文档介绍：1 《机械原理》课程设计题目: 洗瓶机设计专业: 班级: 学号: 姓名: 2 机械原理课程设计题目 :洗瓶机推瓶机结构 : 附下图是洗瓶机有关部件的工作情况,待洗的瓶子放在两转动着的导辊上,导辊带动瓶子放转,当推头 M把瓶推向前进时, 转动着的刷子就吧瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗刷完毕时, 后一个待洗的瓶子已进如导辊待推。它的主要工作动作: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及将刷子转动。洗瓶机工作情况示意图 3 3 原始设计数据和设计要求(1) 瓶子尺寸:大端直径 D=80mm ,长 200mm ,小端直径 d=25mm 。(2) 推进距离 l=600mm ,推瓶机构应使推头 M以接近均匀的速度推瓶,平衡地接触和脱离瓶子,然后,推头快速返回原位,准备第二个工作循环。(3) 按生产率的要求,推程平均速度为 v=45mm/s ,返回的平均速度为工作行程三倍。(4) 机构传力性能良好,结构紧凑,制造方便。 4 设计方案及讨论根据设计要求,推头 M可走附下图所示轨迹,而且在 l=600m m 工作行程中作匀速运动,在其前后作变速运动,回程时有急回运动特性。对这种运动要求。通常,要用若干个基本机构组合成的组合机构,各司其职,协调动作,才能实现。在选择机构时,一般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,则往往通过改变基础机构主动件的运动速度来满足。如附图 12 所示为五个机构方案。学生可选择其中一个方案进行尺度设计,并对设计结果进行运动分析。 5. 要求完成的设计工作量(1) 本题设计的时间为 2周。(2) 根据功能要求,确定工作原理和绘制系统功能图。(3) 按工艺动作过程拟定运动循环图。(4) 构思系统运动方案( 至少五个以上) ,进行方案评价,选出较优方案(5) 用解析法对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计,或在尺寸给定的条件下进行运动与动力分析。(6) 绘制系统机械运动方案简图。(7) 编写设计说明书,附源程序和计算结果。 4 设计方案方案一:凸轮全移动副四杆机构自由度 F= 3× 5-2 × 6=1 说明: 此构件上的点 M 可精确地再现要求的轨迹, M 点的运动速度和急回特性有凸轮的凸轮廓形状控制,而且结构紧凑。缺点:由于题目要求推杆的推程为 600mm ,所以凸轮的尺寸太大, 实际中很难是造出如此大尺寸的凸轮, 即使制造出来, 由于凸轮的尺寸大, 重量大、很难保证工艺系统的刚度以及凸轮旋转时产生的偏心, 慢性力 5 方案二:凸轮——链四杆结构 F=3 × 4-2 × 5=1 说明: 此洗瓶机的推瓶机构运动凸轮机构,使推头的运动可以由凸轮的外轮廓线来确定,而连杆机构可以使凸轮的推程放大,达到设计题目要求的行程速度 K=3 。缺点: 推头在推瓶子时与瓶底有碰撞,而推头在推动瓶子时,导辊上移动的摩擦较大,须加载的驱动力也较大,凸轮和柄的运动都存在死点,使机构不平衡。 6 方案三:五杆组合机构自由度 F= 3× 5-2 × 6-2=1 说明: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性。可通过控制该机构的两个输入构建的运动关系来得到,如本方案的凸轮等,此方案为两个自由度的五杆低副机构,图中 1和 4 为两个输入构件,这两构件之间的运动关用凸轮来实现,从而将原来两自由度机构系统封闭成单自由度系统。缺点:用到了五杆机构,而五杆机构的尺寸及运动分析很难确定,而且凸轮尺寸也很大,不利于制造和实现使用。 7 方案四多十曲柄滑块机构的组合机构自由度 F=3 × 7- 2× 10=1 说明: 此洗瓶机的推瓶机构是运用曲柄滑块机构组成,在图示的两十摇杆长度比例为 1:2 时,机构就能达到土木要求的行程速度比 1:3 缺点: 机构用运动的杆件连接,在速度的传动方面不太稳定,而且机械效率不高,而且推头部分与机架之间有摩擦,又降低了机械效率, 对推头的寿命也有影响。 8 方案五(最优方案) 类似牛头刨床的摆动导杆机构说明: 推头部分采用了牛头刨床的核心思想,即摆动导杆机构,题目要求行程速比 K=3, 也就是说曲柄滑块机构的极位夹角, θ=90 °, 用此机构很容易实现,推程为 600mm 也很容易实现, 而且机构紧凑,推杆只要保证在水平面运动,推头就能平稳的推进瓶子,整个机构有发动机经减速器有皮带输出,有齿轮以一定传动比传到每个独立的运动构件上。综合以上五种方案利弊决定第五种方案为最优方案。 9 最终选定方案具体设计 : 推瓶机够极位夹角θ=180 ° (k-1)/(k+1) 推杆等速推程的运动方程为 S=h s /s ?推杆间歇回程的运动方程为 S=h[