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      YB517型煙草包裝機(jī)推煙包機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真
      
        
      發(fā)布時(shí)間：2020-08-14 09:26:05 |來源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
      
      
      
      
      
        
      

      0引言
      


      隨著煙草行業(yè)對(duì)卷煙包裝機(jī)械生產(chǎn)速度的高速要求,煙草包裝機(jī)械已經(jīng)邁入從中速（300包/min-400包/min）邁入高速（500包/min-600包/min）時(shí)代。中速的執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)無法滿足高速下運(yùn)動(dòng)性能的要求，取而代之的是釆用更優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
      


      在煙包外透明紙包裝機(jī)中，包裝工藝要求推煙包器將輸送帶上的煙包從工位A推入透明紙包裝輪的模盒內(nèi)，即工位B；同時(shí)要求推煙包器在從A工位到B工位的前進(jìn)過程中保持水平直線運(yùn)動(dòng)。在回程時(shí)，由于需要避讓后方輸入的煙包，推煙器在直線回退運(yùn)動(dòng)的同時(shí)需要有上下擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示。在YB55A型中速包裝機(jī)中，推煙包機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪連桿機(jī)構(gòu)并聯(lián)的復(fù)合機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)要求，如圖2所示。雖然它可以實(shí)現(xiàn)圖1中的運(yùn)動(dòng)要求，但由于安裝推煙包器的滑架與支架存在著移動(dòng)副,所以兩者必然具有滑動(dòng)摩擦，如在高速包裝機(jī)中仍釆用原機(jī)構(gòu),在運(yùn)轉(zhuǎn)速度大幅提升情況下，運(yùn)動(dòng)摩擦必將大大提升，這樣會(huì)造成機(jī)構(gòu)元件的壽命下降,機(jī)器嘈聲提高，嚴(yán)重影響運(yùn)動(dòng)性能，顯然已經(jīng)無法滿足高速運(yùn)動(dòng)要求。因此，為了滿足高速運(yùn)動(dòng)要求，在YB517型高速包裝機(jī)中，推煙包機(jī)構(gòu)釆用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和凸輪連桿機(jī)構(gòu)并聯(lián)的復(fù)合機(jī)構(gòu)，避免了滑動(dòng)摩擦;同時(shí)通過對(duì)擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的軌跡曲線設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)要求。根據(jù)理論設(shè)計(jì)結(jié)果,進(jìn)行案例設(shè)計(jì),并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真,檢驗(yàn)該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性。
      


      1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求
      


      整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求執(zhí)行端在從工位A到工位B的過程中保持直線運(yùn)動(dòng)，回程為了避讓下個(gè)煙包,需按圖1所示軌跡退回。
      


      包裝機(jī)整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求圖
      


       
      
為了滿足運(yùn)動(dòng)要求和與其他機(jī)構(gòu)的配合，推煙端在,方向的相位為102.5。段為上升段,162.5°段為靜止（推包）段,95。段為下降（避讓）段，相位圖如圖3所示。運(yùn)動(dòng)規(guī)律方程的選用，會(huì)影響凸輪的輪廓形狀和整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)性能。由于要求該機(jī)構(gòu)在高速下運(yùn)行，『方向在上升段和下降段運(yùn)動(dòng)規(guī)律采用了4-5-6-7多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律，多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律是高速凸輪機(jī)構(gòu)中廣泛使用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律之一。它的通用性強(qiáng)，可按照任給定的若干運(yùn)動(dòng)特性要
      


      包裝機(jī)傳統(tǒng)推煙包機(jī)構(gòu)圖
      


       
      


      圖2傳統(tǒng)推煙包機(jī)構(gòu)
      


      求設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律,運(yùn)動(dòng)特性的約束越多，多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)或驀次數(shù)就越高。只要驀次數(shù)取得足夠高，對(duì)應(yīng)的高階導(dǎo)數(shù)總是光滑的和端點(diǎn)連續(xù)的。
      


       
      


      


       
      


      2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析
      


      設(shè)執(zhí)行端G坐標(biāo)為(C,,C,),其中C,在上升段和下降段釆用4-5-6-7多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律，令G,=S(S),0,為凸輪轉(zhuǎn)角。凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)桿F/,四桿機(jī)構(gòu)ABCDE驅(qū)動(dòng)桿CDE,如圖4所示。
      


      根據(jù)文獻(xiàn)[1-2]解析法計(jì)算。首先分析四桿機(jī)構(gòu)ABCDE,給定桿長(zhǎng)為IabJbcJCdJdc和如以及曲柄AB與凸輪安裝定位角，和桿CDE內(nèi)夾角國，則有下式：a 丄(如sin(S+q))
      


      \21bd+棚) +如cos(+01))
      


        
	
      1. 其中：
        2. 

      


      =丿如+如+2如LoCOs]S+F]) (2)
      


      E點(diǎn)的坐標(biāo)為：
      


      E.=Ibecos(P2+02)-Iw (3)
      


      Er=lDEsin(P2+e2) (4)
      


      其次分析桿EFG,給定桿長(zhǎng)農(nóng)和&以及它們夾角用，則有下式：
      


      包裝機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
      


       
      


      C點(diǎn)的坐標(biāo)為：
      


      G,=J皓;-(G,-E,V+E, (5)
      


      C,=S(S) (6)
      


      F點(diǎn)的坐標(biāo)為：
      


      F,=E,+IefCOS(甲2) (7)
      


      Fr=Er+lEFsin(2) (8)
      


      其中：
      


      W2=arctan(%|i)-,3 (9)
      


      下面分析桿組F0,給定桿長(zhǎng)上和加以及H點(diǎn)坐標(biāo)(E,,E,),則得到凸輪的輸出規(guī)律：
      


      CF-H^ 仆％+珞Y八 、
      


      其中：
      


      lFH=J(F,-■—+("/,)2 (11)
      


      根據(jù)以上設(shè)計(jì)分析，推導(dǎo)出凸輪的輸出規(guī)律再根據(jù)該參數(shù)進(jìn)行凸輪的設(shè)計(jì)⑴。
      


      3機(jī)構(gòu)仿真
      


      根據(jù)表1的參數(shù)表進(jìn)行設(shè)計(jì)，并借助于Pro/E軟件的建模和仿真技術(shù)*句，對(duì)推煙包機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析。首先通過Pro/E軟件的“零件”模塊，建立零件模型；再在“組件”模塊下根據(jù)要求組裝每個(gè)零件模型,并考慮零件之間的連接關(guān)系以滿足仿真要求;最后在“機(jī)構(gòu)”模塊中,調(diào)整零件間連接設(shè)置，設(shè)置電動(dòng)機(jī)以及初始條件等，最終實(shí)現(xiàn)仿真運(yùn)動(dòng)。
      


      表1設(shè)計(jì)參數(shù)表(長(zhǎng)度單位mm；角度單位。)
      


      如，BC^CD ^DE 如 81 Pl “c橢&3 l”1如
      


      42162.6287.5 164 180 106.5 25 140276.2815.44 246130
      


      對(duì)推煙包機(jī)構(gòu)以550包/min的速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真,仿真運(yùn)動(dòng)軌跡結(jié)果見圖50仿真顯示執(zhí)行端G的運(yùn)動(dòng)軌跡符合預(yù)先設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)軌跡要求，即符合推煙包過程的直線運(yùn)動(dòng)和回程的避讓運(yùn)動(dòng)。
      


       
      


      包裝機(jī)仿真實(shí)例圖
      


      圖5仿真實(shí)例
      


       
      


      在仿真過程中，選取執(zhí)行端C點(diǎn)作為測(cè)量對(duì)象，測(cè)量出〉方向的運(yùn)動(dòng)特征。執(zhí)行端G點(diǎn)運(yùn)動(dòng)符合相位設(shè)計(jì)要求，并良好吻合預(yù)先設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律,速度和加速度保持連續(xù)性，如圖6、圖7和圖8所示。
      


       
      


      包裝機(jī)仿真過程運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖
      


       
      


      4結(jié)語
      


      從理論上和仿真技術(shù)對(duì)YB517推煙包機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立了推煙包機(jī)構(gòu)主動(dòng)件和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)函數(shù)，分析了推煙包機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。結(jié)果顯示,YB517推煙包機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)姿態(tài)要求，并滿足高速運(yùn)動(dòng)要求。
      


       
      


      文章來源于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，侵刪
      
      
      
      
      
        
        
      
          
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