机械设计课程设计

机械原理课程设计。

题目：洗瓶机。

专业班级：2011级机械三班。

学号：201101130356

学生姓名：张杰。

指导教师：王海生。

小组成员：李小龙。

日期：2013-8-31

目录。摘要2

关键词21设计任务书3

1.1设计题目3

1.2 设计任务3

1.3 工作原理3

2机械运动方案设计3

2.1 分析设计要求3

2.2 推瓶机构选择4

2.2.1 凸轮－铰链四杆机构方案4

2.2.2 曲柄摇杆机构5

2.3 运动方案的比较和拟定5

3 机械总体结构设计5

4结构设计6

5最终设计方案和机构简介8

6小结97参考文献10

8心得体会10

摘要。本次课程设计从洗瓶机的工作原理入手，主要设计洗瓶机的推瓶机构，从方案中选择优化方案，实现给定的推瓶运动轨迹。

洗瓶机构由一对同向转动的导辊和三只刷子转动的转子所组成。为了清洗圆形瓶子外面，需将瓶子推人同向转动的导辊上，可以带动瓶子旋转，同时导辊上开有螺纹，推动瓶子沿导辊前进，转动的刷子就将瓶子洗净。在导辊轴向上依次排列3把可旋转的刷子，保证在整个导辊长度上对瓶子进行清洗，确保瓶子的清洁。

主要设计了推瓶方案，一种组合机构，通过分析，最终采用凸轮—全移动副的四连杆机构。

关键词洗瓶机推瓶机构导辊机构传送机构。

1.设计任务书。

1.1 设计题目

图1-1 洗瓶机工作示意图。

设计洗瓶机。如图1-1 所示，待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头m把瓶子推向前进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。

当前一个瓶子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。

1.2 设计任务。

1.洗瓶机应包括齿轮、平面连杆机构等常用机构或组合机构。

2.设计传动系统并确定其传动比分配。

3.画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。

4.设计组合机构实现运动要求，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。

5.其他机构的设计计算。

6.编写设计计算说明书。

7.学生可进一步完成：洗瓶机推瓶机构的计算机动态演示等。

1.3 工作原理。

为了清洗瓶子，需将瓶子推入同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转，推动瓶子沿导辊前进，转动的刷子就将瓶子洗净。它的主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。

2.机械运动方案设计。

2.1 分析设计要求。

洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。设计的推瓶机构应使推头m以接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后，推头快速返回原位，准备第二个工作循环。

根据设计要求，推头m可走图2 所示轨迹，而且推头m在工作行程中应作匀速直线运动，在工作段前后可有变速运动，回程时有急回。

图2-1 推头m运动轨迹。

对这种运动要求，若用单一的常用机构是不容易实现的，通常要把若干个基本机构组合，起来，设计组合机构。

在设计组合机构时，一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构（基础机构），而沿轨迹运动时的速度要求，则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足，也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。

2.2 推瓶机构选择。

推瓶机构的方案：根据前述设计要求，推瓶机构应为一具有急回特性的机构，为了提高工作效率，一是行程速比变化系数k尽量大一些；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，以保证工作的稳定性，这些运动要求并不一定都能得到满足，但是必须保证推瓶中推头的运动轨迹至少为近似直线，以此保证安全性。

推头的运动要求主要是满足急回特性，能满足急回特性的机构主要有曲柄滑块机构，曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构。

运用前述设计的思想方法，再考虑到机构的急回特性和推头做往复直线运动的特点，所以根据要求，有如下方案。

2.2.1 凸轮－铰链四杆机构方案。

如图3所示，铰链四杆机构的连杆2上点m走近似于所要求的轨迹，m点的速度由等速转动的凸轮通过构件3的变速转动来控制。由于此方案的曲柄1是从动件，所以要注意度过死点的措施。

图2-2-1 凸轮－铰链四杆机构的方案。

2.2.2 曲柄摇杆机构。

根据设计要求，一般可首先考虑满足轨迹要求的机构（基础机构），而沿轨迹运动时的速度要求，则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足要求，也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。有如下方案：

图 2-2-2 曲柄摇杆机构方案。

2.3 运动方案的比较和拟定。

1）凸轮－铰链四杆机构方案：

分析该方案可知，原动件是凸轮，而曲柄作为从动件，有死点，必须设计有足够的措施冲过死点。由于工作行程要求是直线或近似直线，所以杆长有一定的设计限制，为设计满足要求的急回系数，还需设计合适的凸轮轮廓曲线。

2）曲柄摇杆机构。

该机构此机构有较好的急回运动特性，可达到题目要求的回程速度是推程速度的3.5倍。可设计出满足要求的机构运动方案。

综上所述，采用曲柄摇杆机构的方案显然较有优势，省去了设计凸轮轮廓曲线的繁杂。有较强的可操作性。

3.机械总体结构设计。

选用曲柄摇杆作为执行机构，利用给定的电动机，通过多级减速达到预定的速度传动。设计了如下图3-1所示总体机械机构。

如图3-1所示，整个机械系统的动力由一个转速为1440r/min的电机提供，经过带轮1.2的一次减速传递到一对渐开线圆柱齿轮进行二次减速，然后根据不同的需要将速度分成两支：一支直接传递给带动毛刷的齿轮，以带动毛刷转动，此速度相对于曲柄所需的转速显然大得多，另一分支，因速度相对于曲柄所需的速度来说仍然较高，采用行星轮系再次减速，在传递给曲柄。

但是两导辊也需要动力，故而根据需要采用了一对相同的圆锥齿轮，将速度变向，其大小与曲柄的转速相同。如此整个洗瓶机的整体结构设计方案便定下来了。

图 3-1机械结构总体设计方案。

4.结构设计。

5.最终设计方案和机构简介。

构件的安装尺寸装配图。根据以上设计分析和计算，最终确定如下图5-1设计方案。

图 5-1 洗瓶机俯视图。

1—小皮带轮 2—大皮带轮 3—小啮合齿轮 4—大啮合齿轮 5—小皮带轮 6—大皮带轮 7—ngwn型行星轮系 8—锥齿轮 9—锥齿轮 10—锥齿轮同轴齿轮 11—导辊大主动齿轮 12—导辊从动齿轮1 13—导辊小主动齿轮 14—导辊从动齿轮2 15—导辊1 16—导辊2 17—毛刷主动齿轮 18—毛刷 19—曲柄摇杆机构安装位置 20—异步电动机。

如图5-1所示，整个洗瓶机由一台异步电动机提供动力，经带轮一次减速传递到齿轮再次减速，从齿轮4传出的动力开始分支：一部分传给带轮进一步减速输送给毛刷传动齿轮，各毛刷的转速大小一致，另一部分由于速度仍然比较大，选用3k型的ngwn型渐开线行星轮系进一步减速。最终速度减为所需速度，直接由8处的动力带动曲柄摇杆机构的曲柄转动。

并且，通过一对圆锥齿轮将速度变向，传递给两个导辊，其间的传动比都为1，即导辊的转速与曲柄的转速相同。

6.小结。该洗瓶机的设计方案是严格按照设计任务书的要求设计的。设计思路简单、清晰，能满足预定的设计要求。

在任务书的编制过程中，我们严格按照选题要来制定任务书，因为好的任务书方能设计出好的方案。只有严格要求，才能有所收获。在确定机构运动方案时，我们集思广益，提出了许多方案，但我们坚信只有一个最优方案，那就是用最少的材料，最简单的原理完成任务要求。

终于我们确定了如上所述的设计方案。机构运动的方案既定，接着我们开始利用提供的物料设计传动系统，传动系统中，理论上只要满足传动比即可满足要求，中间过程不必设计，但在现实的设计中是不存在的。综合了经济和技术要求，我们设计的传动系统主要以简单的渐开线齿轮为主，以带轮为辅助，在加以必要的锥齿轮，即达到了设计要求。

执行机构的设计是整个设计的核心，它的设计好坏直接关系到设计任务要求能否顺利完成。在这一机构的设计中，我们主要利用aotoucad软件直接按照急回和行程要求进行计算机辅助设计，准确且迅速，完全能达到设计要求。在最后的整体机械方案设计中，我们考虑了现实的可操作性，确定了最后的洗瓶机整体方案。

总体来说，该洗瓶机已达到设计要求，能满足预定的计划和要求，设计简单，耗材较少。但是，在设计的过程中我们也发现了设计中存在的问题。例如，在曲柄摇杆机构中干的设计中，我们只是粗略的估计了能满足行程要求所需的杆长，并未做最更深入调查研究。

作为课程设计，有许多只是，限于水平，我们未能涉及，例如带轮的参数方面，及各种轴、齿轮的受力分析和运动学的分析仍然较缺乏，需要进一步学习改进。

参考文献。《机械原理高等教育出版社………2006

《机械原理教程高等教育出版社………1990

心得体会。紧张而有辛苦的两周的课程设计结束了．当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．＂千里之行始于足下＂，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

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