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1、机械原理课程设计-洗瓶机学校：学校： 专业专业: : 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 班级：班级： 学号：学号： 姓名：姓名： 指导教师：指导教师： 20132013 年年 6 6 月月 1717 日日键入文字键入文字1目录目录前言前言 1 目录目录 2 1 1 设计任务书设计任务书 31.1 设计题目 3 1.2 设计任务 3 1.3 设计要求 3 1.3.1 工作原理 3 1.3.2 原始数据 3 2 2 机械运动方案设计机械运动方案设计 42.1 分析设计要求 4 2.2 推瓶机构选择4 2.2.1 凸轮铰链四杆机构方案 4 2.2.2 五杆组合机构方案 5 2.2.3 曲
2、柄摇杆机构 5 2.3 运动方案的比较和拟定 6 3 3 机械总体结构设计机械总体结构设计 63.1 机械总体结构的设计 6 3.2 机械工作循环图的编制 6 4 4 机械传动系统设计机械传动系统设计 84.1 机械传动系统传动比的计算 8 4.2 机械传动系统机构的设计 9 5 5 执行机构和传动部件的结构设计执行机构和传动部件的结构设计95.1 计算分析 9 5.2 结构设计 9 6 6 主要零部件的设计计算主要零部件的设计计算 106.1 曲柄摇杆机构 10 6.2 传动机构 12 7 7 最终设计方案和机构简介最终设计方案和机构简介 13 8 8 小结小结 15 9 9 致谢致谢 16
3、 1010 参考文献参考文献 17 1111 附录一附录一 18 1212 附录二附录二 19 1313 附录三附录三 20页码右对齐页码右对齐键入文字键入文字21 1 设计任务书设计任务书1.11.1 设计题目设计题目图 1-1 洗瓶机工作示意图 设计洗瓶机。如图 1-1 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 把瓶子推向前进时，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。 洗瓶机的技术要求见表 1-1。 表表 1-11-1 洗瓶机的技术要求洗瓶机的技术要求（写自己的技术方案）（写自己的技术方案）方案号瓶子尺寸/
4、（直 径长） /(mm,mm)工作行程/(mm)生产率/(个 /min)急回系数 K电动机转速 /(r/min)A100200600331440 B8018050043.21440 C6015042053.5960 D6018050053.514401.21.2 设计任务设计任务 1.洗瓶机应包括齿轮、平面连杆机构等常用机构或组合机构。 2.设计传动系统并确定其传动比分配。 3.画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。 4.设计组合机构实现运动要求，并对从动杆进行运动分析。也可以设计平面连杆机构以实现 运动轨迹，并对平面连杆机构进行运动分析。绘出运动线图。 5.其他机构的设计计算。 6.编写设
5、计计算说明书。 7.学生可进一步完成：洗瓶机推瓶机构的计算机动态演示等。1.31.3 设计要求设计要求1.3.11.3.1 工作原理工作原理为了清洗瓶子，需将瓶子推入同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转，推动瓶子沿导辊前进， 转动的刷子就将瓶子洗净。它的主要动作是将瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中将瓶子旋转以 及将刷子转动。 1.3.2 原始数据键入文字键入文字3（1）瓶子尺寸：长度 L=180mm，直径 D=60mm。 （2）推进距离 S=500mm，推瓶机构应使推移接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子， 然后推头快速返回原位，准备进入第二个工作循环。（3）按生产率每分钟 5 个的要求，推
6、程的平均速度 v=53.57mm/s，返回时的平均速度为工作 时的平均速度的 3.5 倍。 （4）电动机转速为 1440 r/min。 （5）急回系数 3.5。2 2 机械运动方案设计机械运动方案设计2.12.1 分析设计要求分析设计要求洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。设计的推瓶机构应使推头 M 以接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后，推头快速返回原位，准备第 二个工作循环。 根据设计要求，推头 M 可走图 2 所示轨迹，而且推头 M 在工作行程中应作匀速直 线运动，在工作段前后可有变速运动，回程时有急回。工作行程返回行程图 2-1 推头 M 运动轨迹对这种运动要求，若
7、用单一的常用机构是不容易实现的，通常要把若干个基本机 构组合，起来，设计组合机构。 在设计组合机构时，一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构（基础机构），而 沿轨迹运动时的速度要求，则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足，也就是让 它与一个输出变速度的附加机构组合。2.22.2 推瓶机构选择推瓶机构选择推瓶机构的方案：根据前述设计要求,推瓶机构应为一具有急回特性的机构,为了 提高工作效率,一是行程速比变化系数 K 尽量大一些;在推程(即工作行程)中,应使推 头作直线运动,或者近似直线运动,以保证工作的稳定性,这些运动要求并不一定都能 得到满足,但是必须保证推瓶中推头的运动轨迹至少为近似直线,以
8、此保证安全性。 推头的运动要求主要是满足急回特性,能满足急回特性的机构主要有曲柄滑块机 构,曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构。 运用前述设计的思想方法,再考虑到机构的急回特性和推头做往复直线运动的特 点， 所以根据要求，有如下方案(如下图所示)2.2.12.2.1 凸轮铰链四杆机构方案凸轮铰链四杆机构方案如图 3 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。键入文字键入文字1图 2-2-1 凸轮铰链四杆机构的方案2.2.22.2.2 五杆组合机构方案五杆
9、组合机构方案确定一条平面曲线需要两个独立变量。因此具有两自由度的连杆机构都具有精确 再现给定平面轨迹的特征。点 M 的速度和机构的急回特征，可通过控制该机构的两个 输入构件间的运动关系来得到，如用凸轮机构、齿轮或四连杆机构来控制等等。图 4 所示为两个自由度五杆低副机构，1、4 为它们的两个输入构件，这两构件之间的运动 关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现，从而将原来两自由度机构系统封闭成单自由 度系统。a) b)键入文字键入文字2c) d) 图 2-2-2 五杆组合机构的方案2.2.32.2.3 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构根据设计要求，一般可首先考虑满足轨迹要求的机构（基础机构），而沿轨迹运根据
10、设计要求，一般可首先考虑满足轨迹要求的机构（基础机构），而沿轨迹运 动时的速度要求，则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足要求，也就是让它与动时的速度要求，则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足要求，也就是让它与 一个输出变速度的附加机构组合。有如下方案：一个输出变速度的附加机构组合。有如下方案：图 2-2-3 曲柄摇杆机构方案2.32.3 运动方案的比较和拟定运动方案的比较和拟定(1）凸轮铰链四杆机构方案： 分析该方案可知，原动件是凸轮，而曲柄作为从动件，有死点，必须设计有足够 的措施冲过死点。由于工作行程要求是直线或近似直线，所以杆长有一定的设计限制， 为设计满足要求的急回系数，还需设
11、计合适的凸轮轮廓曲线。 （2）五杆组合机构方案 在五杆机构中，有两个输入构件，按照预定的轨迹要求和急回系数，设计杆长和 基础构件的轮廓曲线。设计的方法主要为解析法和图解法，前者精确但计算复杂，后 者相对简单但有一定的误差。总体难度较大。 （3）曲柄摇杆机构 该机构此机构有较好的急回运动特性，可达到题目要求的回程速度是推程速度的 3.5 倍。 可设计出满足要求的机构运动方案。 综上所述，采用曲柄摇杆机构的方案显然较有优势，省去了设计凸轮轮廓曲线的 繁杂。有较强的可操作性。3 3 机械总体结构设计机械总体结构设计3.13.1 机械总体结构的设计机械总体结构的设计选用曲柄摇杆作为执行机构，利用给定的
12、电动机，通过多级减速达到预定的速度 传动。设计了如下图 3-1 所示总体机械机构 如图 3-1 所示，整个机械系统的动力由一个转速为 1440r/min 的电机提供，经过 带轮 1.2 的一次减速传递到一对渐开线圆柱齿轮进行二次减速，然后根据不同的需要 将速度分成两支：一支直接传递给带动毛刷的齿轮，以带动毛刷转动，此速度相对于 曲柄所需的转速显然大得多，另一分支，因速度相对于曲柄所需的速度来说仍然较高， 采用行星轮系再次减速，在传递给曲柄。但是两导辊也需要动力，故而根据需要采用 了一对相同的圆锥齿轮，将速度变向，其大小与曲柄的转速相同。如此整个洗瓶机的 整体结构设计方案便定下来了。3.23.2 机械工作循环图的编制机械工作循环图的
