洗瓶机课程设计

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⑷ 自动洗瓶机课程设计

1．设计目的： 设计自动洗瓶机的机械系统运动方案。 2．设计内容内和要求（包括原始数容据、技术参数、条件、设计要求等）： 1、设计要求 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图； 进行推瓶机构的选型，实现洗瓶动作要求； 机械运动方案的评定和选择； 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； 画出机械运动方案简图（机械运动示意图）； 对机械传动系统和执行机构进行尺度设计。 2、原始数据 1）瓶子尺寸：大端直径d＝80mm，长200mm 2) 推瓶距离L＝ 580 mm。推瓶机构应使推头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。 3）按生产率的要求，推瓶平均速度为v＝ 40 mm/s，返回时的平均速度为工作行程的3倍。 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： 1、在一号图纸上绘制机械运动方案简图，要求是轴侧图； 2、在二号图纸上绘制主机构图； 3、编写课程设计说明书一份

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图17 洗瓶机工作示意图
设计洗瓶机。如图17 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。
洗瓶机的技术要求见表17。
表17 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/s 急回系数k 电动机转速
r/min
A φ100×200 600 15 3 1440
B φ80×180 500 16 3.2 1440
C φ60×150 420 18 3.5 960

11.2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。
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。
7.学生可进一步完成：洗瓶机推瓶机构的计算机动态演示等。
11.3设计提示
分析设计要求可知：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18 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18 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。
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。如：
1.凸轮－铰链四杆机构方案
如图19 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19 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20 所示为两个自由度五杆低副机构，1、4为它们的两个输入构件，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。

a) b)

c) d)
图20 五杆组合机构的方案
3.凸轮-全移动副四杆机构
图21 所示全移动副四杆机构是两自由度机构，构件2上的M点可精确再现给定的轨迹，构件2的运动速度和急回特征由凸轮控制。这个机构方案的缺点是因水平方向轨迹太长，造成凸轮机构从动件的行程过大，而使相应凸轮尺寸过大。

图21 凸轮-全移动副四连杆机构的方案
4.优化方法设计铰链四杆机构
可用数值方法或优化方法设计铰链四杆机构，以实现预期的运动轨迹（图18 ）运动轨迹的具体数值由设计者画图确定，一般不要超过9个点的给定坐标值。
 推瓶机构
我们设计的推瓶机构是一个具有急回特性的大推程机构，有以下几种机构可以满足设计要求：
1 、连杆机构 2 、凸轮机构
3 、组合机构 4 、不完全齿轮齿条机构

通过对几种机构特点的分析，我们选择了不完全齿轮齿
条机构作为推瓶机构

在此机构的基础上，可以通过一系列的变化来实现要求的机构运动特性

不完全齿轮机构
如图所示机构，由处在同一轴上的两个不完全齿轮（齿轮1 1′）来实现齿轮2在一个周期内有正反两个方向的转动；输出到与齿轮2同轴的齿轮，通过齿轮齿条的啮合，即得到齿条回程运动速度为推程运动速度的3倍，具有急回运动特性。

此机构具有很多优点
 具有一般齿轮机构的特点，即传动效率高、传动比准确、工作安全可靠等。
 可以通过计算准确得到输出齿轮的转速，进而得到齿条的准确运动速度。
 可以通过两个不完全齿轮的齿数比来得到推程和回程时的速度比。
此机构的输出齿轮虽然在一个运动周期内存在正转和反转两个方向的转动，但因为运动周期较长、转速较小，不会产生很大的冲击。

洗瓶机构由一对同向转动的导辊和三只刷子转动的转子所组成。为了清洗圆形瓶子外面，需将瓶子推人同向转动的导辊上，可以带动瓶子旋转，同时导辊上开有螺纹，推动瓶子沿导辊前进，转动的刷子就将瓶子洗净。在导辊轴向上依次排列3把可旋转的刷子，保证在整个导辊长度上对瓶子进行清洗，确保瓶子的清洁。

进瓶机构

出瓶机构

选定方案设计与分析
方案介绍
我们设计的机构是洗瓶机，为了清洗圆形瓶子的外面，主要有以下两个动作：
 推头慢速将瓶子推到导辊上，然后快速返回；
 导辊带动瓶子旋转，瓶子沿导辊前进，转动的刷子就将瓶子洗净。
执行机构中，用不完全齿轮机构得到正反两个方向的转动，且正反转动转速比为1/3；将这样的转速通过同轴的齿轮传给齿条，转变为直线运动；在齿条的前端安装一个摩擦性的推头，并在特定的位置安装挡铁，使推头在一个周期内完成推瓶和回程。为了提高生产效率，将这样的装置平行安装两套，利用了推头在回程时竖直杆倒下不影响另一推头的特点。洗瓶机构中，用同向转动的导辊带动瓶子转动前进，转动的刷子清洗瓶的表面。

尺寸方案的设计
1 推进距离l=600mm，按生产率的要求，推程平均速度为45mm/s，返回时的平均速度为工作行程平均速度的3倍。
得转速 n=3.4 r/min
2通过不完全齿轮机构，可以得到在一个周期内有正反两个方向的转动，且正反转角速度比为3。为了提高生产效率，将机构进行改进，由齿轮2，3分别输出，且两齿轮在一条直线上，相差半个周期
不完全齿轮1，1′有齿部分对应的弧度的比为3/1

4 导棍的尺寸
导辊d = 140 mm 转速 n = 40 r/min
导辊转速 / 瓶子转速 = 4 / 7 得瓶子的转速n= 70 r/min

⑻ 机械原理课程设计—洗瓶机

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