洗瓶机课程设计样本

机械原理课程设计阐明书设计题目：洗瓶机机电与车辆工程学院系车辆工程专业101 班目录一、设计任务书 (3)1.1 设计题目 (4)1.2设计任务 (4)1.3 设计规定 (4)二、原动机选取 (4)三、推瓶机构与洗瓶机构设计 (5)四、机械运动方案设计 (8)4.1设计方案一 (8)4.2设计方案二 (9)4.3设计方案三 (9)4.4 最后方案拟定 (10)五、重要零件设计计算 (10)六、执行机构和传动部件构造设计 (13)七、机构运动简图和传动部件运动循环图 (15)7.1机构整体运动简图 (15)7.2 推头M运动循环图 (15)八、小组总结 (17)九、参照文献 (18)一、设计任务书设计洗瓶机。

如图1 所示，待洗瓶子放在两个同向转动导辊上，导辊带动瓶子旋转。

当推头M把瓶子推向迈进时，转动着刷子就把瓶子外面洗净。

当前一种瓶子将洗刷完毕时，后一种待洗瓶子已送入导辊待推。

洗瓶机技术规定见表1。

表1 洗瓶机技术规定1.2 设计任务（1）洗瓶机应涉及齿轮、平面连杆机构等惯用机构或组合机构（2）画出机器机构运动方案简图和运动循环图。

（3）设计组合机构实现运动规定，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。

（4）其她机构设计分析。

（5）编写设计计算阐明书。

1.3 设计规定1.3.1工作原理为了清洗瓶子，需将瓶子推入同向转动导辊上，导辊带动瓶子旋转，推动瓶子沿导辊迈进，转动刷子就将瓶子洗净。

它重要动作是将瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。

1.3.2 原始数据（1）瓶子尺寸：长度L=100mm，直径D=200mm。

（2）推动距离S=600mm，推瓶机构应使推移接近均匀速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后推头迅速返回原位，准备进入第二个工作循环。

（3）按生产率每分钟3个规定，推程平均速度v=45mm/s，返回时平均速度为工作时平均速度三倍。

（4）电动机转速为1440 r/min。

（5）急回系数3。

二、原动机选取原动机是机械系统驱动某些，按能量转换性质不同分为第一类原动机和第二类原动机。

其中第一类原动机分为：蒸汽机、柴油机、汽油机、水轮机、燃气轮机；第二类原动机分为：电动机、液动机（液压马达）、气动机（气动马达）。

在这里我选取应用最为广泛电动机为原动机，由于成本低、运转费用少、维护规定较少、功率合用范畴广等长处。

按题目规定，这里用转速为1440 r/min。

电动机三、推瓶机构与洗瓶机构设计3.1分析设计规定由题目可知：洗瓶机重要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构构成。

设计推瓶机构应使推头M以接近均匀速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后，推头迅速返回原位，准备第二个工作循环。

依照设计规定，推头M可走图1 所示轨迹，并且推头M在工作行程中应作匀速直线运动，在工作段先后可有变速运动，回程时有急回。

图1 推头M运动轨迹对这种运动规定，若用单一惯用机构是不容易实现，普通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，普通可一方面考虑选取满足轨迹规定机构，而沿轨迹运动时速度规定，则通过变化基本机构积极件运动速度来满足，也就是让它与一种输出变速度附加机构组合。

3.2推瓶机构设计推瓶机构方案：依照前述设计规定,推瓶机构应为一具备急回特性机构,为了提高工作效率,一是行程速比变化系数K尽量大某些;在推程(即工作行程)中,应使推头作直线运动,或者近似直线运动,以保证工作稳定性,这些运动规定并不一定都能得到满足,但是必要保证推瓶中推头运动轨迹至少为近似直线,以此保证安全性。

推头运动规定重要是满足急回特性,能满足急回特性机构重要有曲柄滑块机构,曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构。

运用前述设计思想办法,再考虑到机构急回特性和推头做往复直线运动特点，因此依照规定，咱们选了两种推瓶机构，摆动导杆机构、五杆组合机构。

3.2.1摆动导杆机构曲柄整转可以带动摆杆左右摆动，以实现推瓶作用。

清洗区位于摆动导杆右侧时，则当曲柄为顺时针转动时，可以实现推头推瓶时间长，返回时间短效果，可以达到工作平稳性和高效性。

此外，此机构构造简朴，急回特性明显，便于制作。

如下图所示3.2.2五杆组合机构拟定一条平面曲线需要两个独立变量。

因而具备两自由度连杆机构都具备精准再现给定平面轨迹特性。

点M速度和机构急回特性，可通过控制该机构两个输入构件间运动关系来得到，如用凸轮机构、齿轮或四连杆机构来控制等等。

下图所示为两个自由度五杆低副机构，l、4为它们两个输人构件，这两构件之间运动关系用齿轮机构来实现，从而将本来两自由度机构系统封闭成单自由度系统。

3.3洗瓶机构设计3.3.1双棍洗瓶机构当瓶子进入清洗区域后，可以以各种运动方式实现过程，可以是圆周运动，也可以是直线运动。

因此咱们可以用双辊清洗机构，其依照两根导棍同步同向转动带动瓶子转动这一原理设计，在这个机构中瓶子沿着自身轴线做直线运动。

为了清洗瓶子外表，需将瓶子推入同向转动导辊上，导辊带动瓶子旋转，推瓶机构推动瓶子沿导辊迈进，外转动刷子就将瓶子洗净。

毛刷安放在导轨工作台正上方。

3.3.2旋转洗瓶机构洗瓶机构是运用齿轮啮合，使在四个工位齿轮匀速自转，以带动瓶子自转，让刷子能清洗到瓶身各个角落，并且刷子大小和形状都可以变化，齿轮大小也可以变化，从而清洗不同大小形状瓶子。

槽轮机构可以保证推杆运动时间和转盘运动时间配合，当瓶子被推到转盘时，转盘停止，当推头急回推下一种瓶子是，槽轮运动，把脏瓶子推到第二个工位清洗，机构往复运动，达到了持续洗瓶子工作。

四、设计方案4.1方案一摆动导杆与双棍洗瓶机构方案此方案选取推瓶机构为摆动导杆机构，洗瓶机构为双棍洗瓶机构。

摆动导杆推动瓶子在导棍上运动时同向导棍自转带动瓶子转动。

毛刷位于导棍工作台正上方并且始终转动。

当瓶子运动到毛刷下方与毛刷相接触，瓶子在继续运动过程中就实现了清洗瓶子目。

如下图：4.2方案二五杆组合与双棍洗瓶机构方案此方案选取是五杆组合推瓶机构与双棍洗瓶机构相结合。

五杆组合机构推动瓶子在导棍上运动时同向导棍自转带动瓶子转动。

毛刷位于导棍工作台正上方并且始终转动。

当瓶子运动到毛刷下方与毛刷相接触，瓶子在继续运动过程中就实现了清洗瓶子目。

如下图：4.3方案三摆动导杆与旋转洗瓶机构方案此方案结合了摆动导杆机构与旋转洗瓶机构。

旋转洗瓶机构通过槽轮控制，当与槽轮相连转盘停止运动时推杆正好把瓶子推到转盘凹位置上，并把瓶子推到凹槽内。

当推头反会推下一种瓶子时转盘开始运动，当下一种瓶子被推到传送带末端时轮盘转动90度。

在此时凹槽底端齿轮旋转带动瓶子自转，毛刷同步也自转。

当瓶子转到与毛刷向接触位置时，此时就开始实现洗瓶效果。

并且瓶子在传送带上运动时能实现瓶底清洗。

4.4最后方案拟定咱们最后选取是第三方案——摆动导杆与旋转洗瓶机构。

此方案长处是：摆动导杆机构相对与五杆组合机构构造更加简朴便于加工，工作效率更高。

和前两方案相比第三方案能清洗瓶底更能满足生产需要。

五、重要零件设计计算我在这里选用技术规定中方案A 来进行设计计算原始数据规定：（1）、瓶子尺寸。

大段直径d=100mm,长200mm 。

（2）、推动距离L=600mm ，推瓶机构应使推头以接近匀速速度推瓶，平稳接触和推动瓶子，然后推头迅速返回原位，准备进入第二个工作循环。

（3）、按生产率规定，每分钟三个，行程速度系数K=3，可得60v+60v/3=6L ，则可推出推程平均速度为V=45mm/s ，返回时得平均速度为工作行程平均速度3倍；（4）、机构传动性能良好，构造紧凑，制造以便。

依照规定返回时平均速度为工作行程平均速度3倍；解： 3180180=-︒+︒=θθK3x 180180）（θθ-︒=+︒θθ3540180-︒=+︒︒=3604θ︒=90θ依照规定：推程平均速度为v=45mm/s,推动距离L=600mm 。

解：先算出推动600mm 需要时间t.45t=600 340t =(s) 依照极位夹角︒=90θ因此推动时曲柄转过角度为︒=+︒=270180θϕ再依照角度ϕ和t 求出曲柄角速度解： t ωϕ= 340270⨯=︒ω )s /(25.20︒=ω在保证推程为600mm 基本上，不把滑块装在连杆端点和运动时使得滑块不和机构导辊接触把把连杆长度设为800mm ( 优化运动 )图5曲柄机构如图5 2和2’是摇杆两个极限位置，也就是连杆3位移为600mm 始末位置，摇杆极限位置正好和曲柄垂直，又由于极位夹角 ︒=90θ，因此摇杆极限位置时和曲柄构成长正方形。

依照图可知曲柄1不能遇到连杆3，也不能和B 点接触，这样都会使滑块顶死。

因此要拟定曲柄1长度。

设曲柄长度为L ，摇杆所夹是角为 ︒=90θ。

解：由于滑块宽度为40mm ，滑块中心为铰链连接处。

202+>L Sin Lθ所以 2012(>-L ） mm 3.48>L 280)21(<+Lmm 116<L因此48.3<L<116之内都可以选，为了节约材料选曲柄长度为80mm 。

为了摇杆和滑块不脱离需拟定摇杆长度，设摇杆长度为S解： 2300ϕSin S >mm S 2.424>为了便于计算和机构美观选用mm S 500=。

六、执行机构和传动部件构造设计传动部件：推瓶机构:类似于牛头刨床曲柄滑快机构执行机构：洗瓶机构:瓶子自转与绕轴旋转相结合轮系机构此洗瓶机推头某些采用了牛头刨床核心思想，题目规定行程速度系数比K=3，也就是说曲柄滑块机构极位夹角为90度，运用这个机构就很容易实现了，并且题目规定推头推程为600mm ，此机构也很容易满足，并且构造紧凑，并且推杆只要保证在水平面运动，则推头几能很平稳地推动瓶子。

推头推瓶子同步，瓶子是放在一传送带上,传送带以与推杆推瓶速度相似速度匀速传送，大大减小了推杆负荷，使传送更加得平稳。

而传送带也有清洗瓶底功能，以弥补下面洗瓶中不能洗到瓶底缺陷。

洗瓶机构是运用齿轮啮合，使在四个工位齿轮匀速自转，以带动瓶子自转，让刷子能清洗到瓶身各个角落，并且刷子大小和形状都可以变化，齿轮大小也可以变化，从而清洗不同大小形状瓶子。

槽轮机构可以保证推杆运动时间和转盘运动时间配合，当瓶子被推到转盘时，转盘停止，当推头急回推下一种瓶子是，槽轮运动，把脏瓶子推到第二个工位清洗，机构往复运动，达到了持续洗瓶子工作。

整个机构是由发动机进行动力输出，由齿轮系进行一定比例速度传递到每个单独运动构件上最后方案设计尺寸设计计算公式：托盘周期t ＝2π/ω1 槽轮周期 t d ＝2α1/ω1推瓶机构极位夹角 )1()1(180+-︒=k k θ 齿轮传动比 i=1221z z =ωω 齿轮周期 T=ωπ2 基本尺寸：瓶子大底直径 d=100mm 瓶子长度 l=200mm 推头推程L=800mm数据解决：k=3 极位夹角ϑ=90度 在极位时曲柄与摇杆夹角为90度因此滑快到齿轮距离为B=150mm 滑杆长度>424.3mm推头推出速度 v=smm 45 回来速度为推出3倍， 周期就为 T=18s积极齿轮角速度 s rad 35.01=ω拨盘角速度与积极齿轮相似 srad 35.02=ω 槽轮在拨盘转一周时转41周期，在积极轮转一周刷子和带动瓶子自转四个齿轮分别转两周,因此各某些齿轮传动比为 从左到右盘刷大槽主：：：：Z Z Z Z Z =1:1:1:2:2,机构运动循环图图示为洗瓶机各机构运动循环图，阐明了各机构在一周期内运动规律。