机械原理课程设计之洗瓶机

机械原理课程设计说明书 1 目 录

一、设计任务书···········································4 1.1 设计题目········································4 1.2 洗瓶机的技术要求································4 1.3 设计任务········································5 1.4 原始数据········································5 二、机械运动方案设计·····································6 2.1 分析设计要求·····································6 2.2 推瓶机构选择·····································6 三、进瓶装置设计·········································9 3.1 进瓶装置简图·····································9 3.2 槽轮机构设计·····································9 3.3 运动协调设计·····································9 四、洗瓶装置设计·········································10 4.1 洗瓶装置简图·····································10 4.2 洗瓶设计说明·····································10 五、推瓶机构设计·········································11 5.1 推瓶起点设计·····································11 5.2 推瓶终点设计·····································12 六、洗瓶机总体方案设计···································13 6.1 方案一总体方案及运动说明·························13 6.2 方案二总体方案及运动说明·························15 七、方案评估·············································16 7.1 方案评价比较·····································16 7.2 最终选定方案·····································16 八、课程设计总结·········································19 参考文献·················································19 机械原理课程设计说明书 2 一、设计任务 1.1设计题目 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。

1.2 洗瓶机的技术要求：

表1.1 洗瓶机的技术要求 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

A φ100×200 600 3 3 1440 机械原理课程设计说明书 3 1.3 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。学生应该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）.设计传动系统并确定其传动比分配。 （3）.画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。 （4）.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。 （5）.其他机构的设计计算。 （6）.编写设计计算说明书。

1.4 原始数据 （1）、瓶子尺寸：长度L=100mm，直径D=200mm。 （2）、推进距离S=600mm，推瓶机构应使推移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）、按生产率每分钟3个的要求，推程的平均速度v=45mm/s，返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。 （4）、电动机转速为1440 r/min。 （5）、急回系数3。

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4 二、机械运动方案设计 2.1 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。

图1 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。

2.2 推瓶机构选择

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。 机械原理课程设计说明书 5 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。

2.2.1 凸轮－铰链四杆机构方案 如图2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2 凸轮－铰链四杆机构的方案 2.2.2 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。 机械原理课程设计说明书

6 图3五杆组合机构方案 2.2.3 最终选定推瓶方案 在这里通过比较分析，我选择的是凸轮--铰链四杆机构的方案，因为它相对简单，而且能达到预计的要求。 机械原理课程设计说明书

7 三、进瓶装置设计 3.1 进瓶装置简图

图3-1进瓶装置简图 3.2 槽轮机构设计

我设计的是当主动拨盘 （ 缺口圆盘）匀速转一周， 从动槽轮转90°， 而传动 带的导杆也转过90°， 而 且要等于一个瓶子的长度 。 而所用时间是洗瓶装置的 一个来回，即：T=20s则有： 主动拨盘角速度w=2π/20s =0.314rad/s. 3.3运动协调设计

在这里我选用的是槽轮间隙机构来进行瓶子的进瓶主要构件，负责把瓶子传送到洗瓶装置上。因为按照生产率为3/min得到每洗一个要20s，所以我设计主动拨盘转一周所需时间为20s，这样从动拨盘就每20s转动90°，再让它转过90°时的路程等于一个瓶子的长度即200mm，则可以确定主动带轮1的半径R1，因为s=v1*R1=200mm，v1=W*R1，由3.2可知：W=0.314rad/s，所以R1≈100mm。 机械原理课程设计说明书 8 四、洗瓶装置设计 4.1 洗瓶装置简图

4.2 洗瓶设计说明 我这里推头特意设计成可以洗内表面的刷子，它比瓶子的内径稍大一些，瓶子下来时，在推头的作用下，后面又有洗外表面刷子的阻力，内刷子就可以很轻松的插入瓶内，待到推头的挡板抵到瓶口后就可以推着瓶子走了。随着导辊的转动，瓶子内外表面都得到很好的清洗。 另外，值得注意的一点是，内刷子因为要伸到瓶子里面，所以要选用软一点刷子，方便轻易的伸到瓶里面而不影响瓶子移动。还有就是内刷子的刷杆也要用软一点橡胶棒，方便瓶子洗好时，借助重力好脱离内刷子，顺着出瓶轨道滑出，滑到装瓶箱。

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9 五、推瓶装置 5.1 推瓶起点设计

5.1.1起点时的简图

5.1.2 推瓶起点设计说明

上图是刚刚开始推瓶时候，凸轮转到最高点，推杆回到最左端，此时，刚好进瓶装置送下一个瓶，内刷子随推杆插入瓶子内，刷毛尽量选用软性材料，方便内刷子插入瓶内，这样随着凸轮带动推杆内刷子先伸进瓶子内，等推头挡板抵到瓶口时，瓶子才受到推杆的推力，推头才会推动瓶子运动，进行外表面的清洗，一直到导辊完。