课程设计-洗瓶机.doc
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湖南工业大学
课程设计
资料袋
机械工程学院学院(系、部)2011~2012学年第2学期
课程名称机械原理课程设计指导教师职称
学生姓名专业班级学号
题目洗瓶机
成绩起止日期2012年6月4日~2012年6月8日
目录清单
序号
材料名称
资料数量
备注
1
课程设计任务书
1
2
课程设计说明书
1
3
课程设计图纸
若干
1
张
机械原理
设计说明书
洗瓶机
起止日期:
2012年6月4日至2012年6月8日
学生姓名
班级
学号
成绩
指导教师
刘杨
机械工程学院(部)
2012年6月8日
目 录
设计任务书……………………………………………………3
第1章工作原理和工艺动作分解……………………………………4
第2章根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图…………………5
第3章执行机构选型………………………………………………6
第4章机械运动方案的选择和评定…………………………………8
第5章机械传动系统的速比变速机构……………………………10
第6章机构运动简图…………………………………………………12
第7章洗瓶机构的尺度设计…………………………………………14第8章洗瓶机构速度与加速度分析………………………………22
第9章设计总结……………………………………………………25
第10章参考资料……………………………………………………26
湖南工业大学
课程设计任务书
2011—2012学年第2学期
机械工程学院(系、部)专业班级
课程名称:
机械原理课程设计
设计题目:
洗瓶机
完成期限:
自2012年6月4日至2012年6月8日共1周
内
容
及
任
务
一、设计的任务与主要技术参数
将瓶子推入同时转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转,推动瓶子沿导辊前进,转动的刷子就可以将瓶子刷干净。
其工艺过程是:
(1) 将到位的瓶子沿着导辊推动;
(2) 瓶子推动过程利用导辊转动将瓶子转动;
(3) 作为清洗工具的刷子的转动;
其余设计参数是:
(1)瓶子尺寸大端直径d=80mm,长l=200mm;
(2)推进距离L=600mm;推瓶机构应使推头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,准备进入第二个工作循环。
(3)按生产率的要求,退成平均速度v=45mm/s,返回时的平均速度为工作形成平均速度的3倍。
(4)、电动机转速为1440r/min。
(5)、急回系数3。
二、设计工作量
要求:
对设计任务课题进行工作原理和工艺动作分解,根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图,进行执行机构选型,构思该机械运动方案,并进行的选择和评定,确定机械运动的总体方案,根据任务书中的技术参数,确定该机械传动系统的速比,作出机构运动简图,对相关执行机构的具体尺度进行分析与设计。
要求有设计说明书一份,相关图纸一至两张。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
6.4-6.5
构思该机械运动方案
6.6.-6.7
运动分析及作图
6.8
整理说明书
参考
资料
[1]朱理.机械原理[M].北京:
高等教育出版社,2008:
15-200
[2]邹慧君.机械原理课程设计[M].北京:
高等教育出版社,2009:
15-250
指导教师:
刘扬2012年6月8日
第1章工艺动作分解和工作原理
1、根据任务书的要求,该机械的应有的工艺过程及运动形式为:
(1)需将瓶子推入导辊上,推头的运动轨迹如图1-1所示。
图1-1推瓶机构的推头轨迹图
(2)导辊的转动带动瓶的转动,其运动简图如图1-2所示。
图1-2导辊的转动带动瓶的转动
(3)刷子的转动。
其转动形式大致如图1-3所示。
图1-3刷子的转动
(4)传送带的传动带动瓶子。
其运动形式大致如图1-4所示。
图1-4瓶子的运动
第2章.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位,以利于设计、装配和调试。
3推头的设计要求,推头在长为600mm的工作行程中,作速度为45mm/s的匀速直线运动,在工作段前后有平均速度为135mm/s的变速运动,回程时具有k=3的急回特性。
其总体的循环图如2-1所示。
进瓶机构
匀速旋转
洗瓶机构(刷子)
匀速旋转
导辊机构
360°
推瓶机构(推头M)
270° 90°
图2–1各机构的循环图
第3章.执行机构选型
由上述分析可知,洗瓶机机构有三个运动:
一为实现推动瓶子到导辊机构上的推瓶机构,二为实现清洗瓶子的刷子的旋转机构;三是实现带动瓶子旋转的导辊机构。
此外,当各机构按运动循环图确定的相位关系安装以后应能作适当的调整,故在机构之间还需设置能调整相位的环节(也可能是机构)。
主加压机构设计过程:
实现推瓶机构的基本运动功能:
1)推头的行程是600mm,速度是45mm/s。
所以推程的时间就是13.3s,回程的速度是推程速度的3倍,就是135mm/s,时间就是4.4s。
以电动机作为原动力,则推瓶机构应有运动缩小的功能
2)因推瓶是往复运动,故机构要有运动交替的功能
3)原动机的输出运动是转动,推头的运动是直移运动,所以机构要有运动转换的功能
取上述三种必须具备的功能来组成机构方案。
若每一功能仅由一类基本机构来实现,如图3-1所示,可组合成3*3*3=27种方案。
图3-1各个机构的功能-技术矩阵图
按给定的条件,尽量使机构简单等等要求来选择方案。
所以可以得出以下三种机构的见图
图3-2机构的方案
第4章.机械运动方案的选择和评定
根据第三章的分析,可以选出如下图3-2所示的三种方案作为评选方案。
方案一摇杆机构
方案二连杆机构
方案三凸轮-铰链四杆机构
图4-1推瓶机构的方案构思图
图3-2所示的推瓶运动机构方案中的优缺点
方案一:
方案一的结构简单,成本低。
但组合机构行程过长,生产效率较低不能满足要求。
方案二:
结构合理但运动轨迹不能满足要求,而且计算量要求过于复杂,精确度不高。
方案三:
(最终采纳方案)
凸轮设计合理,行程满足设计要求,生产效率满足,偏差小,故采纳此设计方案。
也只有方案三采用了凸轮机构如图4-1所示。
图4-2凸轮-铰链四杆机构
第5章.机械传动系统的速比和变速机构
总传动比计算:
I总=1440/3=480r/min(5-1)
第一级为蜗轮蜗杆,选取传动比为80.第二级为齿轮减速,传动比为3.第三级为锥齿轮传动,传动比为2。
按照设计要求,每分钟要求清洗三个瓶子,所以在凸轮机构中分配轴2的转速为3r/min,选取额定转速为1440r/min的电动机,总传动比I总=1440/3=480r/min,传动系统采用3级减速机构,第一级为蜗轮蜗杆,选取传动比为80.第二级为齿轮减速,传动比为3.第三级为锥齿轮传动,传动比为2。
具体计算如下:
图5-2机械传动系统设计
根据急回系数及工作行程设计了如图5-1、5-2机构所示,分析其速度。
设已知行程,急回系数为,回程时间为,生产率为个每分则工作行程时间为,加工一个工件的平均速度为,,,。
推程速度,而,其中为曲柄的固定铰至行程中点的距离进而求出曲柄角速度。
又因为,所以曲柄转速。
根据以上分析计算得到参数如下表5-3的参数列表。
从带轮1传动到锥齿轮8的传动比,其中为所设计的行星轮系的传动比,,,分别为带轮1和2的半径。
,,分别为啮合齿轮3,4的齿数,,分别为带轮5,6的半径。
综合考虑,齿数分配如下:
,其中为渐开线齿轮行星传动比,
i18=1440/3=300/150*600/30*120=480;
;
表5-3各参数列表
项目
值
电机转速(r/min)
1440
推程位移(mm)
600
生产率(个/min)
3
平均每个耗时(s)
20
急回系数K
3
推程用时(s)
13.3
推程平均速度(mm/s)
45
曲柄铰至中点距离(mm)
104.9
曲柄转速(r/min)
4.879208154
总传动比
480.13
根据以上分析,设计了如图5-4所示的传动机构:
从电动机传出的动力经过带轮1、2减速,传给一对渐开线圆柱齿轮3、4第二次减速,从齿轮4传出的动力开始分支:
一部分传给带轮5、6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。
如此,整个洗瓶机的传动机构设计便完成了。
详见图5-4所示。
图5-4
第6章.洗瓶机的机构运动简图
综合本组党飞、林尚旗同学的机构选型,做出洗瓶机的总体机构运动简图,如图6-1所示
图6-1洗瓶机的总体机构运动简图
方案说明
首先动力从电动机输出,因为需要的速度不是很高,所以要经过减速箱减速,再经过带传动传给齿轮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。
因为齿轮4和齿轮6大小一样,齿轮5主要是保证两导辊转向一致,这样既保证速度一样,也保证了旋转方向一样。
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带动的轴旋转,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成瓶子的输进。
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通过左右各一个小齿轮(齿轮12和齿轮14)传给同尺寸的齿轮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、转速相同。
三个齿轮又把动力传给刷子,通过三个外刷子的旋转来清洗瓶子的外表面。
推瓶机构传动
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- 关 键 词:
- 课程设计 洗瓶机