产品包装生产线机构

机械原设计题目：产品包装生产线机构 设计者： 2008-12- 中文摘 一、功能描 二、工艺动作分 三、机械系统运动功能系统 四、机械系统运动方案拟 五、机械系统运动尺寸确 六、机械系统运动分 七、结 产品包装生产线机构设计说明书指导教师***学生***中文摘要:产品包装是一个非常繁琐的工作,因为其是一个重复的过程,所以比较容易实现自动化。本机构由电动机作原动件，通过齿轮进行变速后，再通过凸轮机构和双滑块连杆机构进行的传动，由锥齿轮进行变向后，再经传动拔盘产生的间歇运动完成工作。ABSTRACT:Productpackagingisaverytediouswork,becauseitisarepeatoftheprocess,itiseasiertoautomate.Bythisbodyformotorpartsinitsoriginalform,forvariable-speedgearaftertheadoptionofdual-camandsliderlinkageforthetransmission,carriedoutbythebevelgearchangeback,thenhaveadiskdriveoutoftheintermittentmovementtocompleteitswork.一、功能描述输送线上的小包装产品等间距放置，在传送带上进行直线输送，初拟定尺寸为长x宽x高=600x200x200，小包装产品送至A处叠累，达到3包时，由推板（尺寸为长x宽x高200x200x600）直线推送至下一个工位进行包装。原动机转速为1430rpm，通过换挡变速，实现每分钟向下一工位分别输送122130件小包装产品。二、工艺动作分析原动机通过减速传动机构带动传送带转动一周，传送带前进3个小包装及其间距的长度，当第3个小包装落下的时候，推板前推600mm，并在传送带停止时间内回至原位。此后循环往复。据此可画出如下的机械系统运动循环图。传送带推程停止推程停止推程停止推板近休止推程回程三、机械系统运动功能系统图原动机及其运动形式分析原动机为连续回转电机，其运动功能单元表达符号如下图：机械传动部分及其运动形式分析根据功能描述，推板每分钟分别推送4、7、10次产品，而原动机转速为1430rpm，因此需要减速，即传动部分有运动减小功能，其运动单元表达符号如下图：推板运动的执行机构及其运动形式分析根据功能描述，推板的运动形式是间歇式的直线往复运动，且根据传动比的不同，每分钟分别进行37、10次往复运动。另外，由于推板的行程较长，需要对运动进行放大。因此，推板的执行机构应该是将运动输出的连续转动转换为间歇往复直线运动，其运动单元表达符号如下图：传送带运动的执行机构及其运动形式分析根据功能描述，传送带一直保持间歇式直线运动，而运动方向与推板方向垂直。由运动循环图可知，推板与传送带必须协调运动，在传送带每前进3个小包装及其间距的长度后，推板往复运动一次。因此根据传动比的不同，传送带每分钟分别前进12、21、30件产品及其间距的长度。首先将运动输出的一部分转换为垂直方向的转动，且转速放大3倍，其运动单元表达符号如下图：之后将连续转动转化为传送带鼓轮的间歇转动，其运动单元表达符号如下图：最后将传送带鼓轮的间歇转动转化为传送带的间歇直线运动，其运动单元表达符号如下图：根据上述分析的产品生产线由原动机到执行机构的运动传递与转换的逻辑关系，可以绘制出其运动功能系统图如下：四、机械系统运动方案拟定产品生产线所使用的原动机为三相交流电机，其额定转速为1430rpm能够实现运动功能单元2的载体有：带传动、摩擦轮传动、齿轮传动等。考虑到此处要求多档变速以及传动换向，多级齿轮传动除满足上述要求外，还具有传动可靠、效率高等特点，因此选择多级齿轮传动。能够实现运动功能单元3的载体有：连杆单侧停歇曲线槽导杆机构、行星轮内摆线间歇移动机构、不完全齿轮齿条往复间歇移动机构、不完全齿轮导杆往复间歇移动机构、移动从动件凸轮机构、组合机构等。其中移动从动件凸轮机构结构简单紧凑、工作可靠且易于设计，并可以通过双滑块连杆机构把移动输出放大，因此选择移动从动件凸轮机构和双滑块连杆机构的组合机构作为推板的执行机构替代运动功能单元3。能够实现运动功能单元4的载体只有圆锥齿轮机构，因此选择其作为加速换向机构替代运动功能单元4。能够实现运动功能单元5的载体有：不完全齿轮机构、槽轮机构、圆柱凸轮分度机构、组合机构等。由于传送带所需的速度较低，槽轮机构由于结构简单、易于制造、工作可靠而成为最佳的选择，因此用作替代运动功能单元5。能够实现运动功能单元6的载体有：齿轮齿条机构、螺旋机构、带传动机构、链传动机构、组合机构等。带传送机构可用于长距离传送物料，因而在这里用作替代运动功能单元6。五、机械系统运动尺寸确定包装生产线推板运动执行机构运动尺寸的确定推板运动执行机构由移动从动件凸轮机构与双滑块连杆机构组成。根据功能设计要求先将推杆的运动规律按比例缩小，确定凸轮的基本尺寸，建立凸轮轮廓线的方程；再设计双滑块连杆机构的尺寸对凸轮的输出进行放大。从动件运动方程：选择余弦加速度运动规律，已知推板行程h=600mm，则凸轮从动件行程h60mm。通过机械系统运动循环图得到推程运动角60，回程运动角

30，近休止角

270，则从动件运动方程为：推程运动方程：sh[1cos(30[1cos(30 回程运动方程：sh[1cos

近休止运动方程：s0

2凸轮的基本尺寸：取推程的许用压力角[30，回程的许用压力角[70，用数值计算法可确定出凸轮基圆半径r0和偏距e。解得合适的凸轮基圆半径r070.6mm，偏距e41.4mm凸轮的轮廓方程：理论轮廓方程：xs0scosesin，其中s

e20y

s)sine 值求得： ysin(30cos387.2)41.4cos，0xcos(30cos687.2)41.4sin ysin(30cos687.2)41.4cos，3x57.2cos41.4siny57.2sin41.4cos

2Xx

dy/工作轮廓方程：取滚子半径

1mm，则

(dx/d)2(dx/d)2(dy/X cos(30X cos(30cos687.2)180sinsin641.4sin (cos(30cos687.2)180sinsin641.4sin)2(sin(30cos687.2)180sin6cos41.4Ysin(30cos687.2)180sin6cos41.4(cos(30cos687.2)180sinsin641.4sin)2(sin(30cos687.2)180sin6cos41.4X cos(30cos387.2)90sinsin341.4 (sin(30cos387.2)90sin3cos41.4cos)2(cos(30cos387.2)90sinsin341.4sincos(30cos387.2)41.4sinYsin(30cos387.2)90sin3cos41.4(sin(30cos387.2)90sin3cos41.4cos)2(cos(30cos387.2)90sinsin341.4sinsin(30cos387.2)41.4(dx/(dx/d)2(dy/0即当0时，轮廓方程：时，轮廓方程： 2时，轮廓方程：(57.2sin41.4cos)2(57.2cos41.4sin(57.2sin41.4cos)2(57.2cos41.4sin (57.2sin41.4cos)2(57.2sin41.4cos)2(57.2cos41.4sin双滑块连杆机构中，连杆固定端O到滑块a的水平距离与其到滑块b的水平距离之比为110，即可满足滑块b处产生600mm的推程，满足推板的运动需要。令Oa=40mm，Ob400mm，则连杆长度4002l 721.1mm，定杆长l4002包装生产线传送带运动执行机构运动尺寸的确定传送带运动执行机构由圆锥齿轮机构、槽轮机构和带传送机构组成。根据功能描述确定上述三种机构的尺寸参数。圆锥齿轮机构：该圆锥齿轮机构的传动比为锥齿轮尺寸为：

3，取

m

f

，则两圆分度圆锥角：

arccotz

分度圆直径：d

300mm；dgmzg锥距：

R1z2z2

hh*m齿顶高：

(h*c*)m齿顶圆直径：齿根圆直径：d

df2hacosdf2hacos

306.3mm；dagdg2hacosg293.7mm；dfgdg2hacosg齿顶角：齿根角：

afff

arctanarctan

齿顶圆锥角：齿根圆锥角：

ff

当量齿数：

z

分度圆齿厚：sm2齿宽：BR3槽轮机构取外槽轮机构，槽轮径向槽数zh4，拨盘上圆柱销数k1，中心距a200mm，槽轮齿顶厚e10mm，则该槽轮机构尺寸为：圆销回转半径：Rasin圆销半径：r1R

槽顶高：Hacos

槽底高：haRr锁止弧半径：RxRre锁止弧张角：2111)3 带传送机构传送带鼓轮每转动90°，传送带前进距离L200280480mm，则传送带鼓轮半径为：R2L包装生产线传动机构运动尺寸的确定确定原动机电动机采用绕线转子交流电动机，工作时不调速。初选电动机的转速，再根据凸轮的转速，计算传动系统的总传动比，之后进行传动比分配。电机转速为：n凸轮转速分别为：n14rpm；n27rpm；n3总传送比为：i1430357.5；i1430

1430 齿轮机构设计

可调速部分传动比最大值定为i123.5i342i561.4；选定齿轮模数为2的标准渐开线齿轮，其齿顶高系数h*1，顶隙系数c*0.25，压力20，则齿轮齿数可确定为z84，z24，z72z36，z

45 齿轮尺寸如下表：单位：mm分度圆直径d168481447212690基圆直径dbmz157.945.135.367.118.84.齿顶高h h(h*齿根高 2.5齿顶圆直径dm(z 1806015684138102dm(z2h*齿根圆直径 153331295711175分度圆齿距p6.28s1分度圆齿 3.14基圆齿距pbm5.9a1m(zz中心 108定减速部分总传动比

i'

，使用4级减速机构，设定传动比分别

为： 5，

， 8，

，选定齿轮模数为4的标准渐开线齿轮，其齿顶高系数h*1，顶隙系数c*0.25，压力角20∘，则齿轮齿数可确定为z764，z820，z975，za21，zb66，zc24，zd78，ze24。齿轮尺寸如下表：单位：mm分度圆直径d25680300842649631296基圆直径dbmz240.675.281.978.248.190.293.290.齿顶高h h(h*齿根高 齿顶圆直径dm(z 2648830892272104320104齿根圆直径dm(z2h* 24670290742548630286分度圆齿距p12.s1分度圆齿 6.3基圆齿距pbm11.a1m(zz中心 168192180204六、机械系统运动分析该生产线中推板的运动为主运动，其执行机构是直动从动件凸轮机构和双滑块连杆机构的组合机构。由于推板的运动与滑块b的运动即可。为了便于分析，建立如图的坐标系O-xy，Oa水平距离l1，Ob水平距离l2，滑块a初始坐标(xa,ya，滑块b初始坐标(xbybss(为凸轮从动件的运动方程，以上均为已知。滑块a的运动分析设滑块a的瞬时坐标为(xAyA，则 xA ya30[1cos(3)];(03 A

s

ya;(

2对时间求导，得滑块a的速度方程 dxA

0;(2˙C表示凸轮C的角速度。再对时间求导，得滑块a的加速度方程 d2 A dt

2˙˙C表示凸轮C的角加速度。滑块b的运动分析当滑块b随着连杆的转动而移动时，O为滑块a和滑块b的速度瞬心，设滑块b的瞬时坐标为(xByB，则 xB 10ya300[1cos(3)];(03