机械原理课程设计洗瓶机使用说明书

自动洗瓶机机构

说明书

机械工程学院机械设计及其自动化专业

08级机自2 班

设计者

指导教师郑立娟

2010 年 6 月30 日

目录

一．题目：自动洗瓶机机构 (4)

1.1 工作原理及工艺动作过程 (4)

1.2 设计任务 (4)

1.3 原始数据及设计要求 (5)

二．设计方案的拟定和比较 (5)

2.1 设计方案一：凸轮-铰链四杆机构 (6)

2.2 设计方案二：凸轮-全移动副四杆机构 (6)

2.3 设计方案三：六杆机构 (7)

2.4 分析选择最终方案 (7)

三．六杆机构的设计分析 (9)

3.1 六杆机构的尺寸设计 (9)

3.2 六杆机构的运动学分析 (10)

3.3 六杆机构推杆运动学分析的验证 (15)

四．槽轮机构的分析 (20)

五．洗瓶机机构循环图 (21)

５.１洗瓶机构循环路线分析 (21)

５.2 洗瓶机机构循环图 (21)

六．洗瓶机总体结构简图及其工作原理 (23)

6.1 洗瓶机总体结构简图 (23)

6.2 洗瓶机工作原理 (23)

七．收获与体会 (24)

八．参考文献 (27)

一、题目：自动洗瓶机机构

1.1 工作原理及工艺动作过程

为了清洗圆形瓶子外面，需要用推杆将瓶子推到指定位置，通过急回运动提高效率，利用刷子旋转将瓶子清洗干净。

1.2 设计任务

1）给出工作原理，原始数据及设计要求。

2）根据工艺动作要求拟定运动循环图。

3）进行各部分传动机构的选型。

4）提出2～3种机械传动方案。（画出草图）

5）进行方案的评定和选择。

6）对传动机构进行尺寸设计和计算。

7) 按比例画出运动简图。

8) 对典型机构进行运动和动力分析（可应用计算机

辅助分析手段，例如机构仿真）。

9) 提交项目说明书一份。

1.3 原始数据及设计要求

1)瓶子实际尺寸。大端直径d=80mm，长200mm。

2)推头推进实际距离l=320mm,推瓶机构应使推头

平稳地接触和脱离瓶子，然后推头快速返回原位，

准备进入下一次工作循环。

3)按生产率的要求，我们规定返回时的推头平均速

度为工作推进时的推头平均速度的1.5倍，即推头

行程速比系数k=1.5。

4)按整个机构的工作要求，我们规定推进机构中原

动件曲柄素转为w=1rad/s。

5)机构传动性能良好，机构紧凑，制造方便。。

二、设计方案的拟定和比较

2.1 设计方案一：凸轮-铰链四杆机构

图2—1

自由度F=3n－2p l－p h=3×4－２×５－１=１

2.2 设计方案二：凸轮-全移动副四杆机构

图2—2

自由度F=3n－2p l－p h=3×4－2×4－2=2 2.3 设计方案三：六杆机构

图2—3

自由度F=3n－2p l－p h=3×5－2×7=1

2.4 分析选择最终方案

由设计要求知：①推瓶机构应使推头平稳地接触和推进瓶子，然后推头快速返回原位，即回程是个急回运动；②按生产率的要求，我们规定返回时的推头平均速度为工作推进时的推头平均速度的1.5倍，即推头行程速比系数k=1.5。

设计的三种方案均能满足以上的设计要求，但方案一的凸轮-铰链四杆机构在运动过程中，从动件1与连杆2共线时会形成死点，因此要注意采取度过死点位置的措施，这样会使机构变得复杂，给制造带来不便，故舍弃方案一；方案二的凸轮-全移动副四杆机构由于水平方向轨迹太长，造成凸轮机构从动件的行程过大，而使相应凸轮尺寸过大，致使机构占用空间过大，并且浪费材料，故舍弃方案二；方案三的六杆机构不存在上面两种方案的缺点，在满足设计要求的前提下还有以下优点：①该机构的运动副全为低副，并且运动副元素间便于润滑，故可传递较大载荷；②运动副元素的几何形状简单，便于加工制造；③运行过程中：推头右行时，速度较低且均匀，可以提高推瓶质量；推头左行时，由于有急回作用，速度较高，可提高生产率。综合以上分析，选择方案三为洗瓶机机构的最终方案。

三、六杆机构的设计分析

3.1 六杆机构的尺寸设计

图3—1

根据原始数据及设计要求知：推头推进距离

l =320mm ，推头行程速比系数k=1.5,设计六杆机构

原动件曲柄95AB l mm =，从动件70DE l mm =，如上图所示，机构的极位夹角1

180361

k k θ-=

⨯=+。。，摇杆摆角1==36DCD φθ=∠。

，铰链A 和铰链C 之间的

距离95307.4sin18

sin

2

AB AC l l mm φ

===。，由几何关系可知,

1320

DD l ==mm,

摇杆CD 的长度

160

2517.8sin18

sin

sin

2

2

CD l DG l φ

φ

=

=

=

=。

mm ，为使机构的传递效率比较高，要求推杆在整个行程中有较小的压力角。如图所示当FG 的中点位于导路所在直线上时，满足上述要求。 导路至铰链C 的距离()1

2

CG CF CG y l l l =+

-

()1

cos18cos182

CD CD CD l l l =+

-。。505.1mm =

按照以上尺寸，用ProE 做出六杆机构的三维立体图演示运动情况，经验证，符合要求，说明设计的六杆机构各构件的尺寸大小合适。

3.2 六杆机构的运动学分析

用解析法对六杆机构进行运动学分析 由设计要求知：原动件曲柄的角位移

1ϕ＝1ωt ＝ωt ＝t