1、1 機械原理課程設計說明書洗瓶器課程設計院 系：工學院機械系專業(yè)：機械工程及自動化年級： xxx級學生姓名： xxxxx 學號：同 組 人：指導教師： 2011-10 2 目錄一、 設計任務書3 1、1 設計題目3 1、2 設計任務4 1、3 設計要求4 二、洗瓶機流程分析及運動方案設計5 2、1 流程分析5 2、2 運動方案設計 - 6 三、機械總體結構設計9 四、執(zhí)行機構和傳動部件的結構設計11 五、洗瓶機的流程分析12 六、兩種方案的評價比較13 6、1 第一種方案14 6、2 第二種方案15 6、3 最佳選定方案17 七、 設計總結 183 一、設計任務書1、1 設計題目圖 1 洗瓶機

2、工作示意圖設計洗瓶機。如圖 1 所示，待洗的瓶子放在兩個同向轉動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉。當推頭m把瓶子推向前進時，轉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輥待推。洗瓶機的技術要求見表1。表 1 洗瓶機的技術要求方案號瓶子尺寸（長直徑）mm ，mm 工作行程mm 生產(chǎn)率個/min 急回系數(shù)k 電動機轉速r/min a 100200 600 3 3 1440 1、2 設計任務（1）. 洗瓶機應包括齒輪、平面連桿機構等常用機構或組合機構（2）. 畫出機器的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。（3）. 設計組合機構實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進行運動分析。也可以設計平

3、面連桿機構以實現(xiàn)運動軌跡， 并對平面連桿機構進行運動分析。繪出運動線圖。4 （4 ）. 其他機構的設計分析。（5）. 編寫設計計算說明書。1、3 設計要求1.3.1 工作原理為了清洗瓶子，需將瓶子推入同向轉動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉，推動瓶子沿導輥前進，轉動的刷子就將瓶子洗凈。它的主要動作是將瓶子沿著導輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉以及將刷子轉動。1.3.2 原始數(shù)據(jù)（1）瓶子尺寸：長度 l=100mm ，直徑 d=200mm。（2）推進距離 s=600mm，推瓶機構應使推移接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后推頭快速返回原位，準備進入第二個工作循環(huán)。（3）按生產(chǎn)率每分鐘 3 個

4、的要求，推程的平均速度v=45mm/s ，返回時的平均速度為工作時的平均速度的三倍。（4）電動機轉速為 1440 r/min 。（5）急回系數(shù) 3。5 二、洗瓶機流程分析及運動方案設計2、1 流程分析洗瓶機的流程分為五個流程：進瓶、清洗瓶內(nèi)表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶。2、2 運動方案設計（1） 、進瓶機構選擇進瓶需要實現(xiàn)的是將瓶子從相應的位置間歇送到推瓶機構上。為實現(xiàn)此運動，本方案將瓶子放入膠性皮帶上，利用槽輪機構帶動皮帶運動來實現(xiàn)。如下圖2 所示：圖 2 （2） 、清洗瓶內(nèi)表面機構設計清洗瓶內(nèi)表面只需向瓶中送入帶有毛刷的導輪上，利用齒輪的旋轉帶動毛刷旋轉，進行清洗。為實現(xiàn)這個流程，我把此

5、流程安排在導輥6 上來實現(xiàn)。即在瓶子滑下斜坡到導輥的軌跡上時，導輥勻速前進的同時，毛刷插進瓶子，推動瓶子，利用轉動的毛刷清洗瓶內(nèi)表面。 ，為實現(xiàn)此運動我采用了齒輪輪來實現(xiàn)，導輥要既有前進，又要有轉動，就要求導輥有伸縮旋轉的作用，我利用釣魚竿原理來實現(xiàn)，如下：圖 3（3） 、推瓶機構設計設計的推瓶機構應使推頭m以接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準備第二個工作循環(huán)。根據(jù)設計要求，推頭 m可走圖 4 所示軌跡，而且推頭 m在工作行程中應作勻速直線運動，在工作段前后可有變速運動，回程時有急回。7 圖 4 推頭 m運動軌跡對這種運動要求，若用單一的常用機構是不容易實現(xiàn)的

6、，通常要把若干個基本機構組合，起來，設計組合機構。a、推瓶機構選擇推瓶機構的方案：根據(jù)前述設計要求, 推瓶機構應為一具有急回特性的機構,為了提高工作效率 , 一是行程速比變化系數(shù)k 盡量大一些 ; 在推程 (即工作行程 )中,應使推頭作直線運動 , 或者近似直線運動 , 以保證工作的穩(wěn)定性 , 這些運動要求并不一定都能得到滿足 , 但是必須保證推瓶中推頭的運動軌跡至少為近似直線, 以此保證安全性。推頭的運動要求主要是滿足急回特性, 能滿足急回特性的機構主要有曲柄滑塊機構, 曲柄轉動導桿機構和曲柄擺動導桿機構。運用前述設計的思想方法, 再考慮到機構的急回特性和推頭做往復直線運動的特點， 所以根據(jù)

7、要求，本機構采用五桿組合機構（由凸輪、齒輪和連桿機構組合而成） 。b、五桿組合機構方案結構特點：鉸鏈帶動齒輪轉動，齒輪帶動渦輪轉動，根據(jù)渦輪的轉動，結合桿組，從而實現(xiàn)推頭的急回運動。即前進時間大于返回時間和返回時間大于前進時間。確定一條平面曲線需要兩個獨立變量。因此具有兩自由度的連桿機構都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特征。點m的速度和機構的急回特征，圖3 所示為兩個自由度五桿低副機構， 1、4 為它們的兩個輸入構件，這兩構件之間的運動關系用凸輪、齒輪或四連桿機構來實現(xiàn)，從而將原來兩自由度機構系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng)（如下圖所示）。8 圖 5 如圖上所示，桿 4 的上升運動可以使推頭在水平面上正常的

8、工作，使推桿機構達到工作的平穩(wěn)性與高效性。另外，此機構結構簡單，安全性高，急回特性顯著，便于制作，但是要注意預防死點的發(fā)生，以免出現(xiàn)頂死現(xiàn)象(4) 、清洗區(qū)方案設計當瓶子進入清洗區(qū)域后，可以以多種的運動方式實現(xiàn)過程，可以是圓周運動，也可以是直線運動。所以我們可以用雙輥清洗機構，其根據(jù)兩根導棍的同時同向轉動帶動瓶子的轉動這一原理設計的，在這個機構中瓶子沿著本身軸線做直線運動，在工作效率上較其他機構具有一定的優(yōu)勢，而且能夠很好的保證工作的平穩(wěn)性。如下圖所示：9 （5） 、送瓶機構的設計送瓶機構要實現(xiàn)的是將清洗干凈的瓶子勻速的送到指定的位置。我在推瓶的末端設計一個瓶子滑落的斜面臺， 將洗好的瓶子隨斜

9、臺滑到有一定摩擦的皮帶上，再由皮帶送走瓶子如圖7示：圖 7 10 三、機械總體結構設計圖 8 11 為了實現(xiàn)進瓶、清洗瓶內(nèi)表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶，首先需將瓶子放入膠帶上，通過進瓶機構間歇的送到導輥軌跡上， 轉動的毛刷通過五桿組合機構帶動毛刷插入瓶子， 毛刷在導桿的推動和旋轉下邊前進邊清洗內(nèi)表面，推動瓶子沿導輥前進， 再由外面轉動的刷子將瓶子外表面洗凈。它的主要運動是將瓶子沿著導輥推動， 瓶子推動過程中將瓶子旋轉以及將刷子轉動，最后滑入送瓶機構送出。要實現(xiàn)上述分功能 ,有下列工藝動作過程 : (1)皮帶做間歇直線運動；(2)瓶子由皮帶到導輥的滑動；(3)內(nèi)表面毛刷勻速推進和自身旋轉；(4

10、)推頭作直線或者近似直線運動 ,將瓶子沿導輥推到指定的位置 ; (5)在推頭沿直線運動推動瓶子移動的程中,瓶子同時跟著兩同向轉動的導輥轉動; (6)同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉動,當瓶子沿導輥移動時將瓶子的外表面就清洗干凈 ; (7)在瓶子移動過程中 ,清洗內(nèi)表面的刷子同時在瓶子內(nèi)轉動,動作結束 ,則刷子移出瓶外. (8)瓶子離開皮帶 ,而推瓶機構急回至推瓶初始位置 ,進入下一個工作循環(huán) . （9）洗好的瓶子由斜面滑下，進入勻速轉動的皮帶送出；四、執(zhí)行機構和傳動部件的結構設計本機構由導輥和刷子組成：（1）刷子由三個互相嚙合的齒輪帶著它們不停的轉動，而使它能夠保持不間斷的接觸，清洗污垢。（

11、2）導輥的運動由定軸帶輪來完成， 兩個帶輪的同向旋轉帶動導輥的同向轉動，而帶動瓶子轉動。導輥的俯視圖如下：（3）推瓶機構和洗瓶機構組合本機構采用了五桿組合機構（如下頁圖示 ） ，齒輪機構，瓶子的運動分為直12 線運動和轉動，直線運動由五桿組合機構來完成，瓶子的轉動由同向轉動的導輥來完成。利用瓶子的運動來清洗瓶子的內(nèi)外表面。刷子的運動由完成不同的功能來決定。清洗瓶子的刷子由三個互相嚙合的齒輪帶著它們不停的轉動，而使它能夠保持不間斷的接觸，清洗表面污垢。（4）傳動機構最終選用的機構中刷子的轉動軸、導輥的軸、執(zhí)行機構主動件的軸兩兩垂直。所以通過帶輪傳動來實現(xiàn)各方向的改變五、洗瓶機流程分析按生產(chǎn)率的要

12、求，推程的平均速度v=45mm/s，返回時的均速度為工作時的平均速度的三倍。工藝動作分推瓶和洗瓶兩部分，具體過程如下：(1)電動機轉動的同時，通過最末端齒輪帶動皮帶做間歇直線運動；(2)通過皮帶末端的槽輪將瓶子由皮帶滑到導輥的軌跡上；(3)在由旋轉的推頭將將瓶子內(nèi)表面刷刷凈，同時帶動瓶子向前運動；(4) 推頭作直線近似直線運動 ,將瓶子沿導輥推到指定的位置；(5) 在推頭沿直線運動推動瓶子移動的程中,瓶子同時跟著兩同向轉動的導輥轉動；(6) 同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉動,當瓶子沿導輥移動時 ,瓶子的外表面就清洗干凈；(7) 在瓶子移動過程中 ,清洗內(nèi)表面的刷子同時在瓶子內(nèi)轉動,動作結束

13、 ,則刷子移出瓶外；(8)瓶子洗凈后離開導輥 ,而五桿機構急回至推瓶初始位置,進入下一個工作循環(huán)。(9)洗好的瓶子由斜面滑下，進入勻速轉動的皮帶送出；六、兩種洗瓶機設計方案評估13 6、1 第一種方案圖：14 為了實現(xiàn)進瓶、清洗瓶內(nèi)表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶，首先需將瓶子放入膠帶上，通過進瓶機構間歇的送到導輥軌跡上， 轉動的毛刷通過五桿組合機構帶動毛刷插入瓶子， 毛刷在導桿的推動和旋轉下邊前進邊清洗內(nèi)表面，推動瓶子沿導輥前進， 再由外面轉動的刷子將瓶子外表面洗凈。它的主要運動是將瓶子沿著導輥推動， 瓶子推動過程中將瓶子旋轉以及將刷子轉動，最后滑入送瓶機構送出。要實現(xiàn)上述分功能 ,有下列工藝

14、動作過程 : (1)皮帶做間歇直線運動；(2)瓶子由皮帶到導輥的滑動；(3)內(nèi)表面毛刷勻速推進和自身旋轉；(4)推頭作直線或者近似直線運動 ,將瓶子沿導輥推到指定的位置 ; (5)在推頭沿直線運動推動瓶子移動的程中,瓶子同時跟著兩同向轉動的導輥轉動; (6)同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉動,當瓶子沿導輥移動時將瓶子的外表面就清洗干凈 ; (7)在瓶子移動過程中 ,清洗內(nèi)表面的刷子同時在瓶子內(nèi)轉動,動作結束 ,則刷子移出瓶外. (8)瓶子離開皮帶 ,而推瓶機構急回至推瓶初始位置 ,進入下一個工作循環(huán) . （9）洗好的瓶子由斜面滑下，進入勻速轉動的皮帶送出；6、2 第二種方案15 （1） 、洗

15、瓶機總體簡圖：（2） 、方案說明：16 首先總能量從電動機輸出，經(jīng)過減速箱減速，在經(jīng)過帶傳動傳給齒輪1，然后齒輪 1 又傳給蝸桿 1 。導輥傳動：有蝸桿 1帶動齒輪 2 和齒輪 3，然后又傳給它們相互嚙合的齒輪4 和齒輪 5，然后帶動蝸桿 2和蝸桿 3 。就完成了兩導輥的傳動。進瓶機構傳動：進瓶機構借助蝸桿2帶動的導輥，由蝸桿 5傳給齒輪 7，然后帶動間歇機構槽輪完成瓶子的輸進。洗瓶機構傳動： 洗瓶機構是通過齒輪 4 和齒輪 5 帶動的齒輪 6，傳給蝸桿 4 ，然后再通過蝸桿 6傳給齒輪 8，最后由齒輪 8 傳給齒輪 9，而齒輪 9 通過左右各一個小齒輪傳給同尺寸的齒輪10 和齒輪 11，這樣

16、也保證了它們轉向、轉速相同。推瓶機構傳動：由蝸桿 1帶動蝸桿 7 ，再由蝸桿 7傳給齒輪 12，再由齒輪 12 帶動凸輪- 鉸鏈四桿機構來實現(xiàn)推瓶機構運動。3、兩種方案評價比較：（1） 、運動鏈的長短 :兩種方案都比較簡單，運動鏈的長度也差不多，但方案二構件數(shù)目少一些，簡單一點。（2） 、機構的排列順序：兩種方案的排列順序都不是很合理，方案一中，有渦輪蝸桿傳動，以傳動動力為主，應該將渦輪蝸桿機構布置在高速級，齒輪機構在低速級，但方案一中有嚴格按照這樣分布。方案二中有帶傳動時（進瓶與出瓶機構） ，這種摩擦傳動外廓尺寸較大的機構一般安排在運動鏈的起始端，而其沒有，也不是十分合理。（3） 、傳動比分

17、配：兩個用的構件差不多，但是方案二中洗瓶刷子用帶傳動，其現(xiàn)實制作麻煩，且誤差大，所以方案一傳動比更合理一些。（4） 、運動副的形式： 兩種方案用的運動副都差不多， 在推瓶機構上，方案一、二中都很好，但方案二精度更高一些。但方案一中簡單一些，成本低。（5） 、機械效率：在這方面方案一中大多采用齒輪傳遞，精度較高。而方案二中含有帶傳動等效率低的機構，所以機械效率比方案一稍低一些。6、3 最后選定方案17 6.3.1 選定方案二1、洗瓶機總體簡圖：2、方案說明：18 首先總能量從電動機輸出，經(jīng)過減速箱減速，在經(jīng)過帶傳動傳給齒輪1，然后齒輪 1 又傳給蝸桿 1 。導輥傳動：有蝸桿 1帶動齒輪 2 和齒

18、輪 3，然后又傳給它們相互嚙合的齒輪4 和齒輪 5，然后帶動蝸桿 2和蝸桿 3 。就完成了兩導輥的傳動。進瓶機構傳動：進瓶機構借助蝸桿2帶動的導輥，由蝸桿 5傳給齒輪 7，然后帶動間歇機構槽輪完成瓶子的輸進。洗瓶機構傳動： 洗瓶機構是通過齒輪 4 和齒輪 5 帶動的齒輪 6，傳給蝸桿 4 ，然后再通過蝸桿 6傳給齒輪 8，最后由齒輪 8 傳給齒輪 9，而齒輪 9 通過左右各一個小齒輪傳給同尺寸的齒輪10 和齒輪 11，這樣也保證了它們轉向、轉速相同。推瓶機構傳動：由蝸桿 1帶動蝸桿 7 ，再由蝸桿 7傳給齒輪 12，再由齒輪 12 帶動凸輪- 鉸鏈四桿機構來實現(xiàn)推瓶機構運動。通過仔細評估比較，最終選定方案一，其設計更合理，進瓶機構的槽輪機構也更符合設計，設計也更嚴謹一些。七、設計總結機械原理設計課程設計是機械設計制造及其自動化專業(yè)教學活動中不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)。通過了課程設計使我從各個方面都受到了機械設計的訓練，對機械的有關各個零部件有機的結合在一起得到了深刻的認識。此次機械原理課程設計題目很有意義考察的知識點也很全面，有凸輪設計及結構分析，還有援助齒輪，圓錐齒輪的設計及電動機的選擇等，還有cad 制圖，以及各種設