课程设计包装机推包机构运动简图与传动系统设计资料.doc

机械原理课程设计说明书

设计题目：包装机推包机构运动简图与传动系统设计学院：机电学院

专业：机械工程及其自动化

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指导老师：

目录

一、设计题目 (2)

二、功能分解 (3)

三、运动转换 (3)

四、执行机构的选择与比较 (3)

五、原动机的选择 (5)

六、运动方案的拟定 (6)

七、传动机构 (8)

八、运动示意图 (10)

九、运动循环图 (11)

十、执行机构计算 (12)

十一、参考资料 (14)

十二、小结 (15)

一、设计题目

现需要设计某一包装机的推包机构，要求待包装的工件1（见图1）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作。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。

设计数据与要求：

要求每5-6s包装一个工件，且给定：L=100mm，S=25mm，H=30mm。行程速比系数K在1.2-1.5范围内选取，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。至于“cdea”部分的线路形状不作严格要求。

图1 推包机构执行构件运动要求

设计任务：

1．至少提出两种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行设计；

2．确定电动机的功率与转速；

3．设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制推包机的机构运动简图；

4．对输送工件的传动系统提出一种方案并进行设计；

5．编写课程设计说明书。

二、功能分解

由运动示意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。

所以功能一：导杆机构——实现a、b、c或d、e间的往复运动,功能二：凸轮机构——实现4机构的上下往复运动

三、运动转换

运动转换即传动机构和执行机构之间的转换。在本方案中，只要为将凸轮的转动转换为连杆的双向直线运动和上下运动。

在本案中，凸轮的DBC段为圆弧，在此段上凸轮转动时平底从动件高度不变，前后移动，在D点时工件在a处，在BC段某一处时在b处，在C点时工件在c 处，CE段时凸轮半径逐渐减小，平底从动件向下运动，工件开始下降，到E点时下降到d处，EF为圆弧段，凸轮转动时平底从动件上下不运动，做水平运动，由d运动至e，FD段凸轮半径逐渐增加，平底从动件向上运动，回到a处。

四、执行机构的选择与比较

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（图2）。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。

图 2 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（图3、图4）。

图 3 偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合之一

图4 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

图5、导杆机构与凸轮机构的组合机构

方案三：双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合

五、原动机的选择

由题可知，选择的原动机为电动机，采取单机集中驱动的驱动方式。这种驱动方式传动装置复杂，操作麻烦，功率较大，但价格便宜。电动机的尺寸较大，输出刚度较硬，直流电动机可通过改变电阻等来进行调速，交流电动机可通过变频、变极进行调速。电动机通常是单向反转的，在正常温度下使用，电机采用风冷。使用电动机时，需考虑过载保护装置，以防烧坏电动机。电

动机噪声小，初始成本低，运转费用最低，维护要求最少，功率范围较广。

题目要求5-6s包装一个件，即要求曲柄和凸轮的转速为12r/min考虑到转速比较低，因此可选用低转速的电动机，查常用电动机规格，选用Y160L-8型电动机，其转速为720r/min,功率为7.5kW。

六、运动方案的拟定

方案一：双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合，（见图2）

图2双凸轮机构与摇杆机构滑块机构的组合

方案一的运动分析和评价：

该机构由凸轮1和凸轮2，以及5个杆组成。机构一共具有7个活动构件。机构中的运动副有7个转动副，4个移动副以及两个以点接触的高副。其中机构的两个磙子存在两个虚约束。由此可知：

机构的自由度F=3n-2Pl+Ph-p' =1

机构中有一个原动件，原动件的个数等于该机构的自由度。所以，该机构具有确定的运动。在原动件凸轮1带动杆3会在一定的角度范围内摇动。通过连杆4推动杆5运动，然后连杆6在5的推动下带动推头做水平的往返运动，从而实现能推动被包装件向前运动。同时凸轮2在推头做回复运动的时候通过向上推动杆7，使连杆的推头端往下运动，从而实现推头在给定的轨迹中运动。该机构中除了有两个凸轮与从动间接触的两个高副外，所有的运动副都是低副。在凸轮与从动件的接触时，凸轮会对从动件有较大的冲击，为了减少凸轮对从动件冲击的影响，在设计过程中把从动件设计成为滚动的从动件，可以间接增大机构的承载能力。同时，凸轮是比较大的工件，强度比较高，不需要担心因为载荷的过大而出现机构的断裂。在整个机构的运转过程中，原动件1是一个凸轮，凸轮只是使3在一定角度的往复摆动，而对整个机构的分析可知，机构的是设计上不存在运转的死角，机构