西北工业大学
机械原理课程设计说明书
--包装机推包机构运动简图与传动系统设计
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目录
一、设计题目和要求 (3)
二、设计方案的选定 (3)
三、机构的尺寸设计 (8)
1、曲柄滑块结构的尺寸计算 (8)
2、凸轮尺寸设计 (9)
四、电动机的选择及传动方案的设计 (10)
1、电动机的选择 (10)
2、传动方案的设计 (10)
3、总装配件图 (11)
五、设计小结 (12)
六、参考资料 (13)
七、组员任务分配 (13)
一、设计题目和要求
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1-1）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abcde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 1-1 运动要求图
二、设计方案的选定
1.方案1
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2-1）。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2-1 偏置滑块机构与凸轮机构的组合机构图运动过程实现：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2-1）。此方案通过曲柄1带动连杆2使滑块4实现在水平方向上的往复直线运动，在回程时，当推头到达C点，在往复移动凸轮机构中的滚子会在槽内相右上方运动，从而使杆7的推头端在偏置滑块和往复移动凸轮的共同作用下沿着给定的轨迹返回。
方案分析：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。但是，该方案机构较复杂，弹簧挡片工作频繁，要求具有较高的疲劳强度，回程时，推头的连杆受力较大，要求具有一定的刚度，轮槽可用铸造，精度要求不高，该机构避免了使用凸轮而带来的高磨损和润滑不便。
但是此机构所占的空间很大，切机构多依杆件为主，结构不够紧凑，抗破坏能力差，对于较大载荷时对杆件的刚度和强度要求较高。会使的机构的有效空间浪费。并且由于四连杆机构的运动规律只能以近似的规律进行运动。
2.方案2
方案图如下：
图2-2 增加辅助机构的曲柄滑块机构图
该方案中曲柄1通过滑块带动导杆2做往复摆动，导杆2是与另一杆固连，导杆2带动摆杆6运动，在摆杆6上固连一带滚轮的短杆，滚轮被限制在槽5中，在槽中有一可绕固定轴摆动的摆动块，另一端与弹簧相连，从而实现往复摆动，在槽5和摆动块的共同作用下摆杆6末端的推头推动物件实现预期的运动轨迹。
方案分析:该方案中，曲柄滑块机构实现运动的输入和急回运动的要求，通过槽和摆动块的作用将运动轨迹限制在预期的路径上，运动方式和各构件间的相互配合关系简单。但是该机构运用的摆杆会占用较大的空间，也使得结构不紧凑，抗破坏能力差。同时槽的形状复杂，难加工，会相应地增加成本。此外，难以精确的实现预期的运动轨迹，只能近似达到题目要求。
设计思路：我是受图2-3所示手动插秧机的分秧、插秧机构的启发，想到用一个与预定轨迹相近的槽来控制推包机构的轨迹。但是插秧机的动力源是人的手工，而我们的要求是电动机驱动，因此就需设计传动装置，同时还要满足急回
的要求。在类似插秧机构中，主动件是一摆杆，要使其他机构能够带动摆杆运动，还要在不同的行程中满足急回要求。在查阅了各种机构的组成后，我选择了图2-4所示的曲柄摆杆机构。曲柄摆杆机构能将电动机的连续回转运动转换成摆杆的往复摆动，而且由于去程和回程所转过的角度不同，使得摆杆有不同的运动速度，满足了急回要求。
图2-3 手动插秧机的分秧、插秧机构
图2-4 有急回的曲柄滑块机构
3. 方案3
偏执滑块机构与盘形凸轮机构组合，（见图2-5）
图2-5 偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合
运动分析：方案1的机构主要是由一个偏置滑块机构以及一个凸轮机构组合而成的。偏置滑块机构主要是实现推头的往复的直线运动，从而实现推头的推包以及返回的要求。而凸轮机构实现的是使推头在返程到达c点的时候能够按照给定的轨迹返回而设计的。这个组合机构的工作原理主要是通过电动机的转动从而带动曲柄2的回转运动，曲柄在整周回转的同时带动连杆3在一定的角度内摆动，而滑块4在水平的方向实现往复的直线运动，从而带动连着推头的杆运动，完成对被包装件的推送过程。在推头空载返回的过程中，推头到达C点时，凸轮的转动进入推程阶段，使从动杆往上运动，这时在杆5和杆6连接的转动副就成为一个支点，使杆6的推头端在从动件的8的推动下向下运动，从而使推头的返程阶段按着给定的轨迹返回。
功能分析：这个机构在设计方面，凸轮与从动件的连接采取滚动从动件，而且凸轮是槽型的凸轮，这样不但能够让从动件与凸轮之间的连接更加紧凑，而且因为采用了滚动从动件，能使减轻凸轮对它的冲击，从而提高了承载能力。而采用的偏置滑块机构能够实现滑块具有急回特性，使其回程速度高于工作行程速度，以便缩短空回程的时间，提高工作效率。但此机构的使用的是槽型凸轮，槽
