機械原理課程設計之洗瓶機

1、機械原理課程設計說明書目 錄1、 設計任務書···········································4 1.1 設計題目·

2、3;······································4 1.2 洗瓶機的技術要求·········&#

3、183;······················4 1.3 設計任務·························

4、3;··············5 1.4 原始數(shù)據(jù)··································

5、······52、 機械運動方案設計·····································62.1 分析設計要求···&

6、#183;·································62.2 推瓶機構選擇··············&#

7、183;······················63、 進瓶裝置設計·························

8、3;···············93.1 進瓶裝置簡圖·································

9、;····93.2 槽輪機構設計·····································93.3 運動協(xié)調設計·····&

10、#183;·······························94、 洗瓶裝置設計················

11、83;························104.1 洗瓶裝置簡圖·······················

12、83;·············104.2 洗瓶設計說明··································

13、83;··10五、推瓶機構設計·········································11 5.1 推瓶起點設計··

14、3;··································115.2 推瓶終點設計·············

15、3;·······················12六、洗瓶機總體方案設計························

16、83;··········136.1 方案一總體方案及運動說明·························136.2 方案二總體方案及運動說明········

17、83;················15七、方案評估································&

18、#183;············167.1 方案評價比較···································&

19、#183;·167.2 最終選定方案·····································16八、課程設計總結·······

20、83;·································19參考文獻···············

21、83;·································191、 設計任務1.1設計題目 洗瓶機主要是由推瓶機構、導輥機構、轉刷機構組成。待洗的瓶子放在兩個同向轉動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉。當推頭M把瓶子推向前進時，轉動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當前一

22、個瓶子將洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已送入導輥待推。如圖1所示。1.2 洗瓶機的技術要求：表1.1 洗瓶機的技術要求方案號瓶子尺寸（長×直徑）mm，mm工作行程mm生產(chǎn)率個/min急回系數(shù)k電動機轉速r/minA100×2006003314401.3 設計任務 （1）.洗瓶機應包括齒輪、平面連桿機構等常用機構或組合機構。學生應該提出兩種以上的設計方案并經(jīng)分析比較后選定一種進行設計。 （2）.設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 （3）.畫出機器的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。 （4）.設計組合機構實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進行運動分析。也可以設計平面連桿機構以實現(xiàn)運動軌跡，并對平

23、面連桿機構進行運動分析。繪出運動線圖。 （5）.其他機構的設計計算。 （6）.編寫設計計算說明書。1.4 原始數(shù)據(jù)（1）、瓶子尺寸：長度L=100mm，直徑D=200mm。 （2）、推進距離S=600mm，推瓶機構應使推移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，準備進入第二個工作循環(huán)。（3）、按生產(chǎn)率每分鐘3個的要求，推程的平均速度v=45mm/s，返回時的平均速度為工作時的平均速度的三倍。 （4）、電動機轉速為1440 r/min。 （5）、急回系數(shù)3。 二、機械運動方案設計2.1 分析設計要求由題目可知：洗瓶機主要由推瓶機構、導輥機構、轉刷機構組成。設計的推瓶機構應

24、使推頭M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，準備第二個工作循環(huán)。根據(jù)設計要求，推頭M可走圖1 所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應作勻速直線運動，在工作段前后可有變速運動，回程時有急回。圖1 推頭M運動軌跡對這種運動要求，若用單一的常用機構是不容易實現(xiàn)的，通常要把若干個基本機構組合，起來，設計組合機構。在設計組合機構時，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機構（基礎機構），而沿軌跡運動時的速度要求，則通過改變基礎機構主動件的運動速度來滿足，也就是讓它與一個輸出變速度的附加機構組合。2.2 推瓶機構選擇 推瓶機構的方案：根據(jù)前述設計要求,推瓶機構應為一具有急回特性的機構

25、,為了提高工作效率,一是行程速比變化系數(shù)K盡量大一些;在推程(即工作行程)中,應使推頭作直線運動,或者近似直線運動,以保證工作的穩(wěn)定性,這些運動要求并不一定都能得到滿足,但是必須保證推瓶中推頭的運動軌跡至少為近似直線,以此保證安全性。 推頭的運動要求主要是滿足急回特性,能滿足急回特性的機構主要有曲柄滑塊機構,曲柄轉動導桿機構和曲柄擺動導桿機構。運用前述設計的思想方法,再考慮到機構的急回特性和推頭做往復直線運動的特點， 所以根據(jù)要求，本機構采用了擺動導桿機構。2.2.1 凸輪鉸鏈四桿機構方案如圖2所示，鉸鏈四桿機構的連桿2上點M走近似于所要求的軌跡，M點的速度由等速轉動的凸輪通過構件3的變速轉動

26、來控制。由于此方案的曲柄1是從動件，所以要注意度過死點的措施。圖2 凸輪鉸鏈四桿機構的方案2.2.2 五桿組合機構方案確定一條平面曲線需要兩個獨立變量。因此具有兩自由度的連桿機構都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特征。點M的速度和機構的急回特征，可通過控制該機構的兩個輸入構件間的運動關系來得到，如用凸輪機構、齒輪或四連桿機構來控制等等。圖3所示為兩個自由度的五桿低副機構，l、4為它們的兩個輸人構件，這兩構件之間的運動關系用凸輪、齒輪或四連桿機構來實現(xiàn)，從而將原來兩自由度機構系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng)。圖3五桿組合機構方案 2.2.3 最終選定推瓶方案在這里通過比較分析，我選擇的是凸輪-鉸鏈四桿機構的方案

27、，因為它相對簡單，而且能達到預計的要求。3、 進瓶裝置設計3.1 進瓶裝置簡圖圖3-1進瓶裝置簡圖3.2 槽輪機構設計 我設計的是當主動撥盤 （ 缺口圓盤）勻速轉一周，從動槽輪轉90°， 而傳動帶的導桿也轉過90°， 而且要等于一個瓶子的長度 。而所用時間是洗瓶裝置的一個來回，即：T=20s則有：主動撥盤角速度w=2/20s=0.314rad/s.3.3運動協(xié)調設計在這里我選用的是槽輪間隙機構來進行瓶子的進瓶主要構件，負責把瓶子傳送到洗瓶裝置上。因為按照生產(chǎn)率為3/min得到每洗一個要20s，所以我設計主動撥盤轉一周所需時間為20s，這樣從動撥盤就每20s轉動90°

28、;，再讓它轉過90°時的路程等于一個瓶子的長度即200mm，則可以確定主動帶輪1的半徑R1，因為s=v1*R1=200mm，v1=W*R1，由3.2可知：W=0.314rad/s，所以R1100mm。4、 洗瓶裝置設計4.1 洗瓶裝置簡圖4.2 洗瓶設計說明我這里推頭特意設計成可以洗內表面的刷子，它比瓶子的內徑稍大一些，瓶子下來時，在推頭的作用下，后面又有洗外表面刷子的阻力，內刷子就可以很輕松的插入瓶內，待到推頭的擋板抵到瓶口后就可以推著瓶子走了。隨著導輥的轉動，瓶子內外表面都得到很好的清洗。另外，值得注意的一點是，內刷子因為要伸到瓶子里面，所以要選用軟一點刷子，方便輕易的伸到瓶里面

29、而不影響瓶子移動。還有就是內刷子的刷桿也要用軟一點橡膠棒，方便瓶子洗好時，借助重力好脫離內刷子，順著出瓶軌道滑出，滑到裝瓶箱。 5、 推瓶裝置5.1 推瓶起點設計 5.1.1起點時的簡圖 5.1.2 推瓶起點設計說明上圖是剛剛開始推瓶時候，凸輪轉到最高點，推桿回到最左端，此時，剛好進瓶裝置送下一個瓶，內刷子隨推桿插入瓶子內，刷毛盡量選用軟性材料，方便內刷子插入瓶內，這樣隨著凸輪帶動推桿內刷子先伸進瓶子內，等推頭擋板抵到瓶口時，瓶子才受到推桿的推力，推頭才會推動瓶子運動，進行外表面的清洗，一直到導輥完。5.2 推瓶終點設計說明 5.2.1 終點時設計簡圖 5.2.2 推瓶終點設計說明上圖是推瓶到

30、終點的時候，凸輪轉到最低點，推桿回到最右端，此時，瓶子在推桿的作用下，走到導輥末，在重力的作用下，瓶子沿內刷子隨隨刷桿滑入瓶子出瓶軌道內，刷桿和刷毛盡量選用軟性材料，方便瓶子滑入出瓶滑道內，這樣隨著凸輪帶動推桿內刷子先退出瓶子內，瓶子滑出內刷子后，瓶子才落到出瓶滑道內，推頭才會繼續(xù)做回復運動，不過要避免死點的產(chǎn)生，才能穩(wěn)定的進行下一個瓶子內外表面的清洗，一直循環(huán)工作。6、 洗瓶機總體方案設計6.1 方案一總體方案及運動說明 6.1.1 方案一總體方案簡圖6.1.2 方案一運動說明首先動力從電動機輸出，因為需要的速度不是很高，所以要經(jīng)過減速箱減速，再經(jīng)過帶傳動傳給齒輪1，齒輪一又傳給齒輪2帶動軸

31、旋轉。 導輥傳動：由齒輪3帶動齒輪4使外面一根導輥轉動；再由齒輪4帶動齒輪5，齒輪5 又帶動齒輪6使里面那根導輥轉動。因為齒輪4和齒輪6大小一樣，齒輪5主要是保證兩導輥轉向一致，這樣既保證速度一樣，也保證了旋轉方向一樣。進瓶機構傳動：進瓶機構借助齒輪4帶動齒輪7，又由齒輪7帶動的軸旋轉，再由軸帶動蝸輪蝸桿B，然后蝸輪蝸桿B帶動齒輪9，再由齒輪9帶動間歇機構槽輪完成瓶子的輸進。洗瓶機構傳動：洗瓶機構是通過齒輪6帶動齒輪8，齒輪8帶動軸轉動，再由軸帶動蝸輪蝸桿C，然后再通過蝸輪10傳給齒輪13，而齒輪13通過左右各一個小齒輪（齒輪12和齒輪14）傳給同尺寸的齒輪11和齒輪15，這樣也保證了它們三個

32、齒輪（齒輪11、齒輪13和齒輪15）轉向、轉速相同。三個齒輪又把動力傳給刷子，通過三個外刷子的旋轉來清洗瓶子的外表面。推瓶機構傳動：由蝸輪蝸桿A帶動齒輪16，再由齒輪16傳給凸輪的齒輪，再由凸輪的齒輪帶動凸輪-鉸鏈四桿機構來實現(xiàn)推瓶機構往復運動。6.2 方案二總體方案及運動說明 6.2.1 方案二總體方案簡圖6.2.2 方案二運動說明 首先需將瓶子放入膠帶上，通過進瓶機構間歇的送到導輥軌跡上，轉動的毛刷通過五桿組合機構帶動毛刷插入瓶子，毛刷在導桿的推動和旋轉下邊前進邊清洗內表面，推動瓶子沿導輥前進，再由外面轉動的刷子將瓶子外表面洗凈。要實現(xiàn)上述分功能,有下列工藝動作過程:(1)皮帶做間歇直線運

33、動；(2)瓶子由皮帶到導輥的滑動；(3)內表面毛刷勻速推進和自身旋轉；(4)推頭作直線或者近似直線運動,將瓶子沿導輥推到指定的位置; (5)推頭沿直線運動推動瓶子移動的程中,瓶子同時跟著兩同向轉動的導輥轉動;(6)同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉動,當瓶子沿導輥移動時將瓶子的外表面就清洗干凈;(7)在瓶子移動過程中,內刷子同時在瓶子內轉動,動作結束,則刷子移出瓶外.(8)瓶子離開皮帶,而推瓶機構急回至推瓶初始位置,進入下一個工作循環(huán).(9)洗好的瓶子由斜面滑下，進入勻速轉動的皮帶送出.七、方案評估7.1方案評價比較（1）、運動鏈的長短:兩種方案都比較簡單，運動鏈的長度也差不多，但方案構件數(shù)目

34、少一些，簡單一點。（2）、機構的排列順序：兩種方案的排列順序都不是十分合理，方案一中，有部分渦輪蝸桿傳動，以傳動動力為主，應該將渦輪蝸桿機構布置在高速級，齒輪機構在低速級，但方案一中沒有嚴格按照這樣分布。方案二中有帶傳動時（進瓶與出瓶機構），這種摩擦傳動外廓尺寸較大的機構一般安排在運動鏈的起始端，而其沒有，也不是十分合理。（3）、傳動比分配：兩個用的構件差不多，但是方案二中洗瓶刷子用帶傳動，其現(xiàn)實制作麻煩，且誤差大，所以方案一傳動比更合理一些。（4）、運動副的形式：兩種方案用的運動副都差不多，但在總體設計上方案一明顯比方案二更精確，齒輪運用更恰當，布局也更合理。 （5）、機械效率：在這方面方案一中大多采用齒輪傳遞，而且布局更合理，所以精度較高。而方案二中含有帶傳動等效率低的機構，所以機械效率比方案一稍低一些。7.2 最終選定方案通過仔細評估比較，最終選定方案一，其設計更合理，可行性更高，而且布局上也明顯比方案二合理，結構設計也更嚴謹一些。在數(shù)據(jù)處理上也