機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)洗瓶機(jī)

1、 設(shè)計(jì)題目： 洗 瓶 機(jī) 目 錄1、 設(shè)計(jì)任務(wù)32、 原動(dòng)機(jī)的選擇43、 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)54、 機(jī)械總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)85、 推瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)9六、主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算10七、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)141、 設(shè)計(jì)任務(wù)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。2、洗瓶機(jī)的技術(shù)要求：表1 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求方案號(hào)瓶子尺寸（長(zhǎng)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/mina1002

2、00600331440b10020050043.21440c10020042053.59603、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(jiǎn)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。 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。2、 原動(dòng)機(jī)的選擇 原動(dòng)機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分，按能量轉(zhuǎn)換性質(zhì)的不同分為第一類原動(dòng)機(jī)和第二類原動(dòng)機(jī)。

3、其中第一類原動(dòng)機(jī)分為：蒸汽機(jī)、柴油機(jī)、汽油機(jī)、水輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)；第二類原動(dòng)機(jī)分為：電動(dòng)機(jī)、液動(dòng)機(jī)（液壓馬達(dá)）、氣動(dòng)機(jī)（氣動(dòng)馬達(dá)）。 在這里我選擇應(yīng)用最為廣泛的電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)，因?yàn)槌杀镜?、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用少、維護(hù)要求較少、功率適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。按題目要求，這里用轉(zhuǎn)速為1440 r/min。的電動(dòng)機(jī)三、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)(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)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)

4、，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) 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),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

5、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)。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)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、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

6、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 3、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)方案結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：曲柄的整轉(zhuǎn)可以帶動(dòng)擺桿左右擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)推瓶的作用。在這個(gè)機(jī)構(gòu)中可以通過曲柄轉(zhuǎn)向的設(shè)置實(shí)現(xiàn)兩種速度比，即前進(jìn)時(shí)間大于返回時(shí)間和返回時(shí)間大于前進(jìn)時(shí)間，如圖4圖4五、推瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)總機(jī)構(gòu)圖可知推瓶機(jī)構(gòu)如下圖所示：為了清洗瓶子的外表和里面，需將瓶子推入同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥

7、帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)瓶子沿導(dǎo)輥前進(jìn)，內(nèi)外轉(zhuǎn)動(dòng)的刷子就將瓶子洗凈。它的主要?jiǎng)幼魇菍⑵孔友刂鴮?dǎo)輥推動(dòng)，瓶子推動(dòng)過程中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)上述分功能,有下列工藝動(dòng)作過程: 1、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; 2、在推頭沿直線運(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); 3、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),瓶子的外表面就清洗干凈; 4、在瓶子移動(dòng)過程中,清洗內(nèi)表面的刷子同時(shí)在瓶子內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),動(dòng)作結(jié)束,則刷子移出瓶外. 5、瓶子洗凈后離開導(dǎo)輥,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).六、主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 題目要求中包含a

8、、b、c三種方案，我在這里選用技術(shù)要求中方案a來進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算原始數(shù)據(jù)要求： （1）、瓶子尺寸。大段直徑d=100mm,長(zhǎng)200mm。 （2）、推進(jìn)距離l=600mm，推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭以接近勻速的速度推瓶，平穩(wěn)的接觸和推進(jìn)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)率的要求，每分鐘三個(gè)，行程速度系數(shù)k=3，可得60v+60v/3=6l，則可推出推程平均速度為v=45mm/s，返回時(shí)得平均速度為工作行程平均速度的3倍； （4）、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。根據(jù)要求返回時(shí)的平均速度為工作行程平均速度的3倍； 解： 根據(jù)要求：推程平均速度為v=45mm/s,推進(jìn)距離l

9、=600mm。解：先算出推進(jìn)600mm需要的時(shí)間t. 45t=600 (s)根據(jù)極位夾角所以推進(jìn)時(shí)曲柄轉(zhuǎn)過的角度為 再根據(jù)角度和t求出曲柄的角速度解： 在保證推程為600mm的基礎(chǔ)上，不把滑塊裝在連桿的端點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)時(shí)使得滑塊不和機(jī)構(gòu)導(dǎo)輥接觸把把連桿的長(zhǎng)度設(shè)為800mm ( 優(yōu)化運(yùn)動(dòng) ) 圖5 曲柄機(jī)構(gòu)如圖5,2和2是搖桿的兩個(gè)極限位置，也就是連桿3位移為600mm始末位置，搖桿的極限位置正好和曲柄垂直，又因?yàn)闃O位夾角 ，所以搖桿極限位置時(shí)和曲柄構(gòu)成長(zhǎng)正方形。根據(jù)圖可知曲柄1不能碰到連桿3，也不能和b點(diǎn)接觸，這樣都會(huì)時(shí)滑塊頂死。所以要確定曲柄1的長(zhǎng)度。設(shè)曲柄的長(zhǎng)度為 ，搖桿所夾是角為 。解：因?yàn)榛?/p>

10、塊的寬度為40mm，滑塊中心為鉸鏈連接處。 所以48.3l116之內(nèi)都可以選，為了節(jié)省材料選曲柄長(zhǎng)度為80mm。為了搖桿和滑塊不脫離需確定搖桿長(zhǎng)度，設(shè)搖桿長(zhǎng)度為s解： 為了便于計(jì)算和機(jī)構(gòu)的美觀選用 瓶子的中心和連桿的中心重合，為使直徑為100mm的瓶子不從兩個(gè)導(dǎo)輥中間掉下來，所以兩導(dǎo)輥之間的中心距要加以確定。設(shè)導(dǎo)輥兩半徑為r=60解： 為了使導(dǎo)輥和瓶子之間產(chǎn)生較大的摩擦力、作圖和計(jì)算的方便把 設(shè)為150mm 根據(jù)推程的要求導(dǎo)輥的長(zhǎng)度設(shè)為600mm。毛刷的半徑為30mm，并把毛刷的軸線連桿中心線之間的距離設(shè)為65mm，這樣當(dāng)瓶子經(jīng)過毛刷的時(shí)候下面時(shí)毛刷的毛已經(jīng)有5mm的厚度和瓶子接觸了，毛刷安放在600mm導(dǎo)輥工作臺(tái)的正上方且中心距為150mm。七、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本機(jī)構(gòu)由導(dǎo)輥和刷子組成（1）刷子由三個(gè)互相嚙合的齒輪帶著它們不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，而使它能夠保持不間斷的接觸，清洗污垢。 （2）導(dǎo)輥的運(yùn)動(dòng)由定軸帶輪來完成，兩個(gè)帶輪的同向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)導(dǎo)輥的同向轉(zhuǎn)動(dòng)，而帶動(dòng)瓶子轉(zhuǎn)動(dòng)。（ 如下圖示 ） 導(dǎo)輥的俯視圖（3）推瓶機(jī)構(gòu)和洗瓶機(jī)構(gòu)組合本機(jī)構(gòu)采用了三桿組合機(jī)構(gòu)（ 如下頁圖示 ），齒輪機(jī)構(gòu)，瓶子的運(yùn)動(dòng)分為直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，直線運(yùn)動(dòng)由三桿