1、機械原理課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 洗瓶機機電工程學(xué)院 過程裝備與控制工程專業(yè)設(shè)計者 姚學(xué)衡過控03班 1003020326指導(dǎo)老師 呂亞清 2012年 6月 26日目錄一、 設(shè)計題目31、名稱：全自動洗瓶機32、機械功能33、洗瓶機的技術(shù)要求3二、 設(shè)計要求4三、 設(shè)計提示4四 、洗瓶機的工藝動作及功能分解51 洗瓶機的動作分解52 工作原理53 推頭M的設(shè)計要求6五 、運動方案及選擇71、 方案一 （組合機構(gòu)）72、 方案二 （凸輪機構(gòu)）83、優(yōu)缺點的比較及最終方案8六、 傳動方案設(shè)計8七、 機構(gòu)組合 參數(shù)及運動協(xié)調(diào)設(shè)計91 機構(gòu)選用92 機構(gòu)組合93 運動協(xié)調(diào)設(shè)計94 設(shè)計計算95 運動示

2、意圖136 運動循環(huán)圖13八、 設(shè)計圖紙14九、VB程序代碼14十、 心得體會21十一、參考文獻(xiàn)22一、 設(shè)計題目1、名稱：全自動洗瓶機2、機械功能洗瓶機主要由推瓶機構(gòu)、導(dǎo)輥機構(gòu)、壓板組成。通過推頭M把瓶子向前推進(jìn)至進(jìn)入導(dǎo)輥上，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)。推頭M把瓶子向前推進(jìn)的同時，壓板向下壓，瓶子進(jìn)入后就剛好被壓住（壓力在瓶子承受范圍內(nèi)），導(dǎo)輥外側(cè)有兩厘米厚的刷子，轉(zhuǎn)動著的刷子就把瓶子外面洗凈，另外，壓板下是海綿，同樣有擦干凈瓶子的功能，當(dāng)前一組瓶子洗刷完畢時，后一組待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。圖1 洗瓶機工作示意圖3、洗瓶機的技術(shù)要求表9。2 洗瓶機輥筒（導(dǎo)輥）的技

3、術(shù)要求技術(shù)要求瓶子尺寸mm/mm工作行程mm急回系數(shù)電動機轉(zhuǎn)速/(r/min)直徑80、長、 設(shè)計要求（1）洗瓶機應(yīng)包括齒輪、平面連桿機構(gòu)等常用機構(gòu)或組合機構(gòu)。應(yīng)提出兩種以上的設(shè)計方案并經(jīng)分析比較后選定一種進(jìn)行設(shè)計。（2）設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。（3）繪制機器的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圈。（4）設(shè)計組合機構(gòu)實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進(jìn)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(jìn)行運動分析，繪出運動線圖。若采用凸輪機構(gòu)，要求用解析法設(shè)計凸輪。（5）其他機構(gòu)的設(shè)計計算。（6）編寫設(shè)計計算說明書。（7）學(xué)生可進(jìn)一步完成：洗瓶機推瓶機構(gòu)的計算機

4、動態(tài)演示等。 三、 設(shè)計提示 分析設(shè)計要求可知：設(shè)計的推瓶機構(gòu)應(yīng)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(zhǔn)備第二個工作循環(huán)。根據(jù)設(shè)計要求，推頭M在工作行程中應(yīng)作勻速直線運動，在工作段前后可有變速運動，回程時有急回特性。對這種運動要求，若用單一的常用機構(gòu)是不容易實現(xiàn)的，通常要把若干個基本機構(gòu)組合起來，設(shè)計組合機構(gòu)。 在設(shè)計組合機構(gòu)時，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機構(gòu)（基礎(chǔ)機構(gòu)），而沿軌跡運動時的速度要求，則通過改變基礎(chǔ)機構(gòu)主動件的運動速度來滿足，也就是讓它與一個輸出變速度的附加機構(gòu)組合。實現(xiàn)本題要求的機構(gòu)方案有很多，可用多種機構(gòu)組合來實現(xiàn)。四 、洗瓶機的工藝

5、動作及功能分解 1 洗瓶機的動作分解（1）凸輪的轉(zhuǎn)動帶動推頭。（2）導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)動帶動瓶的轉(zhuǎn)動。（3）壓板下壓動作。 2 工作原理 凸輪轉(zhuǎn)動實現(xiàn)推動作用導(dǎo)輥工作示意圖壓板工作示意3 推頭M的設(shè)計要求 推頭M在長為600MM的工作行程中，作速度為45MM/S的勻速直線運動，在工作段前后有平均速度為135的變速運動，回程時具有K=3的急回特性。五 、運動方案及選擇1、 方案一 （組合機構(gòu)）2、 方案二 （凸輪機構(gòu)）3、優(yōu)缺點的比較及最終方案方案一：方案一的結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但組合機構(gòu)行程過長，生產(chǎn)效率較低不能滿足要求。方案二：（最終采納方案）凸輪設(shè)計合理，行程滿足設(shè)計要求，生產(chǎn)效率滿足，偏差小，故采納

6、此設(shè)計方案。六、 傳動方案設(shè)計 按照設(shè)計要求，每分鐘要求清洗一組（3個）瓶子，所以分配軸3的轉(zhuǎn)速為3R/MIN，選取額定轉(zhuǎn)速為1440R/MIN的電動機，總傳動比I總=1440/3=480R/MIN，傳動系統(tǒng)采用3級減速機構(gòu)，第一級為蝸輪蝸桿，選取傳動比為80。第二級為齒輪減速，傳動比為3。第三級為錐齒輪傳動，傳動比為2。選取齒輪M=4，Z1=23=Z3。Z2=29=Z4。七、 機構(gòu)組合 參數(shù)及運動協(xié)調(diào)設(shè)計1 機構(gòu)選用 驅(qū)動方式采用電動機驅(qū)動，由已知的洗瓶機功能分解，分別選擇相應(yīng)的機構(gòu)以實現(xiàn)各項功能。見表3 功 能 執(zhí) 行 構(gòu) 件 工藝動作 執(zhí) 行 機 構(gòu)輸送瓶子推頭定軌運動凸輪-全移動副四桿

7、機構(gòu)轉(zhuǎn)動并刷瓶子轉(zhuǎn)刷旋轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)壓瓶并洗瓶帶海綿的壓板以弧形下壓四桿機構(gòu)表32 機構(gòu)組合三個機構(gòu)相互配合，實現(xiàn)下壓，滾動傳遞，推送的負(fù)荷運動，緊湊銜接帶動機構(gòu)，考慮合并使用。3 運動協(xié)調(diào)設(shè)計輸送由凸輪-全移動副四桿機構(gòu)負(fù)責(zé)，負(fù)責(zé)推動推頭的凸輪周轉(zhuǎn)一圈完成一次工作循環(huán)。完成整個洗瓶工作，其他的齒輪機構(gòu)作為輔助機構(gòu)，從而組成整個洗瓶機的工作流程。4 設(shè)計計算（1）機構(gòu)自由度計算自由度：F=3×82×111=1（2）凸輪計算原理作圖法簡便，直觀，但作圖誤差較大，難以獲得凸輪輪廓曲線上個點精確坐標(biāo)，所以按作圖法所得輪廓數(shù)據(jù)加工的凸輪只能應(yīng)用于低速或不重要的場合。對于高速凸輪或精確度

8、要求較高的凸輪，必須建立凸輪理論輪廓曲線，實際輪廓曲線以及加工刀具中心軌跡的坐標(biāo)方程，并精確地計算出凸輪輪廓曲線或道具運動軌跡上個點的坐標(biāo)值，以適合在數(shù)控機床上加工。（3）四桿機構(gòu)運動計算 5 運動示意圖6 運動循環(huán)圖八、 設(shè)計圖紙九、VB程序代碼Const x01 = 1000, y01 = 3000Dim alfa, x03, y03, cd, jk, xigema As DoubleConst r01 = 300 ''半徑=15厘米''修改運動的急回特性'Const j1 = pi / 2, j2 = pi, j3 = 3 * pi / 2Cons

9、t j1 = 2 * pi / 2, j2 = 7 * pi / 6, j3 = 3 * pi / 2Private Sub Command1_Click()Timer1.Enabled = FalseEnd SubPrivate Sub Command2_Click()Timer1.Enabled = TrueTimer1.Interval = 50End SubPrivate Sub Command4_Click()EndEnd SubPrivate Sub Command3_Click()EndEnd SubPrivate Sub Form_Load()Timer1.Enabled =

10、FalseTimer1.Interval = 50End SubPrivate Sub Timer1_Timer()Clsalfa = alfa + pi / 180 * 5xigema = xigema + pi / 180 * 40drawpicture1 ''畫外連桿drawpicture3 ''畫輔助設(shè)備drawpicture2 ''畫凸輪End SubPrivate Sub drawpicture1() ''畫外連桿ab = 1000: bc1 = 1600: bc = 1000: cd = 100: de = 1355

11、: ef = 100: fg = 25: fh = 25: di = 1476.22: ij = 700: no = 1401: If alfa >= 2 * pi Thenalfa = 0GoTo 1End IfIf alfa >= 0 And alfa < j1 Thenx = r01 + wide / j1 * alfa / 20y = r02 + 0End If''' 從0到j(luò)1: x = wide / j1 * alfa''' y = 0If alfa >= j1 And alfa < j2 Thenx =

12、 r01 + wide / 20y = r02 + high / (j2 - j1) * (alfa - j1) / 10End IfIf alfa >= j2 And alfa < j3 Thenx = r01 - wide / (j3 - j2) * (alfa - j3) / 20y = r02 + high / 10End IfIf alfa >= j3 And alfa < 2 * pi Thenx = r01 + 0y = r01 - high / (2 * pi - j3) * (alfa - 2 * pi) / 10End If''X軸的

13、桿件軌跡xa = x01 + x: ya = y01xb = xa + ab: yb = yax03 = x01 + r01 + ab: y03 = y01 + 300Line (xa, ya)-(xb, yb) 'AB桿Line (x01 + 700, y01 - 30)-(x01 + 1000, y01 - 30), RGB(250, 0, 0) '''AB機架Line (x01 + 700, y01 + 30)-(x01 + 1000, y01 + 30), RGB(250, 0, 0)Circle (x03, y03), 30, RGB(250, 0,

14、0) 'x03機架坐標(biāo)kk1 = (yb - y03) / (xb - x03 + 0.0000000001)xc1 = (bc1 2 / (1 + kk1 2) (1 / 2) + x03yc1 = kk1 * (xc1 - x03) + y03Line (xc1, yc1)-(x03, y03) ''x03與c1相連Circle (xb, yb), 30 ''B點的運動副aaa = Atn(-kk1) ''B方塊運行的軌跡xxtt = xb + 100 * Cos(aaa): yytt = yb - 100 * Sin(aaa)xxt

15、t1 = xxtt + 60 * Sin(aaa): yytt1 = yytt + 60 * Cos(aaa)xxtt2 = xxtt - 60 * Sin(aaa): yytt2 = yytt - 60 * Cos(aaa)xxrr = xb - 100 * Cos(aaa): yyrr = yb + 100 * Sin(aaa)xxrr1 = xxrr + 60 * Sin(aaa): yyrr1 = yyrr + 60 * Cos(aaa)xxrr2 = xxrr - 60 * Sin(aaa): yyrr2 = yyrr - 60 * Cos(aaa)Line (xxtt1, yytt

16、1)-(xxtt2, yytt2)Line (xxrr1, yyrr1)-(xxrr2, yyrr2)Line (xxtt1, yytt1)-(xxrr1, yyrr1)Line (xxtt2, yytt2)-(xxrr2, yyrr2)yc = y03 - bcbb1 = y03 - kk1 * x03xc = (yc - bb1) / kk1xd = xc + cd: yd = ycLine (xc, yc)-(xd, yd) ''cd桿Line (2000, yc - 60)-(5000, yc - 60), RGB(250, 0, 0)Line (2000, yc +

17、60)-(5000, yc + 60), RGB(250, 0, 0)Circle (xc, yc), 30xtt = xc + 100 * Cos(aaa): ytt = yc - 100 * Sin(aaa) ''C方塊運行的軌跡xtt1 = xtt + 60 * Sin(aaa): ytt1 = ytt + 60 * Cos(aaa)xtt2 = xtt - 60 * Sin(aaa): ytt2 = ytt - 60 * Cos(aaa)xrr = xc - 100 * Cos(aaa): yrr = yc + 100 * Sin(aaa)xrr1 = xrr + 60

18、 * Sin(aaa): yrr1 = yrr + 60 * Cos(aaa)xrr2 = xrr - 60 * Sin(aaa): yrr2 = yrr - 60 * Cos(aaa)Line (xtt1, ytt1)-(xtt2, ytt2)Line (xrr1, yrr1)-(xrr2, yrr2)Line (xtt1, ytt1)-(xrr1, yrr1)Line (xtt2, ytt2)-(xrr2, yrr2)xe = xd: ye = yd + dexf = xd + 100: yf = yexg = xf: yg = yf - fgxh = xf: yh = yf + fhxi

19、 = xd + di: yi = ydLine (xd, yd)-(xe, ye)Line (xf, yf)-(xe, ye)Line (xg, yg)-(xf, yf)Line (xh, yh)-(xf, yf)Line (xi, yi)-(xd, yd)Circle (xi, yi), 30xt = xi + 60: yt = yi - 100 ''I方塊運行軌跡xt1 = xi - 60: yt1 = yi - 100xxrr = xi + 60: yyrr = yi + 100xxrr1 = xi - 60: yyrr1 = yi + 100Line (xt, yt)-

20、(xt1, yt1)Line (xt, yt)-(xxrr, yyrr)Line (xt1, yt1)-(xxrr1, yyrr1)Line (xxrr, yyrr)-(xxrr1, yyrr1)xk = x01 + 2270: yk = y01 - 1000Circle (xk, yk), 30xl = xk: yl = yjCircle (xl, yl), 30jiao = (xj - xl) / (yl - yk)ccc = Atn(jiao)Line (xi, yi)-(xj, yj)Circle (xj, yj), 30xw3 = xj - 30 * 0.866 + 50 * Sin

21、(ccc): yw3 = yj + 30 * 0.5 + 50 * Cos(ccc)xw4 = xj + 30 * 0.866 + 50 * Sin(ccc): yw4 = yj - 30 * 0.5 + 50 * Cos(ccc)Line (xw1, yw1)-(xw2, yw2)Line (xw2, yw2)-(xw3, yw3)Line (xw3, yw3)-(xw4, yw4)Line (xw4, yw4)-(xw1, yw1)xm = xk + 1100 * Sin(ccc): ym = yk + 1100 * Cos(ccc)Circle (xm, ym), 30xz = xk +

22、 1200 * Sin(ccc): yz = yk + 1200 * Cos(ccc)xv = xk + 1250 * Sin(ccc) - 150 * Sin(ccc): yv = yk + 1250 * Cos(ccc) + 150 * Cos(ccc)Line (xm, ym)-(xv, yv)x11 = xv - 200: y11 = yvx22 = xv + 200: y22 = yvLine (xv, yv)-(x11, y11)Line (xv, yv)-(x22, y22)xn = xk - 70 + 1100 * Sin(ccc): yn = yk + 1100 * Cos(

23、ccc)xo = xn + 140 * Cos(ccc): yo = yn - 140 * Sin(ccc)Line (xn, yn)-(xo, yo)xp = xn - 1000 * Sin(ccc): yp = yn - 1000 * Cos(ccc)Line (xp, yp)-(xn, yn)xq = xp + 140 * Cos(ccc): yq = yp - 140 * Sin(ccc)Line (xq, yq)-(xo, yo)Line (xp, yp)-(xq, yq)End SubPrivate Sub drawpicture2() ''畫凸輪Circle (x

24、01, y01), 50, RGB(250, 0, 0)Dim x, y, bata As DoubleStatic xm, ymFor bata = 0 To 360 * pi / 180 Step 1 * pi / 180'畫一個凸輪If bata + alfa >= alfa And bata + alfa < alfa + j1 Thenx = r01 + wide / j1 * bata / 20xxx1 = x01 + x * Cos(bata - alfa)yyy1 = y01 - x * Sin(bata - alfa)If xm <> 0 Th

25、enLine (xm, ym)-(xxx1, yyy1)End Ifxm = xxx1ym = yyy1End If''' 從0到j(luò)1: x = wide / j1 * alfa''' y = 0''' 從j1到j(luò)2: x = wide''' y = high / (j2 - j1) * (alfa - j1)''' 從j2到j(luò)3: x = -wide / (j3 - j2) * (alfa - j3)''' y = high''

26、9; 從j3到2*pi x=0''' y = -high / (2 * pi - j3) * (alfa - 2 * pi)If bata + alfa >= j1 + alfa And bata + alfa < j2 + alfa Thenx = r01 + wide / 20xxx1 = x01 + x * Cos(bata - alfa)yyy1 = y01 - x * Sin(bata - alfa)If xm <> 0 ThenLine (xm, ym)-(xxx1, yyy1)End Ifxm = xxx1ym = yyy1End

27、If''' 從j2到j(luò)3: x = -wide / (j3 - j2) * (alfa - j3)''' y = high''' 從j3到2*pi x=0''' y = -high / (2 * pi - j3) * (alfa - 2 * pi)If bata + alfa >= j2 + alfa And bata + alfa < j3 + alfa Thenx = r01 - wide / (j3 - j2) * (bata - j3) / 20xxx1 = x01 + x *

28、Cos(bata - alfa)yyy1 = y01 - x * Sin(bata - alfa)If xm <> 0 ThenLine (xm, ym)-(xxx1, yyy1)End Ifxm = xxx1ym = yyy1End If''' 從j2到j(luò)3: x = -wide / (j3 - j2) * (alfa - j3)''' y = high''' 從j3到2*pi x=0''' y = -high / (2 * pi - j3) * (alfa - 2 * pi)If bata + alfa >= j3 + alfa And bata + alfa < 2 * pi + alfa Thenx = r01 + 0xxx1 = x01 + x * Cos(bata - alfa)yyy1 = y01