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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 機(jī)械原理課程設(shè)計說明書 ------洗瓶機(jī)推瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計 目錄 一．設(shè)計題目及設(shè)計要求----------------------------------------3 二．功能分解-------------------------------------------------------4 三．機(jī)構(gòu)選用------------------------

2、-------------------------------5 四．機(jī)構(gòu)組合-------------------------------------------------------7 五．傳動方案設(shè)計-------------------------------------------------8 六．運(yùn)動協(xié)調(diào)設(shè)計-------------------------------------------------9 七．機(jī)構(gòu)設(shè)計-------------------------------------------------------10 八．方案評價-----------

3、--------------------------------------------13 九．設(shè)計心得-------------------------------------------------------13 十．參考資料-------------------------------------------------------14 洗瓶機(jī)方案設(shè)計 一．設(shè)計題目及設(shè)計要求 設(shè)計洗瓶機(jī)，主要有推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成，如圖 圖1 洗瓶機(jī)工作示意圖 當(dāng)M把瓶子向前推進(jìn)時，轉(zhuǎn)動著的刷子把瓶子外面洗凈，當(dāng)前一個瓶子洗刷完畢

4、時，后一個待洗的瓶子已經(jīng)送入導(dǎo)輥待推。 表1 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求 方案號 瓶子尺寸 （長*直徑）mm 工作行程/mm 生產(chǎn)率/ （個/s） 急回系數(shù) K 電動機(jī)轉(zhuǎn)速n0/（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 我們選用C方案，由于它工作行程短，節(jié)約空間，結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)率高，急回系數(shù)高，說明構(gòu)件非有效工作時間比例小

5、，電動機(jī)功率低，節(jié)省能源。 二．功能分解 本機(jī)器的功能是自動洗瓶。它的運(yùn)動功能可分解為三種工藝動作 1.推瓶 推頭M均勻速度推瓶，設(shè)計推瓶機(jī)構(gòu)，且構(gòu)件在工作行程中作勻速直線運(yùn)動，在工作前后可有變速運(yùn)動，回程時有急回特性。 2.轉(zhuǎn)瓶 導(dǎo)輥有齒輪帶動，通過與瓶子之間的摩擦帶動瓶旋轉(zhuǎn)。 3.刷瓶 刷子在輪系機(jī)構(gòu)帶動下以恒速旋轉(zhuǎn)，用以洗刷瓶子。 注：以上三種動作同時進(jìn)行，彼此的運(yùn)動不發(fā)生干涉。 三、機(jī)構(gòu)選用 利用設(shè)計目錄并根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及相容性的要求，確定三個工藝動作的執(zhí)行構(gòu)件——推頭、刷子、導(dǎo)輥，分別選擇相應(yīng)的機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)各項運(yùn)動功能。 表2 洗瓶機(jī)的機(jī)構(gòu)選型 功能

6、 執(zhí)行構(gòu)件 工藝動作 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 推瓶 推頭M 曲線往復(fù)急回運(yùn)動 凸輪—鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，五桿組合機(jī)構(gòu)，凸輪—全移動副四桿機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)瓶 導(dǎo)輥 回轉(zhuǎn)運(yùn)動 齒輪—帶輪傳動機(jī)構(gòu) 刷瓶 刷子 回轉(zhuǎn)運(yùn)動 齒輪—帶輪傳動機(jī)構(gòu) 由于刷瓶與轉(zhuǎn)瓶功能的實(shí)現(xiàn)分別只有一種齒輪傳動來實(shí)現(xiàn)的，因此，方案的確定的關(guān)鍵是對推瓶執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合的確定。 根據(jù)設(shè)計要求，推頭M可走圖所示軌跡，而且推頭M在工 圖 圖2 推頭M運(yùn)動軌跡 作行程中應(yīng)做勻速直線運(yùn)動，在工作段前后可有變速運(yùn)動，回程是、時有急回特性。

7、對于這種運(yùn)動要求，若采用單一機(jī)構(gòu)不容易實(shí)現(xiàn)，通常的機(jī)構(gòu)組合有； 1. 凸輪—鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)方案 圖3 凸輪-鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)圖 如圖，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿2上的點(diǎn)M走近似于所要求的軌跡，點(diǎn)M的速度有等速轉(zhuǎn)動的凸輪驅(qū)動構(gòu)件3的變速運(yùn)動來控制。由于此方案的曲柄1是從動件，所以要注意采取度過死點(diǎn)的措施。該機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是凸輪獨(dú)立于連桿機(jī)構(gòu)，占用空間較大，結(jié)構(gòu)不緊湊。 2. 五桿組合機(jī)構(gòu)方案 圖4 五桿組合機(jī)構(gòu)圖 確定一條平面曲線需要兩個獨(dú)立變量。因此具有兩個自由度的連桿機(jī)構(gòu)都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特征。如圖，點(diǎn)M的速度和機(jī)構(gòu)的急回特征，可通過凸輪控制該機(jī)構(gòu)的兩個輸入構(gòu)件1和4間的運(yùn)動

8、關(guān)系來得到。機(jī)構(gòu)為單自由度機(jī)構(gòu)，運(yùn)動精確，結(jié)構(gòu)緊湊。 3. 凸輪—全移動副四桿機(jī)構(gòu) 圖5 凸輪-全移動副四桿機(jī)構(gòu)圖 如圖所示，全移動副四桿機(jī)構(gòu)是兩自由度機(jī)構(gòu)，構(gòu)件2上的點(diǎn)M可精確再現(xiàn)給定的軌跡，構(gòu)件2的運(yùn)動速度和急回特征由凸輪控制。這個方案的缺點(diǎn)是因水平方向軌跡太長，造成凸輪機(jī)構(gòu)從動件的行程過大，而使相應(yīng)凸輪尺寸過大。 綜上所述，五桿組合機(jī)構(gòu)方案優(yōu)點(diǎn)較多，為所選方案。 四. 機(jī)構(gòu)組合 根據(jù)機(jī)構(gòu)選用中選出的機(jī)構(gòu)，以及設(shè)計要求，我們選擇五桿組合機(jī)構(gòu)和齒輪傳動機(jī)構(gòu)的搭配。采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖： A1 A3 A2 圖6

9、 機(jī)構(gòu)組合的并聯(lián)示意圖 電動機(jī)通過五桿組合機(jī)構(gòu)帶動推頭M推動瓶子，并通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動刷子與導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)刷瓶與轉(zhuǎn)瓶的功能。由此可得出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖： 圖7 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 1、2、3、4、5、6、7是圓柱齒輪，8、9、10、11是圓錐齒輪，12是導(dǎo)輥，13是推頭M，14、16是皮帶輪，15是刷子。 圖8 機(jī)構(gòu)三維立體圖 五. 傳動方案設(shè)計 機(jī)器的特點(diǎn)是刷子、導(dǎo)輥、推頭M的運(yùn)動是相互獨(dú)立的，故分別通過三套傳動機(jī)構(gòu)由電動機(jī)帶動；此外，由于刷子和導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速不需太精確，故選用結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安裝容易得帶傳動機(jī)構(gòu)。帶輪之間

10、通過圓錐齒輪和直齒圓柱齒輪與電動機(jī)軸連接。 關(guān)于傳動比問題：刷子的轉(zhuǎn)速不能過高，否則會與瓶子摩擦產(chǎn)生過多的無用功，同時也會減緩瓶子的前進(jìn)速度。導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速不能過低，否則不能保證瓶子洗凈，（當(dāng)然也不能過高，理由同上） 綜合考慮，取刷子轉(zhuǎn)速為n1=640r/min,導(dǎo)輥轉(zhuǎn)速n2=1200r/min,凸輪轉(zhuǎn)速經(jīng)計算得n3=1080r/min。 根據(jù)各傳動比：i01=n0/n1=3/2,i02=n0/n2=4/5,i03=n0/n3=8/9,選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)和模數(shù)如下表 表3 齒輪參數(shù) 齒輪編號 模數(shù) 齒數(shù) 節(jié)圓直徑/mm 1 4 30 120 2 4 45 18

11、0 3 4 25 100 4 4 20 80 5 4 36 144 6 4 32 128 7 4 20 100 其中，為了避免齒輪發(fā)生可能的碰撞，在齒輪5與齒輪6之間增加一個惰輪7。 六. 運(yùn)動協(xié)調(diào)設(shè)計 由于刷子、導(dǎo)輥、凸輪三者運(yùn)動是相互獨(dú)立的，因此機(jī)構(gòu)不存在時間上的協(xié)調(diào)問題。所以只要保證各構(gòu)件的尺寸以滿足機(jī)構(gòu)空間上的協(xié)調(diào)即可。 七. 機(jī)構(gòu)設(shè)計 取B點(diǎn)的運(yùn)動軌跡 如圖：，這樣桿從導(dǎo)輥下部運(yùn)動返回，不會與下一個瓶發(fā)生碰撞。設(shè)計時，減少BC桿長則C點(diǎn)的運(yùn)動軌跡接近于B。 確定鉸鏈O的位置：（4種選法） 圖9 鉸鏈位置比較圖 依圖可知（3

12、）、（4）的極位夾角比（1）、（2）較大，應(yīng)在（3）、（4）中選得。當(dāng)選（4）時，θ最大，但O過于靠近運(yùn)動軌跡，所以設(shè)計的凸輪可能與導(dǎo)軌發(fā)生空間上的沖突，故選（3）較合適，以增大極位夾角，減少非工作行程時間。 在極位夾角相等的情況下：如圖（5）、（6） 圖10 鉸鏈位置最終選擇圖 （5）圖中O偏左，故其勻速運(yùn)動所占的時間比例較大，所以（5）更合適，可以更好的提高工作效率。 圖11 凸輪設(shè)計 定好O位置后，根據(jù)運(yùn)動圖線作圖，并通過計算可得出OA，AC桿長，根據(jù)空間位置關(guān)系，確定CD、DE桿長及凸輪的基圓半徑，再根據(jù)反轉(zhuǎn)作圖法可得凸輪理論輪廓線，畫出滾子的各位置圖，根

13、據(jù)其包絡(luò)線可得凸輪的實(shí)際輪廓線。（120°到200°之間是勻速運(yùn)動區(qū)） 圖12 凸輪位移圖線 圖13 凸輪加速度圖 圖14 凸輪速度圖 根據(jù)作圖，最后可定得各桿長度：OA=8，AC=62，BC=8.7，CD=70.5，DE=20。凸輪基圓半徑=9.2。 八、方案評價 所設(shè)計的機(jī)構(gòu)能較好的按要求滿足需求，但在凸輪傳動方面，因為是用作圖法所得，而且有一部分取的是近似值，所以誤差可能過于偏大?？赏ㄟ^兩種方法改進(jìn)： 一是用電腦編程用數(shù)值計算法來精確設(shè)計。 二是用作圖法時盡量減少誤差（如將基圓分得更細(xì)等） 機(jī)構(gòu)傳動部

14、分，部分桿件過長，會引起材料的浪費(fèi)，同時會產(chǎn)生較大的應(yīng)力，從而導(dǎo)致桿件的破壞；由于空間的問題引入了惰輪，加大的制造成本；帶輪容易摩擦起電，不宜用于易燃易爆場合。 九、設(shè)計心得 好不容易做到這一步，這也標(biāo)志著我們這次設(shè)計的即將結(jié)束。在還沒做設(shè)計之前，我們以為資料、知識都是課本的那些東西，沒什么難做的，不就是打字打出來就行。可是當(dāng)我們真正投入到這次設(shè)計中的時候，才發(fā)現(xiàn)設(shè)計的艱辛，我們擁有的知識太貧乏，平時學(xué)的知識根本就沒辦法用到實(shí)際上，還有一些3維的東西以前從來沒有接觸，更別提做出來了。但我們并沒有放棄，大量的搜集需要的資料和書籍，把不會的搞會，爭取把設(shè)計做的完美。 我們做的

15、洗瓶機(jī)表面看似簡單，但實(shí)際上各個機(jī)構(gòu)的組合確是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，特別在機(jī)構(gòu)設(shè)計五桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計，尺寸數(shù)據(jù)都極難設(shè)定，我們在此跌到了N次，最后在我們3人的努力和學(xué)姐學(xué)長的指導(dǎo)幫助下，終于做了出來。本次的設(shè)計還讓我們深深體會到團(tuán)結(jié)的力量，沒有我們3個人的共同努力，相互輔助，就不可能有這份設(shè)計。 回顧這次設(shè)計，雖然只有短短的幾天，但這里面卻充滿了酸甜苦辣，讓我們對人生有了更深的認(rèn)識。作為設(shè)計者應(yīng)該追求設(shè)計的完美、實(shí)用，我們并不能達(dá)到這一點(diǎn)，但過程卻是最重要的，在設(shè)計中，培養(yǎng)了我們善于探索的精神，并讓我們發(fā)現(xiàn)了自己的差距，期待我們都能在未來的道路上更加勤奮地學(xué)習(xí)專業(yè)知識，真心的學(xué)以致用，創(chuàng)造我們設(shè)計的藍(lán)圖。 十、參考資料 [1] 王知行、劉廷榮.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社2000 [2] 裘建新.機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].北京：高等教育出版 社2005 [3]姚興軍、汪曉云、唐建文.AutoCAD 2004中文版機(jī)械設(shè)計[M].北京希望電子出版社2004 [4]王克偉等.3d max 6實(shí)用教程[M].北京希望電子出版社2004 [5]李啟炎。計算機(jī)繪圖（初級）——AutoCAD 2000版.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社2001 專心---專注---專業(yè)