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文檔簡介
1、<p> 奶茶封蓋機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p><b> 目錄</b></p><p> 一.課程設(shè)計(jì)任務(wù)及工作要求 ...................................1頁</p><p> 二.擬定工藝原理圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖..................................2 頁<
2、;/p><p> 三.設(shè)計(jì)總圖.................................... ...............3 頁</p><p> 四.壓蓋、插管、移送的執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型..............................4頁</p><p> 1.封蓋和插管的執(zhí)行機(jī)構(gòu)................................
3、........4頁</p><p> 2.間隙運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型........................................6頁</p><p> 3.移送的執(zhí)行構(gòu)選型............................................8頁</p><p> 五.機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析..................
4、....................10頁</p><p> 1.擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)................................................10 頁</p><p> 2.槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析......................................11頁</p><p> 3.凸輪搖桿組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).
5、.....................................11頁</p><p> 4.傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)..............................................14頁</p><p> 5.工作臺(tái)的設(shè)計(jì)................................................15 頁</p><
6、p> 六.小組總結(jié)....................................................16 頁</p><p><b> 奶茶封蓋機(jī)設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 設(shè)計(jì)題目</b></p><p> 該機(jī)在奶茶自產(chǎn)自銷網(wǎng)點(diǎn)使用,以降低營業(yè)員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工效。操作
7、者將裝有奶茶的紙杯放上工作臺(tái),由封蓋插管機(jī)自動(dòng)完成如下動(dòng)作:</p><p><b> 1)封蓋;</b></p><p> 2)插入吸管(方便顧客當(dāng)場飲用);</p><p> 3)移送到柜臺(tái)上,停歇適當(dāng)時(shí)間讓顧客取走奶茶。</p><p><b> 原始數(shù)據(jù):</b></p>
8、<p> 1)生產(chǎn)率為每分鐘20杯;</p><p> 2)機(jī)器與柜臺(tái)之間的距離1000mm~1200mm;</p><p><b> 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求</b></p><p> 1)擬定工藝原理圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖;</p><p> 2)進(jìn)行封蓋、插管、移送的執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型;</p>&l
9、t;p> 3)進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合方案的評(píng)定和選擇,畫出執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合方案示意圖;</p><p> 4)選擇電動(dòng)機(jī)的適當(dāng)轉(zhuǎn)速,擬定傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比;</p><p> 5)畫出包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案示意圖;</p><p> 6)對傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺度綜合,按比例在圖紙(A2或A3)上畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖;</p>
10、<p> 7)對主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,畫出運(yùn)動(dòng)線圖;</p><p> 8)對奶茶封蓋機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖進(jìn)行三維造型和運(yùn)動(dòng)模擬;</p><p> 9)編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。</p><p> 二.工藝原理圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</p><p> 由電動(dòng)機(jī)通過凸輪搖桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),對奶茶進(jìn)行送進(jìn)、壓蓋、插管、送出的工序,
11、以滿足每分鐘20杯的生產(chǎn)要求,其核心為槽輪機(jī)構(gòu),使整個(gè)工作臺(tái)做間歇運(yùn)動(dòng)。</p><p><b> 工藝原理圖</b></p><p><b> 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</b></p><p><b> 三.設(shè)計(jì)總圖:</b></p><p> 說明:電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶輪,使皮帶輪逆時(shí)
12、針轉(zhuǎn),使大齒輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),送進(jìn)機(jī)構(gòu)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),推程時(shí)送瓶。壓蓋插管機(jī)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行,擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)上的曲柄做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),搖推程的時(shí)候壓蓋、插管機(jī)構(gòu)收回,搖桿回程的時(shí)候做壓蓋插管運(yùn)動(dòng)。撥盤和槽輪從上往下看做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),滿足工作臺(tái)從上往下做順時(shí)針運(yùn)動(dòng)的要求。送出機(jī)構(gòu)從右往左看做順時(shí)針運(yùn)動(dòng),回程的時(shí)候送出瓶子。</p><p> 四.壓蓋、插管、移送的執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型</p><p> 1.封蓋和插管
13、的執(zhí)行機(jī)構(gòu)</p><p> 由于封蓋和插管的動(dòng)作一樣,既都需要一定的沖擊速度來完成壓蓋和插管動(dòng)作,從上到下往復(fù)運(yùn)動(dòng),并且有一定的急回特性,所以可以統(tǒng)一設(shè)計(jì)。</p><p><b> ?。?)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)</b></p><p> ?。?)直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)(形鎖合)</p><p><b> ?。?)移動(dòng)
14、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)</b></p><p><b> ?。?)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)</b></p><p> 綜上以上種方案優(yōu)劣,選擇方案1作為壓蓋和插管的主執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于是紙杯壓蓋和插管,壓蓋速度要求不高。以上機(jī)構(gòu)均能滿足要求。但凸輪機(jī)構(gòu)加工相比連桿機(jī)構(gòu)加工較難,維護(hù)不方便,且耐磨性較差。而擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)具有機(jī)構(gòu)簡單,承載能力較好,傳動(dòng)性能優(yōu)異,承受較大的響應(yīng)的沖擊力的優(yōu)
15、點(diǎn)。且能產(chǎn)生一定的急回特性,能夠達(dá)到壓蓋動(dòng)作壓程速度相對較快的要求。</p><p> 2.間隙運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型</p><p> 由于壓蓋與插管需要一定的停留時(shí)間,需要間隙運(yùn)動(dòng)。</p><p><b> 間隙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì): </b></p><p><b> (1)槽輪機(jī)構(gòu)</b></
16、p><p> ?。?)具有休止的凸輪機(jī)構(gòu)</p><p> 凸輪的遠(yuǎn)休止與進(jìn)休止可以實(shí)現(xiàn)間歇傳動(dòng)</p><p><b> (3)不完全齒輪</b></p><p> 不完全凸輪結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,工作可靠,設(shè)計(jì)時(shí)從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間的比例可在較大范圍內(nèi)變化。多用于多工位,多工序的自動(dòng)機(jī)械或生產(chǎn)線上。</p
17、><p><b> ?。?)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)</b></p><p> 圓柱凸輪機(jī)構(gòu)多用于高速高精度的定位機(jī)構(gòu)。</p><p> 綜上4種方案優(yōu)劣,選擇方案1作為間歇運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。槽輪機(jī)構(gòu)作為間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),運(yùn)用最廣泛。主動(dòng)撥盤的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)能帶動(dòng)從動(dòng)軸做單相周期運(yùn)動(dòng)。其具</p><p> 有結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,能準(zhǔn)確控制
18、轉(zhuǎn)角,機(jī)械效率高的優(yōu)點(diǎn)。而圓柱凸輪制作</p><p> 具有休止的凸輪機(jī)構(gòu)雖能實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,但制造麻煩,維護(hù)較難,機(jī)構(gòu)較為笨重。</p><p><b> 3. 移送機(jī)構(gòu)選型</b></p><p> 送入機(jī)構(gòu)完成將奶茶杯按特定的時(shí)間規(guī)律間歇性的將奶茶杯送入到封蓋和插管的工作盤上。送出機(jī)構(gòu)完成按特定的時(shí)間規(guī)律間歇性的將加工后的奶茶
19、杯從工作盤拉出到柜臺(tái),供客人享用。介于奶茶的送入機(jī)構(gòu)和送出機(jī)構(gòu)功能和結(jié)構(gòu)類似,所以,以下只研究送入機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計(jì)</p><p> 方案一:曲柄滑塊機(jī)構(gòu)</p><p> 搖桿滑塊機(jī)構(gòu)具有設(shè)計(jì)簡單,成本低,但是傳動(dòng)的平穩(wěn)性不好,在</p><p> 送入的推程中摩擦阻力較大。</p><p> 方案二:凸輪推桿機(jī)構(gòu)</p>
20、;<p> 用凸輪推桿機(jī)構(gòu)好處在于可以較精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)送入和送出的運(yùn)動(dòng)軌跡要求。最大缺點(diǎn)是加工較難、耐磨性差、重量較重、維護(hù)麻煩。</p><p> 方案三:凸輪搖桿組合機(jī)構(gòu)</p><p> 凸輪搖桿機(jī)構(gòu)不僅可以較精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)送入和送出的運(yùn)動(dòng)軌跡要求,而且傳動(dòng)平穩(wěn),能完成較高效率的送入送出。并且凸輪機(jī)構(gòu)采用形鎖合,增大了推程和回程的動(dòng)力,凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方便。</p>
21、;<p> 方案四:齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)</p><p> 齒輪齒條機(jī)構(gòu)擁有良好的傳動(dòng)特新,在連續(xù)生產(chǎn)中有著廣泛的運(yùn)用。但不能承受較大的沖擊載荷,及壓蓋時(shí)可能會(huì)發(fā)生較小的變形。</p><p> 綜上四種方案,選擇第四種方案,凸輪搖桿機(jī)構(gòu)是第一和第二種方案的完美優(yōu)化和組合。</p><p><b> 選型最后結(jié)果:</b>&l
22、t;/p><p> 五.機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析</p><p><b> 1.擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)</b></p><p> 行程速比系數(shù)K=1.4</p><p><b> 極位夾角 30</b></p><p> 壓蓋器行程H=120mm</p><p&
23、gt; 曲柄R=38.82mm</p><p><b> 機(jī)架150mm</b></p><p> W曲柄==2.09rad/s </p><p> 壓蓋在推程起始點(diǎn)(如圖E點(diǎn))作為循環(huán)起始點(diǎn),回程(下壓)時(shí)間t1=1.25s,推程(上升)所用時(shí)間t2=1.75s。</p><p> 當(dāng)曲柄與導(dǎo)桿在同一水平位
24、置是,如下圖所示</p><p> 壓蓋有最大速度,此時(shí)即為壓蓋和插管設(shè)備接觸紙杯的時(shí)刻,</p><p><b> 經(jīng)過計(jì)算 </b></p><p> VD=163.4mm/s 符合壓蓋(插管)要求</p><p> 2.槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析</p><p> 由于生產(chǎn)率不高,故
25、選擇應(yīng)用廣泛的的槽數(shù)Z=4的外槽輪機(jī)構(gòu)。</p><p> 據(jù)生產(chǎn)要求,撥盤轉(zhuǎn)速n=1轉(zhuǎn)/3s,</p><p> 槽輪轉(zhuǎn)速n=1轉(zhuǎn)/0.75s,停歇時(shí)間2.25s,期間其他機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的動(dòng)作。中心距根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié),其他參數(shù)可根據(jù)相關(guān)公式算出,在此不再贅述。</p><p> 3.凸輪搖桿組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p> 為保證奶茶
26、的送入和送出時(shí),杯子的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定(不至于將奶茶杯推到),凸輪在設(shè)計(jì)時(shí)要滿足沒有剛性和柔性沖擊(即速度和加速度不會(huì)發(fā)生突變)。所以,選擇設(shè)計(jì)正弦加速度運(yùn)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)方程的凸輪機(jī)構(gòu)。</p><p> 要求:(為滿足奶茶的輸送距離和后續(xù)工作的時(shí)間要求)</p><p> 基圓半徑 r0=120mm 行程 H=200mm </p><p> 推程
27、運(yùn)動(dòng)角Φ0=0.6 遠(yuǎn)休止角 Φs=0.3</p><p> 回程運(yùn)動(dòng)角 Φ’0=0.6 近休止角 Φ’s=0.5</p><p> 要求一個(gè)周期的時(shí)間為3s 凸輪轉(zhuǎn)速 =</p><p> 最大推程壓力角 滾子半徑 rr=5mm</p><p> 說明:下面的推程和回程運(yùn)
28、動(dòng)方程中位移S的單位取mm,</p><p> 速度的V單位取mm/s,加速度的單位取(mm)2/s。取3.1416。</p><p> 推程運(yùn)動(dòng)方程:(0 ≤Φ≤Φ0)</p><p> 回程運(yùn)動(dòng)方程:(Φ0+Φs≤Φ≤Φ0+Φs+Φ’0)
29、 </p><p><b> 推程和回程運(yùn)動(dòng)線圖</b></p><p><b> 反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)凸輪:</b></p><p> 凸輪搖桿組合中搖桿的設(shè)計(jì):</p><p> 搖桿的設(shè)計(jì)主要要達(dá)到滿足輸送距離和與其他機(jī)構(gòu)達(dá)到配合結(jié)構(gòu)緊湊的目的,所以桿件的尺寸要能滿足要求的輸送距離,
30、并且能和其他機(jī)構(gòu)良好配合。設(shè)計(jì)尺寸如圖:</p><p> 4.確定電動(dòng)機(jī)的適當(dāng)轉(zhuǎn)速,傳動(dòng)系統(tǒng)及傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)計(jì)算.</p><p><b> 電動(dòng)機(jī)的適當(dāng)轉(zhuǎn)速</b></p><p> 關(guān)于原動(dòng)機(jī)類型的選擇,首先考慮到工作環(huán)境對電動(dòng)機(jī)的要求。奶茶封蓋插管機(jī)主要用于安靜的環(huán)境,驅(qū)動(dòng)效率一般,運(yùn)動(dòng)精度一般,負(fù)載較小,外形尺寸也較小。電動(dòng)機(jī)噪音
31、較小,具有較高的驅(qū)動(dòng)效率的運(yùn)動(dòng)精度,其型號(hào)繁多,可以滿足不同的工作要求,而且還具有調(diào)速功能。所以我們組選擇了電動(dòng)機(jī)作為我們的原動(dòng)機(jī)。</p><p> 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇1400r/min,機(jī)器的生產(chǎn)能力為20個(gè)/min,所以總減速比為1400/20=70。第一級(jí)皮帶輪傳動(dòng)比為i=7.8,第二級(jí)齒輪傳動(dòng)比為i=9。符合減速傳動(dòng)比逐級(jí)增大且差值不大的規(guī)律。</p><p><b>
32、 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì):</b></p><p> Z2=45,z1=5,m=5mm, α=20度</p><p> d1=mz1=25mm,d2=mz2=225mm</p><p> 中心距a=1/2m(z1+z2)=125mm</p><p> db1=mz1*cos(α)= 23.49,db2=mz2*cos(α)= 211
33、.43mm</p><p> da1=d1+2ha*m=35mm,da2=d2+2ha*m=235mm</p><p> αa1=arccos(db1/da1)=47.84°</p><p> αa2=arccos(db2/da1)=25.88°</p><p> ε=1/2π(z1(tan(αa1)-tan(α)
34、)+z2(tan(αa2)+tan(α)))</p><p><b> =1.46</b></p><p> 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p> 用圓錐齒輪主要用來改變傳動(dòng)的方向,所以只要兩者的齒數(shù)相同即可。大端模數(shù)為1,壓力角為20°,齒形選擇為正常齒,齒輪一模數(shù)等于齒輪二模數(shù)為40.通過計(jì)算重合度為1.77.</p
35、><p><b> 5.工作臺(tái)的設(shè)計(jì)</b></p><p> 為了保證奶茶在壓蓋和插管的時(shí)候保持穩(wěn)定,所以我們將工作臺(tái)改為有四個(gè)凹槽的平臺(tái)。如圖所示,凹槽的寬度為62毫米,為了流出充分的空間供奶茶準(zhǔn)確送入指定位置。</p><p> 圖中四個(gè)凹槽為奶茶杯在瓶中加工的位置</p><p><b> 六.小組
36、總結(jié)</b></p><p> 本次參加機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)獲益匪淺。</p><p> 經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì),充分認(rèn)識(shí)到理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐有很大的差距。理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與考核只是別人提供相關(guān)的信息,設(shè)計(jì)需要自己從多方面考慮,對各種機(jī)構(gòu)要較全面的熟練掌握。</p><p> 剛開始時(shí),有點(diǎn)不知如何下手,為了了解奶茶封蓋壓管機(jī)的工作原理,我們小組特意去食堂三
37、樓奶茶店進(jìn)行了實(shí)地考察,之后經(jīng)過小組成員的仔細(xì)思考和激烈討論,有了初步的想法。記憶最深刻的一次在工作盤的設(shè)計(jì)和工位的時(shí)間分配的問題上,大家各持己見,經(jīng)過長達(dá)兩個(gè)半小時(shí)的討論后,才最終達(dá)成共識(shí)。</p><p> 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,我們學(xué)以致用,第一次感到自己學(xué)過的東西派上了用場。我們用到了CAD、Origin、Excel、Word等軟件,翻閱了一些資料,積極的向老師請教過程中遇到的問題,在小組成員的共同努力和指
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