机械原理课程设计---洗瓶机说明书

1、机械原理课程设计说明书 设计题目 洗瓶机机电工程学院 过程装备与控制工程专业设计者 姚学衡过控03班 1003020326指导老师 吕亚清 2012年 6月 26日目录一、 设计题目31、名称：全自动洗瓶机32、机械功能33、洗瓶机的技术要求3二、 设计要求4三、 设计提示4四 、洗瓶机的工艺动作及功能分解51 洗瓶机的动作分解52 工作原理53 推头M的设计要求6五 、运动方案及选择71、 方案一 （组合机构）72、 方案二 （凸轮机构）83、优缺点的比较及最终方案8六、 传动方案设计8七、 机构组合 参数及运动协调设计91 机构选用92 机构组合93 运动协调设计94 设计计算95 运动示

2、意图136 运动循环图13八、 设计图纸14九、VB程序代码14十、 心得体会21十一、参考文献22一、 设计题目1、名称：全自动洗瓶机2、机械功能洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、压板组成。通过推头M把瓶子向前推进至进入导辊上，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。推头M把瓶子向前推进的同时，压板向下压，瓶子进入后就刚好被压住（压力在瓶子承受范围内），导辊外侧有两厘米厚的刷子，转动着的刷子就把瓶子外面洗净，另外，压板下是海绵，同样有擦干净瓶子的功能，当前一组瓶子洗刷完毕时，后一组待洗的瓶子已送入导辊待推。图1 洗瓶机工作示意图3、洗瓶机的技术要求表9。2 洗瓶机辊筒（导辊）的技

3、术要求技术要求瓶子尺寸mm/mm工作行程mm急回系数电动机转速/(r/min)直径80、长、 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。应提出两种以上的设计方案并经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圈。（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，要求用解析法设计凸轮。（5）其他机构的设计计算。（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

4、动态演示等。 三、 设计提示 分析设计要求可知：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有很多，可用多种机构组合来实现。四 、洗瓶机的工艺

5、动作及功能分解 1 洗瓶机的动作分解（1）凸轮的转动带动推头。（2）导辊的转动带动瓶的转动。（3）压板下压动作。 2 工作原理 凸轮转动实现推动作用导辊工作示意图压板工作示意3 推头M的设计要求 推头M在长为600MM的工作行程中，作速度为45MM/S的匀速直线运动，在工作段前后有平均速度为135的变速运动，回程时具有K=3的急回特性。五 、运动方案及选择1、 方案一 （组合机构）2、 方案二 （凸轮机构）3、优缺点的比较及最终方案方案一：方案一的结构简单，成本低。但组合机构行程过长，生产效率较低不能满足要求。方案二：（最终采纳方案）凸轮设计合理，行程满足设计要求，生产效率满足，偏差小，故采纳

6、此设计方案。六、 传动方案设计 按照设计要求，每分钟要求清洗一组（3个）瓶子，所以分配轴3的转速为3R/MIN，选取额定转速为1440R/MIN的电动机，总传动比I总=1440/3=480R/MIN，传动系统采用3级减速机构，第一级为蜗轮蜗杆，选取传动比为80。第二级为齿轮减速，传动比为3。第三级为锥齿轮传动，传动比为2。选取齿轮M=4，Z1=23=Z3。Z2=29=Z4。七、 机构组合 参数及运动协调设计1 机构选用 驱动方式采用电动机驱动，由已知的洗瓶机功能分解，分别选择相应的机构以实现各项功能。见表3 功 能 执 行 构 件 工艺动作 执 行 机 构输送瓶子推头定轨运动凸轮-全移动副四杆

7、机构转动并刷瓶子转刷旋转齿轮机构压瓶并洗瓶带海绵的压板以弧形下压四杆机构表32 机构组合三个机构相互配合，实现下压，滚动传递，推送的负荷运动，紧凑衔接带动机构，考虑合并使用。3 运动协调设计输送由凸轮-全移动副四杆机构负责，负责推动推头的凸轮周转一圈完成一次工作循环。完成整个洗瓶工作，其他的齿轮机构作为辅助机构，从而组成整个洗瓶机的工作流程。4 设计计算（1）机构自由度计算自由度：F=3×82×111=1（2）凸轮计算原理作图法简便，直观，但作图误差较大，难以获得凸轮轮廓曲线上个点精确坐标，所以按作图法所得轮廓数据加工的凸轮只能应用于低速或不重要的场合。对于高速凸轮或精确度

8、要求较高的凸轮，必须建立凸轮理论轮廓曲线，实际轮廓曲线以及加工刀具中心轨迹的坐标方程，并精确地计算出凸轮轮廓曲线或道具运动轨迹上个点的坐标值，以适合在数控机床上加工。（3）四杆机构运动计算 5 运动示意图6 运动循环图八、 设计图纸九、VB程序代码Const x01 = 1000, y01 = 3000Dim alfa, x03, y03, cd, jk, xigema As DoubleConst r01 = 300 ''半径=15厘米''修改运动的急回特性'Const j1 = pi / 2, j2 = pi, j3 = 3 * pi / 2Cons

9、t j1 = 2 * pi / 2, j2 = 7 * pi / 6, j3 = 3 * pi / 2Private Sub Command1_Click()Timer1.Enabled = FalseEnd SubPrivate Sub Command2_Click()Timer1.Enabled = TrueTimer1.Interval = 50End SubPrivate Sub Command4_Click()EndEnd SubPrivate Sub Command3_Click()EndEnd SubPrivate Sub Form_Load()Timer1.Enabled =

10、FalseTimer1.Interval = 50End SubPrivate Sub Timer1_Timer()Clsalfa = alfa + pi / 180 * 5xigema = xigema + pi / 180 * 40drawpicture1 ''画外连杆drawpicture3 ''画辅助设备drawpicture2 ''画凸轮End SubPrivate Sub drawpicture1() ''画外连杆ab = 1000: bc1 = 1600: bc = 1000: cd = 100: de = 1355

11、: ef = 100: fg = 25: fh = 25: di = 1476.22: ij = 700: no = 1401: If alfa >= 2 * pi Thenalfa = 0GoTo 1End IfIf alfa >= 0 And alfa < j1 Thenx = r01 + wide / j1 * alfa / 20y = r02 + 0End If''' 从0到j1: x = wide / j1 * alfa''' y = 0If alfa >= j1 And alfa < j2 Thenx =

12、 r01 + wide / 20y = r02 + high / (j2 - j1) * (alfa - j1) / 10End IfIf alfa >= j2 And alfa < j3 Thenx = r01 - wide / (j3 - j2) * (alfa - j3) / 20y = r02 + high / 10End IfIf alfa >= j3 And alfa < 2 * pi Thenx = r01 + 0y = r01 - high / (2 * pi - j3) * (alfa - 2 * pi) / 10End If''X轴的

13、杆件轨迹xa = x01 + x: ya = y01xb = xa + ab: yb = yax03 = x01 + r01 + ab: y03 = y01 + 300Line (xa, ya)-(xb, yb) 'AB杆Line (x01 + 700, y01 - 30)-(x01 + 1000, y01 - 30), RGB(250, 0, 0) '''AB机架Line (x01 + 700, y01 + 30)-(x01 + 1000, y01 + 30), RGB(250, 0, 0)Circle (x03, y03), 30, RGB(250, 0,

14、0) 'x03机架坐标kk1 = (yb - y03) / (xb - x03 + 0.0000000001)xc1 = (bc1 2 / (1 + kk1 2) (1 / 2) + x03yc1 = kk1 * (xc1 - x03) + y03Line (xc1, yc1)-(x03, y03) ''x03与c1相连Circle (xb, yb), 30 ''B点的运动副aaa = Atn(-kk1) ''B方块运行的轨迹xxtt = xb + 100 * Cos(aaa): yytt = yb - 100 * Sin(aaa)xxt

15、t1 = xxtt + 60 * Sin(aaa): yytt1 = yytt + 60 * Cos(aaa)xxtt2 = xxtt - 60 * Sin(aaa): yytt2 = yytt - 60 * Cos(aaa)xxrr = xb - 100 * Cos(aaa): yyrr = yb + 100 * Sin(aaa)xxrr1 = xxrr + 60 * Sin(aaa): yyrr1 = yyrr + 60 * Cos(aaa)xxrr2 = xxrr - 60 * Sin(aaa): yyrr2 = yyrr - 60 * Cos(aaa)Line (xxtt1, yytt

16、1)-(xxtt2, yytt2)Line (xxrr1, yyrr1)-(xxrr2, yyrr2)Line (xxtt1, yytt1)-(xxrr1, yyrr1)Line (xxtt2, yytt2)-(xxrr2, yyrr2)yc = y03 - bcbb1 = y03 - kk1 * x03xc = (yc - bb1) / kk1xd = xc + cd: yd = ycLine (xc, yc)-(xd, yd) ''cd杆Line (2000, yc - 60)-(5000, yc - 60), RGB(250, 0, 0)Line (2000, yc +

17、60)-(5000, yc + 60), RGB(250, 0, 0)Circle (xc, yc), 30xtt = xc + 100 * Cos(aaa): ytt = yc - 100 * Sin(aaa) ''C方块运行的轨迹xtt1 = xtt + 60 * Sin(aaa): ytt1 = ytt + 60 * Cos(aaa)xtt2 = xtt - 60 * Sin(aaa): ytt2 = ytt - 60 * Cos(aaa)xrr = xc - 100 * Cos(aaa): yrr = yc + 100 * Sin(aaa)xrr1 = xrr + 60

18、 * Sin(aaa): yrr1 = yrr + 60 * Cos(aaa)xrr2 = xrr - 60 * Sin(aaa): yrr2 = yrr - 60 * Cos(aaa)Line (xtt1, ytt1)-(xtt2, ytt2)Line (xrr1, yrr1)-(xrr2, yrr2)Line (xtt1, ytt1)-(xrr1, yrr1)Line (xtt2, ytt2)-(xrr2, yrr2)xe = xd: ye = yd + dexf = xd + 100: yf = yexg = xf: yg = yf - fgxh = xf: yh = yf + fhxi

19、 = xd + di: yi = ydLine (xd, yd)-(xe, ye)Line (xf, yf)-(xe, ye)Line (xg, yg)-(xf, yf)Line (xh, yh)-(xf, yf)Line (xi, yi)-(xd, yd)Circle (xi, yi), 30xt = xi + 60: yt = yi - 100 ''I方块运行轨迹xt1 = xi - 60: yt1 = yi - 100xxrr = xi + 60: yyrr = yi + 100xxrr1 = xi - 60: yyrr1 = yi + 100Line (xt, yt)-

20、(xt1, yt1)Line (xt, yt)-(xxrr, yyrr)Line (xt1, yt1)-(xxrr1, yyrr1)Line (xxrr, yyrr)-(xxrr1, yyrr1)xk = x01 + 2270: yk = y01 - 1000Circle (xk, yk), 30xl = xk: yl = yjCircle (xl, yl), 30jiao = (xj - xl) / (yl - yk)ccc = Atn(jiao)Line (xi, yi)-(xj, yj)Circle (xj, yj), 30xw3 = xj - 30 * 0.866 + 50 * Sin

21、(ccc): yw3 = yj + 30 * 0.5 + 50 * Cos(ccc)xw4 = xj + 30 * 0.866 + 50 * Sin(ccc): yw4 = yj - 30 * 0.5 + 50 * Cos(ccc)Line (xw1, yw1)-(xw2, yw2)Line (xw2, yw2)-(xw3, yw3)Line (xw3, yw3)-(xw4, yw4)Line (xw4, yw4)-(xw1, yw1)xm = xk + 1100 * Sin(ccc): ym = yk + 1100 * Cos(ccc)Circle (xm, ym), 30xz = xk +

22、 1200 * Sin(ccc): yz = yk + 1200 * Cos(ccc)xv = xk + 1250 * Sin(ccc) - 150 * Sin(ccc): yv = yk + 1250 * Cos(ccc) + 150 * Cos(ccc)Line (xm, ym)-(xv, yv)x11 = xv - 200: y11 = yvx22 = xv + 200: y22 = yvLine (xv, yv)-(x11, y11)Line (xv, yv)-(x22, y22)xn = xk - 70 + 1100 * Sin(ccc): yn = yk + 1100 * Cos(

23、ccc)xo = xn + 140 * Cos(ccc): yo = yn - 140 * Sin(ccc)Line (xn, yn)-(xo, yo)xp = xn - 1000 * Sin(ccc): yp = yn - 1000 * Cos(ccc)Line (xp, yp)-(xn, yn)xq = xp + 140 * Cos(ccc): yq = yp - 140 * Sin(ccc)Line (xq, yq)-(xo, yo)Line (xp, yp)-(xq, yq)End SubPrivate Sub drawpicture2() ''画凸轮Circle (x

24、01, y01), 50, RGB(250, 0, 0)Dim x, y, bata As DoubleStatic xm, ymFor bata = 0 To 360 * pi / 180 Step 1 * pi / 180'画一个凸轮If bata + alfa >= alfa And bata + alfa < alfa + j1 Thenx = r01 + wide / j1 * bata / 20xxx1 = x01 + x * Cos(bata - alfa)yyy1 = y01 - x * Sin(bata - alfa)If xm <> 0 Th

25、enLine (xm, ym)-(xxx1, yyy1)End Ifxm = xxx1ym = yyy1End If''' 从0到j1: x = wide / j1 * alfa''' y = 0''' 从j1到j2: x = wide''' y = high / (j2 - j1) * (alfa - j1)''' 从j2到j3: x = -wide / (j3 - j2) * (alfa - j3)''' y = high''

26、9; 从j3到2*pi x=0''' y = -high / (2 * pi - j3) * (alfa - 2 * pi)If bata + alfa >= j1 + alfa And bata + alfa < j2 + alfa Thenx = r01 + wide / 20xxx1 = x01 + x * Cos(bata - alfa)yyy1 = y01 - x * Sin(bata - alfa)If xm <> 0 ThenLine (xm, ym)-(xxx1, yyy1)End Ifxm = xxx1ym = yyy1End

27、If''' 从j2到j3: x = -wide / (j3 - j2) * (alfa - j3)''' y = high''' 从j3到2*pi x=0''' y = -high / (2 * pi - j3) * (alfa - 2 * pi)If bata + alfa >= j2 + alfa And bata + alfa < j3 + alfa Thenx = r01 - wide / (j3 - j2) * (bata - j3) / 20xxx1 = x01 + x *

28、Cos(bata - alfa)yyy1 = y01 - x * Sin(bata - alfa)If xm <> 0 ThenLine (xm, ym)-(xxx1, yyy1)End Ifxm = xxx1ym = yyy1End If''' 从j2到j3: x = -wide / (j3 - j2) * (alfa - j3)''' y = high''' 从j3到2*pi x=0''' y = -high / (2 * pi - j3) * (alfa - 2 * pi)If bata + alfa >= j3 + alfa And bata + alfa < 2 * pi + alfa Thenx = r01 + 0xxx1 = x01 + x * Cos(bata - alfa)yyy1 = y01