機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)76洗瓶機(jī)課程設(shè)計(jì)

*大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 課程設(shè)計(jì)名稱： 洗 瓶 機(jī) 學(xué) 生 姓 名： * * 學(xué) 院： * 專業(yè)及班級(jí) ： * 學(xué) 號(hào)： * 指導(dǎo)教師： * 2009 年 1 月 5 日 摘 要 本次課程設(shè)計(jì)從洗瓶機(jī)的工作原理入手，主要設(shè)計(jì)洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)，從兩種方案中選擇優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)給定的推瓶運(yùn)動(dòng)軌跡。 洗瓶機(jī)構(gòu)由一對(duì)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥和三只刷子轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子所組成。為了清洗圓形瓶子外面，需將瓶子推人同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥上，可以帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)，同時(shí)導(dǎo)輥上開有螺紋，推動(dòng)瓶子沿導(dǎo)輥前進(jìn)，轉(zhuǎn)動(dòng)的刷子就將瓶子洗凈。在導(dǎo)輥軸向上依次排列 3 把可旋轉(zhuǎn)的刷子，保 證在整個(gè)導(dǎo)輥長度上對(duì)瓶子進(jìn)行清洗，確保瓶子的清潔。 主要設(shè)計(jì)了兩種推瓶方案，一種單一機(jī)構(gòu)和一種組合機(jī)構(gòu)，通過分析比較，最終采用凸輪 全移動(dòng)副的四連桿機(jī)構(gòu)。 目 錄 一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書 二、 設(shè)計(jì)題目 三、 技術(shù)要求 四、 設(shè)計(jì) 要求 五、 系統(tǒng)工作原理 六、 機(jī)構(gòu)方案的比較分析與優(yōu)選 七、 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與分析過程 八、 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖 九、 設(shè)計(jì)體會(huì) 十、 參考文獻(xiàn) 設(shè)計(jì)任務(wù)書 （ 1） 設(shè)計(jì)目的 深化對(duì)機(jī)械原理課程中的基本原理和方法的理解與應(yīng)用，提高學(xué)生利用技術(shù)資料、設(shè)計(jì)分析與運(yùn)算以及繪圖的能力，能擬定和分析簡單 實(shí)用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。 （ 2） 學(xué)生提交設(shè)計(jì)期限 在學(xué)期的第 17 周內(nèi)完成，自 2008 年 12 月 22 日至 2008 年 12 月27 日，各班學(xué)習(xí)委員收集本班課程設(shè)計(jì)在周末統(tǒng)一交給指導(dǎo)老師評(píng)閱。 （ 3） 本設(shè)計(jì)的參考教材 配套教材機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 參考教材機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè) （ 4） 設(shè)計(jì)題目的選定 設(shè)計(jì)題目可在配套教材機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書的第 8 章或機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)題目或機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)p225 頁中按興趣選取，鼓勵(lì)按個(gè)人興趣 或 2-3 人共同設(shè)計(jì)某種實(shí)用小機(jī)構(gòu) （ 5） 設(shè)計(jì)成果及設(shè)計(jì)說明書主要章節(jié) 5.1 設(shè)計(jì)成果：機(jī)械工作原理圖和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖 A3 各一張，說明書一 份 10 頁左右 5.2 設(shè)計(jì)說明書主要章節(jié)：（ 1）封面（ 2）設(shè)計(jì)任務(wù)書（ 3）摘要（ 4）目錄（ 5）正文章節(jié)（ 6）設(shè)計(jì)體會(huì)（ 7）參考文獻(xiàn) （ 6） 設(shè)計(jì)所占學(xué)分及成績?cè)u(píng)定 本設(shè)計(jì)單獨(dú)記學(xué)分及成績：占 1 學(xué)分；考核與評(píng)分主要考查三個(gè)方面：（ 1）學(xué)生平時(shí)出勤及工作態(tài)度；（ 1）機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙、說明書的正確性、難度；（ 1）圖紙、說明書的整潔、規(guī)范程度且是否為獨(dú)立完成。最后由指導(dǎo)老師綜合三 方面評(píng)分給出課程設(shè)計(jì)考核的最終成績 （ 7） 設(shè)計(jì)進(jìn)度與答疑 確定設(shè)計(jì)題目及討論并選定方案： 0.5-1 天 機(jī)械工作原理圖、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與分析 1.5 天 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、力分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖： 1.5 天 整理設(shè)計(jì)說明書： 1 天 成績?cè)u(píng)定： 0.5 天 設(shè)計(jì)題目： 洗瓶機(jī)主要由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成。如下圖所示，待洗的瓶子放在兩個(gè)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)推頭 M 把瓶子向前推進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)著的刷子就把瓶子外面洗干凈。當(dāng)一個(gè)瓶子將洗刷完畢時(shí)，后一個(gè)待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。 推 頭洗瓶機(jī)工作示意圖 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求見下表： 方案號(hào) 瓶子尺寸 （長直徑）/(mm,mm) 工作行程 /（ mm） 生產(chǎn)率 /（個(gè) /min） 急回系數(shù) K 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 /(r/min) A 100 200 600 3 3 1440 B 80 180 500 4 3.2 1440 C 60 150 420 5 3.5 960 設(shè)計(jì) 要求 ： （ 1） 洗瓶機(jī)應(yīng)包括齒輪、平面連桿機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)。學(xué)生應(yīng)提出兩種以上的設(shè) 計(jì)方案并經(jīng)過分析比較后選定一種進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （ 2） 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。 （ 3） 繪制機(jī)器的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 （ 4） 設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)要求，并對(duì)從動(dòng)桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。也可以設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡，并對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，繪出運(yùn)動(dòng)線圖。若采用凸輪機(jī)構(gòu)，要求用圖解法設(shè)計(jì)凸輪。 （ 5） 其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)說明。 （ 6） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 （ 7） 學(xué)生可進(jìn)一步完成：洗瓶機(jī)推瓶機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示等。 系統(tǒng)工作原理： 設(shè)計(jì)的推平機(jī)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(gè)工作循環(huán) 。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，推頭 M 可走如下圖的所示軌跡，而且推頭 M 在工作行程中應(yīng)作勻速直線運(yùn)動(dòng)，在工作段前后可有變速運(yùn)動(dòng)，回程時(shí)有急回特性。 對(duì)這種運(yùn)動(dòng)要求，若用單一的常用機(jī)構(gòu)時(shí)不容易實(shí)現(xiàn)的，通常要把若干個(gè)基本機(jī)構(gòu)組合起來，設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)。 在設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)時(shí)，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機(jī)構(gòu)（基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)），而沿軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度要求，則通過改變基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度來滿足，也就是讓它與一個(gè)輸出變速度的附加機(jī)構(gòu)組合。實(shí)現(xiàn)本題要求的機(jī)構(gòu)方案由很多，可用多種機(jī)構(gòu)組合來實(shí)現(xiàn)。 推頭 M 的運(yùn)動(dòng)軌跡 機(jī)構(gòu)方案的比較分析與優(yōu)選 ： 方案一：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)方案 （如下圖所示）： （ 1） 滿足條件： 當(dāng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)四桿滿足下列條件時(shí)： BC=CM=CD=2.5AB AD=2AB 曲柄從 a 運(yùn)動(dòng)至 b，點(diǎn) M 則從 a1 運(yùn)動(dòng)至 b1，其軌跡近 似 一條直線。 （ 2） 機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn) ： 結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)計(jì)算方便，由急回特性，全是回轉(zhuǎn)低副，不易自鎖。 （ 3）機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 ： 原動(dòng)件長度的選擇： 選取洗瓶機(jī)的技術(shù)要求 方案 A，即其工作行程為 600mm。則此時(shí)當(dāng)原動(dòng)件在 a 時(shí)， M 在 a1； 原動(dòng)件在 b 時(shí)， M 在 b1，且此時(shí) b、 a、 b1 在一條直線上，故只需求出 a1ab1 的 大小 ，根據(jù)四桿 的 比例關(guān)系可 以 求得a1ab1=53.13，從而求得原動(dòng)件桿 AB 與行程 L 的關(guān)系： L=4.12|AB|，故此時(shí) |AB|=145.53mm。 機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角 min 發(fā)生在曲柄與機(jī)架重合的位置 ： 1=arccosBC*BC+CD*CD-(AD-AB)2 2BC*CD 2=arccosBC*BC+CD*CD-(AD+AB)2 2BC*CD min =min 1, 2 經(jīng)計(jì)算可得 min=47.2 此時(shí)滿足 min 40 50，使機(jī)構(gòu)傳力性能良好。 計(jì)算機(jī) 構(gòu)的極位夾角 可得： =22 故此機(jī)構(gòu)的急回系數(shù)由公式 K=（ 180 +） /（ 180）可求得：K=1.28。 由 作圖可知，機(jī)構(gòu)的急回行程在工作行程 L 上有一小段，返回行程中一段也不具備急回特性。且要滿足預(yù)定軌跡的四桿機(jī)構(gòu)急回特性并不明顯，顯然達(dá)不到洗瓶機(jī)的技術(shù)要求，故不優(yōu)先考慮此機(jī)構(gòu) 。 方案二：凸輪 全移動(dòng)副四連桿機(jī)構(gòu)方案 如上圖所示為全移動(dòng)副絲桿機(jī)構(gòu)是兩自由度構(gòu)件，構(gòu)件 2 上的點(diǎn) M可精確再現(xiàn)給定的軌跡，構(gòu)件 2 的運(yùn)動(dòng)速度和急回特性有凸輪控制 。 （ 1）滿足條件 ： 欲使點(diǎn) M 的軌跡滿足工作過程預(yù)定軌跡，應(yīng)使 凸輪基圓半徑確定；而兩原動(dòng)件的轉(zhuǎn)速應(yīng)不相同，這樣能使其回程具有急回特性； 由于此凸輪機(jī)構(gòu)的速度不高（生產(chǎn)率為 3 5 個(gè) /min），作用力不大，故可采用尖頂推桿，且可用對(duì)心盤型直動(dòng)凸輪。 （ 2）機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn) ： 只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)凸輪地輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且相應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡單緊湊，且精確度很高。 （ 3）機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 ： 由運(yùn)動(dòng)軌跡可知，凸輪 1 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速等減速和正弦規(guī)律的組合， 取 min= =30，則由公式 r0 （ ds/d e） /tan s2+e2，式中 ds/d =v/，其中 v、由技術(shù)要求可求，取 v=0.06m/s， =0.314rad/s， e=0， s=0.233m。帶入公式 可算得 r0 0.13m，故取基圓半徑為 r=0.15m。 對(duì)于凸輪 2， s=0.733m，故可得此時(shí) r0 0.50m，取 r=0.5m。 由上計(jì)算可知，凸輪 2 的凸輪尺寸過大，為使機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)緊湊，應(yīng)使凸輪偏置。這樣可以適當(dāng)?shù)臏p小凸輪基圓半徑。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖： 見 A3 圖紙 設(shè)計(jì)體會(huì) ： 經(jīng)過將近一周的時(shí)間，機(jī)械原理的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。這是進(jìn)入大學(xué)以來的第一次課程設(shè)計(jì)，從剛開始的不知從何處 下手，到慢慢地找資料解決問題，盡管其中存在著許多的問題，但基本還是叫人滿意的。 剛一開始自己就想做一個(gè)關(guān)于凸輪方面的課程設(shè)計(jì)，首先想到的是老師上課提到的寫字機(jī)，后來感覺 很多技術(shù)性的東西自己并不能掌握，就另找題目了。通過參考機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書后面的幾個(gè)設(shè)計(jì)題目，最終選擇了洗瓶機(jī)，我想主要原因也是自己想設(shè)計(jì)其推瓶機(jī)構(gòu)的雙凸輪 全移動(dòng)副的設(shè)計(jì)，因?yàn)槠涔ぷ髟砗蛯懽謾C(jī)的一致。在自己設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)中，也參考一些有關(guān)凸輪的書籍，書上 關(guān)于凸輪的設(shè)計(jì)專業(yè)性很強(qiáng)，感覺和平時(shí)上課的內(nèi)容相差許多，對(duì)于這些知識(shí)的把握并不是很理想。 在作圖階段也存在一些問題，首先 A3 紙上的圖比列選取不好，導(dǎo)致某些部分并沒有按規(guī)定的比例尺，且由于對(duì)以前所學(xué)機(jī)械制圖的遺忘，并沒有使圖完全按照標(biāo)準(zhǔn)來畫，我想這也與時(shí)間較緊有一定的關(guān)系吧。再次，自己的 AutoCAD 制圖水平基本回歸到零，主要是基本沒用過，這次課程設(shè)計(jì)在這一點(diǎn)上也很有感觸：知識(shí)只有經(jīng)常運(yùn)用才不會(huì)陌生。 本次課程設(shè)計(jì)是第一次將所學(xué)運(yùn)用到實(shí)踐，可以說是 一次全面的學(xué)習(xí)，這樣的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)是很難得的。自己提出問題，解決問題，盡管有困難， 但使我們受益匪淺。 本次課程設(shè)計(jì)存在著以下問題：（ 1）對(duì)計(jì)算 部分缺乏周詳?shù)牟襟E，也不夠全面；（ 2）缺少與同學(xué)間的交流討論，也沒有向指導(dǎo)老師進(jìn)行咨詢；（ 3） A3 圖紙上作圖