课程设计-洗瓶机Word文件下载.doc
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机械原理
设计说明书
洗瓶机
起止日期：
2012年6月4日至2012年6月8日
学生姓名
班级
学号
成绩
指导教师
刘杨
机械工程学院（部）
2012年6月8日
目 录
设计任务书……………………………………………………3
第1章工作原理和工艺动作分解……………………………………4
第2章根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图…………………5
第3章执行机构选型………………………………………………6
第4章机械运动方案的选择和评定…………………………………8
第5章机械传动系统的速比变速机构……………………………10
第6章机构运动简图…………………………………………………12
第7章洗瓶机构的尺度设计…………………………………………14第8章洗瓶机构速度与加速度分析………………………………22
第9章设计总结……………………………………………………25
第10章参考资料……………………………………………………26
2011—2012学年第2学期
机械工程学院（系、部）专业班级
课程名称：
机械原理课程设计
设计题目：
洗瓶机
完成期限：
自2012年6月4日至2012年6月8日共1周
内
容
及
任
务
一、设计的任务与主要技术参数
将瓶子推入同时转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转，推动瓶子沿导辊前进，转动的刷子就可以将瓶子刷干净。
其工艺过程是：
（1） 将到位的瓶子沿着导辊推动；
（2） 瓶子推动过程利用导辊转动将瓶子转动；
（3） 作为清洗工具的刷子的转动；
其余设计参数是：
（1）瓶子尺寸大端直径d=80mm,长l=200mm；
（2）推进距离L=600mm；
推瓶机构应使推头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，准备进入第二个工作循环。
（3）按生产率的要求，退成平均速度v=45mm/s，返回时的平均速度为工作形成平均速度的3倍。
（4）、电动机转速为1440r/min。
（5）、急回系数3。
二、设计工作量
要求：
对设计任务课题进行工作原理和工艺动作分解，根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图，进行执行机构选型，构思该机械运动方案，并进行的选择和评定，确定机械运动的总体方案，根据任务书中的技术参数，确定该机械传动系统的速比，作出机构运动简图，对相关执行机构的具体尺度进行分析与设计。
要求有设计说明书一份，相关图纸一至两张。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
6.4-6.5
构思该机械运动方案
6.6.-6.7
运动分析及作图
6.8
整理说明书
参考
资料
［1］朱理．机械原理［Ｍ］．北京：
高等教育出版社，2008：
15-200
［2］邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：
高等教育出版社，2009：
15-250
指导教师：
刘扬2012年6月8日
第1章工艺动作分解和工作原理
1、根据任务书的要求，该机械的应有的工艺过程及运动形式为：
（1）需将瓶子推入导辊上，推头的运动轨迹如图1-1所示。
图1-1推瓶机构的推头轨迹图
（2）导辊的转动带动瓶的转动，其运动简图如图1-2所示。
图1-2导辊的转动带动瓶的转动
（3）刷子的转动。
其转动形式大致如图1-3所示。
图1-3刷子的转动
（4）传送带的传动带动瓶子。
其运动形式大致如图1-4所示。
图1-4瓶子的运动
第2章.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。
3推头的设计要求，推头在长为600mm的工作行程中，作速度为45mm/s的匀速直线运动，在工作段前后有平均速度为135mm/s的变速运动，回程时具有k=3的急回特性。
其总体的循环图如2-1所示。
进瓶机构
匀速旋转
洗瓶机构（刷子）
导辊机构
360°
推瓶机构（推头M）
270°
90°
图2–1各机构的循环图
第3章.执行机构选型
由上述分析可知，洗瓶机机构有三个运动：
一为实现推动瓶子到导辊机构上的推瓶机构，二为实现清洗瓶子的刷子的旋转机构；
三是实现带动瓶子旋转的导辊机构。
此外，当各机构按运动循环图确定的相位关系安装以后应能作适当的调整，故在机构之间还需设置能调整相位的环节（也可能是机构）。
主加压机构设计过程：
实现推瓶机构的基本运动功能：
1）推头的行程是600mm，速度是45mm/s。
所以推程的时间就是13.3s，回程的速度是推程速度的3倍，就是135mm/s，时间就是4.4s。
以电动机作为原动力，则推瓶机构应有运动缩小的功能
2）因推瓶是往复运动，故机构要有运动交替的功能
3）原动机的输出运动是转动，推头的运动是直移运动，所以机构要有运动转换的功能
取上述三种必须具备的功能来组成机构方案。
若每一功能仅由一类基本机构来实现，如图3-1所示，可组合成3*3*3＝27种方案。
图3-1各个机构的功能-技术矩阵图
按给定的条件，尽量使机构简单等等要求来选择方案。
所以可以得出以下三种机构的见图
图3-2机构的方案
第4章.机械运动方案的选择和评定
根据第三章的分析，可以选出如下图3-2所示的三种方案作为评选方案。
方案一摇杆机构
方案二连杆机构
方案三凸轮－铰链四杆机构
图4-1推瓶机构的方案构思图
图3-2所示的推瓶运动机构方案中的优缺点
方案一：
方案一的结构简单，成本低。
但组合机构行程过长，生产效率较低不能满足要求。
方案二：
结构合理但运动轨迹不能满足要求，而且计算量要求过于复杂，精确度不高。
方案三：
（最终采纳方案）
凸轮设计合理，行程满足设计要求，生产效率满足，偏差小，故采纳此设计方案。
也只有方案三采用了凸轮机构如图4-1所示。
图4-2凸轮-铰链四杆机构
第5章.机械传动系统的速比和变速机构
总传动比计算：
I总=1440/3=480r/min（5-1）
第一级为蜗轮蜗杆，选取传动比为80.第二级为齿轮减速，传动比为3.第三级为锥齿轮传动，传动比为2。
按照设计要求，每分钟要求清洗三个瓶子，所以在凸轮机构中分配轴2的转速为3r/min，选取额定转速为1440r/min的电动机，总传动比I总=1440/3=480r/min，传动系统采用3级减速机构，第一级为蜗轮蜗杆，选取传动比为80.第二级为齿轮减速，传动比为3.第三级为锥齿轮传动，传动比为2。
具体计算如下：
图5-2机械传动系统设计
根据急回系数及工作行程设计了如图5-1、5-2机构所示，分析其速度。
设已知行程，急回系数为，回程时间为，生产率为个每分则工作行程时间为，加工一个工件的平均速度为，，，。
推程速度，而，其中为曲柄的固定铰至行程中点的距离进而求出曲柄角速度。
又因为，所以曲柄转速。
根据以上分析计算得到参数如下表5-3的参数列表。
从带轮1传动到锥齿轮8的传动比，其中为所设计的行星轮系的传动比，，，分别为带轮1和2的半径。
，，分别为啮合齿轮3,4的齿数，，分别为带轮5,6的半径。
综合考虑，齿数分配如下：
，其中为渐开线齿轮行星传动比，
i18=1440/3=300/150*600/30*120=480；
；
表5-3各参数列表
项目
值
电机转速（r/min）
1440
推程位移（mm）
600
生产率（个/min）
平均每个耗时（s）
20
急回系数K
推程用时（s）
13.3
推程平均速度（mm/s）
45
曲柄铰至中点距离（mm）
104.9
曲柄转速（r/min）
4.879208154
总传动比
480.13
根据以上分析，设计了如图5-4所示的传动机构：
从电动机传出的动力经过带轮1、2减速，传给一对渐开线圆柱齿轮3、4第二次减速，从齿轮4传出的动力开始分支：
一部分传给带轮5、6进一步减速输送给毛刷传动齿轮，各毛刷的转速大小一致，另一部分由于速度仍然比较大，选用3K型的NGWN型渐开线行星轮系进一步减速。
最终速度减为所需速度，直接由8处的动力带动曲柄摇杆机构的曲柄转动。
并且，通过一对圆锥齿轮将速度变向，传递给两个导辊，其间的传动比都为1。
如此，整个洗瓶机的传动机构设计便完成了。
详见图5-4所示。
图5-4
第6章.洗瓶机的机构运动简图
综合本组党飞、林尚旗同学的机构选型，做出洗瓶机的总体机构运动简图，如图6-1所示
图6-1洗瓶机的总体机构运动简图
方案说明
首先动力从电动机输出，因为需要的速度不是很高，所以要经过减速箱减速，再经过带传动传给齿轮1，齿轮一又传给齿轮2带动轴旋转。
导辊传动：
由齿轮3带动齿轮4使外面一根导辊转动；
再由齿轮4带动齿轮5，齿轮5又带动齿轮6使里面那根导辊转动。
因为齿轮4和齿轮6大小一样，齿轮5主要是保证两导辊转向一致，这样既保证速度一样，也保证了旋转方向一样。
进瓶机构传动：
进瓶机构借助齿轮4带动齿轮7，又由齿轮7带动的轴旋转，再由轴带动蜗轮蜗杆B，然后蜗轮蜗杆B带动齿轮9，再由齿轮9带动间歇机构槽轮完成瓶子的输进。
洗瓶机构传动：
洗瓶机构是通过齿轮6带动齿轮8，齿轮8带动轴转动，再由轴带动蜗轮蜗杆C，然后再通过蜗轮10传给齿轮13，而齿轮13通过左右各一个小齿轮（齿轮12和齿轮14）传给同尺寸的齿轮11和齿轮15，这样也保证了它们三个齿轮（齿轮11、齿轮13和齿轮15）转向、转速相同。
三个齿轮又把动力传给刷子，通过三个外刷子的旋转来清洗瓶子的外表面。
推瓶机构传动
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