课程设计：洗瓶机推瓶机构设计

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1、南京农业大学工学院洗瓶机推瓶机构设计说明书课题:洗瓶机推瓶机构班级:机制85学号:3318521姓名:指导教师:周永清专业:机械设计制造及其自动化2011年6月25日机械创新设计计算说明书1.设计题目:洗瓶机推瓶机构的改进设计2.工作原理及工艺动作过程为了清洗圆形瓶子外面，需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，转动的刷子就将瓶子清洗。推瓶机构的主要动作，将到位的瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程利用导辊转动将瓶子旋转以及将刷子转动。3.技术要求瓶子尺寸（直径*长）工作行程生产率急回系数K电动机转速100mm*200mm600mm15个/s31440r/min

2、4.设计任务1）设计机构运动简图，绘制运动方案及运动循环图2）分析推杆的运动特性3）用sam软件对推瓶机构进行仿真，绘出推杆的位移，速度，加速度线图。4）撰写设计说明书方案探索：方案十方案11方案九方案六方案八方案七方案五方案四方案三方案二方案一小组从推瓶机构需实现水平运动入手，从《机械原理》和《金工实习》及课程题目指导中确定如下几种初步方案。方案12方案十方案11方案12在这12个方案中，我们又进行了筛选。根据组员的知识水平，把一些过于复杂及机构特性不是很好的剔除。重点分析了：方案11:曲柄摇杆机构这一机构很容易就满足了急回和行程要求。当杆长424.4mm;杆长70.72mm；固定

3、铰链1、3之间的距离为100mm时即能满足要求。对于生产率亦很容易实现。只要给曲柄一个适合的速度即可以。从上面的尺寸可以看出，这样一个机构尺寸也不是很大。最长的一根杆不超过0.5m，这个机构近乎完美。这么一个机构，我们为什么不选择呢？仔细看看图上的轨迹，在两个极位，即推杆刚刚碰上瓶子和离开瓶子的两个位置。连杆曲线没有任何的弧度,右图的速度分析亦可看出，在推杆运动的开始和终止的瞬时，速度均有突变，理论上将出现无穷大的加速度和惯性力。这使得推杆与瓶子间的冲击为刚性冲击。这很可能导致瓶子破碎。瓶子破碎不仅影响经济效益，更重要的是，碎片掉在机器里，影响机器的正常工作。此外，我们不难知道，摆杆

4、末端并非做直线运动，必须在杆上套上一端为滑块的直杆，还需要一个导轨保证直杆做水平运动。这使运动链变长，不够紧凑。将出现三个明显的不好的结果。一是：制造成本增加；二是：误差累积变打，机构使用时间长了，一些构件只要有很小的变形都可能引起极大地误差，维修费用会比较高。三是：滑块与导杆之间都有摩擦，不仅降低了机械效率，发生自锁的概率也大大增加。发生自锁是个很严重的问题，整个机构突然不能运动，将导致发动机温度急剧上升，有可能烧毁电机，甚至烧毁整个电路系统。此外也可能使杆件折断。这些都是不可预料的严重后果。从匀速这个要求考虑，推杆并不做匀速运动。这可能使得在工作过程中，推杆脱离瓶子。瓶子会在摩擦

5、的影响下停下，杆件又能与瓶子接触，这就会使杆件与瓶子发生多次刚性冲击，瓶子被击碎的可能就更大了。方案12:凸轮铰链四杆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，达到设计题目要求的行程速度系数比K=3。这个方案曾今让我们充满激情。但经过细致考虑后我们还是放弃了。这种方案也可以满足设计要求。轨迹要求，传动比要求，急回特征和系数要求均可满足。也没有方案11中，刚性冲击、摆杆不做匀速直线运动，自锁问题。但这个方案也不能完美。虽然不会出现摩擦自锁，但却多了机构自锁。原动件不为最短杆，当1,2杆重合，亦即在两个极限位置。四杆机构出现

6、死点，曲柄会被完全卡死，如果不在设计中解决这一问题，其后果不亚于方案11自锁所导致的。而解决机构自锁问题通常只能采用飞轮或者引入其他机构。这一机构本身就有点复杂。加上解决机构自锁的装置后，其复杂性更大。此外，凸轮的轮廓的设计有很大的难度，需要与四杆机构的运动严格一致，否则也会使四杆机构无法走完整个完整行程而失败。再有，机构无法通过力封闭来带动四杆机构，只能通过几何封闭，这样也会给机构带来不必要的麻烦，比如说会增大机构内的摩擦，影响机构的质量及效率。实验测量的误差是无法避免的，这点是很难达到标准的。急回系数虽然能够满足，却很难实现。小组成员检验过，只靠这个四杆机构，不可能在满足轨迹的前

7、提下，还能满足急回系数。需要满足急回要求，还得靠凸轮机构的补充。速度控制方面。由凸轮传递到推杆末端，需要有中间杆件的传递。这在设计速度的时候会带来很大的麻烦，还需要分析中间杆件的速度。从制造成本来看。这么复杂的机构，不仅材料要很多，工艺要求也较精细。特别是凸轮的生产，会比杆件的生产复杂得多。这会大大增加制造成本。维修方面。任一零件坏了都将导致机器无法运转，由于零件较多，机器坏的概率理论上增大。设计方面。如此多的问题需要解决，在短短的2星期内很难完成。四杆机