机械装置包装机推包机构设计
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：凸轮 推包回程 齿轮传动
一、总论及设计
1.1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：
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：
1.2工作原理以及工艺动作流程图
二、传动方案
2.1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 2.1.1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Ｙ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Ｙ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。
2.1.2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
Pw
，应由机器工作阻力和运动参数计算得来的，可按下式计算：
Tn9550
Kw
Pw
其中：T——工作机的阻力矩，Nmm； n——工作机的转速，r/min；
传动装置的总效率0
组成传动装置的各部分运动副效率之积，即
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
3.1推送回程机构
3.1.1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，
3.2传动装置
3.2.1蜗杆传动
图2 蜗杆传动
3.2.2直齿轮啮合传动
图3 直齿轮啮合传动
3.3 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
图4
四、机械运动系统设计方案拟定
4.1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
5.1方案a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。 5.1.1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
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 5.1.2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
5.3成品的尺寸设计
包装尺寸(mm)：长×宽×高 810×1650×1300
重量： 150kg
六、设计小结
通过这两周对推包机的设计，加深了对这门课程的理解. 在设计的过程中，对各机构的运动，组成，图示的绘画等都有了进一步的了解。
机械学作为一门基础学科，内容涉及面广，它与我们现在学习的多种学科，联系紧密，它的综合性更强。通过这次设计让我们对所学知识有了更深的理解,并初步体会到对实际的应用,同时在设计过程中感到非常有趣!
参考文献