机械装置包装机推包机构设计

摘要摘要 包装机推包机是一种包装机中不可缺少的一部分 它推送物品到达指定包装工作台 该机构取代了传统的人工移动物品 工作效率底的缺点 我所设计的推包机构推包 回程一体的全自动化功能 其主要设计思路来自于对传统工艺分解 然后按照相应功能的机构部件进行设计 对比 选定 以及优化组合 综合利用凸轮的往复运动 齿轮的传动运动 以及减速器的定植调速比的设 定 利用 Auto Cad 软件强大绘图功能 和 Word 的编辑功能 把设计方案图文并茂 栩栩如生 关键字关键字 凸轮 推包回程 齿轮传动 一 总论及设计一 总论及设计 1 11 1 功能要求功能要求 推包机构能够实现推送 回程全自动一体化的一个机构 它由推刨机构 回程机构以及电 动机组成 设计数据与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 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 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 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 功能分析 功能分析 为使包装机推头完成规定的进给回程路线及运动规律 需将其运动功能分成两部分 1 推头有直线进给运动 且有急回特性 为此需设计进给机构 2 推头回程时有低头运动 为此需设计升降机构 3 为完成规定路线 需使进给与升降联动 故需有连结机构 机构选用 机构选用 功能执行机构工艺动作执行机构 进给推头急回进给转动 导杆 摇杆 升降推头回程低头 凸轮 1 2 2 工作原理以及工艺动作流程图工作原理以及工艺动作流程图 推 包 系 统 推头平推至包装工作台 包 装 机 推 包 机 构 运 动 回 程 系 统 推头平推 水平退回 下 降 降位退回 上升复位 的 运动 二 传动方案二 传动方案 2 12 1 传动方案的拟定及电动选择传动方案的拟定及电动选择 传动机构一般由原动机 传动装置和工作机三部分组成如图 1 电动机 2 齿轮联轴器 3 减速器 2 1 12 1 1 电动机的选择 电动机的选择 选择电机类型 电动机是机器中运动和动力的来源 其种类很多 有电动机 内机 蒸 汽机 水轮机 气轮机 液动机等 电动机结构简单 工作可靠 控制方便 维护容易 一般 机械上大多数是均采用电动机驱动 电动机已经是系列化了 通常由专门的工厂按标准系列成批或大量生产 机械设计中应根 据工作的载荷 工作的要求 工作的环境 安装的要求及尺寸 重量有无特殊限制等条件 从 产品目录中选择电动机的类型和结构形式 容量和转速 确定具体的型号 择电动机的类型和结构型式 生产的单位一般用三相交流电源 如无特殊的要求 如在较大范围内平稳地调速 经常启 动和反转等 通常都采用三相交流异步电动机 我国已制定了一标准的 系列是一般用途的全 封闭的自扇冷鼠笼型三相异步电动机 适用于不易燃 不易爆 无腐蚀气体和无特殊要求的机 械 如金属切削机床 风机 输送机 搅拌机 农业机械食品机械等 由于 系列还具有启动 性好的优点 因此也适合某些对启动转矩要求较高的机械 三相交流异步电动机根据其额定功率和满载转速的不同 具有系列型号 为适应不同的安 装需要 同一类的电动机结构又制成若干种安装形式 各类型的电动机的参数和外型及安装尺 寸可查手册 2 1 22 1 2 选定电动机的容量选定电动机的容量 电动机的容量选得合适与否 对电动机的工作和经济性都有影响 当容量小于工作要求时 电 动机不能保证工作装置的正常的工作 或使用电动机因长期的过载而过早损坏 容量过大则电 动机的价格高 能量不能充分利用 且常常不在满载下运行 其效率和功率的因数都较低 造 成浪费 电机的容量的主要由电动机的运行时的发热情况决定 而发热又与其工作情况决定 工作机所需工作功率 应由机器工作阻力和运动参数计算得来的 可按下式计算 w P Kw Tn Pw 9550 其中 T 工作机的阻力矩 mmN n 工作机的转速 min r 传动装置的总效率组成传动装置的各部分运动副效率之积 即 0 n 3210 其中 分别为轴承 齿轮 斜齿轮的传动效率 1 2 3 按推荐的传动比合理范围 取一级传动 i1 20 50 二级圆柱直齿轮的传动比 i2 4 6 三 级圆柱直齿轮的传动比 i3 2 4 总的传动范围为 40 200 根据附 2 选择 Y 系列三相异步电动机 经过综合考虑决定选用 Y132S 8 型号电动机 考虑减小噪声 振动等方面的要求时 最好选用带传动 当原动机驱动主动轮时 由于带 与带轮间的摩擦 或啮合 便拖动从动轮一起转动 并传递一定动力 带传动具有结构简单 传动平稳 选价低廉以及缓冲吸振等特点 在近代机械中被广泛应用 带传动 链传动 但是齿轮传动的制造及安装精度要求高 价格较贵 且不宜用于传动距离过大的场合 蜗杆传动的传动比大 承载能力较齿轮低 常布置在传动系统的高速级 以获得较小的结 构尺寸 同时 摩擦力大 发热大 同时蜗杆传动在啮合处有相对滑动 当滑动速度很大 工 作条件不够良好时 会产生较严重的摩擦与磨损 从而引起过分发热 使润滑情况恶化 因而 摩擦损失较大 效率低 根据以上的分析比较 再结合要求的工作条件可以得到 在此采带传动 据以上分析 我选择的电动机是型号 Y160M 4 转速为 1440r min 功率为 11kw 功率因数 为 0 84 效率为 88 三 主要执行结构方案设计三 主要执行结构方案设计 3 13 1 推送回程机构推送回程机构 3 1 13 1 1 推头左右运动推头左右运动 方案 a 1 轴承 2 推头 3 凸轮 a 方案所采用推送机构是如图所示的类似于曲柄滑块机构 其主要由凸轮和推头组成 该机构运 动时 凸轮逆时针转动 带动推头运动 实现推头的左右来回的动作 方案 b 方案 a 采用的是曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构的组合 优点是机构的稳定性好 可以实现所需 的各种要求 产生的压力也大 曲柄运动带动推头完成各种动作 综上所述 b 方案明显优于 a 方案 所以推头采用 b 方案的设计 3 1 2 推头上下运动 方案 a 方案 a 所采用机构是如图所示的凸轮机构 其主要由凸轮和推头串联而成 该机构运动时 凸 轮逆时针转动 带动推头运动 实现压和停歇的动作 方案 b 方案 b 采用曲柄来带动从动件来实现运动 当凸轮顺时针转动时 带动推头完成所需的各种动 作 此方案结构简单 不过这个有个缺点 就是它没有急回运动 此机构满足所需的要求 但 工作效率不是很高 所以不是很理想 该运动所需的时间长 从简便等各个方面的因素考虑 3 23 2 传动装置传动装置 3 2 13 2 1 蜗杆传动蜗杆传动 图 2 蜗杆传动 3 2 23 2 2 直齿轮啮合传动直齿轮啮合传动 从动轮 主动轮 图 3 直齿轮啮合传动 3 33 3 机械系统运动转换功能机械系统运动转换功能 根据执行构件的运动形式 绘制机械系统运动转换功能 如图 6 1 所示 减速 2推头左右运动 电动机 减速 1 运动分支 减速 2推头上下运动 图 4 四 机械运动系统设计方案拟定四 机械运动系统设计方案拟定 4 14 1 拟定的方案拟定的方案 在第三章中 我已经分析了 a b 两个方案的各构件的功能特点 根据分析和他们各自的工 作原理 现在对它们进行最佳组合 如图 方案 a 1滑块机构 2推头 3凸轮 4电动机 5凸轮机构 方案 b 如下图 1滑块机构 2 推头 3 凸轮 4 传动装置 5 凸轮机构 6 电动机 显而易见 综上所评方案 a 为最佳方案 五 系统设计数据处理五 系统设计数据处理 5 15 1 方案方案 a a 的数据处理的数据处理 方案 a 1 滑块机构 2 推头 3 凸轮 4 电动机 5凸轮机构 设计数据如下 转动比公式 i12 n1 n2 1 每 5 6s 包装一个工件 2 行程速比系数 K 在 1 2 1 5 范围内 3 推头由低位退回 4 驱动电机的功率为 11KW 1450r min 5 1 15 1 1 机械循环图的确定机械循环图的确定 A 确定机械运动循环时间 T 1 Q 式中 Q 表示生产率 Q 10 个 分 则 T 1 Q 60 10 6 S B 确定各个执行构件的简化运动线路图 如下图 推头 0 90 180 270 360 C 确定凸轮的大小 凸轮的基圆半径 R 70mm 从动件的最大位移为 35mm 5 1 25 1 2 传动装置的设计 传动装置的设计 转动比公式 i12 n1 n2 i12 w1 w2 960 6 60 96 即从电动机里传出的转速要减小 96 倍 传到机构上 才可以实现所需的运动 5 2 传动机构的尺寸设计及数据处理 图 5 1 2 3 5 传动齿轮 4 蜗杆齿轮 二 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比 在前面的方案设计中已确定此次设计的减速器为齿轮传动 并且采用展开式传动 分配原则 1 使各级的传动的承载能力大致相同 齿面的接触强度大致相等 2 使减速器能获得最小的外形尺寸和重量 3 使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等 润滑方便 选用减速器为三级传动 先经过三级减速后 再经过分流得到轧辊所需要的转速和方向 经 过综合考虑选得 名称模数齿数半径转速 r min 齿轮齿轮 2532128967 齿轮 3516641450 齿轮 55966415 蜗杆 451301450 5 35 3 成品的尺寸设