1、械 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書洗瓶器課程設(shè)計(jì)院一系：工學(xué)院機(jī)械系專 業(yè)：機(jī)械工程及自動化年 級：XXX 級學(xué)生姓名：XXXXX學(xué) 號：同組人：指導(dǎo)教師：2011-10目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 31、1設(shè)計(jì)題目31、2設(shè)計(jì)任務(wù)41、3設(shè)計(jì)要求4二、 洗瓶機(jī)流程分析及運(yùn)動方案設(shè)計(jì)52、1流程分析52、2運(yùn)動方案設(shè)計(jì)-6三、機(jī)械總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11五、洗瓶機(jī)的流程分析 12六、兩種方案的評價比較 136、1第一種方案 146、2第二種方案 156、3最佳選定方案 17七、設(shè)計(jì)總結(jié)18、設(shè)計(jì)任務(wù)書1、1設(shè)計(jì)題目圖1洗瓶機(jī)工作示意圖設(shè)計(jì)洗瓶機(jī)。如圖1所示，待洗的瓶子

2、放在兩個同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn) 當(dāng)推頭M把瓶子推向前進(jìn)時，轉(zhuǎn)動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當(dāng)前一個瓶子將洗刷完畢時， 后一個待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。洗瓶機(jī)的技術(shù)要求見表1。表1洗瓶機(jī)的技術(shù)要求萬案號瓶子尺寸（長X直 徑）mm mm工作行 程mm生產(chǎn)率個/min急回系數(shù)k電動機(jī)轉(zhuǎn)速r/mi nA© 100X 2006003314401、2設(shè)計(jì)任務(wù)（1）.洗瓶機(jī)應(yīng)包括齒輪、平面連桿機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)（2）.畫出機(jī)器的機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案簡圖和運(yùn)動循環(huán)圖。（3）.設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動要求，并對從動桿進(jìn)行運(yùn)動分析。也可以設(shè)計(jì)平面連桿機(jī) 構(gòu)以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動軌跡，并對平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析

3、。繪出運(yùn)動線圖。（4）.其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析。（5）.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。1、3設(shè)計(jì)要求1.3.1工作原理為了清洗瓶子，需將瓶子推入同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)，推動瓶子沿導(dǎo)輥 前進(jìn)，轉(zhuǎn)動的刷子就將瓶子洗凈。它的主要動作是將瓶子沿著導(dǎo)輥推動，瓶子推動過程 中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動。1.3.2原始數(shù)據(jù)（1）瓶子尺寸：長度L=100mm直徑D=200m。（2）推進(jìn)距離S=600mm推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)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(zhǔn)備進(jìn)入第二個工作循環(huán)。（3）按生產(chǎn)率每分鐘3個的要求，推程的平均速度v=45mm/§返回時的平均速度為工作時 的平均速度

4、的三倍。（4）電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1440 r/min。（5）急回系數(shù)3。二、洗瓶機(jī)流程分析及運(yùn)動方案設(shè)計(jì)2、1流程分析洗瓶機(jī)的流程分為五個流程：進(jìn)瓶、清洗瓶內(nèi)表面、推瓶、清洗瓶外表面、送瓶2、2運(yùn)動方案設(shè)計(jì)(1)、進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)選擇清洗瓶內(nèi)表面只需向瓶中送入帶有毛刷的導(dǎo)輪上，利用齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動毛刷 旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行清洗。為實(shí)現(xiàn)這個流程，我把此流程安排在導(dǎo)輥上來實(shí)現(xiàn)。即在瓶子 滑下斜坡到導(dǎo)輥的軌跡上時，導(dǎo)輥勻速前進(jìn)的同時，毛刷插進(jìn)瓶子，推動瓶子， 利用轉(zhuǎn)動的毛刷清洗瓶內(nèi)表面。，為實(shí)現(xiàn)此運(yùn)動我采用了齒輪輪來實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)輥要 既有前進(jìn)，又要有轉(zhuǎn)動，就要求導(dǎo)輥有伸縮旋轉(zhuǎn)的作用，我利用釣魚竿原理來實(shí) 現(xiàn)，如下：(3) 、推瓶

5、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的推瓶機(jī)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(jì)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(yīng)作勻速直線運(yùn)動， 在工作段前后可有變速運(yùn)動，回程時有急回。圖4推頭M運(yùn)動軌跡對這種運(yùn)動要求，若用單一的常用機(jī)構(gòu)是不容易實(shí)現(xiàn)的，通常要把若干個基本機(jī)構(gòu)組合，起來，設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)。A、推瓶機(jī)構(gòu)選擇推瓶機(jī)構(gòu)的方案：根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求，推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)為一具有急回特性的機(jī)構(gòu)，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(yīng)使推頭作直線運(yùn)動， 或者近似直線運(yùn)動，以保證工作的穩(wěn)定性，這些運(yùn)動要求并不一定

6、都能得到滿足，但是必須保 證推瓶中推頭的運(yùn)動軌跡至少為近似直線，以此保證安全性。推頭的運(yùn)動要求主要是滿足急回特性，能滿足急回特性的機(jī)構(gòu)主要有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。運(yùn)用前述設(shè)計(jì)的思想方法，再考慮到機(jī)構(gòu)的急回特性和推頭做往復(fù)直線運(yùn)動的特點(diǎn)，所以根據(jù)要求，本機(jī)構(gòu)采用五桿組合機(jī)構(gòu)（由凸輪、齒輪和連桿機(jī)構(gòu)組合而成）。B五桿組合機(jī)構(gòu)方案結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鉸鏈帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪帶動渦輪轉(zhuǎn)動，根據(jù)渦輪的轉(zhuǎn)動，結(jié)合桿組，從而實(shí) 現(xiàn)推頭的急回運(yùn)動。即前進(jìn)時間大于返回時間和返回時間大于前進(jìn)時間。確定一條平面曲線需要兩個獨(dú)立變量。因此具有兩自由度的連桿機(jī)構(gòu)都具有精確再現(xiàn)給 定平面軌跡的特征。點(diǎn)M

7、的速度和機(jī)構(gòu)的急回特征，圖3所示為兩個自由度五桿低副機(jī)構(gòu)，1、 4為它們的兩個輸入構(gòu)件，這兩構(gòu)件之間的運(yùn)動關(guān)系用凸輪、齒輪或四連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從而將原來兩自由度機(jī)構(gòu)系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng)（如下圖所示）。圖5如圖上所示，桿4的上升運(yùn)動可以使推頭在水平面上正常的工作，使推桿機(jī)構(gòu)達(dá)到工作 的平穩(wěn)性與高效性。另外，此機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，安全性高，急回特性顯著，便于制作，但是要 注意預(yù)防死點(diǎn)的發(fā)生，以免出現(xiàn)頂死現(xiàn)象（4）、清洗區(qū)方案設(shè)計(jì)當(dāng)瓶子進(jìn)入清洗區(qū)域后，可以以多種的運(yùn)動方式實(shí)現(xiàn)過程，可以是圓周運(yùn)動，也可以是 直線運(yùn)動。所以我們可以用雙輥清洗機(jī)構(gòu)，其根據(jù)兩根導(dǎo)棍的同時同向轉(zhuǎn)動帶動瓶子的轉(zhuǎn)動 這一原理設(shè)計(jì)的，

8、在這個機(jī)構(gòu)中瓶子沿著本身軸線做直線運(yùn)動，在工作效率上較其他機(jī)構(gòu)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 ：(5) 、送瓶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)送瓶機(jī)構(gòu)要實(shí)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(shè)計(jì)個瓶子滑落的斜面臺，將洗好的瓶子隨斜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7三、機(jī)械總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖8為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)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(jìn)瓶機(jī)構(gòu)間歇的送到導(dǎo)輥軌跡上，轉(zhuǎn)動的毛刷通過五桿組合機(jī)構(gòu)帶動毛刷插入瓶子，毛 刷在導(dǎo)桿的推動和旋轉(zhuǎn)下邊前進(jìn)邊清洗內(nèi)表面，推動瓶子沿導(dǎo)輥前進(jìn)，再由外面轉(zhuǎn)動的刷子 將瓶子外表面

9、洗凈。它的主要運(yùn)動是將瓶子沿著導(dǎo)輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及 將刷子轉(zhuǎn)動，最后滑入送瓶機(jī)構(gòu)送出。要實(shí)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(yùn)動；(2) 瓶子由皮帶到導(dǎo)輥的滑動；(3) 內(nèi)表面毛刷勻速推進(jìn)和自身旋轉(zhuǎn)；(4) 推頭作直線或者近似直線運(yùn)動，將瓶子沿導(dǎo)輥推到指定的位置；(5) 在推頭沿直線運(yùn)動推動瓶子移動的程中，瓶子同時跟著兩同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動；(6) 同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉(zhuǎn)動，當(dāng)瓶子沿導(dǎo)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(zhuǎn)動，動作結(jié)束,則刷子移出瓶外.(8) 瓶子離開皮帶，而推瓶機(jī)構(gòu)急回至推瓶

10、初始位置，進(jìn)入下一個工作循環(huán)(9) 洗好的瓶子由斜面滑下，進(jìn)入勻速轉(zhuǎn)動的皮帶送出；四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本機(jī)構(gòu)由導(dǎo)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(zhuǎn)動，而使它能夠保持不間斷的接觸，清 洗污垢。(2) 導(dǎo)輥的運(yùn)動由定軸帶輪來完成，兩個帶輪的同向旋轉(zhuǎn)帶動導(dǎo)輥的同向轉(zhuǎn)動，而帶動瓶 子轉(zhuǎn)動。導(dǎo)輥的俯視圖如下：(3) 推瓶機(jī)構(gòu)和洗瓶機(jī)構(gòu)組合本機(jī)構(gòu)采用了五桿組合機(jī)構(gòu)(如下頁圖示)，齒輪機(jī)構(gòu)，瓶子的運(yùn)動分為直線運(yùn)動和轉(zhuǎn) 動，直線運(yùn)動由五桿組合機(jī)構(gòu)來完成，瓶子的轉(zhuǎn)動由同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥來完成。利用瓶子的運(yùn) 動來清洗瓶子的內(nèi)外表面。刷子的運(yùn)動由完成不同的功能來決定。清洗瓶子的刷

11、子由三個互相嚙合的齒輪帶著它們 不停的轉(zhuǎn)動，而使它能夠保持不間斷的接觸，清洗表面污垢。(4) 傳動機(jī)構(gòu)最終選用的機(jī)構(gòu)中刷子的轉(zhuǎn)動軸、導(dǎo)輥的軸、執(zhí)行機(jī)構(gòu)主動件的軸兩兩垂直。所以通過帶輪傳 動來實(shí)現(xiàn)各方向的改變五、洗瓶機(jī)流程分析按生產(chǎn)率的要求，推程的平均速度v=45mm/§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(jī)轉(zhuǎn)動的同時，通過最末端齒輪帶動皮帶做間歇直線運(yùn)動；(2) 通過皮帶末端的槽輪將瓶子由皮帶滑到導(dǎo)輥的軌跡上；(3) 在由旋轉(zhuǎn)的推頭將將瓶子內(nèi)表面刷刷凈，同時帶動瓶子向前運(yùn)動；(4) 推頭作直線近似直線運(yùn)動，將瓶子沿導(dǎo)輥推到指定

12、的位置；(5) 在推頭沿直線運(yùn)動推動瓶子移動的程中,瓶子同時跟著兩同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動；(6) 同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉(zhuǎn)動，當(dāng)瓶子沿導(dǎo)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(zhuǎn)動，動作結(jié)束，則刷子移出瓶 外；(8) 瓶子洗凈后離開導(dǎo)輥,而五桿機(jī)構(gòu)急回至推瓶初始位置,進(jìn)入下一個工作循環(huán)。(9) 洗好的瓶子由斜面滑下，進(jìn)入勻速轉(zhuǎn)動的皮帶送出；六、兩種洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)方案評估6、1第一種方案圖：為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)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(jìn)瓶機(jī)構(gòu)間歇的送到導(dǎo)輥軌跡上，轉(zhuǎn)動的毛刷通過五桿組合機(jī)構(gòu)帶動毛刷插入瓶子

13、，毛 刷在導(dǎo)桿的推動和旋轉(zhuǎn)下邊前進(jìn)邊清洗內(nèi)表面，推動瓶子沿導(dǎo)輥前進(jìn)，再由外面轉(zhuǎn)動的刷子 將瓶子外表面洗凈。它的主要運(yùn)動是將瓶子沿著導(dǎo)輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及 將刷子轉(zhuǎn)動，最后滑入送瓶機(jī)構(gòu)送出。要實(shí)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(yùn)動；(2) 瓶子由皮帶到導(dǎo)輥的滑動；(3) 內(nèi)表面毛刷勻速推進(jìn)和自身旋轉(zhuǎn)；(4) 推頭作直線或者近似直線運(yùn)動，將瓶子沿導(dǎo)輥推到指定的位置；(5) 在推頭沿直線運(yùn)動推動瓶子移動的程中，瓶子同時跟著兩同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動；(6) 同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉(zhuǎn)動，當(dāng)瓶子沿導(dǎo)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

14、洗內(nèi)表面的刷子同時在瓶子內(nèi)轉(zhuǎn)動，動作結(jié)束,則刷子移出瓶外.(8) 瓶子離開皮帶，而推瓶機(jī)構(gòu)急回至推瓶初始位置，進(jìn)入下一個工作循環(huán)(9) 洗好的瓶子由斜面滑下，進(jìn)入勻速轉(zhuǎn)動的皮帶送出；6、2第二種方案(1) 、洗瓶機(jī)總體簡圖：(2) 、方案說明：首先總能量從電動機(jī)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 ' 0導(dǎo)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(dǎo)輥的傳動。進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)傳動：進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)借助蝸桿2'帶動的導(dǎo)輥，由蝸桿5'傳給齒輪7,然后帶動間

15、歇機(jī)構(gòu)槽輪完成瓶子的輸進(jìn)。洗瓶機(jī)構(gòu)傳動：洗瓶機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速相同。推瓶機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)推瓶機(jī)構(gòu)運(yùn)動。3、兩種方案評價比較：(1) 、運(yùn)動鏈的長短：兩種方案都比較簡單，運(yùn)動鏈的長度也差不多，但方案二構(gòu)件數(shù)目 少一些，簡單一點(diǎn)。(2) 、機(jī)構(gòu)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

16、渦輪蝸桿傳動， 以傳動動力為主，應(yīng)該將渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)布置在高速級，齒輪機(jī)構(gòu)在低速級，但方案一中有嚴(yán) 格按照這樣分布。方案二中有帶傳動時(進(jìn)瓶與出瓶機(jī)構(gòu))，這種摩擦傳動外廓尺寸較大的機(jī) 構(gòu)一般安排在運(yùn)動鏈的起始端，而其沒有，也不是十分合理。(3) 、傳動比分配：兩個用的構(gòu)件差不多，但是方案二中洗瓶刷子用帶傳動，其現(xiàn)實(shí)制作 麻煩，且誤差大，所以方案一傳動比更合理一些。(4) 、運(yùn)動副的形式：兩種方案用的運(yùn)動副都差不多，在推瓶機(jī)構(gòu)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(jī)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(jī)

17、構(gòu)，所以機(jī)械效率比方案一稍低一些。6、3最后選定方案6.3.1選定方案二1、洗瓶機(jī)總體簡圖：2、方案說明：首先總能量從電動機(jī)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 ' 0導(dǎo)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(dǎo)輥的傳動。進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)傳動：進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)借助蝸桿2'帶動的導(dǎo)輥，由蝸桿5'傳給齒輪7,然后帶動間 歇機(jī)構(gòu)槽輪完成瓶子的輸進(jìn)。洗瓶機(jī)構(gòu)傳動：洗瓶機(jī)構(gòu)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

18、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(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速相同。推瓶機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)推瓶機(jī)構(gòu)運(yùn)動。通過仔細(xì)評估比較，最終選定方案一，其設(shè)計(jì)更合理，進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)的槽輪機(jī)構(gòu)也更符合設(shè)計(jì)， 設(shè)計(jì)也更嚴(yán)謹(jǐn)一些。七、設(shè)計(jì)總結(jié)機(jī)械原理設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)教學(xué)活動中不可或缺的一個重要 環(huán)節(jié)。通過了課程設(shè)計(jì)使我從各個方面都受到了機(jī)械設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，對機(jī)械的有關(guān)各個零部件 有機(jī)的結(jié)合在一起得到了深刻的認(rèn)識。此次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目很有意義考察的知識點(diǎn)也很全面，有凸輪設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析， 還有援助齒輪，圓錐齒輪的設(shè)計(jì)及電動機(jī)的選擇等，還有 CAD制圖，以及各種設(shè)計(jì)方案的比 較，這不僅培