推瓶机_机械原理课程设计报告书

1、机械原理课程设计说明书课程设计题目：推瓶机设计学院：学号：设计者:指导教师：日期:2016年1月_J5日目录1洗瓶机的工作原理及主要动作i.i.洗瓶机的工作示意图1.2原始数据11.3.推瓶机构的设计要求 12系统功能图23推头运动路线的分析 24方案的设计及分析 34.1方案的设计34.2方案的分析与决策 45. 推瓶机运动简图绘制 56. 尺寸综合56.1机构运动的尺寸分析确定 5 设计推导的公式 5杆长的确定66.2分点与推杆的位置与凸轮参数的设计 76.3洗瓶机的运动循环图 7 - 7. 凸轮的设计和廓线绘制 87.1摆动凸轮的设计 87.2直动凸轮的设计 97.3压力角的检验107.

2、 4机构尺寸的确定108. 运动参数设计109. 推瓶机动力装置和传动系统的设计 11 10. 心得体会121211. 参考文献1.洗瓶机的工作原理及主要动作洗瓶机如图2.1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 一个瓶子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。它的主要动作： 将到位的瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。1.1洗瓶机的工作示意图图1.1洗瓶机工作示意图1.2原始数据 瓶子尺寸：大端直径d=80mm ,长200mm。 推进距离：600mm。1.3推瓶机构的设计要求1.

3、洗瓶机的推瓶机构：平面连杆机构等常用机构或组合机构。2. 推瓶机构应使推头M以接近匀速的速度推瓶，推进距离L=600mm然后推头 快速返回原位，准备第二个工作行程。3设计组合机构实现运动要求，并对从动杆进行运动分析。推程时速度要求为v =45mm/s，返回时的平均速度为工作行程的 3倍。4. 机构的传动性能好，结构紧凑，制造方便。5. 编写设计说明书。2系统功能图r、彳推杆匀速推瓶减速返回待洗瓶子放入*导辊带动瓶子转动加速返回推瓶完成刷子旋转洗瓶3.推头运动路线的分析分析设计要求可知：洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。 设计的推瓶机构应使推头 M以接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱

4、离瓶子， 然后，推头快速返回原位，准备第二个工作循环在运动中，两个导辊以恒定的 转速转动，带动瓶子转动；刷子也以恒定的转速转动；推进距离：推杆机构带 动的M点推进距离为600mm。推程时速度要求为v=45mm/s，返回时的平均 速度为工作行程的3倍。根据设计要求，推头M可走图2.4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。由此可根据其 运动轨迹选择推瓶机构的设计方案。应该选择具有急回运动特性的机构。对这种运动要求，若用单一的常用机构是不容易实现的，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

5、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 。4方案的设计与分析决策4.1方案的设计根据推头的运动轨迹分析得知推瓶机构主要是控制推头做推瓶和急回运动故选择机构方案可从能实现急回运动的机构考虑。根据已学知识得知能做急回运动的机构有曲柄滑块机构，凸轮机构，和连杆组合机构等。他们各自有自己 的特点。通过综合考虑列出如下机构作为参考方案：方案一：如图4.1,所示凸轮一铰链四杆机构的连杆2上的M点能基本实现所要求的轨迹.图4.1方案二：如图4.2，该方案的的运动由凸轮机构和四杆机构协调运动完成 ， 这种组合可以很好的

6、对推头进行控制，不仅结构简单，体积小，安装后便于调 试，从经济上也比较合适图4.1双凸轮连杆组合机构4.2方案的分析与决策方案一中机构由凸轮四杆机构组成，凸轮为原动件，通过滚子及连杆带动 机构做运动。其急回特性由凸轮控制。在该方案中有5个活动构件，其中有一 个高副，自由度为1，有确定的运动。但是它的杆比较多，容易产生误差，不 能实现精确的运动。方案二的运动由凸轮机构和四杆机构协调运动完成 ，这种组合可以很好的 对推头进行控制，不仅结构简单，体积小，安装后便于调试，从经济上也比较 合适。其中凸轮轴能很好的协调推头的运动而且工作平稳 。其缺点是四杆机构 的低副之间存在间隙，会产生累计误差。要准确的

7、实现给定运动规律及运动轨迹，凸轮机构是首选，因为盘形凸轮 轮廓就是根据从动件运动规律来设计的，而任意平面轨迹总可以用X=x()Y=y()表示,因此把两个凸轮机构组合起来就可以准确实现轨迹。而四杆机构在运动规律、运动轨迹设计中是用逼近的办法来做的，所以较难准确实现。在方案中，利用了两个凸轮分别控制 X和丫方向上的运动，且连杆不是很多，设计中要求 速度也不是很快，所以该方案比较准确。5.推瓶机运动简图绘制I6尺寸综合设计推导的公式li cos i Leos 2 二 M12 sin 彳 Lsin '2 = M yM； M： l2 2MxliC0S 1 2Myhsin 1 二 L2其中：AXM

8、xljBXMyC = L2 - M； - M： -1；1= 2arcta nAcos 1 Bsin C = 0B - B2A2 -C2A-C2= arctan "2"M x Jcos 1U i3l1 cos 1 Leos 2 二 El1 sin l2sin 3 = r0 s l3,l = r0 s 屮+ l3 si n3 二 arctan 311E -l1cos1l' =(E -l1cos )tan ;:2 l1 sin 】_l3杆长的设计及确定1为了满足传动角的一定要求可以初步设计确定杆在两个特殊位置（推头位移最大和最小时，并且最大与最小的差值大于等于 600mm

9、）所形成的这一夹 角所在的范围。2. 杆长l2与中心距和基圆大小有关，根据压力角的范围可以大概设计出杆l2 的长度。3. 同理杆l3的杆长与另外一个凸轮的基圆有关系，同样在保证满足压力角的 许可范围设计杆l3的长度。4. 根据凸轮压力角和基圆半径的关系，使压力角在许用范围内。根据前述推导公式可计算得L=900mm ll=700mml3=600mml2=135mm产133 o 2=26o3=47oE=200mmF=140mm6.2分点和推杆的位置及凸轮参数的设计分点和推杆的位置图设计中要求推杆在推进过程中的速度为 45mm/s,推进行程为600mm，然后做急 回运动，工作条件为轻载有急回，因此由

10、推杆和凸轮的的运动规律，设计如下 的参数： 摆动凸轮:摆动凸推程远休回程进休基圆半推程：滚轮半轮角：止：40角：止：40径：60mm径：18010090mm10mm直动凸轮：直动凸轮推程角：远休止：回程角：进休止：推基圆半260206020程:60mm径：70mm63洗瓶机的运动循环图洗瓶机的运动循环图如下推杆机构带动的M 点（mm/s）急回近似匀速直线运动急回摆动凸轮（转角推程：远休止：180-220回程：220-320进休止：/度）0-180320-360直动凸轮（转角/度）推程：0-260远休止：260-280回程：280-340进休止：340-360导辊（r/mi n）匀速转动刷子(r

11、/min)匀速转动7凸轮的设计与廓线的绘制7.1.摆动凸轮的设计摆动凸轮的位移线图：根据位移线图画出的凸轮的廓线：72直动凸轮的设计直动凸轮的位移线图如下：由位移线图画出的凸轮廓线如下：X7.3压力角的检验实际设计中规定压力角的许用值a。对摆动从动件，通常取a=3o o,对于直 动从动件，通常取a=35o 45o。回程程时，由于推杆运动是力圭寸闭的，不存 在自锁的问题,所以压力角的许用a=70 o-80o,滚子接触、润滑良好和支撑有 较好刚性时取数据上限否则取下限。现通过移动从动件和摆动从动件凸轮廓线 中可以得出：移动从动件在运动中最大压力角a =21 o a ;摆动从动件在一个 周期内的最大

12、压力角a =15 o a。7.4机构尺寸的确定杆件代号li|2l3L设计参数值700135600900(mm)摆动凸推程远休回程进休基圆半推程：滚轮半轮角：止：40角：止：40径：60mm径：18010090mm10mm直动凸轮推程角：远休止：回程角：进休止：推基圆半260206020程:60mm径：70mm8. 运动参数设计已知，推程中V=45mm/s,回程时V=135mm/s,所以整个运动周期为：T=t（推 程）+t（回程），所以周期约为T=16.30s,所以凸轮的角速度为0.368rad/s.9. 推瓶机动力装置和传动系统的设计9.1动力装置的选用因为在推瓶机的运动为轻载有急回的运动，因

13、此查电动机参数对照表后，选用功率为0.75kw，转速为910rad/min的电动机。9.2传动系统的设计电动机的转速为910rad/min,即15.16rad/s,而凸轮所需的转速为 0.368rad/s.因此从电动机到凸轮的传动过程中需要对电动机的转速进行减速，减速的传动比为i=15.16/0.368=41.2.设计为三级减速.传动系统的示意图如下：Z2凸轮机构Z3 Z6M 二 Z4 Z5传动系统的齿轮参数：齿轮齿数模数分度圆直径（mm）Z120240Z2802160Z320240Z4802160Z520240Z652210210. 心得体会在这一周的的课程设计中，我从一开始学习设计推杆，凸轮，查找资料，确 定机构它们的参数；然后利用用制图画运动简图，凸轮的位移线图，凸轮的轮 廓线图等，最后检验我设计的参数是否合理。在这一周的课程设计中，我学会 了把课本上的知识与实际得运用。课本上的很多