機(jī)械原理課程設(shè)計之洗瓶機(jī)

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機(jī)械原理課程設(shè)計說明書 機(jī)械原理課程設(shè)計說明書 機(jī)械原理課程設(shè)計--洗瓶機(jī) 院 系： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及自動化 年 級： 2014級 學(xué)生姓名： 郭 凡 學(xué) 號： 2014280140207 指導(dǎo)教師： 金桂芹 同 組 人： 劉斌 尤龍 2016年1月 摘 要 機(jī)械原理課程設(shè)計是使學(xué)生全面、系統(tǒng)掌握和深化機(jī)械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械運動方案設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計以及應(yīng)用計算機(jī)對工程實際各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計能力的一門課程。培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，理論聯(lián)系實際，獨立思考與分析問題的能力和創(chuàng)新能力。 洗瓶機(jī)主要是由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成，主要是由進(jìn)瓶瓶機(jī)構(gòu)把瓶子送到兩個同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動瓶子轉(zhuǎn)動。當(dāng)推頭把瓶子向前推時，轉(zhuǎn)動的刷子就把瓶子外面洗干凈。洗完之后又由出瓶機(jī)構(gòu)送出機(jī)構(gòu)。 我設(shè)計的是一個很簡單的洗瓶機(jī)構(gòu)，由傳送帶作進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)，輸入瓶子后，把推頭變化一下，變成了一把內(nèi)刷子，在推的同時一邊洗著瓶子內(nèi)部，然后由外刷子洗刷外面，在推頭推動瓶子的同時，瓶子內(nèi)外都得到了清洗。當(dāng)走完導(dǎo)輥后，瓶子就順著出瓶軌道滑到箱子里面。由于專業(yè)知識不是很充足，所以設(shè)計有很多的缺陷，可能實用性不是那么強(qiáng)，但是我還是從當(dāng)中學(xué)到了好多知識。 目 錄 1、 設(shè)計任務(wù)書3 1.1 設(shè)計題目4 1.2 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求4 1.3 設(shè)計任務(wù)5 1.4 原始數(shù)據(jù)5 2、 機(jī)械運動方案設(shè)計6 2.1 分析設(shè)計要求6 2.2 推瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計6 3、 進(jìn)瓶裝置設(shè)計7 3.1 進(jìn)瓶裝置簡圖7 3.2 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計8 3.3 運動協(xié)調(diào)設(shè)計8 4、 洗瓶裝置設(shè)計8 4.1 洗瓶裝置簡圖8 4.2 洗瓶設(shè)計說明8 五、推瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計9 5.1 推瓶起點設(shè)計9 5.2 推瓶終點設(shè)計9 六、洗瓶機(jī)總體方案設(shè)計10 6.1 方案的總體方案及運動說明11 七、課程設(shè)計總結(jié)12 參考文獻(xiàn)13 1、 設(shè)計任務(wù) 1.1設(shè)計題目 洗瓶機(jī)主要是由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成。待洗的瓶子放在兩個同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)推頭M把瓶子推向前進(jìn)時，轉(zhuǎn)動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當(dāng)前一個瓶子將洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。如圖1所示。 1.2 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求： 表1.1 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求 方案號 瓶子尺寸 （長直徑） mm，mm 工作行程 mm 生產(chǎn)率 個/min 急回系數(shù)k 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min A φ100200 600 3 3 1440 1.3 設(shè)計任務(wù) （1）.洗瓶機(jī)應(yīng)包括齒輪、平面連桿機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)。學(xué)生應(yīng)該提出兩種以上的設(shè)計方案并經(jīng)分析比較后選定一種進(jìn)行設(shè)計。 （2）.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 （3）.畫出機(jī)器的機(jī)構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。 （4）.設(shè)計組合機(jī)構(gòu)實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進(jìn)行運動分析。也可以設(shè)計平面連桿機(jī)構(gòu)以實現(xiàn)運動軌跡，并對平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析。繪出運動線圖。 （5）.其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算。 （6）.編寫設(shè)計計算說明書。 1.4 原始數(shù)據(jù) （1）、瓶子尺寸：長度L=100mm，直徑D=200mm。 （2）、推進(jìn)距離S=600mm，推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推移接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后推頭快速返回原位，準(zhǔn)備進(jìn)入第二個工作循環(huán)。 （3）、按生產(chǎn)率每分鐘3個的要求，推程的平均速度v=45mm/s，返回時的平均速度為工作時的平均速度的三倍。 （4）、電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1440 r/min。 （5）、急回系數(shù)3。 二、機(jī)械運動方案設(shè)計 2.1 分析設(shè)計要求 由題目可知：洗瓶機(jī)主要由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成。設(shè)計的推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭M以接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準(zhǔn)備第二個工作循環(huán)。 根據(jù)設(shè)計要求，推頭M可走圖1 所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應(yīng)作勻速直線運動，在工作段前后可有變速運動，回程時有急回。 圖1 推頭M運動軌跡 對這種運動要求，若用單一的常用機(jī)構(gòu)是不容易實現(xiàn)的，通常要把若干個基本機(jī)構(gòu)組合，起來，設(shè)計組合機(jī)構(gòu)。 在設(shè)計組合機(jī)構(gòu)時，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機(jī)構(gòu)（基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)），而沿軌跡運動時的速度要求，則通過改變基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)主動件的運動速度來滿足，也就是讓它與一個輸出變速度的附加機(jī)構(gòu)組合。 2.2 推瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計 推瓶機(jī)構(gòu)的方案：根據(jù)前述設(shè)計要求,推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)為一具有急回特性的機(jī)構(gòu),為了提高工作效率,一是行程速比變化系數(shù)K盡量大一些;在推程(即工作行程)中,應(yīng)使推頭作直線運動,或者近似直線運動,以保證工作的穩(wěn)定性,這些運動要求并不一定都能得到滿足,但是必須保證推瓶中推頭的運動軌跡至少為近似直線,以此保證安全性。 推頭的運動要求主要是滿足急回特性,能滿足急回特性的機(jī)構(gòu)主要有曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 運用前述設(shè)計的思想方法,再考慮到機(jī)構(gòu)的急回特性和推頭做往復(fù)直線運動的特點， 所以根據(jù)要求，本機(jī)構(gòu)采用了擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 2.2.1 凸輪－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)方案 如圖2所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿2上點M走近似于所要求的軌跡，M點的速度由等速轉(zhuǎn)動的凸輪通過構(gòu)件3的變速轉(zhuǎn)動來控制。由于此方案的曲柄1是從動件，所以要注意度過死點的措施。 圖2 凸輪－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的方案 3、 進(jìn)瓶裝置設(shè)計 3.1 進(jìn)瓶裝置簡圖 圖3-1進(jìn)瓶裝置簡圖 3.2 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計 我設(shè)計的是當(dāng)主動撥盤 （ 缺口圓盤）勻速轉(zhuǎn)一周， 從動槽輪轉(zhuǎn)90， 而傳動 帶的導(dǎo)桿也轉(zhuǎn)過90， 而 且要等于一個瓶子的長度 。 而所用時間是洗瓶裝置的 一個來回，即：T=20s則有： 主動撥盤角速度w=2π/20s =0.314rad/s. 3.3運動協(xié)調(diào)設(shè)計 在這里我選用的是槽輪間隙機(jī)構(gòu)來進(jìn)行瓶子的進(jìn)瓶主要構(gòu)件，負(fù)責(zé)把瓶子傳送到洗瓶裝置上。因為按照生產(chǎn)率為3/min得到每洗一個要20s，所以我設(shè)計主動撥盤轉(zhuǎn)一周所需時間為20s，這樣從動撥盤就每20s轉(zhuǎn)動90，再讓它轉(zhuǎn)過90時的路程等于一個瓶子的長度即200mm，則可以確定主動帶輪1的半徑R1，因為s=v1*R1=200mm，v1=W*R1，由3.2可知：W=0.314rad/s，所以R1≈100mm。 4、 洗瓶裝置設(shè)計 4.1 洗瓶裝置簡圖 4.2 洗瓶設(shè)計說明 我這里推頭特意設(shè)計成可以洗內(nèi)表面的刷子，它比瓶子的內(nèi)徑稍大一些，瓶子下來時，在推頭的作用下，后面又有洗外表面刷子的阻力，內(nèi)刷子就可以很輕松的插入瓶內(nèi)，待到推頭的擋板抵到瓶口后就可以推著瓶子走了。隨著導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)動，瓶子內(nèi)外表面都得到很好的清洗。 另外，值得注意的一點是，內(nèi)刷子因為要伸到瓶子里面，所以要選用軟一點刷子，方便輕易的伸到瓶里面而不影響瓶子移動。還有就是內(nèi)刷子的刷桿也要用軟一點橡膠棒，方便瓶子洗好時，借助重力好脫離內(nèi)刷子，順著出瓶軌道滑出，滑到裝瓶箱。 5、 推瓶裝置 5.1 推瓶起點設(shè)計 5.1.1起點時的簡圖 5.1.2 推瓶起點設(shè)計說明 上圖是剛剛開始推瓶時候，凸輪轉(zhuǎn)到最高點，推桿回到最左端，此時，剛好進(jìn)瓶裝置送下一個瓶，內(nèi)刷子隨推桿插入瓶子內(nèi)，刷毛盡量選用軟性材料，方便內(nèi)刷子插入瓶內(nèi)，這樣隨著凸輪帶動推桿內(nèi)刷子先伸進(jìn)瓶子內(nèi)，等推頭擋板抵到瓶口時，瓶子才受到推桿的推力，推頭才會推動瓶子運動，進(jìn)行外表面的清洗，一直到導(dǎo)輥完。 5.2 推瓶終點設(shè)計說明 5.2.1 終點時設(shè)計簡圖 5.2.2 推瓶終點設(shè)計說明 上圖是推瓶到終點的時候，凸輪轉(zhuǎn)到最低點，推桿回到最右端，此時，瓶子在推桿的作用下，走到導(dǎo)輥末，在重力的作用下，瓶子沿內(nèi)刷子隨隨刷桿滑入瓶子出瓶軌道內(nèi)，刷桿和刷毛盡量選用軟性材料，方便瓶子滑入出瓶滑道內(nèi)，這樣隨著凸輪帶動推桿內(nèi)刷子先退出瓶子內(nèi)，瓶子滑出內(nèi)刷子后，瓶子才落到出瓶滑道內(nèi)，推頭才會繼續(xù)做回復(fù)運動，不過要避免死點的產(chǎn)生，才能穩(wěn)定的進(jìn)行下一個瓶子內(nèi)外表面的清洗，一直循環(huán)工作。 6、 洗瓶機(jī)總體方案設(shè)計 6.1 方案總體方案及運動說明 6.1.1 總體方案簡圖 6.1.2 方案運動說明 首先動力從電動機(jī)輸出，因為需要的速度不是很高，所以要經(jīng)過減速箱減速，再經(jīng)過帶傳動傳給齒輪1，齒輪一又傳給齒輪2帶動軸旋轉(zhuǎn)。 導(dǎo)輥傳動：由齒輪3帶動齒輪4使外面一根導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動；再由齒輪4帶動齒輪5，齒輪5 又帶動齒輪6使里面那根導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動。因為齒輪4和齒輪6大小一樣，齒輪5主要是保證兩導(dǎo)輥轉(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：進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)借助齒輪4帶動齒輪7，又由齒輪7帶動的軸旋轉(zhuǎn)，再由軸帶動蝸輪蝸桿B，然后蝸輪蝸桿B帶動齒輪9，再由齒輪9帶動間歇機(jī)構(gòu)槽輪完成瓶子的輸進(jìn)。 洗瓶機(jī)構(gòu)傳動：洗瓶機(jī)構(gòu)是通過齒輪6帶動齒輪8，齒輪8帶動軸轉(zhuǎn)動，再由軸帶動蝸輪蝸桿C，然后再通過蝸輪10傳給齒輪13，而齒輪13通過左右各一個小齒輪（齒輪12和齒輪14）傳給同尺寸的齒輪11和齒輪15，這樣也保證了它們?nèi)齻€齒輪（齒輪11、齒輪13和齒輪15）轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速相同。三個齒輪又把動力傳給刷子，通過三個外刷子的旋轉(zhuǎn)來清洗瓶子的外表面。 推瓶機(jī)構(gòu)傳動：由蝸輪蝸桿A帶動齒輪16，再由齒輪16傳給凸輪的齒輪，再由凸輪的齒輪帶動凸輪--鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)推瓶機(jī)構(gòu)往復(fù)運動。 七、課程設(shè)計總結(jié) 機(jī)械原理設(shè)計課程設(shè)計是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)教學(xué)活動中不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)。通過了課程設(shè)計使我從各個方面都受到了機(jī)械設(shè)計的訓(xùn)練，對機(jī)械的有關(guān)各個零部件有機(jī)的結(jié)合在一起得到了深刻的認(rèn)識。 此次機(jī)械原理課程設(shè)計題目很有意義考察的知識點也很全面，有凸輪設(shè)計及結(jié)構(gòu)分析，還有齒輪的設(shè)計及電動機(jī)的選擇等，還有CAD制圖，以及各種設(shè)計方案的比較，這不僅培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用大學(xué)幾年里所學(xué)的理論知識和生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊合作精神。全體組員共同探討，雖然只有兩個人，但是解決了許多個人無法解決的問題。同時，我深刻地認(rèn)識到了自己在知識的理解和接受應(yīng)用方面的不足。由于這次設(shè)計時間緊迫，有很多地方還有不足，有待改進(jìn)，今后的學(xué)習(xí)過程中，我會更加認(rèn)真努力學(xué)習(xí)！ 由于在設(shè)計方面我們沒有經(jīng)驗，理論知識學(xué)的不牢固，在設(shè)計中難免會出現(xiàn)這樣那樣的問題，如：在選擇計算齒輪組時可能會出現(xiàn)誤差，如果是聯(lián)系緊密或者循序漸進(jìn)的計算誤差會更大，在查表和計算上精度不夠準(zhǔn)，也在這次設(shè)計中認(rèn)識到自己的不足以及專業(yè)方面知識的欠缺，希望以后加以改進(jìn)。 參考文獻(xiàn) [1] 裘建新. 機(jī)械原理課程設(shè)計. 北京. 高等教育出版社，2010.7. [2] 孫恒,陳作模,葛文杰. 機(jī)械原理. 7版. 北京. 高等教育出版社，2006.5. [3] 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計. 8版. 北京. 高等教育出版社，2006.5. 【4】百度文庫http://wenku.baidu.com 【5】葛文杰 機(jī)械原理 第八版 高等教育出版社，2013.5. 15