洗瓶机推瓶机构设计

机械原理课程设计洗瓶机推瓶机构的设计学校：计算机和信息科学学院专业：机械设计、制造和自动化学校编号：012301744303姓氏：陈一康教员：李玉妹2015年12月10日目录摘要2第一章导言31.1研究背景31.2论文3的讨论内容第二章设计主题42.1推瓶机构4的功能原理和工作原理2.1.1工作原理42.1.2功能原则42.2原始数据和设计要求5第三章系统方案6的总体设计3.1系统运动计划概念63.2执行机构计划7的制定3.2.1方案评估73.2.2选项7第四章凸轮和铰链四杆机构的设计84.1凸轮设计84.1.1凸轮基本参数设计84.2铰链四杆机构的尺寸设计12第五章传动系统的总体布局，即部件选择和设计145.1主驱动系统145.1.1运动和动态参数的设计和计算145.1.2滑轮15的选择和设计5.1.3减速器17的选择总结18参考文献19摘要洗瓶设备主要用于制药、化工、食品等行业灌装前的洗瓶。洗瓶机的机械装置和推杆。瓶子机构的功能是利用推动头将瓶子平稳地送至原点并反复移动。推瓶机其机构原理是将铰链四杆机构和凸轮组合成洗瓶机的推瓶机构，通过凸轮和铰链四杆机构其自身的特点是完成稳定的送瓶和快速返回的机构。通过对几种方案的比较分析，确定了比较合适的方案是cam。设计了铰链四杆机构的参数。本设计设计并选择了推瓶机构的传动系统：首先首先，对洗瓶机推瓶机构的电机、减速器等主要传动系统进行了设计和选型。同时，推瓶机凸轮铰链四杆机构设计有特定的参数，使其运动状态和规律更好。实现它的实际工作。最后，通过调整凸轮轮廓曲线和局部修改铰接四杆机构的杆长，推瓶机构运动状态和工作进度更加平稳。关键词：洗瓶机、推瓶机构、凸轮机构、铰链四杆机构第一章导言1.1研究背景随着社会的发展和生活节奏的加快，人们对生活水平的要求越来越高，科学技术也在不断发展。在工业中，科学技术在生活中的内容已经逐渐得到反映。本设计主要针对自动洗瓶机的推瓶机构。由于工业生产和社会生活的需要，大量的玻璃瓶和塑料瓶需要清洗后回收利用，节省了大量制瓶和清洗的费用，提高了工业生产的生产效率。然而，回收后的清洁问题也在此时出现。产品装载是车间的最后一道关键工序，因此玻璃瓶的供应速度也决定了整体生产效率。因此，对洗瓶机设备进行了研究和改进工作。洗瓶机和设备在实际生产中的出现和应用，改变了传统的人工刷洗工艺，实现了自动化生产模式，达到了减少劳动力、节约费用、提高工作效率、增加企业经济效益的目的。并赢得了广大用户的支持和好评，也使得化工、制药、食品等行业的生产率有了质的飞跃。自动洗瓶机已广泛应用于啤酒和饮料生产线。该机构的主传动由电机变频同步控制。进瓶和出瓶分别由导辊和凸轮连杆组合机构控制。该机构结构简单，传动稳定可靠，噪音低，进、出瓶自动返回功能。通过导辊的旋转和推动头的推动，瓶子的外侧通过导辊上方的刷子被擦洗干净。1.2论文的讨论内容(1)洗瓶机的工作原理洗瓶机主要由推动机构、导辊机构和旋转刷机构组成。待洗的瓶子放在两个同向旋转的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M向前推动瓶子时，旋转刷清洁瓶子的外部。当前洗瓶时，后一个待洗瓶已被送入导辊推动，如图2-1洗瓶机相关部件位置示意图所示。图2-1洗瓶机相关部件位置示意图2.1.2功能原理首先，推瓶机构采用的工作原理是利用机械能迫使瓶子从工作台的一侧移动到另一侧，这需要一个工作行程为m的推瓶头来回移动。同时，推动头在工作过程中应匀速运动，在回程中应快速运动。有多种机构可以满足这种运动规律，如曲柄四杆机构或凸轮连杆机构实现其往复运动来完成其工作。为了利用这一功能原理来满足其工作需要，我们必须在运动规律设计方面考虑用什么来驱动曲柄连杆机构或凸轮连杆机构转动。通常，我们用一个马达来完成这个旋转功能。其次，旋转滚轮机构使用机械旋转规则，这也是机械运动中相对简单的运动规则。只需要一定的转速就可以配合推瓶机构和旋转滚轮机构实现洗瓶设备的整体工作功能。它有两个长圆柱形导辊旋转，带动瓶子旋转并从导辊的一侧向另一侧移动，导辊只在其中执行旋转功能，移动功能由推瓶机构实现。2.2原始数据和设计要求瓶子尺寸：大端径d=80mm毫米，长200毫米。推进距离l=600mm毫米。推瓶机构应使推瓶头M以几乎均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后推瓶头迅速返回其初始位置，为第二个工作循环做准备。(3)根据生产率的要求，推程的平均速度为v=45mm毫米/秒，回程的平均速度为工作行程的3倍。该机构传动性能好，结构紧凑，制造方便。第三章系统规划的总体设计3.1系统运动计划概念推瓶机构的推瓶头在工作过程中可以做近似直线的运动轨迹。返回路径的形状不受限制，但它必须具有快速返回运动特性。由于上述运动要求，单一的通用基本机构不容易实现，可以通过组合机构实现。当设计组合机构时，通常可以首先考虑满足轨迹要求的机构，同时通过改变基本机构的驱动构件的运动速度来满足运动期间的速度要求，即将其与输出可变速度的附加机构组合。由于只有一个齿轮传动分别实现刷瓶和转瓶功能，因此确定方案的关键是确定推瓶执行机构的组合。有许多制度方案来实现这些要求，这些方案可以通过各种制度组合来实现。例如：1.凸轮铰链四杆机构方案图3-1凸轮铰链四杆机构示意图如图3-1所示，铰链四杆机构的连杆2上的点m遵循近似所需的轨迹，并且点m的速度由以恒定速度旋转的凸轮驱动构件3的变速运动控制。因为该方案的曲柄1是从动构件，所以有必要采取措施通过死点。该机构的缺点是凸轮独立于连杆机构，占用空间大，结构不紧凑。2.五杆组合机构方案图3-2五杆组合机构方案确定平面曲线需要两个独立变量。因此，具有两个自由度的连杆机构具有精确再现给定平面轨迹的特性。点M的速度和机构的快速返回特性可以通过控制机构的两个输入构件之间的运动关系来获得，例如凸轮机构、齿轮或3.2.1方案评估根据上一节给出的两个设计方案，我们将讨论并为最终设计选择更好的方案。首先是凸轮铰链四杆机构：该机构结构简单，体积小，安装后易于调试，从经济角度来看也是合适的。凸轮轴能很好地协调推头的运动，工作平稳。推头M可以大致完成所需的工作行程轨迹。推回速比和推程主要由每个推杆的长度比和凸轮的形状来实现。但是，缺点是四杆机构的低副之间有间隙，杆多，容易产生误差，累积误差大，不能实现精确运动。冲击和振动相对较大，通常适用于低速场合。由于本设计使用的连杆不多，速度也不是很快，所以本方案能够满足设计要求。其次，五杆组合机构的方案就是五杆组合机构的方案。该方案需要大量杆件，设计繁琐，且实际机构尺寸过大。这不是一个非常合理的设计方案，而且性价比不高。3.2.2选项选择根据以上方案的评价，最终选择凸轮铰链四杆机构作为本次设计的推瓶机构方案，如图3-3所示：图3-3第四章凸轮铰链四杆机构的设计4.1凸轮设计4.1.1凸轮基本参数设计(一)凸轮机构的组成凸轮是具有弯曲轮廓或凹槽的构件。凸轮通常以恒定的速度旋转，但它也来回摆动或移动。推杆是由凸轮直接推动的构件。因为凸轮机构中的推杆大多是从动件，所以通常被称为从动件。凸轮机构是由凸轮、推杆和机架组成的高副机构。(2)凸轮机构中的力当考虑摩擦力时，推杆上凸轮的力f与载荷(包括推杆自重和弹簧压力等)之间的关系。)g所接收的推杆如下f=G/cos(1)-(l 2b/l)sin(1)tan2(3)凸轮机构的压力角推杆上的正压力方向(沿接触点处凸轮轮廓的法线方向)和推杆上作用点的速度方向之间的锐角称为凸轮机构在图中所示位置的压力角，用表示在凸轮机构中，压力角是影响凸轮机构应力的一个重要参数。在相同的其他条件下，压力角越大，分母越小，力F越大。如果压力角大到足以将作用力增加到无穷大，机构将自锁，此时的压力角特别称为临界压力角c，即c=arctan1/(1 2b/l)tan2-1为了保证凸轮机构的正常工作，最大压力角max应小于临界压力角 c。在生产实践中，为了提高机构的效率及其受力情况，通常规定凸轮机构的最大压力角max应小于一定的允许压力角。一般取值如下：摆动推杆的推距取=35 45；=70 80通常是在回程时拍摄的。(4)根据上述设计内容，确定线图所示的凸轮设计曲线(图4-1)图4-1凸轮设计图凸轮轮廓的主要尺寸根据四杆机构的推杆头的工作行程和工作速度来确定。初始固定基圆半径r0=50m，槽宽20m，凸轮厚度25mm，孔r=15mm，滚子半径r=10mm。凸轮理论轮廓曲线的坐标公式为：x=(r0 s)sin，y=(r0 s)cos (A)(5)求凸轮的理论轮廓曲线：01=216=1.2S1=h(1/01)-sin(21/01)/(2)h(2/)-sin(41)/(2)(2)在远距离静止阶段，02=36=/5S 2=7.5(3)返回相位03=72=2/5S3=10h3/03-15h34/034 6h35/035=270h33/3-1215h34/34 1458h35/53=0，2/502=36=/5S 4=04=0，/5(5)推动段压力角和返回段压力角将上述对应值代入方程(a)中，计算理论等高线上各点的坐标值。计算时应注意：推相时=1，远静止相时=01 2，返回相时=01 02 3，近静止相时=01 02 03 4。计算结果见表4-1。根据推瓶机构的原理，根据推瓶机构需要满足的工作要求设计凸轮。凸轮的基本尺寸在近静止时为50毫米，最大距离为180.9毫米(6)工作轮廓曲线X=x-rrcos y=y-rrsin，公式如下其中：(1)推进阶段=(2)遥远阶段(3)返回阶段(4)接近静止阶段根据计算结果，凸轮工作轮廓曲线各点的坐标可得到如下表4-1所示：表4-14.2铰链四杆机构的尺寸设计铰链四杆机构是根据给定的快速返回要求设计的。当用解析法解决这类问题时，主要使用的是机构极端是这个特点。众所周知，行程速比系数k和摇杆摆角=69度，图4-2中最小传动角的最大值maxmin和用于计算每个杆的长度。图4-2查找表显示，maxmin=45，=75:=180(K-1)/(K 1)=90a/d=sin(/2)sin(/2 )/cos(/2-/2)b/d=sin(/2)sin(/2 )/sin(/2- /2)(c/d)=(a/d b/d) 1-2(a/d b/d)cos选择机架长度D可以确定其他干燥长度。根据推瓶的行程，确定每个杆的长度和摆角以及摇杆旋转的角度。=69度，行驶速度比系数K=3。必须L1=477.64毫米L2=290.22毫米L3=577.3L3a=229.3L4=500mmL4a=200mm毫米连杆机构中的运动副通常是低副。其运动元件是表面接触、压力小、承载能力大、润滑好、磨损小、易于加工制造，连杆机构中的低副一般是几何封闭的。能很好地保证工作的可靠性。对于四杆机构，每个杆的长度也在每个铰链的中心位置确定后确定。设计采用图解法，即利用各铰链之间相对运动的几何关系，用图解法确定各铰链的位置，从而得到各杆件的长度。图解法具有直观