机械原理课程设计洗瓶机推瓶机构设计

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1、 机械原理课程设计 洗瓶机推瓶机构设计 授课学期 2011 学年至 2012 学年 第 二 学期 学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学号 姓名 周省邦 任课教师 交稿日期 2012年6月20日 成绩 阅读教师签名

2、 日 期 目录 一、 设计题目及要求……………………………………3 二、 原始数据要求………………………………………4 三、 设计方案对比拟定…………………………………4 四、 机构运动简图……………………………………….5 五、 运动尺寸设计……………………………………….6 六、 系统功能图…………………………………………..8 七、 推瓶机构图（附图）…….…………………………..8 八、 参考文献….……………….

3、………………………….8 一、 设计题目及要求 （一）、功能要求及工艺动作分解提示 1、总功能要求 实现推头（动点）在工作行程中作直线匀速运动，在其前后作变速运动，回程时有急回运动特征 。 2、工作原理及工艺动作分解提示 推瓶机推头的运动轨迹要求如图 1-1所示。洗瓶机有关部件的工作原理和工艺动作分解如图1-2所示。待洗的瓶子放在两个转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子向前推进时，转动着的刷子把瓶子外面洗净。当一个瓶子将洗刷完时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。推瓶机系统的系统功能图如

4、图1-3所示。 图1-1 图1-2 图1-3 二、 原始数据要求 （一）、瓶子尺寸：大端直径d = 80mm，长200mm； （二）、推进距离 l = 6 0 0 m m ； （三）、推程时速度要求为v = 45mm / s ，返回时的平均速度为工作行程的3倍 ； （四）、机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便； 三、 设计方案对比拟定 执行机构运动方案： （一）凸轮铰链四杆机构方案（选定）： 如图3-1所示，铰链四杆机构为一个自由度的机构，其连杆2上的

5、点M走近似于所要求的轨迹，点M的速度由等速转动的凸轮驱动构件3的变速转动来控制。由于曲柄（构件1）为从动件，故必须采取渡过死点的措施，这就要求添加其他构件使其顺利去除死点的干扰。 图3-1 （二）、五杆组合机构方案： 如图3-2所示为两个自由度的5杆低副机构，1、4为它们的两个输入构件，这两个构件之间的运动关系用齿轮来实现，从而将原来两自由度机构系统封闭成单自由度系统。 图3-2 （三）、凸轮滑块组合机构方案： 如图3-3所示为两个自由度的凸轮滑块机构，该机构可精确实现预定轨迹要求。但是由于机构工作行程要求

6、为600mm，所以使用这样的机构必定会造成凸轮尺寸过大，所占用的空间过大，造成不必要的空间浪费。除此之外，凸轮机构相对于连杆机构的使用寿命短、使用能耗高以及其平衡难以保证等缺点都显而易见。 图3-3 综上所述，三个方案均可实现设计要求的功能。但是从要求的传动性能上看，无凸轮机构的五杆组合机构方案更具有优势，但五杆机构设计复杂不易实现，且涉及到齿轮，机构复杂，制造成本高。方案一结构简单、紧凑，零件制造简便，可实现设计要求功能，故选用凸轮四杆机构方案。 四、机构运动简图 所以该机构自由度为1，即只需一个原动件可确定其他构件的状态。

7、 五、运动尺寸设计 用作图法对凸轮-四杆机构进行设计： （一） 、作出连杆机构工作的轨迹图 图5-1 （1） 如图5-1所示，画出M点的工作要求轨迹为水平直线，长度为600mm，并做出等分轨迹点M、、、、。 （2） 假设铰链D位置，取连架杆AD为185mm做铰链A的轨迹。 （3） 在铰链A与M点的轨迹上取杆AM、、、、均为520mm。 （4） 分别在AM、、、、取连杆AB、、、、均为215mm。 （5） 连线和，并做其中垂线相交，即可得铰链C的近似位置（即为铰链B轨迹圆的圆心）。由作图法可测量出机架D

8、C长度为200mm，连架杆BC为300mm。 （6） 分别作连架杆BC、、、、，并分别做出其引杆、、、、，连架杆与引杆之间夹角为90，取引杆CF长度为110mm。 （二）、根据连架杆引杆轨迹设计凸轮 图5-2 (1) 如图5-2所示，测量出相邻两状态间引杆的夹角=28、=28、=20、=10。 (2) 计算凸轮转角：按照返回速度为推瓶速度的3倍，计算出推头从M点运动到点的过程占一个回程时间的3/4。所以推头从M点运动到点的过程中，凸轮转过了3/4的角度，即转过了270。根据引杆的摆角与凸轮转角对应关系，可得：

9、 (3) 利用反转法设计凸轮实际轮廓线：①如图所示，作以=70mm为半径的基圆，在圆上且与圆心同一水平线。②用分割线将基圆从开始分为、、、、四份。③按点、、、、到基圆圆心距离r在其对应的分割线上做凸轮轨迹点、、、、。④用匀加速曲线平滑连接、、、，用加速度先增大后减小曲线平滑连接、，即得到凸轮轮廓曲线。 （三）、凸轮角速度的计算 设计要求推头在推瓶轨迹上运动时速度应为v = 45mm / s。 所以推头在推瓶轨迹上的时间为： t==13.3 s 即凸轮转动270所需要的时间为13.3 s， 所以凸轮的角速度为： rad/s，顺时针方向

10、。 (四)四杆机构死点的避免 平面四杆机构有曲柄的前提是必有周转副存在，所以下面来确定周转副是否存在： 由（一）可知四杆机构两短杆分别为185mm和200mm，两长杆分别为215mm和300mm。 (185+300)（200+215）不成立，不满足满足杆长条件。 所以该机构无周转副，为双摇杆机构，故不存在曲柄出现死点的现象。 （五）推头返程分析 推头到达点后，立即以较高的速度（平均速度为推程的3倍）返回，准备下一个瓶子的推程。再接触到下一个瓶子之前推头的加速度可能很大，故推头与瓶子接触之间必须加塑性缓冲材料以防止瓶子破碎。 六、系统功能图 导辊带动瓶子旋转 推头减速返回 待洗瓶子放入 推头推着瓶子做 V=45mm/s的匀速运动 旋转刷子洗瓶 推瓶完成 推头加速返回 七、推瓶机构图（见附图） 八、参考文献： 孙恒 陈作模 葛文杰 《机械原理》 高等教育出版社 10