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1、课 程 设 计 说 明 书设计题目： 洗瓶机推瓶机构的设计 专 业： 班级：设 计 人： 学号：山 东 建 筑 大 学2010 年 7 月 10 日课程设计任务书学 院 机 械 电 子 工 程 学 院 专 业 班 级 姓 名 一、课程设计题目：洗瓶机推瓶机构二、课程设计主要参考资料1 课程设计 指导书 2 孙桓，陈作模.机械原理M.7 版. 北京：高等教育出版社，2006 3 熊滨生。现代连杆机构设计M.北京：化学工业出版社。 2005.12 4 邹慧君，傅祥志等机械原理 M北京：高等教育出版社，1999 5 申永胜.机械原理教程M北京：清 华大学出版社,1999 三、课程设计应解决主要问题
2、（1）通过机构设计满足推头推瓶的运动要求 （2）优化结构设计，提高可行性以及机构工作的稳定性 四、课程设计相关附件（如：图纸、软件等）（1）A3 结构原理图 （2）课程设计说明书一份 五、任务发出日期：2009.07.05 任务完成日期：2009.07.10指导教师签字： 系主任签字： 指导教师对课程设计的评语指导教师签字： 年 月 日山 东 科 技 大 学 学 生 课 程 设 计目 录1 课程设计任务 .11.1 设计题目.11.2 设计要求.11.3 原始数据.12 机械系统运动功能系统图 .22.1 功能描述.22.2 机械系统运动分析.23 系统方案拟定与比较 .33.1 方案一.33
3、.2 方案二.63.3 方案三.103.4 方案比较.144 选定方案运动尺寸确定 .165 课程设计总结 .17参考文献 .18山 东 科 技 大 学 学 生 课 程 设 计第 1 页1 课程设计任务1.1 设计题目洗瓶机推瓶机构1.2 设计要求洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。如图 1 所示，待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头 M 把瓶子向前推进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。图 1 洗瓶机工作示意图1.3 原始数据方案号瓶子尺寸（直径长）(mm)工作行程（mm）生产率（个/s）急回系数K电动
4、机转速（r/min）A 100200 600 15 3 1440山 东 科 技 大 学 学 生 课 程 设 计第 2 页2 机械系统运动功能系统图2.1 功能描述瓶子放在两导辊上，尺寸为直径长度100200 ，推瓶机构的推头 M 在导辊始端平稳地接触瓶子，又以接近均匀的速度推动瓶子，行程为 600 mm，在到达脱导辊末端时，推头又平稳地脱离瓶子，然后推头快速返回原位，准备第二个工作循环。2.2 机械系统运动分析在一个运动周期内，推杆在推瓶阶段左近似匀速直线运动，推程为 600mm。在返程时。推杆的轨迹要高于推瓶阶段的轨迹（大于瓶子的半径）以此满足在返回时不会碰到瓶子。为提高工作效率，推杆返回的
5、平均速度大于推瓶阶段的平均速度。据此可画出如下的推头 M 运动轨迹，如图 2。 工 作 行 程 L返 回 行 程图 2 机械的机构运动循环图（推头的轨迹）山 东 科 技 大 学 学 生 课 程 设 计第 3 页3 系统方案拟定与比较3.1 方案一方案一为凸轮全移动副四杆机构推瓶装置，该机构原理如图 3。图 3 凸轮全移动副四杆机构3.1.1 工作原理该方案利用凸轮与其远休止和近休止时推杆的运动规律来完成推瓶任务。左侧的凸轮控制推杆的水平运动；右侧的凸轮负责推杆的升降。两者之间的转速满足一定的关系，以满足下列运动：左侧凸轮在推程阶段，右侧凸轮正好处于近休止阶段，此时推杆做水平运动，完成推瓶运动；
6、左侧凸轮在远休止阶段时，右侧凸轮正处于推程阶段，此时推杆上山 东 科 技 大 学 学 生 课 程 设 计第 4 页升，左侧凸轮在回程阶段，推杆返回原位。两凸轮配合，实现推头的运动规律。3.1.2 推瓶机构图 4 凸轮推杆机构如图 4 所示，此机构靠左侧凸轮的旋转实现推杆的水平运动。在凸轮的推程阶段，推杆实现水平的推瓶运动，在凸轮的回程阶段，推杆返回到原位置。在进休止和远休止阶段，推杆实现上升和下降。3.1.3 驱动机构山 东 科 技 大 学 学 生 课 程 设 计第 5 页图 5 齿轮带轮机构由工作原理可知，两凸轮的转速相等，考虑到两凸轮的距离比较大，可选用带轮如图 5 所示。3.1.4 尺寸
7、的确定现根据传动要求确定凸轮的尺寸 ：电动机转速 n2= 1440r/min;根据生产率 15 个/s ，可确定凸轮 A 的运动周期 T=1/15,得 nA=1440r/min凸轮 A 与凸轮 B 是同步的，nA=nB=1440r/min因为 M 点在最左点和最右点的水平位移为 600mm,则凸轮 A 表面距凸轮轴的最大距离与最小距离之差为 600mm,即此时左凸轮的行程为600mm。由于急回系数 K 为 3，故可设推程运动角为：180；远休止角为：60；回程运动角为： 60；近休止角为：60。凸轮 A 设计如图 6。山 东 科 技 大 学 学 生 课 程 设 计第 6 页图 6 凸轮 A 图
8、 7 凸轮 B现根据传动要求确定凸轮 B 的大小 电动机转速 n2=1440r/min，根据生产率 15 个/s，可确定凸轮 A 的运动周期 T=1/15,得 nA=900r/min。凸轮 A 与凸轮 B 是同步的，nA=nB=900r/min。凸轮 B 的设计如图 7。3.2 方案二方案二为凸轮铰链四杆机构方案，该机构原理如图 8 所示，图 9是其初始状态。山 东 科 技 大 学 学 生 课 程 设 计第 7 页图 8 凸轮铰链四杆机构3.2.1 工作原理该方案利用四杆构件上的一点 M 的轨迹满足要求，故利用其作为推瓶机构的推头。而机构有凸轮作为主动件的目的是为了满足 M 点运动速度的要求，
9、在推头与瓶刚接触与脱离时 M 点的速度近为零，而在作直线运动时速度平稳,并且利用凸轮可以满足 M 点的机会特性。当凸轮转角处于 060 度时，此时四杆机构静止，M 点刚好与瓶子脱离；而当凸轮转角在 60120 度时，M 点沿着一段弧线回去；而当转角在120180 度时四杆机构又处于静止状态，此时 M 点回到 M点刚好于瓶山 东 科 技 大 学 学 生 课 程 设 计第 8 页子接触；当转角在 180360 度时，M 点推着瓶子沿着直线运动一直达到起始点，如此循环下去。图 9 凸轮铰链四杆机构循环图3.2.2 机构尺寸的确定:山 东 科 技 大 学 学 生 课 程 设 计第 9 页此机构的原型来
10、自于一曲柄摇杆机构 ： 图 10 曲柄摇杆机构由于 MM=420mm; BAD=45; BAB=90;且由于 MD 垂直平分 MM；且当BAD =45时，AB 与 BM 共线；故 AM=420mm;AD=210mm;AB +BM=594mm。又在ABM中，已知：MAB=135;由余弦定理可得：BM=495mm; AB=99mm。又在四边形 ABMD 中有 AB=99 mm；AD=210 mm;BM=495 mm;且 AD DM故：（495-BC） 2+4202-CD2 2(495-BC)420=0.849;山 东 科 技 大 学 学 生 课 程 设 计第 10 页在由于在ACD 中有 AC=99+BC mm;AD=210 mm; CAD=45；故可由余弦定理有：CD2=(99+BC) 2+2102- 210（99+BC）;有上面两式可确定 BC=302 mm;CD=293 mm.到现在故可确定CDE =75;DE 的长度可自定为 80 mm。而凸轮的设计只能满足近似要求：由于急回系数 K 为 3，故可设推程运动角为：180 ；远休止角
