推瓶機構(gòu)課程設(shè)計推瓶機構(gòu)設(shè)計

1、機械原理課程設(shè)計說明書 -推瓶機構(gòu)設(shè)計 目錄一設(shè)計題目及設(shè)計要求-3二功能分解-4三機構(gòu)選用-5四機構(gòu)組合-7五傳動方案設(shè)計-8六運動協(xié)調(diào)設(shè)計-9七機構(gòu)設(shè)計-10八方案評價-13九設(shè)計心得-13十參考資料-14洗瓶機方案設(shè)計一設(shè)計題目及設(shè)計要求 設(shè)計洗瓶機，主要有推瓶機構(gòu)、導(dǎo)輥機構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機構(gòu)組成，如圖圖1 洗瓶機工作示意圖當(dāng)m把瓶子向前推進時，轉(zhuǎn)動著的刷子把瓶子外面洗凈，當(dāng)前一個瓶子洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已經(jīng)送入導(dǎo)輥待推。表1 洗瓶機的技術(shù)要求方案號瓶子尺寸（長*直徑）mm工作行程/mm生產(chǎn)率/（個/s）急回系數(shù) k電動機轉(zhuǎn)速n0/（r/min） a100*200 600 15 3 14

2、40 b80*180 500 16 3.2 1440 c60*150 420 18 3.5 960我們選用c方案，由于它工作行程短，節(jié)約空間，結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)率高，急回系數(shù)高，說明構(gòu)件非有效工作時間比例小，電動機功率低，節(jié)省能源。二功能分解 本機器的功能是自動洗瓶。它的運動功能可分解為三種工藝動作1.推瓶推頭m均勻速度推瓶，設(shè)計推瓶機構(gòu)，且構(gòu)件在工作行程中作勻速直線運動，在工作前后可有變速運動，回程時有急回特性。2.轉(zhuǎn)瓶導(dǎo)輥有齒輪帶動，通過與瓶子之間的摩擦帶動瓶旋轉(zhuǎn)。3.刷瓶刷子在輪系機構(gòu)帶動下以恒速旋轉(zhuǎn)，用以洗刷瓶子。注：以上三種動作同時進行，彼此的運動不發(fā)生干涉。三、機構(gòu)選用利用設(shè)計目錄并根

3、據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟及相容性的要求，確定三個工藝動作的執(zhí)行構(gòu)件推頭、刷子、導(dǎo)輥，分別選擇相應(yīng)的機構(gòu)以實現(xiàn)各項運動功能。表2 洗瓶機的機構(gòu)選型功能執(zhí)行構(gòu)件工藝動作執(zhí)行機構(gòu)推瓶推頭m曲線往復(fù)急回運動凸輪鉸鏈四桿機構(gòu)，五桿組合機構(gòu)，凸輪全移動副四桿機構(gòu)轉(zhuǎn)瓶導(dǎo)輥回轉(zhuǎn)運動齒輪帶輪傳動機構(gòu)刷瓶刷子回轉(zhuǎn)運動齒輪帶輪傳動機構(gòu)由于刷瓶與轉(zhuǎn)瓶功能的實現(xiàn)分別只有一種齒輪傳動來實現(xiàn)的，因此，方案的確定的關(guān)鍵是對推瓶執(zhí)行機構(gòu)組合的確定。 根據(jù)設(shè)計要求，推頭m可走圖所示軌跡，而且推頭m在工圖 圖2 推頭m運動軌跡作行程中應(yīng)做勻速直線運動，在工作段前后可有變速運動，回程是、時有急回特性。對于這種運動要求，若采用單一機構(gòu)不容易實現(xiàn)，

4、通常的機構(gòu)組合有；1. 凸輪鉸鏈四桿機構(gòu)方案圖3 凸輪-鉸鏈四桿機構(gòu)圖如圖，鉸鏈四桿機構(gòu)的連桿2上的點m走近似于所要求的軌跡，點m的速度有等速轉(zhuǎn)動的凸輪驅(qū)動構(gòu)件3的變速運動來控制。由于此方案的曲柄1是從動件，所以要注意采取度過死點的措施。該機構(gòu)的缺點是凸輪獨立于連桿機構(gòu)，占用空間較大，結(jié)構(gòu)不緊湊。2. 五桿組合機構(gòu)方案圖4 五桿組合機構(gòu)圖確定一條平面曲線需要兩個獨立變量。因此具有兩個自由度的連桿機構(gòu)都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特征。如圖，點m的速度和機構(gòu)的急回特征，可通過凸輪控制該機構(gòu)的兩個輸入構(gòu)件1和4間的運動關(guān)系來得到。機構(gòu)為單自由度機構(gòu)，運動精確，結(jié)構(gòu)緊湊。3. 凸輪全移動副四桿機構(gòu)圖5

5、 凸輪-全移動副四桿機構(gòu)圖如圖所示，全移動副四桿機構(gòu)是兩自由度機構(gòu)，構(gòu)件2上的點m可精確再現(xiàn)給定的軌跡，構(gòu)件2的運動速度和急回特征由凸輪控制。這個方案的缺點是因水平方向軌跡太長，造成凸輪機構(gòu)從動件的行程過大，而使相應(yīng)凸輪尺寸過大。綜上所述，五桿組合機構(gòu)方案優(yōu)點較多，為所選方案。四. 機構(gòu)組合根據(jù)機構(gòu)選用中選出的機構(gòu)，以及設(shè)計要求，我們選擇五桿組合機構(gòu)和齒輪傳動機構(gòu)的搭配。采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖：a1 a3 a2 圖6 機構(gòu)組合的并聯(lián)示意圖電動機通過五桿組合機構(gòu)帶動推頭m推動瓶子，并通過齒輪傳動機構(gòu)帶動刷子與導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)刷瓶與轉(zhuǎn)瓶的功能。由此可得出機構(gòu)運動簡圖： 圖7 機構(gòu)運動簡圖1、2、3、4、5

6、、6、7是圓柱齒輪，8、9、10、11是圓錐齒輪，12是導(dǎo)輥，13是推頭m，14、16是皮帶輪，15是刷子。 圖8 機構(gòu)三維立體圖五. 傳動方案設(shè)計機器的特點是刷子、導(dǎo)輥、推頭m的運動是相互獨立的，故分別通過三套傳動機構(gòu)由電動機帶動；此外，由于刷子和導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速不需太精確，故選用結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安裝容易得帶傳動機構(gòu)。帶輪之間通過圓錐齒輪和直齒圓柱齒輪與電動機軸連接。關(guān)于傳動比問題：刷子的轉(zhuǎn)速不能過高，否則會與瓶子摩擦產(chǎn)生過多的無用功，同時也會減緩瓶子的前進速度。導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速不能過低，否則不能保證瓶子洗凈，（當(dāng)然也不能過高，理由同上）綜合考慮，取刷子轉(zhuǎn)速為n1=640r/min,導(dǎo)輥轉(zhuǎn)速n2=12

7、00r/min,凸輪轉(zhuǎn)速經(jīng)計算得n3=1080r/min。根據(jù)各傳動比：i01=n0/n1=3/2,i02=n0/n2=4/5,i03=n0/n3=8/9,選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)和模數(shù)如下表表3 齒輪參數(shù)齒輪編號模數(shù)齒數(shù)節(jié)圓直徑/mm143012024451803425100442080543614464321287420100其中，為了避免齒輪發(fā)生可能的碰撞，在齒輪5與齒輪6之間增加一個惰輪7。六. 運動協(xié)調(diào)設(shè)計由于刷子、導(dǎo)輥、凸輪三者運動是相互獨立的，因此機構(gòu)不存在時間上的協(xié)調(diào)問題。所以只要保證各構(gòu)件的尺寸以滿足機構(gòu)空間上的協(xié)調(diào)即可。七. 機構(gòu)設(shè)計取b點的運動軌跡如圖：，這樣桿從導(dǎo)輥下部

8、運動返回，不會與下一個瓶發(fā)生碰撞。設(shè)計時，減少bc桿長則c點的運動軌跡接近于b。確定鉸鏈o的位置：（4種選法）圖9 鉸鏈位置比較圖依圖可知（3）、（4）的極位夾角比（1）、（2）較大，應(yīng)在（3）、（4）中選得。當(dāng)選（4）時，最大，但o過于靠近運動軌跡，所以設(shè)計的凸輪可能與導(dǎo)軌發(fā)生空間上的沖突，故選（3）較合適，以增大極位夾角，減少非工作行程時間。在極位夾角相等的情況下：如圖（5）、（6）圖10 鉸鏈位置最終選擇圖（5）圖中o偏左，故其勻速運動所占的時間比例較大，所以（5）更合適，可以更好的提高工作效率。圖11 凸輪設(shè)計定好o位置后，根據(jù)運動圖線作圖，并通過計算可得出oa，ac桿長，根據(jù)空間位置關(guān)系，確定cd、de桿長及凸輪的基圓半徑，再根據(jù)反轉(zhuǎn)作圖法可得凸輪理論輪廓線，畫出滾子的各位置圖，根據(jù)其包絡(luò)線可得凸輪的實際輪廓線。（120到200之間是勻速運動區(qū)）圖12 凸輪位移圖線圖13 凸輪加速度圖圖14 凸輪速度圖 根據(jù)作圖，最后可定得各桿長度：oa=8，ac=62，bc=8.7，cd=70.5，de=20。凸輪基圓半徑=9.2。八、方案評價 所設(shè)計的機構(gòu)能較好的按要求滿足需求，但在凸輪傳動方面，因為是用作圖法所得，而且有一部分取的是近似值，所以誤差可能過于偏大?？赏ㄟ^兩種方法改