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洗瓶机说明书

机械原理课程设计

说明书

设计题目洗瓶机

机电工程学院机械设计制造及自动化专业

10机械本一班

设计者黄河清

指导教师康志成

2012年5月30日

一、设计任务书·············································1

1.1设计题目············································1

1.2设计任务············································21.3设计提示············································3

二、原动机的选择··········································4

三、机械运动方案设计······································5

3.1分析设计要求········································6

3.2推瓶机构的设计及选择································7

五、部分构件的设计计算···································8

六、执行机构和传动部件设计·····························9

七、课程设计总结··········································10

参考文献···················································11

一、设计任务书

1.1、设计题目

洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。

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把瓶子向前推进时，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。

图1洗瓶机工作示意图

洗瓶机设计数据要求：

1.2、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。

要求应提出两种以上的设计方案并经分析比较后选定一种进行设计。

（2）绘制机器的机构运动方案简图和运动循环图。

（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。

（4）其他机构的设计计算。

（5）编写设计计算说明书。

1.3、设计提示

分析设计要求可知：

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，回程时有急回特性。

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。

实现本题要求的机构方案有很多，可用多种机构组合来实现。

图2推头M运动轨迹

二、原动机的选择

原动机是机械系统的驱动部分，按能量转换性质的不同分为第一类原动机和第二类原动机。

其中第一类原动机分为：

蒸汽机、柴油机、汽油机、水轮机、燃气轮机；第二类原动机分为：

电动机、液动机（液压马达）、气动机（气动马达）。

在这里我选择应用最为广泛的电动机为原动机，因为成本低、运转费用少、维护要求较少、功率适用范围广等优点。

按题目要求，这里用转速为1440r/min。

的电动机。

三、机械运动方案设计

3.1分析设计要求

由题目可知：

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。

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。

3.2推瓶机构的设计及选择

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，本机构采用了摆动导杆机构。

3.2.1方案一（五杆组合机构）

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3所示为两个自由度的五杆低副机构，l、4为它们的两个输人构件，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。

3.2.2方案二（凸轮－铰链四杆机构）

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。

图3凸轮－铰链四杆机构的方案

3.2.3方案三（曲柄滑块组合机构）

方案对比：

方案一：

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。

方案二：

设计与计算繁琐，制造精度高，不易加工制造。

方案三：

机构设计简单，制造简单、经济且能满足运动要求，运动间震动不大精度高，使用较好。

通过计算比较，经济实惠简单最终我选择了方案三。

五、部分构件的设计计算

题目要求中包含1、2、3三种方案，我在这里选用技术要求中方案1来进行设计计算。

原始数据要求：

（1）、瓶子尺寸。

大段直径d=100mm,长200mm。

（2）、推进距离L=600mm，推瓶机构应使推头以接近匀速的速度推瓶，平稳的接触和推进瓶子，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，每分钟三个，行程速度系数K=3，可得

60v+60v/3=6L，则可推出推程平均速度为V=45mm/s，返回时的平均速度为工作行程的平均速度的3倍。

（4）、机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。

根据要求返回时的平均速度为工作行程平均速度的3倍；

解：

根据要求：

推程平均速度为v=45mm/s,推进距离L=600mm。

解：

先算出推进600mm需要的时间t。

45t=600

（s）

根据极位夹角

所以推进时曲柄转过的角度为：

再根据角度

和t求出曲柄的角速度

解：

在保证推程为600mm的基础上，不把滑块装在连杆的端点和运动时使得滑块不和机构导辊接触把把连杆的长度设为800mm（优化运动）。

六、执行机构和传动部件设计

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，两个齿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

（3）推瓶机构和洗瓶机构组合

本机构采用了曲柄滑块组合机构（如下两图图示），齿轮机构，瓶子的运动分为直线运动和转动，直线运动由曲柄滑块组合机构来完成，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。

（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平行。

所以通过齿轮传动来实现各方向的改变

七、课程设计总结

机械原理设计课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺的一个重要环节。

通过了课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得

到了深刻的认识。

此次机械原理课程设计题目很有意义考察的知识点也很全面，有凸轮设计及结构分析，还有齿轮的设计及电动机的选择等，还有CAD制图，以及各种设计方案的比较，这不仅培养了我综合应用大学几年里所学的理论知识和生产实际知识解决工程实际问题的能力，还培养出了我们的团队合作精神。

全体组员共同探讨，虽然只有两个人，但是解决了许多个人无法解决的问题。

同时，我深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足。

由于这次设计时间紧迫，有很多地方还有不足，有待改进，今后的学习过程中，我会更加认真努力学习！

由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：

在选择计算齿轮组时可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准，也在这次设计中认识到自己的不足以及专业方面知识的欠缺，希望以后加以改进。

参考文献

[1]孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理.第7版.北京.高等教育出版社，2006.5.

[2]刘毅.机械原理课程设计.武汉.华中科技大学出版社，2008.