机械原理课程设计洗瓶机

机械原理

设计说明书

洗瓶机

起止日期：2015 年5月21 日至2015 年 5 月28 日学生姓名

班级

学号

成绩

指导教师刘杨

机械与电子工程（系）

2015年 5 月27 日

目录

设计任务书 (3)

第1章工作原理和工艺动作分解 (4)

第2章根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 (5)

第3章执行机构选型 (6)

第4章机械运动方案的选择和评定 (8)

第5章机械传动系统的速比变速机构 (10)

第6章机构运动简图 (12)

第7章洗瓶机构的尺度设计…………………………………………14第8

章洗瓶机构速度与加速度分析 (22)

第9章设计总结 (25)

第10章参考资料 (26)

课程设计任务书

2014 —2015 学年第 2 学期

机械与电子工程学院（系、部）专业

班级

课程名称：机械原理课程设计

设计题目：洗瓶机

完成期限：自 2015 年 5 月 21日至 2015 年5 月 28 日共 1 周

内容及任务一、设计的任务与主要技术参数

将瓶子推入同时转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转，推动瓶子沿导辊前进，转动的刷子就可以将瓶子刷干净。

其工艺过程是：

(1) 将到位的瓶子沿着导辊推动；

(2) 瓶子推动过程利用导辊转动将瓶子转动；

(3) 作为清洗工具的刷子的转动；

其余设计参数是：

（1）瓶子尺寸大端直径d=80mm , 长l=200mm ；

指导教师： 2015年5 月 27 日

第1章工艺动作分解和工作原理

1、根据任务书的要求，该机械的应有的工艺过程及运动形式为：

(1)需将瓶子推入导辊上，推头的运动轨迹如图1-1所示。

图1-1 推瓶机构的推头轨迹图

(2) 导辊的转动带动瓶的转动，其运动简图如图1-2所示。

图1-2导辊的转动带动瓶的转动

(3) 刷子的转动。其转动形式大致如图1-3所示。

图1-3刷子的转动

（4）传送带的传动带动瓶子。其运动形式大致如图1-4所示。

图1-4 瓶子的运动

第2章.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。3 推头的设计要求，推头在长为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135mm/s的变速运动，回程时具有k=3的急回特性。

其总体的循环图如2-1所示。

图2–1 各机构的循环图

第3章.执行机构选型

由上述分析可知，洗瓶机机构有三个运动：一为实现推动瓶子到导辊机构上的推瓶机构，二为实现清洗瓶子的刷子的旋转机构；三是实现带动瓶子旋转的导辊机构。此外，当各机构按运动循环图确定的相位关系安装以后应能作适当的调整，故在机构之间还需设置能调整相位的环节(也可能是机构)。

主加压机构设计过程：

实现推瓶机构的基本运动功能：

1)推头的行程是600mm，速度是45mm/s。所以推程的时间就是，回程的速度是推程速度的3倍，就是135mm/s，时间就是。以电动机作为原动力，则推瓶机构应有运动缩小的功能

2)因推瓶是往复运动，故机构要有运动交替的功能

3)原动机的输出运动是转动，推头的运动是直移运动，所以机构要有运动转换的功能

取上述三种必须具备的功能来组成机构方案。若每一功能仅由一类基本机构来实现，如图3-1所示，可组合成3*3*3＝27种方案。

图3-1各个机构的功能-技术矩阵图

按给定的条件，尽量使机构简单等等要求来选择方案。所以可以得出以下三种机构的见图

图3-2 机构的方案

第4章.机械运动方案的选择和评定

根据第三章的分析，可以选出如下图3-2所示的三种方案作为评选方案。

方案一摇杆机构

方案二连杆机构

方案三凸轮－铰链四杆机构

图4-1推瓶机构的方案构思图

图3-2所示的推瓶运动机构方案中的优缺点

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。也只有方案三采用了凸轮机构如图4-1所示。

图4-2 凸轮-铰链四杆机构

第5章.机械传动系统的速比和变速机构总传动比计算：

I总=1440/3=480r/min （5-1）

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。

按照设计要求，每分钟要求清洗三个瓶子，所以在凸轮机构中分配轴2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。

具体计算如下：

图 5-2 机械传动系统设计

根据急回系数及工作行程设计了如图5-1、5-2机构所示，分析其速度。设已知行程S ，急回系数为K ，回程时间为t ，生产率为n 个每分则工作行程时间为3.5t ，加工一个工件的平均速度为T ， 60T n =

，(1)T Kt t K t =+=+，1

T t K =+。推程速度S V t =，而V RW =，其中R 为曲柄的固定铰至行程中点的距离进而求出曲柄角速度W 。又因为

2260n W f ππ==，所以曲柄转速60302W W n ππ

==。 根据以上分析计算得到参数如下表5-3的参数列表。

从带轮1传动到锥齿轮8的传动比241813

14404.88ae r z i i r z ==，其中ae i 为所设计的行星轮系的传动比，1r ，2r ，分别为带轮1和2 的半径。

2451136

144080r z r i r z r 6==，3z ，4z 分别为啮合齿轮3,4的齿数，5r ，6r 分别为带轮5,6的半径。

综合考虑，齿数分配如下：

241813

14404.88ae r z i i r z ==，其中ae i 为渐开线齿轮行星传动比， i 18=1440/3=300/150*600/30*120=480；

11318i i =；

表 5-3各参数列表

项目

值 电机转速（r/min)

1440 推程位移(mm)

600 生产率(个/min) 3