機械原理課程設(shè)計說明書--洗瓶機的推瓶機構(gòu)

1、<p>　　《機械原理課程設(shè)計》任務(wù)書</p><p>　　班級: 姓名: </p><p>　　課程設(shè)計題目: 洗瓶機的推瓶機構(gòu) </p><p><b>　　課程設(shè)計完成內(nèi)容:</b></p>

2、<p>　　設(shè)計說明書一份(主要包括:運動方案設(shè)計、方案的決策與尺度綜合、必要的機構(gòu)運動分析和相關(guān)的機構(gòu)運動簡圖)</p><p>　　發(fā)題日期: 年 月 日</p><p>　　完成日期: 年 月 日</p><p>　　指導(dǎo)教師: </p><p>

3、;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.設(shè)計題目3</b></p><p>　　1.1洗瓶機的主要功能介紹3</p><p>　　1.2洗瓶機的工作原理3</p><p>　　1.2.1洗瓶機的工作示意圖3</p><p>　　1.2.2洗瓶機

4、的技術(shù)要求4</p><p>　　1.3推瓶機構(gòu)的設(shè)計要求3</p><p>　　1.4推頭運動路線的分析5</p><p>　　2.方案的設(shè)計及分析決策6</p><p>　　2.1凸輪連桿組合方案6</p><p>　　2.1.1凸輪連桿組合機構(gòu)方案一6</p><p>　　2.

5、1.2凸輪連桿組合機構(gòu)方案二7</p><p>　　2.2凸輪搖桿機構(gòu)方案7</p><p>　　2.3五桿組合機構(gòu)方案8</p><p>　　2.4方案的分析與決策8</p><p><b>　　3.尺寸綜合10</b></p><p>　　3.1機構(gòu)運動的尺寸分析確定10</

6、p><p>　　3.1.1設(shè)計推導(dǎo)的公式11</p><p>　　3.1.2桿長的確定11</p><p>　　3.2凸輪的設(shè)計12</p><p>　　3.2.1擺動凸輪的設(shè)計12</p><p>　　3.2.2直動凸輪的設(shè)計13</p><p>　　3.3壓力角的檢驗及機構(gòu)尺寸的確定

7、14</p><p><b>　　4.心得體會15</b></p><p><b>　　5.參考文獻16</b></p><p>　　1設(shè)計題目：洗瓶機的推瓶機構(gòu)</p><p>　　1.1 洗瓶機的主要功能介紹</p><p>　　隨著社會的發(fā)展，生活節(jié)奏的加快人們對生

8、活水平要求的越來越高，科技也不斷發(fā)展，在工業(yè)，生活中科技含量已經(jīng)逐漸體現(xiàn)。本設(shè)計主要是針對自動洗瓶機的推瓶機構(gòu)進行設(shè)計。</p><p>　　自動洗瓶機目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于啤酒及飲料生產(chǎn)線上。該機構(gòu)的主傳動是由電機變頻同步控制。進出瓶分別采用導(dǎo)輥和凸輪連桿組合機構(gòu)來控制，該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、可靠、噪音小，并且有進出瓶自動回程功能。由導(dǎo)輥的旋轉(zhuǎn)及推頭的推送，通過導(dǎo)輥上方的毛刷將瓶子的外側(cè)刷洗干凈。</p&

9、gt;<p>　　1.2 洗瓶機的工作原理</p><p>　　洗瓶機如圖1.1所示，待洗的瓶子放在兩個同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)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(dāng)前一個瓶子將洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。它的主要動作：將到位的瓶子沿著導(dǎo)輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動。</p><p>　　1.2.1洗瓶機的工作

10、示意圖</p><p>　　圖1.1 洗瓶機工作示意圖</p><p>　　1.2.2 洗瓶機的技術(shù)要求</p><p>　　表1.1洗瓶機的技術(shù)要求</p><p>　　1.3 推瓶機構(gòu)的設(shè)計要求</p><p>　　1.洗瓶機的推瓶機構(gòu)：平面連桿機構(gòu)等常用機構(gòu)或組合機構(gòu)。</p><p>

11、　　2.推瓶機構(gòu)應(yīng)使推頭M以接近勻速的速度推瓶，推進距離L=600mm然后推頭快速返回原位，準(zhǔn)備第二個工作行程。</p><p>　　3.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</p><p>　　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。</p><p>　　4.機構(gòu)的傳動性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。</p>&l

12、t;p>　　5.編寫設(shè)計說明書。</p><p>　　1.4 推頭運動路線的分析</p><p>　　分析設(shè)計要求可知：洗瓶機主要由推瓶機構(gòu)、導(dǎo)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(zhǔn)備第二個工作循環(huán)，本說明書主要介紹洗瓶機的推瓶機構(gòu)。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，推頭M可走圖2

13、.1.1所示軌跡，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。由此可根據(jù)其運動軌跡選擇推瓶機構(gòu)的設(shè)計方案。應(yīng)該選擇具有急回運動特性的機構(gòu)。</p><p>　　圖1.2 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

14、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方案的設(shè)計與分析決策</p><p>　　根據(jù)推頭的運動軌跡分析得知推瓶機構(gòu)主要是控制推頭做急回運動，故選擇機構(gòu)方案可從能實現(xiàn)急回運動的機構(gòu)考慮。根據(jù)已學(xué)知識得知能做急回運動的機構(gòu)有曲柄滑塊機構(gòu)，

15、凸輪機構(gòu)，和連桿組合機構(gòu)等。他們各自有自己的特點。通過綜合考慮列出如下幾種機構(gòu)作為參考方案：</p><p>　　2.1凸輪連桿組合機構(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。</p&g

16、t;<p>　　圖2.1和圖2.2所示為兩個自由度五桿低副機構(gòu)，1、4為它們的兩個輸入構(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)，從而將原來兩自由度機構(gòu)系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng)。</p><p><b>　　2.1.1方案一：</b></p><p>　　該機構(gòu)利用一個凸輪機構(gòu)和一個連桿機構(gòu)組成復(fù)合機構(gòu)控制使機構(gòu)做急回運動。</p&g

17、t;<p>　　圖2.1 凸輪連桿組合機構(gòu)的方案一</p><p><b>　　2.1.2方案二：</b></p><p>　　該機構(gòu)實現(xiàn)X，Y方向的運動，分別采用了一個擺動推桿盤形凸輪機構(gòu)和一個只動推桿盤形凸輪機構(gòu)組成了一個復(fù)合機構(gòu)。</p><p>　　圖2.2 凸輪連桿組合機構(gòu)的方案二</p><p&

18、gt;　　2.2凸輪搖桿機構(gòu)方案：</p><p>　　圖2.3 凸輪搖桿機構(gòu)方案</p><p>　　2.3五桿組合機構(gòu)方案：</p><p>　　圖2.4 五桿機構(gòu)方案</p><p>　　2.4 方案的分析與決策</p><p>　　方案一中機構(gòu)由凸輪四桿機構(gòu)組成，凸輪為原動件（由電機帶動），通過滾子及連桿帶動機

19、構(gòu)做運動。其急回特性由凸輪控制。在該方案中有5個活動構(gòu)件，其中有一個高副，自由度為1，有確定的運動。但是它的桿比較多，容易產(chǎn)生誤差，不能實現(xiàn)精確的運動。</p><p>　　方案二的運動由凸輪機構(gòu)和四桿機構(gòu)協(xié)調(diào)運動完成，這種組合可以很好的對推頭進行控制，不僅結(jié)構(gòu)簡單，體積小，安裝后便于調(diào)試，從經(jīng)濟上也比較合適。其中凸輪軸能很好的協(xié)調(diào)推頭的運動而且工作平穩(wěn)。其缺點是四桿機構(gòu)的低副之間存在間隙，會產(chǎn)生累計誤差。<

20、;/p><p>　　方案三的運動和急回特性主要也是靠凸輪來控制，但是這種控制相當(dāng)不精確，只適用于行程較小的運動，如果行程過大的話，凸輪的尺寸必須做的很大，從經(jīng)濟和實用的角度來看都不太合適。</p><p>　　方案四的機構(gòu)是一個五桿機構(gòu)，桿1為原動件。這種控制結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但在控制運動方面卻有很大的欠缺，急回運動特性不明顯。機構(gòu)中桿件較多沖擊震動較大，不能實現(xiàn)精確運動。</p>

21、;<p>　　要準(zhǔn)確的實現(xiàn)給定運動規(guī)律及運動軌跡，凸輪機構(gòu)是首選，因為盤形凸輪輪廓就是根據(jù)從動件運動規(guī)律來設(shè)計的，而任意平面軌跡總可以用</p><p><b>　　X=x()</b></p><p><b>　　Y=y()</b></p><p>　　表示，因此把兩個凸輪機構(gòu)組合起來就可以準(zhǔn)確實現(xiàn)軌跡。而四

22、桿機構(gòu)在運動規(guī)律、運動軌跡設(shè)計中是用逼近的辦法來做的，所以較難準(zhǔn)確實現(xiàn)。</p><p>　　在方案二中，利用了兩個凸輪分別控制X和Y方向上的運動，且連桿不是很多，設(shè)計中要求速度也不是很快，所以綜上所述選擇方案二為最后設(shè)計的方案。如圖所示：</p><p>　　圖2.5 凸輪連桿組合機構(gòu)</p><p><b>　　3 尺寸綜合</b><

23、;/p><p>　　3.1機構(gòu)運動示意圖</p><p>　　`3.1洗瓶機推瓶機構(gòu)運動簡圖</p><p>　　3.1.1設(shè)計推導(dǎo)的公式</p><p>　　3.1.2 桿長的設(shè)計及確定</p><p>　　1.為了滿足傳動角的一定要求可以初步設(shè)計確定桿l1和l4在兩個特殊位置（推頭位移最大和最小時）所形成的這一夾角

24、所在的范圍。</p><p>　　2.桿長l2與中心距和基圓大小有關(guān)，根據(jù)壓力角的范圍可以大概設(shè)計出桿l2的長度。</p><p>　　3.同理桿l3的桿長與另外一個凸輪的基圓有關(guān)系，同樣在保證滿足壓力角的許可范圍設(shè)計桿l3的長度。</p><p>　　根據(jù)前述推導(dǎo)公式可計算得</p><p>　　l4=900mm l1=700mm l3

25、=600mm l2=135mm</p><p>　　￠1=133º ￠2=26º ￠3=47º</p><p>　　E=200mm F=140mm</p><p><b>　　3.2凸輪的設(shè)計</b></p><p>　　對應(yīng)C點的工作行程時：￠0=200º， 遠(yuǎn)休止角￠

26、01=30º；</p><p>　　對應(yīng)C點的回程時： ￠0’=100º 近休止角￠02=30º</p><p>　　圖3.2分點與推桿的工作位置</p><p>　　3.2.1擺動凸輪的設(shè)計</p><p>　　圖3.3擺動凸輪的角位移線圖</p><p>　　圖3.4擺動推桿盤

27、形凸輪廓線</p><p>　　3.2.2直動凸輪的設(shè)計</p><p>　　圖3.5直動推桿的位移線圖</p><p>　　圖3.6直桿推動盤形凸輪廓線</p><p>　　3.3 壓力角的檢驗及機構(gòu)尺寸的確定</p><p>　　實際設(shè)計中規(guī)定壓力角的許用值[ɑ]。對擺動從動件，通常取[ɑ]=40º—50

28、º，對于直動從動件，通常取[ɑ]=30º—38º。滾子接觸、潤滑良好和支撐有較好剛性時取數(shù)據(jù)上限否則取下限?，F(xiàn)通過移動從動件和擺動從動件凸輪廓線中測得：移動從動件ɑ=17º<[ɑ]，擺動從動件ɑ=12º<[ɑ]。都符合許用值，且符合設(shè)計要求。</p><p>　　3.4 機構(gòu)尺寸的最終確定</p><p>　　表3.1機構(gòu)桿件設(shè)

29、計參數(shù)</p><p>　　表3.2凸輪的設(shè)計參數(shù)</p><p><b>　　4 心得體會</b></p><p><b>　　5 參考文獻</b></p><p>　　孫恒，陳作模主編.機械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　鄒慧君主編.機