機(jī)械課程設(shè)計(jì)洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)

1、綜合實(shí)踐 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 班 級： 機(jī)械091 姓 名： xxxxxxxxxx 學(xué) 號： 2009111054 指導(dǎo)老師： xxxxxxxxxxxxxxxxxx 日 期： 2011年12月目 錄1 . 設(shè)計(jì)題目 22 . 工作原理及工藝動作過程 23 . 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 24 .設(shè)計(jì)任務(wù) 25 . 設(shè)計(jì)方案選擇 2 5.1設(shè)計(jì)方案一 2 5.2設(shè)計(jì)方案二 3 5.3設(shè)計(jì)方案三 3 6 . 最終選定方案具體設(shè)計(jì) 4 6.1計(jì)算公式及數(shù)據(jù)處理 4 6.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖 5 6.3機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 5 6.4各機(jī)構(gòu)速度、加速度曲線分析 6 7 . 爆炸試圖88. 參考資料 91 . 設(shè)計(jì)題目

2、: 洗瓶機(jī)2 . 工作原理及工藝動作過程 為了清洗圓形瓶子外面，需將瓶子推入同時轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)，推動瓶子沿導(dǎo)輥前進(jìn)，轉(zhuǎn)動的刷子就將瓶子清洗。 它的主要動作，將到位的瓶子沿著導(dǎo)輥推動，瓶子推動過程利用導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動。3 . 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 1）瓶子尺寸。大端直徑 d=80mm，長200mm。 2）推進(jìn)距離 l=600mm，推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭以接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后推頭快速返回原位，準(zhǔn)備進(jìn)入第二個工作循環(huán)。 3）按生產(chǎn)率的要求，推程平均速度為v=，返回時的平均速度為工作行程的平均速度的3倍。 4）機(jī)構(gòu)傳動性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。4 .

3、設(shè)計(jì)任務(wù) 1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)：構(gòu)思出至少三中運(yùn)動方案，并在說明書中畫出運(yùn)動方案草圖，經(jīng)對所有運(yùn)動方案進(jìn)行分析比較后，選擇其中你認(rèn)為比較好的方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，該機(jī)構(gòu)最好具有急回運(yùn)動特性。 2）轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，齒輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括尺寸設(shè)計(jì) 3）用adams或solidworks軟件對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動仿真4）用adams或solidworks軟件對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，并畫出輸出機(jī)構(gòu)的位移，速度，加速度線圖。5）畫出最終方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。6）撰寫設(shè)計(jì)說明書5.設(shè)計(jì)方案選擇：1）.方案一 曲柄滑快結(jié)構(gòu)與連桿的組合機(jī)構(gòu)此洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)使推頭的運(yùn)動可以由凸輪的外輪廓線來確

4、定，而連桿機(jī)構(gòu)可以使凸輪的推程放大，達(dá)到設(shè)計(jì)題目要求的行程速度系數(shù)比k=3。推頭在推瓶子時與瓶底有碰撞，而推頭在推動瓶子在導(dǎo)輥上移動時摩擦較大，須加載的驅(qū)動力也較大，所以不合理，凸輪和曲柄的運(yùn)動都存在死點(diǎn)，使機(jī)構(gòu)運(yùn)行不平穩(wěn)。洗瓶機(jī)構(gòu)是用兩根導(dǎo)輥?zhàn)赞D(zhuǎn)引起的相對運(yùn)動，利用瓶子與導(dǎo)輥的摩擦，帶動瓶子自轉(zhuǎn)，使刷子能清洗到瓶身的每個部分，達(dá)到清洗的效果。但由于刷子與導(dǎo)輥的距離是一定的，所以如果是清洗象啤酒瓶一樣的瓶子，刷子很難清洗到瓶頸的部分，這也是此機(jī)構(gòu)的一個不足之處。2）.方案二 多個曲柄滑快機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu) 此洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)是運(yùn)用曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組成，在圖示的兩個搖桿長度比例為1：2時，機(jī)構(gòu)就能達(dá)

5、到題目要求的行程速度系數(shù)比k=3： 但機(jī)構(gòu)都運(yùn)動的桿件連接，在速度的傳動方面不太穩(wěn)定，而且機(jī)械效率不高，而且推頭部分與機(jī)架之間有摩擦，又降低了機(jī)械效率，對推頭的壽命也有影響。送瓶機(jī)構(gòu)用的是不完全齒輪完成間隙運(yùn)動來設(shè)定瓶子的運(yùn)送速度，但考慮到瓶子較長，下面的齒輪負(fù)荷較大，很難達(dá)到預(yù)期的效果。洗瓶部分是用的傳送帶使瓶子徑向移動，減小了推頭的負(fù)荷。但如果瓶子是圓的，就很難保證瓶子放在上面的平穩(wěn)，加上推瓶機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)，不能保證推瓶的平穩(wěn)，瓶子的安全不能保證。3）.方案三（最終選定方案）推瓶機(jī)構(gòu): 類似于牛頭刨床的曲柄滑快機(jī)構(gòu) （左）洗瓶機(jī)構(gòu): 瓶子的自轉(zhuǎn)與繞軸旋轉(zhuǎn)相結(jié)合的輪系機(jī)構(gòu) （右）此洗瓶機(jī)的推頭部

6、分采用了牛頭刨床的核心思想，題目要求行程速度系數(shù)比k=3，也就是說曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極位夾角為90度，運(yùn)用這個機(jī)構(gòu)就很容易實(shí)現(xiàn)了，而且題目要求推頭的推程為600mm，此機(jī)構(gòu)也很容易滿足，而且結(jié)構(gòu)緊湊，而且推桿只要保證在水平面運(yùn)動，則推頭幾能很平穩(wěn)地推進(jìn)瓶子。推頭推瓶子的同時，瓶子是放在一傳送帶上的（圖中未畫出 參考機(jī)構(gòu)簡圖）傳送帶以與推桿推瓶速度相同的速度勻速傳送，大大減小了推桿的負(fù)荷，使傳送更加得平穩(wěn)。而傳送帶也有清洗瓶底的功能，以彌補(bǔ)下面洗瓶中不能洗到瓶底的缺陷。洗瓶機(jī)構(gòu)是運(yùn)用齒輪的嚙合，使在四個工位的齒輪勻速自轉(zhuǎn)，以帶動瓶子自轉(zhuǎn)，讓刷子能清洗到瓶身的各個角落，而且刷子的大小和形狀都可以改變，

7、齒輪的大小也可以改變，從而清洗不同大小形狀的瓶子。槽輪機(jī)構(gòu)可以保證推桿運(yùn)動時間和轉(zhuǎn)盤運(yùn)動時間的配合，當(dāng)瓶子被推到轉(zhuǎn)盤時，轉(zhuǎn)盤停止，當(dāng)推頭急回推下一個瓶子是，槽輪運(yùn)動，把臟的瓶子推到第二個工位清洗，機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動，達(dá)到了連續(xù)洗瓶子的工作。整個機(jī)構(gòu)是由發(fā)動機(jī)進(jìn)行動力輸出，由齒輪系進(jìn)行一定比例速度傳遞到每個單獨(dú)的運(yùn)動構(gòu)件上6.最終方案的設(shè)計(jì)尺寸設(shè)計(jì)1）.計(jì)算公式及數(shù)據(jù)處理計(jì)算公式：托盤周期t2/1 槽輪周期 td21/1 推瓶機(jī)構(gòu)極位夾角 齒輪傳動比 i= 齒輪周期 t=基本尺寸：瓶子大底直徑 d=80mm 瓶子長度 l=200mm 推頭推程l=800mm曲柄長度 a=700mm 數(shù)據(jù)處理：k=9 極

8、位夾角=90 在極位時曲柄與搖桿的夾角為90所以滑快到齒輪的距離為b=150mm 滑桿長度424.3mm 推頭推出速度 v= 回來速度為推出的3倍, 周期就為 t=18s 主動齒輪的角速度 撥盤的角速度與主動齒輪相同 槽輪在撥盤轉(zhuǎn)一周時轉(zhuǎn)周期, 在主動輪轉(zhuǎn)一周刷子和帶動瓶子自轉(zhuǎn)的四個齒輪分別轉(zhuǎn)兩周,所以各部分齒輪傳動比為 從左到右 =1:1:1:2:2,2）.機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖： 圖示為洗瓶機(jī)的各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)圖，說明了各機(jī)構(gòu)在一周期內(nèi)的運(yùn)動規(guī)律。說明:在一個周期內(nèi),帶動推頭運(yùn)動的齒輪勻速轉(zhuǎn)動,撥盤也勻速轉(zhuǎn)動,槽輪轉(zhuǎn)周期, 刷子和帶動瓶子自轉(zhuǎn)的齒輪分別轉(zhuǎn)兩周,帶動四個小齒輪轉(zhuǎn)動的齒輪也轉(zhuǎn)一周3）機(jī)

9、構(gòu)運(yùn)動簡圖：（1） 推頭部分的曲柄滑快機(jī)構(gòu) 初始位置和最終位置，曲柄和滑塊的位置如圖所示，推桿在水平面上推瓶子，推程為600mm，極位夾角為 （2）下圖為機(jī)構(gòu)的整體運(yùn)動簡圖 圖中畫出了動力傳動的主動軸，還畫出了在水槽部分運(yùn)用的傳送帶，它的速度和推頭推出的速度相同，從而可以減小推頭的負(fù)荷，也可以清洗瓶底，彌補(bǔ)在后面的機(jī)構(gòu)中不能清洗到瓶底的缺陷。4）.各機(jī)構(gòu)速度、加速度曲線分析洗瓶機(jī)推頭的速度曲線及說明：速度曲線如圖所示：在推頭開始運(yùn)動的一段時間時，速度略有上升，在推頭推進(jìn)的途中，推頭的速度基本保持勻速運(yùn)動，稍微有點(diǎn)波動，可能就是因?yàn)槲议T的推頭結(jié)構(gòu)不緊湊和不夠完善而造成的。在推頭運(yùn)動13.3s前進(jìn)

10、到極位時，推頭的速度急速上升，上升到前進(jìn)速度的3倍，然后再運(yùn)動4.4秒后到達(dá)開始位置，速度下降到零，然后進(jìn)入下一個周期。從速度圖來看，我們的機(jī)構(gòu)基本達(dá)到了預(yù)期的效果，但可能在機(jī)構(gòu)造型是有些零件尺寸不是特別精確而影響了運(yùn)動結(jié)果。 加速度曲線及說明：下圖為此機(jī)構(gòu)的加速度仿真曲線。從圖中可以看出，在機(jī)構(gòu)開始運(yùn)動時，推頭是有加速度的，這必然會對剛放上來的瓶子有沖擊，所以我們在放瓶子的時候就應(yīng)避開這個時后讓放瓶子的位置離推頭的初始位置一段距離，這樣瓶子就會避免沖擊了。 在加速度第一次到達(dá)零之后，基本保持不變，略微有所波動，基本達(dá)到了題目要求的推頭推出速度為勻速的，然后在推到極位后，加速度急速上升又急速下降。但有一個不太明白為什么加速度有兩次上升兩次下降才進(jìn)行下一個周期。 位移曲線及說明： 可能是在模擬時推頭不是從坐極限位置開始運(yùn)動，所以在曲線開始的時候有所下降，推頭的起始位置是從位移為零之后，在推頭前進(jìn)的途中，位移曲線的斜率基本保持不變，略微有所波動，有一次說明在