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洗瓶機構原理設計

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更新時間：2014-09-20
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洗瓶機構原理設計
洗瓶機設計——目錄
一、設計任務書 ………………………………………………………………3
二．機械運動方案設計………………………………………………………4
三、機械總體結構設計………………………………………………………7
四、機械傳動系統設計 ……………………………………………………8
五、主要零部件的設計計算 ………………………………………………8
六、執行機構和傳動部件的結構設計 …………………………………9
七、最終設計方案和機構簡介 ……………………………………………10
八、設計心得體會…………………………………………………………………10
九、參考資料……………………………………………………………………10

一、設計任務書
(1) 設計題目

圖1 洗瓶機工作示意圖
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 生產率
個/s 急回系數k 電動機轉速
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

(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.設計傳動系統并確定其傳動比分配。
3.畫出機器的機構運動方案簡圖和運動循環圖。
4.設計組合機構實現運動要求，并對從動桿進行運動分析。也可以設計平面連桿機構以實現運動軌跡，并對平面連桿機構進行運動分析。繪出運動線圖。
5.其他機構的設計計算。
6.編寫設計計算說明書。
7.學生可進一步完成：洗瓶機推瓶機構的計算機動態演示等。
(3) 設計要求
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。
2.原始數據
（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。
（3）按生產率每分鐘3個的要求，推程的平均速度v=40mm/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3。
二、機械運動方案設計
(1)分析設計要求
可知：洗瓶機主要由推瓶機構、導輥機構、轉刷機構組成。設計的推瓶機構應使推頭M以接近均勻的速度推瓶，平穩地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準備第二個工作循環。
根據設計要求，推頭M可走圖2 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。

圖2 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的，通常要把若干個基本機構組合，起來，設計組合機構。
在設計組合機構時，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機構（基礎機構），而沿軌跡運動時的速度要求，則通過改變基礎機構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組合。
(2) 推瓶機構選擇
推瓶機構的方案：根據前述設計要求,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，所以根據要求，本機構采用了五桿組合機構，由齒輪和四連桿機構來實現(如下圖所示)

1.凸輪－鉸鏈四桿機構方案
如圖3所示，鉸鏈四桿機構的連桿2上點M走近似于所要求的軌跡，M點的速度由等速轉動的凸輪通過構件3的變速轉動來控制。由于此方案的曲柄1是從動件，所以要注意度過死點的措施。

圖3 凸輪－鉸鏈四桿機構的方案
2.五桿組合機構方案
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給定平面軌跡的特征。點M的速度和機構的急回特征，可通過控制該機構的兩個輸入構件間的運動關系來得到，如用凸輪機構、齒輪或四連桿機構來控制等等。圖4 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，從而將原來兩自由度機構系統封閉成單自由度系統。
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