洗瓶机的推瓶机构机械原理课程设计实用文档.docx
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洗瓶机的推瓶机构机械原理课程设计实用文档
洗瓶机的推瓶机构.机械原理课程设计
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《机械原理课程设计》任务书
班级:
姓名:
课程设计题目:
洗瓶机的推瓶机构
课程设计完成内容:
设计说明书一份（主要包括:
运动方案设计、方案的决策与尺度综合、必要的机构运动分析和相关的机构运动简图）
发题日期:
2021年月4日
完成日期:
2021年月日
指导教师:
教研室主任:
1设计题目：
洗瓶机的推瓶机构
1.1洗瓶机的主要功能介绍
随着社会的发展，生活节奏的加快人们对生活水平要求的越来越高，科技也不断发展，在工业，生活中科技含量已经逐渐体现。
本设计主要是针对自动洗瓶机的推瓶机构进行设计。
自动洗瓶机目前已经广泛应用于啤酒及饮料生产线上。
该机构的主传动是由电机变频同步控制。
进出瓶分别采用导辊和凸轮连杆组合机构来控制，该机构结构简单、传动平稳、可靠、噪音小，并且有进出瓶自动回程功能。
由导辊的旋转及推头的推送，通过导辊上方的毛刷将瓶子的外侧刷洗干净。
1.2洗瓶机的工作原理
洗瓶机如图1.1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。
它的主要动作：
将到位的瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。
1.2.1洗瓶机的工作示意图
图1.1洗瓶机工作示意图
1.2.2洗瓶机的技术要求
表1.1洗瓶机的技术要求
方案代号
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
φ80×200
600
15
3
1450
1.3推瓶机构的设计要求
1.洗瓶机的推瓶机构：
平面连杆机构等常用机构或组合机构。
2.推瓶机构应使推头M以接近匀速的速度推瓶，推进距离L=600mm然后推头快速返回原位，准备第二个工作行程。
3.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
机构以实现运动轨迹，并对平面连杆机构进行运动分析。
4.机构的传动性能好，结构紧凑，制造方便。
5.编写设计说明书。
1.4推头运动路线的分析
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，本说明书主要介绍洗瓶机的推瓶机构。
根据设计要求，推头M可走图2.1.1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。
由此可根据其运动轨迹选择推瓶机构的设计方案。
应该选择具有急回运动特性的机构。
图1.2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推瓶机构设计方案的提出
根据推头的运动轨迹分析得知推瓶机构主要是控制推头做急回运动，故选择机构方案可从能实现急回运动的机构考虑。
根据已学知识得知能做急回运动的机构有曲柄滑块机构，凸轮机构，和连杆组合机构等。
他们各自有自己的特点。
通过综合考虑列出如下几种机构作为参考方案：
2.1凸轮连杆组合机构方案
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2.1和图2.2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。
2.1.1方案一：
该机构利用一个凸轮机构和一个连杆机构组成复合机构控制使机构做急回运动。
图2.1凸轮连杆组合机构的方案一
2.1.2方案二：
该机构实现X，Y方向的运动，分别采用了一个摆动推杆盘形凸轮机构和一个只动推杆盘形凸轮机构组成了一个复合机构。
图2.2凸轮连杆组合机构的方案二
2.2凸轮摇杆机构方案：
图2.3凸轮摇杆机构方案
2.3五杆组合机构方案：
图2.4五杆机构方案
2.4方案的分析及确定
方案一中机构由凸轮四杆机构组成，凸轮为原动件（由电机带动），通过滚子及连杆带动机构做运动。
其急回特性由凸轮控制。
在该方案中有5个活动构件，其中有一个高副，自由度为1，有确定的运动。
但是它的杆比较多，容易产生误差，不能实现精确的运动。
方案二的运动由凸轮机构和四杆机构协调运动完成，这种组合可以很好的对推头进行控制，不仅结构简单，体积小，安装后便于调试，从经济上也比较合适。
其中凸轮轴能很好的协调推头的运动而且工作平稳。
其缺点是四杆机构的低副之间存在间隙，会产生累计误差。
方案三的运动和急回特性主要也是靠凸轮来控制，但是这种控制相当不精确，只适用于行程较小的运动，如果行程过大的话，凸轮的尺寸必须做的很大，从经济和实用的角度来看都不太合适。
方案四的机构是一个五杆机构，杆1为原动件。
这种控制结构简单，制造方便，但在控制运动方面却有很大的欠缺，急回运动特性不明显。
机构中杆件较多冲击震动较大，不能实现精确运动。
要准确的实现给定运动规律及运动轨迹，凸轮机构是首选，因为盘形凸轮轮廓就是根据从动件运动规律来设计的，而任意平面轨迹总可以用
X=x（）
Y=y（）
表示，因此把两个凸轮机构组合起来就可以准确实现轨迹。
而四杆机构在运动规律、运动轨迹设计中是用逼近的办法来做的，所以较难准确实现。
在方案二中，利用了两个凸轮分别控制X和Y方向上的运动，且连杆不是很多，设计中要求速度也不是很快，所以综上所述选择方案二为最后设计的方案。
如图所示：
图2.5凸轮连杆组合机构
3尺寸综合
3.1机构运动示意图
`3.1洗瓶机推瓶机构运动简图
3.1.1设计推导的公式
3.1.2杆长的设计及确定
1.为了满足传动角的一定要求可以初步设计确定杆l1和l4在两个特殊位置（推头位移最大和最小时）所形成的这一夹角所在的范围。
2.杆长l2与中心距和基圆大小有关，根据压力角的范围可以大概设计出杆l2的长度。
3.同理杆l3的杆长与另外一个凸轮的基圆有关系，同样在保证满足压力角的许可范围设计杆l3的长度。
根据前述推导公式可计算得
l4=900mml1=700mml3=600mml2=135mm
￠1=133º￠2=26º￠3=47º
E=200mmF=140mm
3.2凸轮的设计
对应C点的工作行程时：
￠0=200º，远休止角￠01=30º；
对应C点的回程时：
￠0’=100º近休止角￠02=30º
图3.2分点与推杆的工作位置
3.2.1摆动凸轮的设计
图3.3摆动凸轮的角位移线图
图3.4摆动推杆盘形凸轮廓线
3.2.2直动凸轮的设计
图3.5直动推杆的位移线图
图3.6直杆推动盘形凸轮廓线
3.3压力角的检验及机构尺寸的确定
实际设计中规定压力角的许用值[ɑ]。
对摆动从动件，通常取[ɑ]=40º—50º，对于直动从动件，通常取[ɑ]=30º—38º。
滚子接触、润滑良好和支撑有较好刚性时取数据上限否则取下限。
现通过移动从动件和摆动从动件凸轮廓线中测得：
移动从动件ɑ=17º<[ɑ]，摆动从动件ɑ=12º<[ɑ]。
都符合许用值，且符合设计要求。
3.4机构尺寸的最终确定
表3.1机构杆件设计参数
杆件代号
l1
l2
l3
l4
设计参数值（mm）
700
135
600
900
表3.2凸轮的设计参数
参数名称
推程角
近休止角
回程角
远休止角
基圆半径
压力角
摆动凸轮
200º
30º
100º
30º
90mm
17º
直动凸轮
280º
0º
60º
20º
72mm
12º
4心得体会
经过十天的机械原理课程设计，我知道了机械原理课程设计的意义：
它并不只是机械原理的一个作业，而是在这次课程设计中，初步接触机械设计，在设计新的机械时运动方案构思和设计的能力，对机构系统种各机构分析和设计能力的培养。
并且逐步树立工程设计的的观点，培养自己的创新设计能力和实用机构设计能力。
在这短暂的时间内，我收获颇多：
首先，这次课程设计，使我原先纯理论的知识范围得到了实践，从而得到了进一步的巩固和加强，并且原先游离于课本之中的各个分散的知识点得到了综合利用，进一步巩固和加深了平时所学的理论知识。
如：
四杆机构的设计及运动分析，传动角的计算，急回特性的内涵，以及四杆机构和凸轮机构的优缺点和机构的设计及选用。
其次使我懂得了机械科技工作者的艰辛，从大量方案中进行逐一比较从而选择最佳方案进行设计。
而且通过课程设计使我受到拟定机械运动方案的训练，具有了初步的机构选型与组合和确定运动方案的能力。
再次通过这次机械原理课程设计我进一步提高了运算，绘图，运用计算机和查找技术资料的能力。
还使我的耐心得到了磨练，知道设计过程中失败是不可避免的，如果没有足够的耐性，那冗长的工作和几次小小的挫折便会将你彻底打败。
在这几天的课程设计中，最大的收获就是掌握了一些成功的理念。
那就是知识的丰富程度和深化程度是至关重要的。
最后就这次设计做个总结，由于受时间的限制，个人能力的有限，并没有设计一个十分好的方案。
但从个人的能力提高方面来看，我学到了许多课堂上学不到的东西，本次课程设计的结局还是圆满的。
虽然这次课程设计已成为过去，但我从中的获得了很多，它必将成为我们将来征程中一笔不可多得的财富。
5参考文献
[1]孙恒，陈作模主编.机械原理（第七版）.北京：
高等教育出版社，2006
[2]邹慧君主编.机构系统设计.上海：
上海科学技术出版社，1995
[3]中国机械设计大典编委会.中国机械设计大典.南昌：
江西科学技术出版社，2002
[4]王淑仁主编.机械原理课程设计.科学出版社，2006
[5]梁崇高等著.平面连杆机构的计算设计.北京：
高等教育出版社，1993
[6]石永刚，徐振华编著.凸轮机构设计.上海：
上海科学技术出版社，1995
[7]穆塔里夫主编.机械原理设计指导书.新疆：
新疆大学出版社，2004
[8]熊滨生主编.现代连杆机构设计.化学工业出版社，2006
[9]林元龄，邓昭铭主编.机械设计基础.人民交通出版社，1987
[10]罗洪田主编.机械原理课程设计指导书.高等教育出版社，1986
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