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1、新疆大学机械原理课程设计任务书班级: 姓名:课程设计题目：洗瓶机的推瓶机构课程设计完成内容：设计说明书一份（主要包括:运动方案设计、方案的决策与尺度综合、必要的机构运动分析和相关的机构运动简图）发题日期：年_月_日完成日期：年 月 日指导教师:目录1设计题目31.1洗瓶机的主要功能介绍31.2洗瓶机的工作原理3341.3推瓶机构的设计要求31.4推头运动路线的分析52.方案的设计及分析决策62.1凸轮连杆组合方案6672.2凸轮摇杆机构方案72.3五杆组合机构方案82.4方案的分析与决策83尺寸综合103.1机构运动的尺寸分析确定1011113.2凸轮的设计1212133.3压力角的检验及机构
2、尺寸的确定144.心得体会155参考文献161设计题目：洗瓶机的推瓶机构1.1洗瓶机的主要功能介绍随着社会的发展，生活节奏的加快人们对生活水平要求的越来越高，科技也 不断发展，在工业，生活中科技含量已经逐渐体现。本设计主要是针对自动洗瓶 机的推瓶机构进行设计。自动洗瓶机目前已经广泛应用于啤酒及饮料生产线上。该机构的主传动是由 电机变频同步控制。进出瓶分别采用导辊和凸轮连杆组合机构来控制，该机构结 构简单、传动平稳、可靠、噪音小，并且有进出瓶自动回程功能。由导辊的旋转 及推头的推送，通过导辊上方的毛刷将瓶子的外侧刷洗干净。1.2洗瓶机的工作原理洗瓶机如图1.1所示，待洗的瓶子放在两个同向转动的导
3、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。它的主要动作：将到 位的瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。I1 r.l ii輸川 I 嚼图1.1洗瓶机工作示意图1.2.2洗瓶机的技术要求表1.1洗瓶机的技术要求方案代号瓶子尺寸（长X直径）mm， mm工作行程mm生产率个/s急回系数k电动机转速r/minA80X20060015314501.3推瓶机构的设计要求1. 洗瓶机的推瓶机构：平面连杆机构等常用机构或组合机构。2. 推瓶机构应使推头M以接近匀速的速度推瓶，推进距离L=60
4、0mm然后推头快速 返回原位，准备第二个工作行程。3. 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 机构以实现运动轨迹，并对平面连杆机构进行运动分析。4机构的传动性能好，结构紧凑，制造方便。5编写设计说明书。1.4推头运动路线的分析分析设计要求可知：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，本说明书主要介绍洗瓶机的推瓶机构。根据设计要求，推头M可走图，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。由此可根据其运动轨迹
5、选择推瓶机 构的设计方案。应该选择具有急回运动特性的机构。图1.2推头M运动轨迹对这种运动要求，若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方案的设计与分析决策根据推头的运动轨迹分析得知推瓶机构主要是控制推头做急回运动，故选择 机构方案可从能实现急回运动的机构考虑。根据已学知识得知能做急回运动的机 构有曲柄滑块机构，凸轮机构，和连杆组合机构等。他们各自有自己的特点。通 过综
6、合考虑列出如下几种机构作为参考方案：2.1凸轮连杆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图2.1和图2.2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。该机构利用一个凸轮机构和一个连杆机构组成复合机构控制使机构做急回 运动。该机构实现X, Y方向的运动，分别采用了一个摆动推杆盘形凸轮机构和一 个只动
7、推杆盘形凸轮机构组成了一个复合机构。图2.2凸轮连杆组合机构的方案二2.2凸轮摇杆机构方案：2.3五杆组合机构方案:图2.4五杆机构方案2.4方案的分析与决策方案一中机构由凸轮四杆机构组成，凸轮为原动件（由电机带动），通过滚 子及连杆带动机构做运动。其急回特性由凸轮控制。在该方案中有5个活动构件， 其中有一个高副，自由度为1,有确定的运动。但是它的杆比较多，容易产生误 差，不能实现精确的运动。方案二的运动由凸轮机构和四杆机构协调运动完成，这种组合可以很好的对 推头进行控制，不仅结构简单，体积小，安装后便于调试，从经济上也比较合适。 其中凸轮轴能很好的协调推头的运动而且工作平稳。其缺点是四杆机构
8、的低副之 间存在间隙，会产生累计误差。方案三的运动和急回特性主要也是靠凸轮来控制，但是这种控制相当不精 确，只适用于行程较小的运动，如果行程过大的话，凸轮的尺寸必须做的很大， 从经济和实用的角度来看都不太合适。方案四的机构是一个五杆机构，杆1为原动件。这种控制结构简单，制造方 便，但在控制运动方面却有很大的欠缺，急回运动特性不明显。机构中杆件较多 冲击震动较大，不能实现精确运动。要准确的实现给定运动规律及运动轨迹，凸轮机构是首选，因为盘形凸轮轮 廓就是根据从动件运动规律来设计的，而任意平面轨迹总可以用X=x(p)Y=y(p)表示，因此把两个凸轮机构组合起来就可以准确实现轨迹。而四杆机构在运动规
9、 律、运动轨迹设计中是用逼近的办法来做的，所以较难准确实现。在方案二中，利用了两个凸轮分别控制X和Y方向上的运动，且连杆不是很 多，设计中要求速度也不是很快，所以综上所述选择方案二为最后设计的方案。 如图所示：图2.5凸轮连杆组合机构3尺寸综合3.1机构运动示意图3.1洗瓶机推瓶机构运动简图l-+ L = M1l cos申 + L cos申=M112X1 sin * + L sin q = M2 12yM 2 + M 2 +12 一 2M l cos* 一 2M l sin * = Lxy 1x 11y 11A cos * + B sin * + C = 01 1其中：A 二 2M l ,B
10、二 2M l ,C 二 L M2 M2 12x 1y 1xy 1B %；B 2 + A 2 C 2 申=2 arctan 1 A CM 1 sin 申申二 arctan y112 M 1 cos 申x11r+1 = +11231 cos 申 +1 cos 申=E11221 sin 申 +1 sin 申=r + s +1 , 1 = r + s11220301 +1 1 sin (p申=arctan 3112E 1 cos p111 = (E 1 cos p )tan p +1 sin p 11121133.1.2杆长的设计及确定1. 为了满足传动角的一定要求可以初步设计确定杆11和14在两个特
11、殊位置 （推头位移最大和最小时）所形成的这一夹角所在的范围。2. 杆长12与中心距和基圆大小有关，根据压力角的范围可以大概设计出杆 12的长度。3. 同理杆13的杆长与另外一个凸轮的基圆有关系，同样在保证满足压力角 的许可范围设计杆13的长度。根据前述推导公式可计算得14=900mm1i=700mm13=600mm12=135mm01=1330 2=260 3=47E=200mmF=140mm3.2凸轮的设计对应C点的工作行程时：0。=200,远休止角001=30；对应C点的回程时:0。，=100 近休止角 0 02=30-3 4 5 C 3_1!图3.2分点与推杆的工作位置0 =图3.3摆动
12、凸轮的角位移线图图3.5直动推杆的位移线图图3.6直杆推动盘形凸轮廓线3.3压力角的检验及机构尺寸的确定实际设计中规定压力角的许用值a。对摆动从动件，通常取a=4050, 对于直动从动件，通常取a=3038。滚子接触、润滑良好和支撑有较好刚性 时取数据上限否则取下限。现通过移动从动件和摆动从动件凸轮廓线中测得：移 动从动件a=17a,摆动从动件a=12a。都符合许用值，且符合设计要求。3.4机构尺寸的最终确定表3.1机构杆件设计参数杆件代号l1l2l3l4设计参数值(mm)700135600900表3.2凸轮的设计参数参数名称推程角近休止角回程角远休止角基圆半径压力角摆动凸轮200301003
13、090mm17直动凸轮2800602072mm124心得体会5参考文献1 孙恒，陈作模主编机械原理（第七版）北京：高等教育出版社，20062 邹慧君主编机构系统设计上海：上海科学技术出版社，19953 王淑仁主编机械原理课程设计科学出版社，2006456789仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur fur den persdnlichen fur Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l etude et la recherche uniquement a des fins personnelles; pas a des fins commerciales.TonbKO gn只 nwgen, KOTopbie ucnonb3yQTC只 gn只 o6yqeHU只，uccnegoBaHU叼 u He gonxHN uc
