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1、畢業(yè)設計 論文 任務書畢業(yè)設計 論文 任務書 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 機械 081 姓名 張宇浩 下發(fā)日期 2012 2 26 題目題目洗瓶機設計 專題專題推瓶系統(tǒng)設計 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 及及 要要 求求 主要內(nèi)容 需要設計一臺自動化洗瓶機 從而提高生產(chǎn)效率 培養(yǎng)學生的工程設計能力 1 完成洗瓶機機械本體設計 2 完成進瓶系統(tǒng)的設計 包含進瓶帶 集瓶臺 分瓶機構及撥瓶機構等 3 要求洗瓶機多工位 裝夾時不影響清洗 要求 1 自動化洗瓶機要滿足多工位和不同口徑型號瓶子的清洗 更換洗刷方便 2 設計說明書 字數(shù)不少于 1 5 萬字 3 翻譯與課題有關的外文資料 譯文字數(shù)不少于 5

2、000 字 4 裝配圖 1 張 零件圖不少于 5 張 使用 AUTOCAD 繪圖 主要技主要技 術參數(shù)術參數(shù) 瓶子尺寸 大端直徑 d 80mm 長 200mm 推進距離 l 600mm 推程平均速度為 v s mm45 進進 度度 及及 完完 成成 日日 期期 3 月 05 日至 3 月 18 日 查閱資料 完成外文翻譯 3 月 19 日至 3 月 25 日 完成畢業(yè)設計實習 搜集洗瓶機相關資料 3 月 26 日至 4 月 08 日 確定總體方案 相關參數(shù)計算 4 月 09 日至 4 月 15 日 完成結構示意圖 4 月 16 日至 4 月 29 日 草圖總體示意圖和傳動示意圖 4 月 30

3、日至 5 月 13 日 完成裝配圖的設計和繪制 5 月 14 日至 5 月 27 日 完成零件圖的設計和繪制 5 月 28 日至 6 月 10 日 完成設計說明書的整理及答辯準備等工作 教學院長簽字日 期教研室主任簽字日 期指導教師簽字日 期 指 導 教 師 評 語 指導教師 年 月 日 指 定 論 文 評 閱 人 評 語 評閱人 年 月 日 答 辯 委 員 會 評 語 指導教師給定 成績 30 評閱人給定 成績 30 答辯成績 40 總 評 答辯委員會主席 簽字 評 定 成 績 摘摘要要 洗瓶設備主要用于制藥 化工 食品等行業(yè)灌裝前的瓶子清洗 機構裝置 洗瓶機的推瓶機構的功能利用推頭平穩(wěn)的將

4、瓶子送進的一個過程 在急回到原 點 反復運動 推瓶機構原理是利用鉸鏈四桿機構和凸輪組合成一個洗瓶機推 瓶機構 通過凸輪和鉸鏈四桿機構本身特性來完成平穩(wěn)送瓶和機構急回 經(jīng)過 多個方案對比分析 確定比較合適方案為凸輪鉸鏈四桿機構 對其進行了參數(shù) 設計 本設計對推瓶機構傳動系統(tǒng)進行了設計和選擇 首先 對洗瓶機推瓶機 構的電機 減速器等主要的傳動系統(tǒng)進行了設計選擇 同時對推瓶機構的凸輪 鉸鏈四桿機構進行了具體參數(shù)化設計 使的它的運動狀態(tài)和運動規(guī)律能更好 的實現(xiàn)其實際的工作 最后通過對凸輪的輪廓曲線的調整和對鉸鏈四桿機構桿長的局部修改 使 推瓶機構的運動狀態(tài) 工作行程等更加平穩(wěn)流暢 關鍵詞關鍵詞 洗瓶機

5、 推瓶機構 凸輪機構 鉸鏈四桿機構 Abstract Wash bottles of equipment is mainly used in pharmaceutical chemical and foodstuff trades etc filling the bottle before cleaning The agency device bottle washing the function of the push of bottle agencies will use smooth pusher send into a process of bottle in hurry back o

6、rigin and repetitive movement Push bottles of organization principle is to use hinged four bar mechanism and CAM combined into one bottle of institutions through tyre bottle washing CAM and hinged four bar mechanism itself characteristics to finish smoothly send bottles and agencies rush back Throug

7、h comparison and analysis multiple solutions for more appropriate scheme determined CAM hinged four bar mechanism its parameters were design This design to push bottles of institutions designed and transmission system for bottle washing choice first the motor pushing bottles of agencies such as the

8、main transmission system gear reducer and the choice of design of CAM push bottle institutions hinged four bar mechanism are analyzed the parametric design make it the motion of and movement law can better realize its actual work Finally based on contour of CAM to adjust and four combined poll insta

9、llation stem long local amended so push bottles of institutions state of motion working stroke as well as more smooth Key words rinsing machines Push bottles of institutions CAM mechanism Hinged four bar mechanism 目錄目錄 摘摘 要要 I Abstract II 目目 錄錄 III 第第 1 章章 緒緒 論論 1 1 1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 1 1 2 洗瓶機的概況 2 1 3 課

10、題研究方 向 6 第第 2 章章 設計任務設計任務 書書 8 2 1 設計題目及工作原 理 8 2 2 功能原 理 8 2 3 洗瓶機的技術要 求 9 2 4 設計任 務 10 2 5 原始數(shù) 據(jù) 10 第第 3 章章 方案設方案設 計計 11 3 1 分析設計要 求 11 3 2 推瓶機構選 擇 12 3 2 1 凸輪 鉸鏈四桿機構方 案 12 3 2 2 五桿組合機構方 案 13 3 2 3 凸輪 全移動副四桿機 構 14 3 2 4 最終選定推瓶方 案 14 3 3 進瓶機構選 擇 15 3 3 1 間歇機構設 計 15 3 3 2 進瓶裝置簡 圖 18 3 3 3 進瓶設計說 明 18

11、 3 3 4 運動協(xié)調設 計 18 3 4 洗瓶機構選 擇 19 3 4 1 洗瓶裝置簡 圖 19 3 4 2 洗瓶設計說 明 19 3 5 推瓶機構選 擇 20 3 5 1 推瓶起點設 計 20 3 5 2 推瓶終點設 計 20 3 6 總體方案設 計 21 3 6 1 方案總體方案一及運動說 明 22 3 6 2 方案二總體方案及運動說 明 24 3 6 3 方案評 估 26 3 6 4 選定最終方 案 26 第第 4 章章 技術設技術設 計計 29 4 1 凸輪機構的設 計 29 4 1 1 凸輪基本參數(shù)設 計 29 4 1 2 凸輪的建 模 33 4 2 鉸鏈四桿機構的設 計 33 4

12、 2 1 鉸鏈四桿機構的尺寸設 計 3 3 4 2 2 鉸鏈四桿機構的組合運動 圖 36 4 3 關鍵零部件的設 計 37 4 3 1 輸送帶的選 擇 37 4 3 2 電機的選 擇 39 4 3 3 減速器的選 擇 41 4 3 4 皮帶輪的選 擇 42 4 3 5 聯(lián)軸器的選 擇 43 4 3 6 滾動軸承的選 擇 44 4 4 軸的設計計 算 46 4 4 1 軸材料的選 擇 46 4 4 2 軸的受力分 析 46 4 4 3 軸的強度校 核 48 4 4 4 按安全系數(shù)校 核 49 總總 結結 50 參考文參考文 獻獻 51 致致 謝謝 52 附件附件 一一 53 附件附件 二二 68

13、 第第 1 1 章章 緒緒論論 1 1 課課題題研研究究的的意意義義及及現(xiàn)現(xiàn)狀狀 洗瓶機是我國在八十年代初期 引進日本三菱公司的技術 當時國內(nèi)很多 啤酒廠都曾購買使用 在使用過程中 各啤酒廠都認為其結構先進 破瓶率低 洗凈率高 特別瓶內(nèi)洗非常好 但除標不盡 瓶子從洗瓶機出來后有掛標現(xiàn)象 致使一些啤酒廠后來改選用單端式洗瓶機 也有一些啤酒廠對其進行了技術改 造 并積累了很多寶貴經(jīng)驗 對其進行了幾次的技術改造 使其性能明顯優(yōu)于 其它洗瓶機 在當時的市場環(huán)境下 洗滌啤酒回收瓶有著其它設備不可替代的 優(yōu)點 由于工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的需要 大量的玻璃瓶 塑料瓶需要進行回收清 洗后再利用 節(jié)省了大量制瓶洗所

14、需要的費用同時也提高了工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效 率 然而就在此時也出現(xiàn)了回收后再清洗的問題 產(chǎn)品盛載是車間的最后一道 關鍵工序 因此玻璃瓶的供應速度也就決定了總的生產(chǎn)效率的高低 從而產(chǎn)生 了對洗瓶機設備的研究與改進工作 隨著啤酒市場不斷地發(fā)展變化 酒瓶種類 標紙和粘接劑品種不斷增加 特別是現(xiàn)在的頭標鋁箔紙的出現(xiàn) 給洗瓶設備和工藝提出了新的更高的要求在 長期使用多種洗瓶機的過程中 為了適應現(xiàn)在啤酒回收瓶的洗滌要求 我們同 該洗瓶機的制造廠家進行了廣泛地討論和研究 對洗瓶機適時地進行了一系列 的技術改進 洗瓶機器設備的出現(xiàn)并且運用到實際生產(chǎn)中 改變了人工刷洗的傳統(tǒng)工藝 實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)方式 達到了減少勞動

15、力 節(jié)約費用 提高工作效率 1 增 加企業(yè)經(jīng)濟效益之目的 并且得到了廣大用戶的支持和好評 而且使得化 制 藥 食品等行業(yè)的生產(chǎn)率產(chǎn)生了質的飛躍 隨著科學技術的進步 現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的需要 市場多元化的產(chǎn)生 普 通的洗瓶機已經(jīng)不能滿足市場生產(chǎn)力所需 現(xiàn)在洗瓶機應用廣泛 不僅在生產(chǎn) 制造業(yè)工廠生產(chǎn)線 在生物制藥行業(yè) 科研技術領域等等都可以起到重大作用 所以它不僅在生產(chǎn)制造業(yè)有重要作用 而且在科研制藥行業(yè)發(fā)揮一定作用 并 且在生產(chǎn)和生活中的作用領域不斷擴大 洗瓶機作為一種清洗潔凈工具 在完成清洗的同時 現(xiàn)在要求具有消毒 干燥等功能同時具備 在完成整個工作過程中 對于提高生產(chǎn)能力 保證產(chǎn)品 質量 2

16、減輕勞動強度 降低生產(chǎn)成本 提高生產(chǎn)效率 加快生產(chǎn)周轉等方面 均有著重要的影響 同時也要保證安全生產(chǎn) 減少破損率也有顯著的作用 現(xiàn) 在市場上的很多洗瓶機都同時具備很多功能 他的技術已經(jīng)超越了單純的減輕 體力勞動這一傳統(tǒng)概念 因為它不僅在清洗程度上有很大的改變 而且具有嚴 格的時間 速率概念 根據(jù)系統(tǒng)事實的需要 及時地 迅速地 準確地 將待 洗瓶進行準確而徹底的清洗 并完成相應的檢驗指標要求 否則 就不能適應 現(xiàn)代生產(chǎn)的要求 在傳統(tǒng)的灌裝生產(chǎn)線上 相應的其他各個環(huán)節(jié)都做得比較到 位 留給人們最的疑問與擔憂就是 能否保證瓶子的干凈衛(wèi)生 人們的觀點就 代表市場的需求 那么在洗瓶子的這一個環(huán)節(jié)可以說是

17、還有很多值得研究 是 占領市場贏得人們的信任與贊可的大份 而這個就得依賴于先進的清洗消毒工 具洗瓶機 在灌裝生產(chǎn)線的加工生產(chǎn)過程中 對瓶子的清洗主要依靠洗瓶機 隨著現(xiàn) 代企業(yè)生產(chǎn)能力 規(guī)模的擴大 對這方面的要求越來越嚴苛 對瓶子的清潔程 度消毒水平都有了更高的要求 并且對機器的生產(chǎn)能力和效率也有了相當?shù)囊?求 使得洗瓶子朝著高生產(chǎn)率高效率自動化的方向發(fā)展 本次的設計就是在這 樣的市場要求大環(huán)境下進行的 由于時間有限能力限制 我則主要負責洗瓶機 的機械部分 主要包括主工作部件 輔助工作部件的設計 1 2 洗洗瓶瓶機機的的概概況況 洗瓶機作為主要保障灌裝生產(chǎn)線的生產(chǎn)要求和衛(wèi)生保證的關鍵和重要的環(huán)

18、節(jié) 其工作的穩(wěn)定性 安全性 先進性一直受到人們的高度重視 但受傳統(tǒng)技 術的制約 市場上的洗瓶機基本都是大同小異 沒有什么突破性的進展 往往 不能兼顧 結合所有比較好的性能于一體 隨著科學技術的不斷進步與發(fā)展 大量先進技術成果的應用 現(xiàn)在洗瓶機也將發(fā)生很大的變化的 自動數(shù)字洗瓶機是在生產(chǎn)工作過程中不直接進行人工處理的情況下 能自 動對瓶子進行徹底的清洗 消毒 干燥等 它的主體是數(shù)字管理中心 全自動 數(shù)字洗瓶機是采用機械式操作過程 依托數(shù)字系統(tǒng)進行控制管理 通過數(shù)字化 處理能自動控制洗瓶機 進行相關的作業(yè) 能自動 徹底 準確 迅速地對待 洗瓶進行清洗 消毒 干燥并且計量 隨著數(shù)字化自動化的不斷運用

19、與普及 必是洗瓶機的最大發(fā)展趨勢 故僅就自動洗瓶機的發(fā)展趨勢做一些初步的分析 與探討 自動洗瓶機發(fā)展總趨勢 現(xiàn)代自動洗瓶機的發(fā)展主要趨勢之一就是自動化 速率高速化 功能全面 化 人機結合靈活化 隨著社會發(fā)展對制造業(yè)的要求也在不斷提高 這不僅表 現(xiàn)在對產(chǎn)品數(shù)量的要求上 更是表現(xiàn)在對產(chǎn)品的質量與要求方面 由于市場發(fā) 展的需求推動和促進了洗瓶機的技術改造和技術進步 自動化技術 數(shù)字化技 術的結合應用 對自動洗瓶機的精確化和自動化提出了更高的要求 而制造業(yè) 的大力發(fā)展 也促進了市場對產(chǎn)品的需求增加 我們先來看看國內(nèi)對自動洗瓶機的需求 中國全自動洗瓶機項目市場需求結構分布圖 從上面的需求結構分布圖可以看

20、出 越是生產(chǎn)要求高的 制造業(yè)較發(fā)達的 地區(qū) 對洗瓶機的需求也是高于其他的地區(qū) 但隨著國家相關政策的推進與實 施 全國各地的發(fā)展必將各有千秋 基礎制造業(yè)的大力發(fā)展 灌裝企業(yè) 生物 工程 制藥企業(yè)等等都亟需洗瓶機的幫助來完成相應的工作要求 可見整體市 場對自動洗瓶機的需求是有廣闊的空間的 自動洗瓶機市場需求與供給圖 我們再來看看市場需求狀況 從上表同樣可以看出市場對洗瓶機的需求是不斷上漲 因此開發(fā)研究洗瓶 機的潛力大有作為 國內(nèi)形勢 洗瓶機從其誕生至今已經(jīng)有百年多的歷史 隨著人們的要求越來越高和 科學技術的發(fā)展的不斷進步 各種新的科技都可以在其身上看到影子 特別 是二戰(zhàn)以后 科技水平發(fā)展迅猛 新的

21、科技力量和理念不斷誕生 并且應用 越來越普遍 作為機械生產(chǎn)的一員 對洗瓶機的研究和改革創(chuàng)新也是不斷取 得新的成果 我們的國內(nèi)洗瓶機市場發(fā)展比其歐美國家落后 3 而且我們國家的技術在 一定程度上跟不上市場發(fā)展的需要 導致國內(nèi)市場上的洗瓶機沒有形成一定的 強勢資源 各個生產(chǎn)廠家技術保密 不能形成很好的信息交換和共享 導致市 場上洗瓶機的發(fā)展參差不齊 功能不全面 目前有很多的國內(nèi)企業(yè)采取與發(fā)達技術的國家企業(yè)合作 一起促進了洗瓶 機市場在國內(nèi)的發(fā)展 新技術的發(fā)展也給洗瓶機的市場帶來一股新的活力 特 別是大量的企業(yè)采用新的計算機技術 二維的CAD早已在制造業(yè)普及 三維的 設計也在慢慢推廣 電氣設計部分采

22、用ED 等先進設計手段 引入定子調壓和 變頻調速 PLC 參與系統(tǒng)控制 采用了大量高新傳感元器件 實現(xiàn)了定位準確 操控方便 其安全可靠性也逐步提高 通過專家系統(tǒng)的應用 極大地推進了創(chuàng) 新設計的進程 并且利用系統(tǒng)論和信息論等現(xiàn)代計算機應用技術研究成果 使 得洗瓶機的創(chuàng)新設計開始向數(shù)字化化方向發(fā)展 根據(jù)現(xiàn)實和發(fā)展 設計手段越來越體現(xiàn)出精確化 自動化 虛擬化與快捷 的特點 現(xiàn)代的洗瓶機正朝著機電一體化 自動化 數(shù)字化 個性化方向發(fā)展 自動檢測 自動數(shù)據(jù)處理 運算 判斷 存儲 記憶 自動顯示 自動控制 故障診斷和自動保護及維護等功能得到了大量的應用 因此洗瓶機產(chǎn)品創(chuàng)新設 計是以降低設計成本 提高設計速

23、度 縮短設計周期為目的 包括降低成本設 計 可靠性設計 快速設計 并行設計 數(shù)字化設計 智能設計 廣義優(yōu)化設 計等現(xiàn)代設計技術 發(fā)展趨勢 隨著新世紀全球工業(yè)格局的新變化和我國工業(yè)技術水平的快速發(fā)展 洗瓶 機市場近年來異常的活躍起來 現(xiàn)代計算機控制技術飛速發(fā)展 使得洗瓶機的 設計在綜合考慮控制系統(tǒng)安全 可靠性 操作的舒適性 機構及結構廣義優(yōu)化 等方面有了更高層次的要求 因此洗瓶機的設計必須從原來的常規(guī)設計模式中 跳出來 用新觀點 新原理 新方法新技術 新工藝來設計適應新形勢的新產(chǎn) 品 未來洗瓶機的設計是基于現(xiàn)代設計理論和方法 應用微電子 信息 管理 等現(xiàn)代科學技術 以提高產(chǎn)品質量 用戶滿意的價格

24、和造型 提高產(chǎn)品的功能 縮短產(chǎn)品開發(fā)周期 在產(chǎn)品設計過程中采用面向成本設計技術和并行的成本估算技術是使產(chǎn)品 成本降低的關鍵 其中重點要研究的是成本結構分析技術和價值工程分析技術 且需要構造多種專用的設計知識庫和成本數(shù)據(jù)庫來精確地并行估算成本 做到 產(chǎn)品成本的即時反應 通過設計方案的調整實現(xiàn)設計階段控制產(chǎn)品成本的真實 實現(xiàn) 洗瓶機的創(chuàng)新并不總等同于用較高的成本去發(fā)明新的零部件 利用標準 構件 甚至標準件和外購件同樣也可以組合成新產(chǎn)品 這也是一種創(chuàng)新 4 下面是總結的近幾年洗瓶機的主要發(fā)展趨勢 1 具有零部件集成化 機構簡潔化 結構全面優(yōu)化的整機設計 2 滿足個性用戶的特殊要求的個性化設計 3 滿

25、足市場多樣性和低成本要求的具有新技術特征的洗瓶機新系列產(chǎn)品 的模塊化設計 4 具有自分析 自調整 自糾錯的智能化操作的全自動 半自動操作形 式的高度機電一體化的洗瓶機設計 5 采用新的傳感技術具有高精度稱量和定位系統(tǒng)的洗瓶機設計 6 準確對位技術的應用 7 采用參數(shù)化專家系統(tǒng)的快速反應設計 8 基于成本即時反應的經(jīng)濟性DFC Design For Cost 設計 9 極短交貨期要求采用并行設計及并行工程技術的設計 10 基于產(chǎn)品全壽命周期的方便維護維修的設計及免維護設計 11 大型單臺復雜產(chǎn)品的虛擬設計及動態(tài)仿真的實現(xiàn) 12 采用廣義優(yōu)化技術的設計 13 洗瓶機動力學 疲勞壽命的分析研究 研究

26、成果的廣泛應用 目前國內(nèi)外在洗瓶機創(chuàng)新研究方面的主要研究內(nèi)容有如下幾個方面 1 創(chuàng)新設計技術 開展對洗瓶機傳動型式創(chuàng)新 結構構造創(chuàng)新和功能原理創(chuàng)新等方面理論及 技術基礎研究 為此著重研究新材料 新工藝 新的傳動裝置 從而通過對不 同設計方案的優(yōu)選 分解和組合來產(chǎn)生新的設計方案 不斷推出傳新創(chuàng)新設計 成果 2 降低成本的設計技術 在產(chǎn)品設計過程中采用面向成本設計技術和并行的成本估算技術是使產(chǎn)品 成本降低的關鍵 其中重點要研究的是成本結構分析技術和價值工程分析技術 且需要構造多種專用的設計知識庫和成本數(shù)據(jù)庫來精確地并行估算成本 做到 產(chǎn)品成本的即時反應 通過設計方案的調整實現(xiàn)設計階段控制產(chǎn)品成本的

27、真正 實現(xiàn) 3 快速設計技術 極短交貨期的市場需求要求開展基于網(wǎng)絡的協(xié)同 異地 設計技術 并行 工程技術究 這樣可以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期 其中 系列化 模塊化設計技術 人工智能技術 產(chǎn)品專設計系統(tǒng)技術和虛擬制造技術也是快速設計的所要研究 的重要內(nèi)容 4 智能設計技術研究 洗瓶機智能CAD ICAD 技術和人機智能化設計系統(tǒng)技術的研究 使得面 向CIMS的智能設計走向智能設計的高級階段 原理方案智能設計 協(xié)同求解 基于實例的推理 知識獲取 表達和利用等技術也是智能設計技術所要研究的 重要內(nèi)容 洗瓶機創(chuàng)新設計是洗瓶機技術水平不斷提高和發(fā)展的源泉 充分利用現(xiàn)代 信息技術成果和現(xiàn)代管理手段 綜合現(xiàn)代設計

28、技術將對洗瓶機技術發(fā)展起到極 大的推動作用 洗瓶機技術已處于快速發(fā)展階段 誰的創(chuàng)新設計搞得好 誰就 掌握了技術優(yōu)勢 誰就掌握了市場 1 3 課課題題研研究究方方向向 根據(jù)以上課題的產(chǎn)生背景可知 本課程的研究內(nèi)容包括下列幾個方面 1 機構的型式組合 即用什么機構去完成所設計的運動規(guī)律 機構的種 類很多 它們可以完成許多種運動 如往復運動 往復擺動 沿直線運動 沿某 一指定的曲線運動 等速轉動和不等速轉動等等 而洗瓶機是主要又推瓶機構 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 準備第二個工作循環(huán) 根據(jù)設計 要求 推頭在工作行程

29、中應作勻速直線運動 在工作前后可有變速運動 回程時 有急回 對這種運動要求 若用單一的常用機構是不容易實現(xiàn)的 通常要把若干個基 本機構組合起來 設計組合機構 2 推瓶機構的運動規(guī)律設計 即怎樣根據(jù)使用要求或工藝要求制定出一 個合理的運動規(guī)律 例如推瓶機構的設計 如果采用凸輪 連桿機構的功能原理 則需要提出相應的運動規(guī)律來完成所運動的軌跡 來完成相應的實際功能 如果 采用四連桿機構的功能原理 怎樣實現(xiàn)推頭推瓶的均勻速度和推頭快速返回原位 等等 在這些可能的運動規(guī)律中 要找出一個適合客觀規(guī)律的最優(yōu)方案 3 進瓶機構的設計 洗瓶機如要進行生產(chǎn) 必須要有進瓶機構 做為各工序 間的連接 另外進瓶機構還起

30、到協(xié)調瓶流的作用 這意味著性能優(yōu)秀的 進瓶機構可 以起到提高生產(chǎn)線的產(chǎn)量 效率 甚至降低成本 的作用 4 機構的分析和綜合 綜合出合適的機構類型后 怎樣進一步確定機構 中各構件尺寸和結構形狀 也是一項要研究的問題 結合實際分析連桿機構的運 動規(guī)律及外型尺寸最終確定其整體外型尺寸 洗瓶機設備 只用一個動力源 實現(xiàn) 三個功能運動的機構必須聯(lián)動 并且其主要動作必須協(xié)調 最后所要說明的是 本課題研究的主要內(nèi)容是推瓶機構的設計 有不足的 地方希望希望大家多多批評指正 第第 2 2 章章 設設計計任任務務書書 2 1 設設計計題題目目及及工工作作原原理理 洗瓶機是由推瓶機構 導輥機構和轉刷機構共同來完成它

31、的工作的 5 根 據(jù)上面洗瓶機工作情況示意圖 首先是由推瓶機構以均勻的速度將瓶子推上工 作臺 導輥 推頭的往復運動使瓶子一個一個不間斷的送上工作臺進行清洗工 作 由于瓶子是從靜止到具有一定的速度 推頭和瓶子之間必然存在著一定的 沖擊 所以就要考慮推頭的材料不能是剛性材料 要用具有一定韌性的塑性材 料以保證在工作過程中不至于將瓶子碰碎 第二 瓶子送到工作臺的同時導輥 已經(jīng)進入了旋轉的狀態(tài)并且噴水機構也開始對瓶子進行噴水 使瓶子隨著導輥 的旋轉進行圓周運動 安裝在導輥上面旋轉的轉刷能夠將瓶子的四周都能夠清 洗干凈 如圖所示 圖 2 1 洗瓶機工作示意圖簡圖 2 2 功功能能原原理理 在實際工作中

32、要設計的機器往往比較復雜 其使用要求或工藝要求往往 需要很多的功能原理組合成一個總的功能原理 下面我們來分析一下洗瓶機是 通過什么功能原理來實現(xiàn)它所要完成的工作的 首先推瓶機構所采用的功能原理是用機械能迫使瓶子由工作臺的一側運動 到另一側 則要求有一個工作行程為L L往返運動的推頭 同時推頭在工作過程 中要勻速 回程時要快速 能夠滿足此運動規(guī)律可以有很多種 如可以設計成 曲柄 四桿機構 或凸輪連桿機構等實現(xiàn)其往復運動來完成其工作 要運用此功 能原理來滿足其工作需要 在運動規(guī)律設計方面就要考慮用什么來帶動曲柄連 桿或凸輪連桿機構的轉動 一般我們都用電機來完成此項轉動功能 其次是轉輥機構所運用的是

33、機械的轉動規(guī)律 也是機械運動中比較簡單的 運動規(guī)律 只需要有一定的轉動速度與推瓶機構 轉輥機構相配合來實現(xiàn)洗瓶 設備的整體工作功能 它是有兩個長圓柱型導輥旋轉 帶動瓶子旋轉并且由導 輥的一側移動到另一側的 其中導輥只完成其中的旋轉功能 移動功能是由推 瓶機構來實現(xiàn)的 最后我們要了解一下轉刷機構所采用的功能原理 它與導輥機構相同運用 的都是機械的轉動規(guī)律 與其不同的是轉刷機構的旋轉要有很高的速度來完成 其對瓶子外壁的清洗工作 知道了它的運動規(guī)律就要進一步了解它是由什么機 構帶動完成其所要求的功能的 推瓶機構 導輥機構和轉刷機構都是由一臺電 機來提供所有的機械轉動規(guī)律的 這就要求我們對它們深入分析

34、 研究各構件 之間的運動規(guī)律的聯(lián)系 進而的設計出符合其聯(lián)動規(guī)律的整體設備 來滿足我 們預期想要實現(xiàn)的目標 2 3 洗洗瓶瓶機機的的技技術術要要求求 表 1 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(chǎn)率 個 min 急回系數(shù) k A 80 20060033 2 4 設設計計任任務務 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 學生應該 提出兩種以上的設計方案并經(jīng)分析比較后選定一種進行設計 2 設計傳動系統(tǒng)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(huán)圖 4 設計組合機構實現(xiàn)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

35、以實現(xiàn)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 2 5 原原始始數(shù)數(shù)據(jù)據(jù) 1 瓶子尺寸 長度L 200mm 直徑D 80mm 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(wěn)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(huán) 3 按生產(chǎn)率每分鐘 3 個的要求 推程的平均速度 v 45mm s 返回時的平 均速度為工作時的平均速度的三倍 4 機構傳動性能良好 結構緊湊 制造方便 第第 3 3 章章 方方案案設設計計 3 1 分分析析設設計計要要求求 由題目可知 洗瓶機主要由推瓶機構 導輥機構 轉刷機構

36、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(wěn)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(huán) 根據(jù)設計要求 推頭 M 可走圖 1 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 3 1 1 推頭 M 運動軌跡 圖 3 1 2 瓶子規(guī)格 對這種運動要求 若用單一的常用機構是不容易實現(xiàn)的 通常要把若干個 基本機構組合 起來 設計組合機構 為了完成清洗工藝過程 需要實現(xiàn)下列運動功能要求 1 瓶子的旋轉運動 因此需要設計相應的導輥機構 2 旋轉地瓶子沿導輥的平移運動 因此需要設計相應的推動機構 3 為實現(xiàn)瓶子洗刷 因此需

37、要設計相應的轉刷機構 4 此外 還應有相應的送料機構和取料機構 5 為節(jié)約時間 提高效率 因此還要考慮推動機構的急回特性 對三種機構進行分析 1 導輥機構 通過合理的設計及計算 利用導輥轉動所產(chǎn)生的摩擦力來 帶動瓶子的旋轉是可以實現(xiàn)的 2 推動機構 通過對工作行程 生產(chǎn)率急回系數(shù)等的分析 可以設計出 滿足其急回特性的推動機構 3 轉刷機構 只需通過軸的轉動來帶動刷子即可 4 送料機構和取料機構 均采用導輥傳輸 此外 還應注意 1 各機構間運動速度的協(xié)調 2 推頭若作如圖所示的軌跡 則應通過計算 使推頭運動時 避免與轉 刷機構接觸 若推頭僅作勻速直接運動 則不用考慮推頭與轉刷機構的接觸 在設計組

38、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 3 2 推推瓶瓶機機構構選選擇擇 推瓶機構的方案 根據(jù)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(shù) 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(wěn)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

39、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(jù)要求 本機構采用了擺動導桿機構 實現(xiàn)要求的機構方案有很多 我們可用多種機構組合來實現(xiàn) 6 如 3 2 1 凸凸輪輪 鉸鉸鏈鏈四四桿桿機機構構的的方方案案 如圖 3 2 1 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 2 1 凸輪 鉸鏈四桿機構的方案 3 2 2 五五桿桿組組合合機機構構方方案案 確定一條平面曲線需要兩個獨立變量 因此具有兩自由

40、度的連桿機構都具 有精確再現(xiàn)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 3 2 2 所示為兩個自由度的五桿低副機構 l 4 為它們的兩 個輸人構件 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(xiàn) 從 而將原來 兩自由度機構系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng) 圖 3 2 2 五桿組合機構方案 3 2 3 凸凸輪輪 全全移移動動副副四四連連桿桿機機構構的的方方案案 圖 3 2 3 所示全移動副四桿機構是兩自由度機構 構件 2 上的 M 點可精確 再現(xiàn)給定的軌跡 構件 2 的運動速度和急回特征由凸輪

41、控制 這個機構方案的 缺點是因水平方向軌跡太長 造成凸輪機構從動件的行程過大 而使相應凸輪 尺寸過大 圖 3 2 3 凸輪 全移動副四連桿機構的方案 3 2 4 最最終終選選定定推推瓶瓶方方案案 根據(jù)上節(jié)所給出的三種設計方案 我們來討論并從中選出較優(yōu)方案進行最 終的設計 首先是凸輪 鉸鏈四桿機構 此機構結構簡單 體積小 安裝后便于調試 而且從經(jīng)濟性角度來看 也很合適 其中凸輪軸能很好協(xié)調推頭的運動且工作 平穩(wěn) 推頭 M 能夠近似的完成所要求的工作行程軌跡 主要由各推桿的長度比 例及凸輪的形狀來實現(xiàn)推回程速度比和推程 但缺點是四桿機構的低副之間存 在間隙 桿較多 容易產(chǎn)生誤差 累積誤差大 不能實

42、現(xiàn)精確運動 沖擊 震 動較大 一般適用于低速場合 因為本設計中使用的連桿不多 而且速度不是 很快 這種方案可以滿足設計要求 其次五桿組合機構的方案 此方案所需要的桿件繁多 設計煩瑣 實際機 構尺寸過大 不是很合理的一個設計方案 性價比也不高 最后凸輪 全移動副四連桿機構的方案是兩自由度機構 構件 2 上的 M 點可 精確再現(xiàn)給定的軌跡 構件 2 的運動速度和急回特征由凸輪控制 這個機構方 案的缺點是因水平方向軌跡太長 造成凸輪機構從動件的行程過大 而使相應 凸輪尺寸過大 不符合實際要求 空間過大 7 3 3 進進瓶瓶機機構構選選擇擇 3 3 1 間間歇歇機機構構設設計計 能夠將原動件的連續(xù)轉動

43、轉變?yōu)閺膭蛹芷谛赃\動和停止的機構叫做間歇 機構 如棘輪機構 槽輪機構和不完全齒輪機構等 8 1 棘輪機構 棘輪機構的典型結構是由搖桿 棘爪 棘輪 止動爪和機架組成 可將主 動搖桿連續(xù)往復擺動變換為從動棘輪的單向間歇轉動 其棘輪軸的動程可以在 較大范圍內(nèi)調節(jié) 且具有結構簡單 加工方便 運動可靠等特點 但沖擊 噪 音大 且運動精度低 棘輪機構簡圖 2 槽輪機構 槽輪機構的典型機構是由由主動撥盤 從動槽輪及機架組成 可將主動撥 盤的連續(xù)轉動變換為槽輪的間歇轉動 并具有結構簡單 尺寸小 機械效率高 能較平穩(wěn)地間歇轉位等特點 槽輪機構簡圖 3 不完全齒輪機構 不完全齒輪機構是由普通齒輪機構演變而得的一

44、種間歇運動機構 不完全 齒輪機構的主動輪的輪齒不是布滿在整個圓周上 而只有一個或幾個齒 并根 據(jù)運動時間與停歇時間的要求 在從動輪上加工出與主動輪相嚙合的齒 不完全齒輪機構設計靈活 從動輪的運動角范圍大 很容易實現(xiàn)一個周期 中的多次動 停時間不等的間歇運動 但加工復雜 在進入和退出嚙合時速度 有突變 引起剛性沖擊 不宜用于高速轉動 主 從動輪不能互換 不完全齒輪機構簡圖 4 最終選定機構 在這里通過比較分析 我選擇的是槽輪機構 因為它相對簡單 效率高 運行平穩(wěn)而且能達到預計的要求 我設計的是當主動撥盤 缺口圓盤 勻速轉一周 從動槽輪轉 90 而 傳動帶的導桿也轉過 90 而且要等于一個瓶子的長

45、度 而所用時間是洗瓶 裝置的一個來回 即 T 20s 則有 主動撥盤角速度 w 2 20s 0 314rad s 3 3 2 進進瓶瓶裝裝置置簡簡圖圖 圖 3 3 2 進瓶裝置簡圖 3 3 3 進進瓶瓶設設計計說說明明 進瓶機構傳動 進瓶機構借助大齒輪帶動上圖中小齒輪 又由小齒輪帶動 的軸旋轉 再由軸帶動蝸輪蝸桿 然后蝸輪蝸桿帶動其上的齒輪 再由齒輪帶 動間歇機構槽輪完成瓶子的輸進 3 3 4 運運動動協(xié)協(xié)調調設設計計 在這里我選用的是槽輪間歇機構來進行瓶子的進瓶主要構件 負責把瓶子 傳送到洗瓶裝置上 因為按照生產(chǎn)率為 3 min 得到每洗一個要 20s 所以我設計 主動撥盤轉一周所需時間為

46、20s 這樣從動撥盤就每 20s 轉動 90 再讓它轉 過 90 時的路程等于一個瓶子的長度即 200mm 則可以確定主動帶輪 1 的半徑 R1 因為 s v1 R1 200mm v1 W R1 由 3 3 1 可知 W 0 314rad s 所以 R1 100mm 3 4 洗洗瓶瓶機機構構選選擇擇 3 4 1 洗洗瓶瓶裝裝置置簡簡圖圖 圖 3 4 1 洗瓶裝置簡圖 3 4 2 洗洗瓶瓶設設計計說說明明 在這里我特意將推頭設計成可以清洗瓶子內(nèi)表面的刷子 它比瓶子的內(nèi)徑 稍大一些 瓶子在進瓶機構的輸送下開始進入洗瓶機構 在推頭的作用下 后 面又有洗外表面刷子的阻力 內(nèi)刷子就可以很輕松的插入瓶內(nèi)

47、待到推頭的擋 板抵到瓶口之后就可以推著瓶子走了 隨著導輥的轉動 瓶子內(nèi)外表面都可以 得到很好的清洗 另外 值得注意的一點是 內(nèi)刷子因為要伸到瓶子里面 所以要選用軟一 點刷子 方便輕易的伸到瓶里面而不影響瓶子移動 還有就是內(nèi)刷子的刷桿也 要用軟一點橡膠棒 方便瓶子洗好時 借助重力好脫離內(nèi)刷子 順著出瓶軌道 滑出 滑到裝瓶箱 3 5 推推瓶瓶機機構構選選擇擇 3 5 1 推推瓶瓶起起點點設設計計 1 起點時的簡圖 圖 3 5 1 推瓶裝置起點簡圖 2 推瓶起點設計說明 上圖是剛剛開始推瓶時候 凸輪轉到最高點 推桿回到最左端 此時 剛 好進瓶裝置送下一個瓶 內(nèi)刷子隨推桿插入瓶子內(nèi) 刷毛盡量選用軟性材

48、料 方便內(nèi)刷子插入瓶內(nèi) 這樣隨著凸輪帶動推桿內(nèi)刷子先伸進瓶子內(nèi) 等推頭擋 板抵到瓶口時 瓶子才受到推桿的推力 推頭才會推動瓶子運動 進行外表面 的清洗 一直到導輥完 3 5 2 推推瓶瓶終終點點設設計計 1 終點時設計簡圖 圖 3 5 2 推瓶裝置終點簡圖 2 推瓶終點設計說明 上圖是推瓶推到終點的時候 凸輪轉到最低點 推桿回到最右端 此時 瓶子在推桿的作用下 走到導輥末端 在重力的作用下 瓶子沿內(nèi)刷子隨刷桿 滑入瓶子出瓶軌道內(nèi) 刷桿和刷毛盡量選用軟性材料 方便瓶子滑入出瓶滑道 內(nèi) 這樣隨著凸輪帶動推桿內(nèi)刷子先退出瓶子內(nèi) 瓶子滑出內(nèi)刷子后 瓶子才 落到出瓶滑道內(nèi) 推頭才會繼續(xù)做回復運動 不過要

49、避免死點的產(chǎn)生 才能穩(wěn) 定的進行下一個瓶子內(nèi)外表面的清洗 一直循環(huán)工作 3 6 總總體體方方案案設設計計 3 6 1 方方案案一一總總體體方方案案及及運運動動說說明明 1 方案一總體方案簡圖 2 方案一運動說明 首先動力從電動機輸出 因為需要的速度不是很高 所以要經(jīng)過減速箱減 速 再經(jīng)過帶傳動傳給齒輪 1 齒輪一又傳給齒輪 2 帶動軸旋轉 導輥傳動 由齒輪 3 帶動齒輪 4 使外面一根導輥轉動 再由齒輪 4 帶動齒 輪 5 齒輪 5 又帶動齒輪 6 使里面那根導輥轉動 因為齒輪 4 和齒輪 6 大小一 樣 齒輪 5 主要是保證兩導輥轉向一致 這樣既保證速度一樣 也保證了旋轉 方向一樣 進瓶機構

50、傳動 進瓶機構借助齒輪 4 帶動齒輪 7 又由齒輪 7 帶動的軸旋 轉 再由軸帶動蝸輪蝸桿 B 然后蝸輪蝸桿 B 帶動齒輪 9 再由齒輪 9 帶動間 歇機構槽輪完成瓶子的輸進 洗瓶機構傳動 洗瓶機構是通過齒輪 6 帶動齒輪 8 齒輪 8 帶動軸轉動 再由軸帶動蝸輪蝸桿 C 然后再通過蝸輪 10 傳給齒輪 13 而齒輪 13 通過左右 各一個小齒輪 齒輪 12 和齒輪 14 傳給同尺寸的齒輪 11 和齒輪 15 這樣也保 證了它們?nèi)齻€齒輪 齒輪 11 齒輪 13 和齒輪 15 轉向 轉速相同 三個齒輪 又把動力傳給刷子 通過三個外刷子的旋轉來清洗瓶子的外表面 推瓶機構傳動 由蝸輪蝸桿 A 帶動齒

51、輪 16 再由齒輪 16 傳給凸輪的齒輪 再由凸輪的齒輪帶動凸輪 鉸鏈四桿機構來實現(xiàn)推瓶機構往復運動 3 6 2 方方案案二二總總體體方方案案及及運運動動說說明明 1 方案二總體方案簡圖 2 方案二運動說明 首先需將瓶子放入膠帶上 通過進瓶機構間歇的送到導輥軌跡上 轉動的 毛刷通過五桿組合機構帶動毛刷插入瓶子 毛刷在導桿的推動和旋轉下邊前進 邊清洗內(nèi)表面 推動瓶子沿導輥前進 再由外面轉動的刷子將瓶子外表面洗凈 要實現(xiàn)上述分功能 有下列工藝動作過程 1 皮帶做間歇直線運動 2 瓶子由皮帶到導輥的滑動 3 內(nèi)表面毛刷勻速推進和自身旋轉 4 推頭作直線或者近似直線運動 將瓶子沿導輥推到指定的位置 5

52、 推頭沿直線運動推動瓶子移動的程中 瓶子同時跟著兩同向轉動的導輥轉 動 6 同時 有原動件帶動的刷子也同時在轉動 當瓶子沿導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 內(nèi)刷子同時在瓶子內(nèi)轉動 動作結束 則刷子移出瓶外 8 瓶子離開皮帶 而推瓶機構急回至推瓶初始位置 進入下一個工作循環(huán) 9 洗好的瓶子由斜面滑下 進入勻速轉動的皮帶送出 3 6 3 方方案案評評估估 下面從運動鏈的長短 機構的排列順序 傳動比分配 運動副的形式以及 機械效率等方面對上面兩種方案進行評估 1 運動鏈的長短 兩種方案都比較簡單 運動鏈的長度也差不多 但方案構 件數(shù)目少一些 簡單一點 2 機構的排列順序 兩

53、種方案的排列順序都不是十分合理 方案一中 有部 分渦輪蝸桿傳動 以傳動動力為主 應該將渦輪蝸桿機構布置在高速級 齒輪 機構在低速級 但方案一中沒有嚴格按照這樣分布 方案二中有帶傳動時 進 瓶與出瓶機構 這種摩擦傳動外廓尺寸較大的機構一般安排在運動鏈的起始端 而其沒有 也不是十分合理 3 傳動比分配 兩個用的構件差不多 但是方案二中洗瓶刷子用帶傳動 其 現(xiàn)實制作麻煩 且誤差大 所以方案一傳動比更合理一些 4 運動副的形式 兩種方案用的運動副都差不多 但在總體設計上方案一明 顯比方案二更精確 齒輪運用更恰當 布局也更合理 5 機械效率 在這方面方案一中大多采用齒輪傳遞 而且布局更合理 所以 精度較

54、高 而方案二中含有帶傳動等效率低的機構 所以機械效率比方案一稍 低一些 3 6 4 選選定定最最終終方方案案 通過仔細評估比較 最終選定方案一 其設計更合理 可行性更高 而且 布局上也明顯比方案二合理 結構設計也更嚴謹一些 在數(shù)據(jù)處理上也比方案 二清楚明了 所以最終通過評估決定選方案一作為最終選定方案 1 最終方案簡圖 最終總體方案簡圖 2 最終方案運動說明 首先動力從電動機輸出 因為需要的速度不是很高 所以要經(jīng)過減速箱減 速 再經(jīng)過帶傳動傳給齒輪 1 齒輪一又傳給齒輪 2 帶動軸旋轉 導輥傳動 由齒輪 3 帶動齒輪 4 使外面一根導輥轉動 再由齒輪 4 帶動齒輪 5 齒輪 5 又帶動齒輪 6

55、 使里面那根導輥轉動 因為齒輪 4 和齒輪 6 大小一樣 齒輪 5 主要是保證兩導輥轉向一致 這樣既保證速度一樣 也保證了旋轉方向 一樣 進瓶機構傳動 進瓶機構借助齒輪 4 帶動齒輪 7 又由齒輪 7 帶動的軸旋 轉 再由軸帶動蝸輪蝸桿 B 然后蝸輪蝸桿 B 帶動齒輪 9 再由齒輪 9 帶動間 歇機構槽輪完成瓶子的輸進 洗瓶機構傳動 洗瓶機構是通過齒輪 6 帶動齒輪 8 齒輪 8 帶動軸轉動 再由軸帶動蝸輪蝸桿 C 然后再通過蝸輪 10 傳給齒輪 13 而齒輪 13 通過左右 各一個小齒輪 齒輪 12 和齒輪 14 傳給同尺寸的齒輪 11 和齒輪 15 這樣也保 證了它們?nèi)齻€齒輪 齒輪 11

56、齒輪 13 和齒輪 15 轉向 轉速相同 三個齒輪 又把動力傳給刷子 通過三個外刷子的旋轉來清洗瓶子的外表面 推瓶機構傳動 由蝸輪蝸桿 A 帶動齒輪 16 再由齒輪 16 傳給凸輪的齒輪 再由凸輪的齒輪帶動凸輪 鉸鏈四桿機構來實現(xiàn)推瓶機構往復運動 第第 4 4 章章 技技術術設設計計 4 1 凸凸輪輪機機構構的的設設計計 4 1 1 凸凸輪輪基基本本參參數(shù)數(shù)設設計計 1 凸輪機構的組成 凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構件 凸輪通常作等速轉動 但也有作 往復擺動或移動的 推桿是被凸輪直接推動的構件 因為在凸輪機構中推桿多 是從動件 故又常稱其為從動件 凸輪機構就是由凸輪 推桿和機架三個主要 構件

57、所組成的高副機構 9 2 凸輪機構中的作用力 直動尖頂推桿盤形凸輪機構在考慮摩擦時 其凸輪對推桿的作用力 F 和推桿所受的載荷 包括推桿的自重和彈簧壓力等 G 的關系為 F G cos 1 l 2b l sin 1 tan 2 4 1 3 凸輪機構的壓力角 推桿所受正壓力的方向 沿凸輪廓線在接觸點的法線方向 與推 桿上作用點的速度方向之間所夾之銳角 稱為凸輪機構在圖示位置的壓 力角 用 表示 在凸輪機構中 壓力角 是影響凸輪機構受力情況的一個重要參 數(shù) 在其他條件相同的情況下 壓力角 愈大 則分母越小 作用 力 F 將愈大 如果壓力角大到使作用力將增至無窮大時 機構將發(fā)生自 鎖 而此時的壓力角

58、特稱為臨界壓力角 c 即 arctan 1 1 2b l tan 2 1 4 2 為保證凸輪機構能正常運轉 應使其最大壓力角 max 小于臨界 壓力角 c 在生產(chǎn)實際中 為了提高機構的效率 改善其受力情況 通常規(guī)定凸輪機構的最大壓力角 max 應小于某一許用壓力角 其值一般為 推程 對擺動推桿取 35 45 回程時通常取 70 80 4 根據(jù)以上設計內(nèi)容確定出凸輪設計曲線圖如下圖所示 凸輪設計曲線圖 凸輪的輪廓主要尺寸是根據(jù)四桿機構推頭所要達到的工作行程和推頭工作速度 來確定的 初步定基圓半徑 r0 50m 溝槽寬 20mm 凸輪厚 25mm 孔 r 15mm 滾子半徑 rr 10mm 凸輪的

59、理論輪廓曲線的坐標公式為 4 sin 0 srx cos 0 sry 3 5 求凸輪理論輪廓曲線 a 推程階段 1 2 216 01 2 2sin 0110111 hs 2 4sin 2 1 h 2 1 0 1 b 遠休階段 36 02 5 7 5 2 s 5 0 2 c 回程階段 72 03 5 2 33 10 hs 03 5 03 5 3 4 03 4 3 6 15 hh 5 5 3 4 3 4 3 3 3 3 1458 1215 270 hhh 5 2 0 3 d 近休階段 36 02 5 0 4 s 5 0 4 e 推程段的壓力角和回程段的壓力角 4 sr dds 0 arctan 4

60、 將以上各相應值代入式 A 計算理論輪廓曲線上各點的坐標值 在計算中時 應注意 在推程階段取 在遠休階段取 在回程階段取 1 201 在近休階段取 計算結果見表 4 1 30201 4030201 根據(jù)推瓶機構原理 推瓶機構所需達到的工作要求來設計凸輪 凸輪的基本尺 寸在近休時尺寸為 50mm 達到最遠距離時尺寸為 180 9mm 6 求工作輪廓曲線 有公式的 4 cos r rxx sin r ryy 5 其中 4 22 sin dddddd yxx 6 4 22 cos dddddd yxy 7 a 推程階段 21 0 1 101 cossin srdddd xx 1011 cossin4

61、cos1 2 sr h 101 sincos srdddd sy 1011 sincos4cos1 2 sr h b 遠休階段 5 0 20 2 cos srdd x 20 2 sin srdd yy c 回程階段 5 2 0 303 cossin srdddd sx 303 5 4 3 4 3 3 3 2 3 cossin 7290 4860 810srhhh 303 5 4 3 4 3 3 3 2 3 sincos 7290 4860 810 srhhhddy d 近休階段 5 0 40 3 4cos srddx 40 3 4sin srddy 計算結果可以得凸輪工作輪廓曲線個點的坐標見下

62、表 x y x y 0 5 10 350 355 360 0 0 4 359 8 705 8 682 4 358 0 0 50 0 49 826 49 370 49 246 49 810 50 0 0 0 3 602 7 409 6 946 3 486 0 0 40 0 39 855 39 455 39 392 39 847 40 0 4 1 2 凸凸輪輪的的建建模模 根據(jù)上一節(jié)內(nèi)容凸輪的基本尺寸利用 Pro E 10 軟件做的凸輪機構 如下圖所示 圖 4 1 2 所示 圖 4 1 2 凸輪機構建模 4 2 鉸鉸鏈鏈四四桿桿機機構構的的設設計計 4 2 1 鉸鉸鏈鏈四四桿桿機機構構的的尺尺寸寸

63、設設計計 鉸鏈四桿機構按照給定的急回要求設計 利用解析法求解此類問題時 主 要利用機構在極位時的特性 又已知的行程速比系數(shù) K 和搖桿擺角 69 度 在由圖 4 2 1 1 查的最小傳動角的最大值 max min 及 的大小在計算各桿的長 度 行程速比系數(shù) K 和搖桿擺角變化插圖 查表可知 max min 45 75 則 180 K 1 K 1 90 4 8 a d sin 2 sin 2 cos 2 2 b d sin 2 sin 2 sin 2 2 c d a d b d 1 2 a d b d cos 選定機架長度 d 就可以確定其他各干長度 根據(jù)推瓶的行程來確定各桿的長度及擺角大小 搖

64、桿所轉的角度 69 度 行 程 速比系數(shù) K 3 得 L1 477 64mm L2 290 22mm L3 577 3mm L4 500mm 連桿機構中的 運動副一般均為低副 其運動元素為面接觸 壓力較小 承載能力較大 潤滑 較好 磨損小 加工制造容易 且連桿機構中的低副一般是幾何封閉 能很好 的保證工作可靠性 對于四桿機構來說 當其鉸鏈中心位置確定后 各桿的長度也就確定了 用作圖法進行設計 就是利用各鉸鏈之間的相對運動的幾何關系 通過作圖法 確定各鉸鏈的位置 從而得出各桿的長度 圖解法的優(yōu)點是直觀 簡單 快捷 對三個設計位置下的設計十分方便 其設計精度也能滿足工作要求 根據(jù)第 3 章四桿機構

65、的尺寸來設計鉸鏈四桿機構 連桿材料為 45 鋼調制處理 桿粗為 20mm 根據(jù)各干長度尺寸現(xiàn)用 Pro E 軟件繪制連桿機構圖如下 這兩幅圖分別為連桿滑塊在凸輪上轉到近休時連桿 機構的位置所示 連桿滑塊轉到凸輪遠休時連桿機構的位置所示 凸輪上轉到近休時連桿機構的位置 凸輪上轉到遠休時連桿機構的位置 4 2 2 鉸鉸鏈鏈四四桿桿機機構構的的運運動動組組合合圖圖 下圖兩個依次為連桿滑塊轉到凸輪最遠距離遠休位置時的圖所示 連桿滑 塊轉到凸輪最近距離近休位置時的圖所示 當凸輪轉到遠休位置時 這時通過連桿在凸輪上的滾子推動連桿 鉸鏈四 桿機構的擺桿 2 運動到了最大位置 和機架安裝的桿 1 在一條水平線

66、上 凸輪遠休止位置示意圖 當凸輪運動到近休位置時 這時通過在凸輪上連接滾子的連桿推動桿 2 和 桿 3 運動到一條直線上 這個時候是擺桿回到了初始位置 推頭開始推瓶 凸輪近休止位置示意圖 4 3 關關鍵鍵零零部部件件的的設設計計 4 3 1 輸輸送送帶帶的的選選擇擇 輸送帶是洗瓶機執(zhí)行裝置中的重要部件 它直接與啤酒瓶接觸 拖動啤酒 瓶運動 其材料與外形尺寸的選擇十分重要 本機采用輸送帶輸送加輸送導軌導向的方式進行輸送動作 擬選用輸送鏈 帶的形式進行輸送 輸送鏈帶選用符合 JB T 10867 2008 要求的塑料平頂鏈 因為平頂鏈帶運動較為準確 技術十分成熟 并且平頂鏈是標準化部件 利于 鏈帶的維修 更換 提高產(chǎn)品競爭力 11 本次設計擬選用塑料平頂鏈 塑料平頂鏈是由一系列的具有標準規(guī)定寬度 的平板鏈節(jié)組成 塑料平板的兩端各帶有鉸卷 在相連接鉸卷孔中穿人銷軸 使各板相互連接成能作單向自由彎曲的平頂鏈 見下圖 銷軸通常用不銹鋼制 成 與固定鉸卷采用壓力配合或滾花來固定 塑料平頂鏈是利用鉸卷的外徑與 鏈輪的齒槽相互嚙合來完成傳動 塑料平頂鏈 根據(jù)上一章啤酒瓶的尺寸數(shù)據(jù)中的瓶底直徑 80mm