推瓶機(jī)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

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1、 《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》說(shuō)明書 課程設(shè)計(jì)題目: 推瓶機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)院： 學(xué)號(hào)： 設(shè)計(jì)者: 指導(dǎo)教師: 日期: 2016年 1月 15日 目 錄 1.洗瓶機(jī)的工作原理及主要?jiǎng)幼? 1.1.洗瓶機(jī)的工作示意圖1 1.2原始數(shù)據(jù)1 1.3.推瓶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求1 2.系統(tǒng)功能圖2 3.推頭運(yùn)動(dòng)路線的分析2 4.方案的設(shè)計(jì)及分析3 4.1方案的設(shè)計(jì)3 4.2方案的分析與決策4 5.推瓶機(jī)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制5 6.尺寸綜合5 6.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的尺寸分析確定5 6.1.1設(shè)計(jì)推導(dǎo)的公式5 6.1.2桿長(zhǎng)的確定6

2、6.2分點(diǎn)與推桿的位置與凸輪參數(shù)的設(shè)計(jì)7 6.3洗瓶機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖7 7.凸輪的設(shè)計(jì)和廓線繪制8 7.1擺動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)8 7.2直動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)9 7.3壓力角的檢驗(yàn)10 7. 4機(jī)構(gòu)尺寸的確定10 8.運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)10 9.推瓶機(jī)動(dòng)力裝置和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì). 11 10.心得體會(huì)12 11.參考文獻(xiàn)12 1.洗瓶機(jī)的工作原理及主要?jiǎng)幼? 洗瓶機(jī)如圖2.1所示，待洗的瓶子放在兩個(gè)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)推頭M把瓶子推向前進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)著的刷子就把瓶子外面洗凈。當(dāng)前一個(gè)瓶子將洗刷完畢時(shí)，后一個(gè)待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。它的主要?jiǎng)幼鳎簩⒌?/p>

3、位的瓶子沿著導(dǎo)輥推動(dòng)，瓶子推動(dòng)過(guò)程中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動(dòng)。 1.1洗瓶機(jī)的工作示意圖 圖1.1 洗瓶機(jī)工作示意圖 1.2原始數(shù)據(jù) ①瓶子尺寸：大端直徑d=80mm，長(zhǎng)200mm。 ②推進(jìn)距離：600mm。 1.3 推瓶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 1.洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)：平面連桿機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)。 2.推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭M以接近勻速的速度推瓶，推進(jìn)距離L=600mm然后推頭快速返回原位，準(zhǔn)備第二個(gè)工作行程。 3.設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)要求，并對(duì)從動(dòng)桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。推程時(shí)速度要求為，返回時(shí)的平均速度為工作行程的3倍。 4.機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造

4、方便。 5.編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 2.系統(tǒng)功能圖 推桿勻速推瓶 減速返回 待洗瓶子放入 導(dǎo)輥帶動(dòng)瓶子轉(zhuǎn)動(dòng) 加速返回 推瓶完成 刷子旋轉(zhuǎn)洗瓶 3. 推頭運(yùn)動(dòng)路線的分析 分析設(shè)計(jì)要求可知：洗瓶機(jī)主要由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成。設(shè)計(jì)的推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭M以接近均勻的速度

5、推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準(zhǔn)備第二個(gè)工作循環(huán).在運(yùn)動(dòng)中，兩個(gè)導(dǎo)輥以恒定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)瓶子轉(zhuǎn)動(dòng)；刷子也以恒定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)；推進(jìn)距離：推桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的M點(diǎn)推進(jìn)距離為600mm。推程時(shí)速度要求為，返回時(shí)的平均速度為工作行程的3倍。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，推頭M可走圖2.4所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應(yīng)作勻速直線運(yùn)動(dòng)，在工作段前后可有變速運(yùn)動(dòng)，回程時(shí)有急回。由此可根據(jù)其運(yùn)動(dòng)軌跡選擇推瓶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。應(yīng)該選擇具有急回運(yùn)動(dòng)特性的機(jī)構(gòu)。 圖3.1 推頭M運(yùn)動(dòng)軌跡 對(duì)這種運(yùn)動(dòng)要求，若用單一的常用機(jī)構(gòu)是不容易實(shí)現(xiàn)的，通常要把若干個(gè)基本機(jī)構(gòu)組合，起來(lái)，設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)。 在設(shè)計(jì)

6、組合機(jī)構(gòu)時(shí)，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機(jī)構(gòu)（基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)），而沿軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度要求，則通過(guò)改變基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)滿足，也就是讓它與一個(gè)輸出變速度的附加機(jī)構(gòu)組合。 4.方案的設(shè)計(jì)與分析決策 4.1方案的設(shè)計(jì) 根據(jù)推頭的運(yùn)動(dòng)軌跡分析得知推瓶機(jī)構(gòu)主要是控制推頭做推瓶和急回運(yùn)動(dòng)，故選擇機(jī)構(gòu)方案可從能實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)考慮。根據(jù)已學(xué)知識(shí)得知能做急回運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，和連桿組合機(jī)構(gòu)等。他們各自有自己的特點(diǎn)。通過(guò)綜合考慮列出如下機(jī)構(gòu)作為參考方案： 方案一：如圖4.1,所示凸輪一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿2上的M點(diǎn)能基本實(shí)現(xiàn)所要求的軌跡. 圖4.1 方案二：如圖4

7、.2，該方案的的運(yùn)動(dòng)由凸輪機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)完成，這種組合可以很好的對(duì)推頭進(jìn)行控制，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，安裝后便于調(diào)試，從經(jīng)濟(jì)上也比較合適 圖4.1 雙凸輪連桿組合機(jī)構(gòu) 4.2 方案的分析與決策 方案一中機(jī)構(gòu)由凸輪四桿機(jī)構(gòu)組成，凸輪為原動(dòng)件，通過(guò)滾子及連桿帶動(dòng)機(jī)構(gòu)做運(yùn)動(dòng)。其急回特性由凸輪控制。在該方案中有5個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，其中有一個(gè)高副，自由度為1，有確定的運(yùn)動(dòng)。但是它的桿比較多，容易產(chǎn)生誤差，不能實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)。 方案二的運(yùn)動(dòng)由凸輪機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)完成，這種組合可以很好的對(duì)推頭進(jìn)行控制，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，安裝后便于調(diào)試，從經(jīng)濟(jì)上也比較合適。其中凸輪軸能很好的協(xié)調(diào)推頭的

8、運(yùn)動(dòng)而且工作平穩(wěn)。其缺點(diǎn)是四桿機(jī)構(gòu)的低副之間存在間隙，會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤差。 要準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律及運(yùn)動(dòng)軌跡，凸輪機(jī)構(gòu)是首選，因?yàn)楸P形凸輪輪廓就是根據(jù)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)的，而任意平面軌跡總可以用 X=x() Y=y() 表示，因此把兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)組合起來(lái)就可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)軌跡。而四桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)中是用逼近的辦法來(lái)做的，所以較難準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。在方案中，利用了兩個(gè)凸輪分別控制X和Y方向上的運(yùn)動(dòng)，且連桿不是很多，設(shè)計(jì)中要求速度也不是很快，所以該方案比較準(zhǔn)確。 5.推瓶機(jī)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制 6.尺寸綜合 6.1.1設(shè)計(jì)推導(dǎo)的公式 6.1.2桿長(zhǎng)的

9、設(shè)計(jì)及確定 1.為了滿足傳動(dòng)角的一定要求可以初步設(shè)計(jì)確定桿在兩個(gè)特殊位置（推頭位移最大和最小時(shí),并且最大與最小的差值大于等于600mm）所形成的這一夾角所在的范圍。 2.桿長(zhǎng)l2與中心距和基圓大小有關(guān)，根據(jù)壓力角的范圍可以大概設(shè)計(jì)出桿l2的長(zhǎng)度。 3.同理?xiàng)Ul3的桿長(zhǎng)與另外一個(gè)凸輪的基圓有關(guān)系，同樣在保證滿足壓力角的許可范圍設(shè)計(jì)桿l3的長(zhǎng)度。 4.根據(jù)凸輪壓力角和基圓半徑的關(guān)系，使壓力角在許用范圍內(nèi)。 根據(jù)前述推導(dǎo)公式可計(jì)算得 L=900mm l1=700mm l3=600mm l2=135mm =133 =26 =47 E=200mm F=140mm

10、 6.2分點(diǎn)和推桿的位置及凸輪參數(shù)的設(shè)計(jì) 分點(diǎn)和推桿的位置圖 設(shè)計(jì)中要求推桿在推進(jìn)過(guò)程中的速度為45mm/s,推進(jìn)行程為600mm，然后做急回運(yùn)動(dòng)，工作條件為輕載有急回，因此由推桿和凸輪的的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)如下的參數(shù)： 擺動(dòng)凸輪： 擺動(dòng)凸輪 推程角：180 遠(yuǎn)休止：40 回程角：100 進(jìn)休止：40 基圓半徑：90mm 推程：60mm 滾輪半徑：10mm 直動(dòng)凸輪： 直動(dòng)凸輪 推程角：260 遠(yuǎn)休止：20 回程角：60 進(jìn)休止：20 推程:60mm 基圓半徑：70mm 6.3.洗瓶機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 洗

11、瓶機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下： 推桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的M點(diǎn)（mm/s） 急回 近似勻速直線運(yùn)動(dòng) 急回 擺動(dòng)凸輪（轉(zhuǎn)角/度） 推程：0-180 遠(yuǎn)休止：180-220 回程：220-320 進(jìn)休止：320-360 直動(dòng)凸輪(轉(zhuǎn)角/度) 推程：0-260 遠(yuǎn)休止：260-280 回程：280-340 進(jìn)休止：340-360 導(dǎo)輥（r/min） 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 刷子(r/min) 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 7.凸輪的設(shè)計(jì)與廓線的繪制 7.1. 擺動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì) 擺動(dòng)凸輪的位移線圖： 根據(jù)位移線圖畫出的凸輪的廓線： 7.2.直動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì) 直動(dòng)凸輪的位移線圖

12、如下： 由位移線圖畫出的凸輪廓線如下： 7.3 壓力角的檢驗(yàn) 實(shí)際設(shè)計(jì)中規(guī)定壓力角的許用值[ɑ]。對(duì)擺動(dòng)從動(dòng)件，通常取[ɑ]=30，對(duì)于直動(dòng)從動(dòng)件，通常取[ɑ]=35—45?；爻坛虝r(shí)，由于推桿運(yùn)動(dòng)是力封閉的，不存在自鎖的問(wèn)題，所以壓力角的許用[ɑ]=70-80,滾子接觸、潤(rùn)滑良好和支撐有較好剛性時(shí)取數(shù)據(jù)上限否則取下限?，F(xiàn)通過(guò)移動(dòng)從動(dòng)件和擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪廓線中可以得出：移動(dòng)從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)中最大壓力角ɑ=21<[ɑ]；擺動(dòng)從動(dòng)件在一個(gè)周期內(nèi)的最大壓力角ɑ=15<[ɑ]。 7.4機(jī)構(gòu)尺寸的確定 桿件代號(hào) l1 l2 l3 L 設(shè)計(jì)參數(shù)值(m

13、m) 700 135 600 900 擺動(dòng)凸輪 推程角：180 遠(yuǎn)休止：40 回程角：100 進(jìn)休止：40 基圓半徑：90mm 推程：60mm 滾輪半徑：10mm 直動(dòng)凸輪 推程角：260 遠(yuǎn)休止：20 回程角：60 進(jìn)休止：20 推程:60mm 基圓半徑：70mm 8.運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì) 已知，推程中V=45mm/s,回程時(shí)V=135mm/s,所以整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期為：T=t(推程)+t(回程)，所以周期約為T=16.30s,所以凸輪的角速度為0.368rad/s. 9.推瓶機(jī)動(dòng)力裝置和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9.1動(dòng)力裝置的選用

14、因?yàn)樵谕破繖C(jī)的運(yùn)動(dòng)為輕載有急回的運(yùn)動(dòng)，因此查電動(dòng)機(jī)參數(shù)對(duì)照表后，選用功率為0.75kw，轉(zhuǎn)速為910rad/min的電動(dòng)機(jī)。 9.2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為910rad/min,即15.16rad/s,而凸輪所需的轉(zhuǎn)速為0.368rad/s.因此從電動(dòng)機(jī)到凸輪的傳動(dòng)過(guò)程中需要對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速，減速的傳動(dòng)比為i=15.16/0.368=41.2.設(shè)計(jì)為三級(jí)減速.傳動(dòng)系統(tǒng)的示意圖如下： 傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪參數(shù)： 齒輪 齒數(shù) 模數(shù) 分度圓直徑（mm） Z1 20 2 40 Z2 80 2 160 Z3 20 2 40

15、 Z4 80 2 160 Z5 20 2 40 Z6 52 2 102 10.心得體會(huì) 在這一周的的課程設(shè)計(jì)中，我從一開始學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)推桿，凸輪，查找資料，確定機(jī)構(gòu)它們的參數(shù)；然后利用用制圖畫運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，凸輪的位移線圖，凸輪的輪廓線圖等，最后檢驗(yàn)我設(shè)計(jì)的參數(shù)是否合理。在這一周的課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了把課本上的知識(shí)與實(shí)際得運(yùn)用。課本上的很多知識(shí)都很抽象，比如凸輪的輪廓線和基圓半徑的確定等一些凸輪的參數(shù)的計(jì)算公式，計(jì)算起來(lái)也很繁瑣，需利用電腦軟件計(jì)算，通過(guò)對(duì)這些公式的運(yùn)用，加深了我對(duì)這些知識(shí)的理解。通過(guò)用CAD畫凸輪的廓線，讓我更加清晰的認(rèn)識(shí)凸輪的工作原理，同時(shí)也鍛煉了我的計(jì)算機(jī)繪圖的能力。在設(shè)計(jì)中，擺動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)比較難。 11.參考文獻(xiàn) 1.《機(jī)械原理》——孫恒，陳作模，葛文杰主編-高等教育出版社 2《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》——戴娟主編-高等教育出版社