洗瓶机课程设计_范文大全

洗瓶机课程设计

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【优秀范文】洗瓶机课程设计

范文一:洗瓶机课程设计 投稿:周慍慎

洗瓶机课程设计.txt你无法改变别人,但你可以改变自己;你无法改变天气,但你可以改变心情;你无法改变生命长度,但你可以拓展它的宽度。 洗瓶机推瓶机构设计

9.1 设计题目

洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。如图11.1所示,待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转。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。当前一个瓶子将洗刷完毕时,后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。

图9.1 洗瓶机工作示意图

洗瓶机的技术要求见表9.2。

表9.2 洗瓶机的技术要求

9.2 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。学生应提出两种以上的设计方案并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圈。

(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。若采用凸轮机构,要求用解析法设计凸轮。

(5)其他机构的设计计算。

(6)编写设计计算说明书。

(7)学生可进一步完成:洗瓶机推瓶机构的计算机动态演示等。

9.3 设计提示

分析设计要求可知:设计的推瓶机构应使推头M以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,准备第二个工作循环。

根据设计要求,推头M可走图11.3所示轨迹,而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动,在工作段前后可有变速运动,回程时有急回特性。

9.3 推头M运动轨迹

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。

在设计组合机构时,一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构(基础机构),而沿轨迹运动时的速度要求,则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足,也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。

实现本题要求的机构方案有很多,可用多种机构组合来实现。

1.凸轮—铰链四杆机构方案

如图9.4所示,

图9.4凸轮—铰链四杆机构方案

铰链四杆机构的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹,点M的速度由等速转动的凸轮驱动构件3的变速转动来控制。由于此方案的曲柄1是从动件,所以要注意采取度过死点的措施。

2.五杆组合机构方案

确定一条平面曲线需要两个独立变量。因此具有两自由度的连杆机构都具有精确再现给定平面轨迹的特征。点M的速度和机构的急回特征,可通过控制该机构的两个输入构件间的运动关系来得到,如用凸轮机

构、齿轮或四连杆机构来控制等等。图9.5所示为两个自由度的五杆低副机构,l、4为它们的两个输人构件,这两构件之间的运动关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现,从而将原来

两自由度机构系统封闭成单自由度系统。

图9.5 五杆组合机构方案

3 凸轮—全移动副四杆机构

图9.6所示为全移动副四杆机构是两自由度机构,构件2上的点M可精确再现给定的轨迹,构件2的运动速度和急回特征由凸轮控制;这个机构方案的缺点是因水平方向轨迹太长,造成凸轮机构从动件的行程过大,而使相应凸轮尺寸过大。

图9.6凸轮—全移动副四杆机构的方案

4 用优化方法设计铰链四杆机构

可用数值方法或优化方法设计铰链四杆机构,以实现预期的运动轨迹(如图9.3所示)。运动轨迹的具体数值由设计者画图确定,一般不要超过9个点的给定坐标值。

范文二:洗瓶机课程设计 投稿:侯孉孊

9.1 设计题目

洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。如图11.1所示,待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转。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。当前一个瓶子将洗刷完毕时,后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。

图9.1 洗瓶机工作示意图

洗瓶机的技术要求见表9.2。

表9.2 洗瓶机的技术要求

9.2 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。学生应提出两种以上的设计方案并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圈。

(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。若采用凸轮机构,要求用解析法设计凸轮。

(5)其他机构的设计计算。

(6)编写设计计算说明书。

(7)学生可进一步完成:洗瓶机推瓶机构的计算机动态演示等。

9.3 设计提示

分析设计要求可知:设计的推瓶机构应使推头M以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,准备第二个工作循环。

根据设计要求,推头M可走图11.3所示轨迹,而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动,在工作段前后可有变速运动,回程时有急回特性。

9.3 推头M运动轨迹

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。

在设计组合机构时,一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构(基础机构),而沿轨迹运动时的速度要求,则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足,也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。

实现本题要求的机构方案有很多,可用多种机构组合来实现。

1.凸轮—铰链四杆机构方案

如图9.4所示,

图9.4凸轮—铰链四杆机构方案

铰链四杆机构的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹,点M的速度由等速转动的凸轮驱动构件3的变速转动来控制。由于此方案的曲柄1是从动件,所以要注意采取度过死点的措施。

2.五杆组合机构方案

确定一条平面曲线需要两个独立变量。因此具有两自由度的连杆机构都具有精确再现给定平面轨迹的特征。点M的速度和机构的急回特征,可通过控制该机构的两个输入构件间的运动关系来得到,如用凸轮机构、齿轮或四连杆机构来控制等等。图9.5所示为两个自由度的五杆低副机构,l、4为它们的两个输人构件,这两构件之间的运动关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现

,从而将原来

两自由度机构系统封闭成单自由度系统。

图9.5 五杆组合机构方案

3 凸轮—全移动副四杆机构

图9.6所示为全移动副四杆机构是两自由度机构,构件2上的点M可精确再现给定的轨迹,构件2的运动速度和急回特征由凸轮控制;这个机构方案的缺点是因水平方向轨迹太长,造成凸轮机构从动件的行程过大,而使相应凸轮尺寸过大。

图9.6凸轮—全移动副四杆机构的方案

4 用优化方法设计铰链四杆机构

可用数值方法或优化方法设计铰链四杆机构,以实现预期的运动轨迹(如图9.3所示)。运动轨迹的具体数值由设计者画图确定,一般不要超过9个点的给定坐标值。

范文三:课程设计--洗瓶机 投稿:武茽茾

机械原理课程设计

学 院: 应用科技学院 专 业:年 级:姓 名:学 号: 交通运输 2011级 李兰鹏 20112832320092

年6月

2013

一、设计任务书 1.1 设计题目 1.2 洗瓶机的技术要求 1.3 设计任务 1.4 原始数据 二、机械运动方案设计

2.1 分析设计要求 2.2 推瓶机构选择 三、进瓶装置设计

3.1 进瓶装置简图 3.2 槽轮机构设计 3.3 运动协调设计 四、洗瓶装置设计

4.1 洗瓶装置简图 4.2 洗瓶设计说明 五、推瓶机构设计 5.1 推瓶起点设计

5.2 推瓶终点设计 六、洗瓶机总体方案设计

6.1 方案一总体方案及运动说明6.2 方案二总体方案及运动说明七、方案评估

7.1 方案评价比较 7.2 最终选定方案 八、课程设计总结 参考文献

洗瓶机主要是由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成,主要是由进瓶瓶机构把瓶子送到两个同向转动的导辊上,导辊带动瓶子转动。当推头把瓶子向前推时,转动的刷子就把瓶子外面洗干净。洗完之后又由出瓶机构送出机构。

我设计的是一个很简单的洗瓶机构,由传送带作进瓶机构,输入瓶子后,把推头变化一下,变成了一把内刷子,在推的同时一边洗着瓶子内部,然后由外刷子洗刷外面,在推头推动瓶子的同时,瓶子内外都得到了清洗。当走完导辊后,瓶子就顺着出瓶轨道滑到箱子里面。

关键词:洗瓶机;推瓶机构;导辊机构;转刷机构;传送带;推头

一、设计任务

1.1设计题目

洗瓶机主要是由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子推向前进时,转动着的

1.2 洗瓶机的技术要求:

表1.1 洗瓶机的技术要求

1.3 设计任务

1、按工艺动作要求拟定运动循环图;

2、进行推瓶机构和洗瓶机构选型,实现洗瓶动作的选型; 3、机构运动方案的评定和选择;

4、按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机构传动方案;

1.4 原始数据

如图5所示:

瓶子尺寸:大端直径D=80mm,长度L=200mm,口径d=20mm。

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。

按生产率的要求,推程的平均速度v=45mm/s,返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。

外表面刷子

瓶子

推头

导辊

图5 洗瓶机原理图

二、方案设计

2.1 分析设计要求

由题目可知:洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。设计的推瓶机构应使推头M以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,准备第二个工作循环。

根据设计要求,推头M可走图1 所示轨迹,而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动,在工作段前后可有变速运动,回程时有急回。

图1 推头M运动轨迹

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。

在设计组合机构时,一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构(基础机构),而沿轨迹运动时的速度要求,则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足,也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。

2.2 推瓶机构选择

推瓶机构的方案:根据前述设计要求,推瓶机构应为一具有急回特性的机构,为了提高工作效率,一是行程速比变化系数K尽量大一些;在推程(即工作行程)中,应使推头作直线运动,或者近似直线运动,以保证工作的稳定性,这些运动要求并不一定都能得到满足,但是必须保证推瓶中推头的运动轨迹至少为近似直线,以此保证安全性。

推头的运动要求主要是满足急回特性,能满足急回特性的机构主要有曲柄滑块机构,曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构。

运用前述设计的思想方法,再考虑到机构的急回特性和推头做往复直线运动的特点, 所以根据要求,本机构采用了摆动导杆机构。

2.2.1 凸轮-铰链四杆机构方案

如图2所示,铰链四杆机构的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹,M点的速度由等速转动的凸轮通过构件3的变速转动来控制。由于此方案的曲柄1是从动件,所以要注意度过死点的措施。

图2 凸轮-铰链四杆机构的方案

2.2.2 五杆组合机构方案

确定一条平面曲线需要两个独立变量。因此具有两自由度的连杆机构都具有精确再现给定平面轨迹的特征。点M的速度和机构的急回特征,可通过控制该机构的两个输入构件间的运动关系来得到,如用凸轮机构、齿轮或四连杆机构来控

制等等。图3所示为两个自由度的五杆低副机构,l、4为它们的两个输人构件,这两构件之间的运动关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现,从而将原来 两自由度机构系统封闭成单自由度系统。

图3五杆组合机构方案

2.2.3 最终选定推瓶方案

在这里通过比较分析,我选择的是凸轮--铰链四杆机构的方案,因为它相对简单,而且能达到预计的要求。

三、进瓶装置设计

3.1 进瓶装置简图

图3-1进瓶装置简图

3.2 槽轮机构设计

我设计的是当主动拨盘

( 缺口圆盘)匀速转一周, 从动槽轮转90°, 而传动 带的导杆也转过90°, 而 且要等于一个瓶子的长度 。 而所用时间是洗瓶装置的 一个来回,即:T=20s则有: 主动拨盘角速度w=2π/20s =0.314rad/s.

3.3运动协调设计

在这里选用的是槽轮间隙机构来进行瓶子的进瓶主要构件,负责把瓶子传送到洗瓶装置上。如果按照生产率为3/min得到每洗一个要20s,所以我设计主动拨盘转一周所需时间为20s,这样从动拨盘就每20s转动90°,再让它转过90°时的路程等于一个瓶子的长度即200mm,则可以确定主动带轮1的半径R1,因为s=v1*R1=200mm,v1=W*R1,由3.2可知:W=0.314rad/s,所以R1≈100mm。

四、洗瓶装置设计

4.1 洗瓶装置简图

4.2 洗瓶设计说明

推头特意设计成可以洗内表面的刷子,它比瓶子的内径稍大一些,瓶子下来时,在推头的作用下,后面又有洗外表面刷子的阻力,内刷子就可以很轻松的插入瓶内,待到推头的挡板抵到瓶口后就可以推着瓶子走了。随着导辊的转动,瓶子内外表面都得到很好的清洗。

另外,内刷子因为要伸到瓶子里面,所以要选用软一点刷子,方便轻易的伸到瓶里面而不影响瓶子移动。还有就是内刷子的刷杆也要用软一点橡胶棒,方便瓶子洗好时,借助重力好脱离内刷子,顺着出瓶轨道滑出,滑到装瓶箱。

五、推瓶装置

5.1 推瓶起点设计

5.1.1起点时的简图

5.1.2 推瓶起点设计说明

上图是刚刚开始推瓶时候,凸轮转到最高点,推杆回到最左端,此时,刚好进瓶装置送下一个瓶,内刷子随推杆插入瓶子内,刷毛尽量选用软性材料,方便内刷子插入瓶内,这样随着凸轮带动推杆内刷子先伸进瓶子内,等推头挡板抵到瓶口时,瓶子才受到推杆的推力,推头才会推动瓶子运动,进行外表面的清洗,

一直到导辊完。

5.2 推瓶终点设计说明 5.2.1 终点时设计简图

5.2.2 推瓶终点设计说明

上图是推瓶到终点的时候,凸轮转到最低点,推杆回到最右端,此时,瓶子在推杆的作用下,走到导辊末,在重力的作用下,瓶子沿内刷子随随刷杆滑入瓶子出瓶轨道内,刷杆和刷毛尽量选用软性材料,方便瓶子滑入出瓶滑道内,这样随着凸轮带动推杆内刷子先退出瓶子内,瓶子滑出内刷子后,瓶子才落到出瓶滑道内,推头才会继续做回复运动,不过要避免死点的产生,才能稳定的进行下一

个瓶子内外表面的清洗,一直循环工作。

六、洗瓶机总体方案设计

6.1 方案一总体方案及运动说明 6.1.1 方案一总体方案简图

6.1.2 方案一运动说明

首先动力从电动机输出,因为需要的速度不是很高,所以要经过减速箱减速,

再经过带传动传给齿轮1,齿轮一又传给齿轮2带动轴旋转。

导辊传动:由齿轮3带动齿轮4使外面一根导辊转动;再由齿轮4带动齿轮5,齿轮5 又带动齿轮6使里面那根导辊转动。因为齿轮4和齿轮6大小一样,齿轮5主要是保证两导辊转向一致,这样既保证速度一样,也保证了旋转方向一样。

进瓶机构传动:进瓶机构借助齿轮4带动齿轮7,又由齿轮7带动的轴旋转,再由轴带动蜗轮蜗杆B,然后蜗轮蜗杆B带动齿轮9,再由齿轮9带动间歇机构槽轮完成瓶子的输进。

洗瓶机构传动:洗瓶机构是通过齿轮6带动齿轮8,齿轮8带动轴转动,再由轴带动蜗轮蜗杆C,然后再通过蜗轮10传给齿轮13,而齿轮13通过左右各一个小齿轮(齿轮12和齿轮14)传给同尺寸的齿轮11和齿轮15,这样也保证了它们三个齿轮(齿轮11、齿轮13和齿轮15)转向、转速相同。三个齿轮又把动力传给刷子,通过三个外刷子的旋转来清洗瓶子的外表面。

推瓶机构传动:由蜗轮蜗杆A带动齿轮16,再由齿轮16传给凸轮的齿轮,再由凸轮的齿轮带动凸轮--铰链四杆机构来实现推瓶机构往复运动。

6.2 方案二总体方案及运动说明 6.2.1 方案二总体方案简图

6.2.2 方案二运动说明

首先需将瓶子放入胶带上,通过进瓶机构间歇的送到导辊轨迹上,转动的毛刷通过五杆组合机构带动毛刷插入瓶子,毛刷在导杆的推动和旋转下边前进边清洗内表面,推动瓶子沿导辊前进,再由外面转动的刷子将瓶子外表面洗净。 要实现上述分功能,有下列工艺动作过程: (1)皮带做间歇直线运动; (2)瓶子由皮带到导辊的滑动; (3)内表面毛刷匀速推进和自身旋转;

(4)推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置;

(5)推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动; (6)同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时将瓶子的外表面就清洗干净;

(7)在瓶子移动过程中,内刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子移出瓶外. (8)瓶子离开皮带,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环. (9)洗好的瓶子由斜面滑下,进入匀速转动的皮带送出.

七、方案评估

7.1方案评价比较

(1)、运动链的长短:两种方案都比较简单,运动链的长度也差不多,但方案构件数目少一些,简单一点。

(2)、机构的排列顺序:两种方案的排列顺序都不是十分合理,方案一中,有部分涡轮蜗杆传动,以传动动力为主,应该将涡轮蜗杆机构布置在高速级,齿轮机构在低速级,但方案一中没有严格按照这样分布。方案二中有带传动时(进瓶与出瓶机构),这种摩擦传动外廓尺寸较大的机构一般安排在运动链的起始端,而其没有,也不是十分合理。

(3)、传动比分配:两个用的构件差不多,但是方案二中洗瓶刷子用带传动,其现实制作麻烦,且误差大,所以方案一传动比更合理一些。

(4)、运动副的形式:两种方案用的运动副都差不多,但在总体设计上方案一明显比方案二更精确,齿轮运用更恰当,布局也更合理。

(5)、机械效率:在这方面方案一中大多采用齿轮传递,而且布局更合理,所以精度较高。而方案二中含有带传动等效率低的机构,所以机械效率比方案一稍低一些。

7.2 最终选定方案

通过仔细评估比较,最终选定方案一,其设计更合理,可行性更高,而且布局上也明显比方案二合理,结构设计也更严谨一些。在数据处理上也比方案一清楚明了,所以最终通过评估决定选方案一作为最终选定方案.

最终选定方案:

方案一

方案一总体方案简图

6.1.2 方案一运动说明

首先动力从电动机输出,因为需要的速度不是很高,所以要经过减速箱减速,再经过带传动传给齿轮1,齿轮一又传给齿轮2带动轴旋转。

导辊传动:由齿轮3带动齿轮4使外面一根导辊转动;再由齿轮4带动齿轮5,齿轮5 又带动齿轮6使里面那根导辊转动。因为齿轮4和齿轮6大小一样,齿轮5主要是保证两导辊转向一致,这样既保证速度一样,也保证了旋转方向一样。

进瓶机构传动:进瓶机构借助齿轮4带动齿轮7,又由齿轮7带动的轴旋转,再由轴带动蜗轮蜗杆B,然后蜗轮蜗杆B带动齿轮9,再由齿轮9带动间歇机构槽轮完成瓶子的输进。

洗瓶机构传动:洗瓶机构是通过齿轮6带动齿轮8,齿轮8带动轴转动,再由轴带动蜗轮蜗杆C,然后再通过蜗轮10传给齿轮13,而齿轮13通过左右各一个小齿轮(齿轮12和齿轮14)传给同尺寸的齿轮11和齿轮15,这样也保证了它们三个齿轮(齿轮11、齿轮13和齿轮15)转向、转速相同。三个齿轮又把动力传给刷子,通过三个外刷子的旋转来清洗瓶子的外表面。

推瓶机构传动:由蜗轮蜗杆A带动齿轮16,再由齿轮16传给凸轮的齿轮,再由凸轮的齿轮带动凸轮--铰链四杆机构来实现推瓶机构往复运动。

八、课程设计总结

机械原理设计课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或

缺的一个重要环节。通过了课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练,对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。

由于在设计方面我们没有经验,理论知识学的不牢固,在选择计算齿轮组时可能会出现误差,如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大,在查表和计算上精度不够准,也在这次设计中认识到自己的不足以及专业方面知识的欠缺,希望以后加以改进。

参考文献

[1] 裘建新. 机械原理课程设计. 北京. 高等教育出版社,2010.7. [2] 孙恒,陈作模,葛文杰. 机械原理. 7版. 北京. 高等教育出版社,2006.5. [3] 濮良贵,纪名刚. 机械设计. 8版. 北京. 高等教育出版社,2006.5.

范文四:洗瓶机课程设计 投稿:孟嘸嘹

洗瓶机

一设计要求:

设计洗瓶机,主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。如图4.1所示,待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子推向前进时,转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗刷完毕时,后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。

瓶子尺寸 (长×直径)

方案号 A

二功能分解

工作行程 mm 600

急回系数电动机转速 k

r/min 720

mm,mm φ80×200

3

经过分析机构的设计要求可知:设计的推瓶机构应使推头M以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,准备第二个工作循环。

根据设计要求,推头M可走图4.2 所示轨迹,而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动,在工作段前后可有变速运动,回程时有急回。

图4.2 推头M运动轨迹

三 机构选用

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。

在设计组合机构时,一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构(基础机构),而沿轨迹运动时的速度要求,则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足,也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。

实现本题要求的机构方案有很多,可用多种机构组合来实现。现选取技术要求A对以下方案进行分析。

方案比较

1.如图1.1 所示,铰链四杆机构的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹,M点的速度由等速转动的凸轮通过构件3的变速转动来控制。由于此方案的曲柄1是从动件,所以要注意度过死点的措施。由于推程有

600MM,导致凸轮尺寸太大。整个组合所占体积过大。

图1.1 凸轮-铰链四杆机构的方案

2.图1.2 所示全移动副四杆机构是两自由度机构,构件2上的M点可精确再现给定的轨迹,构件2的运动速度和急回特征由凸轮控制。这个机构方案的缺点是因水平方向轨迹太长,造成凸轮机构从动件的行程过大,而使相应凸轮尺寸过大。

图1.2 凸轮-全移动副四连杆机构的方案

3. 图1.3 双凸轮-杠杆机构,自由度为1,原动件为固接在一起的两凸轮,其中,一个凸轮控制推头水平运动,另一凸轮控制推头竖直运动。两凸轮相互配合,协调工作,实现推头运动方案。考虑到推头水平运动轨迹较长,采用杠杆原理将运动放大了10倍,从而减小凸轮形状。整个机构压力角度小,不会发生自锁,无曲柄结构,故不会出现死点现象。

图1.3 双凸轮-杠杆机构的方案

最终选择的方案:1.3双凸轮-杠杆机构

四 传动与执行机构设计(选用设计要求的方案A):

1 总体运动简图

2.机构分解:

推瓶机构:

洗瓶机机构:

转瓶机构:

3.机构组合.

为使机构能够顺利工作,采用并联的结构组合:

4.机械运动循环图设计:

双凸轮协调设计:

5.凸轮机构设计:

凸轮1(控制推头水平运动)设计 凸轮1的运动s-ψ图:

推程运动规律:在0到1段为正弦加速度运动,推程为0.5mm转过角度为4.4260;1到2做匀速直线运动,推程为59mm;2到3阶段做正弦加速度运动,推程为0.5mm,转过角

ttt

tt

2700。

回程运动规律:正弦加速运动。回程S=60mm,凸轮运动角度45。

度为4.4260。总运动角度为

045近休运动规律:凸轮转过角度。

凸轮1的V-ψ运动图:其中0到3平均数度

t

V4.5mm/s,vmax4.575。

基圆半径设计:

0到3阶段,加速度a-ψ规律:

t

0h

运动方程:令0到t1走过的路程为,凸轮转过角度为,则t2到t3阶段推程也为

220h

,凸轮转过角度为。则运动方程为: 22

S=

12

.......0tt1

h2sin..........

00

h

....................t1tt2v(tt1).........

2

30h123sin(0)]...v(t2t1)h[

02022

t2tt3

60*(231sin4)............tt32

600401.5π9π

s ω=0.353 推程过程中:t=453t80

rad/s n=3.375r/min

dsdsdtds1

ddtddt

h2

[1cos].....0tt1

02h

.t1tt2 ..........

0h23

0)].....t2tt3[1cos(

020

回程运动:令凸轮转过角度δ

,当t>t3时,反过来考虑。图像如图所示:

s=

2πψ1

60sin

πδδ2

60

δ

πψ2

1cos δ

1

=

4

dsdsdtds160πψ2402

1cos81cosψ

dψdtdψdtωπ

ds

dδ。

s 取 30 r≥r0=

tanr0=

dsdδ

24024030

1cos8-s=ψsin8ψ πππ

24024024030cos8ψsin8ψ =

ππππ

dr1920240240sin8ψcos8ψ0 dψπππ

8

sin8Ψ-1+COS8Ψ=0

ψ0sin8

或者 

ψ1cos8

163

sin8ψ193 

191cosψ8193

021.468Ψ=0 或者

所以

r0=

240324021.468300

1cos8*21.468*sin8*21.4680

ππ180π

=236

考虑r=320

用图解法作出凸轮形状如图所示:

凸轮2设计

凸轮2的运动s-ψ图:

运动分析: 0到3近休

t

t3到t阶段做正弦加速度运动,推程为60mm。运动角度为450

t到t

4阶段做正弦加速度运动,回程为60,运动角度为

45

凸轮2的V-ψ运动图:

凸轮2基圆半径设计: 凸轮加速度a-t图像为:

令t3到t阶段推程为h,凸轮运动角度为0

则s=h (

0

2sin0)

v=0

[1-cos(20)]

w

d=dt*d=

取[]30

=0[1-cos(20)]

rr0=

0

dsdtan[]

12

-s=

d- s=

h3

[1-cos(2

0

)]-

h(-

sin0

)

dr2h3d=0 sin(0)0-0+

∴ 8

cos

2

=0

sin8

+cos8=1 (0<<)

=0 或 =21.4680

43

rr0=

60[1-cos821.4680]-60[21.4680*4/180-2

sin821.4680]=236㎜ 最终评定结果r取240mm

用图解法作出凸轮形状如图所示:

6.转瓶机构设计:

导辊设计:导辊直径D=200mm,皮带轮直径d=100mm, 导辊转速ω=135 r/min。

7.洗瓶机构设计:

三个刷子外径(刷子毛与刷子接触地方)为80mm。平均间距为200mm。三个刷子转向相同,且ω

1

=ω2=ω3=270 r/min。

8齿轮传动设计:

电动机

7,8涡轮蜗杆设计: 考虑m=2.5 蜗杆偷数取

z85, 取查表可得:d828 ,故

d8

q11.2

m

z855

240,传动特性好,不 , rarctantanr

11.2q11.2

会发生自锁。 涡轮,

z7100,m2.5,d7250。

圆锥齿轮9,a设计:

wa

使ia9tanδ91 w9wa270r/min

w9

δ945。

zaz9 令z940

za40

damza2.5*40100

r d9mz92.5*40100950传动比验证:

1z2zcz4z532

i15

5z1z3zbz63

7z851i78

8z710020

1

1720

7i78*8i78*5i78**3.375r/min符合要求。

i15203

1z2zc40*408i1c

cz1z330*203

720

c210r/min

i1c

3

故9adc210r/min,符合要求。

中心距的确定:

1

m2.5a78z7q*10011.2139

22

a56r5r687.5

a4br4rb100

a3cr3rc75 a12r1r287.5

五 方案评价

机构功能评价:洗瓶机由双凸轮-杠杆机构推瓶,洗瓶机构洗瓶,转瓶机构转瓶。

三个机构协调完成。其中双凸轮-杠杆机构自由度为1,采用杠杆原理将运动放大了10倍,可以很好的对推头进行控制,传动精度高。

机构工作性能评价:齿轮机构和凸轮机构,应用范围广,齿轮可承载能力大,缺点是凸轮和齿轮机构可调性差,且凸轮机构可承载能力小。但该洗瓶机构基本不需进行参数调整,凸轮的载荷也不大。

动力性能评价:上述三个组合机构,噪声,耐磨性都较好。且对凸轮而言,含有正弦加速运动,能实现平缓接触,无柔性与刚性冲击。 结构紧凑性能评价:推瓶机构中采用了杠杆原理将运动放大了10倍,故该机构结构简单、体积比较小。

经济性能评价:本机构凸轮制造难度大,制造误差非常敏感,且调整性能不好,但本机构将两凸轮做在一个圆盘上(即在一个圆盘上挖两个槽),从某种程度来讲,节省了材料,故提高了经济性能。

总体评价:该机构可以满足需要。

范文五:洗瓶机机械课程设计 投稿:郭搐搑

洗瓶机推平机构的改进设

学校:

专业: 机械设计制造及其自动化

班级:

学号:

姓名:

指导教师:

2010年6月17日

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.实体搭建…………………………………………17 11.总结 ………………………………………………18 12.参考文献……………………………………………19

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:

(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.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:

(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:

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: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=3。

(3)该机构中构件数n=5。在各个构件构成的的运动副中低副是6,滚子6和凸轮1构成一个高副,机构中不存在虚约束,滚子6处存在一个局部自由度。由机构的自由度计算公式得:F=3n-(2Pl+Ph)=3×5-(2×6+1)-1=1,所以该机构具有确定的运动。

不足:

(1)推头在推瓶子时与瓶底有碰撞,而推头在推动瓶子在导辊上移动时摩擦较大,须加载的驱动力也较大,所以不合理,凸轮和曲柄的运动都存在死点,使机构运行不平稳。

(2)由于刷子与导辊的距离是一定的,所以如果是清洗象啤酒瓶一样的瓶子,刷子很难清洗到瓶颈的部分,这也是此机构的一个不足之处。

(3)机器运转由于凸轮的不平衡,在使用过程中可能会有噪音;凸轮机构为高副机构,不宜承受较大的载荷。同时也需要经过多次的调试,试验才能得出正确的推头运动路径,再通过凸轮的设计控制使推头进程匀速,回程又同时具有急回这样的特性。

七、 方案的确定及其分析

综合上述情况,我们小组认为最后一种方案比较合理一些,可以近似匀速推过去,且可以急回。并且把复杂的运动分解到水平和竖直方向上。而且计算来稍微方便一些。因此,我们选择了最后一种方案。

Y方向的位移

控制推杆沿着Y方向的凸轮

(1)在设计时先要确定凸轮机构的基本尺寸

设初步确定凸轮的基圆半径为r0=310mm。其次要选定推杆的运动规律,因为此凸轮只控制方向而为对推头水平推瓶子有影响,故推程和回程均选一次多项式。 (2 ) 求凸轮的轮廓线

对于对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构,凸轮的轮廓线的坐标可根据 X=(r0+s)sinσ+ecosσ, y=(r0+s)cosσ—esinσ 其中e=0 上式简化为X=(r0+s)sinσ ,y=(r0+s)cosσ

1)远休止 : σ01=90°=π s1=0 σ1=[0,π]

2)推程阶段: σ02=3π/10 s2= hσ2/σ02 σ2=[0,3π/10]

3) 远休止: σ03=72°=2π/5 s3=180 σ3=[0,2π/5]

4) 回程阶段: σ04=3π/10 s4=s2= h[1-σ4/σ04] σ4=[0,3π/10]

(1) 推程段的压力角 α=tan−1 r

ds/dσ

0+s

取计算间隔为5°,将以上各相应值代入式(a)中计算凸轮轮廓线上各点的坐标值。在计算时:在推程阶段取σ= σ1,在远休止阶段取σ= σ01+σ2,在回程阶段取σ= σ01+σ02+σ3,在近休止阶段取σ= σ01+σ02+σ03+σ4。 计算结果见下表3:

用描点法得凸轮的轮廓线如下: 图11

推杆的位移曲线如下: 图12

X方向的运动方程 A. 计算公式:

(1)令LAB=L1, LCD=L3, LAC=L6, 摇块与导杆的最大摆角φmax ,

φmax =2arctan(Hmax/2T )

(2)极位夹角θ=(K-1)/(K+1)*180,其中K为行程速比系数 (3)曲柄长度LAB=L1=L6 (sin/2 ) =L6 (sin/2 ) (4)导杆长度LCD=L3=T/Sinφ3

(5)曲柄的角速度ω1 = -nπ/30 式中负号是指曲柄1的转向为顺时针方向与规定

的逆时针方向为正向反。

(6) LBC=L1 Cosφ1/ Cosφ3 (7) SR=L3 – LBC

(8) tanφ3=(L6 + L1 Sinφ1 )/ L1 cosφ1 (9)ω3=L1 ω1cos(φ1-φ3) / sinφ3 (10) VBC=-L1ω1sin(φ1-φ3)

(11) VR=L1ω3cosφ3/ sinφ3+ L1ω1sin(φ1-φ3) 式中V,为滑块点的速度,亦即滑块2在导杆上的相对速度。 (12)aBC=(ω1 -ω3) ω3 L

BC

2相对于D

(13)a3=ω2 3L3/ (sinφ3)2 -( V3 ω3 + L3ε3 ) cosφ3 / sinφ3

(14)故滑块2相对于D点的加速度(即滑块2在导杆上的相对加速度) aR为 aR= a3一aBC

(15)确定滑枕的位移(SD)、速度(VD)和加速度(aD)的方程式 XD =L3 cosφ3 SD =0.5H+ XD 对SD 求一次导数得VD =-L3 cosφ3/ sinφ3

aD=( 2XDω32一Tε3 ) / (sinφ3)2

B.参数及其计算:

T=600mm,LAC = L6 =360mm, K=3.2,转速n=16r/min,最大冲程Hmax=500mm.带入上述公式可得

φmax =2arctan(Hmax/2T )=45.3°

LAB=L1=L6 (sin/2 ) =L6 (sin/2 ) =0.1795m LCD=L3=T/Sinφ3=0. ω1 = -nπ/30=-1.67rad/s

φ3=arctan[ (L6 + L1 sinφ1)/ L1 cosφ1]

= arctan[ (0.36 + 0.1795sinφ1)/ 0.1795 cosφ1] VD =-L3 cosφ3/ sinφ3=0. cosφ3/ sinφ3 XD =0.645 cosφ3

ω3 =0.1795*(-1.67)* (sinφ1 -sinφ3)

ε3 = VBC/ LBC*(ω1 -2ω3)= -ω1 sin(φ1-φ3) cosφ3(ω1-2ω3) / cosφ1 aD=( 2XDω32一Tε3 ) / (sinφ3)2 代入数据可得

VD =0.18* (sinφ1 –sin{ arctan[ (0.36 + 0.18sinφ1)/ 0.18 cosφ1]})

/ sin{ arctan[ (0.36 + 0.18sinφ1)/ 0.18 cosφ1]}

aD =[0.201 cosφ3*(sinφ1 -sinφ3)2

+0.6ω1 sin(φ1-φ3) cosφ3(ω1-2ω3) / cosφ1 ]/ (sinφ3)2

其中,φ3= arctan[ (0.36 + 0.18sinφ1)/ 0.18 cosφ1] C.软件模拟及其仿真

Y方向的位移

控制推杆沿着Y方向的凸轮

(1)在设计时先要确定凸轮机构的基本尺寸

设初步确定凸轮的基圆半径为r0=310mm。其次要选定推杆的运动规律,因为此凸轮只控制方向而为对推头水平推瓶子有影响,故推程和回程均选一次多项式。 (2 ) 求凸轮的轮廓线(周期为4s) 方法:利用解析法设计凸轮的轮廓线

对于对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构,凸轮的轮廓线的坐标可根据 X=(S0+s)sinσ+ecosσ, y=(S0+s)cosσ—esinσ 其中e=0 , S0 =

上式简化为X=(r0+s)sinσ ,y=(r0+s)cosσ (a)

由sam软件得出的图(7-4)可知:推程所需的时间是大概为7T/10,回程所需的时间是3T/10。由于回程时间极短,因此近休止的时间不可以为7T/10 /(2

综合上述情况,我们小组经过分析认为,近休止的时间为5T/10, ).必须提前一些。

1)近休止 : σ01=π s1=0 σ1=[0,π]

2)推程阶段: σ02=3π/10 s2= hσ2/σ02 σ2=[0,3π/10] 3) 远休止: σ03=72°=2π/5 s3=180 σ3=[0,2π/5] 4) 回程阶段: σ04=3π/10 s4=s2= h[1-σ4/σ04] σ4=[0,3π/10]

(2) 推程段的压力角

α=tan−1 r

ds/dσ

0+s

取计算间隔为5°,将以上各相应值代入式(a)中计算凸轮轮廓线上各点的坐标值。在计算时:在推程阶段取σ= σ1,在远休止阶段取σ= σ01+σ2,在回程阶段取σ= σ01+σ02+σ3,在近休止阶段取σ= σ01+σ02+σ03+σ4。 计算结果见下

表2:

由上表格最右侧的数据可知推程阶段压力角满足条件,故所选基圆正确。

用描点法得凸轮的轮廓线如下:

图7-1

推杆的位移曲线如下:

图7-2

八、 减速箱设计

减速箱结构简图如下:

此减速装置为定轴轮系,动力从z1齿轮输入,从z5齿轮输出,传动比为

i15=z

z2z3z4z580∗20∗60∗60

1z2z3z420∗20∗20∗20

==36

故原动力电机转速n=1440r/min,经过减速箱后输出转速为n=40r/min.

九、 总体设计及其布局:

十、 实体搭建

在设计的最后阶段,我们小组到机械实验室对我们设计的方案进行了实体模型搭建。下面是我们搭建好的曲柄摇杆机构--凸轮机构:

十一、 心得体会:

该洗瓶机的设计方案是严格按照设计任务书的要求设计的。设计思路简单、清晰,能满足预定的设计要求。

在任务书的编制过程中,我们严格按照选题要来制定任务书,因为好的任务书方能设计出好的方案。只有严格要求,才能有所收获。在确定机构运动方案时,我们集思广益,提出了许多方案,但我们坚信只有一个最优方案,那就是用最少的材料,最简单的原理完成任务要求。终于我们确定了如上所述的设计方案。机构运动的方案既定,接着我们开始利用提供的物料设计传动系统,传动系统中,理论上只要满足传动比即可满足要求,中间过程不必设计,但在现实的设计中是不存在的。综合了经济和技术要求,我们设计的传动系统主要以简单的渐开线齿轮为主,以带轮为辅助,在加以必要的锥齿轮,即达到了设计要求。执行机构的设计是整个设计的核心,它的设计好坏直接关系到设计任务要求能否顺利完成。在这一机构的设计中,我们主要利用AotouCAD软件直接按照急回和行程要求进行计算机辅助设计,准确且迅速,完全能达到设计要求。在最后的整体机械方案设计中,我们考虑了现实的可操作性,确定了最后的洗瓶机整体方案。

总体来说,该洗瓶机已达到设计要求,能满足预定的计划和要求,设计简单,耗材较少。但是,在设计的过程中我们也发现了设计中存在的问题。例如,在曲柄摇杆机构中干的设计中,我们只是粗略的估计了能满足行程要求所需的杆长,并未做最更深入调查研究。作为课程设计,有许多只是,限于水平,我们未能涉及,例如带轮的参数方面,及各种轴、齿轮的受力分析和运动学的分析仍然较缺乏,需要进一步学习改进。

范文六:机械课程设计之洗瓶机 投稿:万恳恴

一个待洗的瓶子已送入导辊待推。 洗瓶机的技术要求见表1-1。

表1-1 洗瓶机的技术要求(写自己的技术方案)

瓶子尺寸/(直径×长)/(mm,mm) φ100×200 φ80×180 φ60×150 φ60×180

生产率/(个/min)

3 4 5 5

急回系数K

3 3.2 3.5 3.5

电动机转速/(r/min)

1440 1440 960 1440

方案号

A B C D

工作行程/(mm)

600 500 420 500

1.2 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。 2.设计传动系统并确定其传动比分配。

3.画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。

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.学生可进一步完成:洗瓶机推瓶机构的计算机动态演示等。 1.3 设计要求 1.3.1 工作原理

为了清洗瓶子,需将瓶子推入同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转,推动瓶子沿导辊前进,转动的刷子就将瓶子洗净。它的主要动作是将瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。 1.3.2 原始数据

(1)瓶子尺寸:长度L=180mm,直径D=60mm。

(2)推进距离S=500mm,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5个的要求,推程的平均速度v=53.57mm/s,返回时的平均速度为工作时的平均速度的3.5倍。

(4)电动机转速为1440 r/min。 (5)急回系数3.5。

2 机械运动方案设计

2.1 分析设计要求

洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。设计的推瓶机构应使推头M以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,准备第二个工作循环。

根据设计要求,推头M可走图2 所示轨迹,而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动,在工作段前后可有变速运动,回程时有急回。

图2-1 推头M运动轨迹

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。

在设计组合机构时,一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构(基础机构),而沿轨迹运动时的速度要求,则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足,也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。 2.2 推瓶机构选择

推瓶机构的方案:根据前述设计要求,推瓶机构应为一具有急回特性的机构,为了提高工作效率,一是行程速比变化系数K尽量大一些;在推程(即工作行程)中,应使推头作直线运动,或者近似直线运动,以保证工作的稳定性,这些运动要求并不一定都能得到满足,但是必须保证推瓶中推头的运动轨迹至少为近似直线,以此保证安全性。

推头的运动要求主要是满足急回特性,能满足急回特性的机构主要有曲柄滑块机构,曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构。

运用前述设计的思想方法,再考虑到机构的急回特性和推头做往复直线运动的特点, 所以根据要求,有如下方案(如下图所示) 2.2.1 凸轮-铰链四杆机构方案

如图3所示,铰链四杆机构的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹,M点的速度由等速转动的凸轮通过构件3的变速转动来控制。由于此方案的曲柄1是从动件,所以要注意度过死点的措施。

1

图2-2-1 凸轮-铰链四杆机构的方案

2.2.2 五杆组合机构方案

确定一条平面曲线需要两个独立变量。因此具有两自由度的连杆机构都具有精确再现给定平面轨迹的特征。点M的速度和机构的急回特征,可通过控制该机构的两个输入构件间的运动关系来得到,如用凸轮机构、齿轮或四连杆机构来控制等等。图4 所示为两个自由度五杆低副机构,1、4为它们的两个输入构件,这两构件之间的运动关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现,从而

图2-2-2 五杆组合机构的方案

2

2.2.3 曲柄摇杆机构

根据设计要求,一般可首先考虑满足轨迹要求的机构(基础机构),而沿轨迹运动时的速度要求,则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足要求,也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。有如下方案:

图 2-2-3 曲柄摇杆机构方案

2.3 运动方案的比较和拟定

(1)凸轮-铰链四杆机构方案:

分析该方案可知,原动件是凸轮,而曲柄作为从动件,有死点,必须设计有足够的措施冲过死点。由于工作行程要求是直线或近似直线,所以杆长有一定的设计限制,为设计满足要求的急回系数,还需设计合适的凸轮轮廓曲线。

(2)五杆组合机构方案

在五杆机构中,有两个输入构件,按照预定的轨迹要求和急回系数,设计杆长和基础构件的轮廓曲线。设计的方法主要为解析法和图解法,前者精确但计算复杂,后者相对简单但有一定的误差。总体难度较大。

(3)曲柄摇杆机构

该机构此机构有较好的急回运动特性,可达到题目要求的回程速度是推程速度的3.5倍。 可设计出满足要求的机构运动方案。

综上所述,采用曲柄摇杆机构的方案显然较有优势,省去了设计凸轮轮廓曲线的繁杂。有较强的可操作性。

3 机械总体结构设计

3.1机械总体结构的设计

选用曲柄摇杆作为执行机构,利用给定的电动机,通过多级减速达到预定的速度传动。设计了如下图3-1所示总体机械机构

如图3-1所示,整个机械系统的动力由一个转速为1440r/min的电机提供,经过带轮1.2的一次减速传递到一对渐开线圆柱齿轮进行二次减速,然后根据不同的需要将速度分成两支:一支直接传递给带动毛刷的齿轮,以带动毛刷转动,此速度相对于曲柄所需的转速显然大得多,另一分支,因速度相对于曲柄所需的速度来说仍然较高,采用行星轮系再次减速,在传递给曲柄。但是两导辊也需要动力,故而根据需要采用了一对相同的圆锥齿轮,将速度变向,其大小与曲柄的转速相同。如此整个洗瓶机的整体结构设计方案便定下来了。 3.2 机械工作循环图的编制

根据设计要求,我们采用的是曲柄摇杆机构。曲柄作为原动件即输入构件,我们就以曲柄所转过的角度为参照依据,设计其它构件的工作行程。根据设计要求,工作行程是500mm,急回系数是3.5,两导辊匀速的转动,主要是负责翻转瓶子,上方的毛刷在整个清洗过程中是一直以一定的速度运数转动的。根据急回系数,我们推算了带动推杆转动的曲柄的转角。在整个工作行程中,

3

曲柄转角为280°,剩余的80°为回程时所转角度。综合考虑各执行构件的协调配合,设计了机械的工作循环图如下:

曲柄转角

90°

180°

270°

280°

360°

5

6

毛刷

1

37

2411

12131410

导辊

81-- 2-- 3-- 写清楚图中零件名称

把下页文字提上

对图进行编辑

图 3-1机械结构总体设计方案

4

4 机械传动系统设计

4.1 机械传动系统传动比的计算

根据急回系数及工作行程设计了如上图机构,分析其速度。设已知行程S,急回系数为K,回程时间为t,生产率为n个每分则工作行程时间为3.5t,加工一个工件的平均速度为T,

60ST,TKtt(K1)t,t。推程速度V,而VRW,其中R为曲柄的ntK1

n

固定铰至行程中点的距离进而求出曲柄角速度W。又因为W2f2,所以曲柄转速

60

60W30Wn。

2T

根据以上分析计算得到参数如下表4的参数列表。 从带轮1传动到锥齿轮8的传动比i18

1440r2z4

iae,其中iae为所设计的行星轮系的传动比,4.88r1z3

r1,r2,分别为带轮1和2 的半径。

1440r2z4r5

,z3,z4分别为啮合齿轮3,4的齿数,r5,r6分别为带轮5,6的半径。 i1

80r1z3r6

综合考虑,齿数分配如下:

i18

1440r2z4

iae,其中iae为渐开线齿轮行星传动比, 4.88r1z3

144030060i1873.87295;

4.8815030i113i18;

1440r2z4r530060180i118;

80r1z3r61503040

不留白

5

表 4-1各参数列表

项目

电机转速(r/min) 推程位移(mm) 生产率(个/min) 平均每个耗时(s) 急回系数K 推程用时(s)

推程平均速度(mm/s) 曲柄铰至中点距离(mm) 曲柄转速(r/min) 总传动比

值 1440 500 5 12 3.5 2.666666667 53.57142857 104.9 4.879208154 295.13

4.2 机械传动系统机构的设计

根据以上分析,设计了如下图所示的传动机构:从电动机传出的动力经过带轮1、2减速,传给一对渐开线圆柱齿轮3、4第二次减速,从齿轮4传出的动力开始分支:一部分传给带轮5、6进一步减速输送给毛刷传动齿轮,各毛刷的转速大小一致,另一部分由于速度仍然比较大,选用3K型的NGWN型渐开线行星轮系进一步减速。最终速度减为所需速度,直接由8处的动力带动曲柄摇杆机构的曲柄转动。并且,通过一对圆锥齿轮将速度变向,传递给两个导辊,其间的传动比都为1。如此,整个洗瓶机的传动机构设计便完成了。详见图4-2所示。

5 执行机构和传动部件的结构设计

5.1 计算分析

根据设计要求推进距离S=500mm,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。按生产率每分钟5个的要求,推程的平均速度v=53.57mm/s,返回时的平均速度为工作时的平均速度的3.5倍。 利用摇杆的急回特性综合考略行程要求设计了如下执行机构。该机构主要有曲柄摇杆,和推头部分组成。当曲柄与摇杆垂直时的两个极限位置之间推头走过的位移即为所需的行程,因为急回系数是3.5,即回程的的速度是工作行程时间的3.5倍。假设回程时间为t ,则工作行程时间为3.5t,因为曲柄是匀速转动的,时间t即等价于转角,只要3.5360,80即可满足要求。 5.2 结构设计

根据以上的设计计算分析,采用AutoCAD2007软件,行程为500和急回角为80°设计了如下图5-2所示的传动机构。

6

图 4-2传动机构简图

1、毛刷在哪里,和岛2辊位置关系错误 2、写出零件名称及相应编号

图 5执行机构和传动部件结构设计

请给各杆编号,并给出原动件 在图上写出杆长

7

6 主要零部件的设计计算

6.1曲柄摇杆机构

根据以上设计,得到了曲柄的杆长为80mm,截面尺寸如图6-1-1所示,厚度为10mm,可以满足需求。

6-1-1曲柄尺寸

设计的摇杆杆长为357.5mm,但是摇杆上套有滑块,由于整个洗瓶机构是循环往复的,若将滑块设计成矩形截面,显然摩擦阻力较大,不利于长期循环工作。因此,我们设计了圆柱形的滑块,详细尺寸见图6-1-2标注所示。另外,摇杆是绕着固定铰做转动的,在铰接处专门设计了矩形截面,以适应所需的回转要求,详细尺寸见图6-1-2所示尺寸。

6-1-2 摇杆尺寸

设计所需的工作行程是500mm,由于铰接及安装轴承、固定端等尺寸要求,设计的最终尺寸为620mm。但推杆是与摇杆上的滑块铰接在一起的,所以,此时推杆的截面设计成矩形,其尺寸见图

6-1-3所示。再设计推头,推头的材料以塑质橡胶为宜,采用半圆形形状。

6-1-3 推杆尺寸

综上所述,最终确定的曲柄摇杆机构的各尺寸见表6-1

表6-1曲柄摇杆机构设计尺寸

零件 曲柄 摇杆

长度(mm) 80 387.5

厚度(mm)

10 10

截面尺寸(mm×mm)

15×10 15×10

8

推杆 620 10 15×10

6.2传动机构

从电动机传出的动力首先经过带传动进行一次减速。如图6-2-1所示,主动轮1通过皮带带动从动轮2从转动,传动比与它们各自的半径比值成正比。根据上述分析,i12

2

,即只要满足1

从动轮与主动轮的径比值为2,综合考虑带轮1选用直径为150mm,从动轮2的直径设计成300mm。带型选用普通V带传动中的Y型。详细尺寸见下图6-2-2和表6-2-1

1—主动轮,2—从动轮,3—皮带

图 6-2-1带轮传动示意图

不留白

11

9

表 6-2-1 普通V带截面参数

顶宽b(mm)

6

节宽bp 5.3

高度h 4

40°

根据以上设计和分析,各齿轮的主要参数列表如下:

表 6-2-2 各齿轮参数列表 齿轮标号 3 4 8 9 10 11 12 13 14 15

功能 减速 减速 变向 变向 传递 传递 驱动导辊 驱动两导辊齿轮

驱动导辊 驱动毛刷(5个)

齿数(个) 30 60 60 60 170 170 67.5 67.5 67.5 50

模数 2 2 2 2 1 1 1 1 1 2

分度圆直径(mm)

60 120 120 120 170 170 67.5 67.5 67.5 100

楔角α

单位长度质量q(kg/m) 0.02

另外行星轮系中的各齿轮及对应主要参数,见图6-2-3和表6-2-3:

该行星轮系为3K型的NGWN型行星轮系,H为行星架,a,b,c,d,e都为渐开线啮合齿轮

e

aH

图6-2-3 行星轮系(图剪掉边框)

表 6-2-3 行星轮系各齿轮参数

齿轮 齿数(个)

a 15

b 66

e 63

c 26

d 23

7最终设计方案和机构简介

10

依题意,工件放在两导辊之间,其形位尺寸见图7-1,其它各构件的安装尺寸详见附录所配装配图。根据以上设计分析和计算,最终确定如下图7-2设计方案

图7-1 导辊及工件的形位尺寸

1256

图 7-2 洗瓶机俯视图

1—小皮带轮 2—大皮带轮 3—小啮合齿轮 4—大啮合齿轮 5—小皮带轮 6—大皮带轮 7—NGWN型行星轮系 8—锥齿轮 9—锥齿轮 10—锥齿轮同轴齿轮 11—导辊大主动齿轮 12—导辊从动齿轮1 13—导辊小主动齿轮 14—导辊从动齿轮2 15—导辊1 16—导辊2 17—毛刷主动齿轮 18—毛刷 19—曲柄摇杆机构安装位置 20—异步电动机

如图7-2所示,整个洗瓶机由一台异步电动机提供动力,经带轮1、2一次减速传递到齿轮3、4再次减速,从齿轮4传出的动力开始分支:一部分传给带轮5、6进一步减速输送给毛刷传动齿轮,各毛刷的转速大小一致,另一部分由于速度仍然比较大,选用3K型的NGWN型渐开线行星轮系进一步减速。最终速度减为所需速度,直接由8处的动力带动曲柄摇杆机构的曲柄转动。

11

并且,通过一对圆锥齿轮将速度变向,传递给两个导辊,其间的传动比都为1,即导辊的转速与曲柄的转速相同。

小结

该洗瓶机的设计方案是严格按照设计任务书的要求设计的。设计思路简单、清晰,能满足预定的设计要求。

在任务书的编制过程中,我们严格按照选题要来制定任务书,因为好的任务书方能设计出好的方案。只有严格要求,才能有所收获。在确定机构运动方案时,我们集思广益,提出了许多方案,但我们坚信只有一个最优方案,那就是用最少的材料,最简单的原理完成任务要求。终于我们确定了如上所述的设计方案。机构运动的方案既定,接着我们开始利用提供的物料设计传动系统,传动系统中,理论上只要满足传动比即可满足要求,中间过程不必设计,但在现实的设计中是不存在的。综合了经济和技术要求,我们设计的传动系统主要以简单的渐开线齿轮为主,以带轮为辅助,在加以必要的锥齿轮,即达到了设计要求。执行机构的设计是整个设计的核心,它的设计好坏直接关系到设计任务要求能否顺利完成。在这一机构的设计中,我们主要利用AotouCAD软件直接按照急回和行程要求进行计算机辅助设计,准确且迅速,完全能达到设计要求。在最后的整体机械方案设计中,我们考虑了现实的可操作性,确定了最后的洗瓶机整体方案。

总体来说,该洗瓶机已达到设计要求,能满足预定的计划和要求,设计简单,耗材较少。但是,在设计的过程中我们也发现了设计中存在的问题。例如,在曲柄摇杆机构中干的设计中,我们只是粗略的估计了能满足行程要求所需的杆长,并未做最更深入调查研究。作为课程设计,有许多只是,限于水平,我们未能涉及,例如带轮的参数方面,及各种轴、齿轮的受力分析和运动学的分析仍然较缺乏,需要进一步学习改进。

附录一

洗瓶机机构简图主视图

12

附录二、

洗瓶机机构侧视图

13

附录三

洗瓶机机构俯视图

14

1—小皮带轮 2—大皮带轮 3—小啮合齿轮 4—大啮合齿轮 5—小皮带轮 6—大皮带轮 7—NGWN型行星轮系 8—锥齿轮 9—锥齿轮 10—锥齿轮同轴齿轮 11—导辊大主动齿轮 12—导辊从动齿轮1 13—导辊小主动齿轮 14—导辊从动齿轮2 15—导辊1 16—导辊2 17—毛刷主动齿轮 18—毛刷 19—曲柄摇杆机构安装位置 20—异步电动机

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范文七:洗瓶机课程设计方案2 投稿:谭漨漩

机械原理课程设计说明书

目 录

一、 设计任务书………………………………………3 1、1 设计题目………………………………………3 1、2 设计任务………………………………………4 1、3 设计要求………………………………………4 二、洗瓶机流程分析及运动方案设计………………5

2、1 流程分析………………………………5 2、2 运动方案设计-………………………………6 三、机械总体结构设计………………………………9 四、执行机构和传动部件的结构设计………………11 五、洗瓶机的流程分析………………………………12 六、两种方案的评价比较……………………………13

6、1 第一种方案……………………………14 6、2 第二种方案……………………………15 6、3 最佳选定方案……………………………17 七、 设计总结………………………18

设计洗瓶机。如图1 所示,待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上,导辊带

动瓶子旋转。当推头M把瓶子推向前进时,转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗刷完毕时,后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。 洗瓶机的技术要求见表1。

表1 洗瓶机的技术要求

1、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

(2).画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。

(3).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。

(4 ).其他机构的设计分析。 (5).编写设计计算说明书。

1、3 设计要求

1.3.1工作原理

为了清洗瓶子,需将瓶子推入同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转,推动瓶子沿导辊前进,转动的刷子就将瓶子洗净。它的主要动作是将瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。 1.3.2 原始数据

(1)瓶子尺寸:长度L=100mm,直径D=200mm。

(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3个的要求,推程的平均速度v=45mm/s,返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。 (4)电动机转速为1440 r/min。 (5)急回系数3。

二、洗瓶机流程分析及运动方案设计

2、1 流程分析

洗瓶机的流程分为五个流程:进瓶、清洗瓶内表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶。

2、2 运动方案设计

(1)、进瓶机构选择

进瓶需要实现的是将瓶子从相应的位置间歇送到推瓶机构上。为实现此运动,本方案将瓶子放入胶性皮带上,利用槽轮机构带动皮带运动来实现。如下图2

所示:

图2 (2)、清洗瓶内表面机构设计

清洗瓶内表面只需向瓶中送入带有毛刷的导轮上,利用齿轮的旋转带动毛刷旋转,进行清洗。为实现这个流程,我把此流程安排在导辊上来实现。即在瓶子滑下斜坡到导辊的轨迹上时,导辊匀速前进的同时,毛刷插进瓶子,推动瓶子,利用转动的毛刷清洗瓶内表面。,为实现此运动我采用了齿轮轮来实现,导辊要既有前进,又要有转动,就要求导辊有伸缩旋转的作用,我利用钓鱼竿原理来实现,如下:

图3

(3)、推瓶机构设计

设计的推瓶机构应使推头M以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,准备第二个工作循环。

根据设计要求,推头M可走图4 所示轨迹,而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动,在工作段前后可有变速运动,回程时有急回。

图4推头M运动轨迹

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。 A、推瓶机构选择

推瓶机构的方案:根据前述设计要求,推瓶机构应为一具有急回特性的机构,为了提高工作效率,一是行程速比变化系数K尽量大一些;在推程(即工作行程)中,应使推头作直线运动,或者近似直线运动,以保证工作的稳定性,这些运动要求并不一定都能得到满足,但是必须保证推瓶中推头的运动轨迹至少为近似直线,以此保证安全性。

推头的运动要求主要是满足急回特性,能满足急回特性的机构主要有曲柄滑块机构,曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构。

运用前述设计的思想方法,再考虑到机构的急回特性和推头做往复直线运动的特点, 所以根据要求,本机构采用五杆组合机构(由凸轮、齿轮和连杆机构组合而成)。

B、五杆组合机构方案

结构特点:铰链带动齿轮转动,齿轮带动涡轮转动,根据涡轮的转动,结合杆组,从而实现推头的急回运动。即前进时间大于返回时间和返回时间大于前进时间。

确定一条平面曲线需要两个独立变量。因此具有两自由度的连杆机构都具有精确再现给定平面轨迹的特征。点M的速度和机构的急回特征,图3 所示为两个自由度五杆低副机构,1、4为它们的两个输入构件,这两构件之间的运动关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现,从而将原来两自由度机构系统封闭成单

自由度系统(如下图所示)。

图5

如图上所示,杆4的上升运动可以使推头在水平面上正常的工作,使推杆机构达到工作的平稳性与高效性。另外,此机构结构简单,安全性高,急回特性显著,便于制作,但是要注意预防死点的发生,以免出现顶死现象 (4)、清洗区方案设计

当瓶子进入清洗区域后,可以以多种的运动方式实现过程,可以是圆周运动,也可以是直线运动。所以我们可以用双辊清洗机构,其根据两根导棍的同时同向转动带动瓶子的转动这一原理设计的,在这个机构中瓶子沿着本身轴线做直线运动,在工作效率上较其他机构具有一定的优势,而且能够很好的保证工作的平稳性。如下图所示

(5) 、送瓶机构的设计

送瓶机构要实现的是将清洗干净的瓶子匀速的送到指定的位置。我在推瓶的

末端设计一个瓶子滑落的斜面台,将洗好的瓶子随斜台滑到有一定摩擦的皮带上,再由皮带送走瓶子如图7示:

图7

三、机械总体结构设计

图8

为了实现进瓶、清洗瓶内表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶,首先需将瓶子放入胶带上,通过进瓶机构间歇的送到导辊轨迹上,转动的毛刷通过五杆组合机构带动毛刷插入瓶子,毛刷在导杆的推动和旋转下边前进边清洗内表面,推动瓶子沿导辊前进,再由外面转动的刷子将瓶子外表面洗净。它的主要运动是将瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动,最后滑入送瓶机构送出。

要实现上述分功能,有下列工艺动作过程: (1)皮带做间歇直线运动; (2)瓶子由皮带到导辊的滑动;

(3)内表面毛刷匀速推进和自身旋转;

(4)推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置;

(5)在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动; (6)同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时将瓶子的外表面

就清洗干净;

(7)在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子移

出瓶外. (8)瓶子离开皮带,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环. (9)洗好的瓶子由斜面滑下,进入匀速转动的皮带送出;

四、执行机构和传动部件的结构设计

本机构由导辊和刷子组成:

(1)刷子由三个互相啮合的齿轮带着它们不停的转动,而使它能够保持不间断的接触,清洗污垢。

(2)导辊的运动由定轴带轮来完成,两个带轮的同向旋转带动导辊的同向转动,而带动瓶子转动。导辊的俯视图如下:

(3)推瓶机构和洗瓶机构组合

本机构采用了五杆组合机构( 如下页图示 ),齿轮机构,瓶子的运动分为直

线运动和转动,直线运动由五杆组合机构来完成,瓶子的转动由同向转动的导辊来完成。利用瓶子的运动来清洗瓶子的内外表面。

刷子的运动由完成不同的功能来决定。清洗瓶子的刷子由三个互相啮合的齿轮带着它们不停的转动,而使它能够保持不间断的接触,清洗表面污垢。 (4)传动机构

最终选用的机构中刷子的转动轴、导辊的轴、执行机构主动件的轴两两垂直。所以通过带轮传动来实现各方向的改变

五、洗瓶机流程分析

按生产率的要求,推程的平均速度v=45mm/s,返回时的

均速度为工作时的平均速度的三倍。

工艺动作分推瓶和洗瓶两部分,具体过程如下:

(1)电动机转动的同时,通过最末端齿轮带动皮带做间歇直线运动; (2)通过皮带末端的槽轮将瓶子由皮带滑到导辊的轨迹上;

(3)在由旋转的推头将将瓶子内表面刷刷净,同时带动瓶子向前运动; (4) 推头作直线近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置;

(5) 在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动;

(6) 同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时,瓶子的外表面就清洗干净;

(7) 在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子移出瓶外;

(8)瓶子洗净后离开导辊,而五杆机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环。

(9)洗好的瓶子由斜面滑下,进入匀速转动的皮带送出;

六、两种洗瓶机设计方案评估

6、1 第一种方案图:

为了实现进瓶、清洗瓶内表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶,首先需将瓶子放入胶带上,通过进瓶机构间歇的送到导辊轨迹上,转动的毛刷通过五杆组合机构带动毛刷插入瓶子,毛刷在导杆的推动和旋转下边前进边清洗内表面,推动瓶子沿导辊前进,再由外面转动的刷子将瓶子外表面洗净。它的主要运动是将瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动,最后滑入送瓶机构送出。

要实现上述分功能,有下列工艺动作过程:

(1)皮带做间歇直线运动;

(2)瓶子由皮带到导辊的滑动;

(3)内表面毛刷匀速推进和自身旋转;

(4)推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置;

(5)在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动;

(6)同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时将瓶子的外表面

就清洗干净;

(7)在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子移出

瓶外.

(8)瓶子离开皮带,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环.

(9)洗好的瓶子由斜面滑下,进入匀速转动的皮带送出;

6.2 方案二总体方案简图

方案二运动说明

首先动力从电动机输出,因为需要的速度不是很高,所以要经过减速箱减速,再经过带传动传给齿轮1,齿轮一又传给齿轮2带动轴旋转。

导辊传动:由齿轮3带动齿轮4使外面一根导辊转动;再由齿轮4带动齿轮5,齿轮5 又带动齿轮6使里面那根导辊转动。因为齿轮4和齿轮6大小一样,齿轮5主要是保证两导辊转向一致,这样既保证速度一样,也保证了旋转方向一样。

进瓶机构传动:进瓶机构借助齿轮4带动齿轮7,又由齿轮7带动的轴旋转,再由轴带动蜗轮蜗杆B,然后蜗轮蜗杆B带动齿轮9,再由齿轮9带动间歇机构槽轮完成瓶子的输进。

洗瓶机构传动:洗瓶机构是通过齿轮6带动齿轮8,齿轮8带动轴转动,再由轴带动蜗轮蜗杆C,然后再通过蜗轮10传给齿轮13,而齿轮13通过左右各一个小齿轮(齿轮12和齿轮14)传给同尺寸的齿轮11和齿轮15,这样也保证了它们三个齿轮(齿轮11、齿轮13和齿轮15)转向、转速相同。三个齿轮又把动力传给刷子,通过三个外刷子的旋转来清洗瓶子的外表面。

推瓶机构传动:由蜗轮蜗杆A带动齿轮16,再由齿轮16传给凸轮的齿轮,再由凸轮的齿轮带动凸轮--铰链四杆机构来实现推瓶机构往复运动。

3、

两种方案评价比较:

(1)、运动链的长短:两种方案都比较简单,运动链的长度也差不多,但方案二构件数目少一些,简单一点。 (2)、机构的排列顺序:两种方案的排列顺序都不是很合理,方案一中,有涡轮蜗杆传动,以传动动力为主,应该将涡轮蜗杆机构布置在高速级,齿轮机构在低速级,但方案一中有严格按照这样分布。方案二中有带传动时(进瓶与出瓶机构),这种摩擦传动外廓尺寸较大的机构一般安排在运动链的起始端,而其没有,也不是十分合理。 (3)、传动比分配:两个用的构件差不多,但是方案二中洗瓶刷子用带传动,其现实制作麻烦,且误差大,所以方案一传动比更合理一些。 (4)、运动副的形式:两种方案用的运动副都差不多,在推瓶机构上,方案一、二中都很好,但方案二精度更高一些。但方案一中简单一些,成本低。

(5)、机械效率:在这方面方案一中大多采用齿轮传递,精度较高。而方案二中含有带传动等效率低的机构,所以机械效率比方案一稍低一些。

6、3 最后选定方案

方案二总体方案简图

方案二运动说明

首先动力从电动机输出,因为需要的速度不是很高,所以要经过减速箱减速,再经过带传动传给齿轮1,齿轮一又传给齿轮2带动轴旋转。

导辊传动:由齿轮3带动齿轮4使外面一根导辊转动;再由齿轮4带动齿轮5,齿轮5 又带动齿轮6使里面那根导辊转动。因为齿轮4和齿轮6大小一样,齿轮5主要是保证两导辊转向一致,这样既保证速度一样,也保证了旋转方向一样。

进瓶机构传动:进瓶机构借助齿轮4带动齿轮7,又由齿轮7带动的轴旋转,再由轴带动蜗轮蜗杆B,然后蜗轮蜗杆B带动齿轮9,再由齿轮9带动间歇机构槽轮完成瓶子的输进。

洗瓶机构传动:洗瓶机构是通过齿轮6带动齿轮8,齿轮8带动轴转动,再由轴带动蜗轮蜗杆C,然后再通过蜗轮10传给齿轮13,而齿轮13通过左右各一个小齿轮(齿轮12和齿轮14)传给同尺寸的齿轮11和齿轮15,这样也保证了它们三个齿轮(齿轮11、齿轮13和齿轮15)转向、转速相同。三个齿轮又把动力传给刷子,通过三个外刷子的旋转来清洗瓶子的外表面。

推瓶机构传动:由蜗轮蜗杆A带动齿轮16,再由齿轮16传给凸轮的齿轮,再由凸轮的齿轮带动凸轮--铰链四杆机构来实现推瓶机构往复运动。

通过仔细评估比较,最终选定方案二,其设计更合理,进瓶机构的槽轮机构也更符合设计,设计也更严谨一些。

七、设计总结

机械原理设计课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺的一个重要环节。通过了课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练,对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。

此次机械原理课程设计题目很有意义考察的知识点也很全面,有凸轮设计及结构分析,还有援助齿轮,圆锥齿轮的设计及电动机的选择等,还有CAD制图,以及各种设计方案的比较,这不仅培养了我综合应用大学四年里所学的理论知识和生产实际知识解决工程实际问题的能力,还培养出了我们的团队合作精神。全体组员共同探讨,解决了许多个人无法解决的问题。同时,我深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足。由于这次设计时间紧迫,有很多地方还有不足,有待改进,今后的学习过程中,我会更加认真努力学习!

由于在设计方面我们没有经验,理论知识学的不牢固,在设计中难免会出现这样那样的问题,如:在选择计算齿轮组时可能会出现误差,如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大,在查表和计算上精度不够准,也在这次设计中认识到自己的不足以及专业方面知识的欠缺,希望加以改进。

范文八:洗瓶机课程设计方案 投稿:董諐諑

创新训练课程设计

说明书

设计题目: 洗瓶机

姓名: 班级: 学号: 指导老师:

11年6月6日

目 录

一、设计任务书………………………………………………………3 二、机械运动方案设计……………………………………………4 三、机械总体结构设计…………………………………………………6 四、主要零部件的设计计算………………………………………7 五、洗瓶机原理图………………………9

六、创意点………………………………………………9 七、心得与体会………………………………………10 八、参考文献设计………………………………………10

设计洗瓶机。如图1 所示,待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子推向前进时,转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗刷完毕时,后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。 洗瓶机的技术要求见表1。

表1 洗瓶机的技术要求

(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。 2.设计传动系统并确定其传动比分配。

3.画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。

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。 (3) 设计要求 1.工作原理

为了清洗瓶子,需将瓶子推入同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转,推动瓶子沿导辊前进,转动的刷子就将瓶子洗净。它的主要动作是将瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。 2.原始数据

(1)瓶子尺寸:长度L=100mm,直径D=200mm。

(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3个的要求,推程的平均速度v=45mm/s,返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。 (4)电动机转速为1440 r/min。 (5)急回系数3。 二、机械运动方案设计 (1)分析设计要求

可知:洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。设计的推瓶机构应使推头M以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,准备第二个工作循环。

根据设计要求,推头M可走图2 所示轨迹,而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动,在工作段前后可有变速运动,回程时有急回。

图2 推头M运动轨迹

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。

在设计组合机构时,一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构(基础机构),而沿轨迹运动时的速度要求,则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足,也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。 (2) 推瓶机构选择

推瓶机构的方案:根据前述设计要求,推瓶机构应为一具有急回特性的机构,为了提高工作效率,一是行程速比变化系数K尽量大一些;在推程(即工作行程)中,应使推头作直线运动,或者近似直线运动,以保证工作的稳定性,这些运动要求并不一定都能得到满足,但是必须保证推瓶中推头的运动轨迹至少为近似直线,以此保证安全性。

推头的运动要求主要是满足急回特性,能满足急回特性的机构主要有曲柄滑块机构,曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构。

运用前述设计的思想方法,再考虑到机构的急回特性和推头做往复直线运动的特点, 所以根据要求,本机构采用了摆动导杆机构。

1. 摆动导杆机构方案

结构特点:曲柄的整转可以带动摆杆左右摆动,以实现推瓶的作用。在这个机构中可以通过曲柄转向的设置实现两种速度比,即前进时间大于返回时间和返回时间大于前进时间,如图

3

图3

如图所示,若清洗区位于摆动导杆右侧时,则当曲柄为顺时针转动时,可以实现推瓶推瓶时间长,返回时间 长的效果,可以达到工作的平稳性与高效性。另外,此机构结构简单,急回特性显著,便于制作。 (3)清洗区方案设计

当瓶子进入清洗区域后,可以以多种的运动方式实现过程,可以是圆周运动,也可以是直线运动。所以我们可以用双辊清洗机构,其根据两根导棍的同时同向转动带动瓶子的转动这一原理设计的,在这个机构中瓶子沿着本身轴线做直线运动,在工作效率上较其他机构具有一定的优势,而且能够很好的保证工作的

平稳性。如图所示

三、机械总体结构设计

为了清洗瓶子的外表和里面,需将瓶子推入同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转,推动瓶子沿导辊前进,内外转动的刷子就将瓶子洗净。它的主要动作是将瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。 要实现上述分功能,有下列工艺动作过程:

(1)推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置;

(2)在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转

动;

(3)同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时,瓶子的外表

面就清洗干净;

(4)在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子

移出瓶外.

(5)瓶子洗净后离开导辊,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环.

四、主要零件的设计计算

原始数据要求: (1)、瓶子尺寸。大段直径d=80mm,长200mm。 (2)、推进距离L=600mm,推瓶机构应使推头以接近匀速的速度推瓶,平稳的接触和推进瓶子,然后推头快速返回原位,准备进入第二个工作循环。

(3)、按生产率的要求,推程平均速度为V=45mm/s,返回时得平均速度为工作行程平均速度的3倍; (4)、机构传动性能良好,结构紧凑,制造方便。 根据要求返回时的平均速度为工作行程平均速度的3倍;

180

3 K

180

(180)x3 解: 180

5403 180

4360

90

根据要求:推程平均速度为v=45mm/s,推进距离L=600mm。 解:先算出推进600mm需要的时间t. 45t=600

40

t(s)

3

根据极位夹角90所以推进时曲柄转过的角度为

0270 18

再根据角度和t求出曲柄的角速度 解: t 270

40 3

20.25(/s)

在保证推程为600mm的基础上,不把滑块装在连杆的端点和运动时使得滑块不和机构导辊接触把把连杆的长度设为800mm ( 优化运动 )

180K3

180

图4-1

曲柄机构如图4-1,2和2是摇杆的两个极限位置,也就是连杆3位移为600mm始末位置,摇杆的极限位置正好和曲柄垂直,又因为极位夹角 =90°,所以摇杆极限位置时和曲柄构成长正方形。根据图可知曲柄1不能碰到连杆3,也不能和B点接触,这样都会时滑块顶死。所以要确定曲柄1的长度。设曲柄的长度为 ,摇杆所夹是角为 =90°。

解:因为滑块的宽度为40mm,滑块中心为铰链连接处。

所以

LSinL20

(21)L20

L48.3mm

(12)L280

L116mm

所以48.3

为了摇杆和滑块不脱离需确定摇杆长度,设摇杆长度为S

300

解: S

Si S424.2mm

为了便于计算和机构的美观选用S500mm

瓶子的中心和连杆的中心重合,为使直径为80mm的瓶子不从两个导辊中间掉下来,所以两导辊之间的中心距要加以确定。设导辊两半径为R=60 解: L总802R

L总200mm

为了使导辊和瓶子之间产生较大的摩擦力、作图和计算的方便把 设为141.4mm

根据推程的要求导辊的长度设为600mm。毛刷的半径为30mm,并把毛刷的轴线连杆中心线之间的距离设为65mm,这样当瓶子经过毛刷的时候下面时毛刷的毛已经由5mm的厚度和瓶子接触了,毛刷安放在600mm导辊工作台的正上方且中心距为150mm。 五、洗瓶机原理图 按生产率的要外表面刷子求,推程

导辊的瓶子

推头均

图5 洗瓶机原理图 度

v=4

5mm/s,返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。

工艺动作分推瓶和洗瓶两部分,具体过程如下:

(1) 推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置;

(2) 在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动;

(3) 同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时,瓶子的外表面就清洗干净;

(4) 在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子移出瓶外;

(5)瓶子洗净后离开导辊,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环。

六、创新点

1、此洗瓶机的结构简单便于操作理解而且机构好连接

2、其中的牛头刨可以有效的控制循环工序的完成真正做到效率的提高 3、其推头中带了刷子可以在推动过程中完成瓶子的内部清洗从而达到内外清洗的效果。

4、制造经费低。

七、设计心得体会

机械原理设计课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺的一个重要环节。通过了课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练,对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。

此次机械原理课程设计题目很有意义考察的知识点也很全面,有凸轮设计及结构分析,还有援助齿轮,圆锥齿轮的设计及电动机的选择等,还有CAD制图,以及各种设计方案的比较,这不仅培养了我综合应用大学四年里所学的理论知识和生产实际知识解决工程实际问题的能力,还培养出了我们的团队合作精神。全体组员共同探讨,解决了许多个人无法解决的问题。同时,我深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足。由于这次设计时间紧迫,有很多地方还有不足,有待改进,今后的学习过程中,我会更加认真努力学习!

由于在设计方面我们没有经验,理论知识学的不牢固,在设计中难免会出现这样那样的问题,如:在选择计算齿轮组时可能会出现误差,如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大,在查表和计算上精度不够准

也在这次设计中认识到自己的不足以及专业方面知识的欠缺,希望加以改进。

八、参考文献

参考文献

1.《机械原理课程设计手册》 高等教育出版社 邹慧君 主编 2.《机械原理教程》 清华大学出版社 申永胜 主编 3.《自动机械设计》 中国轻工业出版社 尚久浩 主编

范文九:洗瓶机课程设计方案 投稿:龙揯揰

综合类课程设计

说明书

设计题目:

姓名:徐浩

班级:109040206 学号:10804070228 指导老师:

年6月27日

洗瓶机

11

目 录

一、设计任务书………………………………………………………3 二、机械运动方案设计……………………………………………4 三、机械总体结构设计…………………………………………………6 四、主要零部件的设计计算………………………………………7 五、洗瓶机原理图………………………9

六、创意点………………………………………………9 七、心得与体会………………………………………10 八、参考文献设计………………………………………10

设计洗瓶机。如图1 所示,待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子推向前进时,转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗刷完毕时,后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。 洗瓶机的技术要求见表1。

表1 洗瓶机的技术要求

(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。 2.设计传动系统并确定其传动比分配。

3.画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。

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。 (3) 设计要求 1.工作原理

为了清洗瓶子,需将瓶子推入同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转,推动瓶子沿导辊前进,转动的刷子就将瓶子洗净。它的主要动作是将瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。 2.原始数据

(1)瓶子尺寸:长度L=100mm,直径D=200mm。

(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3个的要求,推程的平均速度v=45mm/s,返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。 (4)电动机转速为1440 r/min。 (5)急回系数3。 二、机械运动方案设计 (1)分析设计要求

可知:洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。设计的推瓶机构应使推头M以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,准备第二个工作循环。

根据设计要求,推头M可走图2 所示轨迹,而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动,在工作段前后可有变速运动,回程时有急回。

图2 推头M运动轨迹

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。

在设计组合机构时,一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构(基础机构),而沿轨迹运动时的速度要求,则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足,也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。 (2) 推瓶机构选择

推瓶机构的方案:根据前述设计要求,推瓶机构应为一具有急回特性的机构,为了提高工作效率,一是行程速比变化系数K尽量大一些;在推程(即工作行程)中,应使推头作直线运动,或者近似直线运动,以保证工作的稳定性,这些运动要求并不一定都能得到满足,但是必须保证推瓶中推头的运动轨迹至少为近似直线,以此保证安全性。

推头的运动要求主要是满足急回特性,能满足急回特性的机构主要有曲柄滑块机构,曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构。

运用前述设计的思想方法,再考虑到机构的急回特性和推头做往复直线运动的特点, 所以根据要求,本机构采用了摆动导杆机构。

1. 摆动导杆机构方案

结构特点:曲柄的整转可以带动摆杆左右摆动,以实现推瓶的作用。在这个机构中可以通过曲柄转向的设置实现两种速度比,即前进时间大于返回时间和返回时间大于前进时间,如图

3

图3

如图所示,若清洗区位于摆动导杆右侧时,则当曲柄为顺时针转动时,可以实现推瓶推瓶时间长,返回时间 长的效果,可以达到工作的平稳性与高效性。另外,此机构结构简单,急回特性显著,便于制作。 (3)清洗区方案设计

当瓶子进入清洗区域后,可以以多种的运动方式实现过程,可以是圆周运动,也可以是直线运动。所以我们可以用双辊清洗机构,其根据两根导棍的同时同向转动带动瓶子的转动这一原理设计的,在这个机构中瓶子沿着本身轴线做直线运动,在工作效率上较其他机构具有一定的优势,而且能够很好的保证工作的

平稳性。如图所示

三、机械总体结构设计

为了清洗瓶子的外表和里面,需将瓶子推入同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转,推动瓶子沿导辊前进,内外转动的刷子就将瓶子洗净。它的主要动作是将瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。 要实现上述分功能,有下列工艺动作过程:

(1)推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置;

(2)在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转

动;

(3)同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时,瓶子的外表

面就清洗干净;

(4)在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子

移出瓶外.

(5)瓶子洗净后离开导辊,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环.

四、主要零件的设计计算

原始数据要求: (1)、瓶子尺寸。大段直径d=80mm,长200mm。 (2)、推进距离L=600mm,推瓶机构应使推头以接近匀速的速度推瓶,平稳的接触和推进瓶子,然后推头快速返回原位,准备进入第二个工作循环。

(3)、按生产率的要求,推程平均速度为V=45mm/s,返回时得平均速度为工作行程平均速度的3倍; (4)、机构传动性能良好,结构紧凑,制造方便。 根据要求返回时的平均速度为工作行程平均速度的3倍;

180

3 K

180

(180)x3 解: 180

5403 180

4360

90

根据要求:推程平均速度为v=45mm/s,推进距离L=600mm。 解:先算出推进600mm需要的时间t. 45t=600

40

t(s)

3

根据极位夹角90所以推进时曲柄转过的角度为

0270 18

再根据角度和t求出曲柄的角速度 解: t 270

40 3

20.25(/s)

在保证推程为600mm的基础上,不把滑块装在连杆的端点和运动时使得滑块不和机构导辊接触把把连杆的长度设为800mm ( 优化运动 )

180K3

180

图4-1

曲柄机构如图4-1,2和2是摇杆的两个极限位置,也就是连杆3位移为600mm始末位置,摇杆的极限位置正好和曲柄垂直,又因为极位夹角 =90°,所以摇杆极限位置时和曲柄构成长正方形。根据图可知曲柄1不能碰到连杆3,也不能和B点接触,这样都会时滑块顶死。所以要确定曲柄1的长度。设曲柄的长度为 ,摇杆所夹是角为 =90°。

解:因为滑块的宽度为40mm,滑块中心为铰链连接处。

所以

LSinL20

(21)L20

L48.3mm

(12)L280

L116mm

所以48.3

为了摇杆和滑块不脱离需确定摇杆长度,设摇杆长度为S

300

解: S

Si S424.2mm

为了便于计算和机构的美观选用S500mm

瓶子的中心和连杆的中心重合,为使直径为80mm的瓶子不从两个导辊中间掉下来,所以两导辊之间的中心距要加以确定。设导辊两半径为R=60 解: L总802R

L总200mm

为了使导辊和瓶子之间产生较大的摩擦力、作图和计算的方便把 设为141.4mm

根据推程的要求导辊的长度设为600mm。毛刷的半径为30mm,并把毛刷的轴线连杆中心线之间的距离设为65mm,这样当瓶子经过毛刷的时候下面时毛刷的毛已经由5mm的厚度和瓶子接触了,毛刷安放在600mm导辊工作台的正上方且中心距为150mm。 五、洗瓶机原理图 按生产率的要外表面刷子求,推程

导辊的瓶子

推头均

图5 洗瓶机原理图 度

v=4

5mm/s,返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。

工艺动作分推瓶和洗瓶两部分,具体过程如下:

(1) 推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置;

(2) 在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动;

(3) 同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时,瓶子的外表面就清洗干净;

(4) 在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子移出瓶外;

(5)瓶子洗净后离开导辊,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环。

六、创新点

1、此洗瓶机的结构简单便于操作理解而且机构好连接

2、其中的牛头刨可以有效的控制循环工序的完成真正做到效率的提高 3、其推头中带了刷子可以在推动过程中完成瓶子的内部清洗从而达到内外清洗的效果。

4、制造经费低。

七、设计心得体会

机械原理设计课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺的一个重要环节。通过了课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练,对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。

此次机械原理课程设计题目很有意义考察的知识点也很全面,有凸轮设计及结构分析,还有援助齿轮,圆锥齿轮的设计及电动机的选择等,还有CAD制图,以及各种设计方案的比较,这不仅培养了我综合应用大学四年里所学的理论知识和生产实际知识解决工程实际问题的能力,还培养出了我们的团队合作精神。全体组员共同探讨,解决了许多个人无法解决的问题。同时,我深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足。由于这次设计时间紧迫,有很多地方还有不足,有待改进,今后的学习过程中,我会更加认真努力学习!

由于在设计方面我们没有经验,理论知识学的不牢固,在设计中难免会出现这样那样的问题,如:在选择计算齿轮组时可能会出现误差,如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大,在查表和计算上精度不够准

也在这次设计中认识到自己的不足以及专业方面知识的欠缺,希望加以改进。

八、参考文献

参考文献

1.《机械原理课程设计手册》 高等教育出版社 邹慧君 主编 2.《机械原理教程》 清华大学出版社 申永胜 主编 3.《自动机械设计》 中国轻工业出版社 尚久浩 主编

范文十:洗瓶机课程设计方案2 投稿:董劐劑

机械原理课程设计--洗瓶机

院 - 系: 工学院 机械系 专 业: 机械工程及自动化 年 级: 2009级 学生姓名: 杨 涛 学 号: 200903050742 指导教师: 苏艳萍 同 组 人: 冯 育 俊

2011年10月

机械原理课程设计说明书

目 录

一、 设计任务书………………………………………3 1、1 设计题目………………………………………3 1、2 设计任务………………………………………4 1、3 设计要求………………………………………4 二、洗瓶机流程分析及运动方案设计………………5

2、1 流程分析………………………………5 2、2 运动方案设计-………………………………6 三、机械总体结构设计………………………………9 四、执行机构和传动部件的结构设计………………11 五、洗瓶机的流程分析………………………………12 六、两种方案的评价比较……………………………13

6、1 第一种方案……………………………14 6、2 第二种方案……………………………15 6、3 最佳选定方案……………………………17 七、 设计总结………………………18

设计洗瓶机。如图1 所示,待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上,导辊带

动瓶子旋转。当推头M把瓶子推向前进时,转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗刷完毕时,后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。 洗瓶机的技术要求见表1。

表1 洗瓶机的技术要求

1、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

(2).画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。

(3).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。

(4 ).其他机构的设计分析。 (5).编写设计计算说明书。

1、3 设计要求

1.3.1工作原理

为了清洗瓶子,需将瓶子推入同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转,推动瓶子沿导辊前进,转动的刷子就将瓶子洗净。它的主要动作是将瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。

1.3.2 原始数据

(1)瓶子尺寸:长度L=100mm,直径D=200mm。

(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3个的要求,推程的平均速度v=45mm/s,返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。 (4)电动机转速为1440 r/min。 (5)急回系数3。

二、洗瓶机流程分析及运动方案设计

2、1 流程分析

洗瓶机的流程分为五个流程:进瓶、清洗瓶内表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶。

2、2 运动方案设计

(1)、进瓶机构选择

进瓶需要实现的是将瓶子从相应的位置间歇送到推瓶机构上。为实现此运动,本方案将瓶子放入胶性皮带上,利用槽轮机构带动皮带运动来实现。如下图2

所示:

图2 (2)、清洗瓶内表面机构设计

清洗瓶内表面只需向瓶中送入带有毛刷的导轮上,利用齿轮的旋转带动毛刷旋转,进行清洗。为实现这个流程,我把此流程安排在导辊上来实现。即在瓶子滑下斜坡到导辊的轨迹上时,导辊匀速前进的同时,毛刷插进瓶子,推动瓶子,利用转动的毛刷清洗瓶内表面。,为实现此运动我采用了齿轮轮来实现,导辊要既有前进,又要有转动,就要求导辊有伸缩旋转的作用,我利用钓鱼竿原理来实现,如下:

图3

(3)、推瓶机构设计

设计的推瓶机构应使推头M以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,准备第二个工作循环。

根据设计要求,推头M可走图4 所示轨迹,而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动,在工作段前后可有变速运动,回程时有急回。

图4推头M运动轨迹

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。 A、推瓶机构选择

推瓶机构的方案:根据前述设计要求,推瓶机构应为一具有急回特性的机构,为了提高工作效率,一是行程速比变化系数K尽量大一些;在推程(即工作行程)中,应使推头作直线运动,或者近似直线运动,以保证工作的稳定性,这些运动要求并不一定都能得到满足,但是必须保证推瓶中推头的运动轨迹至少为近似直线,以此保证安全性。

推头的运动要求主要是满足急回特性,能满足急回特性的机构主要有曲柄滑块机构,曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构。

运用前述设计的思想方法,再考虑到机构的急回特性和推头做往复直线运动的特点, 所以根据要求,本机构采用五杆组合机构(由凸轮、齿轮和连杆机构组合而成)。

B、五杆组合机构方案

结构特点:铰链带动齿轮转动,齿轮带动涡轮转动,根据涡轮的转动,结合杆组,从而实现推头的急回运动。即前进时间大于返回时间和返回时间大于前进时间。

确定一条平面曲线需要两个独立变量。因此具有两自由度的连杆机构都具有精确再现给定平面轨迹的特征。点M的速度和机构的急回特征,图3 所示为两个自由度五杆低副机构,1、4为它们的两个输入构件,这两构件之间的运动关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现,从而将原来两自由度机构系统封闭成单

自由度系统(如下图所示)。

图5

如图上所示,杆4的上升运动可以使推头在水平面上正常的工作,使推杆机构达到工作的平稳性与高效性。另外,此机构结构简单,安全性高,急回特性显著,便于制作,但是要注意预防死点的发生,以免出现顶死现象 (4)、清洗区方案设计

当瓶子进入清洗区域后,可以以多种的运动方式实现过程,可以是圆周运动,也可以是直线运动。所以我们可以用双辊清洗机构,其根据两根导棍的同时同向转动带动瓶子的转动这一原理设计的,在这个机构中瓶子沿着本身轴线做直线运动,在工作效率上较其他机构具有一定的优势,而且能够很好的保证工作的平稳性。如下图所示

(5) 、送瓶机构的设计

送瓶机构要实现的是将清洗干净的瓶子匀速的送到指定的位置。我在推瓶的

末端设计一个瓶子滑落的斜面台,将洗好的瓶子随斜台滑到有一定摩擦的皮带上,再由皮带送走瓶子如图7示:

图7

三、机械总体结构设计

图8

为了实现进瓶、清洗瓶内表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶,首先需将瓶子放入胶带上,通过进瓶机构间歇的送到导辊轨迹上,转动的毛刷通过五杆组合机构带动毛刷插入瓶子,毛刷在导杆的推动和旋转下边前进边清洗内表面,推动瓶子沿导辊前进,再由外面转动的刷子将瓶子外表面洗净。它的主要运动是将瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动,最后滑入送瓶机构送出。

要实现上述分功能,有下列工艺动作过程: (1)皮带做间歇直线运动; (2)瓶子由皮带到导辊的滑动;

(3)内表面毛刷匀速推进和自身旋转;

(4)推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置;

(5)在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动; (6)同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时将瓶子的外表面

就清洗干净;

(7)在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子移

出瓶外. (8)瓶子离开皮带,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环. (9)洗好的瓶子由斜面滑下,进入匀速转动的皮带送出;

四、执行机构和传动部件的结构设计

本机构由导辊和刷子组成:

(1)刷子由三个互相啮合的齿轮带着它们不停的转动,而使它能够保持不间断的接触,清洗污垢。

(2)导辊的运动由定轴带轮来完成,两个带轮的同向旋转带动导辊的同向转动,而带动瓶子转动。导辊的俯视图如下:

(3)推瓶机构和洗瓶机构组合

本机构采用了五杆组合机构( 如下页图示 ),齿轮机构,瓶子的运动分为直

线运动和转动,直线运动由五杆组合机构来完成,瓶子的转动由同向转动的导辊来完成。利用瓶子的运动来清洗瓶子的内外表面。

刷子的运动由完成不同的功能来决定。清洗瓶子的刷子由三个互相啮合的齿轮带着它们不停的转动,而使它能够保持不间断的接触,清洗表面污垢。 (4)传动机构

最终选用的机构中刷子的转动轴、导辊的轴、执行机构主动件的轴两两垂直。所以通过带轮传动来实现各方向的改变

五、洗瓶机流程分析

按生产率的要求,推程的平均速度v=45mm/s,返回时的

均速度为工作时的平均速度的三倍。

工艺动作分推瓶和洗瓶两部分,具体过程如下:

(1)电动机转动的同时,通过最末端齿轮带动皮带做间歇直线运动; (2)通过皮带末端的槽轮将瓶子由皮带滑到导辊的轨迹上;

(3)在由旋转的推头将将瓶子内表面刷刷净,同时带动瓶子向前运动; (4) 推头作直线近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置;

(5) 在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动;

(6) 同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时,瓶子的外表面就清洗干净;

(7) 在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子移出瓶外;

(8)瓶子洗净后离开导辊,而五杆机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环。

(9)洗好的瓶子由斜面滑下,进入匀速转动的皮带送出;

六、两种洗瓶机设计方案评估

6、1 第一种方案图:

为了实现进瓶、清洗瓶内表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶,首先需将瓶子放入胶带上,通过进瓶机构间歇的送到导辊轨迹上,转动的毛刷通过五杆组合机构带动毛刷插入瓶子,毛刷在导杆的推动和旋转下边前进边清洗内表面,推动瓶子沿导辊前进,再由外面转动的刷子将瓶子外表面洗净。它的主要运动是将瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动,最后滑入送瓶机构送出。

要实现上述分功能,有下列工艺动作过程:

(1)皮带做间歇直线运动;

(2)瓶子由皮带到导辊的滑动;

(3)内表面毛刷匀速推进和自身旋转;

(4)推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置;

(5)在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动;

(6)同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时将瓶子的外表面

就清洗干净;

(7)在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子移出

瓶外.

(8)瓶子离开皮带,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环.

(9)洗好的瓶子由斜面滑下,进入匀速转动的皮带送出;

6.2 方案二总体方案简图

方案二运动说明

首先动力从电动机输出,因为需要的速度不是很高,所以要经过减速箱减速,再经过带传动传给齿轮1,齿轮一又传给齿轮2带动轴旋转。

导辊传动:由齿轮3带动齿轮4使外面一根导辊转动;再由齿轮4带动齿轮5,齿轮5 又带动齿轮6使里面那根导辊转动。因为齿轮4和齿轮6大小一样,齿轮5主要是保证两导辊转向一致,这样既保证速度一样,也保证了旋转方向一样。

进瓶机构传动:进瓶机构借助齿轮4带动齿轮7,又由齿轮7带动的轴旋转,再由轴带动蜗轮蜗杆B,然后蜗轮蜗杆B带动齿轮9,再由齿轮9带动间歇机构槽轮完成瓶子的输进。

洗瓶机构传动:洗瓶机构是通过齿轮6带动齿轮8,齿轮8带动轴转动,再由轴带动蜗轮蜗杆C,然后再通过蜗轮10传给齿轮13,而齿轮13通过左右各一个小齿轮(齿轮12和齿轮14)传给同尺寸的齿轮11和齿轮15,这样也保证了它们三个齿轮(齿轮11、齿轮13和齿轮15)转向、转速相同。三个齿轮又把动力传给刷子,通过三个外刷子的旋转来清洗瓶子的外表面。

推瓶机构传动:由蜗轮蜗杆A带动齿轮16,再由齿轮16传给凸轮的齿轮,再由凸轮的齿轮带动凸轮--铰链四杆机构来实现推瓶机构往复运动。

3、

两种方案评价比较:

(1)、运动链的长短:两种方案都比较简单,运动链的长度也差不多,但方案二构件数目少一些,简单一点。 (2)、机构的排列顺序:两种方案的排列顺序都不是很合理,方案一中,有涡轮蜗杆传动,以传动动力为主,应该将涡轮蜗杆机构布置在高速级,齿轮机构在低速级,但方案一中有严格按照这样分布。方案二中有带传动时(进瓶与出瓶机构),这种摩擦传动外廓尺寸较大的机构一般安排在运动链的起始端,而其没有,也不是十分合理。 (3)、传动比分配:两个用的构件差不多,但是方案二中洗瓶刷子用带传动,其现实制作麻烦,且误差大,所以方案一传动比更合理一些。 (4)、运动副的形式:两种方案用的运动副都差不多,在推瓶机构上,方案一、二中都很好,但方案二精度更高一些。但方案一中简单一些,成本低。

(5)、机械效率:在这方面方案一中大多采用齿轮传递,精度较高。而方案二中含有带传动等效率低的机构,所以机械效率比方案一稍低一些。

6、3 最后选定方案

方案二总体方案简图

方案二运动说明

首先动力从电动机输出,因为需要的速度不是很高,所以要经过减速箱减速,再经过带传动传给齿轮1,齿轮一又传给齿轮2带动轴旋转。

导辊传动:由齿轮3带动齿轮4使外面一根导辊转动;再由齿轮4带动齿轮5,齿轮5 又带动齿轮6使里面那根导辊转动。因为齿轮4和齿轮6大小一样,齿轮5主要是保证两导辊转向一致,这样既保证速度一样,也保证了旋转方向一样。

进瓶机构传动:进瓶机构借助齿轮4带动齿轮7,又由齿轮7带动的轴旋转,再由轴带动蜗轮蜗杆B,然后蜗轮蜗杆B带动齿轮9,再由齿轮9带动间歇机构槽轮完成瓶子的输进。

洗瓶机构传动:洗瓶机构是通过齿轮6带动齿轮8,齿轮8带动轴转动,再由轴带动蜗轮蜗杆C,然后再通过蜗轮10传给齿轮13,而齿轮13通过左右各一个小齿轮(齿轮12和齿轮14)传给同尺寸的齿轮11和齿轮15,这样也保证了它们三个齿轮(齿轮11、齿轮13和齿轮15)转向、转速相同。三个齿轮又把动力传给刷子,通过三个外刷子的旋转来清洗瓶子的外表面。

推瓶机构传动:由蜗轮蜗杆A带动齿轮16,再由齿轮16传给凸轮的齿轮,再由凸轮的齿轮带动凸轮--铰链四杆机构来实现推瓶机构往复运动。

通过仔细评估比较,最终选定方案二,其设计更合理,进瓶机构的槽轮机构也更符合设计,设计也更严谨一些。

七、设计总结

机械原理设计课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺的一个重要环节。通过了课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练,对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。

此次机械原理课程设计题目很有意义考察的知识点也很全面,有凸轮设计及结构分析,还有援助齿轮,圆锥齿轮的设计及电动机的选择等,还有CAD制图,以及各种设计方案的比较,这不仅培养了我综合应用大学四年里所学的理论知识和生产实际知识解决工程实际问题的能力,还培养出了我们的团队合作精神。全体组员共同探讨,解决了许多个人无法解决的问题。同时,我深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足。由于这次设计时间紧迫,有很多地方还有不足,有待改进,今后的学习过程中,我会更加认真努力学习!

由于在设计方面我们没有经验,理论知识学的不牢固,在设计中难免会出现这样那样的问题,如:在选择计算齿轮组时可能会出现误差,如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大,在查表和计算上精度不够准,也在这次设计中认识到自己的不足以及专业方面知识的欠缺,希望加以改进。

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