题目设计洗瓶机的推瓶机构及其传方案

目录一、课程设计题目………………………………2二、技术参数和设计要求………………………2三、设计提示……………………………………3四、设计任务……………………………………3五、设计方案的拟定和比较……………………4a)设计方案一…………………………………4b)设计方案二…………………………………4c)设计方案三…………………………………5六．最终方案的尺寸设计…………………………6七．传动系统设计…………………………………7a)设计简图以及说明……………………………7b)参数设计………………………………………7八．机构运动的循环图……………………………8九．机构的运动分析………………………………8一、设计题目:设计洗瓶机的推瓶机构及其传动方案下图是洗瓶机有关部件的工作情况示意图。待洗的瓶子放在两个转动着的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶推向前进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗涮完毕时，后一个待洗的瓶子已进入导辊待推。二、技术参数和设计要求(1)瓶子尺寸：大端直径d=80mm，长200mm。(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。(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的3倍。(4)机构传动性能良好，结构紧凑制造方便。三．设计提示实现推瓶机构的推头在工作过程中作近似直线运动轨迹，回程轨迹形状不限，但要有急回运动特性。由上述运动要求，单一的常用的基本机构不容易实现，可以采用组合机构来实现。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，而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。•洗瓶机功能分解：推瓶+转瓶+刷瓶•推杆功能分解：往复运动、急回、减速•洗瓶功能细分：循环运作持续洗瓶四．设计任务（1）进行推瓶机构、洗瓶机构的选型，以实现洗瓶动作要求；（2）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；（3）根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案；（4）机械运动方案的评定和选择；（5）对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；（6）对执行机构进行上机编程分析，检验设计方案；（7）画出机械运动方案简图、运动循环图和传动方案图；（8）完成设计计算说明书一份。五．设计方案的拟定和比较a)方案方案一：连杆凸轮机构此洗瓶机的推瓶机构运用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k=3。可是推头在推动瓶子在导辊上移动时摩擦较大，须加载的驱动力也较大，且凸轮和曲柄的运动都会存在死点，使机构运行不平稳，所以不采用。b)方案二：五连杆机构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性。点M的速度和机构的急回特性可通过控制该机构的两个输入构件间的运动关系来得到。但此方案中完全采用平面连杆设计，杆数较多，虽然容易制造，但由于推程较长，必然会导致机构上的动载荷和惯性力难平衡，会有累积误差，且效率低，所以舍弃方案。c)设计方案三：曲柄滑块机构此洗瓶机的推头部分容易实现行程速度系数比k=3，而且题目要求推头的推程为600mm，此机构也容易满足，推杆只要保证在水平面运动，则推头能很平稳地推进瓶子。而且此机构其优点为工作行程近似均速且制作较简便且承受的负载能力大，且有急回运动特性，计算尺寸也相对简单，造价的成本也不高。综上所述，此方案我认为是最佳机构，所以采用此机构。另外关于洗瓶部分：导辊是给定的，瓶子只能平躺放置，也增加的瓶子的稳定性。导辊的运动由定轴齿轮来完成，两个从动齿轮同向转动带动导辊的同向转动，从而带动瓶子的转动。齿轮带动毛刷在圆形瓶子的表面转动，从而将瓶子的外面洗干净。六．最终方案的尺寸设计根据题目所说返回时的平均速度为工作行程的3倍，可以得出行程速度系数比k=3，由公式)1()1(180kk推出推瓶机构的极位夹角为90°。因此如图所示:以曲柄滑块机构的两极限位置进行计算，当∠OAB=90°，∠OBA=45°，两个极限位置D、E之间的总推程DE=600mm，但DE所在的那个滑杆可以取成700mm,铰链C到达中点的时候，CD=DE/2=300mm,所以BC=300mm,从而得出摆杆长BD=300√2≈424.26mm，所以BC所在的滑杆设计的时候要大于424.26mm.OA与AB的值可任意取但两者是相等的，只要保证O为一个周转副即可所以取OA=AB＝150mm，OB=150√2=212.13mm。要求的工作行程的平均速度为45mm/s,而返回时的平均速度为工作行程的3倍，即回程速度为135mm/s。所以工作行程所用的时间t=600/45≈13.3s,回程所用的时间t=600/135≈4.4s,所以推头在一个来回所用的总时间应为17.7s。由于题目中所要求的速度是接近于匀速，所以为了变于计算取推头来回一趟的总时间为18s,也相当于曲柄OA转一周的周期为18s,所以曲柄的角速度为2∏/18=∏/9rad/s≈0.35rad/s。七．传动系统设计a)设计简图以及说明如图所示，电动机转动，经由一蜗杆带动齿轮6，齿轮6经过传动带动齿轮7，齿轮7再经过传动带动齿轮8，齿轮8带动刷子9转动，最后经由传动齿轮10、12带动刷子11、13。齿轮1经由电动机传递齿轮2转动，齿轮2’带动齿轮3转动，齿轮3’带动导辊4，5转动（图中未画出导辊5,但导辊4,5是由从动齿轮的同向转动带动同向转动的）。b)参数设计推瓶推杆的曲柄是由一个齿轮作为主动轮来转动的，因此主动轮的角速度，以及蜗杆的角速度与曲柄的角速度相同，为0.35rad/s。齿轮齿数为：Z1=10,Z2=30,Z2’=20,Z3=12,Z3’=20,Z4=Z5=10。主动轮的模数m取为4,所以得出齿数为75。蜗杆的齿数为Z6’=18,Z6=72,Z7=144,Z8=36,Z9=144,Z10=36,Z11=144,Z12=36,Z13=144。齿轮之间的传动比：i12=3:1,i26’=3:5,i6’2’=10：9，i2’3=3:5,i33’=5:3,i43’=2:1,i45=1:1,i66’=4:1,i67=2:1,i87=1:4,i98=4:1,i109=1:4,i1110=4:1,i1211=1:4,i1312=4:1。八．机构运动的循环图导辊转动转动推头推程回程刷子转动转动曲柄转动角度0°270°360°九．机构的运动分析