機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)之洗瓶機(jī)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書目 錄1、 設(shè)計(jì)任務(wù)書···········································4 1.1 設(shè)計(jì)題目·

2、3;······································4 1.2 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求·········&#

3、183;······················4 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)·························

4、3;··············5 1.4 原始數(shù)據(jù)··································

5、······52、 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)·····································62.1 分析設(shè)計(jì)要求···&

6、#183;·································62.2 推瓶機(jī)構(gòu)選擇··············&#

7、183;······················63、 進(jìn)瓶裝置設(shè)計(jì)·························

8、3;···············93.1 進(jìn)瓶裝置簡圖·································

9、;····93.2 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)·····································93.3 運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)·····&

10、#183;·······························94、 洗瓶裝置設(shè)計(jì)················

11、83;························104.1 洗瓶裝置簡圖·······················

12、83;·············104.2 洗瓶設(shè)計(jì)說明··································

13、83;··10五、推瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)·········································11 5.1 推瓶起點(diǎn)設(shè)計(jì)··

14、3;··································115.2 推瓶終點(diǎn)設(shè)計(jì)·············

15、3;·······················12六、洗瓶機(jī)總體方案設(shè)計(jì)························

16、83;··········136.1 方案一總體方案及運(yùn)動(dòng)說明·························136.2 方案二總體方案及運(yùn)動(dòng)說明········

17、83;················15七、方案評(píng)估································&

18、#183;············167.1 方案評(píng)價(jià)比較···································&

19、#183;·167.2 最終選定方案·····································16八、課程設(shè)計(jì)總結(jié)·······

20、83;·································19參考文獻(xiàn)···············

21、83;·································191、 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)題目 洗瓶機(jī)主要是由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成。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把瓶子推向前進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)著的刷子就把瓶子外面洗凈。當(dāng)前一

22、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。如圖1所示。1.2 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求：表1.1 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求方案號(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/minA100×2006003314401.3 設(shè)計(jì)任務(wù) （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)該提出兩種以上的設(shè)計(jì)方案并經(jīng)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）.畫出機(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

23、面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。繪出運(yùn)動(dòng)線圖。 （5）.其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 （6）.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。1.4 原始數(shù)據(jù)（1）、瓶子尺寸：長度L=100mm，直徑D=200mm。 （2）、推進(jìn)距離S=600mm，推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推移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)。（3）、按生產(chǎn)率每分鐘3個(gè)的要求，推程的平均速度v=45mm/s，返回時(shí)的平均速度為工作時(shí)的平均速度的三倍。 （4）、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440 r/min。 （5）、急回系數(shù)3。 二、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)2.1 分析設(shè)計(jì)要求由題目可知：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。設(shè)計(jì)的推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)

24、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可走圖1 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。圖1 推頭M運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)這種運(yùn)動(dòng)要求，若用單一的常用機(jī)構(gòu)是不容易實(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。2.2 推瓶機(jī)構(gòu)選擇 推瓶機(jī)構(gòu)的方案：根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求,推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)為一具有急回特性的機(jī)構(gòu)

25、,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(yùn)動(dòng),或者近似直線運(yùn)動(dòng),以保證工作的穩(wěn)定性,這些運(yùn)動(dòng)要求并不一定都能得到滿足,但是必須保證推瓶中推頭的運(yùn)動(dòng)軌跡至少為近似直線,以此保證安全性。 推頭的運(yùn)動(dòng)要求主要是滿足急回特性,能滿足急回特性的機(jī)構(gòu)主要有曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。運(yùn)用前述設(shè)計(jì)的思想方法,再考慮到機(jī)構(gòu)的急回特性和推頭做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)， 所以根據(jù)要求，本機(jī)構(gòu)采用了擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。2.2.1 凸輪鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)方案如圖2所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿2上點(diǎn)M走近似于所要求的軌跡，M點(diǎn)的速度由等速轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪通過構(gòu)件3的變速轉(zhuǎn)動(dòng)

26、來控制。由于此方案的曲柄1是從動(dòng)件，所以要注意度過死點(diǎn)的措施。圖2 凸輪鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的方案2.2.2 五桿組合機(jī)構(gòu)方案確定一條平面曲線需要兩個(gè)獨(dú)立變量。因此具有兩自由度的連桿機(jī)構(gòu)都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特征。點(diǎn)M的速度和機(jī)構(gòu)的急回特征，可通過控制該機(jī)構(gòu)的兩個(gè)輸入構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系來得到，如用凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪或四連桿機(jī)構(gòu)來控制等等。圖3所示為兩個(gè)自由度的五桿低副機(jī)構(gòu)，l、4為它們的兩個(gè)輸人構(gòu)件，這兩構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系用凸輪、齒輪或四連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從而將原來兩自由度機(jī)構(gòu)系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng)。圖3五桿組合機(jī)構(gòu)方案 2.2.3 最終選定推瓶方案在這里通過比較分析，我選擇的是凸輪-鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的方案

27、，因?yàn)樗鄬?duì)簡單，而且能達(dá)到預(yù)計(jì)的要求。3、 進(jìn)瓶裝置設(shè)計(jì)3.1 進(jìn)瓶裝置簡圖圖3-1進(jìn)瓶裝置簡圖3.2 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 我設(shè)計(jì)的是當(dāng)主動(dòng)撥盤 （ 缺口圓盤）勻速轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)90°， 而傳動(dòng)帶的導(dǎo)桿也轉(zhuǎn)過90°， 而且要等于一個(gè)瓶子的長度 。而所用時(shí)間是洗瓶裝置的一個(gè)來回，即：T=20s則有：主動(dòng)撥盤角速度w=2/20s=0.314rad/s.3.3運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)在這里我選用的是槽輪間隙機(jī)構(gòu)來進(jìn)行瓶子的進(jìn)瓶主要構(gòu)件，負(fù)責(zé)把瓶子傳送到洗瓶裝置上。因?yàn)榘凑丈a(chǎn)率為3/min得到每洗一個(gè)要20s，所以我設(shè)計(jì)主動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間為20s，這樣從動(dòng)撥盤就每20s轉(zhuǎn)動(dòng)90°

28、;，再讓它轉(zhuǎn)過90°時(shí)的路程等于一個(gè)瓶子的長度即200mm，則可以確定主動(dòng)帶輪1的半徑R1，因?yàn)閟=v1*R1=200mm，v1=W*R1，由3.2可知：W=0.314rad/s，所以R1100mm。4、 洗瓶裝置設(shè)計(jì)4.1 洗瓶裝置簡圖4.2 洗瓶設(shè)計(jì)說明我這里推頭特意設(shè)計(jì)成可以洗內(nèi)表面的刷子，它比瓶子的內(nèi)徑稍大一些，瓶子下來時(shí)，在推頭的作用下，后面又有洗外表面刷子的阻力，內(nèi)刷子就可以很輕松的插入瓶內(nèi)，待到推頭的擋板抵到瓶口后就可以推著瓶子走了。隨著導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，瓶子內(nèi)外表面都得到很好的清洗。另外，值得注意的一點(diǎn)是，內(nèi)刷子因?yàn)橐斓狡孔永锩?，所以要選用軟一點(diǎn)刷子，方便輕易的伸到瓶里面

29、而不影響瓶子移動(dòng)。還有就是內(nèi)刷子的刷桿也要用軟一點(diǎn)橡膠棒，方便瓶子洗好時(shí)，借助重力好脫離內(nèi)刷子，順著出瓶軌道滑出，滑到裝瓶箱。 5、 推瓶裝置5.1 推瓶起點(diǎn)設(shè)計(jì) 5.1.1起點(diǎn)時(shí)的簡圖 5.1.2 推瓶起點(diǎn)設(shè)計(jì)說明上圖是剛剛開始推瓶時(shí)候，凸輪轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)，推桿回到最左端，此時(shí)，剛好進(jìn)瓶裝置送下一個(gè)瓶，內(nèi)刷子隨推桿插入瓶子內(nèi)，刷毛盡量選用軟性材料，方便內(nèi)刷子插入瓶內(nèi)，這樣隨著凸輪帶動(dòng)推桿內(nèi)刷子先伸進(jìn)瓶子內(nèi)，等推頭擋板抵到瓶口時(shí)，瓶子才受到推桿的推力，推頭才會(huì)推動(dòng)瓶子運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行外表面的清洗，一直到導(dǎo)輥完。5.2 推瓶終點(diǎn)設(shè)計(jì)說明 5.2.1 終點(diǎn)時(shí)設(shè)計(jì)簡圖 5.2.2 推瓶終點(diǎn)設(shè)計(jì)說明上圖是推瓶到

30、終點(diǎn)的時(shí)候，凸輪轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)，推桿回到最右端，此時(shí)，瓶子在推桿的作用下，走到導(dǎo)輥末，在重力的作用下，瓶子沿內(nèi)刷子隨隨刷桿滑入瓶子出瓶軌道內(nèi)，刷桿和刷毛盡量選用軟性材料，方便瓶子滑入出瓶滑道內(nèi)，這樣隨著凸輪帶動(dòng)推桿內(nèi)刷子先退出瓶子內(nèi)，瓶子滑出內(nèi)刷子后，瓶子才落到出瓶滑道內(nèi)，推頭才會(huì)繼續(xù)做回復(fù)運(yùn)動(dòng)，不過要避免死點(diǎn)的產(chǎn)生，才能穩(wěn)定的進(jìn)行下一個(gè)瓶子內(nèi)外表面的清洗，一直循環(huán)工作。6、 洗瓶機(jī)總體方案設(shè)計(jì)6.1 方案一總體方案及運(yùn)動(dòng)說明 6.1.1 方案一總體方案簡圖6.1.2 方案一運(yùn)動(dòng)說明首先動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)輸出，因?yàn)樾枰乃俣炔皇呛芨?，所以要?jīng)過減速箱減速，再經(jīng)過帶傳動(dòng)傳給齒輪1，齒輪一又傳給齒輪2帶動(dòng)軸

31、旋轉(zhuǎn)。 導(dǎo)輥傳動(dòng)：由齒輪3帶動(dòng)齒輪4使外面一根導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)；再由齒輪4帶動(dòng)齒輪5，齒輪5 又帶動(dòng)齒輪6使里面那根導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)辇X輪4和齒輪6大小一樣，齒輪5主要是保證兩導(dǎo)輥轉(zhuǎn)向一致，這樣既保證速度一樣，也保證了旋轉(zhuǎn)方向一樣。進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)：進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)借助齒輪4帶動(dòng)齒輪7，又由齒輪7帶動(dòng)的軸旋轉(zhuǎn)，再由軸帶動(dòng)蝸輪蝸桿B，然后蝸輪蝸桿B帶動(dòng)齒輪9，再由齒輪9帶動(dòng)間歇機(jī)構(gòu)槽輪完成瓶子的輸進(jìn)。洗瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)：洗瓶機(jī)構(gòu)是通過齒輪6帶動(dòng)齒輪8，齒輪8帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再由軸帶動(dòng)蝸輪蝸桿C，然后再通過蝸輪10傳給齒輪13，而齒輪13通過左右各一個(gè)小齒輪（齒輪12和齒輪14）傳給同尺寸的齒輪11和齒輪15，這樣也保證了它們?nèi)齻€(gè)

32、齒輪（齒輪11、齒輪13和齒輪15）轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速相同。三個(gè)齒輪又把動(dòng)力傳給刷子，通過三個(gè)外刷子的旋轉(zhuǎn)來清洗瓶子的外表面。推瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)：由蝸輪蝸桿A帶動(dòng)齒輪16，再由齒輪16傳給凸輪的齒輪，再由凸輪的齒輪帶動(dòng)凸輪-鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)推瓶機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。6.2 方案二總體方案及運(yùn)動(dòng)說明 6.2.1 方案二總體方案簡圖6.2.2 方案二運(yùn)動(dòng)說明 首先需將瓶子放入膠帶上，通過進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)間歇的送到導(dǎo)輥軌跡上，轉(zhuǎn)動(dòng)的毛刷通過五桿組合機(jī)構(gòu)帶動(dòng)毛刷插入瓶子，毛刷在導(dǎo)桿的推動(dòng)和旋轉(zhuǎn)下邊前進(jìn)邊清洗內(nèi)表面，推動(dòng)瓶子沿導(dǎo)輥前進(jìn)，再由外面轉(zhuǎn)動(dòng)的刷子將瓶子外表面洗凈。要實(shí)現(xiàn)上述分功能,有下列工藝動(dòng)作過程:(1)皮帶做間歇直線運(yùn)

33、動(dòng)；(2)瓶子由皮帶到導(dǎo)輥的滑動(dòng)；(3)內(nèi)表面毛刷勻速推進(jìn)和自身旋轉(zhuǎn)；(4)推頭作直線或者近似直線運(yùn)動(dòng),將瓶子沿導(dǎo)輥推到指定的位置; (5)推頭沿直線運(yùn)動(dòng)推動(dòng)瓶子移動(dòng)的程中,瓶子同時(shí)跟著兩同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng);(6)同時(shí),有原動(dòng)件帶動(dòng)的刷子也同時(shí)在轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)瓶子沿導(dǎo)輥移動(dòng)時(shí)將瓶子的外表面就清洗干凈;(7)在瓶子移動(dòng)過程中,內(nèi)刷子同時(shí)在瓶子內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),動(dòng)作結(jié)束,則刷子移出瓶外.(8)瓶子離開皮帶,而推瓶機(jī)構(gòu)急回至推瓶初始位置,進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán).(9)洗好的瓶子由斜面滑下，進(jìn)入勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的皮帶送出.七、方案評(píng)估7.1方案評(píng)價(jià)比較（1）、運(yùn)動(dòng)鏈的長短:兩種方案都比較簡單，運(yùn)動(dòng)鏈的長度也差不多，但方案構(gòu)件數(shù)目

34、少一些，簡單一點(diǎn)。（2）、機(jī)構(gòu)的排列順序：兩種方案的排列順序都不是十分合理，方案一中，有部分渦輪蝸桿傳動(dòng)，以傳動(dòng)動(dòng)力為主，應(yīng)該將渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)布置在高速級(jí)，齒輪機(jī)構(gòu)在低速級(jí)，但方案一中沒有嚴(yán)格按照這樣分布。方案二中有帶傳動(dòng)時(shí)（進(jìn)瓶與出瓶機(jī)構(gòu)），這種摩擦傳動(dòng)外廓尺寸較大的機(jī)構(gòu)一般安排在運(yùn)動(dòng)鏈的起始端，而其沒有，也不是十分合理。（3）、傳動(dòng)比分配：兩個(gè)用的構(gòu)件差不多，但是方案二中洗瓶刷子用帶傳動(dòng)，其現(xiàn)實(shí)制作麻煩，且誤差大，所以方案一傳動(dòng)比更合理一些。（4）、運(yùn)動(dòng)副的形式：兩種方案用的運(yùn)動(dòng)副都差不多，但在總體設(shè)計(jì)上方案一明顯比方案二更精確，齒輪運(yùn)用更恰當(dāng)，布局也更合理。 （5）、機(jī)械效率：在這方面方案一中大多采用齒輪傳遞，而且布局更合理，所以精度較高。而方案二中含有帶傳動(dòng)等效率低的機(jī)構(gòu)，所以機(jī)械效率比方案一稍低一些。7.2 最終選定方案通過仔細(xì)評(píng)估比較，最終選定方案一，其設(shè)計(jì)更合理，可行性更高，而且布局上也明顯比方案二合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也更嚴(yán)謹(jǐn)一些。在數(shù)據(jù)處理上也