洗瓶機(jī)構(gòu)原理設(shè)計(jì)
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洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)——目錄
一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 ………………………………………………………………3
二．機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)………………………………………………………4
三、機(jī)械總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………7
四、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ……………………………………………………8
五、主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ………………………………………………8
六、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………9
七、最終設(shè)計(jì)方案和機(jī)構(gòu)簡介 ……………………………………………10
八、設(shè)計(jì)心得體會(huì)…………………………………………………………………10
九、參考資料……………………………………………………………………10
一、設(shè)計(jì)任務(wù)書
(1) 設(shè)計(jì)題目
圖1 洗瓶機(jī)工作示意圖
設(shè)計(jì)洗瓶機(jī)。如圖1 所示，待洗的瓶子放在兩個(gè)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)推頭M把瓶子推向前進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)著的刷子就把瓶子外面洗凈。當(dāng)前一個(gè)瓶子將洗刷完畢時(shí)，后一個(gè)待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。
洗瓶機(jī)的技術(shù)要求見表1。
表1 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求
方案號 瓶子尺寸
（長×直徑）
mm，mm 工作行程
mm 生產(chǎn)率
個(gè)/s 急回系數(shù)k 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
r/min
A φ100×200 600 15 3 1440
B φ80×180 500 16 3.2 1440
C φ60×150 420 18 3.5 960
(2) 設(shè)計(jì)任務(wù)
1.洗瓶機(jī)應(yīng)包括齒輪、平面連桿機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)。
2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。
3.畫出機(jī)器的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。
4.設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)要求，并對從動(dòng)桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。也可以設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡，并對平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。繪出運(yùn)動(dòng)線圖。
5.其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。
6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
7.學(xué)生可進(jìn)一步完成：洗瓶機(jī)推瓶機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示等。
(3) 設(shè)計(jì)要求
1.工作原理
為了清洗瓶子，需將瓶子推入同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)瓶子沿導(dǎo)輥前進(jìn)，轉(zhuǎn)動(dòng)的刷子就將瓶子洗凈。它的主要?jiǎng)幼魇菍⑵孔友刂鴮?dǎo)輥推動(dòng)，瓶子推動(dòng)過程中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.原始數(shù)據(jù)
（1）瓶子尺寸：長度L=100mm，直徑D=200mm。
（2）推進(jìn)距離S=600mm，推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推移接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后推頭快速返回原位，準(zhǔn)備進(jìn)入第二個(gè)工作循環(huán)。
（3）按生產(chǎn)率每分鐘3個(gè)的要求，推程的平均速度v=40mm/s，返回時(shí)的平均速度為工作時(shí)的平均速度的三倍。
（4）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440 r/min。
（5）急回系數(shù)3。
二、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)
(1)分析設(shè)計(jì)要求
可知：洗瓶機(jī)主要由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成。設(shè)計(jì)的推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭M以接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準(zhǔn)備第二個(gè)工作循環(huán)。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，推頭M可走圖2 所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應(yīng)作勻速直線運(yùn)動(dòng)，在工作段前后可有變速運(yùn)動(dòng)，回程時(shí)有急回。
圖2 推頭M運(yùn)動(dòng)軌跡
對這種運(yùn)動(dòng)要求，若用單一的常用機(jī)構(gòu)是不容易實(shí)現(xiàn)的，通常要把若干個(gè)基本機(jī)構(gòu)組合，起來，設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)。
在設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)時(shí)，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機(jī)構(gòu)（基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)），而沿軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度要求，則通過改變基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度來滿足，也就是讓它與一個(gè)輸出變速度的附加機(jī)構(gòu)組合。
(2) 推瓶機(jī)構(gòu)選擇
推瓶機(jī)構(gòu)的方案：根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求,推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)為一具有急回特性的機(jī)構(gòu),為了提高工作效率,一是行程速比變化系數(shù)K盡量大一些;在推程(即工作行程)中,應(yīng)使推頭作直線運(yùn)動(dòng),或者近似直線運(yùn)動(dòng),以保證工作的穩(wěn)定性,這些運(yùn)動(dòng)要求并不一定都能得到滿足,但是必須保證推瓶中推頭的運(yùn)動(dòng)軌跡至少為近似直線,以此保證安全性。
推頭的運(yùn)動(dòng)要求主要是滿足急回特性,能滿足急回特性的機(jī)構(gòu)主要有曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。
運(yùn)用前述設(shè)計(jì)的思想方法,再考慮到機(jī)構(gòu)的急回特性和推頭做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)， 所以根據(jù)要求，本機(jī)構(gòu)采用了五桿組合機(jī)構(gòu)，由齒輪和四連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)(如下圖所示)
1.凸輪－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)方案
如圖3所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿2上點(diǎn)M走近似于所要求的軌跡，M點(diǎn)的速度由等速轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪通過構(gòu)件3的變速轉(zhuǎn)動(dòng)來控制。由于此方案的曲柄1是從動(dòng)件，所以要注意度過死點(diǎn)的措施。
圖3 凸輪－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的方案
2.五桿組合機(jī)構(gòu)方案
確定一條平面曲線需要兩個(gè)獨(dú)立變量。因此具有兩自由度的連桿機(jī)構(gòu)都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特征。點(diǎn)M的速度和機(jī)構(gòu)的急回特征，可通過控制該機(jī)構(gòu)的兩個(gè)輸入構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系來得到，如用凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪或四連桿機(jī)構(gòu)來控制等等。圖4 所示為兩個(gè)自由度五桿低副機(jī)構(gòu)，1、4為它們的兩個(gè)輸入構(gòu)件，這兩構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系用凸輪、齒輪或四連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從而將原來兩自由度機(jī)構(gòu)系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng)。
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