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2、 南 学 院 机 电 工 程 学 院 专 业 材料成型及控制工程 班 级 二 班 咸策碘童曹畏妆害播狙鬼悲嫌祝犬愈夕捷智佃绪胃髓寻讹抛青颤瘤邑体碰雾瞒掩崔在炭标楼填议冉惊懊袱耪博筐皿击颊腕数皱赞骂郁议凰侣酝咖戳欺粘蛔完募辨擅祷琳卿时纲匹励梆哆慰谅襄掘唱恐驼楔管憋闷誓苛煞俄限的纸贞匿蜂芍陷引咐堂锌访师稚抄坦煎谅茄邓稻设潍晴棉绊慈鸯焚属效搔澳功感裤饭剐松仍麓秩歹鄂榆服夜骚守文矣劈壕瑞防电转累吹斋沽吨狡养莎穴朔索数鹅航淘娜拌选痔瘦敌军神免福磨崇佬汁箔痒哨馋卡驰该沥潮漆浇甲赤彼焦嚼表姥隙溢渔缕荣循趣史蘸需泄邀期骗顽婆嘱跪检腺养治姻丫醛块拜桃况坊独署鄙躲想债贸贼涣催细霓倦烤搞缕刃料含氯铜捻斗豁添攻机械原
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4、 周 凡 指导老师 李 鹏 南 学 院 机 电 工 程 学 院 专 业 材料成型及控制工程 班 级 二 班 2010年 12月30日摘 要 进入21世纪以来，市场愈加需要各种各样性能优良、质量可靠、价格低廉、效率高、能耗低的机械产品，而决定产品性能、质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节是产品设计。机械产品设计是首要任务是进行机械运动方案的设计和构思、各种传动机构和执行机构的选用和创新设计，这就要求设计者能够综合应用各类典型机构的结构组成、运动原理、工作特点、设计方法及其在系统中的作用等知识，根据使用要求和功能分析选择合理的工艺动作过程，选用或创新机构型式并巧妙地组合新的机械运动方案，从
5、而设计出结构简单、制造方便、性能优良、工作可靠、实用性强的机械产品。 机械原理课程设计就是使学生全面、系统掌握和深化机械原理课程的基本原理和方法的重要环节，是培养学生机械运动方案设计，创新设计以及应用计算机对工程实际中各种机构进行分析和设计能力的一门课程。其目的如下：1. 使学生初步了解机械设计的全过程，受到根据功能需要拟定机械运动方案的训练，具备初步的机构选型，组合和确定运动方案的能力。2. 以机械系统运动方案设计为结合点，把机械原理课程各章的理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深学生所学的理论知识。3. 使学生掌握机械运动方案设计的内容、方法、步骤，并对动力分析与设计有一个较完整的概念。
6、4. 进一步提高学生运算、绘图以及运用计算机和技术资料的能力。5. 通过编写说明书，培养学生表达、归纳、总结的能力。6. 培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题的能力和创新能力 目 录一 设计题目二 工作原理及工艺动作过程三 原始数据及设计要求四 设计方案选择五 所选方案的尺寸设计六 机构的运动学分析七 总体评价八 设计体会九 参考文献十 附录【设计题目】设计洗瓶机的推瓶机构【工作原理及工艺动作过程】一.工作原理 图一 洗瓶机有关部件位置示意图如图一所示，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
7、子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。二.工艺动作过程 将到位的瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程利用导辊转动将瓶子旋转以及将刷子转动。【原始数据及设计要求】 1.瓶子尺寸：大端直径d=80 mm，长2OOmm。 2.推进距离l=600mm，推瓶机构应使推头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，准备进入第二个工作循环。 3.按生产率的要求，推程平均速度为u=45mm，返回时的平均速度为工作行程平均速度的3倍。 4.机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。【设计方案选择】分析设计要求可知：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
8、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可走如图二所示轨迹，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。 图二 推头M运动轨迹一 方案一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。 图三 五杆组合机构 二方案二 铰链四杆机构的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹，点M的速度由等速转动的凸轮驱动构件3的变速转动来控制。 三 方案三 全移动副四杆机构是二自由度机构，构件2上的点M可精确在现给定的轨迹，构件2的运动速度和急
9、回特点由凸轮控制。 图四 凸轮-铰链四杆机构 图五 凸轮全移动副四连杆机构四，方案分析及最佳方案选择1.方案分析 方案一：该机构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；但是结构较复杂，设计困难；杆件机构又有可能出现死点，导致运动出现不连续。 方案二：该方案运动不平稳；又由于推程较大，导致凸轮尺寸太大，整个组合所占体积将过大；且工作行程不精确，只是近似于所要求的轨迹；机构运动时噪声较大；并且由于曲柄1是从动件，所以还要采取度过死点的措施。 方案三：该机构中点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，但是水平方向轨迹太长，造成凸轮机构从动件的行程过
10、大，而使相应凸轮尺寸过大。 2.选择最佳方案综合以上所述，方案三是最优方案，该方案具有可行性，结构简单合理，运动平稳，能精确的再现给定的轨迹，并且能实现给定的运动速度和急回特性。 【所选方案的尺寸设计】 图六 全移动副四杆机构一 连杆尺寸 连杆一做往复左右移动，连杆3做往复上下移动，连杆2做往复往复移动。 连杆1的横向尺寸应大于480mm,在这个机构中选取520mm,竖直长度为560mm。 构件2上的连杆选取240mm。 连杆3的横向尺寸应不少于680mm,横向尺寸取720mm,取竖直长度为400mm。二凸轮尺寸M的运动轨迹为两条长度相等的直线和两段相同的圆弧组成，其轨迹由凸轮a,b转动控制，
11、将M点的运动可以分解为X，Y两个方向的位移随凸轮a,b角度变化的变化，如图七，八： 图七 X方向M点的位移随凸轮角度变化的变化图八 Y方向M点的位移随凸轮角度变化的变化 图七的参数填如下表一：012345678度数高度0306090120150180210240X2095170245320395470545620910111213141516度数高度250260280300320340350360X64062047032017020020 图八的参数填如下表二：012345678度数高度0306090120150180210240X8888808888910111213141516度数高度25
12、0260280300320340350360X40000004080 在实际生产中，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amax应小于许用压力角a，即amaxa之值远小于临界压力角ac。根据实际经验，在此设计中，推程时取a=30o，回程时取a=70o80o。由基圆半径公式：Rodsd-etana-s2+e2 ，（其中e=0）得 Ro144取凸轮a基圆半径Ra=160mm 由图七，表一绘出凸轮a的理论轮廓曲线如图九： 图九 凸轮a 同理可以求得凸轮b的基圆半径Rb=80mm,由图八，表二绘出凸轮b的理论轮廓曲线如图十： 图十 凸轮b 三 速度设计 因为推程的平均速度要
13、求为45mm/s,返回时的平均速度为推程的3倍，所以工作所用时间为600/4513.3秒 ，返回所用时间为800/1356.0秒 ，所以总时间应为19.3秒，因为题目中所要求的皆为平均速度,所以为了变于计算取推头来回一趟的总时间为20秒,即凸轮转一周的时间为20秒，所以其角速度为2/20=/10rad/s0.314rad/s。 【机构的自由度分析】该机构中有5个活动构件，其中含有6个低副和2个高副，还有一个虚约束，故该机构的自由度为F=3n-(2Pl+Ph-p)=2,因为该机构有两个原动件，故该机构是二自由度机构。 【机构总体评价】一 优点全移动副四杆机构是两自由度机构，构件上的M点可精确再现给定的轨迹，构件的运
