機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書--洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)

1、<p>　　《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書</p><p>　　班級(jí): 姓名: </p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目: 洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu) </p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)完成內(nèi)容:</b></p>

2、<p>　　設(shè)計(jì)說明書一份(主要包括:運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、方案的決策與尺度綜合、必要的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和相關(guān)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖)</p><p>　　發(fā)題日期: 年 月 日</p><p>　　完成日期: 年 月 日</p><p>　　指導(dǎo)教師: </p><p>

3、;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)題目3</b></p><p>　　1.1洗瓶機(jī)的主要功能介紹3</p><p>　　1.2洗瓶機(jī)的工作原理3</p><p>　　1.2.1洗瓶機(jī)的工作示意圖3</p><p>　　1.2.2洗瓶機(jī)

4、的技術(shù)要求4</p><p>　　1.3推瓶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求3</p><p>　　1.4推頭運(yùn)動(dòng)路線的分析5</p><p>　　2.方案的設(shè)計(jì)及分析決策6</p><p>　　2.1凸輪連桿組合方案6</p><p>　　2.1.1凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)方案一6</p><p>　　2.

5、1.2凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)方案二7</p><p>　　2.2凸輪搖桿機(jī)構(gòu)方案7</p><p>　　2.3五桿組合機(jī)構(gòu)方案8</p><p>　　2.4方案的分析與決策8</p><p><b>　　3.尺寸綜合10</b></p><p>　　3.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的尺寸分析確定10</

6、p><p>　　3.1.1設(shè)計(jì)推導(dǎo)的公式11</p><p>　　3.1.2桿長(zhǎng)的確定11</p><p>　　3.2凸輪的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.2.1擺動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.2.2直動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.3壓力角的檢驗(yàn)及機(jī)構(gòu)尺寸的確定

7、14</p><p><b>　　4.心得體會(huì)15</b></p><p><b>　　5.參考文獻(xiàn)16</b></p><p>　　1設(shè)計(jì)題目：洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)</p><p>　　1.1 洗瓶機(jī)的主要功能介紹</p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展，生活節(jié)奏的加快人們對(duì)生

8、活水平要求的越來越高，科技也不斷發(fā)展，在工業(yè)，生活中科技含量已經(jīng)逐漸體現(xiàn)。本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)自動(dòng)洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　自動(dòng)洗瓶機(jī)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于啤酒及飲料生產(chǎn)線上。該機(jī)構(gòu)的主傳動(dòng)是由電機(jī)變頻同步控制。進(jìn)出瓶分別采用導(dǎo)輥和凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)來控制，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、可靠、噪音小，并且有進(jìn)出瓶自動(dòng)回程功能。由導(dǎo)輥的旋轉(zhuǎn)及推頭的推送，通過導(dǎo)輥上方的毛刷將瓶子的外側(cè)刷洗干凈。</p&

9、gt;<p>　　1.2 洗瓶機(jī)的工作原理</p><p>　　洗瓶機(jī)如圖1.1所示，待洗的瓶子放在兩個(gè)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)推頭M把瓶子推向前進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)著的刷子就把瓶子外面洗凈。當(dāng)前一個(gè)瓶子將洗刷完畢時(shí)，后一個(gè)待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。它的主要?jiǎng)幼鳎簩⒌轿坏钠孔友刂鴮?dǎo)輥推動(dòng)，瓶子推動(dòng)過程中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　1.2.1洗瓶機(jī)的工作

10、示意圖</p><p>　　圖1.1 洗瓶機(jī)工作示意圖</p><p>　　1.2.2 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求</p><p>　　表1.1洗瓶機(jī)的技術(shù)要求</p><p>　　1.3 推瓶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1.洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)：平面連桿機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)。</p><p>

11、　　2.推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭M以接近勻速的速度推瓶，推進(jìn)距離L=600mm然后推頭快速返回原位，準(zhǔn)備第二個(gè)工作行程。</p><p>　　3.設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)要求，并對(duì)從動(dòng)桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。也可以設(shè)計(jì)平面連</p><p>　　機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡，并對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。</p><p>　　4.機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。</p>&l

12、t;p>　　5.編寫設(shè)計(jì)說明書。</p><p>　　1.4 推頭運(yùn)動(dòng)路線的分析</p><p>　　分析設(shè)計(jì)要求可知：洗瓶機(jī)主要由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成。設(shè)計(jì)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(gè)工作循環(huán)，本說明書主要介紹洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，推頭M可走圖2

13、.1.1所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應(yīng)作勻速直線運(yùn)動(dòng)，在工作段前后可有變速運(yùn)動(dòng)，回程時(shí)有急回。由此可根據(jù)其運(yùn)動(dòng)軌跡選擇推瓶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。應(yīng)該選擇具有急回運(yùn)動(dòng)特性的機(jī)構(gòu)。</p><p>　　圖1.2 推頭M運(yùn)動(dòng)軌跡</p><p>　　對(duì)這種運(yùn)動(dòng)要求，若用單一的常用機(jī)構(gòu)是不容易實(shí)現(xiàn)的，通常要把若干個(gè)基本機(jī)構(gòu)組合，起來，設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)。</p><p>　　在設(shè)計(jì)

14、組合機(jī)構(gòu)時(shí)，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機(jī)構(gòu)（基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)），而沿軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度要求，則通過改變基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度來滿足，也就是讓它與一個(gè)輸出變速度的附加機(jī)構(gòu)組合。</p><p>　　2方案的設(shè)計(jì)與分析決策</p><p>　　根據(jù)推頭的運(yùn)動(dòng)軌跡分析得知推瓶機(jī)構(gòu)主要是控制推頭做急回運(yùn)動(dòng)，故選擇機(jī)構(gòu)方案可從能實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)考慮。根據(jù)已學(xué)知識(shí)得知能做急回運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，

15、凸輪機(jī)構(gòu)，和連桿組合機(jī)構(gòu)等。他們各自有自己的特點(diǎn)。通過綜合考慮列出如下幾種機(jī)構(gòu)作為參考方案：</p><p>　　2.1凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)方案</p><p>　　確定一條平面曲線需要兩個(gè)獨(dú)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(diǎn)M的速度和機(jī)構(gòu)的急回特征，可通過控制該機(jī)構(gòu)的兩個(gè)輸入構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系來得到，如用凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪或四連桿機(jī)構(gòu)來控制等等。</p&g

16、t;<p>　　圖2.1和圖2.2所示為兩個(gè)自由度五桿低副機(jī)構(gòu)，1、4為它們的兩個(gè)輸入構(gòu)件，這兩構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系用凸輪、齒輪或四連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)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)。</p><p><b>　　2.1.1方案一：</b></p><p>　　該機(jī)構(gòu)利用一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)和一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)組成復(fù)合機(jī)構(gòu)控制使機(jī)構(gòu)做急回運(yùn)動(dòng)。</p&g

17、t;<p>　　圖2.1 凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)的方案一</p><p><b>　　2.1.2方案二：</b></p><p>　　該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)X，Y方向的運(yùn)動(dòng)，分別采用了一個(gè)擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)和一個(gè)只動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)組成了一個(gè)復(fù)合機(jī)構(gòu)。</p><p>　　圖2.2 凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)的方案二</p><p&

18、gt;　　2.2凸輪搖桿機(jī)構(gòu)方案：</p><p>　　圖2.3 凸輪搖桿機(jī)構(gòu)方案</p><p>　　2.3五桿組合機(jī)構(gòu)方案：</p><p>　　圖2.4 五桿機(jī)構(gòu)方案</p><p>　　2.4 方案的分析與決策</p><p>　　方案一中機(jī)構(gòu)由凸輪四桿機(jī)構(gòu)組成，凸輪為原動(dòng)件（由電機(jī)帶動(dòng)），通過滾子及連桿帶動(dòng)機(jī)

19、構(gòu)做運(yùn)動(dòng)。其急回特性由凸輪控制。在該方案中有5個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，其中有一個(gè)高副，自由度為1，有確定的運(yùn)動(dòng)。但是它的桿比較多，容易產(chǎn)生誤差，不能實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　方案二的運(yùn)動(dòng)由凸輪機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)完成，這種組合可以很好的對(duì)推頭進(jìn)行控制，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，安裝后便于調(diào)試，從經(jīng)濟(jì)上也比較合適。其中凸輪軸能很好的協(xié)調(diào)推頭的運(yùn)動(dòng)而且工作平穩(wěn)。其缺點(diǎn)是四桿機(jī)構(gòu)的低副之間存在間隙，會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤差。<

20、;/p><p>　　方案三的運(yùn)動(dòng)和急回特性主要也是靠凸輪來控制，但是這種控制相當(dāng)不精確，只適用于行程較小的運(yùn)動(dòng)，如果行程過大的話，凸輪的尺寸必須做的很大，從經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的角度來看都不太合適。</p><p>　　方案四的機(jī)構(gòu)是一個(gè)五桿機(jī)構(gòu)，桿1為原動(dòng)件。這種控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但在控制運(yùn)動(dòng)方面卻有很大的欠缺，急回運(yùn)動(dòng)特性不明顯。機(jī)構(gòu)中桿件較多沖擊震動(dòng)較大，不能實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動(dòng)。</p>

21、;<p>　　要準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律及運(yùn)動(dòng)軌跡，凸輪機(jī)構(gòu)是首選，因?yàn)楸P形凸輪輪廓就是根據(jù)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律來設(shè)計(jì)的，而任意平面軌跡總可以用</p><p><b>　　X=x()</b></p><p><b>　　Y=y()</b></p><p>　　表示，因此把兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)組合起來就可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)軌跡。而四

22、桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)中是用逼近的辦法來做的，所以較難準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　在方案二中，利用了兩個(gè)凸輪分別控制X和Y方向上的運(yùn)動(dòng)，且連桿不是很多，設(shè)計(jì)中要求速度也不是很快，所以綜上所述選擇方案二為最后設(shè)計(jì)的方案。如圖所示：</p><p>　　圖2.5 凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　3 尺寸綜合</b><

23、;/p><p>　　3.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖</p><p>　　`3.1洗瓶機(jī)推瓶機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p>　　3.1.1設(shè)計(jì)推導(dǎo)的公式</p><p>　　3.1.2 桿長(zhǎng)的設(shè)計(jì)及確定</p><p>　　1.為了滿足傳動(dòng)角的一定要求可以初步設(shè)計(jì)確定桿l1和l4在兩個(gè)特殊位置（推頭位移最大和最小時(shí)）所形成的這一夾角

24、所在的范圍。</p><p>　　2.桿長(zhǎng)l2與中心距和基圓大小有關(guān)，根據(jù)壓力角的范圍可以大概設(shè)計(jì)出桿l2的長(zhǎng)度。</p><p>　　3.同理?xiàng)Ul3的桿長(zhǎng)與另外一個(gè)凸輪的基圓有關(guān)系，同樣在保證滿足壓力角的許可范圍設(shè)計(jì)桿l3的長(zhǎng)度。</p><p>　　根據(jù)前述推導(dǎo)公式可計(jì)算得</p><p>　　l4=900mm l1=700mm l3

25、=600mm l2=135mm</p><p>　　￠1=133º ￠2=26º ￠3=47º</p><p>　　E=200mm F=140mm</p><p><b>　　3.2凸輪的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　對(duì)應(yīng)C點(diǎn)的工作行程時(shí)：￠0=200º， 遠(yuǎn)休止角￠

26、01=30º；</p><p>　　對(duì)應(yīng)C點(diǎn)的回程時(shí)： ￠0’=100º 近休止角￠02=30º</p><p>　　圖3.2分點(diǎn)與推桿的工作位置</p><p>　　3.2.1擺動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3.3擺動(dòng)凸輪的角位移線圖</p><p>　　圖3.4擺動(dòng)推桿盤

27、形凸輪廓線</p><p>　　3.2.2直動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3.5直動(dòng)推桿的位移線圖</p><p>　　圖3.6直桿推動(dòng)盤形凸輪廓線</p><p>　　3.3 壓力角的檢驗(yàn)及機(jī)構(gòu)尺寸的確定</p><p>　　實(shí)際設(shè)計(jì)中規(guī)定壓力角的許用值[ɑ]。對(duì)擺動(dòng)從動(dòng)件，通常取[ɑ]=40º—50

28、º，對(duì)于直動(dòng)從動(dòng)件，通常取[ɑ]=30º—38º。滾子接觸、潤滑良好和支撐有較好剛性時(shí)取數(shù)據(jù)上限否則取下限?，F(xiàn)通過移動(dòng)從動(dòng)件和擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪廓線中測(cè)得：移動(dòng)從動(dòng)件ɑ=17º<[ɑ]，擺動(dòng)從動(dòng)件ɑ=12º<[ɑ]。都符合許用值，且符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.4 機(jī)構(gòu)尺寸的最終確定</p><p>　　表3.1機(jī)構(gòu)桿件設(shè)

29、計(jì)參數(shù)</p><p>　　表3.2凸輪的設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p><b>　　4 心得體會(huì)</b></p><p><b>　　5 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　孫恒，陳作模主編.機(jī)械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　鄒慧君主編.機(jī)