真空包装机实现运动轨迹的凸轮空间连杆组合机构的设计与研究

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产品包装过程中,除包装质量外,其效率也尤为重要。影响包装效率的主要因素是包装机械中机构的优劣,这在真空包装机中最为突出。目前多采用摆杆式移袋机构将装料后的包装袋移交至真空装置中,且每次只移交一个包装袋,虽然其结构简单,但因其需要真空转盘在交接点位停歇,导致包装效率降低,反复快速启停产生振动及使用寿命降低。因此,本课题针对真空包装机移袋机构,采用凸轮-空间连杆组合机构,实现一连续封闭且具有匀速运动规律的轨迹,保证真空转盘连续转动过程中,机构将包装袋移交给真空包装盒,并且采用双工位包装,每次移交两个包装袋,包装效率大幅提升,这对真空包装机械的研究有重大意义。本文主要研究内容如下:(1)对凸轮空间连杆组合机构末端运动轨迹和机构的型式进行分析与设计。首先根据工艺需求对机构末端要实现的运动轨迹进行分析与设计,确定较优的运动轨迹方案。根据运动轨迹方案及已知参数,采用空间RSSR机构和摆动滚子从动件盘形凸轮机构作为基本机构进行串联组合,确定了机构型式,并对其工作原理进行分析与介绍。(2)对凸轮空间连杆组合机构进行尺寸设计与运动分析。首先对取袋装置进行尺寸设计;其次根据工艺空间确定组合机构摆臂及空间连杆机构其他杆件参数,并对其进行运动分析;然后对凸轮机构进行尺寸设计,包括基本尺寸确定、运动规律的设计、运动循环图的设计、从动件相位分析以及凸轮轮廓数据的输出。(3)对凸轮空间连杆组合机构进行结构设计及运动学分析,初步验证机构设计的合理性。根据尺寸参数对取袋装置,空间连杆机构和凸轮机构进行结构设计,并利用Creo对凸轮空间连杆组合机构进行运动学分析,得出机构末端运动轨迹和机构仿真分析曲线,初步验证机构设计的合理性。(4)建立凸轮空间连杆组合机构的动力学仿真模型,对其进行刚体及刚柔耦合动力学分析,研究分析其动态性能。利用ADAMS View模拟实际工况对凸轮空间连杆组合机构进行刚体动力学分析,同时考虑到构件的弹性变形,利用ANSYS将凸轮轴和连杆柔性化,进行刚柔耦合分析,结果表明,此机构的响应曲线中加速度虽然有波动,但整体趋势符合设计要求,同时也说明构件的弹性变形对机构的动态性能有着重要影响。本文针对真空包装机中的移袋机构进行了详细设计与研究,并对其进行了运动学和动力学分析,结果表明该机构可以实现预期的运动轨迹,满足设计要求。
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