洗瓶机课程设计

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1、*大学课 程 设 计课程设计名称： 洗 瓶 机 学 生 姓 名： * * 学 院： * 专业及班级： * 学 号： * 指导教师： 2009 年 1 月 5 日摘 要本次课程设计从洗瓶机的工作原理入手，主要设计洗瓶机的推瓶机构，从两种方案中选择优化方案，实现给定的推瓶运动轨迹。洗瓶机构由一对同向转动的导辊和三只刷子转动的转子所组成。为了清洗圆形瓶子外面，需将瓶子推人同向转动的导辊上，可以带动瓶子旋转，同时导辊上开有螺纹，推动瓶子沿导辊前进，转动的刷子就将瓶子洗净。在导辊轴向上依次排列3把可旋转的刷子，保证在整个导辊长度上对瓶子进行清洗，确保瓶子的清洁。 主要设计了两种推瓶方案，一种单一机构和一

2、种组合机构，通过分析比较，最终采用凸轮全移动副的四连杆机构。目 录一、 设计任务书二、 设计题目三、 技术要求四、 设计要求五、 系统工作原理六、 机构方案的比较分析与优选 七、 机构设计计算与分析过程八、 机构运动简图九、 设计体会十、 参考文献设计任务书（1）设计目的深化对机械原理课程中的基本原理和方法的理解与应用，提高学生利用技术资料、设计分析与运算以及绘图的能力，能拟定和分析简单实用机构的设计方案。（2）学生提交设计期限在学期的第17周内完成，自2008年12月22日至2008年12月27日，各班学习委员收集本班课程设计在周末统一交给指导老师评阅。（3）本设计的参考教材 配套教材机械原

3、理课程设计指导书 参考教材机械运动方案及机构设计 机械原理课程设计手册（4）设计题目的选定设计题目可在配套教材机械原理课程设计指导书的第8章或机械运动方案及机构设计的设计题目或机械原理课程设计手册p225页中按兴趣选取，鼓励按个人兴趣或2-3人共同设计某种实用小机构（5）设计成果及设计说明书主要章节 5.1设计成果：机械工作原理图和机构运动简图A3各一张，说明书一份10页左右 5.2设计说明书主要章节：（1）封面（2）设计任务书（3）摘要（4）目录（5）正文章节（6）设计体会（7）参考文献（6）设计所占学分及成绩评定 本设计单独记学分及成绩：占1学分；考核与评分主要考查三个方面：（1）学生平时

4、出勤及工作态度；（1）机构设计图纸、说明书的正确性、难度；（1）图纸、说明书的整洁、规范程度且是否为独立完成。最后由指导老师综合三方面评分给出课程设计考核的最终成绩（7）设计进度与答疑确定设计题目及讨论并选定方案：0.5-1天机械工作原理图、运动循环图、机构设计计算与分析1.5天机构运动分析、力分析、机构运动简图：1.5天整理设计说明书：1天 成绩评定：0.5天设计题目：洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。如下图所示，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，转动著的刷子就把瓶子外面洗干净。当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。

5、洗瓶机工作示意图洗瓶机的技术要求见下表：方案号瓶子尺寸 （长直径）/(mm,mm)工作行程 /（mm）生产率 /（个/min）急回系数 K电动机转速/(r/min)A100200600331440B8018050043.21440C6015042053.5960设计要求：（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。学生应提出两种以上的设计方案并经过分析比较后选定一种进行设计。（2） 设计传动系统并确定其传动比分配。（3） 绘制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

6、动分析，绘出运动线图。若采用凸轮机构，要求用图解法设计凸轮。（5） 其他机构的设计说明。（6） 编写设计计算说明书。（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。系统工作原理：设计的推平机构应使推头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可走如下图的所示轨迹，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，回程时有急回特性。对这种运动要求，若用单一的常用机构时不容易实现的，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

7、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。实现本题要求的机构方案由很多，可用多种机构组合来实现。推头M的运动轨迹机构方案的比较分析与优选：方案一：曲柄摇杆机构方案（如下图所示）：（1）满足条件：当曲柄摇杆机构四杆满足下列条件时：BC=CM=CD=2.5AB AD=2AB 曲柄从a运动至b，点M则从a1运动至b1，其轨迹近似一条直线。（2）机构优点：结构简单，设计计算方便，由急回特性，全是回转低副，不易自锁。（3）机构设计计算：原动件长度的选择：选取洗瓶机的技术要求方案A，即其工作行程为600mm。则此时当原动件在a时，M在a1；原动件在

8、b时，M在b1，且此时b、a、b1在一条直线上，故只需求出a1ab1的大小，根据四杆的比例关系可以求得a1ab1=53.13，从而求得原动件杆AB与行程L的关系：L=4.12|AB|，故此时|AB|=145.53mm。机构的最小传动角min发生在曲柄与机架重合的位置：1=arccosBC*BC+CD*CD-(AD-AB)2 2BC*CD2=arccosBC*BC+CD*CD-(AD+AB)2 2BC*CDmin =min 1,2经计算可得min=47.2此时满足min4050，使机构传力性能良好。计算机构的极位夹角可得：=22故此机构的急回系数由公式K=（180+）/（180）可求得：K=1.

9、28。由作图可知，机构的急回行程在工作行程L上有一小段，返回行程中一段也不具备急回特性。且要满足预定轨迹的四杆机构急回特性并不明显，显然达不到洗瓶机的技术要求，故不优先考虑此机构。方案二：凸轮全移动副四连杆机构方案如上图所示为全移动副丝杆机构是两自由度构件，构件2上的点M可精确再现给定的轨迹，构件2的运动速度和急回特性有凸轮控制。（1）满足条件：欲使点M的轨迹满足工作过程预定轨迹，应使凸轮基圆半径确定；而两原动件的转速应不相同，这样能使其回程具有急回特性；由于此凸轮机构的速度不高（生产率为35个/min），作用力不大，故可采用尖顶推杆，且可用对心盘型直动凸轮。（2）机构优点：只要适当地设计凸轮

10、地轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且相应快速，机构简单紧凑，且精确度很高。（3）机构设计计算：由运动轨迹可知，凸轮1的运动规律为等加速等减速和正弦规律的组合，取min=30，则由公式r0（ds/de）/tan s2+e2，式中ds/d=v/，其中v、由技术要求可求，取v=0.06m/s，=0.314rad/s，e=0，s=0.233m。带入公式可算得r00.13m，故取基圆半径为r=0.15m。对于凸轮2，s=0.733m，故可得此时r00.50m，取r=0.5m。由上计算可知，凸轮2的凸轮尺寸过大，为使机构机构紧凑，应使凸轮偏置。这样可以适当的减小凸轮基圆半径。机构运动简图：

11、见A3图纸设计体会：经过将近一周的时间，机械原理的课程设计已经接近尾声。这是进入大学以来的第一次课程设计，从刚开始的不知从何处下手，到慢慢地找资料解决问题，尽管其中存在着许多的问题，但基本还是叫人满意的。刚一开始自己就想做一个关于凸轮方面的课程设计，首先想到的是老师上课提到的写字机，后来感觉 很多技术性的东西自己并不能掌握，就另找题目了。通过参考机械原理课程设计指导书后面的几个设计题目，最终选择了洗瓶机，我想主要原因也是自己想设计其推瓶机构的双凸轮全移动副的设计，因为其工作原理和写字机的一致。在自己设计凸轮机构中，也参考一些有关凸轮的书籍，书上关于凸轮的设计专业性很强，感觉和平时上课的内容相差

12、许多，对于这些知识的把握并不是很理想。在作图阶段也存在一些问题，首先A3纸上的图比列选取不好，导致某些部分并没有按规定的比例尺，且由于对以前所学机械制图的遗忘，并没有使图完全按照标准来画，我想这也与时间较紧有一定的关系吧。再次，自己的AutoCAD制图水平基本回归到零，主要是基本没用过，这次课程设计在这一点上也很有感触：知识只有经常运用才不会陌生。本次课程设计是第一次将所学运用到实践，可以说是一次全面的学习，这样的学习机会是很难得的。自己提出问题，解决问题，尽管有困难，但使我们受益匪浅。本次课程设计存在着以下问题：（1）对计算部分缺乏周详的步骤，也不够全面；（2）缺少与同学间的交流讨论，也没有向指导老师进行咨询；（3）A3图纸上作图有待进一步完善。参考文献：【1】 裘建新 机械原理课程设计指导书 北京：高等教育出版社，2005【2】 杨黎明 杨志勤 机构选型与运动分析 北京：国防工业出版社，2007【3】 管荣法 汤从心 凸轮与凸轮机构基础 北京：国防工业出版社，1989【4】 邹慧君 机械运动方案设计手册 上海交通大学出版社，1994【5】 孙桓 陈作模 葛文杰 机械原理 第七版 北京：高等教育出版社，2006