機械原理課程設(shè)計---洗瓶機

1、<p>　　設(shè)計題目： 洗 瓶 機</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　設(shè)計任務(wù)·····················

2、;··············3</p><p>　　原動機的選擇·················

3、83;·············4</p><p>　　機械運動方案設(shè)計··················

4、;·········5</p><p>　　機械總體結(jié)構(gòu)設(shè)計······················&

5、#183;····8</p><p>　　推瓶機構(gòu)設(shè)計···························

6、;····9</p><p>　　六、主要零部件的設(shè)計計算·······················10</p><p&g

7、t;　　七、執(zhí)行機構(gòu)和傳動部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計···············14</p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)</b></p><p><b>　　1、設(shè)計題目</b></p>&l

8、t;p>　　洗瓶機主要是由推瓶機構(gòu)、導輥機構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機構(gòu)組成。待洗的瓶子放在兩個同向轉(zhuǎn)動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)。當推頭M把瓶子推向前進時，轉(zhuǎn)動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當前一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。</p><p>　　2、洗瓶機的技術(shù)要求：</p><p>　　表1 洗瓶機的技術(shù)要求</p><p><b>

9、;　　3、設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1.洗瓶機應(yīng)包括齒輪、平面連桿機構(gòu)等常用機構(gòu)或組合機構(gòu)。學生應(yīng)該提出 兩種以上的設(shè)計方案并經(jīng)分析比較后選定一種進行設(shè)計。</p><p>　　2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。</p><p>　　3.畫出機器的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。</p>

10、;<p>　　4.設(shè)計組合機構(gòu)實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進行運動分析。也可以設(shè)計平面連桿機構(gòu)以實現(xiàn)運動軌跡，并對平面連桿機構(gòu)進行運動分析。繪出運動線圖。</p><p>　　5.其他機構(gòu)的設(shè)計計算。</p><p>　　6.編寫設(shè)計計算說明書。</p><p><b>　　原動機的選擇</b></p><p>

11、;　　原動機是機械系統(tǒng)的驅(qū)動部分，按能量轉(zhuǎn)換性質(zhì)的不同分為第一類原動機和第二類原動機。其中第一類原動機分為：蒸汽機、柴油機、汽油機、水輪機、燃氣輪機；第二類原動機分為：電動機、液動機（液壓馬達）、氣動機（氣動馬達）。</p><p>　　在這里我選擇應(yīng)用最為廣泛的電動機為原動機，因為成本低、運轉(zhuǎn)費用少、維護要求較少、功率適用范圍廣等優(yōu)點。按題目要求，這里用轉(zhuǎn)速為1440 r/min。的電動機</p>

12、<p>　　三、機械運動方案設(shè)計</p><p><b>　　(1)分析設(shè)計要求</b></p><p>　　由題目可知：洗瓶機主要由推瓶機構(gòu)、導輥機構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機構(gòu)組成。設(shè)計的推瓶機構(gòu)應(yīng)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)。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，推頭M可走圖1 所

13、示軌跡，而且推頭M在工作行程中應(yīng)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。</p><p>　　圖1 推頭M運動軌跡</p><p>　　對這種運動要求，若用單一的常用機構(gòu)是不容易實現(xiàn)的，通常要把若干個基本機構(gòu)組合，起來，設(shè)計組合機構(gòu)。</p><p>　　在設(shè)計組合機構(gòu)時，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機構(gòu)（基礎(chǔ)機構(gòu)），而沿軌跡運動時的速度要求，則

14、通過改變基礎(chǔ)機構(gòu)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(gòu)組合。</p><p>　　(2) 推瓶機構(gòu)選擇</p><p>　　推瓶機構(gòu)的方案：根據(jù)前述設(shè)計要求,推瓶機構(gòu)應(yīng)為一具有急回特性的機構(gòu),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(yīng)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

15、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。</p><p>　　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(gòu)主要有曲柄滑塊機構(gòu),曲柄轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)和曲柄擺動導桿機構(gòu)。</p><p>　　運用前述設(shè)計的思想方法,再考慮到機構(gòu)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(gòu)采用了擺動導桿機構(gòu)。</p><p>　　1、凸輪－鉸鏈四桿機

16、構(gòu)方案</p><p>　　如圖2所示，鉸鏈四桿機構(gòu)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(zhuǎn)動的凸輪通過構(gòu)件3的變速轉(zhuǎn)動來控制。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。</p><p>　　圖2 凸輪－鉸鏈四桿機構(gòu)的方案</p><p>　　2、五桿組合機構(gòu)方案</p><p>　　確定一條平面曲線需要兩個獨立變

17、量。因此具有兩自由度的連桿機構(gòu)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(gòu)的急回特征，可通過控制該機構(gòu)的兩個輸入構(gòu)件間的運動關(guān)系來得到，如用凸輪機構(gòu)、齒輪或四連桿機構(gòu)來控制等等。圖3所示為兩個自由度的五桿低副機構(gòu)，l、4為它們的兩個輸人構(gòu)件，這兩構(gòu)件之間的運動關(guān)系用凸輪、齒輪或四連桿機構(gòu)來實現(xiàn)，從而將原來</p><p>　　兩自由度機構(gòu)系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng)。</p><p>　　

18、圖3五桿組合機構(gòu)方案 </p><p>　　3、擺動導桿機構(gòu)方案</p><p>　　結(jié)構(gòu)特點：曲柄的整轉(zhuǎn)可以帶動擺桿左右擺動，以實現(xiàn)推瓶的作用。在這個機構(gòu)中可以通過曲柄轉(zhuǎn)向的設(shè)置實現(xiàn)兩種速度比，即前進時間大于返回時間和返回時間大于前進時間，如圖4</p><p><b>　　圖4</b></p><p><b&g

19、t;　　五、推瓶機構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)總機構(gòu)圖可知推瓶機構(gòu)如下圖所示：</p><p>　　為了清洗瓶子的外表和里面，需將瓶子推入同向轉(zhuǎn)動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)，推動瓶子沿導輥前進，內(nèi)外轉(zhuǎn)動的刷子就將瓶子洗凈。它的主要動作是將瓶子沿著導輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動。</p><p>　　要實現(xiàn)上述分功能,有下列工

20、藝動作過程:</p><p>　　1、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; </p><p>　　2、在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(zhuǎn)動的導輥轉(zhuǎn)動;</p><p>　　3、同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉(zhuǎn)動,當瓶子沿導輥移動時,瓶子的外表面就清洗干凈;</p><p>　　4、在瓶子移動過

21、程中,清洗內(nèi)表面的刷子同時在瓶子內(nèi)轉(zhuǎn)動,動作結(jié)束,則刷子移出瓶外.</p><p>　　5、瓶子洗凈后離開導輥,而推瓶機構(gòu)急回至推瓶初始位置,進入下一個工作循環(huán).</p><p>　　六、主要零件的設(shè)計計算</p><p>　　題目要求中包含A、B、C三種方案，我在這里選用技術(shù)要求中方案A來進行設(shè)計計算</p><p>　　原始數(shù)據(jù)要求：

22、 （1）、瓶子尺寸。大段直徑d=100mm,長200mm。 （2）、推進距離L=600mm，推瓶機構(gòu)應(yīng)使推頭以接近勻速的速度推瓶，平穩(wěn)的接觸和推進瓶子，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)率的要求，每分鐘三個，行程速度系數(shù)K=3，可得</p><p>　　60v+60v/3=6L，則可推出推程平均速度為V=45mm/s，返回時得平均速度為工作行程平均速度的3倍；

23、 （4）、機構(gòu)傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。根據(jù)要求返回時的平均速度為工作行程平均速度的3倍； 解： 根據(jù)要求：推程平均速度為v=45mm/s,推進距離L=600mm。解：先算出推進600mm需要的時間t.

24、 45t=600 (s)根據(jù)極位夾角所以推進時曲柄轉(zhuǎn)過的角度為 再根據(jù)角度和t求出曲柄的角速度解： </p><p>　　在保證推程為600mm的基礎(chǔ)上，不把滑塊裝在連桿的端點和運動時使得滑塊不和機構(gòu)導輥接觸把把連桿的長度設(shè)為800mm ( 優(yōu)化運動

25、)</p><p>　　圖5 曲柄機構(gòu)如圖5,2和2是搖桿的兩個極限位置，也就是連桿3位移為600mm始末位置，搖桿的極限位置正好和曲柄垂直，又因為極位夾角 ，所以搖桿極限位置時和曲柄構(gòu)成長正方形。根據(jù)圖可知曲柄1不能碰到連桿3，也不能和B點接觸，這樣都會時滑塊頂死。所以要確定曲柄1的長度。設(shè)曲柄的長度為 ，搖桿所夾是角為 。</p><p>　　解：因為滑塊的寬度為40mm，滑塊

26、中心為鉸鏈連接處。 所以48.3<L<116之內(nèi)都可以選，為了節(jié)省材料選曲柄長度為80mm。</p><p>　　為了搖桿和滑塊不脫離需確定搖桿長度，設(shè)搖桿長度為S解： 為了便于計算和機構(gòu)的美觀選用 瓶子的中心和連桿的中心重合，為使直

27、徑為100mm的瓶子不從兩個導輥中間掉下來，所以兩導輥之間的中心距要加以確定。設(shè)導輥兩半徑為R=60解： 為了使導輥和瓶子之間產(chǎn)生較大的摩擦力、作圖和計算的方便把 設(shè)為150mm</p><p>　　根據(jù)推程的要求導輥的長度設(shè)為600mm。毛刷的半徑為30mm，并把毛刷的軸線連桿中心線之間的距離設(shè)為65mm，這樣當瓶子經(jīng)過毛刷的時候下面時毛刷的毛已經(jīng)有5mm的厚度和瓶子接觸了，毛刷

28、安放在600mm導輥工作臺的正上方且中心距為150mm。</p><p>　　七、執(zhí)行機構(gòu)和傳動部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　本機構(gòu)由導輥和刷子組成</p><p>　?。?）刷子由三個互相嚙合的齒輪帶著它們不停的轉(zhuǎn)動，而使它能夠保持不間斷的接觸，清洗污垢。</p><p>　?。?）導輥的運動由定軸帶輪來完成，兩個帶輪的同向旋轉(zhuǎn)帶動導

29、輥的同向轉(zhuǎn)動，而帶動瓶子轉(zhuǎn)動。（ 如下圖示 ） </p><p><b>　　導輥的俯視圖</b></p><p>　　（3）推瓶機構(gòu)和洗瓶機構(gòu)組合</p><p>　　本機構(gòu)采用了三桿組合機構(gòu)（ 如下頁圖示 ），齒輪機構(gòu)，瓶子的運動分為直線運動和轉(zhuǎn)動，直線運動由三桿組合機構(gòu)來完成，瓶子的轉(zhuǎn)動由同向轉(zhuǎn)動的導輥來完成。利用瓶子的運動來清洗瓶子的內(nèi)

30、外表面。 </p><p>　　刷子的運動由完成不同的功能來決定。清洗瓶子的刷子由三個互相嚙合的齒輪帶著它們不停的轉(zhuǎn)動，而使它能夠保持不間斷的接觸，清洗表面污垢。</p><p><b>　?。?）傳動機構(gòu)</b></p><p>　　最終選用的機構(gòu)中刷子的轉(zhuǎn)動軸、導輥的軸、執(zhí)行機構(gòu)主動件的軸兩兩垂直。所以通過帶輪傳動來實現(xiàn)各方向的改變<