洗瓶机专业课程设计专项方案.doc

机械原理课程设计--洗瓶机

院 － 系： 工学院　机械系
专 业： 机械工程及自动化
年 级： 级
学生姓名： 杨 涛
学 号： 03050742
指引教师： 苏艳萍
同 组 人： 冯 育 俊

10月
机械原理课程设计阐明书

目　　录

一、设计任务书………………………………………3
1、1 设计题目………………………………………3
1、2 设计任务………………………………………4
1、3 设计规定………………………………………4
二、洗瓶机流程分析及运动方案设计………………5
2、1 流程分析………………………………5
2、2 运动方案设计-………………………………6
三、机械总体构造设计………………………………9
四、执行机构和传动部件构造设计………………11
五、洗瓶机流程分析………………………………12
六、两种方案评价比较……………………………13
6、1 第一种方案……………………………14
6、2 第二种方案……………………………15
6、3 最佳选定方案……………………………17
七、设计总结………………………18

一、设计任务书
1、1 设计题目

图1 洗瓶机工作示意图
设计洗瓶机。如图1 所示，待洗瓶子放在两个同向转动导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子推向迈进时，转动着刷子就把瓶子外面洗净。当前一种瓶子将洗刷完毕时，后一种待洗瓶子已送入导辊待推。
洗瓶机技术规定见表1。
表1 洗瓶机技术规定
方案号
瓶子尺寸
（长×直径）
mm，mm
工作行程
mm
生产率
个/min
急回系数k
电动机转速
r/min
A
φ100×200
600
3
3
1440

1、2 设计任务
（1）. 洗瓶机应涉及齿轮、平面连杆机构等惯用机构或组合机构
（2）.画出机器机构运动方案简图和运动循环图。
（3）.设计组合机构实现运动规定，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。
（4 ）.其她机构设计分析。
（5）.编写设计计算阐明书。
1、3 设计规定
1.3.1工作原理

为了清洗瓶子，需将瓶子推入同向转动导辊上，导辊带动瓶子旋转，推动瓶子沿导辊迈进，转动刷子就将瓶子洗净。它重要动作是将瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。
1.3.2 原始数据

（1）瓶子尺寸：长度L=100mm，直径D=200mm。
（2）推动距离S=600mm，推瓶机构应使推移接近均匀速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后推头迅速返回原位，准备进入第二个工作循环。
（3）按生产率每分钟3个规定，推程平均速度v=45mm/s，返回时平均速度为工作时平均速度三倍。
（4）电动机转速为1440 r/min。
（5）急回系数3。

二、洗瓶机流程分析及运动方案设计
2、1 流程分析
洗瓶机流程分为五个流程：进瓶、清洗瓶内表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶。
2、2 运动方案设计
（1）、进瓶机构选取
进瓶需要实现是将瓶子从相应位置间歇送到推瓶机构上。为实现此运动，本方案将瓶子放入胶性皮带上，运用槽轮机构带动皮带运动来实现。如下图2所示： 图2
（2）、清洗瓶内表面机构设计
清洗瓶内表面只需向瓶中送入带有毛刷导轮上，运用齿轮旋转带动毛刷旋转，进行清洗。为实现这个流程，我把此流程安排在导辊上来实现。即在瓶子滑下斜坡到导辊轨迹上时，导辊匀速迈进同步，毛刷插进瓶子，推动瓶子，运用转动毛刷清洗瓶内表面。，为实现此运动我采用了齿轮轮来实现，导辊要既有迈进，又要有转动，就规定导辊有伸缩旋转作用，我运用钓鱼竿原理来实现，如下：

图3
（3）、推瓶机构设计
设计推瓶机构应使推头M以接近均匀速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后，推头迅速返回原位，准备第二个工作循环。
依照设计规定，推头M可走图4 所示轨迹，并且推头M在工作行程中应作匀速直线运动，在工作段先后可有变速运动，回程时有急回。

图4推头M运动轨迹
对这种运动规定，若用单一惯用机构是不容易实现，普通要把若干个基本机构组合，起来，设计组合机构。
A、推瓶机构选取
推瓶机构方案：依照前述设计规定,推瓶机构应为一具备急回特性机构,为了提高工作效率,一是行程速比变化系数K尽量大某些;在推程(即工作行程)中,应使推头作直线运动,或者近似直线运动,以保证工作稳定性,这些运动规定并不一定都能得到满足,但是必要保证推瓶中推头运动轨迹至少为近似直线,以此保证安全性。
推头运动规定重要是满足急回特性,能满足急回特性机构重要有曲柄滑块机构,曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构。
运用前述设计思想办法,再考虑到机构急回特性和推头做往复直线运动特点， 因此依照规定，本机构采用五杆组合机构（由凸轮、齿轮和连杆机构组合而成）。
B、五杆组合机构方案
构造特点：铰链带动齿轮转动，齿轮带动涡轮转动，依照涡轮转动，结合杆组，从而实现推头急回运动。即迈进时间不不大于返回时间和返回时间不不大于迈进时间。
拟定一条平面曲线需要两个独立变量。因而具备两自由度连杆机构都具备精准再现给定平面轨迹特性。点M速度和机构急回特性，图3 所示为两个自由度五杆低副机构，1、4为它们两个输入构件，这两构件之间运动关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现，从而将本来两自由度机构系统封闭成单自由度系统（如下图所示）。

图5
如图上所示，杆4上升运动可以使推头在水平面上正常工作，使推杆机构达到工作平稳性与高效性。此外，此机构构造简朴，安全性高，急回特性明显，便于制作，但是要注意防止死点发生，以免浮现顶死现象
(4)、清洗区方案设计
当瓶子进入清洗区域后，可以以各种运动方式实现过程，可以是圆周运动，也可以是直线运动。因此咱们可以用双辊清洗机构，其依照两根导棍同步同向转动带动瓶子转动这一原理设计，在这个机构中瓶子沿着自身轴线做直线运动，在工作效率上较其她机构具备一定优势，并且可以较好保证工作平稳性。如下图所示：

（5） 、送瓶机构设计
送瓶机构要实现是将清洗干净瓶子匀速送到指定位置。我在推瓶 末端设计一种瓶子滑落斜面台，将洗好瓶子随斜台滑到有一定摩擦皮带上，再由皮带送走瓶子如图7示：
图7
三、机械总体构造设计

图8

为了实现进瓶、清洗瓶内表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶，一方面需将瓶子放入胶带上，通过进瓶机构间歇送到导辊轨迹上，转动毛刷通过五杆组合机构带动毛刷插入瓶子，毛刷在导杆推动和旋转下边迈进边清洗内表面，推动瓶子沿导辊迈进，再由外面转动刷子将瓶子外表面洗净。它重要运动是将瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动，最后滑入送瓶机构送出。
要实现上述分功能,有下列工艺动作过程:
(1)皮带做间歇直线运动；
(2)瓶子由皮带到导辊滑动；
(3)内表面毛刷匀速推动和自身旋转；
(4)推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定位置；
(5)在推头沿直线运动推动瓶子移动程中,瓶子同步跟着两同向转动导辊转动;
(6)同步,有原动件带动刷子也同步在转动,当瓶子沿导辊移动时将瓶子外表面就清洗干净;
(7)在瓶子移动过程中,清洗内表面刷子同步在瓶子内转动,动作结束,则刷子移出瓶外.
(8)瓶子离开皮带,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一种工作循环.
（9）洗好瓶子由斜面滑下，进入匀速转动皮带送出；

四、执行机构和传动部件构造设计

本机构由导辊和刷子构成：
（1）刷子由三个互相啮合齿轮带着它们不断转动，而使它可以保持不间断接触，清洗污垢。
（2）导辊运动由定轴带轮来完毕，两个带轮同向旋转带动导辊同向转动，而带动瓶子转动。导辊俯视图如下：

（3）推瓶机构和洗瓶机构组合
本机构采用了五杆组合机构（ 如下页图示 ），齿轮机构，瓶子运动分为直线运动和转动，直线运动由五杆组合机构来完毕，瓶子转动由同向转动导辊来完毕。运用瓶子运动来清洗瓶子内外表面。
刷子运动由完毕不同功能来决定。清洗瓶子刷子由三个互相啮合齿轮带着它们不断转动，而使它可以保持不间断接触，清洗表面污垢。
（4）传动机构
最后选用机构中刷子转动轴、导辊轴、执行机构积极件轴两两垂直。因此通过带轮传动来实现各方向变化

五、洗瓶机流程分析
按生产率规定，推程平均速度v=45mm/s，返回时
均速度为工作时平均速度三倍。
工艺动作分推瓶和洗瓶两某些，详细过程如下：
(1)电动机转动同步，通过最末端齿轮带动皮带做间歇直线运动；
(2)通过皮带末端槽轮将瓶子由皮带滑到导辊轨迹上；
(3)在由旋转推头将将瓶子内表面刷刷净，同步带动瓶子向前运动；
(4) 推头作直线近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定位置；
(5) 在推头沿直线运动推动瓶子移动程中,瓶子同步跟着两同向转动导辊转动；
(6) 同步,有原动件带动刷子也同步在转动,当瓶子沿导辊移动时,瓶子外表面就清洗干净；
(7) 在瓶子移动过程中,清洗内表面刷子同步在瓶子内转动,动作结束,则刷子移出瓶外；
(8)瓶子洗净后离开导辊,而五杆机构急回至推瓶初始位置,进入下一种工作循环。
(9)洗好瓶子由斜面滑下，进入匀速转动皮带送出；

六、两种洗瓶机设计方案评估

6、1 第一种方案图：

为了实现进瓶、清洗瓶内表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶，一方面需将瓶子放入胶带上，通过进瓶机构间歇送到导辊轨迹上，转动毛刷通过五杆组合机构带动毛刷插入瓶子，毛刷在导杆推动和旋转下边迈进边清洗内表面，推动瓶子沿导辊迈进，再由外面转动刷子将瓶子外表面洗净。它重要运动是将瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动，最后滑入送瓶机构送出。
要实现上述分功能,有下列工艺动作过程:

(1)皮带做间歇直线运动；

(2)瓶子由皮带到导辊滑动；

(3)内表面毛刷匀速推动和自身旋转；

(4)推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定位置；

(5)在推头沿直线运动推动瓶子移动程中,瓶子同步跟着两同向转动导辊转动;

(6)同步,有原动件带动刷子也同步在转动,当瓶子沿导辊移动时将瓶子外表面就清洗干净;

(7)在瓶子移动过程中,清洗内表面刷子同步在瓶子内转动,动作结束,则刷子移出瓶外.

(8)瓶子离开皮带,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一种工作循环.

（9）洗好瓶子由斜面滑下，进入匀速转动皮带送出；

6.2 方案二总体方案简图

方案二运动阐明

一方面动力从电动机输出，由于需要速度不是很高，因此要通过减速箱减速，再通过带传动传给齿轮1，齿轮一又传给齿轮2带动轴旋转。

导辊传动：由齿轮3带动齿轮4使外面一根导辊转动；再由齿轮4带动齿轮5，齿轮5 又带动齿轮6使里面那根导辊转动。由于齿轮4和齿轮6大小同样，齿轮5重要是保证两导辊转向一致，这样既保证速度同样，也保证了旋转方向同样。

进瓶机构传动：进瓶机构借助齿轮4带动齿轮7，又由齿轮7带动轴旋转，再由轴带动蜗轮蜗杆B，然后蜗轮蜗杆B带动齿轮9，再由齿轮9带动间歇机构槽轮完毕瓶子输进。

洗瓶机构传动：洗瓶机构是通过齿轮6带动齿轮8，齿轮8带动轴转动，再由轴带动蜗轮蜗杆C，然后再通过蜗轮10传给齿轮13，而齿轮13通过左右各一种小齿轮（齿轮12和齿轮14）传给同尺寸齿轮11和齿轮15，这样也保证了它们三个齿轮（齿轮11、齿轮13和齿轮15）转向、转速相似。三个齿轮又把动力传给刷子，通过三个外刷子旋转来清洗瓶子外表面。

推瓶机构传动：由蜗轮蜗杆A带动齿轮16，再由齿轮16传给凸轮齿轮，再由凸轮齿轮带动凸轮--铰链四杆机构来实现推瓶机构往复运动。

3、 两种方案评价比较：
（1）、运动链长短:两种方案都比较简朴，运动链长度也差不多，但方案二构件数目少某些，简朴一点。
（2）、机构排列顺序：两种方案排列顺序都不是很合理，方案一中，有涡轮蜗杆传动，以传动动力为主，应当将涡轮蜗杆机构布置在高速级，齿轮机构在低速级，但方案一中有严格按照这样分布。方案二中有带传动时（进瓶与出瓶机构），这种摩擦传动外廓尺寸较大机构普通安排在运动链起始端，而其没有，也不是十分合理。
（3）、传动比分派：两个用构件差不多，但是方案二中洗瓶刷子用带传动，其现实制作麻烦，且误差大，因此方案一传动比更合理某些。
（4）、运动副形式：两种方案用运动副都差不多，在推瓶机构上，方案一、二中都较好，但方案二精度更高某些。但方案一中简朴某些，成本低。
（5）、机械效率：在这方面方案一中大多采用齿轮传递，精度较高。而方案二中具有带传动等效率低机构，因此机械效率比喻案一稍低某些。
6、3 最后选定方案
方案二总体方案简图
方案二运动阐明

一方面动力从电动机输出，由于需要速度不是很高，因此要通过减速箱减速，再通过带传动传给齿轮1，齿轮一又传给齿轮2带动轴旋转。

导辊传动：由齿轮3带动齿轮4使外面一根导辊转动；再由齿轮4带动齿轮5，齿轮5 又带动齿轮6使里面那根导辊转动。由于齿轮4和齿轮6大小同样，齿轮5重要是保证两导辊转向一致，这样既保证速度同样，也保证了旋转方向同样。

进瓶机构传动：进瓶机构借助齿轮4带动齿轮7，又由齿轮7带动轴旋转，再由轴带动蜗轮蜗杆B，然后蜗轮蜗杆B带动齿轮9，再由齿轮9带动间歇机构槽轮完毕瓶子输进。

洗瓶机构传动：洗瓶机构是通过齿轮6带动齿轮8，齿轮8带动轴转动，再由轴带动蜗轮蜗杆C，然后再通过蜗轮10传给齿轮13，而齿轮13通过左右各一种小齿轮（齿轮12和齿轮14）传给同尺寸齿轮11和齿轮15，这样也保证了它们三个齿轮（齿轮11、齿轮13和齿轮15）转向、转速相似。三个齿轮又把动力传给刷子，通过三个外刷子旋转来清洗瓶子外表面。

推瓶机构传动：由蜗轮蜗杆A带动齿轮16，再由齿轮16传给凸轮齿轮，再由凸轮齿轮带动凸轮--铰链四杆机构来实现推瓶机构往复运动。

通过仔细评估比较，最后选定方案二，其设计更合理，进瓶机构槽轮机构也更符合设计，设计也更严谨某些。

七、设计总结
机械原理设计课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺一种重要环节。通过了课程设计使我从各个方面都受到了机械设计训练，对机械关于各个零部件有机结合在一起得到了深刻结识。
本次机械原理课程设计题目很故意义考察知识点也很全面，有凸轮设计及构造分析，尚有援助齿轮，圆锥齿轮设计及电动机选取等，尚有CAD制图，以及各种设计方案比较，这不但培养了我综合应用大学四年里所学理论知识和生产实际知识解决工程实际问题能力，还培养出了咱们团队合伙精神。全体成员共同探讨，解决了许各种人无法解决问题。同步，我深刻地结识到了自己在知识理解和接受应用方面局限性。由于这次设计时间急迫，有诸多地方尚有局限性，有待改进，此后学习过程中，我会更加认真努力学习！
由于在设计方面咱们没有经验，理论知识学不牢固，在设计中难免会浮现这样那样问题，如：在选取计算齿轮组时也许会浮现误差，如果是联系紧密或者循序渐进计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准，也在这次设计中结识到自己局限性以及专业方面知识欠缺，但愿加以改进。