機(jī)械課程設(shè)計(jì)洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)

1、<p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目</p><p>　　1 . 設(shè)計(jì)題目: 洗瓶機(jī)</p><p>　　2 . 工作原理及工藝動(dòng)作過程</p><p>　　為了清洗圓形瓶子外面，需將瓶子推入同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)瓶子沿導(dǎo)輥前進(jìn)，轉(zhuǎn)動(dòng)的刷子就將瓶子清洗。</p><p>　　它的主要?jiǎng)幼?，將到位的瓶子沿著?dǎo)輥推動(dòng)，瓶子

2、推動(dòng)過程利用導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　3 . 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1）瓶子尺寸。大端直徑 d=80mm，長200mm。</p><p>　　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(gè)工作循環(huán)。</p><p>

3、　　3）按生產(chǎn)率的要求，推程平均速度為v=，返回時(shí)的平均速度為工作行程的平均速度的3倍。</p><p>　　4）機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。</p><p><b>　　4 .設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　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(dòng)方案，并在說明書中畫出運(yùn)動(dòng)方案草圖，經(jīng)對(duì)所有運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行分析比較后，選擇其中你認(rèn)

4、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(dòng)特性。</p><p>　　2）轉(zhuǎn)動(dòng)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)</p><p>　　3）用ADAMS或SOLIDWORKS軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真</p><p>　　4）用ADAMS或SOLIDWORKS軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并畫出輸出機(jī)構(gòu)的位移，速度，加速度線圖。</p&

5、gt;<p>　　5）畫出最終方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。</p><p><b>　　6）撰寫設(shè)計(jì)說明書</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案：</b></p><p>　　方案一 曲柄滑快結(jié)構(gòu)與連桿的組合機(jī)構(gòu)</p><p>　　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(dòng)可以由凸輪

6、的外輪廓線來確定，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。</p><p>　　推頭在推瓶子時(shí)與瓶底有碰撞，而推頭在推動(dòng)瓶子在導(dǎo)輥上移動(dòng)時(shí)摩擦較大，須加載的驅(qū)動(dòng)力也較大，所以不合理，凸輪和曲柄的運(yùn)動(dòng)都存在死點(diǎn)，使機(jī)構(gòu)運(yùn)行不平穩(wěn)。</p><p>　　洗瓶機(jī)構(gòu)是用兩根導(dǎo)輥?zhàn)赞D(zhuǎn)引起的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，利用瓶子與導(dǎo)輥的摩擦，帶動(dòng)瓶子自轉(zhuǎn)，使刷子能清洗到瓶身的每個(gè)部分，達(dá)到

7、清洗的效果。</p><p>　　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(gè)不足之處。</p><p>　　方案二 多個(gè)曲柄滑快機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu) </p><p>　　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(gè)搖桿長度比例為1：2時(shí)，機(jī)構(gòu)就能達(dá)到題目要求的行程速度系數(shù)比K=3：<

8、/p><p>　　但機(jī)構(gòu)都運(yùn)動(dòng)的桿件連接，在速度的傳動(dòng)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(duì)推頭的壽命也有影響。</p><p>　　送瓶機(jī)構(gòu)用的是不完全齒輪完成間隙運(yùn)動(dòng)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。</p><p>　　洗瓶部分是用的傳送帶使瓶子徑向移動(dòng)，減小了推頭的負(fù)荷。但

9、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。</p><p>　　最終選定方案（方案三）</p><p>　　推瓶機(jī)構(gòu):類似于牛頭刨床的曲柄滑快機(jī)構(gòu) （左）</p><p>　　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）</p><p>　　此洗瓶機(jī)的推頭部分采用

10、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(gè)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(dòng)，則推頭幾能很平穩(wěn)地推進(jìn)瓶子。</p><p>　　推頭推瓶子的同時(shí)，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

11、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。</p><p>　　洗瓶機(jī)構(gòu)是運(yùn)用齒輪的嚙合，使在四個(gè)工位的齒輪勻速自轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)瓶子自轉(zhuǎn)，讓刷子能清洗到瓶身的各個(gè)角落，而且刷子的大小和形狀都可以改變，齒輪的大小也可以改變，從而清洗不同大小形狀的瓶子。</p><p>　　槽輪機(jī)構(gòu)可以保證推桿運(yùn)動(dòng)時(shí)間和轉(zhuǎn)盤運(yùn)動(dòng)時(shí)間的配合，當(dāng)瓶子被推到轉(zhuǎn)盤時(shí)，轉(zhuǎn)盤停止，當(dāng)推頭急回推下一個(gè)

12、瓶子是，槽輪運(yùn)動(dòng)，把臟的瓶子推到第二個(gè)工位清洗，機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到了連續(xù)洗瓶子的工作。</p><p>　　整個(gè)機(jī)構(gòu)是由發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力輸出，由齒輪系進(jìn)行一定比例速度傳遞到每個(gè)單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上</p><p>　　最終方案的設(shè)計(jì)尺寸設(shè)計(jì)</p><p><b>　　計(jì)算公式：</b></p><p>　　托盤周期t＝2π/

13、ω1 槽輪周期 td＝2α1/ω1</p><p>　　推瓶機(jī)構(gòu)極位夾角 齒輪傳動(dòng)比 i=</p><p><b>　　齒輪周期 T=</b></p><p><b>　　基本尺寸：</b></p><p>　　瓶子大底直徑 d=80mm 瓶子長度 l=200mm 推頭推程<

14、;/p><p><b>　　L=800mm</b></p><p>　　曲柄長度 A=700mm </p><p><b>　　數(shù)據(jù)處理：</b></p><p>　　k=9 極位夾角=90 在極位時(shí)曲柄與搖桿的夾角為90</p><p>　　所以滑快到齒輪的距離為B=15

15、0mm 滑桿長度>424.3mm </p><p>　　推頭推出速度 v= 回來速度為推出的3倍, 周期就為 T=18s</p><p>　　主動(dòng)齒輪的角速度 </p><p>　　撥盤的角速度與主動(dòng)齒輪相同 </p><p>　　槽輪在撥盤轉(zhuǎn)一周時(shí)轉(zhuǎn)周期, 在主動(dòng)輪轉(zhuǎn)一周</p><p>　　刷

16、子和帶動(dòng)瓶子自轉(zhuǎn)的四個(gè)齒輪分別轉(zhuǎn)兩周,</p><p>　　所以各部分齒輪傳動(dòng)比為 從左到右 =1:1:1:2:2,</p><p><b>　　機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖： </b></p><p>　　圖示為洗瓶機(jī)的各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，說明了各機(jī)構(gòu)在一周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。</p><p>　　說明:在一個(gè)周期內(nèi),帶動(dòng)推頭運(yùn)動(dòng)的齒輪

17、勻速轉(zhuǎn)動(dòng),撥盤也勻速轉(zhuǎn)動(dòng),槽輪轉(zhuǎn)周期, 刷子和帶動(dòng)瓶子自轉(zhuǎn)的齒輪分別轉(zhuǎn)兩周,帶動(dòng)四個(gè)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪也轉(zhuǎn)一周</p><p>　　機(jī)構(gòu)簡圖：（1） 推頭部分的曲柄滑快機(jī)構(gòu) </p><p>　　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</p><p>　?。?）下圖為機(jī)構(gòu)的整體運(yùn)動(dòng)簡圖</p>

18、<p>　　圖中畫出了動(dòng)力傳動(dòng)的主動(dòng)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。</p><p>　　洗瓶機(jī)推頭的速度曲線及說明：</p><p>　　速度曲線如圖所示：在推頭開始運(yùn)動(dòng)的一段時(shí)間時(shí)，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(dòng)，稍微有點(diǎn)波動(dòng)，可能就是

19、因?yàn)槲议T的推頭結(jié)構(gòu)不緊湊和不夠完善而造成的。</p><p>　　在推頭運(yùn)動(dòng)13.3s前進(jìn)到極位時(shí)，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(dòng)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(gè)周期。</p><p>　　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(dòng)結(jié)果。</p><p><b&

20、gt;　　加速度曲線及說明：</b></p><p>　　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(dòng)時(shí)，推頭是有加速度的，這必然會(huì)對(duì)剛放上來的瓶子有沖擊，所以我們在放瓶子的時(shí)候就應(yīng)避開這個(gè)時(shí)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(huì)避免沖擊了。</p><p>　　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(dòng)，基本達(dá)到了題目要求的推頭推出速

21、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(gè)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(gè)周期。</p><p><b>　　位移曲線及說明：</b></p><p>　　可能是在模擬時(shí)推頭不是從坐極限位置開始運(yùn)動(dòng)，所以在曲線開始的時(shí)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(dòng)，有一次說

22、明在推頭前進(jìn)時(shí)速度是勻速的。</p><p>　　在回程的時(shí)候，曲線的斜率也基本保持不變，位移為一條直線，這也說明回程時(shí)推頭基本以3倍推出速度急回</p><p><b>　　洗瓶機(jī)構(gòu)爆炸圖：</b></p><p><b>　　小組總結(jié)：</b></p><p>　　首先，小組成員討論了設(shè)計(jì)題目及

23、其要求，并發(fā)表各自的意見。小組的成員間產(chǎn)生了小小摩擦，并且遇到了一些困難，比如用什么機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)題目的要求，由于題目要求的K=3比較難實(shí)現(xiàn)，所以在構(gòu)思推瓶機(jī)構(gòu)是運(yùn)用了不少的時(shí)間，最后由于知識(shí)掌握得較少，就采用了牛頭刨床的思想，從而在完成課題上邁出了第一步。</p><p>　　洗瓶機(jī)構(gòu)算是本小組的小小的亮點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)所在，參考了前幾屆的作品，其中兩個(gè)作品在洗瓶機(jī)構(gòu)都運(yùn)用了相同的模式，結(jié)合題目要求，本小組決定打破傳統(tǒng)模

24、式，在此進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在經(jīng)過小組討論后，最終定下用輪系作為核心機(jī)構(gòu)，我們小組認(rèn)為用這種方案可以減少空間，而且把瓶子的送如，清洗以及送出分別放在四個(gè)工位上進(jìn)行，條例較為清晰，也達(dá)到了題目中結(jié)構(gòu)緊湊的要求。</p><p>　　最困難的就是機(jī)構(gòu)的造型，裝配以及速度，加速度，線位移等曲線的生成。在這個(gè)板塊，我們運(yùn)用了SOILDWORKS，ADAMS，CAD等繪圖軟件進(jìn)行機(jī)構(gòu)造型和運(yùn)動(dòng)虛擬。但其中一部分軟件都是很久以前就

25、學(xué)了，一些操作都差不多忘了，所以造型也用去了我們很大一部分時(shí)間，最后在同學(xué)和老師的幫助下才得以完成</p><p>　　最后在小組成員的共同努力下完成了這次課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　通過這次的設(shè)計(jì)，理解了很多在機(jī)械原理課程上還不沒弄明白的東西，比如連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)的基本原理及它們各自的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；在制作過程中由于需求也對(duì)下學(xué)期要學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程有了一定的認(rèn)識(shí)和了解。對(duì)幾個(gè)繪

26、圖軟件重新熟悉，并且學(xué)到了以前沒學(xué)過的操作，比如虛擬動(dòng)畫的生成，齒輪配合，爆炸圖動(dòng)畫的生成等等。</p><p>　　順利完成這次課程設(shè)計(jì)，全組成員感受到了成功設(shè)計(jì)出一個(gè)似乎能工作的機(jī)器的成就干，也培養(yǎng)了在機(jī)械這個(gè)學(xué)科上學(xué)習(xí)的興趣，在對(duì)機(jī)械這門課程上的認(rèn)識(shí)也改變了，相信通過在這次的實(shí)習(xí)，能讓我以后的學(xué)習(xí)更有方向和更積極。</p><p>　　對(duì)本小組的最后作品的一些客觀感受：我們的作品基本

27、達(dá)到了老師題目的要求，推頭部分應(yīng)該是一個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分，但是我們在這個(gè)板塊沒有很好的進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后的方案可能在實(shí)際的運(yùn)用中存在很大的問題，桿的大小，長度，工作負(fù)荷等如果終合考慮起來，這部分還得再多加修改，我們作品從整體上開有點(diǎn)頭重腳輕的嫌疑，我們把重點(diǎn)放在了后面洗瓶部分的設(shè)計(jì)，還有在動(dòng)力輸出和</p><p>　　傳送的一些輪系沒有在虛擬造型時(shí)照出來，整體感覺比較空洞，不充實(shí)。</p><p&