机械原理课程设计-洗瓶机

机械原理设计说明书目录设计任务书……………拟定运动循环图…………2.推瓶机构和洗瓶机构的选型……………3.执行机构选型……………4.机械运动方案的选定和评定……………5.洗瓶机的机构运动简图…6.设计说明书………………1.拟定运动循环图1、根据任务书的要求，该机械的应有的工艺过程及运动形式为：需将瓶子推入导辊上，推头的运动轨迹如图1-1所示。图1-1推瓶机构的推头轨迹图(2)导辊的转动带动瓶的转动，其运动简图如图1-2所示。图1-2导辊的转动带动瓶的转动推瓶机构和洗瓶机构的选型刷子的转动。其转动形式大致如图2-1所示。图2-1刷子的转动拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。3推头的设计要求，推头在长为500mm的工作行程中，作速度为43.75mm/s的匀速直线运动，在工作段前后有平均速度为140mm/s的变速运动，回程时具有k=3.2的急回特性。凸轮机构的运动循环图如图2-1所示。凸轮1基圆半径300MM滚子半径40MM升程500MM最大压力角57.1467°位移图速度图加速度图位移、速度、加速度线图图2-2凸轮机构运动的循环图由上述分析可知，洗瓶机机构有三个运动：一为实现推动瓶子到导辊机构上的推瓶机构，二为实现清洗瓶子的刷子的旋转机构；三是实现带动瓶子旋转的导辊机构。此外，当各机构按运动循环图确定的相位关系安装以后应能作适当的调整，故在机构之间还需设置能调整相位的环节(也可能是机构)。主加压机构设计过程：实现推瓶机构的根本运动功能：1)推头的行程是500mm，速度是43.75mm/s。所以推程的时间就是11.43s，回程的速度是推程速度的3.2倍，就是140mm/s，时间就是3.57s。以电动机作为原动力，那么推瓶机构应有运动缩小的功能2)因推瓶是往复运动，故机构要有运动交替的功能3)原动机的输出运动是转动，推头的运动是直移运动，所以机构要有运动转换的功能取上述三种必须具备的功能来组成机构方案。假设每一功能仅由一类根本机构来实现，如图2-1所示，可组合成3*3*3＝27种方案。图2-3压片机的功能-技术矩阵图按给定的条件，尽量使机构简单等等要求来选择方案。选出如下列图2-4所示的三种方案作为评选方案。方案一摇杆机构方案二连杆机构方案三凸轮－铰链四杆机构图2-4推瓶机构的方案构思图3.机械运动方案的选择和评定图2-4所示的推瓶运动机构方案中的优缺点方案一：方案一的结构简单，本钱低。但组合机构行程过长，生产效率较低不能满足要求。方案二：结构合理但运动轨迹不能满足要求，而且计算量要求过于复杂，精确度不高。方案三：〔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，故采纳此设计方案。也只有方案三采用了凸轮机构。按照设计要求，每分钟要求清洗四个瓶子，所以在凸轮机构中分配轴2的转速为4r/min，选取额定转速为1440r/min的电动机，总传动比I总=1440/4=360r/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60.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=Z44.选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案总传动比计算：I总=1440/4=360r/min〔4-1〕第一级为蜗轮蜗杆，选取传动比为60.第二级为齿轮减速，传动比为2.第三级为锥齿轮传动，传动比为2。机构运动简图如图4-1所示：传动机构图5.洗瓶机的机构运动简图洗瓶机的总体机构运动简图，如图5-1所示图5-1洗瓶机的总体机构运动简图6.设计说明书假设曲柄滑块机构的运动规律s—2(图a)，图b所示为该机构正处于滑快速度接近于零的位置曲柄摇杆机构的运动规律1－1：如图c实线所示，而图d所示为该机构摇杆OA’A’正处于速度为零的位置。假设将图b．d所示的两个机构就在图示位置串联，那么串联以后构件OAA和OA’A’成为一个构件(图e)，因此，第一个机构中的1和第二个机构中的2有如下关系:式中o为一常数图6-1主加压机构设计原理图所以假设将图c的坐标1用2表示那么相当于曲线平移了一个距离0(如虚线所示)。当s—2和1—2如图b、c所示安排时，那么沿图中箭头所示走向从1’得2’，由2’得s’，而从此1’、s’得到1-s曲线上的一点，依此可得出一条1-s曲线。从图a、c的局部放大图f中可知，在1由b—c—0-a的区域内(转角约70°)，滑块的位移s约在接近零的一个很小的范围(约o．37mm)内运动，依靠运动副的间隙，可近似认为这时滑块是停歇的。由此看来，假设使s—2曲线上s为零的附近的一段曲线交化比拟平缓，1—I曲线在1的最小值附近的曲线也比拟平缓的话，滑块近似停歇所占的1角就比拟大；又为了使构件A’B’受力小些，同时也使机构能得到比拟合理的布置，可将曲柄摇扦机构OA’A’B’OB’整个绕OA’逆时针向转一个角度0，如图g所示，这并不影响机构的运动性能，反而改善了构件A’B’的受力条件。根据上述分析该机构可按如下步骤设计：(1)确定曲柄滑块机构尺寸。根据曲柄滑块机构特性(图7-2a)，＝l／r愈小，在s＝0处的位移变化愈大，所以应选较大的；但愈大，从s＝0～90、l00mm的位移所需曲柄的转角也愈大；又因为曲柄是与曲柄摇杆机构中的摇杆串接的，而摇扦的转角应小于180，且希望取小一些为好。所以，应取一个适宜的曲柄长度和值，满足滑决有90—100mm的行程而曲柄转角那么在30°左右同时在2＝178°～182°的范围内沿块位移不大于o．4mm或更小(可近似看作滑块停歇)。图6-2曲柄滑块机构和曲柄摇杆机构特性故取＝1，按2＝178°～182°的范围内沿块位移不大于o．4mm，计算得：L<0.4/((1-cos2)*2)=328mm〔7-1〕满足滑决有90—100mm的行程而曲柄转角那么在30°左右，取L＝320，得320*2〔1-cos2〕>100，2=32.5°图6-2主加压机构尺寸计算原理图(2)确定曲柄摇扦机构尺寸。如图7-2所示，在压片位置，机构应有较好的传动角。所以，当摇杆在OAA位置时，曲柄摇杆机构的连杆AB’与OAA的夹角应接近90°。此时，OB’假设选在AB’的延长线上，那么受力最小。故在此线上选一适当位置作OB’。具体选定OB’的位置时，可再考虑急回特性的要求，或摇杆速度接近零的区域中位移变化比拟平缓的要求。它与机构尺寸的大致关系是：行程速度变化系数K愈大，在位置A时的位移变化较大，所以OB’距点A远一些好，但又受到机构尺寸和急回特性的限制，不能取得太远。选定OB’以后可定出与OAA两个位移3、4对应的OB’B’的两个位移34。图6-3主加压机构尺寸图如图7-3所示，经计算，得曲柄LOAB＝97.57mm,连杆LAB‘＝508.8mm摆杆LOA＝LAC=320mm首先动力从电动机输出，因为需要的速度不是很高，所以要经过减速箱减速，再经过带传动传给齿轮1，齿轮一又传给齿轮2带动轴旋转。导辊传动：由齿轮3带动齿轮4使外面一根导辊转动；再由齿轮4带动齿轮5，齿轮5又带动齿轮6使里面那根导辊转动。因为齿轮4和齿轮6大小一样，齿轮5主要是保证两导辊转向一致，这样既保证速度一样，也保证了旋转方向一样。进瓶机构传动：进瓶机构借助齿轮4带动齿轮7，又由齿轮7带动的轴旋转，再由轴带动蜗轮蜗杆B，然后蜗轮蜗杆B带动齿轮9，再由齿轮9带动间歇机构槽轮完成瓶子的输进。洗瓶机构传动：洗瓶机构是通过齿轮6带动齿轮8，齿轮8带动轴转动，再由轴带动蜗轮蜗杆C，然后再通过蜗轮10传给齿轮13，而齿