洗瓶机机械原理课程设计

洗瓶机推平机构的改进设洗瓶机推平机构的改进设 计计 学校：学校： 专业专业: :机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 班级：班级： 学号：学号： 姓名：姓名： 指导教师：指导教师： 20122012 年年 6 6 月月 1010 日日 1 目录 1. 设计的课题…………………………………………3 2. 设计的目的…………………………………………3 3. 设计的原理…………………………………………3 4. 设计要求及任务……………………………………4 5. 参数的选择…………………………………………5 6. 方案设计及分析……………………………………5 7. 方案的确定及其分析………………………………8 8. 变速箱的设计………………………………………15 9. 总体设计及其布局…………………………………16 10. 11. 12. 实体搭建…………………………………………17 总结 ………………………………………………18 参考文献……………………………………………19 2 一、设计的课题： 推瓶机构的改进设计：优点——洗瓶机由凸轮机构和四杆机构协调运动完 成，这种组合可以很好的对推头进行控制，不仅结构简单，体积小，安装后便于 调试而且从经济的角度来看也很节省材料。 其中凸轮轴能很好的协调推头的运动 且工作平稳。缺点——四杆机构的低副间存在间隙，杆较多，容易产生误差，累 积误差较大，不能实现精确运动。冲击震动较大，一般适用于低速场合。以上优 点是我们要保持的方面，缺点就是我们本次设计所要改进的。 二、设计的目的： （1）使学生初步了解机械设计的全过程，得到根据功能需要拟定机动方案的 训练，初步具备的机构选型、组合和确定运动方案的能力； （2）以机械系统运动方案设计为切入点，把机械原理课程各章的理论和方法 融会贯通起来，进一步巩固和加深所学的理论知识； （3）使学生掌握机械运动方案设计的内容，方法，步骤，并对动力分析与设 计有一个较完整的概念； （4）进一步提高学生运算，绘图以及运用计算机和技术资料的能力； （5）通过编写说明书，培养学生表达，归纳，总结的能力； （6）培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题的能 力和创新能力。 （7）进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分 析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机 械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力 学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图 以及查阅和使用文献的综合能力 三、工作原理： 图 1 如图所示，洗瓶机有关部件的工作示意图。洗瓶机主要有推瓶机构、导辊机 构、转刷机构组成。如图所示，待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上，导辊带 3 动瓶子旋转。当推头 M 把瓶子向前推进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当 前一个瓶子将洗涮完毕时后一个待洗的瓶子已经送入导辊待推。 四、设计要求及任务： 方案号瓶子尺寸 （直径 x 长） （mm, mm） φ100 x200 φ80 x180 φ60 x150 表 1 洗瓶机的技术要求 工作行程生产率/（个 （mm）/min） 600 500 420 15 16 18 急回系数 K 3 3.2 3.5 电动机转速/ （r/min） 1440 1440 960 A B C （1）设计要求： 1.设计的推瓶机构应是推头 M 接近匀速推瓶， 平稳地接触和脱离瓶子，然后 推头快速返回原位，准备第二个工作循环， 2.根据设计要求， 推头 M 可走图 2 所示轨迹，而且推头 M 在工作行程中应近 似作匀速直线运动，回程时有急回特性。 图 2 对这种运动要求， 若用单一的常用机构是不容易实现的，通常要把若干个基 本机构组合起来，设计组合机构。 （2）设计任务： 1.洗瓶机应包括齿轮、平面连杆机构等常用机构或组合机构。应确定两种以 上的方案，经分析比较后选定一种进行设计。 2.设计传动系统并确定其传动比分配。 3.绘制机器的机构运动方案简图和运动循环图。 4 4.设计组合机构实现运动要求，并对从动杆进行运动分析。也可以设计平面 连杆机构以实现运动轨迹， 并对平面连杆机构进行运动分析。 绘出运动线图。 5.其他机构的设计计算。 6.编写设计计算说明书。 7.可进一步完成：洗瓶机推瓶机构的计算机动态演示等。 五、参数的选择： （1）瓶子尺寸：长度 L=200mm，直径 D=100mm。 （2）推进距离 S=600mm，推瓶机构应使推移接近均匀的速度推瓶，平稳地接 触和脱离瓶子，然后推头快速返回原位，准备进入第二个工作循环。 （3）按生产率每分钟 15 个的要求，推程的平均速度 v=20mm/s， （4）电动机转速为 1440 r/min。 （5）急回系数 3。 六、方案设计及分析： 方案一：凸轮齿轮机构 分析及评价： 5 （1）运动是否具有确定的运动 该机构中构件 n=5（注意凸轮 2 和 3 固定在一起同时转动，因此只能算一个 构建）。在各个构件构成的的运动副中低副 Pl=6，杆 4 和杆 5 分别与两凸轮构成 两个高副 Ph=2。机构中不存在虚约束和局部自由度。由以上条件可知：机构的 自由度 F=3n-(2Pl+Ph)=3×5—（2×6+2）=1，由此可见，该机构具有确定的运动。 （2）机构的合理性： 该构件采用两个凸轮分别控制推头的水平运动和垂直运动， 将推头复杂的运 动分解到 X 轴和 Y 轴，根据推头的运动要求，设计了控制进程回程的机构---凸 轮和齿轮，还有控制竖直运动的凸轮，因此设计凸轮较为方便，而且能保证推头 能够平稳的运动。但同时由于凸轮的不平衡，在运转过程中，会引起整个机构的 震动，会影响整个机构的寿命。在设计中尽量使凸轮的重量小一些，减小因为凸 轮引起的整个机构的不平衡和机器的震动。 也可以在凸轮上设置不平衡质量使惯 性半径达到最小。 （3）方案评价： 1 优点：齿轮的传动比，可以满足推头的水平位移，可精确定位推头M 的运动轨 迹， 根据所学的知识就能方便的设计出所需的路径曲线图，然后通过解析法精确 的设计出凸轮的外轮廓曲线。 2 不足：不知道 方案二：曲柄摇杆机构 图 3 曲柄摇杆机构 方案分析： 6 A. 优缺点分析： 1） 该连杆具有对成性。当 BC=CD=CE 时，其连杆上 E 点生成连杆曲线，有一段 是直线，一段近似为圆弧。在 ab 段非常近似等速精确直线运动。 2） 自由度计算：活动构件个数为3，在各个构件构成的的运动副中转动副是4， 机 构 中 没 有 虚 约 束 ， 由 以 上 条 件 可 知 ： 机 构 的 自 由 度 F=3n-(2pl+ph)-F’=3*3-2*4=1，自由度为 1，由此可见，该机构具有确定的运动。 3)该机构比较简单，但是可能存在刚性或柔性冲击。 方案三方案三: :凸轮——铰链四杆机构凸轮——铰链四杆机构 可行性： （1）此机构使用凸轮和连杆机构，构造简单，所占空间小，维修、检测都很方 便。 （2）此洗瓶机的推瓶机构运用凸轮机构使推头的运动可以由凸轮的外轮廓线来 确定， 而连杆机构可以使凸轮的推程放大，达到设计题目要求的行程速度系数比 K