洗瓶机课程设计

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1、 机械原理 课程设计说明书题目： 洗瓶机 学生姓名： 窦博辰 学 号： 200705010206 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械 指导教师： 王涛 200 9 年 6 月 25 日4目录课程设计任务书 。1一、工艺动作分析及机构运动循环图设计。1二、 方案设计图 。2三、 方案评价及选择 。4四、 机构尺寸设计 。4五、 运动分析 。8六、 总结 。 10七、 参考文献 。13八、 陕西科技大学课程设计成绩考核表。14 设计任务书为了清洗圆形瓶子的外面，需将瓶子推上同向转动的导轨上，导轨带动瓶子旋转，推动瓶子沿导轨前进，转动的刷子将瓶子洗干净。它的主要动作：将到位的瓶子沿着导轨推动

2、，瓶子推动过程利用导轨转动将瓶子旋转以及见刷子转动。 1. 机械工艺要求（1） 瓶子的尺寸，大端直径80，长200；2推进距离600，推进机构应使推头以接近均匀的速度推瓶，平稳的接触和脱离瓶子，然后推头快速返回原位，准备进入第二个工作循环的平均；3按生产率的要求，推程平均速度为45s，返回时速度为工作行程的平均速度的3倍，2.设计数据一、 工艺动作分析及机构运动循环图设计在齿轮机构的带动下，运动由齿轮传向蜗杆蜗轮机构，从而带动摆杆的往复运动，同时摆杆推动瓶子向前移动，完成推瓶过程后返回原位进行下一个推瓶运动，一直往复直到所有运动完成二、 方案设计 方案一方案二 方案三三、 方案评价及选择方案一

3、 运动的分析及评价1.机械功能的实现质量的评价：机构由凸轮1，摆杆2，连杆3，滑块4共4个构件构成。有A,B,C,D四个转动副以及滑块沿轨道的移动副共5个低副和转子与凸轮间的高副共6个运动副。机构的自由度 F=3N-2Pl-Ph=12-10-1=1机构的原动件是凸轮，原动件的个数等于机构的自由度，所以机构具有确定的运动。原动件凸轮1带动摆杆2在一定的角度范围内摆动动，再通过连杆3推动滑块4实现滑块的往复运动。另外令凸轮在推程和回程中转过角度比为3比1从而实现推程和回程速比要求。 2.机械工作性能的评价： 平稳性：凸轮在推程和回程中转过角度比为3比1从而实现推程和回程速比要求，即实现推瓶过程中速

4、度较低接近匀速，而回程速度较高的机会运动。但机构中存在的高副传动，降低了传动的稳定性。传力性能: 传动过程中会在滑块4起点处出现最小传动角，设计过程中应注意增大基圆半径，以增大最小传动角。另外杆3为二力杆，受弯力作用，因此杆3的尺寸及选材应使杆3达到一定的弯曲强度要求。 承载性能：摆杆与凸轮的运动副为高副，受到的压强较大，所以该机构的承载能力不大。 3. 机构的动力性能分析及评价：冲击：实现运动要求所需要的凸轮的尺寸变化均匀，故在运动的整个过程中冲击较小。噪声：由于机械传动及高副存在，机械运动过程中存在一定的噪声污染，在所难免。震动：由于凸轮的存在并整个机构偏置一边，在运转过程中，会引起一定程

5、度的震动，会影响整个机构的寿命。所以在设计或使用过程中通过增加飞轮来减少机械的震动，或适当减小凸轮的尺寸。耐磨性：转子与凸轮高副接触，故耐磨性差。4. 机械的经济性 为达到传力性能好，需要加大凸轮基圆从而就增大了凸轮尺寸的要求，但机构中所使用的连杆和凸轮都不是精密的结构，不需要特别的加工工艺，也不需要特别的材料来制作，所以该机构具有好的经济效益，制作方便。另外此机构设计简单，维修，检测都很方便。5机械结构的合理性杆3为二力杆，弯曲强度要求杆不宜太长，以免承受不了载荷而被压断，但如果太短的话，就不能有效的传递原动件凸轮的作用力和速度。同时凸轮具有不平衡性，在设计中尽量使凸轮的重量小一些，减小因为

6、凸轮引起的整个机构的不平衡和机器的震动，这又与为增大传动角而增大凸轮尺寸的方法相矛盾。方案二 运动分析及评价：1.机械功能的实现质量的评价： 机构由曲柄1，摇杆3，连杆4和滑块2，5共5个构件构成。运动副由A,B,C,D,E，5个转动副和F,G,2个移动副，共7个低副。 机构的自由度 F=3N-2Pl=15-14=1 机构的原动件是曲柄1，原动件的个数等于机构的自由度，所以机构具有确定的运动。整个机构的运转由原动件曲柄1带动的，曲柄1通过滑块2带动摇杆3的运动。摇杆3带动连杆4从而带动滑块5实现往复直线运动。另外通过尺寸设计使得在滑块5在推进和返回过程中，曲柄1转过的角度分别为270和90从而

7、可实现设计和工作中的急回要求。2.机械工作性能的评价： 平稳性：曲柄1在滑块5的推进和返回过程中转过角度比为3比1从而实现推程和回程速比要求，即实现推瓶过程中速度较低接近匀速，返回过程速度远大于推进过程的速度。整个运动过程相对方案一较平稳。传力性能：该机构中所有的运动副都是低副 在整个机构的运转过程中，原动件1是一个曲柄，摇杆3只是在一定的角度范围内摆动，机构的是设计上不存在运转的死角，机构可以正常的往复运行。 承载能力：承载能力较方案一强。 3.机械的动力性能的分析及评价： 冲击：从原动件开始带动滑块2，带动摇杆3再通过连杆4带动滑块5实现往复运动的过程中，运动平稳，各杆件和滑块速度变化均匀

8、，冲击较小。 噪声：该机构噪声污染小，但机械传动运作有噪声污染是难免的。 震动：整个机构偏置一边，结构不对称产生惯性力和惯性力矩，因而在运转过程中，会产生一定程度的震动，但较方案一震动小。 耐磨性:机构中的运动副全为低副，故耐磨性能好。 4.机械的经济性的评价： 整个机构由杆件和滑块构成，加工精度和工艺要求都不高，制作方便，因而成本较低。另外机构的设计简单，维修难度低，实现工作要求耗能也小。 5.机械结构的合理性的评价： 整个机构得偏置滑轨一边，为实现推进长度要求，所需杆件较长，会使整个机械尺寸过大，占有空间大。另外摇杆3与连杆4分别在滑轨上下两侧会使整个机械设计复杂化。方案三 。四、 机构尺

9、寸设计杆的长为750mm，宽为10 mm，高为20。滑块长为30，宽为20，高为45，滑块内的导槽长为30，宽为10，高为20，滑块上孔的直径为10，长度为20该机构为毛刷机构，突起的部分为皮带连接，大圆直径为100 圆柱高为20 ，小圆柱直径为30，高为15，其后用机架支架7.10固定。该机构是毛刷机构的其他两个刷轮.大圆柱直径为100，高为20，一起链接的圆柱轮直径为30，高为15，小圆柱直径为20，高为15摆杆的长为60 0，宽为10 mm，高为20 mm，摆杆顶上与滑块连接的销长为20 mm，直径为10 mm支架1，支架上销钉的长度为40 mm，直径为10 mm，三角形支架的边长为30

10、 mm，支架2，3，4，5，6，7，8，9，10的形状都相同该机构为导轨机构，由齿轮带动导轨的转动从而实现瓶子的转动，齿轮的齿轮的直径为40，宽为20，导轨的直径为40，长度为600，其他两段的直径为20，长度为100，有俩个相同的构件带动瓶子往固定的方向移动 该机构为蜗杆机构，动力由齿轮传到蜗轮上，从而带动了连杆，其中齿轮的直径为100，宽为20，蜗轮的直径为30，长度为50，中间一段圆柱直径为20，长度为430，后端面的一段圆柱长度为30 。装配完成仿真模型。五、 运动分析加速度分析图由加速度分析图可知，机构在2-4s内，加速度基本呈线性分布，所以机构在工作行程中受力呈线性关系，加工出的产

11、品应该完全能够符合设计要求，在做完正行程之后加速度立即增加，使执行构件速度迅速增大，构件迅速退回原处。因此该图表明设计的机构的动力性能符合设计要求速度分析图横轴表示时间t，纵轴表示速度V，开始速度为V=0，在工作行程速度比较平稳，在V=45/s向右推动瓶子，返回行程中，执行构件平均速度约为推程的3倍，所以有急回特性，在0-4s时间内，机构做加速运动，4-13s机构作匀速运动六、 总结经过近两个星期的忙碌，我们终于不负众望将课程设计任务拿了下来，其中有艰辛也有欢乐，在此将其中的经验教训及总结记录下来。 我们选择的设计任务是型材弯卷机，选择用PRO-E工程软件做，对于刚学完机械原理的我们无疑是一道

12、难题，对于从没有接触过PRO-E我们来说更是雪上加霜，但我们没有气馁，我们知道我们所学的专业三维仿真是最终的发展方向，所以我们先从PRO-E 学起，从图书馆借来书仔细阅读，精心研究，不会的就找老师解决，终于略有所成，会将一些简单的模型造出来，接着我们开始研究课题，首先我们仔细阅读题名，从题目下手，题目要求要有急回特性，于是我们首先想到曲柄摇杆机构，这也成为我们方案一的雏形，用齿轮带动曲柄，使摇杆的最大摆角达到90度，满足课题的设计要求，于是第一个方案基本成型，原以为很完美，结果由于一些疏忽，考虑不周，将驱动机构的放置位置放置不当，结果造成受力不均，还有可能出现死点，被老师誉为最不好的方案。接着

13、设计第二个方案，考虑到滚轮加在型材上的切向力为2000N于是从图书馆找到如图方案二的加力机构挪用了过来，考虑到要有急回特性，联想到实习时的牛头刨床有类似的特性，于是也就一并挪用了过来，就这样方案二也就诞生了，此方案基本合理，符合课题要求，由于考虑到杆件较多，计算不是很方便，互换性和实用性不是很好，于是放弃做PRO-E模型。设计第三个方案，可谓经历了一番波折，刚开始的设计方案跟现在看到的是有一定差距的，最先设计时考虑到急回特性，就想到曲柄滑块机构是最有急回特性的机构，不过刚开始是铰链的地方现在是滑块，经仔细研究，激烈讨论，于是换成滑块，不过摆杆摆动的位置是对称的，或许是由于思维惯性的缘故吧！老想照搬课本上已有的东西。最后在做的时候，考虑到力方面得要求，于是几经改正，变成了现在的类似曲柄滑块机构，还有刚开始的齿轮是放在下面的，想这样可能会少些构件，但想来想去就是连不到摆杆上，最后换到上面，这样不仅解决了传动的问题，而且进一步解决了后面的装配的干涉问题，可谓一举多得，存在的缺陷就是使整个机构变得有些许的庞大。整个机构由于加工零件的要求，采用两边完全对称，中间用齿轮传动，驱动力加载在对称中心线任意一侧的一个齿轮上，刚开始的齿轮是大小不一的，而且画出的草图的齿轮不在一条水平线上，但考虑到互换性实用性，以及使装