機(jī)械課程設(shè)計洗瓶機(jī)設(shè)計1

1、1 . 設(shè)計題目 32 . 設(shè)計方案選擇 4 2.1設(shè)計方案一 4 2.2設(shè)計方案二 5 2.3設(shè)計方案三 5 3 . 最終選定方案具體設(shè)計 7 3.1計算公式及數(shù)據(jù)處理 7 3.2工作循環(huán)圖 8 3.3所選方案機(jī)構(gòu)運動簡圖 9 3.4各機(jī)構(gòu)速度、加速度曲線分析 10 4 . 爆炸試圖125 . 小組總結(jié)12 6 . 參考資料13機(jī)械原理課程設(shè)計題目1 . 設(shè)計題目: 洗瓶機(jī)2 . 工作原理及工藝動作過程 為了清洗圓形瓶子外面，需將瓶子推入同時轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)，推動瓶子沿導(dǎo)輥前進(jìn)，轉(zhuǎn)動的刷子就將瓶子清洗。 它的主要動作，將到位的瓶子沿著導(dǎo)輥推動，瓶子推動過程利用導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動將瓶子旋轉(zhuǎn)

2、以及將刷子轉(zhuǎn)動。3 . 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 1）瓶子尺寸。大端直徑 d=80mm，長200mm。 2）推進(jìn)距離 l=600mm，推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭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)備進(jìn)入第二個工作循環(huán)。 3）按生產(chǎn)率的要求，推程平均速度為v=，返回時的平均速度為工作行程的平均速度的3倍。 4）機(jī)構(gòu)傳動性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。4 .設(shè)計任務(wù) 1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型與設(shè)計：構(gòu)思出至少三中運動方案，并在說明書中畫出運動方案草圖，經(jīng)對所有運動方案進(jìn)行分析比較后，選擇其中你認(rèn)為比較好的方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，該機(jī)構(gòu)最好具有急回運動特性。 2）轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的設(shè)計，齒輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，連

3、桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計，包括尺寸設(shè)計 3）用ADAMS或SOLIDWORKS軟件對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動仿真 4）用ADAMS或SOLIDWORKS軟件對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動學(xué)分析，并畫出輸出機(jī)構(gòu)的位移，速度，加速度線圖。5）畫出最終方案的機(jī)構(gòu)運動簡圖。 6）撰寫設(shè)計說明書設(shè)計方案：方案一 曲柄滑快結(jié)構(gòu)與連桿的組合機(jī)構(gòu)此洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)運用凸輪機(jī)構(gòu)使推頭的運動可以由凸輪的外輪廓線來確定，而連桿機(jī)構(gòu)可以使凸輪的推程放大，達(dá)到設(shè)計題目要求的行程速度系數(shù)比K=3。推頭在推瓶子時與瓶底有碰撞，而推頭在推動瓶子在導(dǎo)輥上移動時摩擦較大，須加載的驅(qū)動力也較大，所以不合理，凸輪和曲柄的運動都存在死點，使機(jī)構(gòu)運行不平穩(wěn)。洗瓶機(jī)構(gòu)是用兩根導(dǎo)

4、輥自轉(zhuǎn)引起的相對運動，利用瓶子與導(dǎo)輥的摩擦，帶動瓶子自轉(zhuǎn)，使刷子能清洗到瓶身的每個部分，達(dá)到清洗的效果。但由于刷子與導(dǎo)輥的距離是一定的，所以如果是清洗象啤酒瓶一樣的瓶子，刷子很難清洗到瓶頸的部分，這也是此機(jī)構(gòu)的一個不足之處。方案二 多個曲柄滑快機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu) 此洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)是運用曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組成，在圖示的兩個搖桿長度比例為1：2時，機(jī)構(gòu)就能達(dá)到題目要求的行程速度系數(shù)比K=3： 但機(jī)構(gòu)都運動的桿件連接，在速度的傳動方面不太穩(wěn)定，而且機(jī)械效率不高，而且推頭部分與機(jī)架之間有摩擦，又降低了機(jī)械效率，對推頭的壽命也有影響。送瓶機(jī)構(gòu)用的是不完全齒輪完成間隙運動來設(shè)定瓶子的運送速度，但考慮到瓶子較長

5、，下面的齒輪負(fù)荷較大，很難達(dá)到預(yù)期的效果。洗瓶部分是用的傳送帶使瓶子徑向移動，減小了推頭的負(fù)荷。但如果瓶子是圓的，就很難保證瓶子放在上面的平穩(wěn)，加上推瓶機(jī)構(gòu)有死點，不能保證推瓶的平穩(wěn)，瓶子的安全不能保證。最終選定方案（方案三）推瓶機(jī)構(gòu):類似于牛頭刨床的曲柄滑快機(jī)構(gòu) （左）洗瓶機(jī)構(gòu):瓶子的自轉(zhuǎn)與繞軸旋轉(zhuǎn)相結(jié)合的輪系機(jī)構(gòu) （右）此洗瓶機(jī)的推頭部分采用了牛頭刨床的核心思想，題目要求行程速度系數(shù)比K=3，也就是說曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極位夾角為90度，運用這個機(jī)構(gòu)就很容易實現(xiàn)了，而且題目要求推頭的推程為600mm，此機(jī)構(gòu)也很容易滿足，而且結(jié)構(gòu)緊湊，而且推桿只要保證在水平面運動，則推頭幾能很平穩(wěn)地推進(jìn)瓶子。推頭

6、推瓶子的同時，瓶子是放在一傳送帶上的（圖中未畫出 參考機(jī)構(gòu)簡圖）傳送帶以與推桿推瓶速度相同的速度勻速傳送，大大減小了推桿的負(fù)荷，使傳送更加得平穩(wěn)。而傳送帶也有清洗瓶底的功能，以彌補(bǔ)下面洗瓶中不能洗到瓶底的缺陷。洗瓶機(jī)構(gòu)是運用齒輪的嚙合，使在四個工位的齒輪勻速自轉(zhuǎn)，以帶動瓶子自轉(zhuǎn)，讓刷子能清洗到瓶身的各個角落，而且刷子的大小和形狀都可以改變，齒輪的大小也可以改變，從而清洗不同大小形狀的瓶子。槽輪機(jī)構(gòu)可以保證推桿運動時間和轉(zhuǎn)盤運動時間的配合，當(dāng)瓶子被推到轉(zhuǎn)盤時，轉(zhuǎn)盤停止，當(dāng)推頭急回推下一個瓶子是，槽輪運動，把臟的瓶子推到第二個工位清洗，機(jī)構(gòu)往復(fù)運動，達(dá)到了連續(xù)洗瓶子的工作。整個機(jī)構(gòu)是由發(fā)動機(jī)進(jìn)行動

7、力輸出，由齒輪系進(jìn)行一定比例速度傳遞到每個單獨的運動構(gòu)件上最終方案的設(shè)計尺寸設(shè)計 計算公式：托盤周期t2/1 槽輪周期 td21/1 推瓶機(jī)構(gòu)極位夾角 齒輪傳動比 i= 齒輪周期 T=基本尺寸：瓶子大底直徑 d=80mm 瓶子長度 l=200mm 推頭推程L=800mm曲柄長度 A=700mm 數(shù)據(jù)處理：k=9 極位夾角=90 在極位時曲柄與搖桿的夾角為90所以滑快到齒輪的距離為B=150mm 滑桿長度>424.3mm 推頭推出速度 v= 回來速度為推出的3倍, 周期就為 T=18s 主動齒輪的角速度 撥盤的角速度與主動齒輪相同 槽輪在撥盤轉(zhuǎn)一周時轉(zhuǎn)周期, 在主動輪轉(zhuǎn)一周刷子和帶動瓶子自

8、轉(zhuǎn)的四個齒輪分別轉(zhuǎn)兩周,所以各部分齒輪傳動比為 從左到右 =1:1:1:2:2,機(jī)構(gòu)運動循環(huán)圖： 圖示為洗瓶機(jī)的各機(jī)構(gòu)的運動循環(huán)圖，說明了各機(jī)構(gòu)在一周期內(nèi)的運動規(guī)律。說明:在一個周期內(nèi),帶動推頭運動的齒輪勻速轉(zhuǎn)動,撥盤也勻速轉(zhuǎn)動,槽輪轉(zhuǎn)周期, 刷子和帶動瓶子自轉(zhuǎn)的齒輪分別轉(zhuǎn)兩周,帶動四個小齒輪轉(zhuǎn)動的齒輪也轉(zhuǎn)一周機(jī)構(gòu)簡圖：（1） 推頭部分的曲柄滑快機(jī)構(gòu) 初始位置和最終位置，曲柄和滑塊的位置如圖所示，推桿在水平面上推瓶子，推程為600mm，極位夾角為 （2）下圖為機(jī)構(gòu)的整體運動簡圖 圖中畫出了動力傳動的主動軸，還畫出了在水槽部分運用的傳送帶，它的速度和推頭推出的速度相同，從而可以減小推頭的負(fù)荷，也

9、可以清洗瓶底，彌補(bǔ)在后面的機(jī)構(gòu)中不能清洗到瓶底的缺陷。洗瓶機(jī)推頭的速度曲線及說明：速度曲線如圖所示：在推頭開始運動的一段時間時，速度略有上升，在推頭推進(jìn)的途中，推頭的速度基本保持勻速運動，稍微有點波動，可能就是因為我門的推頭結(jié)構(gòu)不緊湊和不夠完善而造成的。在推頭運動13.3s前進(jìn)到極位時，推頭的速度急速上升，上升到前進(jìn)速度的3倍，然后再運動4.4秒后到達(dá)開始位置，速度下降到零，然后進(jìn)入下一個周期。從速度圖來看，我們的機(jī)構(gòu)基本達(dá)到了預(yù)期的效果，但可能在機(jī)構(gòu)造型是有些零件尺寸不是特別精確而影響了運動結(jié)果。 加速度曲線及說明：下圖為此機(jī)構(gòu)的加速度仿真曲線。從圖中可以看出，在機(jī)構(gòu)開始運動時，推頭是有加速

10、度的，這必然會對剛放上來的瓶子有沖擊，所以我們在放瓶子的時候就應(yīng)避開這個時后讓放瓶子的位置離推頭的初始位置一段距離，這樣瓶子就會避免沖擊了。 在加速度第一次到達(dá)零之后，基本保持不變，略微有所波動，基本達(dá)到了題目要求的推頭推出速度為勻速的，然后在推到極位后，加速度急速上升又急速下降。但有一個不太明白為什么加速度有兩次上升兩次下降才進(jìn)行下一個周期。位移曲線及說明：可能是在模擬時推頭不是從坐極限位置開始運動，所以在曲線開始的時候有所下降，推頭的起始位置是從位移為零之后，在推頭前進(jìn)的途中，位移曲線的斜率基本保持不變，略微有所波動，有一次說明在推頭前進(jìn)時速度是勻速的。 在回程的時候，曲線的斜率也基本保持

11、不變，位移為一條直線，這也說明回程時推頭基本以3倍推出速度急回洗瓶機(jī)構(gòu)爆炸圖：小組總結(jié)：首先，小組成員討論了設(shè)計題目及其要求，并發(fā)表各自的意見。小組的成員間產(chǎn)生了小小摩擦，并且遇到了一些困難，比如用什么機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)題目的要求，由于題目要求的K=3比較難實現(xiàn)，所以在構(gòu)思推瓶機(jī)構(gòu)是運用了不少的時間，最后由于知識掌握得較少，就采用了牛頭刨床的思想，從而在完成課題上邁出了第一步。洗瓶機(jī)構(gòu)算是本小組的小小的亮點和創(chuàng)新點所在，參考了前幾屆的作品，其中兩個作品在洗瓶機(jī)構(gòu)都運用了相同的模式，結(jié)合題目要求，本小組決定打破傳統(tǒng)模式，在此進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，在經(jīng)過小組討論后，最終定下用輪系作為核心機(jī)構(gòu)，我們小組認(rèn)為用這種方

12、案可以減少空間，而且把瓶子的送如，清洗以及送出分別放在四個工位上進(jìn)行，條例較為清晰，也達(dá)到了題目中結(jié)構(gòu)緊湊的要求。最困難的就是機(jī)構(gòu)的造型，裝配以及速度，加速度，線位移等曲線的生成。在這個板塊，我們運用了SOILDWORKS，ADAMS，CAD等繪圖軟件進(jìn)行機(jī)構(gòu)造型和運動虛擬。但其中一部分軟件都是很久以前就學(xué)了，一些操作都差不多忘了，所以造型也用去了我們很大一部分時間，最后在同學(xué)和老師的幫助下才得以完成最后在小組成員的共同努力下完成了這次課程設(shè)計。通過這次的設(shè)計，理解了很多在機(jī)械原理課程上還不沒弄明白的東西，比如連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)的基本原理及它們各自的運動規(guī)律；在制作過程中由于需求也對下學(xué)期要學(xué)的機(jī)械設(shè)計課程有了一定的認(rèn)識和了解。對幾個繪圖軟件重新熟悉，并且學(xué)到了以前沒學(xué)過的操作，比如虛擬動畫的生成，齒輪配合，爆炸圖動畫的生成等等。順利完成這次課程設(shè)計，全組成員感受到了成功設(shè)計出一個似乎能工作的機(jī)器的成就干，也培養(yǎng)了在機(jī)械這個學(xué)科上學(xué)習(xí)的興趣，在對機(jī)械這門課程上的認(rèn)識也改變了，相信通過在這次的實習(xí)，能讓我以后的學(xué)習(xí)更有方向和更積極。對本小組的最后作品的一些客觀感受：我們的作品基本達(dá)到了老師題目的要求，推頭部分應(yīng)該是一個設(shè)計