《机械原理洗瓶机123456讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理洗瓶机123456讲解（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、枣庄学院机械原理课程设计说明书题 目 洗瓶机 院 部 机电工程学院 专业及班级2015（3+2）机械设计制造及其自动化本 设 计 人 学 号 指导教师 王梅、侯兰香、杜辉成 绩 设计时间: 2016年06月8日2016年6月23日21目 录1、设计题目11.1设计题目1.2原始数据及设计要求1.3设计任务2、运动方案设计 2.1工作原理和工艺动作分解2.2机械执行机构的选择和评定2.3根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图2.4机械传动系统的设计选择和评定 2.4.1原动机的选择 2.4.2传动比的分配 2.4.3传动机构的选择和比较3、执行机构尺寸设计3.1执行机构各部分尺寸设计3.2机构运动
2、简图4、参考资料5、设计总结1、设计题目1.1设计题目：洗瓶机1.2原始数据及设计要求: 1）瓶子尺寸：大端直径D=80mm，长l=200mm，小端直径d=25mm。2）推瓶机构应使推头M以接近均匀的速度推瓶，推进距离L=600mm，然后推头快速返回原位，准备第二个工作循环。3）推程时速度要求为v=45mm/s，返回时的平均速度为工作行程的3倍。4）机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。 1.3设计任务1）本题设计的时间为2周；2）根据功能要求，确定工作原理和工艺动作分解；3）执行机构选型与设计：构思出至少3种运动方案，并在说明书中画出运动方案草图，经对所有运动方案进行分析比较后，选择其中你认
3、为比较好的方案进行详细设计；4）对选择的方案画出机构运动循环图；5）机械传动系统的设计；6）对选择的方案执行机构进行尺寸设计；7）在2号或3号图纸上画出最终方案的机构运动简图；8）编写设计说明书，附源程序和计算结果。2、运动方案设计2.1工作原理和工艺动作分解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
4、致如图1-4所示。图1-4 瓶子的运动2.2机械执行机构的选择和评定由上述分析可知，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13.3s，回程的速度是推程速度的3倍，就是135mm/s，时间就是4.4s。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
5、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*327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2.3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/
6、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。进瓶机构匀速旋转洗瓶机构（刷子）匀速旋转导辊机构360推瓶机构（推头M）27090图21 各机构的循环图2.4机械传动系统的设计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
7、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2.4.1原动机的选择2.4.2传动比的分配总传动比计算：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
8、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，急回系数为，回程时间为，生产率为个每分则工作行程时间为，加工一个工件的平均速度为， ，。推程速度，而，其中为曲柄的固定铰至行程中点的距离进而求出曲柄角速度。又因为，所以曲柄转速。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，其中为所设计的行星轮系的传动比，分别为带轮1和2 的半径。，分别为啮合齿轮3,4的齿数，分别为带轮5,6的半径。综合考虑，齿数分配如下：，其中为渐开线齿轮行星传动比，i18=1440/3=300/1
9、50*600/30*120=480；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平均每个耗时(s)20急回系数K3推程用时(s)13.3推程平均速度(mm/s)45曲柄铰至中点距离(mm)104.9曲柄转速(r/min)4.879208154总传动比480.13 根据以上分析，设计了如图5-4所示的传动机构：从电动机传出的动力经过带轮1、2减速，传给一对渐开线圆柱齿轮3、4第二次减速，从齿轮4传出的动力开始分支：一部分传给带轮5、6进一步减速输送给毛刷传动齿轮，各毛刷的转速大小一致，另一部分由于速度仍然比较大，选用3K型的NGWN型渐开线
10、行星轮系进一步减速。最终速度减为所需速度，直接由8处的动力带动曲柄摇杆机构的曲柄转动。并且，通过一对圆锥齿轮将速度变向，传递给两个导辊，其间的传动比都为1。如此，整个洗瓶机的传动机构设计便完成了。详见图5-4所示。图5-43、 执行机构尺寸设计推瓶机构中凸轮铰链四杆机构方案如7-1所示，铰链四杆机构的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹，M点的速度由等速转动的凸轮通过构件3的变速转动来控制。由于此方案的曲柄1是从动件，所以要注意度过死点的措施。图7-1凸轮铰链四杆机构的方案3.1、凸轮的基本参数1. 凸轮的压力角表达式：2. 凸轮基圆半径的确定图示凸轮机构中，导路位于右侧。运动规律确定之后，凸轮机
11、构的压力角与基圆半径r0直接相关。 P点为相对瞬心OP= v/= ds/dt / d/dt =ds/d由BCP得:tg=(OP-e)/BC =(ds/d-e)/(s0+s)其中： s0=(r2o-e2)1/23. 基圆半径受到以下三方面的限制： 基圆半径rb应大于凸轮轴的半径rs； 应使机构的最大压力角max小于或等于许用压力角； 应使凸轮实际廓线的最小曲率半径大于许用值，即smin s。4. 滚子半径的确定工程上：最小曲率半径的许用值s（一般3-5mm）二、凸轮机构的组成1. 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮通常作等速转动，但也有作往复摆动或移动的。推杆是被凸轮直接推动的构件。因为在
12、凸轮机构中推杆多是从动件，故又常称其为从动件。凸轮机构就是由凸轮、推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构。2. 凸轮机构中的作用力 直动尖顶推杆盘形凸轮机构在考虑摩擦时，其凸轮对推杆的作用力 F 和推杆所受的载荷(包括推杆的自重和弹簧压力等) G 的关系为F = G /cos(+1) - (l+2b/l)sin(+1)tan23. 凸轮机构的压力角 推杆所受正压力的方向(沿凸轮廓线在接触点的法线方向)与推杆上作用点的速度方向之间所夹之锐角，称为凸轮机构在图示位置的压力角，用表示在凸轮机构中，压力角是影响凸轮机构受力情况的一个重要参数。在其他条件相同的情况下，压力角愈大，则分母越小，作用力 F 将愈大；如果压力角大到使作用力将增至无穷大时，机构将发生自锁，而此时的压力角特称为临界压力角c ，即 carctan1/(1+2b/l)tan2- 1为保证凸轮机构能正常运转，应使其最大压力角max小于临界压力角c 。在生产实际中，为了提高机构的效率、改善其受力情况，通常规定凸轮机构的最大压力角max应小于某一许用压力角。其值一般为：推程对摆动推杆取 3545 ； 回程时通常取 7080。其中凸轮设计原理如图7-2。图7-2 凸轮设计原理4.根据以上设计内容确定出凸轮设计曲线图如线图（图7-3）所示。 图7-3凸轮设计曲线图凸轮的轮廓主要尺寸是根据四杆机构推头所要达到
