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1、.机械原理课程设计易拉罐打码装箱机东华大学班级 机械1304 学号 贺俊杰 梁蕴韬 2015年7月4日-7月12日.1 课程设计题目21.1 设计题目21.2 设计任务和要求22方案设计及功能分析22.1 打码设计方案22.2 双层装箱设计方案23 工艺流程图及工艺原理图23.1工艺流程图23.2工艺原理图24 运动配合图及运动循环图24.1运动配合图24.2 运动循环图25 执行机构及传动机构选型25.1 执行机构选型25.2传动机构选型26 装置运动简图27 主要机构的设计及参数的计算27.1圆柱凸轮设计及计算27.2 1号支撑板盘型凸轮的设计及计算27.3 2号支撑板盘型凸轮机构的设计及
2、计算27.4 空箱挡板盘型凸轮机构的设计及计算27.5 传送带功率的计算28 电机的选择及与分配轴传动的计算28.1电机的选择及效率的计算28.2电机与分配轴传动比的计算29 小组总结2参考文献21 课程设计题目1.1 设计题目易拉罐打码装箱机用于自动生产线的最后一道工序。前道工序将罐装好的易拉罐送入导轨，由打码装箱机自动完成以下动作。（1） 在每罐成品的罐底打印生产日期及批次等字码；（2） 将易拉罐装入纸箱；（3） 满箱后纸箱推离，空纸箱就位。原始数据如下：（1） 生产率为3000罐/h；（2） 每12罐分为两叠装满一箱；（3） 推箱和送空箱用一个机构控制，送空箱速度为推满箱速度的1.3倍以
3、上。1.2 设计任务和要求（1） 对易拉罐打码装箱机进行功能分析，并对各执行机构进行选型，合理安排各执行机构的运动配合关系。（2） 绘制易拉罐打码装箱机的运动方案示意图或机构运动简图及运动循环图。（3） 若采用凸轮机构，则需设计该凸轮机构，包括选定从动件运动形式和运动规律，确定凸轮基圆半径，计算和绘制凸轮廓线，校核凸轮机构最大压力角。（4） 若采用连杆机构，则需对连杆机构进行选型和尺寸设计，给出机构的最大压力角，机会运动特性系数（若有急回特性）；（5） 选择齿轮传动机构的齿数，并计算传动比；（6） 对易拉罐打码装箱机进行三维造型进行三维造型和运动仿真，并画出输出构件的位移，速度和加速度曲线。（
4、7） 编写设计计算说明书。2方案设计及功能分析2.1 打码设计方案方案（1）：采用凸轮+连杆的设计方案，并列凸轮为力封闭。类似于订书机的传动机构，输出杆上装有类似于盖章的装置。当传送带上的易拉罐到达指定位置时，传送带停止，然后凸轮开始转动，输出杆夹紧，从而在易拉罐的底部印上码条。方案（2）：采用激光扫描打码装置优劣分析：方案（1）需要增加传送带的运动规律，而且在打码的时候需要机构停止，降低了生产效率。采用方案（2）的激光扫描打码运用了机电一体化技术，能够在易拉罐在传送带上高速运动的同时完成打码，效率非常高。这也是目前工厂大多使用的方法。综上所述：采用方案（2）更为合理。2.2 双层装箱设计方案
5、在双层装箱这个方案里我们有机械臂入箱和推杆入箱两种方案，下面进行优劣分析。机械臂入箱所采用的工艺流程少，速度较快。但考虑到是易拉罐而非瓶子外形，所以无法采用气囊吸附机构，只能采用夹持机构控制入箱。但采用夹持机构为保证易拉罐不掉落所需力较大，失误率高的勇士也可能会导致易拉罐外表形变，从而影响产品质量。机械臂在放置同时或多或少会产生振动，如果罐装碳酸饮料，也会影响产品质量。如果采用推杆的方式，尽管运动流程较复杂，但运动平稳，失误率小，对产品质量的保障也高。综上所述，推杆方案较为合理方案（1）：传送带将第一层易拉罐送入可以一起移动的3道隔层中，没道隔层的中央有一个用于支撑的杆，当易拉罐如隔层后，隔层
6、一起向左移动，使边缘与杆重合进而使易拉罐下落到有底的下方各层中。然后在以同样的方式将第二批易拉罐下落进而形成第二层，最后用一定高度的推杆将两层易拉罐推入箱中。方案（2）：将易拉罐平放到传送带上，将空箱传送到可升降且倾斜的平台上，然后让第一层滚入箱中后停止，之后平台下降一个易拉罐的高度，传送带继续传递，继而让第二层滚入箱中。方案（3）：存在与方案（1）类似的隔板，在隔板下有平行运动的支撑板1和垂直运动的支撑板2.传送带将易拉罐送入隔板到达支撑板1上，传送带停止。支撑板1水平抽离，到达支撑板2上，支撑板2下降一个易拉罐高度，支撑板1伸入，传送带继续传递，将下一批易拉罐送到支撑板1上，支撑板1抽离，
7、然后支撑板2上便有2层易拉罐，支撑板2上升，用推杆推入箱中。方案（4）步骤与方案（3）大体相同，只不过在第二层到达支撑板1，支撑板1抽离之后，支撑板2下降1个易拉罐高度，随后用推杆推入箱中。优劣分析：方案（1）可以实现两层的堆叠，但是要用易拉罐下落的方式有些不妥，一会产生冲击，损害产品的质量；二会增加机构的磨损程度。方案（2）尽管采用了空箱倾斜放置的方式，但第二层滚入后也会卡在缝隙之中导致整个机构运动停止，同时也不易放置推杆。方案（3）与方案（4）大体相同，但方案（4）更容易放置推杆。综上所述，我们小组认为方案（4）为最佳方案。3 工艺流程图及工艺原理图3.1工艺流程图传送带上的易拉罐以6罐为
8、一组，在传送过程中进行打码，打码之后有如下流程。3.2工艺原理图 罐传送带同步带 锥齿轮 罐挡板 盘型凸轮 同步带 支撑板1 盘形凸轮 放大杆 锥齿轮 电动机 支撑板2 放大杆 盘型凸轮 分配轴推板 放大杆 圆柱凸轮 同步带传送带23 同步带 盘型凸轮 箱挡板 锥齿轮4 运动配合图及运动循环图4.1运动配合图4.2 运动循环图5 执行机构及传动机构选型5.1 执行机构选型（1） 推杆机构：间歇运动机构圆柱凸轮因为推杆所需行程较大，所以采用圆柱凸轮。凸轮机构结构简单，运动传递的平稳性高，设计时只需画出轮廓线即可。但正常尺寸的圆柱凸轮依然不能满足行程要求，所以还需加放大杆机构。（2）1，2号支撑板
9、：间歇运动机构盘型凸轮分配轴通过锥齿轮与放大杆相连再与盘型凸轮相连。盘型凸轮设计结构简单，只需画出轮廓线即可。（3）空箱挡板：间歇运动机构盘型凸轮分配轴通过锥齿轮传递运动到盘型凸轮总结：因此装置设计多个机构的间歇运动，且彼此有相互关系，故执行机构选用凸轮机构，计算方便，设计便捷，并且直观。有时如果需要过大的行程，需用放大杆将运动放大。5.2传动机构选型1.经过计算（后续会说明），由于分配轴和电机转速相差比较大，我们选择3次降速：分别为皮带输出降速，蜗轮蜗杆降速，同步带降速。2.在罐传送带传送方式中我们有两种方案：方案（1）：因为罐的输送为间歇运动，所以我们选择用不完全齿轮对传送带进行传送。方案
10、（2）：罐传送带为连续传动，用一个有间歇运动的挡板，即罐传送带挡板来控制整个罐传送带上易拉罐的间歇运动。优劣分析：如果对传送带进行间歇运动控制，会导致整条生产线运动不连续，不稳定。同时会增加易拉罐之间间距，使之不紧凑，进而导致装箱时产生差错。使用挡板的方式，不仅可以对易拉罐实现间歇运动的控制，同时也可以是整个生产线不间断，罐之间无间距。综上所述，方案（2）更为合理。3. 空箱与满箱传送带的运动传递的运动传递考虑到空箱与满箱传送带与分配轴之间的距离较大，所以我们选择同步带传送。6 装置运动简图7 主要机构的设计及参数的计算基本要求：成产速度：3000个/h 250箱/h 最终速度周期为14.4s
11、/箱7.1圆柱凸轮设计及计算（1） 基本尺寸计算圆柱凸轮采用正弦加速度运动规律。圆柱凸轮的输出机构为推板，推板有动作的区域为280360度。展开后长度为 r=1935mm最终的参数为：回程S=6532=390mm 半径r=19362000mm 直径d=38724000mm由于凸轮尺寸较大，制造不现实，所以采用2个杠杆放大机构。 比例：1:5所以r实际的值=r=80mm（2） 功率的计算纸板与支撑板之间的摩擦因素=0.6摩擦力f=G=0.64.329.8=25.40N惯性力F1=ma=4,32=8.3NF=706N（考虑到机械效率摩擦角不选30度而是40度）T= P=24W7.2 1号支撑板盘型
12、凸轮的设计及计算（1） 基本尺寸的计算行程S=652=130mm盘型凸轮同样采用正弦加速度运动规律，取盘型凸轮的最大压力角=30.=arctan（）推程S=1302 （可忽略）取S=130 得到基圆r=130mm（无偏执）（2） 功率的计算摩擦因数=0.1f1=ma=1.38Nf2=360129.80.1=4.32N转矩T=（f1+f2)r2=0.69N.M（可忽略）7.3 2号支撑板盘型凸轮机构的设计及计算（1）基本尺寸的计算行程S=230mm与1号支撑板盘型凸轮机构的计算方式相同得到基圆r=230mm经2倍放大后r=115mm.（2） 效率及功率的计算2号支撑板对罐的力F=G-ma当板下降
13、时有负载且a=0时F最大F=123609.8=42.33N因为此处有2倍放大杆 放大后的力F1=84.66N最大力矩T=Frtan(30)=8.39N.M功率P=3.66W7.4 空箱挡板盘型凸轮机构的设计及计算（1） 基本尺寸的计算行程S=4mm与1号支撑板凸轮的原理相同，求得基圆半径r=4mm（2） 效率与功率的计算应为空箱挡板只起到格挡作用并无负载，所以他的功率损耗不予考虑。7.5 传送带功率的计算我们认为，传送带与罐之间的摩擦为最大静摩擦，且摩擦因数=0.6设：罐传送带上有n组12个罐子空箱传送带一次只有一箱满箱传送上有n组受力：罐传送带F1=n23609.8=25.40n 空箱传送带F2=25.40. 满箱传送带F3=25.40n罐传送带的线速度为v,在个周期： 时间t=s 行程L=365=195mm 线速度v=0.12m/s
