洗瓶機(jī)推瓶機(jī)構(gòu)機(jī)械原理設(shè)計(jì)【SW三維圖】,SW三維圖,洗瓶機(jī)推瓶,機(jī)構(gòu),機(jī)械,原理,設(shè)計(jì),SW,三維 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 目錄 1.課程任務(wù)設(shè)計(jì)書...................................................................................... 3 2.洗瓶機(jī)簡介 ..............................................................................................4 3.方案的設(shè)計(jì)思路與評價(jià)................................................................. ...... 5 3.1推頭的設(shè)計(jì)....................................................................................... 5 3.1.1平面連桿機(jī)構(gòu)..........................................................................5 3.1.2凸輪鉸鏈四桿機(jī)構(gòu).................................................................5 3.1.3擺動(dòng)導(dǎo)桿與連桿組合機(jī)構(gòu)...................................................6 3.2洗瓶部分的設(shè)計(jì)方案..................................................................... 7 4.尺寸計(jì)算......................................................................................... ...........7 4.1推瓶部分的尺寸設(shè)計(jì)......................................................................7 4.2輪系的設(shè)計(jì)........................................................................................8 5.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與力分析....................................................................9 5.1整體的運(yùn)動(dòng)分析...............................................................................9 5.2機(jī)構(gòu)任意兩個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)分析...................................................11 5.2.1第一位置...................................................................................11 5.2.2第二位置...................................................................................14 5.3機(jī)構(gòu)任意兩個(gè)位置的動(dòng)力分析.................................................. 16 5.3.1第一位置...................................................................................16 5.3.2第二位置...................................................................................18 5.4原動(dòng)件受力分析.............................................................................. 21 6.機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真與三維立體圖...............................................................22 6.1推頭的動(dòng)態(tài)仿真.............................................................................. 22 6.2整體的三維立體圖............ .............................................................23 7.機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)分析...................................................................................... 24 7.1推頭的速度曲線圖..........................................................................24 7.2推頭的加速度曲線圖..................................................................... 24 8.心得感想......................................................................................... ...........25 9.參考文獻(xiàn)......................................................................................... ...........25 1．課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1設(shè)計(jì)題目： 洗瓶機(jī) 1.2工作原理及工藝動(dòng)作過程 為了清洗圓形瓶子外面，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)幼鳎簩⒌轿坏钠孔友刂鴮?dǎo)輥推動(dòng)，瓶子推動(dòng)過程利用導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動(dòng)。 1.3原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 1）瓶子尺寸。大端直徑d=80mm，長l=200mm。 2）推進(jìn)距離L=600mm，推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭以接近均勻的速度推瓶，平衡地接觸和脫離瓶子，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)率的要求，推程平均速度為=45mm∕s，返回時(shí)的平均速度為工作行程平均速度的3倍。 4）機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。 1.4設(shè)計(jì)方案提示 1）推瓶機(jī)構(gòu)一般要求推頭工作時(shí)作近似直線軌跡，回程時(shí)軌跡形狀不限，但不能反向撥動(dòng)瓶子。由于上述運(yùn)動(dòng)要求，一般采用組合機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。 2）洗瓶機(jī)構(gòu)由一對同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥和三只刷子轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子所組成?？梢酝ㄟ^機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)來完成。 1.5設(shè)計(jì)任務(wù) 1）根據(jù)上述運(yùn)動(dòng)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 2）進(jìn)行推瓶機(jī)構(gòu)和洗瓶機(jī)構(gòu)的選型，實(shí)現(xiàn)洗瓶動(dòng)作要求。 3）機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評定和選擇。 4）根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案。 5）畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖（機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖）。 6）對機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算。 1.6設(shè)計(jì)工作量 1、圖紙1張（機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖）。 2、設(shè)計(jì)說明書一份。 2.洗瓶機(jī)簡介 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，玻璃瓶作為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的液體承載器皿開始在人們生活中大量出現(xiàn)。無論啤酒、白酒等酒類，還是醋、醬油等調(diào)味品，抑或輸液瓶藥品瓶等，到處都是玻璃瓶的身影。為了節(jié)約能源、降低成本，大多數(shù)企業(yè)都進(jìn)行舊瓶的回收利用。這里就不得不面臨一個(gè)問題，就是玻璃瓶的清洗。因?yàn)闊o論是盛裝飲品或者藥品，都要求瓶子的清潔衛(wèi)生。 傳統(tǒng)的生產(chǎn)當(dāng)然主要是靠人工來清洗，但人工清洗效率較低且需要較多的勞動(dòng)力資源，既不利于連續(xù)生產(chǎn)，也加大了企業(yè)的勞動(dòng)力成本，這無疑是企業(yè)所無法接受的。 現(xiàn)代大型企業(yè)一般多采用超聲波式、回轉(zhuǎn)式、沖洗式等大型洗瓶設(shè)備，這些設(shè)備技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)效率高且洗瓶效果好，但是價(jià)格昂貴，產(chǎn)品維修困難，對于一些起步階段的民營企業(yè)、小企業(yè)甚至作坊式企業(yè)來說，并不是理想的選擇。 因此，我們迫切需要一種產(chǎn)品，既能快速高效地完成一整套洗瓶過程，又不需要一些復(fù)雜易損的高科技設(shè)備，價(jià)格低廉、能為廣大初級用戶所接受，成為他們提高生產(chǎn)效率的可靠助手，這也是我們設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。 目前國內(nèi)市場上洗瓶機(jī)有扭道式，箱式，滾筒式和立式多種，而且這些洗瓶機(jī)一般都是在大型企業(yè)里應(yīng)用的。在工廠一般都是采用毛刷刷洗，并且為了提高清潔程度，不得不使用大量的水和化學(xué)清洗劑，這也加劇了后續(xù)漂洗工作的困難。 國內(nèi)外關(guān)于針對家庭類容器清洗裝置的研究很少?，F(xiàn)在市面上有一些涮碗機(jī)，其動(dòng)力裝置是類似與洗衣機(jī)一樣的波輪，一旦遇到難以清洗的器皿時(shí)，效果就會(huì)大大降低甚至有些容器根本無法清洗干凈。現(xiàn)在也出現(xiàn)一些利用超聲波清洗的等新型清洗裝置，由于成本過高限制了其普及的程度，因此有必要進(jìn)一步開展適用于家庭、飯店等經(jīng)濟(jì)實(shí)用的、自動(dòng)化程度更高的清洗機(jī)的研究。 3.方案的設(shè)計(jì)思路與評價(jià) 3.1推頭的設(shè)計(jì) 3.1.1 平面連桿機(jī)構(gòu) 此方案完全采用平面連桿設(shè)計(jì)，桿數(shù)較多，雖然容易制造，具有壓強(qiáng)小、磨損輕、易于加工和幾何形狀能保證本身封閉等優(yōu)點(diǎn),但由于推程較長，必然會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)上的動(dòng)載荷和慣性力難平衡，會(huì)有累積誤差，且效率低,它難以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜,桿多且穩(wěn)定性差而且推頭的回程軌跡為曲線，需額外耗一部分能量將其舉高,且在由回程轉(zhuǎn)工作時(shí)必然會(huì)與機(jī)架發(fā)生碰撞，故原不如讓推頭始終走直線，所以舍棄方案一 。 3.1.2 凸輪鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 此洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)使推頭的運(yùn)動(dòng)可以由凸輪的外輪廓線來確定，而連桿機(jī)構(gòu)可以使凸輪的推程放大，達(dá)到設(shè)計(jì)題目要求的行程速度系數(shù)比K=3。 這種方案設(shè)計(jì)中：軌跡要求，傳動(dòng)比要求，急回特征和系數(shù)要求均可滿足，但它會(huì)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)自鎖。原動(dòng)件不是最短桿，當(dāng)1,2桿重合，亦即在兩個(gè)極限位置。四桿機(jī)構(gòu)出現(xiàn)死點(diǎn)，曲柄會(huì)被完全卡死，而解決機(jī)構(gòu)自鎖問題通常只能采用飛輪或者引入其他機(jī)構(gòu)。這一機(jī)構(gòu)本身就有點(diǎn)復(fù)雜。加上解決機(jī)構(gòu)自鎖的裝置后，其復(fù)雜性更大。 此外，凸輪的輪廓的設(shè)計(jì)有很大的難度，需要與四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)嚴(yán)格一致，否則也會(huì)使四桿機(jī)構(gòu)無法走完整個(gè)完整行程而失敗。再有，機(jī)構(gòu)無法通過力封閉來帶動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)，只能通過幾何封閉，這樣也會(huì)給機(jī)構(gòu)帶來不必要的麻煩，比如說會(huì)增大機(jī)構(gòu)內(nèi)的摩擦，影響機(jī)構(gòu)的質(zhì)量及效率。實(shí)驗(yàn)測量的誤差是無法避免的，這點(diǎn)是很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的。 速度控制方面：由凸輪傳遞到推桿末端，需要有中間桿件的傳遞。這在設(shè)計(jì)速度的時(shí)候會(huì)帶來很大的麻煩，還需要分析中間桿件的速度。 從制造成本來看：這么復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，不僅材料要很多，工藝要求也較精細(xì)。特別是凸輪的生產(chǎn)，會(huì)比桿件的生產(chǎn)復(fù)雜得多。這會(huì)大大增加制造成本。 維修方面：任一零件壞了都將導(dǎo)致機(jī)器無法運(yùn)轉(zhuǎn)，由于零件較多，機(jī)器壞的概率理論上增大。 設(shè)計(jì)方面：如此多的問題需要解決，在短短的2星期內(nèi)很難完成。四桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)，四桿機(jī)構(gòu)跟凸輪機(jī)構(gòu)的配合，速度分析，機(jī)構(gòu)自鎖等等，這些都是比較耗時(shí)間的。 綜合以上種種原因，我們最終放棄了這個(gè)方案。 3.1.3 擺動(dòng)導(dǎo)桿與連桿組合機(jī)構(gòu) 此方案是一個(gè)擺動(dòng)導(dǎo)桿與連桿組合機(jī)構(gòu)。 這是我們最終的方案；此洗瓶機(jī)的推頭部分采用了牛頭刨床的核心思想，題目要求行程速度系數(shù)比K=3，也就是說曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極位夾角為90度，運(yùn)用這個(gè)機(jī)構(gòu)就很容易實(shí)現(xiàn)了，而且題目要求推頭的推程為600mm，此機(jī)構(gòu)也很容易滿足，而且結(jié)構(gòu)緊湊，而且只要將導(dǎo)桿利用轉(zhuǎn)動(dòng)副鏈接在另一個(gè)拐桿上，便能實(shí)現(xiàn)推頭在水平面運(yùn)動(dòng)，則推頭幾乎能很平穩(wěn)地推進(jìn)瓶子。其優(yōu)點(diǎn)為工作行程近似均速,且制作較簡便,且承受的負(fù)載能力大. 3.2洗瓶部分的設(shè)計(jì)方案 導(dǎo)輥是給定的,加之為保證瓶子的安全，故瓶子只能平躺放置，無需再作其他設(shè)想。 4.尺寸計(jì)算 4.1推瓶部分的尺寸設(shè)計(jì) 由返回時(shí)的速度是推程時(shí)的速度的3倍，可以得出行程系數(shù)比為3，可計(jì)算得到極位夾角為90度，所以機(jī)構(gòu)的兩個(gè)極限位置如上圖所示。 已知AE=600 mm，∠BOD=90°，CE=CA. 計(jì)算可得AC=2AF=300×2=424.26 mm OB和OD的長取150mm，所以O(shè)C=212.13mm 工作行程的平均速度為45MM/S,而空回的速度為135MM/S,所以工作所用時(shí)間=600/45≈13.3秒, 回來所用時(shí)間=600/135≈4.4秒,所以總時(shí)間應(yīng)為17.7秒,因?yàn)轭}目中所要求的皆為平均速度, 所以為了變于計(jì)算取推頭來回一趟的總時(shí)間為18秒。 4.2輪系的設(shè)計(jì) 一般電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1440r／min,其軸上裝有齒數(shù)為10的齒輪1，與齒數(shù)為50的齒輪2嚙合，將其速度降至288r／min. 通過齒數(shù)為2的蝸桿3與齒數(shù)為42的渦輪4嚙合，將速度降至14r／min,再通過傳動(dòng)比為1∶4的皮帶1將速度降至所需要的3.4r／min. 導(dǎo)軌的速度設(shè)定為48r／min,通過傳動(dòng)比為1∶6的皮帶2就可以實(shí)現(xiàn)。 刷子的速度設(shè)定為72r/min，通過傳動(dòng)比為1∶4的皮帶3就可以實(shí)現(xiàn)。 齒輪 模數(shù) 齒數(shù) 1 2 10 2 2 50 3（蝸桿） 2 2 4（渦輪） 2 42 皮帶輪 半徑（mm） 皮帶1 輪1 25 輪2 100 皮帶2 輪3 20 輪4 120 皮帶3 輪5 25 輪6 100 5.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與力分析 5.1 整體運(yùn)動(dòng)分析 取機(jī)構(gòu)在左極限位置時(shí)推頭的位移為X=0，可得出推頭隨搖桿OB轉(zhuǎn)動(dòng)的位移函數(shù)： 可得其位移圖像，如下圖： 對位移函數(shù)求一次導(dǎo)數(shù)，可得其速度函數(shù)，圖像如下圖： 對位移函數(shù)求二次導(dǎo)數(shù)，可得其加速度函數(shù)，其圖像如圖： 5.2機(jī)構(gòu)任意兩個(gè)位置運(yùn)動(dòng)分析 5.21 第一位置（105°OAB′C′D′） ①速度分析 根據(jù)原動(dòng)件1的角速度ω，可求得點(diǎn)B2的速度為 VB2=VB1=ω1·LOB=0.36×150= 54 mm／s AB′=350mm 對于2和3構(gòu)成的移動(dòng)副，有 VB3 = VB2 + VB3B2 方向： ⊥AB ⊥OB ∥AB 大?。? ？ ω1?LOB ？ 對與4和5構(gòu)成的構(gòu)件 VD = VC4 = VC5 + VC4C5 方向： 水平 ⊥AC ∥CD 大?。? ？ 已知 ？ ②加速度分析 方向： B→A ⊥AB B→O ∥AB ⊥AB(逆時(shí)針) 大?。? ? ? ω3 = = 0.147 rad／s =7.56 mm／s2 LAB = 350 mm = 0.362×150 =19.44 mm／s2 =2×0.36×16.33=5.88 mm／s2 5.22第二位置（285°OAB″C″D″） ①速度分析 根據(jù)原動(dòng)件1的角速度ω，可求得點(diǎn)B2的速度為 VB2=VB1=ω1·LOB=0.36×150= 54 mm／s AB″= 111.29 mm 對于2和3構(gòu)成的移動(dòng)副，有 VB3 = VB2 + VB3B2 方向： ⊥AB ⊥OB ∥AB 大?。? ？ ω1?LOB ？ 對與4和5構(gòu)成的構(gòu)件 VD = VC4 = VC5 + VC4C5 方向： 水平 ⊥AC ∥CD 大?。? ？ 已知 ？ ②加速度分析 方向： B→A ⊥AB B→O ∥AB ⊥AB(逆時(shí)針) 大?。? ? ? ω3 = = 0.147 rad／s = 2.4 mm／s2 LAB = 111.29mm = 0.362×150 =19.44 mm／s2 =2×0.36×51.5=37.08 mm／s2 5.3機(jī)構(gòu)任意兩個(gè)位置動(dòng)力分析 5.31第一位置 在此桿組中受到4桿慣性力PI4,重力G4，支反力R64，鉸鏈反力R35，工作阻力Fr. 已知Fr= 10N G4=20N PI4= -m×a4= 列出力的平衡方程： = 0 有 PI4 + G4 + R64 + R35 + Fr = 0 在此桿組中受到構(gòu)件5對3的反作用力R53,重力G3，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量M,慣性力PI3，R12。 已知 G3=100N J=1 ㎏·㎡ M=-J×ε= PI3=-m×a3= M與PI3合成 PI3= PI3 h=M÷PI= 對A點(diǎn)取距，由平衡關(guān)系得 = 0 桿組中受到4桿慣性力PI4,重力G4，支反力R64，鉸鏈反力R35，由于回程無工作阻力。 已知 G4=20N PI4= -m×a4= 在此桿組中受到構(gòu)件5對3的反作用力R53,重力G3，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量M,慣性力PI3，R12。 對A點(diǎn)取距，由平衡關(guān)系得 = 0 已知 G3=100N J=1 ㎏·㎡ M=-J×ε= PI3=-m×a3= M與PI3合成 PI3= PI3 h=M÷PI= 6.機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真與三維立體圖 6.1推頭的動(dòng)態(tài)仿真 6.2整體的三維立體圖 7.機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)分析 對機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維模擬運(yùn)動(dòng)，追蹤推頭的位移，得到推頭的速度加速度曲線如下： 速度曲線： 加速度曲線： 以上兩圖和設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算的速度加速度曲線輪廓吻合。 8.心得感想 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)接近尾聲，經(jīng)過幾天的奮戰(zhàn)我們的課程設(shè)計(jì)終于完成了，課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義．我們今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是 為明天能穩(wěn)健的在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 說實(shí)話，課程設(shè)計(jì)真的有點(diǎn)累．然而，當(dāng)我們一著手整理自己的設(shè)計(jì)成果，漫漫回味這一周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消．雖然這是我剛學(xué)會(huì)走完的第一步，也是人生的一點(diǎn)小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多，另我有了一中”春眠不知曉”的感 悟． 通過課程設(shè)計(jì)，使我深深體會(huì)到，干任何事都必須耐心，細(xì)致．也讓我體會(huì)到了合作與雙贏的快樂。只有自己親手設(shè)計(jì)東西才知道這其中的緣由，所以也真正認(rèn)識(shí)到學(xué)好機(jī)械原理的重要性。 9.參考文獻(xiàn) 1.《機(jī)械原理》 安子軍 國防工業(yè)出版社 2.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 龔溎義 機(jī)械工業(yè)出版社 3.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》 曲繼方 機(jī)械工業(yè)出版社 4.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》 劉毅 華中科技大學(xué)出版社 } 21