推瓶機構(gòu)課程設(shè)計--推瓶機構(gòu)設(shè)計

1、<p>　　機械原理課程設(shè)計說明書</p><p>　　------推瓶機構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一．設(shè)計題目及設(shè)計要求----------------------------------------3</p><p>　　二．功能分解---------------

2、----------------------------------------4</p><p>　　三．機構(gòu)選用-------------------------------------------------------5</p><p>　　四．機構(gòu)組合-------------------------------------------------------7</p>

3、;<p>　　五．傳動方案設(shè)計-------------------------------------------------8</p><p>　　六．運動協(xié)調(diào)設(shè)計-------------------------------------------------9</p><p>　　七．機構(gòu)設(shè)計--------------------------------------

4、-----------------10</p><p>　　八．方案評價-------------------------------------------------------13</p><p>　　九．設(shè)計心得-------------------------------------------------------13</p><p>　　十．參考資料

5、-------------------------------------------------------14</p><p><b>　　洗瓶機方案設(shè)計</b></p><p>　　一．設(shè)計題目及設(shè)計要求</p><p>　　設(shè)計洗瓶機，主要有推瓶機構(gòu)、導(dǎo)輥機構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機構(gòu)組成，如圖</p><p>　　圖1 洗瓶

6、機工作示意圖</p><p>　　當M把瓶子向前推進時，轉(zhuǎn)動著的刷子把瓶子外面洗凈，當前一個瓶子洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已經(jīng)送入導(dǎo)輥待推。</p><p>　　表1 洗瓶機的技術(shù)要求</p><p>　　我們選用C方案，由于它工作行程短，節(jié)約空間，結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)率高，急回系數(shù)高，說明構(gòu)件非有效工作時間比例小，電動機功率低，節(jié)省能源。</p><

7、;p><b>　　二．功能分解</b></p><p>　　本機器的功能是自動洗瓶。它的運動功能可分解為三種工藝動作</p><p><b>　　1.推瓶</b></p><p>　　推頭M均勻速度推瓶，設(shè)計推瓶機構(gòu)，且構(gòu)件在工作行程中作勻速直線運動，在工作前后可有變速運動，回程時有急回特性。</p>

8、<p><b>　　2.轉(zhuǎn)瓶</b></p><p>　　導(dǎo)輥有齒輪帶動，通過與瓶子之間的摩擦帶動瓶旋轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　3.刷瓶</b></p><p>　　刷子在輪系機構(gòu)帶動下以恒速旋轉(zhuǎn)，用以洗刷瓶子。</p><p>　　注：以上三種動作同時進行，彼此的運動不發(fā)生干涉。

9、</p><p><b>　　三、機構(gòu)選用</b></p><p>　　利用設(shè)計目錄并根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟及相容性的要求，確定三個工藝動作的執(zhí)行構(gòu)件——推頭、刷子、導(dǎo)輥，分別選擇相應(yīng)的機構(gòu)以實現(xiàn)各項運動功能。</p><p>　　表2 洗瓶機的機構(gòu)選型</p><p>　　由于刷瓶與轉(zhuǎn)瓶功能的實現(xiàn)分別只有一種齒輪傳動來實現(xiàn)的，

10、因此，方案的確定的關(guān)鍵是對推瓶執(zhí)行機構(gòu)組合的確定。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，推頭M可走圖所示軌跡，而且推頭M在工</p><p>　　圖 圖2 推頭M運動軌跡</p><p>　　作行程中應(yīng)做勻速直線運動，在工作段前后可有變速運動，回程是、時有急回特性。對于這種運動要求，若采用單一機構(gòu)

11、不容易實現(xiàn)，通常的機構(gòu)組合有；</p><p>　　1. 凸輪—鉸鏈四桿機構(gòu)方案</p><p>　　圖3 凸輪-鉸鏈四桿機構(gòu)圖</p><p>　　如圖，鉸鏈四桿機構(gòu)的連桿2上的點M走近似于所要求的軌跡，點M的速度有等速轉(zhuǎn)動的凸輪驅(qū)動構(gòu)件3的變速運動來控制。由于此方案的曲柄1是從動件，所以要注意采取度過死點的措施。該機構(gòu)的缺點是凸輪獨立于連桿機構(gòu)，占用空間較大，

12、結(jié)構(gòu)不緊湊。</p><p>　　2. 五桿組合機構(gòu)方案</p><p>　　圖4 五桿組合機構(gòu)圖</p><p>　　確定一條平面曲線需要兩個獨立變量。因此具有兩個自由度的連桿機構(gòu)都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特征。如圖，點M的速度和機構(gòu)的急回特征，可通過凸輪控制該機構(gòu)的兩個輸入構(gòu)件1和4間的運動關(guān)系來得到。機構(gòu)為單自由度機構(gòu)，運動精確，結(jié)構(gòu)緊湊。</p&g

13、t;<p>　　3. 凸輪—全移動副四桿機構(gòu)</p><p>　　圖5 凸輪-全移動副四桿機構(gòu)圖</p><p>　　如圖所示，全移動副四桿機構(gòu)是兩自由度機構(gòu)，構(gòu)件2上的點M可精確再現(xiàn)給定的軌跡，構(gòu)件2的運動速度和急回特征由凸輪控制。這個方案的缺點是因水平方向軌跡太長，造成凸輪機構(gòu)從動件的行程過大，而使相應(yīng)凸輪尺寸過大。</p><p>　　綜上所述

14、，五桿組合機構(gòu)方案優(yōu)點較多，為所選方案。</p><p><b>　　四. 機構(gòu)組合</b></p><p>　　根據(jù)機構(gòu)選用中選出的機構(gòu)，以及設(shè)計要求，我們選擇五桿組合機構(gòu)和齒輪傳動機構(gòu)的搭配。采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖：</p><p>　　圖6 機構(gòu)組合的并聯(lián)示意圖</p><p>　　電動機通過五桿組合機構(gòu)帶動推頭M推動

15、瓶子，并通過齒輪傳動機構(gòu)帶動刷子與導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)刷瓶與轉(zhuǎn)瓶的功能。由此可得出機構(gòu)運動簡圖：</p><p><b>　　圖7 機構(gòu)運動簡圖</b></p><p>　　1、2、3、4、5、6、7是圓柱齒輪，8、9、10、11是圓錐齒輪，12是導(dǎo)輥，13是推頭M，14、16是皮帶輪，15是刷子。</p><p>　　圖8 機構(gòu)三維立體圖<

16、/p><p><b>　　五. 傳動方案設(shè)計</b></p><p>　　機器的特點是刷子、導(dǎo)輥、推頭M的運動是相互獨立的，故分別通過三套傳動機構(gòu)由電動機帶動；此外，由于刷子和導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速不需太精確，故選用結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安裝容易得帶傳動機構(gòu)。帶輪之間通過圓錐齒輪和直齒圓柱齒輪與電動機軸連接。</p><p>　　關(guān)于傳動比問題：刷子的轉(zhuǎn)速不能過高

17、，否則會與瓶子摩擦產(chǎn)生過多的無用功，同時也會減緩瓶子的前進速度。導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速不能過低，否則不能保證瓶子洗凈，（當然也不能過高，理由同上）</p><p>　　綜合考慮，取刷子轉(zhuǎn)速為n1=640r/min,導(dǎo)輥轉(zhuǎn)速n2=1200r/min,凸輪轉(zhuǎn)速經(jīng)計算得n3=1080r/min。</p><p>　　根據(jù)各傳動比：i01=n0/n1=3/2,i02=n0/n2=4/5,i03=n0/n3=8

18、/9,選擇適當?shù)臉藴数X輪的齒數(shù)和模數(shù)如下表</p><p><b>　　表3 齒輪參數(shù)</b></p><p>　　其中，為了避免齒輪發(fā)生可能的碰撞，在齒輪5與齒輪6之間增加一個惰輪7。</p><p><b>　　六. 運動協(xié)調(diào)設(shè)計</b></p><p>　　由于刷子、導(dǎo)輥、凸輪三者運動是相互獨

19、立的，因此機構(gòu)不存在時間上的協(xié)調(diào)問題。所以只要保證各構(gòu)件的尺寸以滿足機構(gòu)空間上的協(xié)調(diào)即可。</p><p><b>　　七. 機構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　取B點的運動軌跡如圖：，這樣桿從導(dǎo)輥下部運動返回，不會與下一個瓶發(fā)生碰撞。設(shè)計時，減少BC桿長則C點的運動軌跡接近于B。</p><p>　　確定鉸鏈O的位置：（4種選法）<

20、/p><p>　　圖9 鉸鏈位置比較圖</p><p>　　依圖可知（3）、（4）的極位夾角比（1）、（2）較大，應(yīng)在（3）、（4）中選得。當選（4）時，θ最大，但O過于靠近運動軌跡，所以設(shè)計的凸輪可能與導(dǎo)軌發(fā)生空間上的沖突，故選（3）較合適，以增大極位夾角，減少非工作行程時間。</p><p>　　在極位夾角相等的情況下：如圖（5）、（6）</p>&

21、lt;p>　　圖10 鉸鏈位置最終選擇圖</p><p>　?。?）圖中O偏左，故其勻速運動所占的時間比例較大，所以（5）更合適，可以更好的提高工作效率。</p><p><b>　　圖11 凸輪設(shè)計</b></p><p>　　定好O位置后，根據(jù)運動圖線作圖，并通過計算可得出OA，AC桿長，根據(jù)空間位置關(guān)系，確定CD、DE桿長及凸輪

22、的基圓半徑，再根據(jù)反轉(zhuǎn)作圖法可得凸輪理論輪廓線，畫出滾子的各位置圖，根據(jù)其包絡(luò)線可得凸輪的實際輪廓線。（120°到200°之間是勻速運動區(qū)）</p><p>　　根據(jù)作圖，最后可定得各桿長度：OA=8，AC=62，BC=8.7，CD=70.5，DE=20。凸輪基圓半徑=9.2。</p><p><b>　　八、方案評價</b></p>

23、<p>　　所設(shè)計的機構(gòu)能較好的按要求滿足需求，但在凸輪傳動方面，因為是用作圖法所得，而且有一部分取的是近似值，所以誤差可能過于偏大?？赏ㄟ^兩種方法改進：</p><p>　　一是用電腦編程用數(shù)值計算法來精確設(shè)計。</p><p>　　二是用作圖法時盡量減少誤差（如將基圓分得更細等）</p><p>　　機構(gòu)傳動部分，部分桿件過長，會引起材料的浪費，同時