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洗瓶机
进出
机构
设计
- 资源描述：
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洗瓶机进出机构设计,洗瓶机,进出,机构,设计
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摘要压盖机广泛地应用于大中型啤酒或饮料公司对回收的啤酒瓶、汽水瓶等进行清洗，也广泛地应用于液体灌装生产线中, 主要用来对玻璃瓶进行清洗。其组成结构比较复杂, 进出瓶装置是一个重要的组成部分。通过对进出瓶机构方案及其传动系统的研究和设计,和对几种方案的比较，总结出进出瓶装置的设计关键, 对压盖机进出瓶装置的系列化设计、技术改造提供了参考。关键字：压盖机、进出瓶机构AbstractWashing machine is widely used in medium-sized beer or drink companys recycling beer bottles, soda bottles to wash. It is also widely used in liquid filling production line is mainly used for glass cleaning. And it is composed of complicated mechanism, mechanism of push bottles ahead is importance. By pushing bottles of agency programs and the transmission system research and design,and comparison of several programs sum up its design keys, it contributes towashing machine in a series of design and technology transform.Keywords: Washing machine,Agency of pushing bottles目 录1 设计题目及要求11.1 工作原理及工艺动作过程11.2 原始数据及设计要求12 设计任务23 进出瓶机构的选择23.1 设计方案提示23.2 方案比较34 运动循环图的设计45 凸轮机构的设计65.1 凸轮4的设计65.2 凸轮5的设计：76 传动系统的设计96.1 确定传动方案96.2 各传动比的分配117 设计方案评价128 参考文献131 设计题目及要求1.1 工作原理及工艺动作过程压盖机是用来清洗瓶子外部污垢的专用机器。为清洗圆形瓶子的外面，把待洗的瓶子放在两个转动着的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶推向前进时，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。它的主要动作：将到位的瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中利用导辊转动将瓶子旋转以及将刷子转动。图1是压盖机有关部件的工作情况示意图。 图1 压盖机工作示意图1.2 原始数据及设计要求图2 推头M的可走轨迹之一设计进出瓶机构时的原始数据和主要要求为：（1）瓶子尺寸。（2）推进距离。（3）生产率为。 （4）急回系数。（5）电动机转速。（6）设计的进出瓶机构应使推头M以接近均匀的速度进出瓶，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 设计任务（1）压盖机应包括齿轮、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）其他机构的设计计算。（5）编写设计计算说明书。3 进出瓶机构的选择3.1 设计方案提示分析设计要求可知：压盖机主要由进出瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。设计的进出瓶机构应使推头M以接近均匀的速度进出瓶，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。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。方案一：凸轮铰链四杆机构如图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。 图3 凸轮铰链四杆机构的方案方案二：凸轮-移动副四杆机构图4 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4 凸轮-移动副四连杆机构的方案3.2 方案比较凸轮机构是由凸轮、从动件（也称推杆）和机架组成的高速机构。一般情况下，凸轮是具有曲线轮廓的盘状体或凹槽的柱状体。从动件可作为往复直线运动，也可作往复摆动。通常凸轮为主动件，且作等速运动。当凸轮作等速转动时，从动件的运动规律（指位移、速度、加速度、跃度等）取决于凸轮的曲线形状。反之，按机器的工作要求给定从动件的运动规律以后，合理地设计出凸轮的曲线轮廓，是凸轮设计的重要内容。由于凸轮机构在机器中的功能不同，其从动件的运动规律也不相同。连杆机构可根据其构件之间的相对运动为平面运动或空间运动，分为平面连杆机构和空间连杆机构；又可根据机构中构件数目的多少分为四杆机构、五杆机构、六杆机构等；一般将五个或五个以上的构件组成的连杆机构称为多杆机构。单闭环的空间连杆机构的构件数至少为4，因而没有平面三杆机构，方案一就是平面四杆机构。平面连杆机构是若干个构件用平面低副连接而成，各构件在相互平行的平面内运动，又称平面低副机构。由于平面连杆机构能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，且低副不易磨损而又易加工，以及能由本身几何形状保持接触等特点，因而广泛应用于各种机械及仪表中。当然，平面连杆机构也有其不足之处，其一是连杆机构作变速运动的构件惯性力及惯性力矩难以完全平衡；其二是连杆机构较难确实现任意预期的运动规律，设计方法较复杂；其三是存在运动死点。我们这里要用的进出瓶机构，必须保证其工作稳定，运动平稳，这些条件这两种机构都能满足。但我们要求最重要的是，进出瓶的速度要保持一定，这个条件，对于凸轮机构来说比较容易满足，但四连杆机构就比较困难。所以在这里决定选用双凸轮全移动副四连杆机构的方案。4 运动循环图的设计周期性循环机器的各执行构件每经过一定的时间间隔后位移、速度和加速度便重复一次，完成一个运动循环，生产中大部分机器都属于具有固定运动循环的机器，压盖机也是周期性循环的机器。机器的运动循环（又称工作循环）往往与各执行机构的运动循环相一致，因为一般来说执行机构的生产节奏就是整台机器的运动节奏。但是，也有不少机器，从实现某一工艺动作过程要求出发，某些执行机构的运动循环周期与机器的运动循环周期并不相等，机器的一个运动循环内有些执行机构可完成若干个运动循环。机器执行机构中执行构件的运动循环至少包括一个工作行程和一个空回行程，有的执行构件还有一个或若干个停歇阶段，执行机构的运动循环可表示为：压盖机运动循环图的设计：（1）确定执行机构的运动循环时间如图1所示，压盖机只有一个执行机构推头M，以推头M的运动位置作为其他构件的运动先后次序的基准，所以先绘制推头M的运动循环图。由于实际的生产率为15个/min，即压盖机凸轮轴的转速为，凸轮轴每转一周即完成一个瓶子的清洗，所需的时间为：。（2）确定组成执行机构运动循环的各区段根据工艺要求，推头M的运动循环由如下四段组成：推头M推程运动时间；推头M向下运动时间；推头M回城运动时间；推头向上运动时间。因此，M的运动循环周期，相应的凸轮轴转角分别为：。（3）确定压盖机各区段运动时间及转角为保证清洗质量，取推头M推程的运动时间，相应分配的夹角。为保证推头M平稳的离开瓶子，取推头M向下运动的时间，相应分配的夹角。为了节省时间，推头M有急会，则，相应分配的夹角。为了保证推头M平稳的接触瓶子，取推头M向上运动的时间，相应分配的夹角。（4）绘制出执行机构的运动循环图根据以上计算的结果，绘制出直角坐标式运动循环图，如图5所示。图5 压盖机运动循环图5 凸轮机构的设计凸轮机构设计的基本任务，是根据工作要求选定合适的凸轮的型式、推杆的运动规律和有关的基本尺寸，然后根据选定的推杆运动规律设计出应有的轮廓线。这里选择反转法设计凸轮的轮廓。5.1 凸轮4的设计（1）凸轮基圆半径的设计：对于一定形式的凸轮机构，在推杆的运动规律确定以后，该凸轮机构的压力角与凸轮基圆半径的大小季节相关，可利用许用压力角来确定凸轮基圆半径。在骗局一定、推杆运动规律已知的条件下，加大基圆半径，可减小压力角，从而改善机构的传力特性，但此时机构的尺寸将会增大。故应该在满足的条件下，合理地确定凸轮的基圆半径，使凸轮机构的尺寸不止过大。对于直动盘型凸轮机构，如果限定推程的压力角，则凸轮的基圆半径的计算公式为：由于在这里我们选择的是对心直动推杆盘型屯轮机构，故，则公式变为：1）；2）；3）根据实践经验，再推城市，许用压力角的值一般是：对于直动杆取，对于摆动推杆取。在回程时，对于力封闭的凸轮机构，由于这是使推杆运动的是封闭力，不存在自锁的问题，故可采取较大的压力角，通常取。根据实际结构需要，取。（2）利用反转法确定凸轮4的轮廓：假设凸轮4静止不动，而是推杆相对于凸轮沿方向作反转运动，同时又在其导轨内作预期运动，如图6所示，这样就作出了推杆的一系列位置，将顶尖所占据的一系列位置炼成平滑曲线，这就是所要求的凸轮轮廓线。顶针在导轨内的运动是：推程是速度的匀速直线运动，回程是速度的匀速直线运动。图6 凸轮4的设计简图5.2 凸轮5的设计凸轮5的设计与凸轮4的方法相同。凸轮5的作用是控制十字滑块2在竖直方向上的运动，由于要与凸轮4的运动保持协调，故取相同的转速，并且运动的步调要保持一致，即：1） 凸轮4处于近休止时，凸轮5处于推程，故凸轮5的推程角；2） 凸轮4处于推程时，凸轮5处于远休止，故凸轮5的推程角；3） 凸轮4处于远休止时，凸轮5处于回程，故凸轮5的推程角；4） 凸轮4处于回程时，凸轮5处于近休止，故凸轮5的推程角；凸轮5对竖直运动的距离和速度无特殊要求，可根据结构要求适当选取，这里取,根据结构的要求，凸轮5的基圆半径取。利用反转法确定凸轮5的轮廓，假设凸轮5静止不动，而是推杆相对于凸轮沿方向作反转运动，同时又在其导轨内作预期运动，如图7所示，这样就作出了推杆的一系列位置，将顶尖所占据的一系列位置炼成平滑曲线，这就是所要求的凸轮轮廓线。顶针在导轨内的运动是：推程是速度v的匀速直线运动，回程是速度v的匀速直线运动。 图7 凸轮5的设计简图6 传动系统的设计传动系统设计的任务是：确定传动方案，合理的分配传动比及计算传动装置的运动和动力参数。6.1 确定传动方案合理的传动方案，应能满足工作机的性能要求、工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、效率高和使用维护方便等。要同时满足这些要求，常常是困难的。因此，应统筹兼顾，保证重点要求。当采用多级传动式应该合理的选择传动零件和他们之间的传动次序，扬长避短，力求方案和合理。根据要求，压盖机的生产效率为，而凸轮每旋转一周完成一次洗瓶过程，因此凸轮的转速为，给定的电动机转速为，故总传动比，总传动比较大，因此，选择蜗杆减速器。又由于凸轮尺寸较大，导致减速器的输出轴与凸轮的中心距离很大，故二者之间选择带传动。而两个凸轮之间的运动要保持严格的协调，即要时刻保持精准的相对转动位置，不能打滑，因此，选择链传动。导辊轴线的方向垂直于减速器输出轴的方向，因此，采用锥齿轮传动改变传动的方向。刷子的轴与减速器输出轴同向，然而他们之间的轴间距很大，因此也选择带传动。而各毛刷之间要保持相同的转速和转向，他们之间采用齿轮传动。压盖机机构运动简图如图8所示：图8 压盖机机构运动简图6.2 各传动比的分配传动转装置的总传动比可根据电动机的满载转速和工作机轴的转速，由算出，在前文已经算出。然后将总传动比合理的分配给各级传动。总传动比等于各级传动比的连乘，即当设计多级传动系统装置时，分配传动比是一个重要的过程，往往由于传动比分配不当，造成尺寸不紧凑、结构不协调、成本高、维修不方便等问题。如图9所示，电机带动轴转动，经过涡轮蜗杆传动机构，达到减速和改变运动方向的作用，把运动传递给轴，轴经过带传动机构把运动传递给轴，轴用链传动机构把运动传递给轴。总传动比；取，则；取，则。图9如图10所示，电机带动轴转动，经过涡轮蜗杆传动机构，把运动传递给轴，轴利用带传动机构带动刷子3转动，刷子3利用齿轮依次带动后面的两个刷子以等速同向方式转动。总传动比；取；则。图10如图11所示，电机带动轴转动，经过涡轮蜗杆传动机构，把运动传递给锥齿轮6，6把运动传递给锥齿轮7，齿轮7经过联轴器把运动传递给圆柱齿轮8，8又将运动同时传递给齿轮9和齿轮9，使它们等速同向转动。总传动比；取，；则。图117 设计方案评价压盖机结构复杂，本文主要对压盖机的进出瓶机构进行设计，采用双凸轮全移动副四连杆机构，推头推程为匀速直线运
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