机械原理洗瓶机推瓶机构设计

学校

机械原理课程设计

推瓶机构设计

学院机电工程学院

专业机械设计制造及其自动化学号

姓名

任课教师

目录

一

、

目及要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3

二、原始数据要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4

三、方案比定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4

四、机构运⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.5

五、运尺寸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.6

六、系功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..8

七、推瓶机构〔附〕⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..8

八、参照文件⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.8

一、设计题目及要求

〔一〕、功能要求及工艺动作分解提示

1、总功能要求

实现推头〔动点〕在工作行程中作直线匀速运动，在其前后作变速运动，回程时有急回运动特点。

2、工作原理及工艺动作分解提示

推瓶机推头的运动轨迹要求如图1-1所示。洗瓶机相关零件的工作原理和工艺动作分解如图1-2所示。待洗的瓶子放在两个转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子向前推动时，转动着的刷子把瓶子外面洗净。当一个瓶子将洗漱完时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。推瓶机系统的系统功能图如图1-3所示。

图1-1

图1-2

图1-3

二、原始数据要求

〔一〕、瓶子尺寸：大端直径d=80mm，长200mm；

〔二〕、推动距离l=600mm；

〔三〕、推程时速度要求为v=45mm/s，返回时的均匀速度

为工作行程的3倍；

〔四〕、机构传动性能优秀，构造紧凑，制造方便；

三、设计方案对比较定

履行机构运动方案：

〔一〕凸轮铰链四杆机构方案〔选定〕：

如图3-1所示，铰链四杆机构为

一个自由度的机构，其连杆2上的点

M走近似于所要求的轨迹，点M的速

度由等速转动的凸轮驱动构件3的变

速转动来控制。因为曲柄〔构件1〕

为从动件，故一定采纳渡过死点的措

施，这就要求增添其余构件使其顺利

去除死点的扰乱。

图3-1

〔二〕、五杆组合机构方案：

如图3-2所示为两个自由度的5杆低

副机构，1、4为它们的两个输入构件，

这两个构件之间的运动关系用齿轮来实

现，进而将本来两自由度机构系统关闭成

单自由度系统。

图3-2

〔三〕、凸轮滑块组合机构方案：

如图3-3所示为两个自由度的凸轮滑

块机构，该机构可精准实现预约轨迹要求。

可是因为机构工作行程要求为600mm，所

以使用这样的机构必然会造成凸轮尺寸过

大，所占用的空间过大，造成不用要的空

间浪费。除此以外，凸轮机构相关于连杆

机构的使用寿命短、使用能耗高以及其平

衡难以保证等弊端都不言而喻。

图3-3

综上所述，三个方案均可实现设计要求的功能。可是从要求的传动性能上看，无凸轮机构的五杆组合机构方案更拥有优势，但五杆机构设计复杂不易实现，且波及到齿轮，机构复杂，制造本钱高。方案一构造简单、紧凑，零件制造简易，

可实现设计要求功能，应采用凸轮四杆机构方案。

四、机构运动简图

F 3 4〔-5 2 1 1〕1

因此该机构自由度为1，即只要一个原动件可确立其余构件的状态。

五、运动尺寸设计

用作图法对凸轮-四杆机构进行设计：

〔一〕、作出连杆机构工作的轨迹图

图5-1

（1〕如图5-1所示，画出M点的工作要求轨迹为水平直线，长度为600mm，并做出平分轨迹点M、M2、M3、M4、M5。

（2〕假定铰链D地点，取连架杆AD为185mm做铰链A的轨迹。

（3〕在铰链A与M点的轨迹上取杆AM、A2M2、A3M3、A4M4、A5M5均

（为520mm。

（4〕分别在AM、A2M2、A3M3、A4M4、A5M5取连杆AB、A2B2、A3B3、A4B4、

A5B5均为215mm。

〔5〕连线

BB3和B4B5，并做此中垂线订交，即可得铰链C的近似地点〔即

为铰链

连架杆B轨迹圆的圆心〕。由作图法可丈量出机架BC为300mm。DC长度为

200mm，

〔6〕分别作连架杆

BC、B2C、B3C、B4C、B5C，并分别做出其引杆

CF、

CF2、CF3、CF4、CF5，连架杆与引杆之间夹角为

90o ，取引杆

CF

长度为

110mm。

〔二〕、依据连架杆引杆轨迹设计凸轮

图5-2

(1)如图5-2所示，丈量出相邻两状态间引杆的夹角1=28o、2=28o、

3=20o、4=10o。

计算凸轮转角：依据返回速度为推瓶速度的3倍，计算出推头从M点

运动到M5点的过程占一个回程时间的3/4。因此推头从M点运动到

M5点的过程中，凸轮转过了3/4的角度，即转过了270o。依据引杆

的摆角与凸轮转角对应关系，可得：

1

1

270o o 1234

22

270o o

1234

33

270o o

1234

4

270o o 4

1234

利用反转法设计凸轮实质轮廓线：①以下列图，作以r o=70mm为半径的基圆，F5在圆上且与圆心同一水平线。②用切割线将基圆从F5开始

分为1、2、3、4、590o四份。③按点F、F2、F3、F4、F5

到基圆圆心距离r在其对应的切割线上做凸轮轨迹点G1、G2、G3、G4、

G5。④用匀加快曲线光滑连结G1、G2、G3、G4，用加快度先增大

后减小曲线光滑连结G5、G1，即获得凸轮轮廓曲线。

〔三〕、凸轮角速度的计算

设计要求推头在推瓶轨迹上运动时速度应为v=45mm/s。

因此推头在推瓶轨迹上的时间为：

600mm

s

t=

v

即凸轮转动270o所需要的时间为s，

因此凸轮的角速度为：

270o o/s rad/s，顺时针方向。

s

(四)四杆机构死点的防备

平面四杆机构有曲柄的前提是必有周转副存在，因此下边来确立周转副能否存在：

由〔一〕可知四杆机构两短杆分别为185mm和200mm，两长杆分别为215mm和300mm。

(185+300)〔200+215〕不建立，不知足知足杆长条件。

因此该机构无周转副，为双摇杆机构，故不存在曲柄出现死点的现象。

〔五〕推头返程剖析

推头抵达M5点后，立刻以较高的速度〔均匀速度为推程的3倍〕返回，准

备下一个瓶子的推程。再接触到下一个瓶子以前推头的加快度可能很大，故推头与

瓶子接触之间一定加塑性缓冲资料以防备瓶子破裂。