高速硬盒包装机采用双路直包技术， 生产能力800包/min,运行稳定且包装质量良好⑴。胶 缸提升装置是机器第二水平输送系统的关键部件之 一，其主升程由手动推拉手柄驱动，将动力通过槽辐传 递给胶缸平台实现升降，辅助升程由气缸控制并实现 最高点的锁紧。该装置虽能满足提升要求，但15 kg的 胶缸平台仅靠槽体内直径16 mm的辐子支撑做上下运 动，受力不平衡，容易引起辐子失效。目前对于包装机 胶缸位置检测的电气控制⑵已有报道，但对其运动方 式和驱动手段的研究较少。

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机改进设计为过程中，对胶缸提升装置进 行了改进，通过增加一套反平行四边形机构驱动对称 肘杆，以实现胶缸提升平台的稳定升降，减轻操作人员 的劳动强度，减少设备的维护时间。

1存在问题

1.1 工作原理

胶缸提升装置主要由提升平台、杆、辐 子和气缸组成，采用手动-气动相结合的方式提升胶 缸。安装胶缸1时，提升平台4处于最低位置， 当胶缸1放置到提升平台4支座上后，按顺时针方向手 动压下杆2将胶缸1抬起，直到锁扣6到位。松开杆2, 点击气动控制面板上的“提升胶缸”按钮，由气缸5将胶 缸1提升并保持在最高工作位置，提升的总行程为 67.375 mm0下降胶缸1时，再次按下气动控制面板上的“提升胶缸”按钮，脱开锁扣6,手动转动杆2,将提升 平台4移动到最低位置。在生产过程中，为清除胶缸上 凝结的胶皮⑴，需要长时间停机对该装置进行拆装和擦 洗

2改进方法

改进后的胶缸“n提升装置利用了肘杆 机构原理，由于空间位置的限制，肘杆机构釆用反肘杆 方式，左右肘杆机构的驱动釆用反平行四边形。其中，4M为输入杆，曲肘1和曲肘3分别以A,D为 摆动支点，两侧的滑块7和滑块8引导平台的升降。其 设计基准包括胶缸起始和工作位置，提升高度等与胶缸提升装置相同。研究分析发现，一个 滑块即能保证提升平台左右位置的平衡，为此对该机 构进行了简化，将〃点处的滑块去除。提升平 台4 一侧与杆5较接，另一侧与杆2分别与滑块C皎 接。曲肘1,杆2与曲肘3,杆5分别组成双肘杆机构， 该机构由曲肘1,杆6和曲肘3组成的反平行四边形 4CED驱动杆2右边的3,5肘杆机构。

2.1胶钉提升装置运动分析

胶缸提升装置中，活动构件的总数几=7, 低副数R=10 ,高副数R=0。根据Grashof自由度计算公 式⑶DoF=3n-2PLPh=3 x 7-2 x 10-0=1可知，该装置为单自 由度机构。在输入杆的作用下，C处滑块7辅助导 向限定了提升平台4水平方向上的位置。合理设计和 优化两侧曲肘和杆6摆动的角度关系以及其他各杆件 的长度，可以使提升平台4在指定高度的行程内尽量保 持水平。

通过机构优化，两固定支点0,0之间的长度4£>= 305 mm,杆 6,1,3,2 的长度分别为 290,60,60 ,.75 mm, ZB4C=76°, rE£)F=140°o当提升平台4提升到同样高 度时，提升平台4水平偏转造成的误差小于±0.5。。

2.2胶気提升装置受力分析

提升平台4从最低点的起始位置开始， 随着输入杆44/按顺时针方向旋转，作竖直提升，此时 手动输入杆驱动力也不断增加。当机构运行到曲肘1 与杆2(与之对称的是曲肘3与杆5)相互垂直时.输入 杆驱动力达到最大值。随后驱动力逐渐减小，当双肘 杆机构的曲肘1 ,杆2接近支点4时，输入杆的驱动力 最小。

使用 ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)进行机构的动力学仿真，深色零件为提升装置的固定支点，浅色为杆件和 提升平台，在提升两个周期内得到输入杆的最大驱动 力矩为42.6029 N・m。已知输入杆长为300 mm ,则装 载胶缸后提升平台的最大输入力F= 142.0097 N ,与 胶缸提升方案相比最大输入力减小了 15%。

3应用效果

改进后胶缸提升装置全部由手动操作 完成，不需要增加控制气缸运动的电气系统，结构简 单，操作方便。由于釆用了连杆结构，在安装和拆卸胶 紅时，只需轻拉并转动手柄即可完成操作，减少了维护 保养时间。装载胶缸后提升平台的最大输入力减小了 15%,有效降低了操作人员的劳动强度，提高了设备有 效作业率。

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