包裝機(jī)推包機(jī)課程設(shè)計說明書

機(jī)械原理課程設(shè)計說明書包裝機(jī)推包機(jī)的設(shè)計摘要包裝機(jī)是一個產(chǎn)品生產(chǎn)和外包的機(jī)器的統(tǒng)稱，其主要功能是包裝各種產(chǎn)品，而包裝機(jī)推包機(jī)構(gòu)則是給包裝機(jī)提供包裝產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)，其主要功能就是從生產(chǎn)線將產(chǎn)品輸送到包裝機(jī)的相應(yīng)入口，改機(jī)構(gòu)的運(yùn)動是一個按一定軌跡的循環(huán)往復(fù)運(yùn)動。隨著科技的發(fā)展，包裝機(jī)的更新?lián)Q代，也迫使推包機(jī)構(gòu)的革新，輸送產(chǎn)品的過程不可輕視，推包機(jī)構(gòu)的運(yùn)用影響到包裝機(jī)的效率和質(zhì)量，因而設(shè)計者在設(shè)計推包機(jī)的同時大多同時提供了推包機(jī)構(gòu)的設(shè)計，另外也有人專門為各種設(shè)備設(shè)計推包機(jī)構(gòu)。包裝在當(dāng)今社會相當(dāng)流行，對于任何產(chǎn)品出廠的最后一部大多是包裝，因此包裝機(jī)的推包機(jī)構(gòu)也是很有市場的。關(guān)鍵字：包裝機(jī)推包機(jī)構(gòu)輸送PackingupcharteraircraftdesignSummaryPackerisaproductofoutsourcingproductionandmachinerycollectivelyItsmainfunctionistoavarietyofpackagingproducts,packagingmachineandpushpackagebodyistoprovidepackagingproducts,packagingmachineanditsmainfunctionistheproductfromtheproductionlinewillbetransportedtoThecorrespondingpackagingmachineentrancetothesportsbodiesarebasedonacertaintrajectoryofthecampaigncycle.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,theupgradingofpackagingmachines,forcingupthebodybaginnovation,productdeliveryprocessshouldnotbeunderestimated,pushingthebodybagtotheimpactoftheuseofpackagingmachineefficiencyandquality,andthereforedesignerspushedthecharteratthesametimeAtthesametime,providemostofthebodiespushedthepackagedesign,itwasalsoavarietyofequipmentdesignedspecificallyforthepushpackagebody.Packagingverypopularintoday'ssociety,anyproductmanufacturedmostofthelastofapackage,thepackagingmachineisalsoabodybaguptheirmarkets.Keywords:transportPackingupcharteraircraftdesign目錄設(shè)計題目.......................................................4總功能要求................................................4設(shè)計數(shù)據(jù)..................................................5機(jī)構(gòu)設(shè)計.......................................................62.1機(jī)構(gòu)選型...................................................62.2機(jī)構(gòu)組合...................................................6方案的擬定及評價...............................................73.1方案的擬定................................................73.2方案的評價................................................8機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺度綜合...............................................114.1運(yùn)動示意圖................................................114.2功能元分解................................................11第五章運(yùn)動設(shè)計及參數(shù).................................................155.1減速設(shè)備...................................................155.2曲柄滑塊導(dǎo)桿...............................................165.3編程計算導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中位置、速度、加速度的情況.................18第六章運(yùn)動循環(huán)圖.....................................................21第七章設(shè)計總結(jié).......................................................22第八章參考文獻(xiàn).......................................................23第一章設(shè)計題目現(xiàn)需設(shè)計某一包裝機(jī)的推包機(jī)構(gòu)，要求待包裝的工件1（見圖1.2）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），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，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件。這就要求推頭2在回程時先退出包裝工作臺，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abcdea線路運(yùn)動。即實現(xiàn)“平推—水平退回—下降—降位退回—上升復(fù)位”的運(yùn)動。1.1總功能要求圖1.1推包機(jī)圖1.2推包機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動要求包裝機(jī)推包機(jī)構(gòu)是一個特殊的輸送機(jī)構(gòu)，如圖1.1是推包機(jī)構(gòu)的整體外形，如圖1.2為其簡單示意圖，機(jī)構(gòu)將零件由a點輸送到b點再由cde回到a點，機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件的端點實現(xiàn)近似矩形軌跡。推包機(jī)由電動機(jī)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。設(shè)計數(shù)據(jù)1）電機(jī)驅(qū)動，即必須有曲柄。2）輸送架平動，其上任一點的運(yùn)動軌跡近似為虛線所示閉合曲線（以下將該曲線簡稱為軌跡曲線）。3）軌跡曲線的AB段為近似的水平直線段，其長度為L=350mm，允差±20mm（這段對應(yīng)于工件的移動）；軌跡曲線的CDE段的最高點低于直線段AB的距離至少為H=50mm，（以免零件停歇時受到輸送架的不應(yīng)有的回碰）。4）在設(shè)計圖中繪出機(jī)構(gòu)的四個位置，AB段和CDE段各繪出兩個位。須注明機(jī)構(gòu)的全部幾何尺寸。第二章機(jī)構(gòu)設(shè)計2.1機(jī)構(gòu)選型實現(xiàn)改推包機(jī)構(gòu)可以使用偏置滑塊機(jī)構(gòu)、往復(fù)移動凸輪機(jī)構(gòu)、盤形凸輪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)、雙凸輪機(jī)構(gòu)、搖桿機(jī)構(gòu)滑塊機(jī)構(gòu)及組合機(jī)構(gòu)。2.2機(jī)構(gòu)組合對這種運(yùn)動要求，若用單一的常用機(jī)構(gòu)是不容易實現(xiàn)的，通常要把若干個基本機(jī)構(gòu)組合起來，設(shè)計組合機(jī)構(gòu)。在設(shè)計組合機(jī)構(gòu)時，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機(jī)構(gòu)（基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)），而沿軌跡運(yùn)動時的速度要求，則通過改變基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)主動件的運(yùn)動速度來滿足，也就是讓它與一個輸出變速度的附加機(jī)構(gòu)組合。第三章方案的擬定及評價3.1方案的擬定據(jù)前述該機(jī)構(gòu)的功能和要求可有以下幾種方案，下面將一一說明。方案一：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)移動凸輪機(jī)構(gòu)的組合（圖1.3.1）。在此方案中，偏置滑塊機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)行程較大的往復(fù)直線運(yùn)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(yùn)動的要求，這時需要對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動變換為移動凸輪的往復(fù)直線運(yùn)動。圖3.1偏置滑塊機(jī)構(gòu)與往復(fù)移動凸輪機(jī)構(gòu)的組合如果采用直動推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)或擺動推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，可有另兩種方案（圖1.3.2、圖1.3.3）。圖3.1.1偏置滑塊機(jī)構(gòu)與盤形凸輪機(jī)構(gòu)的組合之一圖3.1.2偏置滑塊機(jī)構(gòu)與盤形凸輪機(jī)構(gòu)的組合之二方案二：采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)（圖1.3.4）圖3.2導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)方案三：雙凸輪機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的組合（圖1.3.5）。11圖3.3雙凸輪機(jī)構(gòu)與搖桿機(jī)構(gòu)滑塊機(jī)構(gòu)的組合3.2方案的評價由上述方案設(shè)計的比較可以看出，方案一圖3.1偏置滑塊機(jī)構(gòu)與往復(fù)移動凸輪機(jī)構(gòu)的組合，由于5、6件的支撐限制，L的長度設(shè)計也受到相應(yīng)限制，而且采取此方案會使整個機(jī)構(gòu)的尺寸變大；方案一圖3.1.1偏置滑塊機(jī)構(gòu)與盤形凸輪機(jī)構(gòu)的組合，采取盤形凸輪做主動件和部分支撐，減小了圖3.1的復(fù)雜性，給設(shè)計帶來了方便，另外對于圖3.1.1的設(shè)計來說，采取溝槽凸輪與滾子配合的力封閉，圖a,c是形封閉中最簡單的形式，但凸輪尺寸較大；為了使?jié)L子能在槽內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動，槽寬應(yīng)略大于滾子直徑；因有間隙，故不宜用于高速、圖b是一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)，消除了間隙，但增加了從動件的重量，提高了對凸輪輪廓的精度要求。采用滾子從動件，耐磨損，可傳遞較大的動力，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸重量大，不易潤滑，滾子軸常受結(jié)構(gòu)限制，強(qiáng)度較低。廣泛應(yīng)用于低速和中速，其改進(jìn)結(jié)構(gòu)可用于高速。圖3.1.2偏置滑塊機(jī)構(gòu)與盤形凸輪機(jī)構(gòu)的組合，利用彈簧力、從動件自重等外力使從動件與凸輪始終保持接觸，平面與盤形凸輪直接接觸容易產(chǎn)生磨損，而且不夠平穩(wěn)。方案二圖3.2導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)相對于其它的設(shè)計機(jī)構(gòu)顯的簡單的多，采用平底從動件，多數(shù)平底與其速度方向垂直，因此受力情況好，傳動效率高，與凸輪接觸面間易形成鍥形油膜，易潤滑，結(jié)構(gòu)維護(hù)簡單、體積小，重量輕，但不能與內(nèi)凹或直線輪廓工作，且平底不能太長。多用于高速小型凸輪機(jī)構(gòu)。該設(shè)計若L過大則機(jī)身過高，對于L較小是比較好的設(shè)計。方案三圖3.3雙凸輪機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的組合，沒有急回特性，機(jī)構(gòu)連貫性好，圖中1部位的設(shè)計對于L過長則難以實現(xiàn)。綜合此次設(shè)計要求和尺寸要求，本人覺的圖3.2的機(jī)構(gòu)設(shè)計在此設(shè)計中較為合理，所以選取方案二。第四章機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺度綜合4.1運(yùn)動示意圖bcabcae45321de45321d圖4.1運(yùn)動簡圖經(jīng)計算得自由度F=1,該機(jī)構(gòu)有一個主動件，所以該機(jī)構(gòu)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。4.2功能元分解由運(yùn)動簡圖可知此機(jī)構(gòu)可分解為倆個運(yùn)動，凸輪機(jī)構(gòu)控制運(yùn)輸爪的升降，導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)控制往復(fù)運(yùn)動，倆者的配合及凸輪的設(shè)計可以達(dá)到abcde的軌跡。如圖4.1中1、2為主動件，2、3、4和5的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，可以完成a、b、c間或c、d間的往復(fù)運(yùn)動，1的凸輪與4機(jī)構(gòu)的平底接觸，可以使整個4機(jī)構(gòu)上下往復(fù)運(yùn)動，從而有abc與cd間的高度差，通過設(shè)計凸輪的參數(shù)，配合導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)完成整個abcde的運(yùn)動軌跡。下面將倆個機(jī)構(gòu)按功能分開設(shè)計：功能一：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)——實現(xiàn)a、b、c或d、e間的往復(fù)運(yùn)動此處導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中AB=350mm，為輸送爪的輸送距離L，OE為搖桿，BC為導(dǎo)桿,長為S=750mm。（1）設(shè)計簡圖圖4.2導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計圖（2）設(shè)計推導(dǎo)公式，，，，由上述式得：由計算得主動件2的安裝位置，和CD的高。功能二：凸輪機(jī)構(gòu)——實現(xiàn)4機(jī)構(gòu)的上下往復(fù)運(yùn)動此方案中設(shè)計的凸輪兩端為圓的一部分,其中，則高H=ROA-ROB=50mm(軌跡曲線的CDE設(shè)計簡圖EFDCABOEFDCABO圖4.3凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計圖（2）設(shè)計說明由設(shè)計需求知，此軌跡需近似矩形，abc段和de段的直線往復(fù)，需將凸輪此時的輪廓設(shè)計為圓弧，由圖4.2可計算出,CBD為輸送機(jī)構(gòu)軌跡的abc段作支撐，所以為圓弧，EF段為其軌跡的de段作支撐，也為圓弧，讓運(yùn)動變的平穩(wěn)很多。第五章運(yùn)動設(shè)計及參數(shù)5.1減速設(shè)備推包機(jī)構(gòu)的速度不需很快，因此在傳動機(jī)構(gòu)中設(shè)計了減速設(shè)備。接曲柄接曲柄圖5.1減速設(shè)備通過齒輪組實現(xiàn)較大的傳動比，,可根據(jù)需求將電動機(jī)的速度降低到所需速度，再將速度傳給曲柄和凸輪，曲柄控制機(jī)構(gòu)水平方向的往復(fù)運(yùn)動，凸輪控制機(jī)構(gòu)上下往復(fù)運(yùn)動。其中主要參數(shù)為曲柄滑塊導(dǎo)桿的設(shè)計參數(shù)，設(shè)計需求表明對水平方向的參數(shù)即曲柄滑塊導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)要求較嚴(yán)格，凸輪參數(shù)方面只需保正其機(jī)構(gòu)的上下的高度差和與曲柄滑塊導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的配合即可。5.2曲柄滑塊導(dǎo)桿yyxl1l44321CBAxll4321CBA圖5.2導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在圖5.2導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，已知曲柄的長度、轉(zhuǎn)角、等角速度及中心距，我們來分析下導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)角、角速度和角加速度，以及滑塊在導(dǎo)桿上的位置s、滑動速度及加速度。（1）位置分析如圖5.2所示。該機(jī)構(gòu)的矢量方程式為

(h)展開后分別取實部和虛部：兩式相除得

（式5-1）求得角后可得

（式5-2）（2）速度分析將式（h）對時間求導(dǎo)數(shù)得

(i)兩邊乘后展開，并取實部和虛部得

（式5-3）則

（式5-4）（3）加速度分析將式（i）對時間求導(dǎo)數(shù)得

(j)兩邊乘以后展開，并取實部和虛部得故

（式5-7）

（式5-8）5.3編程計算導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中位置、速度、加速度的情況給出用C語言編程計算曲柄導(dǎo)桿的運(yùn)動，源程序如下：#include"stdio.h"#include"math.h"#definePI3.14159265main(){FILE*fp;inti;doublex=0.080,y,w1=50,z=0.34347;/*定義變量x、y、z和ω1*/doubleA,p1,p3,w3,a2,a3,v2,s;/*定義變量a、b、c、f、g和ω1*/fp=fopen("曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)算結(jié)果.out","a+");fprintf(fp,"p1\tp3\tv2\ts\tw3\ta2\ta3\n");/*打印表頭*/fclose(fp);for(i=0;i<=360;i=i+10)/*從0-360°，每5°取一個數(shù)值*/{ p1=PI*i/180;/*將φ1轉(zhuǎn)換為弧度*/A=((x*sin(p1)+z)/(x*cos(p1)));/*式5-1*/p3=p3=sqrt((A*A)/(1+A*A)); v2=-(x*w1*sin(p1-p3));/*式5-2*/s=(x*cos(p1))/(cos(p3));/*式5-3*/w3=(x*w1*cos(p1-p3))/s;/*式5-4*/a2=s*w3*w3-(x*w1*w1*cos(p1-p3));/*式5-5*/a3=-((2*v2*w3+x*w1*w1*sin(p1-p3))/s);/*式5-6*/fp=fopen("曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)算結(jié)果.out","a+");fprintf(fp,"%d\t%lf\t%lf\t%lf\t%lf\t%lf\t%lf\n",i,p3,v2,s,w3,a2,a3);/*結(jié)果輸出到文件*/fclose(fp);}}程序計算輸出結(jié)果如下表：p1p3v2sw3a2a300.9739313.3084060.14233515.79516-76.8997427.9096100.976552.8750390.14071619.76348-84.0888213.9802200.9800642.3598050.13497223.92902-84.202937.44939300.9840681.7774740.12513928.63511-76.5584-103.266400.9881711.143960.11138134.41293-59.7442-193.355500.9920260.4763120.0940142.24593-30.7956-174.757600.995337-0.207350.073554.3488517.37202165.5916700.997871-0.887980.05047477.27121106.3631839.189800.999459-1.545890.02569143.6067345.334214274.48901-2.1612101.27E+104.26E+102.06E+201000.999459-2.71444-0.02569-114.365-482.90329451.431100.997871-3.18723-0.05047-47.8848-236.5829204.7371200.995337-3.56312-0.0735-24.7313-135.8424821.751300.992026-3.82849-0.09401-12.3256-72.21833040.1161400.988171-3.97335-0.11138-4.13896-24.9582078.9841500.984068-3.99203-0.125142.0165612.108661466.3771600.980064-3.88376-0.134977.09243341.074651030.5631700.97655-3.65282-0.1407211.583662.61857696.54891800.973931-3.30841-0.1423415.7951676.89969427.90961900.972597-2.86403-0.139919.9683.88297206.35932000.972868-2.3365-0.1335424.3117483.400924.083912100.974916-1.74461-0.1234529.1586575.01829-117.5452200.978685-1.10755-0.1098135.0040757.63849-201.8132300.983798-0.44362-0.0928442.8171928.554-170.2652400.9895260.23056-0.0728554.81735-19.2374188.73972500.994840.899796-0.0502477.57999-107.4931883.4752600.9986261.548966-0.02566143.7426-345.71514337.8327012.16120904.22E+09-1.4E+102.29E+192800.9986262.7168930.025656-114.425482.706629528.932900.994843.1945370.050238-47.917235.71259273.2613000.9895263.5736220.072848-24.6678134.17834872.9723100.9837983.8378960.092844-12.140770.044263070.5663200.9786853.9775410.109805-3.854922.796042090.4683300.9749163.9895550.1234452.340102-13.76771464.6663400.9728683.8767720.1335437.37748-41.99211023.1713500.9725973.6463520.13989911.75438-62.8919690.47443600