機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)之洗瓶機(jī)

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機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--洗瓶機(jī) 院 系： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 年 級(jí)： 2014級(jí) 學(xué)生姓名： 郭 凡 學(xué) 號(hào)： 2014280140207 指導(dǎo)教師： 金桂芹 同 組 人： 劉斌 尤龍 2016年1月 摘 要 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是使學(xué)生全面、系統(tǒng)掌握和深化機(jī)械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)以及應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)工程實(shí)際各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)能力的一門課程。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立思考與分析問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。 洗瓶機(jī)主要是由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成，主要是由進(jìn)瓶瓶機(jī)構(gòu)把瓶子送到兩個(gè)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動(dòng)瓶子轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)推頭把瓶子向前推時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)的刷子就把瓶子外面洗干凈。洗完之后又由出瓶機(jī)構(gòu)送出機(jī)構(gòu)。 我設(shè)計(jì)的是一個(gè)很簡(jiǎn)單的洗瓶機(jī)構(gòu)，由傳送帶作進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)，輸入瓶子后，把推頭變化一下，變成了一把內(nèi)刷子，在推的同時(shí)一邊洗著瓶子內(nèi)部，然后由外刷子洗刷外面，在推頭推動(dòng)瓶子的同時(shí)，瓶子內(nèi)外都得到了清洗。當(dāng)走完導(dǎo)輥后，瓶子就順著出瓶軌道滑到箱子里面。由于專業(yè)知識(shí)不是很充足，所以設(shè)計(jì)有很多的缺陷，可能實(shí)用性不是那么強(qiáng)，但是我還是從當(dāng)中學(xué)到了好多知識(shí)。 目 錄 1、 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)3 1.1 設(shè)計(jì)題目4 1.2 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求4 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)5 1.4 原始數(shù)據(jù)5 2、 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)6 2.1 分析設(shè)計(jì)要求6 2.2 推瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)6 3、 進(jìn)瓶裝置設(shè)計(jì)7 3.1 進(jìn)瓶裝置簡(jiǎn)圖7 3.2 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)8 3.3 運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)8 4、 洗瓶裝置設(shè)計(jì)8 4.1 洗瓶裝置簡(jiǎn)圖8 4.2 洗瓶設(shè)計(jì)說(shuō)明8 五、推瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)9 5.1 推瓶起點(diǎn)設(shè)計(jì)9 5.2 推瓶終點(diǎn)設(shè)計(jì)9 六、洗瓶機(jī)總體方案設(shè)計(jì)10 6.1 方案的總體方案及運(yùn)動(dòng)說(shuō)明11 七、課程設(shè)計(jì)總結(jié)12 參考文獻(xiàn)13 1、 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.1設(shè)計(jì)題目 洗瓶機(jī)主要是由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成。待洗的瓶子放在兩個(gè)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)推頭M把瓶子推向前進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)著的刷子就把瓶子外面洗凈。當(dāng)前一個(gè)瓶子將洗刷完畢時(shí)，后一個(gè)待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。如圖1所示。 1.2 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求： 表1.1 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求 方案號(hào) 瓶子尺寸 （長(zhǎng)直徑） mm，mm 工作行程 mm 生產(chǎn)率 個(gè)/min 急回系數(shù)k 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min A φ100200 600 3 3 1440 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù) （1）.洗瓶機(jī)應(yīng)包括齒輪、平面連桿機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)。學(xué)生應(yīng)該提出兩種以上的設(shè)計(jì)方案并經(jīng)分析比較后選定一種進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （2）.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。 （3）.畫(huà)出機(jī)器的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 （4）.設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)要求，并對(duì)從動(dòng)桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。也可以設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡，并對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。繪出運(yùn)動(dòng)線圖。 （5）.其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 （6）.編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 1.4 原始數(shù)據(jù) （1）、瓶子尺寸：長(zhǎng)度L=100mm，直徑D=200mm。 （2）、推進(jìn)距離S=600mm，推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推移接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后推頭快速返回原位，準(zhǔn)備進(jìn)入第二個(gè)工作循環(huán)。 （3）、按生產(chǎn)率每分鐘3個(gè)的要求，推程的平均速度v=45mm/s，返回時(shí)的平均速度為工作時(shí)的平均速度的三倍。 （4）、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440 r/min。 （5）、急回系數(shù)3。 二、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 2.1 分析設(shè)計(jì)要求 由題目可知：洗瓶機(jī)主要由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成。設(shè)計(jì)的推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭M以接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準(zhǔn)備第二個(gè)工作循環(huán)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，推頭M可走圖1 所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應(yīng)作勻速直線運(yùn)動(dòng)，在工作段前后可有變速運(yùn)動(dòng)，回程時(shí)有急回。 圖1 推頭M運(yùn)動(dòng)軌跡 對(duì)這種運(yùn)動(dòng)要求，若用單一的常用機(jī)構(gòu)是不容易實(shí)現(xiàn)的，通常要把若干個(gè)基本機(jī)構(gòu)組合，起來(lái)，設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)。 在設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)時(shí)，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機(jī)構(gòu)（基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)），而沿軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度要求，則通過(guò)改變基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)滿足，也就是讓它與一個(gè)輸出變速度的附加機(jī)構(gòu)組合。 2.2 推瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 推瓶機(jī)構(gòu)的方案：根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求,推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)為一具有急回特性的機(jī)構(gòu),為了提高工作效率,一是行程速比變化系數(shù)K盡量大一些;在推程(即工作行程)中,應(yīng)使推頭作直線運(yùn)動(dòng),或者近似直線運(yùn)動(dòng),以保證工作的穩(wěn)定性,這些運(yùn)動(dòng)要求并不一定都能得到滿足,但是必須保證推瓶中推頭的運(yùn)動(dòng)軌跡至少為近似直線,以此保證安全性。 推頭的運(yùn)動(dòng)要求主要是滿足急回特性,能滿足急回特性的機(jī)構(gòu)主要有曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 運(yùn)用前述設(shè)計(jì)的思想方法,再考慮到機(jī)構(gòu)的急回特性和推頭做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)， 所以根據(jù)要求，本機(jī)構(gòu)采用了擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 2.2.1 凸輪－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)方案 如圖2所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿2上點(diǎn)M走近似于所要求的軌跡，M點(diǎn)的速度由等速轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪通過(guò)構(gòu)件3的變速轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制。由于此方案的曲柄1是從動(dòng)件，所以要注意度過(guò)死點(diǎn)的措施。 圖2 凸輪－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的方案 3、 進(jìn)瓶裝置設(shè)計(jì) 3.1 進(jìn)瓶裝置簡(jiǎn)圖 圖3-1進(jìn)瓶裝置簡(jiǎn)圖 3.2 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 我設(shè)計(jì)的是當(dāng)主動(dòng)撥盤 （ 缺口圓盤）勻速轉(zhuǎn)一周， 從動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)90， 而傳動(dòng) 帶的導(dǎo)桿也轉(zhuǎn)過(guò)90， 而 且要等于一個(gè)瓶子的長(zhǎng)度 。 而所用時(shí)間是洗瓶裝置的 一個(gè)來(lái)回，即：T=20s則有： 主動(dòng)撥盤角速度w=2π/20s =0.314rad/s. 3.3運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) 在這里我選用的是槽輪間隙機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行瓶子的進(jìn)瓶主要構(gòu)件，負(fù)責(zé)把瓶子傳送到洗瓶裝置上。因?yàn)榘凑丈a(chǎn)率為3/min得到每洗一個(gè)要20s，所以我設(shè)計(jì)主動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間為20s，這樣從動(dòng)撥盤就每20s轉(zhuǎn)動(dòng)90，再讓它轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)的路程等于一個(gè)瓶子的長(zhǎng)度即200mm，則可以確定主動(dòng)帶輪1的半徑R1，因?yàn)閟=v1*R1=200mm，v1=W*R1，由3.2可知：W=0.314rad/s，所以R1≈100mm。 4、 洗瓶裝置設(shè)計(jì) 4.1 洗瓶裝置簡(jiǎn)圖 4.2 洗瓶設(shè)計(jì)說(shuō)明 我這里推頭特意設(shè)計(jì)成可以洗內(nèi)表面的刷子，它比瓶子的內(nèi)徑稍大一些，瓶子下來(lái)時(shí)，在推頭的作用下，后面又有洗外表面刷子的阻力，內(nèi)刷子就可以很輕松的插入瓶?jī)?nèi)，待到推頭的擋板抵到瓶口后就可以推著瓶子走了。隨著導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，瓶子內(nèi)外表面都得到很好的清洗。 另外，值得注意的一點(diǎn)是，內(nèi)刷子因?yàn)橐斓狡孔永锩?，所以要選用軟一點(diǎn)刷子，方便輕易的伸到瓶里面而不影響瓶子移動(dòng)。還有就是內(nèi)刷子的刷桿也要用軟一點(diǎn)橡膠棒，方便瓶子洗好時(shí)，借助重力好脫離內(nèi)刷子，順著出瓶軌道滑出，滑到裝瓶箱。 5、 推瓶裝置 5.1 推瓶起點(diǎn)設(shè)計(jì) 5.1.1起點(diǎn)時(shí)的簡(jiǎn)圖 5.1.2 推瓶起點(diǎn)設(shè)計(jì)說(shuō)明 上圖是剛剛開(kāi)始推瓶時(shí)候，凸輪轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)，推桿回到最左端，此時(shí)，剛好進(jìn)瓶裝置送下一個(gè)瓶，內(nèi)刷子隨推桿插入瓶子內(nèi)，刷毛盡量選用軟性材料，方便內(nèi)刷子插入瓶?jī)?nèi)，這樣隨著凸輪帶動(dòng)推桿內(nèi)刷子先伸進(jìn)瓶子內(nèi)，等推頭擋板抵到瓶口時(shí)，瓶子才受到推桿的推力，推頭才會(huì)推動(dòng)瓶子運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行外表面的清洗，一直到導(dǎo)輥完。 5.2 推瓶終點(diǎn)設(shè)計(jì)說(shuō)明 5.2.1 終點(diǎn)時(shí)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖 5.2.2 推瓶終點(diǎn)設(shè)計(jì)說(shuō)明 上圖是推瓶到終點(diǎn)的時(shí)候，凸輪轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)，推桿回到最右端，此時(shí)，瓶子在推桿的作用下，走到導(dǎo)輥末，在重力的作用下，瓶子沿內(nèi)刷子隨隨刷桿滑入瓶子出瓶軌道內(nèi)，刷桿和刷毛盡量選用軟性材料，方便瓶子滑入出瓶滑道內(nèi)，這樣隨著凸輪帶動(dòng)推桿內(nèi)刷子先退出瓶子內(nèi)，瓶子滑出內(nèi)刷子后，瓶子才落到出瓶滑道內(nèi)，推頭才會(huì)繼續(xù)做回復(fù)運(yùn)動(dòng)，不過(guò)要避免死點(diǎn)的產(chǎn)生，才能穩(wěn)定的進(jìn)行下一個(gè)瓶子內(nèi)外表面的清洗，一直循環(huán)工作。 6、 洗瓶機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 6.1 方案總體方案及運(yùn)動(dòng)說(shuō)明 6.1.1 總體方案簡(jiǎn)圖 6.1.2 方案運(yùn)動(dòng)說(shuō)明 首先動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)輸出，因?yàn)樾枰乃俣炔皇呛芨?，所以要?jīng)過(guò)減速箱減速，再經(jīng)過(guò)帶傳動(dòng)傳給齒輪1，齒輪一又傳給齒輪2帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。 導(dǎo)輥傳動(dòng)：由齒輪3帶動(dòng)齒輪4使外面一根導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)；再由齒輪4帶動(dòng)齒輪5，齒輪5 又帶動(dòng)齒輪6使里面那根導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)辇X輪4和齒輪6大小一樣，齒輪5主要是保證兩導(dǎo)輥轉(zhuǎn)向一致，這樣既保證速度一樣，也保證了旋轉(zhuǎn)方向一樣。 進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)：進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)借助齒輪4帶動(dòng)齒輪7，又由齒輪7帶動(dòng)的軸旋轉(zhuǎn)，再由軸帶動(dòng)蝸輪蝸桿B，然后蝸輪蝸桿B帶動(dòng)齒輪9，再由齒輪9帶動(dòng)間歇機(jī)構(gòu)槽輪完成瓶子的輸進(jìn)。 洗瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)：洗瓶機(jī)構(gòu)是通過(guò)齒輪6帶動(dòng)齒輪8，齒輪8帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再由軸帶動(dòng)蝸輪蝸桿C，然后再通過(guò)蝸輪10傳給齒輪13，而齒輪13通過(guò)左右各一個(gè)小齒輪（齒輪12和齒輪14）傳給同尺寸的齒輪11和齒輪15，這樣也保證了它們?nèi)齻€(gè)齒輪（齒輪11、齒輪13和齒輪15）轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速相同。三個(gè)齒輪又把動(dòng)力傳給刷子，通過(guò)三個(gè)外刷子的旋轉(zhuǎn)來(lái)清洗瓶子的外表面。 推瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)：由蝸輪蝸桿A帶動(dòng)齒輪16，再由齒輪16傳給凸輪的齒輪，再由凸輪的齒輪帶動(dòng)凸輪--鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)推瓶機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 七、課程設(shè)計(jì)總結(jié) 機(jī)械原理設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)活動(dòng)中不可或缺的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。通過(guò)了課程設(shè)計(jì)使我從各個(gè)方面都受到了機(jī)械設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，對(duì)機(jī)械的有關(guān)各個(gè)零部件有機(jī)的結(jié)合在一起得到了深刻的認(rèn)識(shí)。 此次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目很有意義考察的知識(shí)點(diǎn)也很全面，有凸輪設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析，還有齒輪的設(shè)計(jì)及電動(dòng)機(jī)的選擇等，還有CAD制圖，以及各種設(shè)計(jì)方案的比較，這不僅培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用大學(xué)幾年里所學(xué)的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神。全體組員共同探討，雖然只有兩個(gè)人，但是解決了許多個(gè)人無(wú)法解決的問(wèn)題。同時(shí)，我深刻地認(rèn)識(shí)到了自己在知識(shí)的理解和接受應(yīng)用方面的不足。由于這次設(shè)計(jì)時(shí)間緊迫，有很多地方還有不足，有待改進(jìn)，今后的學(xué)習(xí)過(guò)程中，我會(huì)更加認(rèn)真努力學(xué)習(xí)！ 由于在設(shè)計(jì)方面我們沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，理論知識(shí)學(xué)的不牢固，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題，如：在選擇計(jì)算齒輪組時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)誤差，如果是聯(lián)系緊密或者循序漸進(jìn)的計(jì)算誤差會(huì)更大，在查表和計(jì)算上精度不夠準(zhǔn)，也在這次設(shè)計(jì)中認(rèn)識(shí)到自己的不足以及專業(yè)方面知識(shí)的欠缺，希望以后加以改進(jìn)。 參考文獻(xiàn) [1] 裘建新. 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì). 北京. 高等教育出版社，2010.7. 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