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机械毕业设计课程设计
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洗瓶机构原理设计说明,机械毕业设计课程设计
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洗瓶机设计 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 7 四、 机械传动系统设计 8 五、 主要零部件的设计计算 8 六、 执行机构和传动部件的结构设计 9 七、 最终设计方案和机构简介 10 八、 设计心得体会 10 九、 参考资料 10 nts 2 一、 设计任务书 (1) 设计题目 图 1 洗瓶机工作示意图 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 方案号 瓶子尺寸 （长直径） mm， mm 工作行程 mm 生产率 个 /s 急回系数k 电动机转速 r/min A 100 200 600 15 3 1440 B 80 180 500 16 3.2 1440 C 60 150 420 18 3.5 960 (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。 nts 3 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。 (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=40mm/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。 nts 4 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，本机构采用了五杆组合机构，由齿轮和四连杆机构来实现 (如下图所示 ) 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。 nts 5 图 3 凸轮铰链四杆机构的方案 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，从而将原来两自由度机构系统封闭成单自由度系统。 a) b) c) d) 图 4 五杆组合机构的方案 nts 6 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nts 7 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 、 机械传动系统设计 （ 1） 能实现预期运动执行构件协调配合工作等运动要求 ,把原动机输出 的转矩传递到执行构件 （ 2） 执行机构所需的力很小，主要工作在于进行运动分析。可以选择传动的齿轮 m = 3mm, 这样可以减小传动系统的体积，又可以减少传动齿轮数，提高效率。 五 、 主要零部件的设计计算 凸轮 全移动副四杆 机构 .其主要参数如下表所示 ： 项目 参数 推进距离 s=600mm 推程平均速度 v=40mm/s 回程平均速度 V =3v 六 、 执行机构和传动部件的结构设计 nts 8 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。（ 如下图示 ） 导辊的俯视图 （ 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。 nts 9 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 七、 最终设计方案和机构简介 图 3 所示方案由于推程有 600MM，导致凸轮尺寸太大 ，整个体积所占太大，图四所示方案原则上都可以，关键是运动参数好坏和轨迹实现的准确性。最终选定的方案是凸轮摇杆机构为推瓶机构。 八、设计心得体会 作为一名机械系 学生 ，机械设计制 造及自动化大三的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。在已度过的大三的时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次大作业的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。为了让自己的设计更加完nts 10 善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在作设计，但我们不是艺术家。他们可以抛开实际，尽 情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依 .有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级 为设计。 虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率好高，记得大 二 学 CAD时觉得好难就是因为我们没有把自己放在使用者的角度，单单是为了学而
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