洗瓶機推平機構(gòu)設(shè)計參考模板

1、湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計報告課程名稱： 機械原理課程設(shè)計設(shè)計題目： 洗瓶機推瓶機構(gòu)設(shè)計 系 別： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 起止日期: 指導(dǎo)教師: 教研室主任： 1 / 25指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日成績評定項 目權(quán)重成績劉文超陳姚史肇楠沈新宇1、設(shè)計過程中出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度等方面0.22、課程設(shè)計質(zhì)量與答辯0.53、設(shè)計報告書寫及圖紙規(guī)范程度0.3總 成 績 教研室審核意見：教研室主任簽字： 年 月 日教學(xué)系審核意見： 主任簽字： 年 月 日摘 要本設(shè)計由* * * *四人小組共同討論合作完成。洗瓶設(shè)備主要用于制藥、化工、食品等

2、行業(yè)灌裝前的瓶子清洗機構(gòu)裝置，洗瓶機的推瓶機構(gòu)的功能是利用推頭平穩(wěn)的將瓶子送進的一個過程，在急回到原點，反復(fù)運動。推瓶機構(gòu)原理是利用鉸鏈四桿機構(gòu)和凸輪組合成一個洗瓶機推瓶機構(gòu)，通過凸輪和鉸鏈四桿機構(gòu)本身特性來完成平穩(wěn)送瓶和機構(gòu)急回。經(jīng)過多個方案對比分析，確定比較合適的方案為凸輪鉸鏈四桿機構(gòu)，對其進行了參數(shù)設(shè)計。本設(shè)計對推瓶機構(gòu)傳動系統(tǒng)進行了設(shè)計和選擇：首先，對洗瓶機推瓶機構(gòu)進行了選擇，同時對推瓶機構(gòu)的凸輪鉸鏈四桿機構(gòu)進行了具體參數(shù)化設(shè)計，使的它的運動狀態(tài)和運動規(guī)律能更好的實現(xiàn)其實際的工作。最后通過對凸輪的輪廓曲線的調(diào)整和對鉸鏈四桿機構(gòu)桿長的局部修改，使推瓶機構(gòu)的運動狀態(tài)、工作行程等更加平穩(wěn)流暢

3、。關(guān)鍵詞：推瓶機構(gòu)；凸輪機構(gòu)；鉸鏈四桿機構(gòu)目 錄引言.1第一章 課程設(shè)計任務(wù).21.1設(shè)計題目21.2數(shù)據(jù)與要求21.3設(shè)計任務(wù)2第二章 方案選擇.42.1功能分解42.2方案一52.3方案二52.4方案的對比與選擇6第三章 凸輪鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計.73.1鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計73.2凸輪的設(shè)計93.3凸輪鉸鏈四桿機構(gòu)的組合運動圖14第四章 機構(gòu)運動分析.154.1鉸鏈四桿機構(gòu)運動分析154.2凸輪機構(gòu)運動分析15心得體會.16參考文獻. 17致謝.18附錄.19引 言洗瓶設(shè)備主要用于制藥、化工、食品等行業(yè)灌裝前瓶子清洗的機構(gòu)裝置。所以對于如今這個工業(yè)化的社會，機械起著不可磨滅的作用。在本次的設(shè)

4、計中，除了對我們所學(xué)到的知識能夠掌握和理解外，還需要有一定的動手能力和實際操作能力。在設(shè)計相關(guān)的機構(gòu)中，加深了對凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)的了解，讓我們不但對以后的相關(guān)設(shè)計積累了經(jīng)驗，也對如今社會機械的需求有了一定的了解。對于本次的課程設(shè)計，需要小組成員相互合作一起完成。在經(jīng)過大家的討論后，決定了任務(wù)的分配以及完成時間的安排，并且決定大家要有確定的工作地點和時間。為了確保這次的課程設(shè)計能夠按時的完成，我們將所有的工作進行了細致的計劃，計劃是花五天的時間完成本次課程設(shè)計。第一天確定所需要的原始數(shù)據(jù)以及每個人需要完成的任務(wù)，再花費兩天的時間進行數(shù)據(jù)的計算和完成需要的運動簡圖以及機構(gòu)簡圖。最后剩余的時間進行

5、文檔的修改和答辯。除了小組的總計劃之外，每個人也需要對于自己的任務(wù)進行計劃，確保每天的進程。至于任務(wù)分配，一人負責(zé)電子文檔，兩個人負責(zé)數(shù)據(jù)的確定及相關(guān)的的計算，還有一個人負責(zé)畫圖。 在這次的課程設(shè)計中，關(guān)鍵的是凸輪輪廓的確定和基本尺寸的計算以及四桿機構(gòu)的基本尺寸的計算。這次的課程設(shè)計是我們四個人的初次合作，也是第一次接觸這方面的相關(guān)作業(yè)，對每一個人來說都是很大的挑戰(zhàn)。在這次的課程設(shè)計中，除了需要掌握基礎(chǔ)知識還需要借助于參考資料。在資料的收集方面，負責(zé)不同任務(wù)的人員負責(zé)搜集自己需要的相關(guān)資料。可以在圖書館借相關(guān)的書籍或者是上網(wǎng)查找。最后大家將自己找到的資料匯總，然后每人一份，這樣有利于大家的理解

6、和方便大家的掌握并且節(jié)省時間，提高工作效率。機械原理課程設(shè)計就是使學(xué)生全面、系統(tǒng)掌握和深化了解機械原理課程的基本方法和重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生機械運動方案設(shè)計，創(chuàng)新設(shè)計以及應(yīng)用計算機對工程實際中各種機構(gòu)進行分析和設(shè)計能力的一門課程。 第一章 課程設(shè)計任務(wù)1.1 設(shè)計題目設(shè)計洗瓶機推瓶機構(gòu)，如圖1-1 所示 圖1-1 洗瓶機工作示意圖待洗的瓶子放在兩個同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)。當推頭M把瓶子推向前進時，轉(zhuǎn)動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當前一個瓶子將洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推，準備進入第二個工作循環(huán)。1.2 數(shù)據(jù)與要求洗瓶機的技術(shù)數(shù)據(jù)要求見表1-1。表1-1 洗瓶機的技術(shù)數(shù)據(jù)要

7、求方案號瓶子尺寸（長*直徑）mm工作行程/mm生產(chǎn)率/（個/s）急回系數(shù) K電動機轉(zhuǎn)速n0/（r/min） A100*200 600 14 3 14401.3設(shè)計任務(wù)1.洗瓶機推瓶機構(gòu)應(yīng)包括凸輪、平面連桿機構(gòu)等常用機構(gòu)或組合機構(gòu)；2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配；3.畫出機器的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖；4.設(shè)計組合機構(gòu)實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進行運動分析。也可以設(shè)計平面連桿機構(gòu)以實現(xiàn)運動軌跡，并對平面連桿機構(gòu)進行運動分析。繪出運動線圖；5.其他機構(gòu)的設(shè)計計算；6.編寫設(shè)計說明書。 第二章 方案選擇2.1功能分解本機器的功能是自動洗瓶。它的運動功能可分解為三種工藝動作1).推瓶推頭M均勻速

8、度推瓶，設(shè)計推瓶機構(gòu)，且構(gòu)件在工作行程中作勻速直線運動，在工作前后可有變速運動，回程時有急回特性。2).轉(zhuǎn)瓶導(dǎo)輥有齒輪帶動，通過與瓶子之間的摩擦帶動瓶旋轉(zhuǎn)。3).刷瓶刷子在輪系機構(gòu)帶動下以恒速旋轉(zhuǎn)，用以洗刷瓶子。注：以上三種動作同時進行，彼此的運動不發(fā)生干涉。如圖2-1所示為機構(gòu)的系統(tǒng)功能圖推頭減速返回待洗瓶子放入推頭推著瓶子做V=75mm/s的勻速運動旋轉(zhuǎn)刷子洗瓶推瓶完成推頭加速返回導(dǎo)輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn) 圖2-1 系統(tǒng)功能圖利用設(shè)計目錄并根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟及相容性的要求，確定三個工藝動作的執(zhí)行構(gòu)件推頭、刷子、導(dǎo)輥，分別選擇相應(yīng)的機構(gòu)以實現(xiàn)各項運動功能。表2-1 為實現(xiàn)機構(gòu)功能的機構(gòu)選型表 表2-1

9、洗瓶機的機構(gòu)選型功能執(zhí)行構(gòu)件工藝動作執(zhí)行機構(gòu)推瓶推頭M曲線往復(fù)急回運動凸輪-鉸鏈四桿機構(gòu)，凸輪-滑塊組合機構(gòu)轉(zhuǎn)瓶導(dǎo)輥回轉(zhuǎn)運動齒輪-帶輪傳動機構(gòu)刷瓶刷子回轉(zhuǎn)運動齒輪-帶輪傳動機構(gòu)2.2方案一凸輪-鉸鏈四桿機構(gòu)方案： 圖2-2 凸輪-鉸鏈四桿機構(gòu)如圖2-2所示，凸輪-鉸鏈四桿機構(gòu)為一個自由度的機構(gòu)，其連桿2上的點M走近似于所要求的軌跡，點M的速度由等速轉(zhuǎn)動的凸輪驅(qū)動構(gòu)件3的變速轉(zhuǎn)動來控制。由于曲柄（構(gòu)件1）為從動件，故必須采取渡過死點的措施，這就要求添加其他構(gòu)件使其順利去除死點的干擾。2.3方案二凸輪-滑塊組合機構(gòu)方案： 圖2-3 凸輪-滑塊組合機構(gòu) 如圖2-3所示為兩個自由度的凸輪-滑塊機構(gòu)，該

10、機構(gòu)可精確實現(xiàn)預(yù)定軌跡要求。但是由于機構(gòu)工作行程要求為600mm，所以使用這樣的機構(gòu)必定會造成凸輪尺寸過大，所占用的空間過大，造成不必要的空間浪費。除此之外，凸輪機構(gòu)相對于連桿機構(gòu)的使用壽命短、使用能耗高以及其平衡難以保證等缺點都顯而易見。2.4方案的對比與選擇根據(jù)上面所給出的兩種設(shè)計方案，我們經(jīng)過討論并從中選出較優(yōu)方案進行最終的設(shè)計。首先是凸輪-鉸鏈四桿機構(gòu)：此機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、體積小，安裝后便于調(diào)試而且從經(jīng)濟性角度來看，也很合適。其中凸輪軸能很好協(xié)調(diào)推頭的運動且工作平穩(wěn)。推頭M能夠近似的完成所要求的工作行程軌跡，主要由各推桿的長度比例及凸輪的形狀來實現(xiàn)推頭回程速度比和推程。因為本設(shè)計中使用的連

11、桿不多，而且速度不是很快，這種方案可以滿足設(shè)計要求。其次凸輪-全移動副四連桿機構(gòu)的方案是兩自由度機構(gòu)，構(gòu)件2上的M點可精確實現(xiàn)給定的軌跡，構(gòu)件2的運動速度和急回特征由凸輪控制。這個機構(gòu)方案的缺點是因水平方向軌跡太長，造成凸輪機構(gòu)從動件的行程過大，而使相應(yīng)凸輪尺寸過大，不符合實際要求，空間過大。根據(jù)上述方案的評定，最終選擇凸輪-鉸鏈四桿機構(gòu)作為本次設(shè)計的推瓶機構(gòu)方案。 第三章 凸輪鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計3.1鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計方案一為凸輪-鉸鏈四桿機構(gòu)方案，該機構(gòu)原理如圖3-1所示，圖3-2是其初始狀態(tài)。 圖3-1凸輪-鉸鏈四桿機構(gòu)該方案利用四桿構(gòu)件上的一點M的軌跡滿足要求，故利用其作為推瓶機構(gòu)的推

12、頭。而機構(gòu)有凸輪作為主動件的目的是為了滿足M點運動速度的要求，在推頭與瓶子剛接觸和脫離時M點的速度近為零，而在作直線運動時速度平穩(wěn),并且利用凸輪可以滿足M點的機構(gòu)特性。當凸輪轉(zhuǎn)角處于060度時，此時四桿機構(gòu)靜止，M點剛好與瓶子脫離；而當凸輪轉(zhuǎn)角在60120度時，M點沿著一段弧線回去；而當轉(zhuǎn)角在120180度時四桿機構(gòu)又處于靜止狀態(tài)，此時M點回到M點剛好與瓶子接觸；當轉(zhuǎn)角在180360度時，M點推著瓶子沿著直線運動一直達到起始點，如此循環(huán)下去。 圖3-2 凸輪-鉸鏈四桿機構(gòu)循環(huán)圖鉸鏈四桿機構(gòu)按照給定的急回要求設(shè)計，利用解析法求解此類問題時，主要利用機構(gòu)在極位時的特性。又求得AB桿的極位夾角為 （

13、3-1）設(shè)AM=600mm；AD=300mm; 且由于MD垂直平分 MM；MM=600mm; BAB=90;所以BAD=45;且當BAD=45時，AB與BM共線；AB +BM=600 mm。又在ABM中，MAB=135;由余弦定理可得：BM=500 mm; AB=100 mm。 又在四邊形ABMD中有AB=100 mm；AD=300 mm;BM=500 mm;且ADDM故： (3-2)再由于在ACD中有AC=100 +BC mm;AD=300 mm; CAD=45；故可由余弦定理有： (3-3)由上面3-2、3-3兩式可確定BC=431 mm;CD=419 mm。故可確定CDE=75;DE的長

14、度可自定為80 mm。又測得搖桿擺角=53 3.2 凸輪的設(shè)計（1） 凸輪機構(gòu)的組成 凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。凸輪通常作等速轉(zhuǎn)動，但也有往復(fù)擺動或移動的。推桿是被凸輪直接推動的構(gòu)件。因為在凸輪機構(gòu)中推桿多是從動件，故又常稱其為從動件。凸輪機構(gòu)就是由凸輪、推桿和機架三個主要構(gòu)件所組成的高副機構(gòu)。（2）凸輪的輪廓確定凸輪的輪廓主要尺寸是根據(jù)四桿機構(gòu)推頭所要達到的工作行程和推頭工作速度來確定的，初步定基圓半徑，溝槽寬，凸輪厚, 孔 ,滾子半徑。1 擺動滾子推桿盤形凸輪輪廓設(shè)計的數(shù)學(xué)模型 如圖1所示為擺動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)已知基圓半徑 、擺桿長度，中心距和從動件的運動規(guī)律，選取oxy坐

15、標系 ，如圖3-3所示。 圖 3-3 擺動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)2 求凸輪理論輪廓曲線 根據(jù)洗瓶機推瓶機構(gòu)的運動要求，需要中速輕載，則確定推桿的運動規(guī)律為等加速等減速，則可得: 凸輪的理論輪廓曲線的坐標公式為: ， (3-4) a)推程階段 = (3-5) b）遠休階段 (3-6) c)回程階段 (3-7)d) 近休階段 (3-8)e)推程段的壓力角和回程段的壓力角 (3-9)將以上各相應(yīng)值代入式（3-4)中，計算理論輪廓曲線上各點的坐標值。在計算 時應(yīng)注意： 在推程階段取，在遠休階段取，在回程階段取，在近休階段取。 3 求工作輪廓曲線：有公式的 (3-10)其中： (3-11） （3-12）a

16、)推程階段 （3-13） = （3-14）b)遠休階段 （3-15） （3-16）c)回程階段 = （3-17） （3-18）d) 近休階段 （3-19） （3-20） 根據(jù)上述可得凸輪的輪廓 如下圖 3-4 圖 3-4 凸輪的輪廓 3.3凸輪-鉸鏈四桿機構(gòu)的組合運動圖 圖 3-5 凸輪鉸鏈四桿機構(gòu)組合運動圖 下圖三個依次為連桿滑塊轉(zhuǎn)到凸輪最遠距離遠休位置時的圖（圖3-6）所示，連桿滑塊轉(zhuǎn)到凸輪最近距離近休位置時的圖（圖3-7）所示。 當凸輪轉(zhuǎn)到遠休位置時，這時通過連桿在凸輪上的滾子推動連桿，鉸鏈四桿機構(gòu)的擺桿2運動到了最大位置，和機架安裝的桿1在一條水平線上。 圖 3-6 遠休止運動狀態(tài) 當

17、凸輪運動到近休位置時，這時通過在凸輪上連接滾子的連桿推動桿2和桿3運動到一條直線上，這個時候是擺桿回到了初始位置，推頭開始推瓶。 圖 3-7 近休止運動狀態(tài) 第四章 機構(gòu)運動分析4.1鉸鏈四桿機構(gòu)運動分析由表1-1可知凸輪的 （4-1）所以推程階段時間 （4-2）所以推頭由M到M勻速運動時的速度 （4-3）又因為凸輪的近休止、遠休止和回程階段的角度都為，所以它們所用時間也相同。所以分析推頭在M和M兩端停留的時間和由M到M返回的時間相等且時間為： （4-4）又測得DE桿的極位夾角為4.2凸輪機構(gòu)的運動分析凸輪的工作循環(huán)過程如表4-1 表 4-1 凸輪的工作循環(huán)過程 凸輪旋轉(zhuǎn)角度0- 6060-

18、120120- 180180- 360滾子運動狀態(tài)近休止回程遠休止升程推頭運動狀態(tài)靜止工退靜止工進工作過程準備返回準備準備推瓶 心得體會好不容易做到了這一步，這也標志著我們這次設(shè)計即將結(jié)束。在還沒做設(shè)計之前，有點迷茫，有點不知所措，但總覺得書上不是有設(shè)計的步驟和方法，按照那個不就可以了嗎？還有電子文檔的完成，總覺得自己平時也有用的，花費不了多少時間。但是，當自己真正的實際操作時，才會知道什么是“書到用時方恨少”，才明白自己需要加深的不只是對基礎(chǔ)知識的掌握，還需要加強的是自己的動手能力。才知道原來自己掌握的東西真的很少，自己還需要不斷地充實自己。雖然經(jīng)常玩電腦，但是從來沒有感覺的不會用的的挫敗，

19、現(xiàn)在終于體會到了。 當然，收獲也是不少的。通過此次課程設(shè)計，我們鞏固了所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識，進一步理解了機械原理這門課程，知道其在實際應(yīng)用中的重要性。并對教材中常見的平面連桿、凸輪等機機構(gòu)有了更深刻的認識，對系統(tǒng)化設(shè)計有了一定的了解。更重要的是培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關(guān)的具體機械所涉及的實際問題的能力，為以后的課程設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。 其次，在這次課程設(shè)計過程中，我明白個人的力量是有限的。任何優(yōu)秀的方案都不是個人的杰作，是大家在課程設(shè)計過程中相互幫助，積極討論，對一些問題大膽發(fā)表自己的意見，實現(xiàn)了共同的進步，并最終完成了設(shè)計方案。雖然在以后的工作學(xué)習(xí)中我們還會有這樣和他人一起工作學(xué)習(xí)的機會，但是這次課程設(shè)計為我們提供了鍛煉的機會。