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1、word 學(xué)校 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 推瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化 學(xué)號(hào) 任課教師 目錄 一、 設(shè)計(jì)題目與要求……………………………………3 二、 原始數(shù)據(jù)要求………………………………………4 三、 設(shè)計(jì)方案比照擬定…………………………………4 四、 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖……………………………………….5 五、 運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)……………………………………….6 六、 系統(tǒng)功能圖…………………………

2、………………..8 七、 推瓶機(jī)構(gòu)圖〔附圖〕…….…………………………..8 八、 參考文獻(xiàn)….……………….………………………….8 一、 設(shè)計(jì)題目與要求 〔一〕、功能要求與工藝動(dòng)作分解提示 1、總功能要求 實(shí)現(xiàn)推頭〔動(dòng)點(diǎn)〕在工作行程中作直線(xiàn)勻速運(yùn)動(dòng)，在其前后作變速運(yùn)動(dòng)，回程時(shí)有急回運(yùn)動(dòng)特征 。 2、工作原理與工藝動(dòng)作分解提示 推瓶機(jī)推頭的運(yùn)動(dòng)軌跡要求如圖 1-1所示。洗瓶機(jī)有關(guān)部件的工作原理和工藝動(dòng)作分解如圖1-2所示。待洗的瓶子放在兩個(gè)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

3、子向前推進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)著的刷子把瓶子外面洗凈。當(dāng)一個(gè)瓶子將洗刷完時(shí)，后一個(gè)待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。推瓶機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)功能圖如圖1-3所示。 圖1-1 圖1-2 圖1-3 二、 原始數(shù)據(jù)要求 〔一〕、瓶子尺寸：大端直徑d = 80mm，長(zhǎng)200mm； 〔二〕、推進(jìn)距離 l = 600 mm ； 〔三〕、推程時(shí)速度要求為v = 45mm / s ，返回時(shí)的平均速度為工作行程的3倍 ； 〔四〕、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便； 三、 設(shè)計(jì)方案比照擬定 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案： 〔一〕凸輪鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)方案〔選定〕： 如圖3-1所示，

4、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為一個(gè)自由度的機(jī)構(gòu)，其連桿2上的點(diǎn)M走近似于所要求的軌跡，點(diǎn)M的速度由等速轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪驅(qū)動(dòng)構(gòu)件3的變速轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制。由于曲柄〔構(gòu)件1〕為從動(dòng)件，故必須采取渡過(guò)死點(diǎn)的措施，這就要求添加其他構(gòu)件使其順利去除死點(diǎn)的干擾。 圖3-1 〔二〕、五桿組合機(jī)構(gòu)方案： 如圖3-2所示為兩個(gè)自由度的5桿低副機(jī)構(gòu)，1、4為它們的兩個(gè)輸入構(gòu)件，這兩個(gè)構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系用齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而將原來(lái)兩自由度機(jī)構(gòu)系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng)。 圖3-2 〔三〕、凸輪滑塊組合機(jī)構(gòu)方案： 如圖3-3所示為兩個(gè)自由度的凸輪滑塊機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可準(zhǔn)

5、確實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡要求。但是由于機(jī)構(gòu)工作行程要求為600mm，所以使用這樣的機(jī)構(gòu)必定會(huì)造成凸輪尺寸過(guò)大，所占用的空間過(guò)大，造成不必要的空間浪費(fèi)。除此之外，凸輪機(jī)構(gòu)相對(duì)于連桿機(jī)構(gòu)的使用壽命短、使用能耗高以與其平衡難以保證等缺點(diǎn)都顯而易見(jiàn)。 圖3-3 綜上所述，三個(gè)方案均可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的功能。但是從要求的傳動(dòng)性能上看，無(wú)凸輪機(jī)構(gòu)的五桿組合機(jī)構(gòu)方案更具有優(yōu)勢(shì)，但五桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜不易實(shí)現(xiàn)，且涉與到齒輪，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制造本錢(qián)高。方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，零件制造簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求功能，應(yīng)當(dāng)選用凸輪四桿機(jī)構(gòu)方案。 四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 所以該機(jī)構(gòu)自由度為1

6、，即只需一個(gè)原動(dòng)件可確定其他構(gòu)件的狀態(tài)。 五、運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì) 用作圖法對(duì)凸輪-四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)展設(shè)計(jì)： （一） 、作出連桿機(jī)構(gòu)工作的軌跡圖 圖5-1 （1） 如圖5-1所示，畫(huà)出M點(diǎn)的工作要求軌跡為水平直線(xiàn)，長(zhǎng)度為600mm，并做出等分軌跡點(diǎn)M、、、、。 （2） 假設(shè)鉸鏈D位置，取連架桿AD為185mm做鉸鏈A的軌跡。 （3） 在鉸鏈A與M點(diǎn)的軌跡上取桿AM、、、、均為520mm。 （4） 分別在AM、、、、取連桿AB、、、、均為215mm。 （5） 連線(xiàn)和，并做其中垂線(xiàn)相交，即可得鉸鏈C的近似位置〔即為鉸

7、鏈B軌跡圓的圓心〕。由作圖法可測(cè)量出機(jī)架DC長(zhǎng)度為200mm，連架桿BC為300mm。 （6） 分別作連架桿BC、、、、，并分別做出其引桿、、、、，連架桿與引桿之間夾角為90，取引桿CF長(zhǎng)度為110mm。 〔二〕、根據(jù)連架桿引桿軌跡設(shè)計(jì)凸輪 圖5-2 (1) 如圖5-2所示，測(cè)量出相鄰兩狀態(tài)間引桿的夾角=28、=28、=20、=10。 (2) 計(jì)算凸輪轉(zhuǎn)角：按照返回速度為推瓶速度的3倍，計(jì)算出推頭從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過(guò)程占一個(gè)回程時(shí)間的3/4。所以推頭從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過(guò)程中，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)了3/4的角度，即轉(zhuǎn)過(guò)了270。根據(jù)

8、引桿的擺角與凸輪轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)關(guān)系，可得： (3) 利用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)凸輪實(shí)際輪廓線(xiàn)：①如下列圖，作以=70mm為半徑的基圓，在圓上且與圓心同一水平線(xiàn)。②用分割線(xiàn)將基圓從開(kāi)始分為、、、、四份。③按點(diǎn)、、、、到基圓圓心距離r在其對(duì)應(yīng)的分割線(xiàn)上做凸輪軌跡點(diǎn)、、、、。④用勻加速曲線(xiàn)平滑連接、、、，用加速度先增大后減小曲線(xiàn)平滑連接、，即得到凸輪輪廓曲線(xiàn)。 〔三〕、凸輪角速度的計(jì)算 設(shè)計(jì)要求推頭在推瓶軌跡上運(yùn)動(dòng)時(shí)速度應(yīng)為v = 45mm / s。 所以推頭在推瓶軌跡上的時(shí)間為： t==13.3 s 即凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)270所需要的時(shí)間為13.3 s， 所以凸

9、輪的角速度為： rad/s，順時(shí)針?lè)较颉? (四)四桿機(jī)構(gòu)死點(diǎn)的防止 平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的前提是必有周轉(zhuǎn)副存在，所以下面來(lái)確定周轉(zhuǎn)副是否存在： 由〔一〕可知四桿機(jī)構(gòu)兩短桿分別為185mm和200mm，兩長(zhǎng)桿分別為215mm和300mm。 (185+300)〔200+215〕不成立，不滿(mǎn)足滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件。 所以該機(jī)構(gòu)無(wú)周轉(zhuǎn)副，為雙搖桿機(jī)構(gòu)，故不存在曲柄出現(xiàn)死點(diǎn)的現(xiàn)象。 〔五〕推頭返程分析 推頭到達(dá)點(diǎn)后，立即以較高的速度〔平均速度為推程的3倍〕返回，準(zhǔn)備下一個(gè)瓶子的推程。再接觸到下一個(gè)瓶子之前推頭的加速度可能很大，故推頭與瓶子接觸之間必須加塑性緩沖材料以防止瓶子破碎。 六、系統(tǒng)功能圖 導(dǎo)輥帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn) 推頭減速返回 待洗瓶子放入 推頭推著瓶子做 V=45mm/s的勻速運(yùn)動(dòng) 旋轉(zhuǎn)刷子洗瓶 推瓶完成 推頭加速返回 七 推瓶機(jī)構(gòu)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。 八、參考文獻(xiàn)： 恒 作模 文杰 《機(jī)械原理》 高等教育 9 / 9