機(jī)械原理課程設(shè)計洗瓶機(jī)使用說明書Word版

1、傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！自動洗瓶機(jī)機(jī)構(gòu)說明書機(jī)械工程 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計及其自動化 專業(yè) 08級機(jī)自2 班 設(shè)計者 指導(dǎo)教師 鄭立娟 2010 年 6 月 30 日目 錄一題目：自動洗瓶機(jī)機(jī)構(gòu)41.1 工作原理及工藝動作過程41.2 設(shè)計任務(wù)41.3 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求5二設(shè)計方案的擬定和比較52.1 設(shè)計方案一：凸輪-鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)62.2 設(shè)計方案二：凸輪-全移動副四桿機(jī)構(gòu)62.3 設(shè)計方案三：六桿機(jī)構(gòu)72.4 分析選擇最終方案7三六桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計分析93.1 六桿機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計93.2 六桿機(jī)構(gòu)的運動學(xué)分析103.3 六桿機(jī)構(gòu)推桿運動學(xué)分析的驗證15四槽輪機(jī)構(gòu)的分析

2、20五洗瓶機(jī)機(jī)構(gòu)循環(huán)圖21. 洗瓶機(jī)構(gòu)循環(huán)路線分析21.2 洗瓶機(jī)機(jī)構(gòu)循環(huán)圖21六洗瓶機(jī)總體結(jié)構(gòu)簡圖及其工作原理236.1 洗瓶機(jī)總體結(jié)構(gòu)簡圖236.2 洗瓶機(jī)工作原理24七收獲與體會26八參考文獻(xiàn)28一、題目：自動洗瓶機(jī)機(jī)構(gòu)1.1 工作原理及工藝動作過程 為了清洗圓形瓶子外面，需要用推桿將瓶子推到指定位置，通過急回運動提高效率，利用刷子旋轉(zhuǎn)將瓶子清洗干凈。1.2 設(shè)計任務(wù) 1）給出工作原理，原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求。2）根據(jù)工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。3）進(jìn)行各部分傳動機(jī)構(gòu)的選型。4）提出23種機(jī)械傳動方案。（畫出草圖）5）進(jìn)行方案的評定和選擇。6）對傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸設(shè)計和計算。7) 按比例畫出運

3、動簡圖。8) 對典型機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動和動力分析（可應(yīng)用計算機(jī)輔助分析手段，例如機(jī)構(gòu)仿真）。9) 提交項目說明書一份。1.3 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求1) 瓶子實際尺寸。大端直徑d=80mm，長200mm。2) 推頭推進(jìn)實際距離l=320mm,推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后推頭快速返回原位，準(zhǔn)備進(jìn)入下一次工作循環(huán)。3) 按生產(chǎn)率的要求，我們規(guī)定返回時的推頭平均速度為工作推進(jìn)時的推頭平均速度的1.5倍，即推頭行程速比系數(shù)k=1.5。4) 按整個機(jī)構(gòu)的工作要求，我們規(guī)定推進(jìn)機(jī)構(gòu)中原動件曲柄素轉(zhuǎn)為w=1rad/s。5) 機(jī)構(gòu)傳動性能良好，機(jī)構(gòu)緊湊，制造方便。二、設(shè)計方案的擬定和比較2.1 設(shè)計方案一

4、：凸輪-鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)圖21自由度F=3n2plph=34=2.2 設(shè)計方案二：凸輪-全移動副四桿機(jī)構(gòu)圖22自由度F=3n2plph=34242=22.3 設(shè)計方案三：六桿機(jī)構(gòu)圖23自由度F=3n2plph=3527=12.4 分析選擇最終方案由設(shè)計要求知：推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭平穩(wěn)地接觸和推進(jìn)瓶子，然后推頭快速返回原位，即回程是個急回運動；按生產(chǎn)率的要求，我們規(guī)定返回時的推頭平均速度為工作推進(jìn)時的推頭平均速度的1.5倍，即推頭行程速比系數(shù)k=1.5。設(shè)計的三種方案均能滿足以上的設(shè)計要求，但方案一的凸輪-鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在運動過程中，從動件1與連桿2共線時會形成死點，因此要注意采取度過死點位置的措施，這樣

5、會使機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜，給制造帶來不便，故舍棄方案一；方案二的凸輪-全移動副四桿機(jī)構(gòu)由于水平方向軌跡太長，造成凸輪機(jī)構(gòu)從動件的行程過大，而使相應(yīng)凸輪尺寸過大，致使機(jī)構(gòu)占用空間過大，并且浪費材料，故舍棄方案二；方案三的六桿機(jī)構(gòu)不存在上面兩種方案的缺點，在滿足設(shè)計要求的前提下還有以下優(yōu)點：該機(jī)構(gòu)的運動副全為低副，并且運動副元素間便于潤滑，故可傳遞較大載荷；運動副元素的幾何形狀簡單，便于加工制造；運行過程中：推頭右行時，速度較低且均勻，可以提高推瓶質(zhì)量；推頭左行時，由于有急回作用，速度較高，可提高生產(chǎn)率。綜合以上分析，選擇方案三為洗瓶機(jī)機(jī)構(gòu)的最終方案。三、六桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計分析3.1 六桿機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計圖31

6、 根據(jù)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求知：推頭推進(jìn)距離=320mm，推頭行程速比系數(shù)k=1.5,設(shè)計六桿機(jī)構(gòu)原動件曲柄，從動件，如上圖所示，機(jī)構(gòu)的極位夾角，搖桿擺角，鉸鏈A和鉸鏈C之間的距離，由幾何關(guān)系可知, mm,搖桿CD的長度mm，為使機(jī)構(gòu)的傳遞效率比較高，要求推桿在整個行程中有較小的壓力角。如圖所示當(dāng)FG的中點位于導(dǎo)路所在直線上時，滿足上述要求。導(dǎo)路至鉸鏈C的距離 按照以上尺寸，用ProE做出六桿機(jī)構(gòu)的三維立體圖演示運動情況，經(jīng)驗證，符合要求，說明設(shè)計的六桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸大小合適。3.2 六桿機(jī)構(gòu)的運動學(xué)分析用解析法對六桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動學(xué)分析由設(shè)計要求知：原動件曲柄的角位移ttt1.在圖32中，設(shè)原動

7、件曲柄長度lAB=l1，鉸鏈A與鉸鏈C之間的距離lAC=l4,點B與點C之間的距離lBC=S,圖32（1） 桿CD角位移分析。機(jī)構(gòu)的復(fù)數(shù)矢量方程為 由此可得滑塊位移和角位移為（2）桿角速度分析。將式對時間求導(dǎo)，得 上式兩端同乘以，得由上式可得滑塊速度和桿角速度為（3）桿角加速度分析。將式對時間求導(dǎo)，得 上式兩端同乘以，得由上式可得滑塊加速度和桿角加速度為.在圖33中,設(shè)桿CD的長度lCD=l2,桿DE的長度lDE=l3,點與點之間的距離lOC=l5,點與點之間的距離lOE=h圖33（1）推桿位置分析，機(jī)構(gòu)的復(fù)數(shù)矢量方程為由上式可得推桿位移h和桿DE角位移（2）推桿速度分析。將式對時間求導(dǎo)，得

8、上式兩端同乘以，得由上式可得推桿速度和桿DE角速度（3）推桿加速度分析，將式對時間求導(dǎo)，得上式兩端同乘以，得由上式可得推桿加速度和桿DE角加速度分析完畢3.3 六桿機(jī)構(gòu)推桿運動學(xué)分析的驗證選取一系列時間t的值，分別代入3.2中求出的推桿位移、速度、加速度關(guān)系式中，求出對應(yīng)的一系列推桿位移、速度、加速度的值，用描點法分別作出推桿位移、速度、加速度與時間t的關(guān)系圖像，經(jīng)驗證與用ProE生成的六桿機(jī)構(gòu)推桿位移、速度、加速度與時間t的關(guān)系圖像一致，說明用解析法對六桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行的運動學(xué)分析是正確的。以下分別是用ProE做出六桿機(jī)構(gòu)的三維立體圖后生成的推桿位移、速度、加速度與時間的關(guān)系圖像以及推桿運動學(xué)分析

9、圖像。推桿位移時間關(guān)系圖像圖34推桿速度時間關(guān)系圖像 圖35推桿加速度時間關(guān)系圖像圖36推桿運動學(xué)分析圖像圖37 四、槽輪機(jī)構(gòu)的分析圖41如圖41所示，設(shè)為槽輪每次運動時所轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角，為槽輪轉(zhuǎn)動時主動撥盤所轉(zhuǎn)過的角度。由槽輪上均勻分布的徑向槽的數(shù)目z=4，可得=2/z=/2設(shè)計主動撥盤的角速度和原動件曲柄的角速度相同皆為1，轉(zhuǎn)動一周的時間為2/1=6.28s,故槽輪的轉(zhuǎn)動時間為6.28/4=1.57s，即主動撥盤轉(zhuǎn)動一周過程中，槽輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)動90。 五、洗瓶機(jī)機(jī)構(gòu)循環(huán). 洗瓶機(jī)構(gòu)循環(huán)路線分析 1.首先確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動循環(huán)時間T執(zhí)。即可選取推瓶機(jī)構(gòu)中原動件曲柄進(jìn)行研究，其運動循環(huán)時間T執(zhí)=2/

10、w=2/1rad=6.28s2.確定組成運動循環(huán)的各個區(qū)域：（1）推瓶機(jī)構(gòu)：根據(jù)原始數(shù)據(jù)中推頭行程速比系數(shù)k=1.5,即可確定推瓶機(jī)構(gòu)運動循環(huán)時間分配為T執(zhí)=T推程+T回程=3.77+2.51=6.28s與此相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角（即分配轉(zhuǎn)角）推程回程=216+144=360（2）洗瓶機(jī)構(gòu)：主動撥盤的角速度和原動件曲柄的角速度相同皆為1，轉(zhuǎn)動一周的時間為2/1=6.28s,主動撥盤轉(zhuǎn)動一周過程中，槽輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)動90，對應(yīng)的轉(zhuǎn)動時間為1.57s（3）轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)：始終進(jìn)行轉(zhuǎn)動. 洗瓶機(jī)構(gòu)循環(huán)圖 圖51六、洗瓶機(jī)總體結(jié)構(gòu)簡圖及其工作原理6.1 洗瓶機(jī)總體結(jié)構(gòu)簡圖圖616.2 洗瓶機(jī)工作原理洗瓶機(jī)總體機(jī)構(gòu)簡圖如

11、上，用一個電動機(jī)帶動齒輪變速箱，通過齒輪變速箱中齒輪系來獲得不同的轉(zhuǎn)速，曲柄原動件和槽輪機(jī)構(gòu)中的主動撥盤的轉(zhuǎn)速一致，帶動瓶子轉(zhuǎn)動的底盤和轉(zhuǎn)刷的轉(zhuǎn)速一致。傳送帶作為運輸瓶子的導(dǎo)軌，這樣可以減小送瓶的阻力，有利于平穩(wěn)送瓶的實現(xiàn)。以下是洗瓶機(jī)的工作原理：曲柄原動件和槽輪機(jī)構(gòu)的主動撥盤以勻速轉(zhuǎn)動，二者轉(zhuǎn)動一周的時間皆為6.28s，即一個循環(huán)的時間為6.28s。推桿推動瓶子，并在在傳送帶的輔助下經(jīng)3.77s將瓶子送到轉(zhuǎn)盤固定瓶子的槽中，然后推桿返回，經(jīng)2.51s返回原位置。與此同時槽輪機(jī)構(gòu)的主動撥盤帶動槽輪，槽輪帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)過90，歷經(jīng)1.57s將瓶子送到轉(zhuǎn)刷處，瓶子在底盤的帶動下轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)刷以相同

12、的轉(zhuǎn)速緊貼瓶子逆向轉(zhuǎn)動進(jìn)行第一次洗瓶過程，洗瓶時間為4.71s。推桿返回后隨即推送下一個瓶子歷經(jīng)3.77s到轉(zhuǎn)盤固定瓶子的槽中，推桿返回，此時第一個瓶子的第一次洗瓶過程結(jié)束。轉(zhuǎn)盤再次勻速轉(zhuǎn)動90，將第一個瓶子送到第二次洗瓶位置，將第二個瓶子送到第一個洗瓶位置，兩個瓶子在轉(zhuǎn)刷的轉(zhuǎn)動下洗瓶4.71s。推桿返回原位置后推送第三個瓶子，到達(dá)指定位置后，推桿再次返回，轉(zhuǎn)盤再次轉(zhuǎn)動90，第三個瓶子到達(dá)第一次洗瓶位置進(jìn)行洗瓶過程，第二個瓶子到達(dá)第二次洗瓶位置進(jìn)行第二次洗瓶過程，第三個瓶子到達(dá)退瓶位置推出轉(zhuǎn)盤，完成洗瓶過程，洗瓶時間共計9.42s。以此類推，進(jìn)行洗瓶過程。七、收獲與體會經(jīng)過這次的課程設(shè)計,我們

13、又溫習(xí)了一下機(jī)械原理課上所學(xué)的知識,并且嘗試著把自己所學(xué)的書本知識和實踐相結(jié)合.在最初進(jìn)行設(shè)計時,我們曾主觀認(rèn)為這些東西是很簡單的,但是一步步的深入設(shè)計后，才發(fā)現(xiàn)每一步都需要縝密的的思考與精密的計算，扎實的基礎(chǔ)知識是很必要的。在設(shè)計過程中，我們考慮過三種方案，分別為：凸輪-鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)、凸輪-全移動副四桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)。但凸輪-鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在運動過程中，從動件1與連桿2共線時會形成死點，要注意采取度過死點位置的措施，這樣會使機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜，給制造帶來不便；凸輪-全移動副四桿機(jī)構(gòu)由于水平方向軌跡太長，造成凸輪機(jī)構(gòu)從動件的行程過大，而使相應(yīng)凸輪尺寸過大，致使機(jī)構(gòu)占用空間過大，并且浪費材料；六桿機(jī)構(gòu)不

14、存在上面兩種方案的缺點，在滿足設(shè)計要求的前提下還具有以下優(yōu)點：該機(jī)構(gòu)的運動副全為低副，并且運動副元素間便于潤滑，故可傳遞較大載荷；運動副元素的幾何形狀簡單，便于加工制造；運行過程中：推頭右行時，速度較低且均勻，可以提高推瓶質(zhì)量；推頭左行時，由于有急回作用，速度較高，可提高生產(chǎn)率。所以，最后我們選擇了六桿機(jī)構(gòu)。在進(jìn)行課程設(shè)計的同時,我們又額外學(xué)到了不少的東西,例如間歇機(jī)構(gòu)中的槽輪機(jī)構(gòu)的用途以及設(shè)計.,而且在實踐中學(xué)到的東西更容易讓我牢記.而且在三維造型軟件方面,也掌握到了一些以前不了解的一些竅門以及功能.另外,經(jīng)過這次實習(xí),我真正感受到了實踐的重要性,有一些想出來的東西我總是自然而然的認(rèn)為它們正確,等到真正把自己所想的東西造出來時才發(fā)現(xiàn),它們根本不能動,更不用說按給定規(guī)律動,可見以前的一些東西我掌握的過于淺薄.而且這種設(shè)計很能考察我們的分析問題、解決問題的能力,以及全方位考慮問題的能力.例如，平行放置的兩導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)動方向如何，這一類的細(xì)節(jié)問題在一開始時我都忽略了不少。 還有，經(jīng)過這次設(shè)計實踐，我體會到了交流的重要性。一個人的思路總會有些狹窄，就像剛開始我看我自己的設(shè)計總認(rèn)為一定行得通，十分自信，但在造完型后和別的組的同學(xué)相互交流觀摩