机械毕业设计76洗瓶机课程设计

*大学 课 程 设 计 课程设计名称： 洗 瓶 机 学 生 姓 名： * * 学 院： * 专业及班级 ： * 学 号： * 指导教师： * 2009 年 1 月 5 日 摘 要 本次课程设计从洗瓶机的工作原理入手，主要设计洗瓶机的推瓶机构，从两种方案中选择优化方案，实现给定的推瓶运动轨迹。 洗瓶机构由一对同向转动的导辊和三只刷子转动的转子所组成。为了清洗圆形瓶子外面，需将瓶子推人同向转动的导辊上，可以带动瓶子旋转，同时导辊上开有螺纹，推动瓶子沿导辊前进，转动的刷子就将瓶子洗净。在导辊轴向上依次排列 3 把可旋转的刷子，保 证在整个导辊长度上对瓶子进行清洗，确保瓶子的清洁。 主要设计了两种推瓶方案，一种单一机构和一种组合机构，通过分析比较，最终采用凸轮 全移动副的四连杆机构。 目 录 一、 设计任务书 二、 设计题目 三、 技术要求 四、 设计 要求 五、 系统工作原理 六、 机构方案的比较分析与优选 七、 机构设计计算与分析过程 八、 机构运动简图 九、 设计体会 十、 参考文献 设计任务书 （ 1） 设计目的 深化对机械原理课程中的基本原理和方法的理解与应用，提高学生利用技术资料、设计分析与运算以及绘图的能力，能拟定和分析简单 实用机构的设计方案。 （ 2） 学生提交设计期限 在学期的第 17 周内完成，自 2008 年 12 月 22 日至 2008 年 12 月27 日，各班学习委员收集本班课程设计在周末统一交给指导老师评阅。 （ 3） 本设计的参考教材 配套教材机械原理课程设计指导书 参考教材机械运动方案及机构设计 机械原理课程设计手册 （ 4） 设计题目的选定 设计题目可在配套教材机械原理课程设计指导书的第 8 章或机械运动方案及机构设计的设计题目或机械原理课程设计手册p225 页中按兴趣选取，鼓励按个人兴趣 或 2-3 人共同设计某种实用小机构 （ 5） 设计成果及设计说明书主要章节 5.1 设计成果：机械工作原理图和机构运动简图 A3 各一张，说明书一 份 10 页左右 5.2 设计说明书主要章节：（ 1）封面（ 2）设计任务书（ 3）摘要（ 4）目录（ 5）正文章节（ 6）设计体会（ 7）参考文献 （ 6） 设计所占学分及成绩评定 本设计单独记学分及成绩：占 1 学分；考核与评分主要考查三个方面：（ 1）学生平时出勤及工作态度；（ 1）机构设计图纸、说明书的正确性、难度；（ 1）图纸、说明书的整洁、规范程度且是否为独立完成。最后由指导老师综合三 方面评分给出课程设计考核的最终成绩 （ 7） 设计进度与答疑 确定设计题目及讨论并选定方案： 0.5-1 天 机械工作原理图、运动循环图、机构设计计算与分析 1.5 天 机构运动分析、力分析、机构运动简图： 1.5 天 整理设计说明书： 1 天 成绩评定： 0.5 天 设计题目： 洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。如下图所示，待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头 M 把瓶子向前推进时，转动著的刷子就把瓶子外面洗干净。当一个瓶子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。 推 头洗瓶机工作示意图 洗瓶机的技术要求见下表： 方案号 瓶子尺寸 （长直径）/(mm,mm) 工作行程 /（ mm） 生产率 /（个 /min） 急回系数 K 电动机转速 /(r/min) A 100 200 600 3 3 1440 B 80 180 500 4 3.2 1440 C 60 150 420 5 3.5 960 设计 要求 ： （ 1） 洗瓶机应包括齿轮、平面连杆机构等常用机构或组合机构。学生应提出两种以上的设 计方案并经过分析比较后选定一种进行设计。 （ 2） 设计传动系统并确定其传动比分配。 （ 3） 绘制机器的机构运动方案简图和运动循环图。 （ 4） 设计组合机构实现运动要求，并对从动杆进行运动分析。也可以设计平面连杆机构以实现运动轨迹，并对平面连杆机构进行运动分析，绘出运动线图。若采用凸轮机构，要求用图解法设计凸轮。 （ 5） 其他机构的设计说明。 （ 6） 编写设计计算说明书。 （ 7） 学生可进一步完成：洗瓶机推瓶机构的计算机动态演示等。 系统工作原理： 设计的推平机构应使推头 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 。 根据设计要求，推头 M 可走如下图的所示轨迹，而且推头 M 在工作行程中应作匀速直线运动，在工作段前后可有变速运动，回程时有急回特性。 对这种运动要求，若用单一的常用机构时不容易实现的，通常要把若干个基本机构组合起来，设计组合机构。 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（基础机构），而沿轨迹运动时的速度要求，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。实现本题要求的机构方案由很多，可用多种机构组合来实现。 推头 M 的运动轨迹 机构方案的比较分析与优选 ： 方案一：曲柄摇杆机构方案 （如下图所示）： （ 1） 满足条件： 当曲柄摇杆机构四杆满足下列条件时： BC=CM=CD=2.5AB AD=2AB 曲柄从 a 运动至 b，点 M 则从 a1 运动至 b1，其轨迹近 似 一条直线。 （ 2） 机构优点 ： 结构简单，设计计算方便，由急回特性，全是回转低副，不易自锁。 （ 3）机构设计计算 ： 原动件长度的选择： 选取洗瓶机的技术要求 方案 A，即其工作行程为 600mm。则此时当原动件在 a 时， M 在 a1； 原动件在 b 时， M 在 b1，且此时 b、 a、 b1 在一条直线上，故只需求出 a1ab1 的 大小 ，根据四杆 的 比例关系可 以 求得a1ab1=53.13，从而求得原动件杆 AB 与行程 L 的关系： L=4.12|AB|，故此时 |AB|=145.53mm。 机构的最小传动角 min 发生在曲柄与机架重合的位置 ： 1=arccosBC*BC+CD*CD-(AD-AB)2 2BC*CD 2=arccosBC*BC+CD*CD-(AD+AB)2 2BC*CD min =min 1, 2 经计算可得 min=47.2 此时满足 min 40 50，使机构传力性能良好。 计算机 构的极位夹角 可得： =22 故此机构的急回系数由公式 K=（ 180 +） /（ 180）可求得：K=1.28。 由 作图可知，机构的急回行程在工作行程 L 上有一小段，返回行程中一段也不具备急回特性。且要满足预定轨迹的四杆机构急回特性并不明显，显然达不到洗瓶机的技术要求，故不优先考虑此机构 。 方案二：凸轮 全移动副四连杆机构方案 如上图所示为全移动副丝杆机构是两自由度构件，构件 2 上的点 M可精确再现给定的轨迹，构件 2 的运动速度和急回特性有凸轮控制 。 （ 1）满足条件 ： 欲使点 M 的轨迹满足工作过程预定轨迹，应使 凸轮基圆半径确定；而两原动件的转速应不相同，这样能使其回程具有急回特性； 由于此凸轮机构的速度不高（生产率为 3 5 个 /min），作用力不大，故可采用尖顶推杆，且可用对心盘型直动凸轮。 （ 2）机构优点 ： 只要适当地设计凸轮地轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且相应快速，机构简单紧凑，且精确度很高。 （ 3）机构设计计算 ： 由运动轨迹可知，凸轮 1 的运动规律为等加速等减速和正弦规律的组合， 取 min= =30，则由公式 r0 （ ds/d e） /tan s2+e2，式中 ds/d =v/，其中 v、由技术要求可求，取 v=0.06m/s， =0.314rad/s， e=0， s=0.233m。带入公式 可算得 r0 0.13m，故取基圆半径为 r=0.15m。 对于凸轮 2， s=0.733m，故可得此时 r0 0.50m，取 r=0.5m。 由上计算可知，凸轮 2 的凸轮尺寸过大，为使机构机构紧凑，应使凸轮偏置。这样可以适当的减小凸轮基圆半径。 机构运动简图： 见 A3 图纸 设计体会 ： 经过将近一周的时间，机械原理的课程设计已经接近尾声。这是进入大学以来的第一次课程设计，从刚开始的不知从何处 下手，到慢慢地找资料解决问题，尽管其中存在着许多的问题，但基本还是叫人满意的。 刚一开始自己就想做一个关于凸轮方面的课程设计，首先想到的是老师上课提到的写字机，后来感觉 很多技术性的东西自己并不能掌握，就另找题目了。通过参考机械原理课程设计指导书后面的几个设计题目，最终选择了洗瓶机，我想主要原因也是自己想设计其推瓶机构的双凸轮 全移动副的设计，因为其工作原理和写字机的一致。在自己设计凸轮机构中，也参考一些有关凸轮的书籍，书上 关于凸轮的设计专业性很强，感觉和平时上课的内容相差许多，对于这些知识的把握并不是很理想。 在作图阶段也存在一些问题，首先 A3 纸上的图比列选取不好，导致某些部分并没有按规定的比例尺，且由于对以前所学机械制图的遗忘，并没有使图完全按照标准来画，我想这也与时间较紧有一定的关系吧。再次，自己的 AutoCAD 制图水平基本回归到零，主要是基本没用过，这次课程设计在这一点上也很有感触：知识只有经常运用才不会陌生。 本次课程设计是第一次将所学运用到实践，可以说是 一次全面的学习，这样的学习机会是很难得的。自己提出问题，解决问题，尽管有困难， 但使我们受益匪浅。 本次课程设计存在着以下问题：（ 1）对计算 部分缺乏周详的步骤，也不够全面；（ 2）缺少与同学间的交流讨论，也没有向指导老师进行咨询；（ 3） A3 图纸上作图