4-退杯执行机构 5-退杯支撑板
图3.7退杯机构支撑板机构运动简图
3.2.3退杯机构支撑板整体机构运动分析
1. 退杯机构支撑板整体受力分析
在卷边、退杯过程中都需要给纸杯向下方向一个外力来完成卷边和退杯工序，但由于此工作力很小，其大小可以忽略不计。因此整个传动机构中两个曲柄所受到的合力相当于该支撑架本身的重力。因此两个曲柄所承受的载荷很小，但在两个最高点和最低点位置均有一定的惯性冲击。为了保证曲柄能够承受一定的冲击，并且使得整个曲柄的转动惯量尽可能平均，将曲柄的形状设计成一个偏心轮。同时也增大了的转动惯量，能够使机构顺利通过运动“死点”位置。
2. 退杯机构支撑板整体机构运动规律分析
（1）曲柄滑块机构工作行程的确定
根据杯模的形状尺寸，可以确定退杯支架的形成必须大于68mm 。为了确保工作过程能够稳定进行，将滑块的工作行程设定为100mm 。由于工作载荷不大，产生的最大压力角要求不大，因此选择偏置曲柄滑块工作。显然偏心轮的偏心距R=50mm 。
（2）曲柄滑块机构杆长条件校核
由于曲柄滑块机构是特殊的四杆机构，并且最短杆是原动件，因此能够组成整转副并且能够实现预期的运动规律。
（3）根据以上的分析，可以将退杯机构的结构图设计如下：
- 22 -
湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料 图3.8 退杯机构的结构图
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湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料 3.2.4 曲柄滑块机构各杆尺寸设计
图3.9 曲柄滑块机构结构示意图
根据几何关系可知：
?2??b?c?2??b?c?2?2?b?c??b?c?cos??100???b?c?2?e2?100??b?c?2?e2????b?c?2?e2?DC1 查手册可知，四杆机构要求最小传动40°，即：
?c?min?arccos??b???40??e?
根据整体结构的布局，确定取DC1?700 mm，偏置距e?50 mm。
则有：
??b?c?7002?502?701.78???b?c?8002?502?801.56 解得：
?b?751.67??c?50.0 - 24 -
3.10） 3.11）
3.12）
3.13）
（ （ （ （湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料 3.2.5 曲柄滑块机构各杆结构设计
1. 曲柄的结构设计
为了保证曲柄能够承受一定的冲击，并且使得整个曲柄的转动惯量尽可能平均，将曲柄的形状设计成一个偏心轮。同时也增大了的转动惯量，能够使机构顺利通过运动“死点”位置。其结构尺寸如下图所示：
图3.10 偏心轮的机构图
2. 连杆的机构设计
为了能使连杆连接曲柄和滑块机构，需要在连杆两端各设计一个轴承孔。
轴承的选择
在连杆两端的轴承只受径向力，因此选择深沟球轴承6000系列。两个轴承总受力约为200N，平均每个轴承受径向力100N，选择小轴径轴承6303，轴承内径17mm，外径47mm，宽度为14mm。基本额定静载荷为13.5kN，基本额定动载荷为 6.58kN。
轴承的校核
轴承所受的最大载荷
1F?（G+ma）2——式中G是执行机构的重力，m是执行机构的质量，a是执行机构的最大加速度。 其中G≈200N，m≈20kg，根据运动规律公式可以得到
a??4h?2?2?4?100?50902?2.47m/s2（3.14）
得到轴承最大载荷
1F?（200+20?2.47）=124.7<6.56kN2- 25 -
（3.15）
湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料
因此该轴承能够满足需求正常工作。
（3）连杆的结构设计
此处的连杆长度为751.67mm，受轴向单向压力，有上面计算可知，轴的最大轴向压力F=124.7N，考虑载荷有些冲击，故选安全系数S=3，选用材料Q235。
S?F3?124.7 d?==2.03 mm?3.14（3.16） ?235?235 44
可见轴的实际尺寸很小，但为了加工方便并且保证轴的刚度，选择轴的直径d=20mm。因此得到连杆的结构尺寸如下图：
图3.11 连杆结构图
3.2.6曲柄滑块机构的运动分析 y图3.12 曲柄滑块机构图
?2
1. 曲柄滑块机构的位置分析
l1?l2由图3.12所示，曲柄1长度为，连杆2长度。则，该机构的封闭矢量方程式为 ???1 l1?l2?xc （3.17） i?1i?2l1e?l2e?xc （3.18）
x
展开后分别取虚部和实部得
?sin?1?l1sin?1?l2sin???l012? ? （3.19） ?2?arcsin??l2?? （3.20） 即：
x?l1cos?1?l2cos?2 c （3.21）
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湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料 将数据l1?50mm,l2?751.67mm，式（2.23）代入式（2.24）得 xc?50cos?1?751.67cos?arcsin?0.067sin?1? （3.22）
2． 曲柄滑块机构的速度分析
将式（2.21）对时间t求导数得
i?i?2l1?1ie1?l2?2ie?vc （3.23）
?i?2两边乘以e后，展开并去实部得
??vccosl1?1sin????2 （3.24） ?l?1??11?sin2?1??2vc?cos?2 （3.25） 将式（2.27）展开后取实部得 l1?1cos?1??l12??12coscos??12?0 （3.26） ?2?l2cos?2即： （3.27） ?.067?1cosl0?50mm,l2??1751.67mm，代入式（2.29）得 将数据?2?1cos?2 （3.28） 2?5?根据设计要求，曲柄转速为?1?50??rad/s50r/min，可以算得 5?360 ? ? 0 . 067 sin ? ? ? （3.29） ?50??sin??1?arcsin13将式（vc?2.23）和式（2.31）代入式（2.28）得 cos?arcsin??0.067sin?1?? （3.30） 将以上公式每隔5°取一个点进行计算，并绘制v??1曲线如下图所示
图3.13 曲柄滑块速度图像 ??85?和?1?175?时，此时最大速度纸由图像可以看出，速度最大发生在1v?261mm/s?0.26m/s<0.8m/s，可见滑块的工作速度范围为0~0.26m/s，波动范围很小，因此曲柄滑块机构符合设计要求，能够平稳工作。
3. 曲柄滑块机构的加速的分析 将式（2.27）对时间求导数得 i?22i?12i?2?l1?1e?l2?2ie?l2?2e?ac?i?2 （3.31） e两边乘以，展开后取实部得 2222?l1???2cos??1??l?????l1?1cos????l2a