推瓶機機械原理課程設計

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1、 《機械原理課程設計》說明書 課程設計題目: 推瓶機設計 學院： 學號： 設計者: 指導教師: 日期: 2016年 1月 15日 目 錄 1.洗瓶機的工作原理及主要動作 1.1.洗瓶機的工作示意圖1 1.2原始數(shù)據(jù)1 1.3.推瓶機構的設計要求1 2.系統(tǒng)功能圖2 3.推頭運動路線的分析2 4.方案的設計及分析3 4.1方案的設計3 4.2方案的分析與決策4 5.推瓶機運動簡圖繪制5 6.尺寸綜合5 6.1機構運動的尺寸分析確定5 6.1.1設計推導的公式5 6.1.2桿長的確定6

2、6.2分點與推桿的位置與凸輪參數(shù)的設計7 6.3洗瓶機的運動循環(huán)圖7 7.凸輪的設計和廓線繪制8 7.1擺動凸輪的設計8 7.2直動凸輪的設計9 7.3壓力角的檢驗10 7. 4機構尺寸的確定10 8.運動參數(shù)設計10 9.推瓶機動力裝置和傳動系統(tǒng)的設計. 11 10.心得體會12 11.參考文獻12 1.洗瓶機的工作原理及主要動作 洗瓶機如圖2.1所示，待洗的瓶子放在兩個同向轉動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉。當推頭M把瓶子推向前進時，轉動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當前一個瓶子將洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已送入導輥待推。它的主要動作：將到

3、位的瓶子沿著導輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉以及將刷子轉動。 1.1洗瓶機的工作示意圖 圖1.1 洗瓶機工作示意圖 1.2原始數(shù)據(jù) ①瓶子尺寸：大端直徑d=80mm，長200mm。 ②推進距離：600mm。 1.3 推瓶機構的設計要求 1.洗瓶機的推瓶機構：平面連桿機構等常用機構或組合機構。 2.推瓶機構應使推頭M以接近勻速的速度推瓶，推進距離L=600mm然后推頭快速返回原位，準備第二個工作行程。 3.設計組合機構實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進行運動分析。推程時速度要求為，返回時的平均速度為工作行程的3倍。 4.機構的傳動性能好，結構緊湊，制造

4、方便。 5.編寫設計說明書。 2.系統(tǒng)功能圖 推桿勻速推瓶 減速返回 待洗瓶子放入 導輥帶動瓶子轉動 加速返回 推瓶完成 刷子旋轉洗瓶 3. 推頭運動路線的分析 分析設計要求可知：洗瓶機主要由推瓶機構、導輥機構、轉刷機構組成。設計的推瓶機構應使推頭M以接近均勻的速度

5、推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準備第二個工作循環(huán).在運動中，兩個導輥以恒定的轉速轉動，帶動瓶子轉動；刷子也以恒定的轉速轉動；推進距離：推桿機構帶動的M點推進距離為600mm。推程時速度要求為，返回時的平均速度為工作行程的3倍。 根據(jù)設計要求，推頭M可走圖2.4所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應作勻速直線運動，在工作段前后可有變速運動，回程時有急回。由此可根據(jù)其運動軌跡選擇推瓶機構的設計方案。應該選擇具有急回運動特性的機構。 圖3.1 推頭M運動軌跡 對這種運動要求，若用單一的常用機構是不容易實現(xiàn)的，通常要把若干個基本機構組合，起來，設計組合機構。 在設計

6、組合機構時，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機構（基礎機構），而沿軌跡運動時的速度要求，則通過改變基礎機構主動件的運動速度來滿足，也就是讓它與一個輸出變速度的附加機構組合。 4.方案的設計與分析決策 4.1方案的設計 根據(jù)推頭的運動軌跡分析得知推瓶機構主要是控制推頭做推瓶和急回運動，故選擇機構方案可從能實現(xiàn)急回運動的機構考慮。根據(jù)已學知識得知能做急回運動的機構有曲柄滑塊機構，凸輪機構，和連桿組合機構等。他們各自有自己的特點。通過綜合考慮列出如下機構作為參考方案： 方案一：如圖4.1,所示凸輪一鉸鏈四桿機構的連桿2上的M點能基本實現(xiàn)所要求的軌跡. 圖4.1 方案二：如圖4

7、.2，該方案的的運動由凸輪機構和四桿機構協(xié)調(diào)運動完成，這種組合可以很好的對推頭進行控制，不僅結構簡單，體積小，安裝后便于調(diào)試，從經(jīng)濟上也比較合適 圖4.1 雙凸輪連桿組合機構 4.2 方案的分析與決策 方案一中機構由凸輪四桿機構組成，凸輪為原動件，通過滾子及連桿帶動機構做運動。其急回特性由凸輪控制。在該方案中有5個活動構件，其中有一個高副，自由度為1，有確定的運動。但是它的桿比較多，容易產(chǎn)生誤差，不能實現(xiàn)精確的運動。 方案二的運動由凸輪機構和四桿機構協(xié)調(diào)運動完成，這種組合可以很好的對推頭進行控制，不僅結構簡單，體積小，安裝后便于調(diào)試，從經(jīng)濟上也比較合適。其中凸輪軸能很好的協(xié)調(diào)推頭的

8、運動而且工作平穩(wěn)。其缺點是四桿機構的低副之間存在間隙，會產(chǎn)生累計誤差。 要準確的實現(xiàn)給定運動規(guī)律及運動軌跡，凸輪機構是首選，因為盤形凸輪輪廓就是根據(jù)從動件運動規(guī)律來設計的，而任意平面軌跡總可以用 X=x() Y=y() 表示，因此把兩個凸輪機構組合起來就可以準確實現(xiàn)軌跡。而四桿機構在運動規(guī)律、運動軌跡設計中是用逼近的辦法來做的，所以較難準確實現(xiàn)。在方案中，利用了兩個凸輪分別控制X和Y方向上的運動，且連桿不是很多，設計中要求速度也不是很快，所以該方案比較準確。 5.推瓶機運動簡圖繪制 6.尺寸綜合 6.1.1設計推導的公式 6.1.2桿長的

9、設計及確定 1.為了滿足傳動角的一定要求可以初步設計確定桿在兩個特殊位置（推頭位移最大和最小時,并且最大與最小的差值大于等于600mm）所形成的這一夾角所在的范圍。 2.桿長l2與中心距和基圓大小有關，根據(jù)壓力角的范圍可以大概設計出桿l2的長度。 3.同理桿l3的桿長與另外一個凸輪的基圓有關系，同樣在保證滿足壓力角的許可范圍設計桿l3的長度。 4.根據(jù)凸輪壓力角和基圓半徑的關系，使壓力角在許用范圍內(nèi)。 根據(jù)前述推導公式可計算得 L=900mm l1=700mm l3=600mm l2=135mm =133 =26 =47 E=200mm F=140mm

10、 6.2分點和推桿的位置及凸輪參數(shù)的設計 分點和推桿的位置圖 設計中要求推桿在推進過程中的速度為45mm/s,推進行程為600mm，然后做急回運動，工作條件為輕載有急回，因此由推桿和凸輪的的運動規(guī)律，設計如下的參數(shù)： 擺動凸輪： 擺動凸輪 推程角：180 遠休止：40 回程角：100 進休止：40 基圓半徑：90mm 推程：60mm 滾輪半徑：10mm 直動凸輪： 直動凸輪 推程角：260 遠休止：20 回程角：60 進休止：20 推程:60mm 基圓半徑：70mm 6.3.洗瓶機的運動循環(huán)圖 洗

11、瓶機的運動循環(huán)圖如下： 推桿機構帶動的M點（mm/s） 急回 近似勻速直線運動 急回 擺動凸輪（轉角/度） 推程：0-180 遠休止：180-220 回程：220-320 進休止：320-360 直動凸輪(轉角/度) 推程：0-260 遠休止：260-280 回程：280-340 進休止：340-360 導輥（r/min） 勻速轉動 刷子(r/min) 勻速轉動 7.凸輪的設計與廓線的繪制 7.1. 擺動凸輪的設計 擺動凸輪的位移線圖： 根據(jù)位移線圖畫出的凸輪的廓線： 7.2.直動凸輪的設計 直動凸輪的位移線圖

12、如下： 由位移線圖畫出的凸輪廓線如下： 7.3 壓力角的檢驗 實際設計中規(guī)定壓力角的許用值[ɑ]。對擺動從動件，通常取[ɑ]=30，對于直動從動件，通常取[ɑ]=35—45?；爻坛虝r，由于推桿運動是力封閉的，不存在自鎖的問題，所以壓力角的許用[ɑ]=70-80,滾子接觸、潤滑良好和支撐有較好剛性時取數(shù)據(jù)上限否則取下限?，F(xiàn)通過移動從動件和擺動從動件凸輪廓線中可以得出：移動從動件在運動中最大壓力角ɑ=21<[ɑ]；擺動從動件在一個周期內(nèi)的最大壓力角ɑ=15<[ɑ]。 7.4機構尺寸的確定 桿件代號 l1 l2 l3 L 設計參數(shù)值(m

13、m) 700 135 600 900 擺動凸輪 推程角：180 遠休止：40 回程角：100 進休止：40 基圓半徑：90mm 推程：60mm 滾輪半徑：10mm 直動凸輪 推程角：260 遠休止：20 回程角：60 進休止：20 推程:60mm 基圓半徑：70mm 8.運動參數(shù)設計 已知，推程中V=45mm/s,回程時V=135mm/s,所以整個運動周期為：T=t(推程)+t(回程)，所以周期約為T=16.30s,所以凸輪的角速度為0.368rad/s. 9.推瓶機動力裝置和傳動系統(tǒng)的設計 9.1動力裝置的選用

14、因為在推瓶機的運動為輕載有急回的運動，因此查電動機參數(shù)對照表后，選用功率為0.75kw，轉速為910rad/min的電動機。 9.2傳動系統(tǒng)的設計 電動機的轉速為910rad/min,即15.16rad/s,而凸輪所需的轉速為0.368rad/s.因此從電動機到凸輪的傳動過程中需要對電動機的轉速進行減速，減速的傳動比為i=15.16/0.368=41.2.設計為三級減速.傳動系統(tǒng)的示意圖如下： 傳動系統(tǒng)的齒輪參數(shù)： 齒輪 齒數(shù) 模數(shù) 分度圓直徑（mm） Z1 20 2 40 Z2 80 2 160 Z3 20 2 40

15、 Z4 80 2 160 Z5 20 2 40 Z6 52 2 102 10.心得體會 在這一周的的課程設計中，我從一開始學習設計推桿，凸輪，查找資料，確定機構它們的參數(shù)；然后利用用制圖畫運動簡圖，凸輪的位移線圖，凸輪的輪廓線圖等，最后檢驗我設計的參數(shù)是否合理。在這一周的課程設計中，我學會了把課本上的知識與實際得運用。課本上的很多知識都很抽象，比如凸輪的輪廓線和基圓半徑的確定等一些凸輪的參數(shù)的計算公式，計算起來也很繁瑣，需利用電腦軟件計算，通過對這些公式的運用，加深了我對這些知識的理解。通過用CAD畫凸輪的廓線，讓我更加清晰的認識凸輪的工作原理，同時也鍛煉了我的計算機繪圖的能力。在設計中，擺動凸輪的設計比較難。 11.參考文獻 1.《機械原理》——孫恒，陳作模，葛文杰主編-高等教育出版社 2《機械原理課程設計指導書》——戴娟主編-高等教育出版社