機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-洗瓶機(jī)

機(jī)械原理設(shè)計(jì)說明書目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書……………擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖…………2.推瓶機(jī)構(gòu)和洗瓶機(jī)構(gòu)的選型……………3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型……………4.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選定和評(píng)定……………5.洗瓶機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖…6.設(shè)計(jì)說明書………………1.擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖1、根據(jù)任務(wù)書的要求，該機(jī)械的應(yīng)有的工藝過程及運(yùn)動(dòng)形式為：需將瓶子推入導(dǎo)輥上，推頭的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1-1所示。圖1-1推瓶機(jī)構(gòu)的推頭軌跡圖(2)導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)瓶的轉(zhuǎn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1-2所示。圖1-2導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)瓶的轉(zhuǎn)動(dòng)推瓶機(jī)構(gòu)和洗瓶機(jī)構(gòu)的選型刷子的轉(zhuǎn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)動(dòng)形式大致如圖2-1所示。圖2-1刷子的轉(zhuǎn)動(dòng)擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的先后順序、相位，以利于設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。3推頭的設(shè)計(jì)要求，推頭在長(zhǎng)為500mm的工作行程中，作速度為43.75mm/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)，在工作段前后有平均速度為140mm/s的變速運(yùn)動(dòng)，回程時(shí)具有k=3.2的急回特性。凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖2-1所示。凸輪1基圓半徑300MM滾子半徑40MM升程500MM最大壓力角57.1467°位移圖速度圖加速度圖位移、速度、加速度線圖圖2-2凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的循環(huán)圖由上述分析可知，洗瓶機(jī)機(jī)構(gòu)有三個(gè)運(yùn)動(dòng)：一為實(shí)現(xiàn)推動(dòng)瓶子到導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)上的推瓶機(jī)構(gòu)，二為實(shí)現(xiàn)清洗瓶子的刷子的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；三是實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)。此外，當(dāng)各機(jī)構(gòu)按運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定的相位關(guān)系安裝以后應(yīng)能作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，故在機(jī)構(gòu)之間還需設(shè)置能調(diào)整相位的環(huán)節(jié)(也可能是機(jī)構(gòu))。主加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程：實(shí)現(xiàn)推瓶機(jī)構(gòu)的根本運(yùn)動(dòng)功能：1)推頭的行程是500mm，速度是43.75mm/s。所以推程的時(shí)間就是11.43s，回程的速度是推程速度的3.2倍，就是140mm/s，時(shí)間就是3.57s。以電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)力，那么推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)有運(yùn)動(dòng)縮小的功能2)因推瓶是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故機(jī)構(gòu)要有運(yùn)動(dòng)交替的功能3)原動(dòng)機(jī)的輸出運(yùn)動(dòng)是轉(zhuǎn)動(dòng)，推頭的運(yùn)動(dòng)是直移運(yùn)動(dòng)，所以機(jī)構(gòu)要有運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能取上述三種必須具備的功能來組成機(jī)構(gòu)方案。假設(shè)每一功能僅由一類根本機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，如圖2-1所示，可組合成3*3*3＝27種方案。圖2-3壓片機(jī)的功能-技術(shù)矩陣圖按給定的條件，盡量使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單等等要求來選擇方案。選出如下列圖2-4所示的三種方案作為評(píng)選方案。方案一搖桿機(jī)構(gòu)方案二連桿機(jī)構(gòu)方案三凸輪－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)圖2-4推瓶機(jī)構(gòu)的方案構(gòu)思圖3.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定圖2-4所示的推瓶運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案中的優(yōu)缺點(diǎn)方案一：方案一的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本錢低。但組合機(jī)構(gòu)行程過長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低不能滿足要求。方案二：結(jié)構(gòu)合理但運(yùn)動(dòng)軌跡不能滿足要求，而且計(jì)算量要求過于復(fù)雜，精確度不高。方案三：〔最終采納方案〕凸輪設(shè)計(jì)合理，行程滿足設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)效率滿足，偏差小，故采納此設(shè)計(jì)方案。也只有方案三采用了凸輪機(jī)構(gòu)。按照設(shè)計(jì)要求，每分鐘要求清洗四個(gè)瓶子，所以在凸輪機(jī)構(gòu)中分配軸2的轉(zhuǎn)速為4r/min，選取額定轉(zhuǎn)速為1440r/min的電動(dòng)機(jī)，總傳動(dòng)比I總=1440/4=360r/min，傳動(dòng)系統(tǒng)采用3級(jí)減速機(jī)構(gòu)，第一級(jí)為蝸輪蝸桿，選取傳動(dòng)比為60.第二級(jí)為齒輪減速，傳動(dòng)比為3.第三級(jí)為錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比為2。選取齒輪m=4，Z1=23=Z3.Z2=29=Z44.選定的電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案總傳動(dòng)比計(jì)算：I總=1440/4=360r/min〔4-1〕第一級(jí)為蝸輪蝸桿，選取傳動(dòng)比為60.第二級(jí)為齒輪減速，傳動(dòng)比為2.第三級(jí)為錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比為2。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖4-1所示：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖5.洗瓶機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖洗瓶機(jī)的總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖5-1所示圖5-1洗瓶機(jī)的總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖6.設(shè)計(jì)說明書假設(shè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律s—2(圖a)，圖b所示為該機(jī)構(gòu)正處于滑快速度接近于零的位置曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1－1：如圖c實(shí)線所示，而圖d所示為該機(jī)構(gòu)搖桿OA’A’正處于速度為零的位置。假設(shè)將圖b．d所示的兩個(gè)機(jī)構(gòu)就在圖示位置串聯(lián)，那么串聯(lián)以后構(gòu)件OAA和OA’A’成為一個(gè)構(gòu)件(圖e)，因此，第一個(gè)機(jī)構(gòu)中的1和第二個(gè)機(jī)構(gòu)中的2有如下關(guān)系:式中o為一常數(shù)圖6-1主加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖所以假設(shè)將圖c的坐標(biāo)1用2表示那么相當(dāng)于曲線平移了一個(gè)距離0(如虛線所示)。當(dāng)s—2和1—2如圖b、c所示安排時(shí)，那么沿圖中箭頭所示走向從1’得2’，由2’得s’，而從此1’、s’得到1-s曲線上的一點(diǎn)，依此可得出一條1-s曲線。從圖a、c的局部放大圖f中可知，在1由b—c—0-a的區(qū)域內(nèi)(轉(zhuǎn)角約70°)，滑塊的位移s約在接近零的一個(gè)很小的范圍(約o．37mm)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，依靠運(yùn)動(dòng)副的間隙，可近似認(rèn)為這時(shí)滑塊是停歇的。由此看來，假設(shè)使s—2曲線上s為零的附近的一段曲線交化比擬平緩，1—I曲線在1的最小值附近的曲線也比擬平緩的話，滑塊近似停歇所占的1角就比擬大；又為了使構(gòu)件A’B’受力小些，同時(shí)也使機(jī)構(gòu)能得到比擬合理的布置，可將曲柄搖扦機(jī)構(gòu)OA’A’B’OB’整個(gè)繞OA’逆時(shí)針向轉(zhuǎn)一個(gè)角度0，如圖g所示，這并不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能，反而改善了構(gòu)件A’B’的受力條件。根據(jù)上述分析該機(jī)構(gòu)可按如下步驟設(shè)計(jì)：(1)確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)尺寸。根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)特性(圖7-2a)，＝l／r愈小，在s＝0處的位移變化愈大，所以應(yīng)選較大的；但愈大，從s＝0～90、l00mm的位移所需曲柄的轉(zhuǎn)角也愈大；又因?yàn)榍桥c曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿串接的，而搖扦的轉(zhuǎn)角應(yīng)小于180，且希望取小一些為好。所以，應(yīng)取一個(gè)適宜的曲柄長(zhǎng)度和值，滿足滑決有90—100mm的行程而曲柄轉(zhuǎn)角那么在30°左右同時(shí)在2＝178°～182°的范圍內(nèi)沿塊位移不大于o．4mm或更小(可近似看作滑塊停歇)。圖6-2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特性故?。?，按2＝178°～182°的范圍內(nèi)沿塊位移不大于o．4mm，計(jì)算得：L<0.4/((1-cos2)*2)=328mm〔7-1〕滿足滑決有90—100mm的行程而曲柄轉(zhuǎn)角那么在30°左右，取L＝320，得320*2〔1-cos2〕>100，2=32.5°圖6-2主加壓機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算原理圖(2)確定曲柄搖扦機(jī)構(gòu)尺寸。如圖7-2所示，在壓片位置，機(jī)構(gòu)應(yīng)有較好的傳動(dòng)角。所以，當(dāng)搖桿在OAA位置時(shí)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的連桿AB’與OAA的夾角應(yīng)接近90°。此時(shí)，OB’假設(shè)選在AB’的延長(zhǎng)線上，那么受力最小。故在此線上選一適當(dāng)位置作OB’。具體選定OB’的位置時(shí)，可再考慮急回特性的要求，或搖桿速度接近零的區(qū)域中位移變化比擬平緩的要求。它與機(jī)構(gòu)尺寸的大致關(guān)系是：行程速度變化系數(shù)K愈大，在位置A時(shí)的位移變化較大，所以O(shè)B’距點(diǎn)A遠(yuǎn)一些好，但又受到機(jī)構(gòu)尺寸和急回特性的限制，不能取得太遠(yuǎn)。選定OB’以后可定出與OAA兩個(gè)位移3、4對(duì)應(yīng)的OB’B’的兩個(gè)位移34。圖6-3主加壓機(jī)構(gòu)尺寸圖如圖7-3所示，經(jīng)計(jì)算，得曲柄LOAB＝97.57mm,連桿LAB‘＝508.8mm擺桿LOA＝LAC=320mm首先動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)輸出，因?yàn)樾枰乃俣炔皇呛芨撸砸?jīng)過減速箱減速，再經(jīng)過帶傳動(dòng)傳給齒輪1，齒輪一又傳給齒輪2帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)輥傳動(dòng)：由齒輪3帶動(dòng)齒輪4使外面一根導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)；再由齒輪4帶動(dòng)齒輪5，齒輪5又帶動(dòng)齒輪6使里面那根導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)辇X輪4和齒輪6大小一樣，齒輪5主要是保證兩導(dǎo)輥轉(zhuǎn)向一致，這樣既保證速度一樣，也保證了旋轉(zhuǎn)方向一樣。進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)：進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)借助齒輪4帶動(dòng)齒輪7，又由齒輪7帶動(dòng)的軸旋轉(zhuǎn)，再由軸帶動(dòng)蝸輪蝸桿B，然后蝸輪蝸桿B帶動(dòng)齒輪9，再由齒輪9帶動(dòng)間歇機(jī)構(gòu)槽輪完成瓶子的輸進(jìn)。洗瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)：洗瓶機(jī)構(gòu)是通過齒輪6帶動(dòng)齒輪8，齒輪8帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再由軸帶動(dòng)蝸輪蝸桿C，然后再通過蝸輪10傳給齒輪13，而齒