机械原理课程洗瓶机设计

机械原理课程设计

说明书

设计题目洗瓶机

机械工程学院机械设计制造及自动化专业

目录

1.设计要求

一设计题目 (3)

二设计要求 (3)

三设计提示 (4)

四洗瓶机的工艺动作及功能分解

1洗瓶机的动作分解 (5)

2工作原理 (5)

3推头M的设计要求 (6)

五运动方案及选择

1 方案一（组合机构） (6)

2方案二（五连杆机构） (6)

3方案三（凸轮机构） (7)

4 优缺点的比较及最终方案 (7)

六传动方案设计 (8)

七机构组合﹑参数及运动协调设计

1 机构选用 (8)

2 机构组合 (9)

3 运动协调设计 (9)

4 设计计算 (9)

5 运动循环图 (13)

八设计图纸 (13)

久心得体会 (13)

十参考文献 (15)

一．设计题目

洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。如图11.1所示，待洗

的瓶子放在两个同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子向前推进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。

图9.1 洗瓶机工作示意图

洗瓶机的技术要求见表9.2。

表9.2 洗瓶机的技术要求

二．设计任务

（1）洗瓶机应包括齿轮、平面连杆机构等常用机构或组合机构。学生应提出两种以上的设计方案并经分析比较后选定一种进行设计。

（2）设计传动系统并确定其传动比分配。

（3）绘制机器的机构运动方案简图和运动循环圈。

（4）设计组合机构实现运动要求，并对从动杆进行运动分析。也可以设计平面连杆机构以实现运动轨迹，并对平面连杆机构进行运动分析，绘出运动线图。

若采用凸轮机构，要求用解析法设计凸轮。

（5）其他机构的设计计算。

（6）编写设计计算说明书。

（7）学生可进一步完成：洗瓶机推瓶机构的计算机动态演示等。

三．设计提示

分析设计要求可知：设计的推瓶机构应使推头M以接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后推头快速返回原位，准备第二个工作循环。

根据设计要求，推头M可走图11.3所示轨迹，而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动，在工作段前后可有变速运动，回程时有急回特性。

推头M运动轨迹

对这种运动要求，若用单一的常用机构是不容易实现的，通常要把若干个基本机构组合起来，设计组合机构。

在设计组合机构时，一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构（基础机构），而沿轨迹运动时的速度要求，则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足，也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。

实现本题要求的机构方案有很多，可用多种机构组合来实现。

四洗瓶机的工艺动作及功能分解

1 洗瓶机的动作分解

（1）刷子的转动。（图1A）

（2）导辊的转动带动瓶的转动。（图1B) （3）推头M的定轨迹移动。（图1C）

2 工作原理

图1A

图1B

图1C

3 推头M的设计要求

推头M在长为600MM的工作行程中，作速度为45MM/S的匀速直线运动，在工作段前后有平均速度为135的变速运动，回程时具有K=3的急回特性。

五运动方案及选择

方案一（组合机构）

方案二（五连杆机构）

方案三（凸轮机构）

优缺点的比较及最终方案

方案一：方案一的结构简单，成本低。但组合机构行程过长，生产效率较低不能满足要求。

方案二：结构合理但运动轨迹不能满足要求，而且计算量要求过于复杂，精确度不高。

方案三：（最终采纳方案）

凸轮设计合理，行程满足设计要求，生产效率满足，偏差小，故采纳此设计方案。

六传动方案设计

按照设计要求，每分钟要求清洗三个瓶子，所以分配轴3的转速为3R/MIN，选取额定转速为1440R/MIN的电动机，总传动比I总=1440/3=480R/MIN，传动系统采用3级减速机构，第一级为蜗轮蜗杆，选取传动比为80.第二级为齿轮减速，传动比为3.第三级为锥齿轮传动，传动比为2。

选取齿轮M=4，Z1=23=Z3.Z2=29=Z4。

4

七机构组合﹑参数及运动协调设计

1 机构选用

驱动方式采用电动机驱动，由已知的洗瓶机功能分解，分别选择相应的机构以实现各项功能。见表3

表3

2 机构组合

三个机构相互配合，实现旋转，滚动，推送的负荷运动，紧凑衔接带动机构，考虑合并使用。

3 运动协调设计

输送由凸轮--全移动副丝杆机构负责，负责推动推头的凸轮周转一圈完成一次工作循环。完成整个洗瓶工作，其他的齿轮机构作为辅助机构，从而组成整个洗瓶机的工作流程。

4 设计计算

（1）原理

作图法简便，直观，但作图误差较大，难以获得凸轮轮廓曲线上个点精确坐标，所以按作图法所得轮廓数据加工的凸轮只能应用于低速或不重要的场合。对于高速凸轮或精确度要求较高的凸轮，必须建立凸轮理论轮廓曲线，实际轮廓曲线以及加工刀具中心轨迹的坐标方程，并精确地计算出凸轮轮廓曲线或道具运动轨迹上个点的坐标值，以适合在数控机床上加工。

（2）公式

凸轮1（坐标值略，过多）

基圆半径300MM 滚子半径40MM 升程600MM 最大压力角57.1467°位移图速度图

加速度图线图

凸轮 2

基圆半径180MM 滚子半径10MM 升程51MM 最大压力角51.316°