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优秀通过答辩本科毕业设计（论文）
1 绪论
包装机械是指能完成全部或部分包装过程的机器。作用是给有关行业提供必要的技术装备，以完成所要求的产品包装工艺过程。包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证，因此包装机械在现代工业生产中起着相当重要的作用。机械包装的生产能力往往比手工包装提高几倍、十几倍甚至几十倍，无疑这将会更好地适应市场的实际需要，合理安排劳动力，为社会多创造财富。 现代包装机械所能完成的工作已远远超出了简单地模仿人的动作，甚至可以说在很多场合用巧妙的机械方法包装出来的成品,不论在式样、质地或精度等方面，大都是手工操作无法胜任和媲美的。随着商品的多样化，这一点越来越引起了人们的重视。有些产品的卫生要求很严格，如药品、食品等，采用机械包装，避免了人手和药品、食品的直接接触，减少了对产品的污染。同时由于机械包装速度快，食品、药品在空气中停留时间短，从而减少了污染机会，有利于食品和药品的卫生和金属制品的防锈防蚀。 另外，由于包装机械的计量精度高，产品包装的外形美观、整齐、统一、封口严密，从而提高了产品包装的质量，提高了产品销售的竞争力，可获得较高的经济效益。采用真空、换气、无菌等包装机械，可使食品和饮料等流通范围更加广泛，延长食品的保质期。采用自动包装生产线，产品和包装材料的供给是比较集中的，各包装工序安排比较紧凑，节约了包装的场地和仓储面积，并改善了后道包装工序的工艺条件。
包装机械的特点 包装机械即具有一般自动化机械的共性，也具有自身的特性，主要有如下特点：
(1) 大多数包装机械结构复杂，运动速度快，动作精度高。为了满足性能要求，对零部件的刚度和表面质量等都具有较高的要求。
(2) 用于食品和药品的包装机械要便于清洗，与食品和药品接触的部位要用不锈钢或经过化学处理的无毒材料制成。
(3) 进行包装时作用力一般都较小，所以包装机械的电动机功率较小。
(4) 包装机械一般都采用无级变速装置，以便灵活调整包装速度、调节包装机的生产能力。因为影响包装质量很多，诸如包装机的工作状态、包装材料和包装物的质量等。所以，为了便于机器的调整，满足质量和生产能力的需要，往往把包装机设计成无级可调的，即采用无级变速装置。
(5) 包装机械是特殊类型的专业机械，种类繁多，生产数量有限。为便于制造和维修，减少投资设备，在各种包装机的设计中应注意标准化、通用性及多功能性[1]。
1.1 本课题的研究内容和意义
研究内容：(1) 方案设计。并确定传动系统中各机构的运动尺寸和各构件尺寸。
(2) 机械部分设计。确定电动机的功率与转速，并确定其尺寸。 (3) 进行推包及结构设计。绘制其装配图。
意义：迄今,一些科学技术发达的国家,在食品、医药、轻工、化工、纺织、电子、仪表和兵器等工业部门,已经程度不同地形成了由原料处理、中间加工和产品包装三大基本环节所组成的包装连续化和自动化的生产过程,有的还将包装材料加工、包装容器成型及包装成品储存系统都联系起来组成高效率的流水作业线。大量事实表明,实现包装的机械
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化和自动化,尤其是实现具有高度灵活性(或称柔性)的自动包装线,不仅体现了现代生产的发展方向,同时也可以获得巨大的经济效益[2]。
(1) 能增加花色品种,改善产品质量,加强市场竞争能力 (2) 能改善劳动条件,避免污染危害环境 (3) 能节约原材料,减少浪费,降低成本 (4) 能提高生产效率,加速产品的不断更新
1.2 国内外的发展概况
90年代以来，包装机械工业每年平均以20%～30%的速度增长，发展速度高于整个包装工业平均增长速度的15%～17%，比传统的机械工业平均增长4.7个百分点。包装机械工业已经成为我国国民经济发展中不可缺少的新兴行业。我国目前从事包装机械生产的企业约有1500多家，其中具有一定规模的企业近400家。产品有40类，2700多种，其中有一批既能满足国内市场需要，又能参与国际市场竞争的优质产品。我国包装机械行业近些年取得了相当显著的成绩，但与国外产品相比仍存在20年左右的差距。[3]
国外包装机械水平高的国家主要是美国、日本、德国。美国的包装工业发展较早,门类齐全,基础扎实,水平很高。仅就包装机械制造业而论,实力相当雄厚,其品种与总产值均居世界首位。由于国内已实现了工业现代化,自选市场蓬勃兴起,客观上要求包装机械沿着自动化方向发展,并将电子计算机及其他有关新技术广泛应用于生产过程。日本已建立起独立的包装工业体系,其包装工业总产值约为美国的一半而跃居世界的第二位。日本拥有一批规模不大的包装机械制造厂,侧重于开发中小型、半自动的包装机及配套设备,其技术水平好多已进入国际的先进行列。由政府资助的日本包装技术协会主要搞技术情报交流。另外设有日本包装机械工业协会,它乃是本行业的全部业务活动中心。而德国的包装机械在设计、制造及技术性能等方面则居于领先地位。德国包装机械的77％为出口。中国是德国包装机械的主要出口国。最著名的是克朗斯公司(KRONES)，2002年销售额达到20亿欧元，中国知名的啤酒企业都进口过他们的设备[4]。最近几年德国设备表现出如下特点：
(1) 工艺流程自动化程度越来越高。
(2) 提高生产效率，降低工艺流程成本，最大限度地满足生产要求。 (3) 适应产品变化，设计具有好的柔性和灵活性。 (4) 成套供应能力强。
(5) 包装机械设计普遍使用仿真设计技术。
我国包装机械行业存在的问题：研发经费少，技术力量薄弱。低水平重复太多。行业科技力量不足。国际贸易人员匮乏。应变能力不强。
我国包装机械行业发展的新趋势：
(1) 生产效率化。①机械功能多元化。②结构设计标准化、模块化。③控制智能化。 (2) 资源的高利用化 (3) 产品节能化 (4) 新技术实用化
(5) 大力加强科研、开发能力
我国装机械既面临着国外先进产品的挑战和竞争，同时也面临着巨大的国内外市场和
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较好的发展机遇。进入21世纪，我国国民经济整体水平和综合国力又迈上了一个新的台阶，国际国内的环境都为我国经济的进一步发展提供良好的机遇[5]。
1.3 本课题应达到的要求
运动控制技术在国内的发展特别快，但是在胶带机包装机械行业的发展动力却显得上升乏力。运动控制产品及技术在包装机械上的作用主要是达到精确的位置控制和严格的速度同步的要求，主要用在装卸、输送、打标、码垛、卸垛等工序。运动控制技术是区别高、中、低端胶带机包装机械的关键因素之一，也是中国包装机械升级的技术支撑。因此，需要对包装机的推包机构的运动方式做设计改善。经过考虑现在包装机械的现状及发展趋势后, 为了更好地实现包装机械的自动化控制，改进推包机构的设计以提高生产效率而给定的。
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。现需要设计某一包装机的推包机构，要求待包装的工件先由输送带送到推包机构的推头的前方，然后由该推头将工件由推至包装工作台，再进行包装。为了提高生产率，希望在推头结束回程时，下一个工件已送到推头的前方。这样推头就可以马上再开始推送工作。这就要求推头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。因而就要求推头实现“平推—水平退回—下降—降位退回—上升复位”的运动。
我的设计是每5-6s包装一个工件，且假定：滑块移动距离L=400mm, 推头在返程阶段到达离最大推程距离S=100mm, 推头回程向下的距离H=50mm。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。
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2 机械部分的设计
2.1 方案的选择
实现改推包机构可以使用偏置滑块机构、往复移动凸轮机构、盘形凸轮机构、导杆机构、凸轮机构机构、双凸轮机构、摇杆机构滑块机构及组合机构。
方案一：双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合
图2-1 方案一的运动简图
方案一的运动分析和评价：
该机构由凸轮1和凸轮2，以及5个杆组成。机构一共具有7个活动构件。机构中的运动副有7个转动副，4个移动副以及两个以点接触的高副。其中机构的两个磙子存在两个虚约束。由此可知：机构的自由度：F?3N-2P1?Ph-P'?1错误！未指定书签。
机构中有一个原动件，原动件的个数等于该机构的自由度。所以，该机构具有确定的运动。在凸轮1带动杆3会在一定的角度范围内摇动。通过连杆4推动杆5运动，然后连杆6在5的推动下带动推头做水平的往返运动，从而实现能推动被包装件向前运动。同时凸轮2在推头做回复运动的时候通过向上推动杆7，使连杆的推头端往下运动，从而实现推头在给定的轨迹中运动。该机构中除了有两个凸轮与从动件接触的两个高副外，所有的运动副都是低副。在凸轮与从动件的接触时，凸轮会对从动件有较大的冲击，为了减少凸轮对从动件冲击的影响，在设计过程中把从动件设计成为滚动的从动件，可以间接增大机构的承载能力。同时，凸轮是比较大的工件，强度比较高，不需要担心因为载荷的过大而出现机构的断裂。在整个机构的运转过程中，原动件1是一个凸轮，凸轮只是使3在一定角度的往复摆动，而对整个机构的分析可知，机构的是设计上不存在运转的死角，机构可以正常的往复运行。机构中存在两个凸轮，不但会是机构本身的重量增加，而且凸轮与其他构件的连接是高副，而高副承载能力不高，不利于实现大的载荷。 而整个机构连接不够紧凑，占空间比较大。