洗瓶机推瓶机构设计

机械设计综合课程设计说明书洗瓶机推瓶机构设计姓名：班级：学号：指导教师：设计时间：2015-1-5至2015-1-16摘要2洗瓶设备主要用于制药、化工、食品等行业灌装前的瓶子清洗.机构装置，洗瓶机的推瓶机构的功能利用推头平稳的将瓶子送进的一个过程，在急回到原点，反复运动。推瓶机构原理是利用铰链四杆机构和凸轮组合成一个洗瓶机推瓶机构，通过凸轮和铰链四杆机构本身特性来完成平稳送瓶和机构急回。经过多个方案对比分析，确定比较合适方案为凸轮铰链四杆机构，对其进行了参数设计。本设计对推瓶机构传动系统进行了设计和选择：首先，对洗瓶机推瓶机构的电机、减速器等主要的传动系统进行了设计选择，同时对推瓶机构的凸轮—铰链四杆机构进行了具体参数化设计，使的它的运动状态和运动规律能更好的实现其实际的工作。最后通过对凸轮的轮廓曲线的调整和对铰链四杆机构杆长的局部修改，使推瓶机构的运动状态、工作行程等更加平稳流畅。关键词：洗瓶机,推瓶机构，凸轮机构，铰链四杆机构Abstract3Bottlewashingequipmentismainlyusedinpharmaceutical,chemicalandfoodindustriescleaningbeforefilling.FunctionpushthebottlebodymechanismmeanstheuseofawashingmachinewillbeasmoothprocessTuitoubottlefed,inacutebackorigin,repeatedmovement.Pushbottleprinciplemechanismistheuseoffour-barlinkagehingeandcambecombinedintoawashingmachinetopushthebottlebodyandthehingecamfour-barmechanismitselffeaturestocompleteasmoothdeliverquickreturnbottlesandinstitutions.Aftercomparativeanalysisofanumberofoptionstodeterminetheappropriatesolutionforcamfourhingemechanism,itsdesignparameters.Thedesignofthebottlebodypushdrivesystemdesignandselection:First,themaintransmissionmechanismpushthebottlewashingmachinemotor,reducermadedesignchoices,whilepushingthebottlebodycam-hingedfour-barmechanismconductedadetailedparametricdesign,makeitthelawofthestateofmotionandmovementcanbetterachievetheiractualwork.Finally,byadjustingthecamprofilecurveandthefour-barlinkagehingerodlengthofpartialchangespushthebottlesothatthemotionstateagencies,suchastheworkingstrokeismorestableandsmooth.Keywords:washingmachine,pushthebottlebody,cammechanism,fourhingemechanismKeywords:stampingmachine;motor;key;gear4目录一、设计题目…………………………………………………………………………………5二、工作原理…………………………………………………………………………………5三、原始数据…………………………………………………………………………………5四、执行部分机构方案设计…………………………………………………………………54.1分析执行机构的方案………………………………………………………………54.2拟定执行机构方案…………………………………………………………………74.3执行机构运动循环图………………………………………………………………7五、初定电机转速及传动装置方案…………………………………………………………75.1电机转速……………………………………………………………………………75.2传动装置方案………………………………………………………………………7六、执行机构尺寸设计及运动分析…………………………………………………………8七、传动装置总体设计………………………………………………………………………9八、减速器的选择……………………………………………………………………………10九、轴的设计与计算…………………………………………………………………………11十、设计小结…………………………………………………………………………………21十一、参考文献………………………………………………………………………………215一、设计题目洗瓶机推瓶机构设计二、工作原理上图是洗瓶机有关部件的工作情况示意图。待洗的瓶子放在两个转动着的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶推向前进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗涮完毕时，后一个待洗的瓶子已进入导辊待推。三、原始设计数据和设计要求（1）瓶子尺寸：大端直径80Dmm，长200mm，小端直径25dmm.（2）推进距离，推瓶机构应使推600lmm头M以接近均匀的速度推瓶，平衡地接触和脱离瓶子，然后推头快速返回原位，准备第二个工作循环。（3）按生产率的要求，推程平均速度为45/vmms，返回平均速度为工作行程三倍。（4）机构传力性能良好，结构紧凑，制造方便。四、执行部分机构方案设计4.1分析执行机构的方案实现推瓶机构的推头在工作过程中作近似直线运动轨迹，回程轨迹6形状不限，但要有急回运动特性。由上述运动要求，单一的常用的基本机构不容易实现，可以采用组合机构来实现。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，而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。•洗瓶机功能分解：推瓶+转瓶+刷瓶•推杆功能分解：往复运动、急回、减速•洗瓶功能细分：循环运作持续洗瓶方案一：连杆凸轮机构此洗瓶机的推瓶机构运用凸轮机构使推头的运动可以由凸轮的外轮廓线来确定，而连杆机构可以使凸轮的推程放大，达到设计题目要求k=3。可是推头在推动瓶子在导辊上移动时摩擦较大，须加载的驱动力也较大，且凸轮和曲柄的运动都会存在死点，使机构运行不平稳，所以不采用。方案二：五连杆机构具有两自由度的连杆机构，都具有精确再现给定平面轨迹的特性。点M的速度和机构的急回特性可通过控制该机构的两个输入构件间的运动关系来得到。但此方案中完全采用平面连杆设计，杆数较多，虽然容易制造，但由于推程较长，必然会导致机构上的动载荷和惯性力难平衡，会有累积误差，且效率低，所以舍弃方案。方案三：曲柄滑块机构此洗瓶机的推头部分容易实现行程速度系数比k=3，而且题目要求推头的推程为600mm，此机构也容易满足，推杆只要保证在水平面运动，则推头能很平稳地推进瓶子。而且此机构其优点为工作行程近似均速且制作较简便且承受的负载能力大，且有急回运动特性，计算尺寸也相对简单，造价的成本也不高。综上所述，此方案我认为是最佳机构，所以采用此机构。另外关于洗瓶部分：导辊是给定的，瓶子只能平躺放置，也增加的瓶子的稳定性。导辊的运动由定轴齿轮来完成，两个从动齿轮同向7转动带动导辊的同向转动，从而带动瓶子的转动。齿轮带动毛刷在圆形瓶子的表面转动，从而将瓶子的外面洗干净。4.2拟定执行机构方案通过比较最终选择方案三：用曲柄滑块机构完成推瓶运动。优点：工作行程近似均速且制作较简便且承受的负载能力大，且有急回运动特性，计算尺寸也相对简单，造价的成本也不高。4.3执行机构运动循环图为了使推瓶机构各运动构件运动协调配合，我们设计了如下直线式动循环图导辊转动转动推头推程回程刷子转动转动曲柄转动角度0°270°360°五、初定电机转速及传动装置方案5.1电机转速最终输出轴转速为3.34r/min,考虑降速需求大，已经推瓶机构所需功率低等原因，经济实惠可选取较小电动机。电机可采用Y系列Y160M1-8电机。其具体参数如表所示。5.2传动装置方案8由上述几种主要的传动装置相互比较可知，由于传动效率高等原因，故选择齿轮传动，第一级传动选择带传动，可对电动机起到过载保护的作用。特点寿命应用齿轮传动承载能力和速度范围大；传动比恒定，采用卫星传动可获得很大传动比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。制造和安装精度要求高，精度低时，运转有噪音；无过载保护作用取决于齿轮材料的接触和弯曲疲劳强度以及抗胶合与抗磨损能力金属切削机床、汽车、起重运输机械、冶金矿山机械以及仪器等蜗杆传动结构紧凑，单级传动能得到很大的传动比；传动平稳，无噪音；可制成自锁机构；传动比大、滑动速度低时效率低；中、高速传动需用昂贵的减磨材料；制造精度要求高，刀具费用贵。制造精确，润滑良好，寿命较长；低速传动，磨损显著金属切削机床（特别是分度机构）、起重机、冶金矿山机械、焊接转胎等带传动轴间距范围大，工作平稳，噪音小，能缓和冲击，吸收振动；摩擦型带传动有过载保护作用；结构简单，成本低，安装要求不高；外廓尺寸较大；摩擦型带有滑动，不能用于分度链；由于带的摩擦起电，不宜用于易燃易爆的地方；轴和轴承上的作用力很大，带的寿命较短带轮直径大，带的寿命长。普通V带3500-5000h金属切削机床、锻压机床、输送机、通风机、农业机械和纺织机械9六、执行机构尺寸设计及运动分析根据题目所说返回时的平均速度为工作行程的3倍，可以得出行程速度系数比k=3，由公式)1()1(180kk推出推瓶机构的极位夹角为90°。因此如图所示:以曲柄滑块机构的两极限位置进行计算，当∠OAB=90°，∠OBA=45°，两个极限位置D、E之间的总推程DE=600mm，但DE所在的那个滑杆可以取成800mm,铰链C到达中点的时候，CD=DE/2=300mm,所以BC=300mm,从而得出摆杆长BD=300√2≈424.26mm，所以BC所在的滑杆设计的时候要大于424.26mm.OA与AB的值可任意取但两者是相等的，只要保证O为一个周转副即可所以取OA=AB＝70mm，OB=70√2=98.99mm。要求的工作行程的平均速度为45mm/s,而返回时的平均速度为工作行程的3倍，即回程速度为135mm/s。所以工作行程所用的时间t=600/45≈13.3s,回程所用的时间t=600/135≈4.4s,所以推头在一个来回所用的总时间应为17.7s。由于题目中所要求的速度是接近于匀速，所以为了变于计算取推头来回一趟的总时间为18s,也相当于曲柄OA转一周的周期为18s,所以曲柄的角速度为2∏/18=∏/9rad/s≈0.35rad/s=3.34r/min.七、传动装置总体设计a)设计简图以及说明10如图所示，电动机转动，经由带传动，齿轮涡轮蜗杆齿轮传动0A摇杆转动。b)参数设计推瓶推杆的曲柄是由一个齿轮作为主动轮来转动的，因此主动轮的角速度，以及蜗杆的角速度与曲柄的角速度相同，为0.35rad/s。按顺序传动比为2、25、4.8、2.C）机构运动轨迹图八、减速器的选择减速器是位于原动机和工作机之间的机械传动装置。由于其传递运动准确可靠，结构紧凑，效率高，寿命长，且使用维修方便，得到广泛的应用。常用的减速器目前已经标准化，使用者可根据具体的工作条件进行选择。课程设计中的减速器设计工厂是根据给定的条件，参考标准系列产品的有关资料进行非标准化设计减速器类型很多。按传动件类型的不同可分为圆柱齿轮减速器、