洗瓶機(jī)設(shè)計方案

1、機(jī)械原理課程設(shè)計說明書洗瓶器課程設(shè)計院 _系：工學(xué)院機(jī)械系專業(yè)：機(jī)械工程及自動化年級：XXX級學(xué)生姓名：XXXXX學(xué) 號：同組人：指導(dǎo)教師：2011 -10目 錄一、設(shè)計任務(wù)書 31、1設(shè)計題目31、2設(shè)計任務(wù)41、3設(shè)計要求4二、洗瓶機(jī)流程分析及運動方案設(shè)計52、1流程分析52、2運動方案設(shè)計-6三、機(jī)械總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 9四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11五、洗瓶機(jī)的流程分析 12六、兩種方案的評價比較 136、1第一種方案 146、2第二種方案156、3最佳選定方案 17七、設(shè)計總結(jié)18、設(shè)計任務(wù)書1、1設(shè)計題目設(shè)計洗瓶機(jī)。如圖1所示，待洗的瓶子放在兩個同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶 動瓶子旋

2、轉(zhuǎn)。當(dāng)推頭M把瓶子推向前進(jìn)時，轉(zhuǎn)動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當(dāng) 前一個瓶子將洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。洗瓶機(jī)的技術(shù)要求見表1。表1洗瓶機(jī)的技術(shù)要求萬案號瓶子尺寸（長X直徑）mm mm工作行 程mm生產(chǎn)率個 /min急回系數(shù)k電動機(jī)轉(zhuǎn)速r/mi nA© 100X 2006003314401、2設(shè)計任務(wù)（1）.洗瓶機(jī)應(yīng)包括齒輪、平面連桿機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)（2）.畫出機(jī)器的機(jī)構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。（3）.設(shè)計組合機(jī)構(gòu)實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進(jìn)行運動分析。也可以設(shè)計平面連桿機(jī)構(gòu)以實現(xiàn)運動軌跡，并對平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析。繪出運動線圖（4）.其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計分析。

3、（5）.編寫設(shè)計計算說明書。1、3設(shè)計要求工作原理為了清洗瓶子，需將瓶子推入同向轉(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)動的刷子就將瓶子洗凈。它的主要動作是將瓶子沿 著導(dǎo)輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動。原始數(shù)據(jù)（1）瓶子尺寸：長度L=100mm直徑D=200m。（2）推進(jìn)距離S=600mm推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推移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)率每分鐘3個的要求，推程的平均速度v=45mm/s返回時的平均 速度為工作時的平均速度的三倍。（4）電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1440 r/min 。（5）急回系數(shù)3。、洗瓶

4、機(jī)流程分析及運動方案設(shè)計2、1流程分析洗瓶機(jī)的流程分為五個流程：進(jìn)瓶、清洗瓶內(nèi)表面、推瓶、清洗瓶外表面、 送瓶。2、2運動方案設(shè)計(1)、進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)選擇進(jìn)瓶需要實現(xiàn)的是將瓶子從相應(yīng)的位置間歇送到推瓶機(jī)構(gòu)上。為實現(xiàn)此運 動，本方案將瓶子放入膠性皮帶上，利用槽輪機(jī)構(gòu)帶動皮帶運動來實現(xiàn)。如下圖 2所示：(2)、清洗瓶內(nèi)表面機(jī)構(gòu)設(shè)計清洗瓶內(nèi)表面只需向瓶中送入帶有毛刷的導(dǎo)輪上，利用齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動毛刷旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行清洗。為實現(xiàn)這個流程，我把此流程安排在導(dǎo)輥 上來實現(xiàn)。即在瓶子滑下斜坡到導(dǎo)輥的軌跡上時，導(dǎo)輥勻速前進(jìn)的同 時，毛刷插進(jìn)瓶子，推動瓶子，利用轉(zhuǎn)動的毛刷清洗瓶內(nèi)表面。，為實 現(xiàn)此運動我采用了齒輪輪來實現(xiàn)，

5、導(dǎo)輥要既有前進(jìn)，又要有轉(zhuǎn)動，就 要求導(dǎo)輥有伸縮旋轉(zhuǎn)的作用，我利用釣魚竿原理來實現(xiàn)，如下：圖3（3）、推瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計設(shè)計的推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭M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)備第二個工作循環(huán)。根據(jù)設(shè)計要求，推頭M可走圖4所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應(yīng)作勻速直線運動，在工作段前后可有變速運動，回程時有急回工顧、 一 ”一"圖4推頭M運動軌跡對這種運動要求，若用單一的常用機(jī)構(gòu)是不容易實現(xiàn)的，通常要把若干個基本機(jī) 構(gòu)組合，起來，設(shè)計組合機(jī)構(gòu)。A、推瓶機(jī)構(gòu)選擇推瓶機(jī)構(gòu)的方案：根據(jù)前述設(shè)計要求，推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)為一具有急回特性的機(jī)構(gòu)， 為了提高工作效率，一是行程

6、速比變化系數(shù)K盡量大一些;在推程（即工作行程）中, 應(yīng)使推頭作直線運動，或者近似直線運動，以保證工作的穩(wěn)定性，這些運動要求并 不一定都能得到滿足，但是必須保證推瓶中推頭的運動軌跡至少為近似直線，以此 保證安全性。推頭的運動要求主要是滿足急回特性，能滿足急回特性的機(jī)構(gòu)主要有曲柄滑 塊機(jī)構(gòu),曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。運用前述設(shè)計的思想方法，再考慮到機(jī)構(gòu)的急回特性和推頭做往復(fù)直線運動的特 點，所以根據(jù)要求，本機(jī)構(gòu)采用五桿組合機(jī)構(gòu)（由凸輪、齒輪和連桿機(jī)構(gòu)組合而 成）。B五桿組合機(jī)構(gòu)方案結(jié)構(gòu)特點：鉸鏈帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪帶動渦輪轉(zhuǎn)動，根據(jù)渦輪的轉(zhuǎn)動，結(jié)合桿組，從而實現(xiàn)推頭的急回運動。即前進(jìn)時間大

7、于返回時間和返回時間大于前進(jìn)時 間。確定一條平面曲線需要兩個獨立變量。因此具有兩自由度的連桿機(jī)構(gòu)都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特征。點 M的速度和機(jī)構(gòu)的急回特征，圖3所示為兩個自由度五桿低副機(jī)構(gòu)，1、4為它們的兩個輸入構(gòu)件，這兩構(gòu)件之間的運動關(guān)系用 凸輪、齒輪或四連桿機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)，從而將原來兩自由度機(jī)構(gòu)系統(tǒng)封閉成單 自由度系統(tǒng)（如下圖所示）。如圖上所示，桿4的上升運動可以使推頭在水平面上正常的工作，使推桿機(jī) 構(gòu)達(dá)到工作的平穩(wěn)性與高效性。另外，此機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，安全性高，急回特性顯 著，便于制作，但是要注意預(yù)防死點的發(fā)生，以免出現(xiàn)頂死現(xiàn)象(4) 、清洗區(qū)方案設(shè)計當(dāng)瓶子進(jìn)入清洗區(qū)域后，可以以多種的運動方

8、式實現(xiàn)過程，可以是圓周運 動，也可以是直線運動。所以我們可以用雙輥清洗機(jī)構(gòu)，其根據(jù)兩根導(dǎo)棍的同時 同向轉(zhuǎn)動帶動瓶子的轉(zhuǎn)動這一原理設(shè)計的，在這個機(jī)構(gòu)中瓶子沿著本身軸線做直 線運動，在工作效率上較其他機(jī)構(gòu)具有一定的優(yōu)勢，而且能夠很好的保證工作的 平穩(wěn)性。如下圖所示：(5) 、送瓶機(jī)構(gòu)的設(shè)計送瓶機(jī)構(gòu)要實現(xiàn)的是將清洗干凈的瓶子勻速的送到指定的位置。我在推瓶的 末端設(shè)計一個瓶子滑落的斜面臺，將洗好的瓶子隨斜臺滑到有一定摩擦的皮帶上, 再由皮帶送走瓶子如圖7示：圖7三、機(jī)械總體結(jié)構(gòu)設(shè)計為了實現(xiàn)進(jìn)瓶、清洗瓶內(nèi)表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶，首先需將瓶子放入膠帶上，通過進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)間歇的送到導(dǎo)輥軌跡上，轉(zhuǎn)動的毛刷

9、通過五桿組合機(jī) 構(gòu)帶動毛刷插入瓶子，毛刷在導(dǎo)桿的推動和旋轉(zhuǎn)下邊前進(jìn)邊清洗內(nèi)表面， 推動瓶 子沿導(dǎo)輥前進(jìn)，再由外面轉(zhuǎn)動的刷子將瓶子外表面洗凈。 它的主要運動是將瓶子 沿著導(dǎo)輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動， 最后滑入送瓶機(jī)構(gòu) 送出。要實現(xiàn)上述分功能，有下列工藝動作過程：(1) 皮帶做間歇直線運動；(2) 瓶子由皮帶到導(dǎo)輥的滑動；(3) 內(nèi)表面毛刷勻速推進(jìn)和自身旋轉(zhuǎn)；(4) 推頭作直線或者近似直線運動，將瓶子沿導(dǎo)輥推到指定的位置；(5) 在推頭沿直線運動推動瓶子移動的程中，瓶子同時跟著兩同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動；(6) 同時，有原動件帶動的刷子也同時在轉(zhuǎn)動，當(dāng)瓶子沿導(dǎo)輥移動時將瓶子的外表面

10、就清洗干凈；(7) 在瓶子移動過程中，清洗內(nèi)表面的刷子同時在瓶子內(nèi)轉(zhuǎn)動，動作結(jié)束,則刷子 移出瓶外(8) 瓶子離開皮帶，而推瓶機(jī)構(gòu)急回至推瓶初始位置，進(jìn)入下一個工作循環(huán)(9) 洗好的瓶子由斜面滑下，進(jìn)入勻速轉(zhuǎn)動的皮帶送出；四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計本機(jī)構(gòu)由導(dǎo)輥和刷子組成：(1) 刷子由三個互相嚙合的齒輪帶著它們不停的轉(zhuǎn)動，而使它能夠保持不間斷 的接觸，清洗污垢。(2) 導(dǎo)輥的運動由定軸帶輪來完成，兩個帶輪的同向旋轉(zhuǎn)帶動導(dǎo)輥的同向轉(zhuǎn)動, 而帶動瓶子轉(zhuǎn)動。導(dǎo)輥的俯視圖如下：(3)推瓶機(jī)構(gòu)和洗瓶機(jī)構(gòu)組合本機(jī)構(gòu)采用了五桿組合機(jī)構(gòu)(如下頁圖示),齒輪機(jī)構(gòu)，瓶子的運動分為直 線運動和轉(zhuǎn)動，直線運動由

11、五桿組合機(jī)構(gòu)來完成，瓶子的轉(zhuǎn)動由同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥 來完成。利用瓶子的運動來清洗瓶子的內(nèi)外表面。刷子的運動由完成不同的功能來決定。清洗瓶子的刷子由三個互相嚙合的齒輪帶著它們不停的轉(zhuǎn)動，而使它能夠保持不間斷的接觸，清洗表面污垢。(4)傳動機(jī)構(gòu)最終選用的機(jī)構(gòu)中刷子的轉(zhuǎn)動軸、導(dǎo)輥的軸、執(zhí)行機(jī)構(gòu)主動件的軸兩兩垂直。所以 通過帶輪傳動來實現(xiàn)各方向的改變五、洗瓶機(jī)流程分析按生產(chǎn)率的要求，推程的平均速度v=45mm/§返回時的均速度為工作時的平均速度的三倍。工藝動作分推瓶和洗瓶兩部分，具體過程如下：(1) 電動機(jī)轉(zhuǎn)動的同時，通過最末端齒輪帶動皮帶做間歇直線運動；(2) 通過皮帶末端的槽輪將瓶子由皮帶滑

12、到導(dǎo)輥的軌跡上；(3) 在由旋轉(zhuǎn)的推頭將將瓶子內(nèi)表面刷刷凈，同時帶動瓶子向前運動；(4) 推頭作直線近似直線運動,將瓶子沿導(dǎo)輥推到指定的位置；(5) 在推頭沿直線運動推動瓶子移動的程中,瓶子同時跟著兩同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動；(6) 同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉(zhuǎn)動，當(dāng)瓶子沿導(dǎo)輥移動時，瓶子的 外表面就清洗干凈;(7) 在瓶子移動過程中，清洗內(nèi)表面的刷子同時在瓶子內(nèi)轉(zhuǎn)動，動作結(jié)束，則 刷子移出瓶外；(8) 瓶子洗凈后離開導(dǎo)輥,而五桿機(jī)構(gòu)急回至推瓶初始位置,進(jìn)入下一個工作 循環(huán)。(9) 洗好的瓶子由斜面滑下，進(jìn)入勻速轉(zhuǎn)動的皮帶送出；六、兩種洗瓶機(jī)設(shè)計方案評估6、1第一種方案圖：為了實現(xiàn)進(jìn)瓶、清洗瓶

13、內(nèi)表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶，首先需將瓶子 放入膠帶上，通過進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)間歇的送到導(dǎo)輥軌跡上，轉(zhuǎn)動的毛刷通過五桿組合機(jī)構(gòu)帶動毛刷插入瓶子，毛刷在導(dǎo)桿的推動和旋轉(zhuǎn)下邊前進(jìn)邊清洗內(nèi)表面， 推動瓶 子沿導(dǎo)輥前進(jìn)，再由外面轉(zhuǎn)動的刷子將瓶子外表面洗凈。 它的主要運動是將瓶子 沿著導(dǎo)輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動， 最后滑入送瓶機(jī)構(gòu) 送出。要實現(xiàn)上述分功能，有下列工藝動作過程：(1) 皮帶做間歇直線運動；(2) 瓶子由皮帶到導(dǎo)輥的滑動；(3) 內(nèi)表面毛刷勻速推進(jìn)和自身旋轉(zhuǎn)；(4) 推頭作直線或者近似直線運動，將瓶子沿導(dǎo)輥推到指定的位置；(5) 在推頭沿直線運動推動瓶子移動的程中，瓶子同時跟

14、著兩同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥轉(zhuǎn) 動；(6) 同時，有原動件帶動的刷子也同時在轉(zhuǎn)動，當(dāng)瓶子沿導(dǎo)輥移動時將瓶子的外表面就清洗干凈；(7) 在瓶子移動過程中，清洗內(nèi)表面的刷子同時在瓶子內(nèi)轉(zhuǎn)動，動作結(jié)束,則刷子移出瓶外(8) 瓶子離開皮帶，而推瓶機(jī)構(gòu)急回至推瓶初始位置，進(jìn)入下一個工作循環(huán)(9) 洗好的瓶子由斜面滑下，進(jìn)入勻速轉(zhuǎn)動的皮帶送出；6、2第二種方案(1)、洗瓶機(jī)總體簡圖：（2）、方案說明：首先總能量從電動機(jī)輸出，經(jīng)過減速箱減速，在經(jīng)過帶傳動傳給齒輪 1,然 后齒輪1又傳給蝸桿1'。導(dǎo)輥傳動：有蝸桿1'帶動齒輪2和齒輪3,然后又傳給它們相互嚙合的齒輪 4和齒輪5,然后帶動蝸桿2'和

15、蝸桿3'。就完成了兩導(dǎo)輥的傳動。進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)傳動：進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)借助蝸桿2'帶動的導(dǎo)輥，由蝸桿5'傳給齒輪7, 然后帶動間歇機(jī)構(gòu)槽輪完成瓶子的輸進(jìn)。洗瓶機(jī)構(gòu)傳動：洗瓶機(jī)構(gòu)是通過齒輪4和齒輪5帶動的齒輪6，傳給蝸桿4'， 然后再通過蝸桿6'傳給齒輪8,最后由齒輪8傳給齒輪9,而齒輪9通過左右各 一個小齒輪傳給同尺寸的齒輪10和齒輪11,這樣也保證了它們轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速相同。推瓶機(jī)構(gòu)傳動：由蝸桿1'帶動蝸桿7',再由蝸桿7'傳給齒輪12,再由齒 輪12帶動凸輪-鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)推瓶機(jī)構(gòu)運動。3、兩種方案評價比較：（1）、運動鏈的長短：兩種方案都比較

16、簡單，運動鏈的長度也差不多，但方案 二構(gòu)件數(shù)目少一些，簡單一點。（2）、機(jī)構(gòu)的排列順序：兩種方案的排列順序都不是很合理，方案一中，有渦 輪蝸桿傳動，以傳動動力為主，應(yīng)該將渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)布置在高速級，齒輪機(jī)構(gòu)在 低速級，但方案一中有嚴(yán)格按照這樣分布。方案二中有帶傳動時（進(jìn)瓶與出瓶機(jī) 構(gòu)），這種摩擦傳動外廓尺寸較大的機(jī)構(gòu)一般安排在運動鏈的起始端，而其沒有， 也不是十分合理。（3）、傳動比分配：兩個用的構(gòu)件差不多，但是方案二中洗瓶刷子用帶傳動， 其現(xiàn)實制作麻煩，且誤差大，所以方案一傳動比更合理一些。（4）、運動副的形式：兩種方案用的運動副都差不多，在推瓶機(jī)構(gòu)上，方案一、 二中都很好，但方案二精度更高一

17、些。但方案一中簡單一些，成本低。（5）、機(jī)械效率：在這方面方案一中大多采用齒輪傳遞，精度較高。而方案二 中含有帶傳動等效率低的機(jī)構(gòu)，所以機(jī)械效率比方案一稍低一些。6、3最后選定方案選定方案二1、洗瓶機(jī)總體簡圖:2、方案說明：1,然首先總能量從電動機(jī)輸出，經(jīng)過減速箱減速，在經(jīng)過帶傳動傳給齒輪 后齒輪1又傳給蝸桿1'導(dǎo)輥傳動：有蝸桿1'帶動齒輪2和齒輪3,然后又傳給它們相互嚙合的齒輪 4和齒輪5,然后帶動蝸桿2'和蝸桿3'。就完成了兩導(dǎo)輥的傳動。進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)傳動：進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)借助蝸桿2'帶動的導(dǎo)輥，由蝸桿5'傳給齒輪7, 然后帶動間歇機(jī)構(gòu)槽輪完成瓶子的輸進(jìn)。

18、洗瓶機(jī)構(gòu)傳動：洗瓶機(jī)構(gòu)是通過齒輪4和齒輪5帶動的齒輪6，傳給蝸桿4'， 然后再通過蝸桿6'傳給齒輪8,最后由齒輪8傳給齒輪9,而齒輪9通過左右各 一個小齒輪傳給同尺寸的齒輪10和齒輪11,這樣也保證了它們轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速相同。推瓶機(jī)構(gòu)傳動：由蝸桿1'帶動蝸桿7',再由蝸桿7'傳給齒輪12,再由齒 輪12帶動凸輪-鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)推瓶機(jī)構(gòu)運動。通過仔細(xì)評估比較，最終選定方案一，其設(shè)計更合理，進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)的槽輪機(jī)構(gòu)也更符合設(shè)計，設(shè)計也更嚴(yán)謹(jǐn)一些。七、設(shè)計總結(jié)機(jī)械原理設(shè)計課程設(shè)計是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)教學(xué)活動中不可或缺 的一個重要環(huán)節(jié)。通過了課程設(shè)計使我從各個方面都受到了機(jī)械設(shè)計的訓(xùn)練，對 機(jī)械的有關(guān)各個零部件有機(jī)的結(jié)合在一起得到了深刻的認(rèn)識。此次機(jī)械原理課程設(shè)計題目很有意義考察的知識點也很全面，有凸輪設(shè)計及 結(jié)構(gòu)分析，還有援助齒輪，圓錐齒輪的設(shè)計及電動機(jī)的選擇等，還有CAD制圖,以及各種設(shè)計方案的比較，這不僅培養(yǎng)