機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-洗瓶機(jī)

1、機(jī)械原理設(shè)計(jì)說(shuō)明書目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書1.擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖2,推瓶機(jī)構(gòu)和洗瓶機(jī)構(gòu)的選型3 .執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型4 .機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選定和評(píng)定5,洗瓶機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖6.設(shè)計(jì)說(shuō)明書1 .擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖1、根據(jù)任務(wù)書的要求，該機(jī)械的應(yīng)有的工藝過(guò)程及運(yùn)動(dòng)形式為:(1)需將瓶子推入導(dǎo)輾上，推頭的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1-1所示。匚作耕程工頭M返回行程一一W圖1-1推瓶機(jī)構(gòu)的推頭軌跡圖(2)導(dǎo)輾的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)瓶的轉(zhuǎn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1-2所示圖1-2導(dǎo)輾的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)瓶的轉(zhuǎn)動(dòng)2 .推瓶機(jī)構(gòu)和洗瓶機(jī)構(gòu)的選型刷子的轉(zhuǎn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)動(dòng)形式大致如圖2-1所示。圖2-1刷子的轉(zhuǎn)動(dòng)擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的先后順序、相位，以利于設(shè)計(jì)

2、、裝配和調(diào)試。3推頭的設(shè)計(jì)要求，推頭在長(zhǎng)為500mm的工作行程中，作速度為43.75mm/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)，在工作段前后有平均速度為140mm/s的變速運(yùn)動(dòng)，回程時(shí)具有k=3.2的急回特性。凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖2-1所示。凸輪1位移圖速度圖位移、速度、加速度線圖圖2-2凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的循環(huán)圖由上述分析可知，洗瓶機(jī)機(jī)構(gòu)有三個(gè)運(yùn)動(dòng)：一為實(shí)現(xiàn)推動(dòng)瓶子到導(dǎo)輾機(jī)構(gòu)上的推瓶機(jī)構(gòu)，二為實(shí)現(xiàn)清洗瓶子的刷子的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；三是實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)輾機(jī)構(gòu)。止匕外，當(dāng)各機(jī)構(gòu)按運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定的相位關(guān)系安裝以后應(yīng)能作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，故在機(jī)構(gòu)之間還需設(shè)置能調(diào)整相位的環(huán)節(jié)（也可能是機(jī)構(gòu)）。主加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程：實(shí)現(xiàn)推瓶機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)

3、動(dòng)功能：1）推頭的行程是500mm速度是43.75mm/s。所以推程白時(shí)間就是11.43s,回程的速度是推程速度的3.2倍，就是140mm/s時(shí)間就是3.57s。以電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)力，則推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)有運(yùn)動(dòng)縮小的功能2）因推瓶是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故機(jī)構(gòu)要有運(yùn)動(dòng)交替的功能3）原動(dòng)機(jī)的輸出運(yùn)動(dòng)是轉(zhuǎn)動(dòng)，推頭的運(yùn)動(dòng)是直移運(yùn)動(dòng)，所以機(jī)構(gòu)要有運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能取上述三種必須具備的功能來(lái)組成機(jī)構(gòu)方案。若每一功能僅由一類基本機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖2-1所示，可組合成3*3*3=27種方案。機(jī)構(gòu)功能齒輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)圖2-3壓片機(jī)白功能-技術(shù)矩陣圖按給定的條件，盡量使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單等等要求來(lái)選擇方案選出如下圖2-4所示的三種方案作為評(píng)

4、選方案。方案二連桿機(jī)構(gòu)方案三凸輪一校鏈四桿機(jī)構(gòu)圖2-4推瓶機(jī)構(gòu)的方案構(gòu)思圖3 .機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定圖2-4所示的推瓶運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案中的優(yōu)缺點(diǎn)方案一：方案一的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但組合機(jī)構(gòu)行程過(guò)長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低不能滿足要求。方案二：結(jié)構(gòu)合理但運(yùn)動(dòng)軌跡不能滿足要求，而且計(jì)算量要求過(guò)于復(fù)雜，精確度不圖。方案三：（最終采納方案）凸輪設(shè)計(jì)合理，行程滿足設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)效率滿足，偏差小，故采納此設(shè)計(jì)方案。也只有方案三采用了凸輪機(jī)構(gòu)。按照設(shè)計(jì)要求，每分鐘要求清洗四個(gè)瓶子，所以在凸輪機(jī)構(gòu)中分配軸2的轉(zhuǎn)速為4r/min,選取額定轉(zhuǎn)速為1440r/min的電動(dòng)機(jī)，總傳動(dòng)比I總=1440/4=360r/min，傳動(dòng)

5、系統(tǒng)采用3級(jí)減速機(jī)構(gòu)，第一級(jí)為蝸輪蝸桿，選取傳動(dòng)比為60.第二級(jí)為齒輪減速，傳動(dòng)比為3.第三級(jí)為錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比為2。選取齒輪m=4Zi=23=Z3.Z2=29=Z44 .選定的電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案總傳動(dòng)比計(jì)算：I總=1440/4=360r/min(4-1)第一級(jí)為蝸輪蝸桿，選取傳動(dòng)比為60.第二級(jí)為齒輪減速，傳動(dòng)比為2.第三級(jí)為錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比為2。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖4-1所示：-P|傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖5 .洗瓶機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖洗瓶機(jī)的總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖5-1所示圖5-1洗瓶機(jī)的總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖6 .設(shè)計(jì)說(shuō)明書假設(shè)已知曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律s-中2（圖a）,圖b所示為該機(jī)

6、構(gòu)正處于滑快速度接近于零的位置曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律中1中1：如圖c實(shí)線所示，而圖d所示為該機(jī)構(gòu)搖桿OaA'正處于速度為零的位置。若將圖b.d所示的兩個(gè)機(jī)構(gòu)就在圖示位置串聯(lián)，則串聯(lián)以后構(gòu)件OaA和Oa，A'成為一個(gè)構(gòu)件（圖e）,因此，第一個(gè)機(jī)構(gòu)中的中1和第二個(gè)機(jī)構(gòu)中的中2有如下關(guān)系：啊=中。+叫式中中o為一常數(shù)圖6-1主加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖所以若將圖c的坐標(biāo)中1用邛2表示則相當(dāng)于曲線平移了一個(gè)距離中0（如虛線所示）。當(dāng)s92和中1一92如圖b、c所示安排時(shí)，則沿圖中箭頭所示走向從中1'得中2',由中2'得s',而從此中1'、s'得到

7、中1-s曲線上的一點(diǎn)，依此可得出一條中1-s曲線。從圖a、c的局部放大圖f中可知，在中1由bc-0-a的區(qū)域內(nèi)（轉(zhuǎn)角約70°），滑塊的位移s約在接近零的一個(gè)很小的范圍（約o.37mm的運(yùn)動(dòng)，依靠運(yùn)動(dòng)副的間隙，可近似認(rèn)為這時(shí)滑塊是停歇的。由此看來(lái)，若使s92曲線上s為零的附近的一段曲線交化比較平緩，中1叼曲線在中1的最小值附近的曲線也比較平緩的話，滑塊近似停歇所占的中1角就比較大；又為了使構(gòu)件AB'受力小些，同時(shí)也使機(jī)構(gòu)能得到比較合的布置，可將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)Q'AB'Q整個(gè)繞Q'逆時(shí)針向轉(zhuǎn)一個(gè)角度中0,如圖g所示，這并不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能，反而改善了構(gòu)件A

8、B'的受力條件。根據(jù)上述分析該機(jī)構(gòu)可按如下步驟設(shè)計(jì)：(1)確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)尺寸。根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)特性(圖7-2a),九=l/r愈小，在s=0處的位移變化愈大，所以應(yīng)選較大的九；但上愈大，從s=090、100mm的位移所需曲柄的轉(zhuǎn)角他愈大；又因?yàn)榍桥c曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿申接的，而搖桿的轉(zhuǎn)角應(yīng)小于180,且希望取小一些為好。所以，應(yīng)取一個(gè)合適的曲柄長(zhǎng)度和K值，滿足滑決有90100mm勺行程而曲才B轉(zhuǎn)角則在30°左右同時(shí)在中2=178°182°的范圍內(nèi)沿塊位移不大于o.4mm£更小(可近似看作滑塊停歇)。圖6-2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特性故取九

9、=1,按中2=178°182°的范圍內(nèi)沿塊位移不大于o.4mm計(jì)算得：L<0.4/(1-cos2)*2)=328mm(7-1)滿足滑決有90100mm3勺行程而曲才B轉(zhuǎn)角則在300左右，取L=320,得320*2(1-cos52)>100,52=32.5°乾4圖6-2主加壓機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算原理圖(2)確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)尺寸。如圖7-2所示，在壓片位置，機(jī)構(gòu)應(yīng)有較好的傳動(dòng)角。所以，當(dāng)搖桿在OaA位置時(shí)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的連桿AB'與OaA的夾角應(yīng)接近90°。此時(shí)，Ob'若選在AB'的延長(zhǎng)線上，則受力最小。故在此線上選一適當(dāng)位置作O

10、b'。具體選定Ob'的位置時(shí)，可再考慮急回特性的要求，或搖桿速度接近零的區(qū)域中位移變化比較平緩的要求。它與機(jī)構(gòu)尺寸的大致關(guān)系是：行程速度變化系數(shù)K愈大，在位置A時(shí)的位移變化較大，所以O(shè)b'距點(diǎn)A遠(yuǎn)一些好，但又受到機(jī)構(gòu)尺寸和急回特性的限制，不能取得太遠(yuǎn)。選定Ob'以后可定出與OaA兩個(gè)位移中3、94對(duì)應(yīng)的Ob，B'的兩個(gè)位移中3中4。圖6-3主加壓機(jī)構(gòu)尺寸圖如圖7-3所示，經(jīng)計(jì)算，得曲柄LQB=97.57mm,連日=FLab=508.8mm擺桿LOWLA（=320mm首先動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)輸出，因?yàn)樾枰乃俣炔皇呛芨?，所以要?jīng)過(guò)減速箱減速，再經(jīng)過(guò)帶傳動(dòng)傳給齒輪1,齒輪一又傳給齒輪2帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)輾傳動(dòng)：由齒輪3帶動(dòng)齒輪4使外面一根導(dǎo)輾轉(zhuǎn)動(dòng)；再由齒輪4帶動(dòng)齒輪5,齒輪5又帶動(dòng)齒輪6使里面那根導(dǎo)輾轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)辇X輪4和齒輪6大小一樣，齒輪5主要是保證兩導(dǎo)輾轉(zhuǎn)向一致，這樣既保證速度一樣，也保證了旋轉(zhuǎn)方向一樣。進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)：進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)借助齒輪4帶動(dòng)齒輪7,又由齒輪7帶動(dòng)的軸旋轉(zhuǎn)，再由軸帶動(dòng)蝸輪蝸桿B,然后蝸輪蝸桿B帶動(dòng)齒輪9,再由齒輪9帶動(dòng)問(wèn)歇機(jī)構(gòu)槽輪完成瓶子的輸進(jìn)。洗瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)：洗瓶機(jī)構(gòu)是通過(guò)齒輪6帶動(dòng)齒輪8,齒輪8帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再由軸帶動(dòng)蝸輪蝸桿C,然后再通過(guò)蝸輪10傳給齒輪13,而齒輪1