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洗瓶机构设计-机械原理课程设计

时间:2020/2/11 22:43:04   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:1   评论:0
一、设计任务书


(1) 设计题目

洗瓶机构设计-机械原理课程设计

图1   洗瓶机工作示意图

    设计洗瓶机。如图1 所示,待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子推向前进时,转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗刷完毕时,后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。

    洗瓶机的技术要求见表1。

表1 洗瓶机的技术要求

方案号

瓶子尺寸

(长×直径)

mm,mm

工作行程

mm

生产率

个/s

急回系数k

电动机转速

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) 设计任务

1.洗瓶机应包括齿轮、平面连杆机构等常用机构或组合机构。

2.设计传动系统并确定其传动比分配。

3.画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。

4.设计组合机构实现运动要求,并对从动杆进行运动分析。也可以设计平面连杆机构以实现运动轨迹,并对平面连杆机构进行运动分析。绘出运动线图。

5.其他机构的设计计算。

6.编写设计计算说明书。

7.学生可进一步完成:洗瓶机推瓶机构的计算机动态演示等。

(3) 设计要求

1.工作原理

为了清洗瓶子,需将瓶子推入同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转,推动瓶子沿导辊前进,转动的刷子就将瓶子洗净。它的主要动作是将瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。

2.原始数据

(1)瓶子尺寸:长度L=100mm,直径D=200mm。

(2)推进距离S=600mm,推瓶机构应使推移接近均匀的速度推瓶,平稳地接触和脱离瓶子,然后推头快速返回原位,准备进入第二个工作循环。

(3)按生产率每分钟3个的要求,推程的平均速度v=40mm/s,返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。

(4)电动机转速为1440 r/min。

(5)急回系数3。

二、机械运动方案设计

(1)分析设计要求

可知:洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。设计的推瓶机构应使推头M以接近均匀的速度推瓶,平稳地接触和脱离瓶子,然后,推头快速返回原位,准备第二个工作循环。

根据设计要求,推头M可走图2 所示轨迹,而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动,在工作段前后可有变速运动,回程时有急回。

洗瓶机构设计-机械原理课程设计

图2  推头M运动轨迹

    对这种运动要求,若用单一的常用机构是不容易实现的,通常要把若干个基本机构组合,起来,设计组合机构。

    在设计组合机构时,一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构(基础机构),而沿轨迹运动时的速度要求,则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足,也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。

(2) 推瓶机构选择

    推瓶机构的方案:根据前述设计要求,推瓶机构应为一具有急回特性的机构,为了提高工作效率,一是行程速比变化系数K尽量大一些;在推程(即工作行程)中,应使推头作直线运动,或者近似直线运动,以保证工作的稳定性,这些运动要求并不一定都能得到满足,但是必须保证推瓶中推头的运动轨迹至少为近似直线,以此保证安全性。

    推头的运动要求主要是满足急回特性,能满足急回特性的机构主要有曲柄滑块机构,曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构。

    运用前述设计的思想方法,再考虑到机构的急回特性和推头做往复直线运动的特点, 所以根据要求,本机构采用了五杆组合机构,由齿轮和四连杆机构来实现(如下图所示)

1.凸轮-铰链四杆机构方案

    如图3所示,铰链四杆机构的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹,M点的速度由等速转动的凸轮通过构件3的变速转动来控制。由于此方案的曲柄1是从动件,所以要注意度过死点的措施。

洗瓶机构设计-机械原理课程设计

图3  凸轮-铰链四杆机构的方案

2.五杆组合机构方案

    确定一条平面曲线需要两个独立变量。因此具有两自由度的连杆机构都具有精确再现给定平面轨迹的特征。点M的速度和机构的急回特征,可通过控制该机构的两个输入构件间的运动关系来得到,如用凸轮机构、齿轮或四连杆机构来控制等等。图4 所示为两个自由度五杆低副机构,1、4为它们的两个输入构件,这两构件之间的运动关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现,从而将原来两自由度机构系统封闭成单自由度系统。

洗瓶机构设计-机械原理课程设计        洗瓶机构设计-机械原理课程设计

a)                                      b)

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c)                                     d)

图4 五杆组合机构的方案

三、机械总体结构设计洗瓶机构设计-机械原理课程设计

    为了清洗瓶子的外表和里面,需将瓶子推入同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转,推动瓶子沿导辊前进,内外转动的刷子就将瓶子洗净。它的主要动作是将瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。

    要实现上述分功能,有下列工艺动作过程:

(1)推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置

(2)在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动;

(3)同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时,瓶子的外表面就清洗干净;

(4)在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子移出瓶外.

(5)瓶子洗净后离开导辊,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环.

四、机械传动系统设计

(1)能实现预期运动执行构件协调配合工作等运动要求,把原动机输出 的转矩传递到执行构件

(2)执行机构所需的力很小,主要工作在于进行运动分析。可以选择传动的齿轮 m = 3mm, 这样可以减小传动系统的体积,又可以减少传动齿轮数,提高效率。

五、主要零部件的设计计算

    凸轮—全移动副四杆机构.其主要参数如下表所示:

项目

      参数

推进距离

s=600mm

推程平均速度

v=40mm/s

回程平均速度

V’=3v

六、执行机构和传动部件的结构设计

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    本机构由导辊和刷子组成

(1)刷子由三个互相啮合的齿轮带着它们不停的转动,而使它能够保持不间断的接触,清洗污垢。

 (2)导辊的运动由定轴带轮来完成,两个带轮的同向旋转带动导辊的同向转动,而带动瓶子转动。( 如下图示 )

导辊的俯视图

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(3)推瓶机构和洗瓶机构组合

    本机构采用了五杆组合机构( 如下页图示 ),齿轮机构,瓶子的运动分为直线运动和转动,直线运动由五杆组合机构来完成,瓶子的转动由同向转动的导辊来完成。利用瓶子的运动来清洗瓶子的内外表面。

    刷子的运动由完成不同的功能来决定。清洗瓶子的刷子由三个互相啮合的齿轮带着它们不停的转动,而使它能够保持不间断的接触,清洗表面污垢。

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(4)传动机构

    最终选用的机构中刷子的转动轴、导辊的轴、执行机构主动件的轴两两垂直。所以通过带轮传动来实现各方向的改变

七、最终设计方案和机构简介

图3所示方案由于推程有600MM,导致凸轮尺寸太大,整个体积所占太大,图四所示方案原则上都可以,关键是运动参数好坏和轨迹实现的准确性。最终选定的方案是凸轮摇杆机构为推瓶机构。


标签:机械原理课程设计 


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