按鈕、擋鐵擋鐵、行程開關(guān)行程開關(guān)、行程閥行程閥、工作機(jī)分配軸上的凸輪凸輪靠模、各種自動(dòng)度量儀自動(dòng)度量儀、壓力繼動(dòng)壓力繼動(dòng)器器、速度繼動(dòng)器速度繼動(dòng)器以及時(shí)序信號(hào)發(fā)生器時(shí)序信號(hào)發(fā)生器等。2轉(zhuǎn)換器 是將發(fā)令器所發(fā)出的指令傳送到執(zhí)行器?？梢允呛唵蔚貍鬟f指令，