洗瓶機設計方案

1、械 原 理 課 程 設 計 說 明 書洗瓶器課程設計院一系：工學院機械系專 業(yè)：機械工程及自動化年 級：XXX 級學生姓名：XXXXX學 號：同組人：指導教師：2011-10目 錄一、設計任務書 31、1設計題目31、2設計任務41、3設計要求4二、 洗瓶機流程分析及運動方案設計52、1流程分析52、2運動方案設計-6三、機械總體結構設計 9四、執(zhí)行機構和傳動部件的結構設計 11五、洗瓶機的流程分析 12六、兩種方案的評價比較 136、1第一種方案 146、2第二種方案 156、3最佳選定方案 17七、設計總結18、設計任務書1、1設計題目圖1洗瓶機工作示意圖設計洗瓶機。如圖1所示，待洗的瓶子

2、放在兩個同向轉動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉 當推頭M把瓶子推向前進時，轉動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當前一個瓶子將洗刷完畢時， 后一個待洗的瓶子已送入導輥待推。洗瓶機的技術要求見表1。表1洗瓶機的技術要求萬案號瓶子尺寸（長X直 徑）mm mm工作行 程mm生產(chǎn)率個/min急回系數(shù)k電動機轉速r/mi nA© 100X 2006003314401、2設計任務（1）.洗瓶機應包括齒輪、平面連桿機構等常用機構或組合機構（2）.畫出機器的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。（3）.設計組合機構實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進行運動分析。也可以設計平面連桿機 構以實現(xiàn)運動軌跡，并對平面連桿機構進行運動分析

3、。繪出運動線圖。（4）.其他機構的設計分析。（5）.編寫設計計算說明書。1、3設計要求1.3.1工作原理為了清洗瓶子，需將瓶子推入同向轉動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉，推動瓶子沿導輥 前進，轉動的刷子就將瓶子洗凈。它的主要動作是將瓶子沿著導輥推動，瓶子推動過程 中將瓶子旋轉以及將刷子轉動。1.3.2原始數(shù)據(jù)（1）瓶子尺寸：長度L=100mm直徑D=200m。（2）推進距離S=600mm推瓶機構應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，準備進入第二個工作循環(huán)。（3）按生產(chǎn)率每分鐘3個的要求，推程的平均速度v=45mm/§返回時的平均速度為工作時 的平均速度

4、的三倍。（4）電動機轉速為1440 r/min。（5）急回系數(shù)3。二、洗瓶機流程分析及運動方案設計2、1流程分析洗瓶機的流程分為五個流程：進瓶、清洗瓶內(nèi)表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶2、2運動方案設計(1)、進瓶機構選擇清洗瓶內(nèi)表面只需向瓶中送入帶有毛刷的導輪上，利用齒輪的旋轉帶動毛刷 旋轉，進行清洗。為實現(xiàn)這個流程，我把此流程安排在導輥上來實現(xiàn)。即在瓶子 滑下斜坡到導輥的軌跡上時，導輥勻速前進的同時，毛刷插進瓶子，推動瓶子， 利用轉動的毛刷清洗瓶內(nèi)表面。，為實現(xiàn)此運動我采用了齒輪輪來實現(xiàn)，導輥要 既有前進，又要有轉動，就要求導輥有伸縮旋轉的作用，我利用釣魚竿原理來實 現(xiàn)，如下：(3) 、推瓶

5、機構設計設計的推瓶機構應使推頭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，準備第二個工作循環(huán)。根據(jù)設計要求，推頭M可走圖4所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應作勻速直線運動， 在工作段前后可有變速運動，回程時有急回。圖4推頭M運動軌跡對這種運動要求，若用單一的常用機構是不容易實現(xiàn)的，通常要把若干個基本機構組合，起來，設計組合機構。A、推瓶機構選擇推瓶機構的方案：根據(jù)前述設計要求，推瓶機構應為一具有急回特性的機構，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,應使推頭作直線運動， 或者近似直線運動，以保證工作的穩(wěn)定性，這些運動要求并不一定

6、都能得到滿足，但是必須保 證推瓶中推頭的運動軌跡至少為近似直線，以此保證安全性。推頭的運動要求主要是滿足急回特性，能滿足急回特性的機構主要有曲柄滑塊機構，曲柄 轉動導桿機構和曲柄擺動導桿機構。運用前述設計的思想方法，再考慮到機構的急回特性和推頭做往復直線運動的特點，所以根據(jù)要求，本機構采用五桿組合機構（由凸輪、齒輪和連桿機構組合而成）。B五桿組合機構方案結構特點：鉸鏈帶動齒輪轉動，齒輪帶動渦輪轉動，根據(jù)渦輪的轉動，結合桿組，從而實 現(xiàn)推頭的急回運動。即前進時間大于返回時間和返回時間大于前進時間。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都具有精確再現(xiàn)給 定平面軌跡的特征。點M

7、的速度和機構的急回特征，圖3所示為兩個自由度五桿低副機構，1、 4為它們的兩個輸入構件，這兩構件之間的運動關系用凸輪、齒輪或四連桿機構來實現(xiàn)，從而將原來兩自由度機構系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng)（如下圖所示）。圖5如圖上所示，桿4的上升運動可以使推頭在水平面上正常的工作，使推桿機構達到工作 的平穩(wěn)性與高效性。另外，此機構結構簡單，安全性高，急回特性顯著，便于制作，但是要 注意預防死點的發(fā)生，以免出現(xiàn)頂死現(xiàn)象（4）、清洗區(qū)方案設計當瓶子進入清洗區(qū)域后，可以以多種的運動方式實現(xiàn)過程，可以是圓周運動，也可以是 直線運動。所以我們可以用雙輥清洗機構，其根據(jù)兩根導棍的同時同向轉動帶動瓶子的轉動 這一原理設計的，

8、在這個機構中瓶子沿著本身軸線做直線運動，在工作效率上較其他機構具 有一定的優(yōu)勢，而且能夠很好的保證工作的平穩(wěn)性。如下圖所示 ：(5) 、送瓶機構的設計送瓶機構要實現(xiàn)的是將清洗干凈的瓶子勻速的送到指定的位置。我在推瓶的 末端設計個瓶子滑落的斜面臺，將洗好的瓶子隨斜臺滑到有一定摩擦的皮帶上，再由皮帶送走瓶子如 圖7示:圖7三、機械總體結構設計圖8為了實現(xiàn)進瓶、清洗瓶內(nèi)表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶，首先需將瓶子放入膠帶上, 通過進瓶機構間歇的送到導輥軌跡上，轉動的毛刷通過五桿組合機構帶動毛刷插入瓶子，毛 刷在導桿的推動和旋轉下邊前進邊清洗內(nèi)表面，推動瓶子沿導輥前進，再由外面轉動的刷子 將瓶子外表面

9、洗凈。它的主要運動是將瓶子沿著導輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉以及 將刷子轉動，最后滑入送瓶機構送出。要實現(xiàn)上述分功能，有下列工藝動作過程：(1) 皮帶做間歇直線運動；(2) 瓶子由皮帶到導輥的滑動；(3) 內(nèi)表面毛刷勻速推進和自身旋轉；(4) 推頭作直線或者近似直線運動，將瓶子沿導輥推到指定的位置；(5) 在推頭沿直線運動推動瓶子移動的程中，瓶子同時跟著兩同向轉動的導輥轉動；(6) 同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉動，當瓶子沿導輥移動時將瓶子的外表面就清洗干凈；(7) 在瓶子移動過程中，清洗內(nèi)表面的刷子同時在瓶子內(nèi)轉動，動作結束,則刷子移出瓶外.(8) 瓶子離開皮帶，而推瓶機構急回至推瓶

10、初始位置，進入下一個工作循環(huán)(9) 洗好的瓶子由斜面滑下，進入勻速轉動的皮帶送出；四、執(zhí)行機構和傳動部件的結構設計本機構由導輥和刷子組成：(1) 刷子由三個互相嚙合的齒輪帶著它們不停的轉動，而使它能夠保持不間斷的接觸，清 洗污垢。(2) 導輥的運動由定軸帶輪來完成，兩個帶輪的同向旋轉帶動導輥的同向轉動，而帶動瓶 子轉動。導輥的俯視圖如下：(3) 推瓶機構和洗瓶機構組合本機構采用了五桿組合機構(如下頁圖示)，齒輪機構，瓶子的運動分為直線運動和轉 動，直線運動由五桿組合機構來完成，瓶子的轉動由同向轉動的導輥來完成。利用瓶子的運 動來清洗瓶子的內(nèi)外表面。刷子的運動由完成不同的功能來決定。清洗瓶子的刷

11、子由三個互相嚙合的齒輪帶著它們 不停的轉動，而使它能夠保持不間斷的接觸，清洗表面污垢。(4) 傳動機構最終選用的機構中刷子的轉動軸、導輥的軸、執(zhí)行機構主動件的軸兩兩垂直。所以通過帶輪傳 動來實現(xiàn)各方向的改變五、洗瓶機流程分析按生產(chǎn)率的要求，推程的平均速度v=45mm/§返回時的均速度為工作時的平均速度的三倍。工藝動作分推瓶和洗瓶兩部分，具體過程如下：(1) 電動機轉動的同時，通過最末端齒輪帶動皮帶做間歇直線運動；(2) 通過皮帶末端的槽輪將瓶子由皮帶滑到導輥的軌跡上；(3) 在由旋轉的推頭將將瓶子內(nèi)表面刷刷凈，同時帶動瓶子向前運動；(4) 推頭作直線近似直線運動，將瓶子沿導輥推到指定

12、的位置；(5) 在推頭沿直線運動推動瓶子移動的程中,瓶子同時跟著兩同向轉動的導輥轉動；(6) 同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉動，當瓶子沿導輥移動時，瓶子的外表面就清 洗干凈；(7) 在瓶子移動過程中，清洗內(nèi)表面的刷子同時在瓶子內(nèi)轉動，動作結束，則刷子移出瓶 外；(8) 瓶子洗凈后離開導輥,而五桿機構急回至推瓶初始位置,進入下一個工作循環(huán)。(9) 洗好的瓶子由斜面滑下，進入勻速轉動的皮帶送出；六、兩種洗瓶機設計方案評估6、1第一種方案圖：為了實現(xiàn)進瓶、清洗瓶內(nèi)表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶，首先需將瓶子放入膠帶上, 通過進瓶機構間歇的送到導輥軌跡上，轉動的毛刷通過五桿組合機構帶動毛刷插入瓶子

13、，毛 刷在導桿的推動和旋轉下邊前進邊清洗內(nèi)表面，推動瓶子沿導輥前進，再由外面轉動的刷子 將瓶子外表面洗凈。它的主要運動是將瓶子沿著導輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉以及 將刷子轉動，最后滑入送瓶機構送出。要實現(xiàn)上述分功能，有下列工藝動作過程：(1) 皮帶做間歇直線運動；(2) 瓶子由皮帶到導輥的滑動；(3) 內(nèi)表面毛刷勻速推進和自身旋轉；(4) 推頭作直線或者近似直線運動，將瓶子沿導輥推到指定的位置；(5) 在推頭沿直線運動推動瓶子移動的程中，瓶子同時跟著兩同向轉動的導輥轉動；(6) 同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉動，當瓶子沿導輥移動時將瓶子的外表面就清洗干凈；(7) 在瓶子移動過程中，清

14、洗內(nèi)表面的刷子同時在瓶子內(nèi)轉動，動作結束,則刷子移出瓶外.(8) 瓶子離開皮帶，而推瓶機構急回至推瓶初始位置，進入下一個工作循環(huán)(9) 洗好的瓶子由斜面滑下，進入勻速轉動的皮帶送出；6、2第二種方案(1) 、洗瓶機總體簡圖：(2) 、方案說明：首先總能量從電動機輸出，經(jīng)過減速箱減速，在經(jīng)過帶傳動傳給齒輪1，然后齒輪1又傳 給蝸桿1 ' 0導輥傳動：有蝸桿1'帶動齒輪2和齒輪3,然后又傳給它們相互嚙合的齒輪4和齒輪5, 然后帶動蝸桿2'和蝸桿3'。就完成了兩導輥的傳動。進瓶機構傳動：進瓶機構借助蝸桿2'帶動的導輥，由蝸桿5'傳給齒輪7,然后帶動間

15、歇機構槽輪完成瓶子的輸進。洗瓶機構傳動：洗瓶機構是通過齒輪4和齒輪5帶動的齒輪6，傳給蝸桿4'，然后再通 過蝸桿6'傳給齒輪8，最后由齒輪8傳給齒輪9，而齒輪9通過左右各一個小齒輪傳給同尺 寸的齒輪10和齒輪11，這樣也保證了它們轉向、轉速相同。推瓶機構傳動：由蝸桿1'帶動蝸桿7',再由蝸桿7'傳給齒輪12,再由齒輪12帶動凸 輪-鉸鏈四桿機構來實現(xiàn)推瓶機構運動。3、兩種方案評價比較：(1) 、運動鏈的長短：兩種方案都比較簡單，運動鏈的長度也差不多，但方案二構件數(shù)目 少一些，簡單一點。(2) 、機構的排列順序：兩種方案的排列順序都不是很合理，方案一中，有

16、渦輪蝸桿傳動， 以傳動動力為主，應該將渦輪蝸桿機構布置在高速級，齒輪機構在低速級，但方案一中有嚴 格按照這樣分布。方案二中有帶傳動時(進瓶與出瓶機構)，這種摩擦傳動外廓尺寸較大的機 構一般安排在運動鏈的起始端，而其沒有，也不是十分合理。(3) 、傳動比分配：兩個用的構件差不多，但是方案二中洗瓶刷子用帶傳動，其現(xiàn)實制作 麻煩，且誤差大，所以方案一傳動比更合理一些。(4) 、運動副的形式：兩種方案用的運動副都差不多，在推瓶機構上，方案一、二中都很 好，但方案二精度更高一些。但方案一中簡單一些，成本低。(5) 、機械效率：在這方面方案一中大多采用齒輪傳遞，精度較高。而方案二中含有帶傳 動等效率低的機

17、構，所以機械效率比方案一稍低一些。6、3最后選定方案6.3.1選定方案二1、洗瓶機總體簡圖：2、方案說明：首先總能量從電動機輸出，經(jīng)過減速箱減速，在經(jīng)過帶傳動傳給齒輪1,然后齒輪1又傳 給蝸桿1 ' 0導輥傳動：有蝸桿1'帶動齒輪2和齒輪3,然后又傳給它們相互嚙合的齒輪4和齒輪5, 然后帶動蝸桿2'和蝸桿3'。就完成了兩導輥的傳動。進瓶機構傳動：進瓶機構借助蝸桿2'帶動的導輥，由蝸桿5'傳給齒輪7,然后帶動間 歇機構槽輪完成瓶子的輸進。洗瓶機構傳動：洗瓶機構是通過齒輪4和齒輪5帶動的齒輪6,傳給蝸桿4',然后再通 過蝸桿6'傳給齒

18、輪8,最后由齒輪8傳給齒輪9,而齒輪9通過左右各一個小齒輪傳給同尺 寸的齒輪10和齒輪11,這樣也保證了它們轉向、轉速相同。推瓶機構傳動：由蝸桿1'帶動蝸桿7',再由蝸桿7'傳給齒輪12,再由齒輪12帶動凸 輪-鉸鏈四桿機構來實現(xiàn)推瓶機構運動。通過仔細評估比較，最終選定方案一，其設計更合理，進瓶機構的槽輪機構也更符合設計， 設計也更嚴謹一些。七、設計總結機械原理設計課程設計是機械設計制造及其自動化專業(yè)教學活動中不可或缺的一個重要 環(huán)節(jié)。通過了課程設計使我從各個方面都受到了機械設計的訓練，對機械的有關各個零部件 有機的結合在一起得到了深刻的認識。此次機械原理課程設計題目很有意義考察的知識點也很全面，有凸輪設計及結構分析， 還有援助齒輪，圓錐齒輪的設計及電動機的選擇等，還有 CAD制圖，以及各種設計方案的比 較，這不僅培