推瓶机机械原理课程设计

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1、机械原理课程设计说明书课程设计题目：推瓶机设计学院：学号：设计者： _指导教师：日 2016 年 1 月 15 日 期:I.洗瓶机的工作原理及主要动作1.1.洗瓶机的工作示意图 11. 2原始数据 11.3.推瓶机构的设计要求 12系统功能图23. 推头运动路线的分析 24. 方案的设计及分析 34. 1方案的设计 34. 2方案的分析与决策 45. 推瓶机运动简图绘制 56. 尺寸综合 56.1机构运动的尺寸分析确定 56.1.1设计推导的公式 56.1.2杆长的确定 66. 2分点与推杆的位置与凸轮参数的设计 76.3洗瓶机的运动循环图 77. 凸轮的设计和廓线绘制 87.1摆动凸轮的设计

2、 87.2直动凸轮的设计 97.3压力角的检验 107. 4机构尺寸的确定 108. 运动参数设计 109. 推瓶机动力装置和传动系统的设计1110. 心得体会 1211参考文献12机械原理课程设计1. 洗瓶机的工作原理及主要动作洗瓶机如图2.1 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。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。1.1洗瓶机的工作示意图图1.1 洗瓶机工作示意图1.2原始数据 瓶子尺寸：大端直径d=80m

3、m，长200mm。 推进距离：600mm。1.3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=600mn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。推程时速度要求为v 45mm/s，返回时的平均速度为工作行程的3倍。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。2. 系统功能图推杆匀速推瓶导辊带动瓶子转动加速返回 推瓶完成刷子旋转洗瓶3. 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

4、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在运动中，两个导辊以恒定的转速转动，带动瓶子转动； 刷子也以恒定的转速转动；推进距离：推杆机构带动的M点推进距离为600mm。推程时速度要求为v 45mm/s，返回时的平均速度为工 作行程的3 倍。根据设计要求，推头M可走图2.4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。由此可根据其运动轨迹选择推瓶 机构的设计方案。应该选择具有急回运动特性的机构。图3.1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

5、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。4. 方案的设计与分析决策4.1方案的设计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推瓶和急回运动， 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。通过综合考虑列 出如下机构作为参考方案：方案一：如图41,所示凸轮一铰链四杆机构的连杆2上的M点能基本实现 所要求 的轨迹.可

6、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图 41 双凸轮连杆组合机构4.2 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，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。 其缺点是四杆机构的低副之 间存在间隙，

7、会产 生累计误差。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()Y=y() 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 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。在方案中，利 用了两 个凸轮分别控制 X 和丫方向上的运动，且连杆不是很多，设计中要求速度 也不是很快， 所以该方案比较准确。06. 尺寸综合6.1.1 设计推导的公式llllCOSL cos M1 2 xlsinLsin My21 2 yM2My l 2M l cos1 x 1AcosBsin22

8、M l sin L y 1 1其中：A 2Ml ,B 2MlC L2 M；x 1 yMlf22arcta nC2B2M lsiny 11arcta n2M1cosx11l1 l21 3lcosLeosE1121sin1 sinr s 1,1Q11sinarcta n3iiE1cos11l (E l cos )tan l sin l1 1 2 1 1 36.1.2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在两个特殊位置（推头位移最大和 最小时，并且最大与最小的差值大于等于600mr） i所形成的这一夹角所在的围。2杆长I 2与中心距和基圆大小有关，根据压力角的围可以大概设计出

9、杆l2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围设 计杆1 3的长度。4根据凸轮压力角和基圆半径的关系，使压力角在许用围。根据前述推导公式可计算得L=900mm H=700mm 2=600mm E135mm1=133o2=26o 3=47oE=200mm F=140mm6 2 分点和推杆的位置及凸轮参数的设计分点和推杆的位置图设计中要求推杆在推进过程中的速度为45mm/s，推进行程为600mn，然后做急回运动，工作条件为轻载有急回，因此由推杆和凸轮的的运动规律，设计如下的参数：摆动凸轮：摆动凸推程角：远休止:口程角：进休止：基圆半推程：滚轮半轮18040

10、10040径：90mm1 60mm径：10mm直动凸轮:直动凸轮推程角：远休止：回程角：进休止：推基圆半260206020程:60mm径：70mm63洗瓶机的运动循坏图洗瓶机的运动循环图如下:推杆机构带动的M 点（mm/s）急回近似匀速直线运动急回摆动凸轮（转角/推程：远休止：180-220回程：220-320进休止：度）0-180320-360直动凸轮（转角/推程：远休止：260-280回程：280-340进休止：度）0-260340-360导辊（r/min）匀速转动刷子(r/mi n)匀速转动7. 凸轮的设计与廓线的绘制7.1.摆动凸轮的设计摆动凸轮的位移线图:根据位移线图画出的凸轮的廓线

11、:72 直动凸轮的设计直动凸轮的位移线图如下:由位移线图画出的凸轮廓线如下:Y7.3压力角的检验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=30o,对于直动 从动件，通常取 a=35o 450。回程程时，由于推杆运动是力封闭的，不存在自锁的问题，所以压力角的许用a=70o-80o，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可以得出：移动从动件在运动中最大压力角a =21oV a ；摆动 从动件在一个周期的最大 压力角a=15oV a。摆动凸推程角：远休止：回程角：进休止：基圆半推程：轮1804010040径：90mm1 60m

12、m径：10mm7.4机构尺寸的确定杆件代号lil2l3L设计参数值(mm)700135600900滚轮半直动凸轮推程角：远休止：回程角：进休止：推基圆半260206020程:60mm径：70mm已知，推程中V=45mm/s回程时V=135mm/s所以整个运动周期为：T二t （推 程）+t （回程）， 所以周期约为T=1630s,所以凸轮的角速度为0368rad/s9. 推瓶机动力装置和传动系统的设计91动力装置的选用因为在推瓶机的运动为轻载有急回的运动， 因此查电动机参数对照表后，选用 功率为0. 75kw，转速为910rad/min的电动机。92传动系统的设计电动机的转速为910rad/mi

13、n,即1516rad/s,而凸轮所需的转速为0368rad/s. 因此从电动机到凸轮的传动过程中需要对电动机的转速进行减速，减速的传动比为i=1516/0368=412设计为三级减速传动系统的示意图如下：凸轮机构Z2Z3 Z6nM F Z1 Z4 三Z5传动系统的齿轮参数:齿轮齿数Z120Z280Z320Z480Z520Z652模数分度圆直径(mr)24021602402160240210210.心得体会在这一周的的课程设计中，我从一开始学习设计推杆，凸轮，查找资料，确 定机构它们的参 数；然后利用用制图画运动简图，凸轮的位移线图，凸轮的轮廓 线图等，最后检验我设计的参数 是否合理。 在这一周的课程设计中，我学会了把 课本上的知识与实际得运用。课本上的很多知 识都很抽象，比如凸轮的轮廓线和 基圆半径的确定等一些凸轮的参数的计算公式， 计算起来也 很繁琐，需利用电脑 软件计算，通过对这些公式的运用，加深了我对这些知识的理解。通过用 CAD 画凸轮的廓线，让我更加清晰的