洗瓶机构设计.doc

精密机械设计基础课程设计
说明书

设计题目：____洗瓶机构设计_______________
学院：_ 机电学院 ________________
系别：____ 测控系 _______________
专业：_____测控技术与仪_______________
学生姓名：___张童鑫____学号：__0614120534_
指导教师：____________吕 奕___________ ___

目 录
一、机构简介与设计要求 1
机构简介 1
设计数据 1
设计任务 1
二、机构运动方案设计 1
1. 机构运动方案的评定和选择 1
（1） 曲柄滑块四杆机构方案 1
（2）五杆组合机构方案 2
2.机构运动尺寸的计算 3
4.机构的运动简图 4
四、机构的传动方案设计 6
1.电动机的选择 6
2.传动方案的拟定 6
3. 传动路线图（ 见附页） 6
五、 心得体会 7
六、参考文献 7

一、机构简介与设计要求
机构简介
洗瓶机主要是由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。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。如图1所示。

图1

设计数据
方案号
瓶子尺寸
（长×直径）
mm，mm
工作行程
mm
生产率
个/min
急回系数k
电动机转速
r/min
1
φ90×150
600
15
2
1440

设计任务
(1) 进行推瓶机构、洗瓶机构的选型，以实现洗瓶动作要求；
(2) 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；
(3) 根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案；
(4) 画出机械运动方案简图、运动循环图和传动方案图；
(5) 完成设计计算说明书一份。
二、机构运动方案设计
1. 机构运动方案的评定和选择
（1） 曲柄滑块四杆机构方案
如图2所示，曲柄滑块四杆机构的滑块 M走近似于所要求的轨迹，M点的速度由等速转动的杆AB通过连杆BC来控制。

图2 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。

图3

（3）在这里通过比较分析，我选择的是曲柄滑块四杆机构的方案，因为它相对简单，而且能达到预计的要求。
2.机构运动尺寸的计算
推瓶传动比：
推瓶总的传动比为：i总=n电动机/n凸轮=(1440r/min)/(15r/min)=96,而i总= i34×i5H×i89= (Z4/Z3)×(1+(Z6×Z7/Z5×Z6))×(Z9/Z8)=4×4×6=96，所以i34=4, i5H =4, i89=6；即：取Z3=18，则Z4=72；取Z5=20，Z6=20则 Z7=60；取Z8=18，则Z9=108.
洗瓶传动比：
让刷子转速为90r/min，则洗瓶总的传动比为：i总= n电动机/n刷子=(1440r/min)/(90r/min)=16，而i总=i12×i13、14=(Z2/Z1) ×(Z14/Z13) =4×4；即：i12=4，i13、14=4，取Z1=18， Z2=72 ；取Z13 =18，则Z14=72.
导棍传动比：
让导棍转速为90r/min，则导棍总的传动比为：i总= n电动机/n导棍=(1440r/min)/(90r/min)=16，而i总= i34×i5H×i11、12=(Z4/Z3)×(1+(Z6×Z7/Z5×Z6))×(Z12/Z11)=4×4×1=16；即：取Z11= 40，则Z12=40.
所以根据以上计算得到各尺寸（选择适当的标准齿轮的齿数和模数）如下表：
齿轮编号
模数
齿数
节圆直径/mm
1
6
18
108
2
6
72
432
3
6
18
108
4
6
72
432
5
6
20
120
6
6
20
120
7
6
60
360
8
6
18
108
9
6
108
648
10
6
40
240
11
6
40
240
12
6
18
108
13
6
72
432
4.机构的运动简图
如图4所示，1、2、3、4、11、12是圆柱齿轮，5、6、7是周转轮系，8、9、13、14是圆锥齿轮，16是导棍，15是推头M，18、19是皮带轮，17是刷子。
图4 机构运动简图
三、运动循环图
周期性循环机器的各执行构建每经过一定的时间间隔后位移、速度和加速度便重复一次，完成一个运动循环，生产中大部分机器都属于具有固定运动循环的机器，洗瓶机也是周期性循环的机器。
机器的运动循环（又称工作循环）往往与各执行机构的运动循环相一致，因为一般来说执行机构的生产节奏就是整台机器的运动节奏。但是，也有不少机器，从实现某一工艺动作过程要求出发，某些执行机构的运动循环周期与机器的运动循环周期并不相等，机器的一个运动循环内有些执行机构可完成若干个运动循环。机器执行机构中执行构件的运动循环至少包括一个工作行程和一个空回行程，有的执行构件还有一个或若干个停歇阶段，执行机构的运动循环可表示为：
洗瓶机运动循环图的设计：
(1)确定执行机构的运动循环时间
如图1所示，洗瓶机只有一个执行机构——推头M，一推头M的运动位置作为其他构件的运动先后次序的基准，所以先绘制推头M的循环图。
由于实际的生产率为15个/min，即洗瓶机凸轮轴的转速为15r/min,凸轮轴每转一周即完成一个瓶子的清洗，所需的时间T=1/15min=4s。
(2)确定组成执行机构运动循环的各区段
根据工艺要求，推头M的运动循环由如下四阶段组成：t1——推头M推程运动时间；t2——推头M向下运动时间；t3——推头M回程运动时间；t4——推头向上运动时间。因此，M的运动循环周期T=t1+t2+t3+t4，相应的凸轮轴转角分别为：2π=Ψ1+Ψ2+Ψ3+Ψ4。
(3)确定洗瓶机各区段运动时间及转角
为保证清洗质量，取推头M推程的运动时间t1=2s，相应分配的夹角Ψ1=2π（t1/T）=2π(2/4)=π。
为保证推头平稳的离开瓶子，取推头向下运动时间t2=2/3s，相应分配的夹角Ψ2=2π（t2/T）=2π(2/3/4)=1/3π。
为保证推头有急回k=3，则t3=t1/k=1s，相应分配的夹角Ψ3=2π（t3/T）=2π(1/4)=1/2π。
为保证推头平稳的接触瓶子，取推头向上运动时间t4=1/3s，相应分配的夹角Ψ4=2π（t4/T）=2π(1/3/4)=1/6π。
根据以上计算的结果，绘制出表格和直角坐标式运动循环图，如图5所示。

推头M推程运动时间
推头M向下运动时间
推头M回程运动时间
推头向上运动时间
时间/s
t1
t2
t3
t4
数值
0—2
2—2.667
2.667—3.667
3.667—4
曲柄AB的角度
π
1/3π
1/2π
1/6π
四、机构的传动方案设计
1.电动机的选择
型号
Y132M-4
功率
7.5KW
频率
50HZ
电压
380V
电流
15.4A
接法
5
转速
1440r/min
绝缘等级
B
工作方式
连续
2.传动方案的拟定
动力从电动机传给齿轮1，齿轮1将动力传给齿轮2带动轴转动，圆锥齿轮13随着轴一起转动将动力传给圆锥齿轮14，圆锥齿轮14带动刷子进行洗瓶。
电动机将动力传给齿轮3，齿轮3在传给齿轮4带动周转轮系5、6、7转动，再将动力传给圆锥齿轮8和齿轮11，分别带动圆锥齿轮9和齿轮12，圆锥齿轮带动连在圆盘上的曲柄AB将动力传给洗瓶机构；齿轮11将动力传给导棍。
3. 传动路线图（ 见附页）
见下图

五、 心得体会
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，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，虽然只有四个人，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。
六、参考文献
[1] 裘建新. 机械原理课程设计. 北京. 高等教育出版社，2010.7.
[2] 孙恒,陈作模,葛文杰. 机械原理. 7版. 北京. 高等教育出版社，2006.5.
[3] 濮良贵，纪名刚. 机械设计. 8版. 北京. 高等教育出版社，2006.5.