洗瓶机设计.docx
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洗瓶机设计
题目:
洗瓶机设计
专业:
机械设计制造及其自动化
一、题目要求和分析……………………………………………………3
二、设计任务……………………………………………………………4
三、执行机构的设计……………………………………………………4
四、传动机构的设计……………………………………………………6
五、机架的设计…………………………………………………………8
六、设计总结……………………………………………………………10
七、参考文献…………………………………………………………..12
一、题目要求和分析
(一)、工作原理及工艺动作过程
为清洗圆形瓶子的外面,把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。
当前一个瓶子将洗刷完毕时,后一个待洗的瓶子已送入导辊。
它的主要动作:
将到位的瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中利用导辊转动将瓶子旋转以及将刷子转动。
图1是洗瓶机有关部件的工作情况示意图。
图1洗瓶机有关部件的位置示意图
图2推头M的可走轨迹之一
(二)、原始数据及设计要求
设计推瓶机构时的原始数据和要求为
(1)瓶子尺寸:
大端直径d=80mm,长200mm。
(2)推进距离l=600mm。
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。
(3)按生产率的要求,推程平均速度为v=45mm/s,返回时的平均速度为工作行程的3倍。
(4)机构传动性能良好,结构紧凑,制造方便。
对题目要求的分析
(1)推瓶机构要求推头作近似直线轨迹,回程时轨迹形状不限,但不能反向拨动下一个瓶子,可以如图2所示。
由上述运动要求,常用基本机构是不容易实现,可以采用组合机构来实现。
(2)洗瓶机构由一对同向转动的导辊和三只转动的刷子组成,可以通过机械传动系统来完成。
(3)故本设计主要只需推杆机构和传动机构和机架。
二、设计任务
(1)执行机构(推杆)的选择与设计,并画出运动法案草案,然后进行尺寸设计和位置设计。
并写原理和方案评价。
(2)传动系统的设计,齿轮机构、凸轮机构、连杆机构的设计,包括尺寸设计,工作原理。
(3)机架的大致设计,主要是执行机构和传动系统的位置分布。
(4)用三维软件表达整体的样子。
三、执行机构的设计
一运动方案草案、
图三
二、方案评价。
如图三,该机构由曲柄3、摇杆2,滑块1、推杆5、转向块4共5个构件组成。
转动副有4个,移动副有3个,自由度F=3×5-2×7=1.所以该机构有确定的运动。
机构的原动件是曲柄3,曲柄3带动推杆5做往复运动,运动平稳,稳定性好。
传力性能:
该机构的运动副都为低副,在机构的整个运动过程中不存在运转的死角。
机构可以正常往复运动。
三、尺寸的设计。
图四
由题意可知,返回时的平均速度是工作时的三倍,即要满足K=3,解得θ=90度。
所以用导杆机构。
如图四,由题意知行程S=600mm,∠ACD=45度,则可得AC=424.26mm,AB和AO的长度可以任意选择,无妨设AB=200mm,则OB=AB=141.42mm。
由题意知推程的平均速度v=45mm/s,而返回的平均速度v=135mm/s,则推程过程时间t1=13.33s,返回速度t2=4.44s,一个周期的时间T=17.78s.
所以曲柄的角速度ω=0.3532rad/s。
四、传动系统的设计
一、草图。
俯视简图
比例未按标准的来画
图五
传动原理,如图五,电动机带动1转动,1带动齿轮2转动,齿轮2’和齿轮2在同一根轴上,齿轮2’传动齿轮3,从齿轮1到齿轮3这个过程一直是减速过程。
另一方面,齿轮2带动齿轮4,3个圆锥齿轮5和齿轮4在一根轴上,圆锥齿轮5传动圆锥齿轮6,齿轮6连着三个刷子,因此三个刷子也一起转。
图六
如图六,电动机带动蜗杆,然后蜗杆传动蜗轮,蜗轮转动,于是OB做定轴转动,OB是曲柄,杆1是摇杆,杆1做来回摆动,于是推杆就做往复运动。
二、齿数设计
假设电动机的转速为500n/min,齿轮1的转速n1=500n/min,蜗杆的转速500n/min,而蜗轮的转速为曲柄的转速为3.37n/min。
蜗杆的齿数Z(蜗杆)=1,则蜗轮的齿数Z(蜗轮)=148.
暂不考虑方向
假设导辊的转速为n(导辊)=60n/min,则n3=60n/min,n1/n3=ω1/ω3=(Z2×Z3)/(Z1×Z2’)=8.33.无妨令Z1=20,Z2=40,Z2’=15,Z3=62.
假设刷子的转速为n(刷子)=120n/min,n4/n(刷子)=(Z4×Z6)/(Z1×Z5)=4,无妨令Z4=40,Z5=20,Z6=40.
五、机架的设计
我用UG三维软件画的,由于时间有限,刷子那部分的传动机构没有画。
还有就是,摆杆画得很短,摇杆和推杆没有用螺丝铰接。
这点望老师谅解。
一、轴测图1
二、轴测图2
三、轴测图3
四、主视图
五、局部放大图
六、设计总结
短短四五天,我却觉得很难熬。
早在几个月前老师给我们上《机械原理》课时,就一直告诉我们要提早考虑课程设计,可是那是没有留心。
我选了指定性题目的第一个题目—洗瓶机设计,原本以为是个很简单的题目,就是一个急回机构。
但设计起来却要遇到很多问题:
什么样的急回机构?
什么样的传动机构?
电机功率好大?
什么样的传动比?
构件是什么尺寸?
各个部件怎么摆放?
位置要怎么安排?
最开始设计急回机构时,我看到要求说要工作时匀速,于是我想设计一个曲柄滑块机构,可时题目要求说θ=90度,我怎么设计也都小于90度。
于是只有用导杆机构。
在设计传动机构时,想到电机的转速很快,而导辊的速度却很小,于是必须设计一个减速的轮系。
这个过程也很复杂。
在表达方案时,对三维软件UG不熟悉,于是只有用autoCAD二维软件,二维软件毕竟有弊端,立体的结构表达不出来,在表达过程遇到很多困难。
在机架整体设计过程中,我硬着头皮学UG软件,一定要出个三维图。
在画图中遇到了很多困难,许多尺寸不晓得,于是每个尺寸要自己设计,齿轮不会画,于是我到网上查了一下,下了一个插件,终于画好了齿轮。
还有位置、大小安排上真是苦不堪言。
不管怎么样,我还是把这些东西解决了,我内心还是很有成就感的,同时也熟悉了一遍机械原理这么课。
在设计过程中,锻炼了自己的能力,不怕苦,不怕累,敢于吃苦,团结合作,不懂的和同学交流。
要敢于想,敢于做的,不要怕错了,这样才能成功。
我的设计还有很多问题没解决。
没有考虑速度和加速度的,还是自己能力不够,不知该怎么速度和加速度分析。
没有用《理论力学》和《材料力学》的知识分析机构的受力和强度,这是最大的软肋,没有设计材料的种类、规格。
没有考虑制造过程中的工艺难易,和产品的费用等问题。
由于时间有限,暂没有考虑这些问题。
但瑕不掩瑜,我还是对自己设计的东西很有信心的。
七、参考文献
(1)孙桓陈作模葛文杰主编,《机械原理(第七版)》,北京:
高等教育出版社。
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- 洗瓶机 设计
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