推瓶機_機械原理課程設(shè)計報告書

1、機械原理課程設(shè)計說明書課程設(shè)計題目：推瓶機設(shè)計學(xué)院：學(xué)號：設(shè)計者:指導(dǎo)教師：日期:2016年1月_J5日目錄1洗瓶機的工作原理及主要動作i.i.洗瓶機的工作示意圖1.2原始數(shù)據(jù)11.3.推瓶機構(gòu)的設(shè)計要求 12系統(tǒng)功能圖23推頭運動路線的分析 24方案的設(shè)計及分析 34.1方案的設(shè)計34.2方案的分析與決策 45. 推瓶機運動簡圖繪制 56. 尺寸綜合56.1機構(gòu)運動的尺寸分析確定 5 設(shè)計推導(dǎo)的公式 5桿長的確定66.2分點與推桿的位置與凸輪參數(shù)的設(shè)計 76.3洗瓶機的運動循環(huán)圖 7 - 7. 凸輪的設(shè)計和廓線繪制 87.1擺動凸輪的設(shè)計 87.2直動凸輪的設(shè)計 97.3壓力角的檢驗107.

2、 4機構(gòu)尺寸的確定108. 運動參數(shù)設(shè)計109. 推瓶機動力裝置和傳動系統(tǒng)的設(shè)計 11 10. 心得體會121211. 參考文獻1.洗瓶機的工作原理及主要動作洗瓶機如圖2.1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。1.1洗瓶機的工作示意圖圖1.1洗瓶機工作示意圖1.2原始數(shù)據(jù) 瓶子尺寸：大端直徑d=80mm ,長200mm。 推進距離：600mm。1.3推瓶機構(gòu)的設(shè)計要求1.

3、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)。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，準備第二個工作行程。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。推程時速度要求為v =45mm/s，返回時的平均速度為工作行程的 3倍。4. 機構(gòu)的傳動性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。5. 編寫設(shè)計說明書。2系統(tǒng)功能圖r、彳推桿勻速推瓶減速返回待洗瓶子放入*導(dǎo)輥帶動瓶子轉(zhuǎn)動加速返回推瓶完成刷子旋轉(zhuǎn)洗瓶3.推頭運動路線的分析分析設(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

4、離瓶子， 然后，推頭快速返回原位，準備第二個工作循環(huán)在運動中，兩個導(dǎo)輥以恒定的 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，帶動瓶子轉(zhuǎn)動；刷子也以恒定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動；推進距離：推桿機構(gòu)帶 動的M點推進距離為600mm。推程時速度要求為v=45mm/s，返回時的平均 速度為工作行程的3倍。根據(jù)設(shè)計要求，推頭M可走圖2.4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)。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)。在設(shè)計組合機構(gòu)時，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求

5、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 。4方案的設(shè)計與分析決策4.1方案的設(shè)計根據(jù)推頭的運動軌跡分析得知推瓶機構(gòu)主要是控制推頭做推瓶和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)，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機構(gòu)作為參考方案：方案一：如圖4.1,所示凸輪一鉸鏈四桿機構(gòu)的連桿2上的M點能基本實現(xiàn)所要求的軌跡.圖4.1方案二：如圖4.2，該方案的的運動由凸輪機構(gòu)和四桿機構(gòu)協(xié)調(diào)運動完成 ， 這種組合可以很好的

6、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)濟上也比較合適圖4.1雙凸輪連桿組合機構(gòu)4.2方案的分析與決策方案一中機構(gòu)由凸輪四桿機構(gòu)組成，凸輪為原動件，通過滾子及連桿帶動 機構(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。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。要準確的

7、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X=x()Y=y()表示,因此把兩個凸輪機構(gòu)組合起來就可以準確實現(xiàn)軌跡。而四桿機構(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，所以較難準確實現(xiàn)。在方案中，利用了兩個凸輪分別控制 X和丫方向上的運動，且連桿不是很多，設(shè)計中要求 速度也不是很快，所以該方案比較準確。5.推瓶機運動簡圖繪制I6尺寸綜合設(shè)計推導(dǎo)的公式li cos i Leos 2 二 M12 sin 彳 Lsin '2 = M yM； M： l2 2MxliC0S 1 2Myhsin 1 二 L2其中：AXM

8、xljBXMyC = L2 - M； - M： -1；1= 2arcta nAcos 1 Bsin C = 0B - B2A2 -C2A-C2= arctan "2"M x Jcos 1U i3l1 cos 1 Leos 2 二 El1 sin l2sin 3 = r0 s l3,l = r0 s 屮+ l3 si n3 二 arctan 311E -l1cos1l' =(E -l1cos )tan ;:2 l1 sin 】_l3桿長的設(shè)計及確定1為了滿足傳動角的一定要求可以初步設(shè)計確定桿在兩個特殊位置（推頭位移最大和最小時，并且最大與最小的差值大于等于 600mm

9、）所形成的這一夾 角所在的范圍。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。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。4. 根據(jù)凸輪壓力角和基圓半徑的關(guān)系，使壓力角在許用范圍內(nèi)。根據(jù)前述推導(dǎo)公式可計算得L=900mm ll=700mml3=600mml2=135mm產(chǎn)133 o 2=26o3=47oE=200mmF=140mm6.2分點和推桿的位置及凸輪參數(shù)的設(shè)計分點和推桿的位置圖設(shè)計中要求推桿在推進過程中的速度為 45mm/s,推進行程為600mm，然后做急 回運動，工作條件為輕載有急回，因此由

10、推桿和凸輪的的運動規(guī)律，設(shè)計如下 的參數(shù)： 擺動凸輪:擺動凸推程遠休回程進休基圓半推程：滾輪半輪角：止：40角：止：40徑：60mm徑：18010090mm10mm直動凸輪：直動凸輪推程角：遠休止：回程角：進休止：推基圓半260206020程:60mm徑：70mm63洗瓶機的運動循環(huán)圖洗瓶機的運動循環(huán)圖如下推桿機構(gòu)帶動的M 點（mm/s）急回近似勻速直線運動急回擺動凸輪（轉(zhuǎn)角推程：遠休止：180-220回程：220-320進休止：/度）0-180320-360直動凸輪（轉(zhuǎn)角/度）推程：0-260遠休止：260-280回程：280-340進休止：340-360導(dǎo)輥（r/mi n）勻速轉(zhuǎn)動刷子(r

11、/min)勻速轉(zhuǎn)動7凸輪的設(shè)計與廓線的繪制7.1.擺動凸輪的設(shè)計擺動凸輪的位移線圖：根據(jù)位移線圖畫出的凸輪的廓線：72直動凸輪的設(shè)計直動凸輪的位移線圖如下：由位移線圖畫出的凸輪廓線如下：X7.3壓力角的檢驗實際設(shè)計中規(guī)定壓力角的許用值a。對擺動從動件，通常取a=3o o,對于直 動從動件，通常取a=35o 45o。回程程時，由于推桿運動是力圭寸閉的，不存 在自鎖的問題,所以壓力角的許用a=70 o-80o,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 中可以得出：移動從動件在運動中最大壓力角a =21 o a ;擺動從動件在一個 周期內(nèi)的最大

12、壓力角a =15 o a。7.4機構(gòu)尺寸的確定桿件代號li|2l3L設(shè)計參數(shù)值700135600900(mm)擺動凸推程遠休回程進休基圓半推程：滾輪半輪角：止：40角：止：40徑：60mm徑：18010090mm10mm直動凸輪推程角：遠休止：回程角：進休止：推基圓半260206020程:60mm徑：70mm8. 運動參數(shù)設(shè)計已知，推程中V=45mm/s,回程時V=135mm/s,所以整個運動周期為：T=t（推 程）+t（回程），所以周期約為T=16.30s,所以凸輪的角速度為0.368rad/s.9. 推瓶機動力裝置和傳動系統(tǒng)的設(shè)計9.1動力裝置的選用因為在推瓶機的運動為輕載有急回的運動，因

13、此查電動機參數(shù)對照表后，選用功率為0.75kw，轉(zhuǎn)速為910rad/min的電動機。9.2傳動系統(tǒng)的設(shè)計電動機的轉(zhuǎn)速為910rad/min,即15.16rad/s,而凸輪所需的轉(zhuǎn)速為 0.368rad/s.因此從電動機到凸輪的傳動過程中需要對電動機的轉(zhuǎn)速進行減速，減速的傳動比為i=15.16/0.368=41.2.設(shè)計為三級減速.傳動系統(tǒng)的示意圖如下：Z2凸輪機構(gòu)Z3 Z6M 二 Z4 Z5傳動系統(tǒng)的齒輪參數(shù)：齒輪齒數(shù)模數(shù)分度圓直徑（mm）Z120240Z2802160Z320240Z4802160Z520240Z652210210. 心得體會在這一周的的課程設(shè)計中，我從一開始學(xué)習(xí)設(shè)計推桿，凸輪，查找資料，確 定機構(gòu)它們的參數(shù)；然后利用用制圖畫運動簡圖，凸輪的位移線圖，凸輪的輪 廓線圖等，最后檢驗我設(shè)計的參數(shù)是否合理。在這一周的課程設(shè)計中，我學(xué)會 了把課本上的知識與實際得運用。課本上的很多