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1、精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上 機械原理課程設計說明書 ------洗瓶機推瓶機構設計 目錄 一．設計題目及設計要求----------------------------------------3 二．功能分解-------------------------------------------------------4 三．機構選用------------------------

2、-------------------------------5 四．機構組合-------------------------------------------------------7 五．傳動方案設計-------------------------------------------------8 六．運動協(xié)調設計-------------------------------------------------9 七．機構設計-------------------------------------------------------10 八．方案評價-----------

3、--------------------------------------------13 九．設計心得-------------------------------------------------------13 十．參考資料-------------------------------------------------------14 洗瓶機方案設計 一．設計題目及設計要求 設計洗瓶機，主要有推瓶機構、導輥機構、轉刷機構組成，如圖 圖1 洗瓶機工作示意圖 當M把瓶子向前推進時，轉動著的刷子把瓶子外面洗凈，當前一個瓶子洗刷完畢

4、時，后一個待洗的瓶子已經送入導輥待推。 表1 洗瓶機的技術要求 方案號 瓶子尺寸 （長*直徑）mm 工作行程/mm 生產率/ （個/s） 急回系數(shù) K 電動機轉速n0/（r/min） A Φ100*200 600 15 3 1440 B Φ80*180 500 16 3.2 1440 C Φ60*150 420 18 3.5 960 我們選用C方案，由于它工作行程短，節(jié)約空間，結構緊湊，生產率高，急回系數(shù)高，說明構件非有效工作時間比例小

5、，電動機功率低，節(jié)省能源。 二．功能分解 本機器的功能是自動洗瓶。它的運動功能可分解為三種工藝動作 1.推瓶 推頭M均勻速度推瓶，設計推瓶機構，且構件在工作行程中作勻速直線運動，在工作前后可有變速運動，回程時有急回特性。 2.轉瓶 導輥有齒輪帶動，通過與瓶子之間的摩擦帶動瓶旋轉。 3.刷瓶 刷子在輪系機構帶動下以恒速旋轉，用以洗刷瓶子。 注：以上三種動作同時進行，彼此的運動不發(fā)生干涉。 三、機構選用 利用設計目錄并根據(jù)技術、經濟及相容性的要求，確定三個工藝動作的執(zhí)行構件——推頭、刷子、導輥，分別選擇相應的機構以實現(xiàn)各項運動功能。 表2 洗瓶機的機構選型 功能

6、 執(zhí)行構件 工藝動作 執(zhí)行機構 推瓶 推頭M 曲線往復急回運動 凸輪—鉸鏈四桿機構，五桿組合機構，凸輪—全移動副四桿機構 轉瓶 導輥 回轉運動 齒輪—帶輪傳動機構 刷瓶 刷子 回轉運動 齒輪—帶輪傳動機構 由于刷瓶與轉瓶功能的實現(xiàn)分別只有一種齒輪傳動來實現(xiàn)的，因此，方案的確定的關鍵是對推瓶執(zhí)行機構組合的確定。 根據(jù)設計要求，推頭M可走圖所示軌跡，而且推頭M在工 圖 圖2 推頭M運動軌跡 作行程中應做勻速直線運動，在工作段前后可有變速運動，回程是、時有急回特性。

7、對于這種運動要求，若采用單一機構不容易實現(xiàn)，通常的機構組合有； 1. 凸輪—鉸鏈四桿機構方案 圖3 凸輪-鉸鏈四桿機構圖 如圖，鉸鏈四桿機構的連桿2上的點M走近似于所要求的軌跡，點M的速度有等速轉動的凸輪驅動構件3的變速運動來控制。由于此方案的曲柄1是從動件，所以要注意采取度過死點的措施。該機構的缺點是凸輪獨立于連桿機構，占用空間較大，結構不緊湊。 2. 五桿組合機構方案 圖4 五桿組合機構圖 確定一條平面曲線需要兩個獨立變量。因此具有兩個自由度的連桿機構都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特征。如圖，點M的速度和機構的急回特征，可通過凸輪控制該機構的兩個輸入構件1和4間的運動

8、關系來得到。機構為單自由度機構，運動精確，結構緊湊。 3. 凸輪—全移動副四桿機構 圖5 凸輪-全移動副四桿機構圖 如圖所示，全移動副四桿機構是兩自由度機構，構件2上的點M可精確再現(xiàn)給定的軌跡，構件2的運動速度和急回特征由凸輪控制。這個方案的缺點是因水平方向軌跡太長，造成凸輪機構從動件的行程過大，而使相應凸輪尺寸過大。 綜上所述，五桿組合機構方案優(yōu)點較多，為所選方案。 四. 機構組合 根據(jù)機構選用中選出的機構，以及設計要求，我們選擇五桿組合機構和齒輪傳動機構的搭配。采用并聯(lián)結構如圖： A1 A3 A2 圖6

9、 機構組合的并聯(lián)示意圖 電動機通過五桿組合機構帶動推頭M推動瓶子，并通過齒輪傳動機構帶動刷子與導輥轉動，實現(xiàn)刷瓶與轉瓶的功能。由此可得出機構運動簡圖： 圖7 機構運動簡圖 1、2、3、4、5、6、7是圓柱齒輪，8、9、10、11是圓錐齒輪，12是導輥，13是推頭M，14、16是皮帶輪，15是刷子。 圖8 機構三維立體圖 五. 傳動方案設計 機器的特點是刷子、導輥、推頭M的運動是相互獨立的，故分別通過三套傳動機構由電動機帶動；此外，由于刷子和導輥的轉速不需太精確，故選用結構簡單、成本低、安裝容易得帶傳動機構。帶輪之間

10、通過圓錐齒輪和直齒圓柱齒輪與電動機軸連接。 關于傳動比問題：刷子的轉速不能過高，否則會與瓶子摩擦產生過多的無用功，同時也會減緩瓶子的前進速度。導輥的轉速不能過低，否則不能保證瓶子洗凈，（當然也不能過高，理由同上） 綜合考慮，取刷子轉速為n1=640r/min,導輥轉速n2=1200r/min,凸輪轉速經計算得n3=1080r/min。 根據(jù)各傳動比：i01=n0/n1=3/2,i02=n0/n2=4/5,i03=n0/n3=8/9,選擇適當?shù)臉藴数X輪的齒數(shù)和模數(shù)如下表 表3 齒輪參數(shù) 齒輪編號 模數(shù) 齒數(shù) 節(jié)圓直徑/mm 1 4 30 120 2 4 45 18

11、0 3 4 25 100 4 4 20 80 5 4 36 144 6 4 32 128 7 4 20 100 其中，為了避免齒輪發(fā)生可能的碰撞，在齒輪5與齒輪6之間增加一個惰輪7。 六. 運動協(xié)調設計 由于刷子、導輥、凸輪三者運動是相互獨立的，因此機構不存在時間上的協(xié)調問題。所以只要保證各構件的尺寸以滿足機構空間上的協(xié)調即可。 七. 機構設計 取B點的運動軌跡 如圖：，這樣桿從導輥下部運動返回，不會與下一個瓶發(fā)生碰撞。設計時，減少BC桿長則C點的運動軌跡接近于B。 確定鉸鏈O的位置：（4種選法） 圖9 鉸鏈位置比較圖 依圖可知（3

12、）、（4）的極位夾角比（1）、（2）較大，應在（3）、（4）中選得。當選（4）時，θ最大，但O過于靠近運動軌跡，所以設計的凸輪可能與導軌發(fā)生空間上的沖突，故選（3）較合適，以增大極位夾角，減少非工作行程時間。 在極位夾角相等的情況下：如圖（5）、（6） 圖10 鉸鏈位置最終選擇圖 （5）圖中O偏左，故其勻速運動所占的時間比例較大，所以（5）更合適，可以更好的提高工作效率。 圖11 凸輪設計 定好O位置后，根據(jù)運動圖線作圖，并通過計算可得出OA，AC桿長，根據(jù)空間位置關系，確定CD、DE桿長及凸輪的基圓半徑，再根據(jù)反轉作圖法可得凸輪理論輪廓線，畫出滾子的各位置圖，根

13、據(jù)其包絡線可得凸輪的實際輪廓線。（120°到200°之間是勻速運動區(qū)） 圖12 凸輪位移圖線 圖13 凸輪加速度圖 圖14 凸輪速度圖 根據(jù)作圖，最后可定得各桿長度：OA=8，AC=62，BC=8.7，CD=70.5，DE=20。凸輪基圓半徑=9.2。 八、方案評價 所設計的機構能較好的按要求滿足需求，但在凸輪傳動方面，因為是用作圖法所得，而且有一部分取的是近似值，所以誤差可能過于偏大?？赏ㄟ^兩種方法改進： 一是用電腦編程用數(shù)值計算法來精確設計。 二是用作圖法時盡量減少誤差（如將基圓分得更細等） 機構傳動部

14、分，部分桿件過長，會引起材料的浪費，同時會產生較大的應力，從而導致桿件的破壞；由于空間的問題引入了惰輪，加大的制造成本；帶輪容易摩擦起電，不宜用于易燃易爆場合。 九、設計心得 好不容易做到這一步，這也標志著我們這次設計的即將結束。在還沒做設計之前，我們以為資料、知識都是課本的那些東西，沒什么難做的，不就是打字打出來就行。可是當我們真正投入到這次設計中的時候，才發(fā)現(xiàn)設計的艱辛，我們擁有的知識太貧乏，平時學的知識根本就沒辦法用到實際上，還有一些3維的東西以前從來沒有接觸，更別提做出來了。但我們并沒有放棄，大量的搜集需要的資料和書籍，把不會的搞會，爭取把設計做的完美。 我們做的

15、洗瓶機表面看似簡單，但實際上各個機構的組合確是相當?shù)膹碗s，特別在機構設計五桿機構的設計，尺寸數(shù)據(jù)都極難設定，我們在此跌到了N次，最后在我們3人的努力和學姐學長的指導幫助下，終于做了出來。本次的設計還讓我們深深體會到團結的力量，沒有我們3個人的共同努力，相互輔助，就不可能有這份設計。 回顧這次設計，雖然只有短短的幾天，但這里面卻充滿了酸甜苦辣，讓我們對人生有了更深的認識。作為設計者應該追求設計的完美、實用，我們并不能達到這一點，但過程卻是最重要的，在設計中，培養(yǎng)了我們善于探索的精神，并讓我們發(fā)現(xiàn)了自己的差距，期待我們都能在未來的道路上更加勤奮地學習專業(yè)知識，真心的學以致用，創(chuàng)造我們設計的藍圖。 十、參考資料 [1] 王知行、劉廷榮.機械原理[M].北京：高等教育出版社2000 [2] 裘建新.機械原理課程設計指導書[M].北京：高等教育出版 社2005 [3]姚興軍、汪曉云、唐建文.AutoCAD 2004中文版機械設計[M].北京希望電子出版社2004 [4]王克偉等.3d max 6實用教程[M].北京希望電子出版社2004 [5]李啟炎。計算機繪圖（初級）——AutoCAD 2000版.上海：同濟大學出版社2001 專心---專注---專業(yè)