机械运动方案及结构设计能力训练项目设计计算书.doc

机械运动方案及结构设计能力训练项目设计计算书制作人：一 题目分析和背景研究1.题目分析 *根据啤酒瓶的尺寸，设计全自动啤酒瓶清洗装置：其参数要求如下：（1）推进距离L600mm，推瓶机构应使推移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，准备进根据啤酒瓶的尺寸，设计全自动啤酒瓶清洗装置：其参数要求如下：（1）推进距离L600mm，推瓶机构应使推移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。（2）按生产率每分钟3个的要求，推程的平均速度v=45mm/s，返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。（3）机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。入第二个工作循环。（2）按生产率每分钟3个的要求，推程的平均速度v=45mm/s，返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。（3）机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。啤酒瓶洗瓶机设计要求啤酒瓶洗瓶机是由推瓶机构、导辊机构和转刷机构共同来完成它的工作的。首先是由推瓶机构以均匀的速度将瓶子推上工作台（导辊），推头的往复运动使瓶子一个一个不间断的送上工作台进行清洗工作，由于瓶子是从静止到具有一定的速度，推头和瓶子之间必然存在着一定的冲击，所以就要考虑推头的材料不能是刚性材料，要用具有一定韧性的塑性材料以保证在工作过程中不至于将瓶子碰碎。要实现上述分功能,有下列工艺动作过程: （1） 推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置。 （2） 推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动。 （3） 瓶子离开，而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环。2.背景研究 我组设计的是啤酒瓶清洗机的推瓶机构，改革开放以来，啤酒作为我国人民日常生活必不可少的饮品，市场占有量逐年提高,国内啤酒厂对啤酒瓶的回收再利用一般经过成品消费、中转回收、场地储运、清洗再生、重新使用的步骤,靠人力的清洗力度和速度均跟不上消费速度，所以，在机械逐渐适应企业生产的现代，啤酒瓶清洗机作为一种高效机器逐渐受到重视。而这其中，推瓶机构一直作为主体机构的设计重点。啤酒行业也是食品行业，我国对食品行业的管理一直很严格，所以，高效且符合卫生标的洗瓶机在未来更具有市场竞争力。 近几年单端机型均在它的基础上不断地改进完善创新W年代末期，为了满足纯生啤酒灌装的了要，国内不少洗瓶制造商研制出卧式双端洗瓶机，克服了同一方向进出瓶可能出现的交叉污染缺点。进入21世纪，洗瓶设备取得了新的技术进步，目前己出现了采用无轴变频传动代万向联轴节传动的新型传动洗瓶机，除标方式上则出现了立式加流泵蚀流泵项冲，或对原有离心泵喷淋进行了完善升级，洗瓶产能、可到性及设备运行效水得到进一步提升。 下面是总结的近几年洗瓶机的主要发展趋势：（1）具有零部件集成化、机构简洁化、结构全面优化的整机设计；  （2）满足个性用户的特殊要求的个性化设计；（3）满足市场多样性和低成本要求的洗瓶机的模块化设计：  （4）具有自分析、自调整、自纠错的智能化操作的全自动、半自动操作形式 的高度机电一体化的洗瓶机设计；（5）采用新的传感技术具有高精度称量和定位系统的洗瓶机设计；（6）准确对位技术的应用；（7）采用参数化专家系统的快速反应设计。二项目主要技术参数杆件代号11121314设计参数值（mm）700135600900（1） 连杆机构技术参数：参数名称推程角近休止角回程角远休止角基圆半径压力角摆动凸轮200°30°100°30°90mm17°直动凸轮280°0°60°20°72mm12°（2） 凸轮设计技术参数摆动从动件压力角的许用值：=40º50º，直动从动件压力角的许用值：=30º38º。（3）槽轮机构技术参数参数名称数值主动轮运动角90°从动轮运动角90°主动曲柄长度（mm)91.92滚子半径(mm）15锁止弧半径（mm)65槽轮上草槽口至槽底深度(mm)68.84+x（x为预留间隙）周期（s)80(4) 小齿轮技术参数：参数名称数值材料45号调质钢HBS1接触疲劳强度极限600MPa弯曲疲劳强度极限500Mpa齿轮数24分度圆直径50mm圆周速度2.13m/s（5） 大齿轮技术参数：参数名称数值接触疲劳强度极限550Mpa弯曲疲劳强度极限380Mpa齿数120分度圆直径250mm圆周速度2.13m/s三 整体方案和传动方案设计1.整体方案设计采用凸轮连杆机构，槽轮机构，齿轮机构，整体方案图如下：2. 传动方案设计本设计使用的是齿轮传动和蜗轮蜗杆传动，传动方案图如下：四结构方案设计1.执行机构：（1）凸轮连杆机构：（2）连杆的杆长计算补充说明：1为了满足传动角的一定要求可以初步设计确定杆l1和l4在两个特殊位置（推头位移最大和最小时）所形成的这一夹角所在的范围。 2. 杆长l2与中心距和基圆大小有关，根据压力角的范围可以大概设计出杆l2的长度。 3.同理杆l3的杆长与另外一个凸轮的基圆有关系，同样在保证满足压力角的许可范围设计杆l3的长度。 根据前述推导公式可计算得 l4=900mm l1=700mm l3=600mm l2=135mm 1=133º 2=26º 3=47º E=200mm F=140mm（3）凸轮机构设计摆动凸轮的角位移线如下：*摆动盘形凸轮轮廓线如下：*直动推杆的位移线图如下：直动盘形凸轮轮廓线如下：2. 传动机构（1） 大小齿轮传动图：（2） 推瓶机构蜗轮蜗杆传动图原理介绍：蜗轮蜗杆传动用于两轴交叉成90度，但彼此既不平行又不相交的情况下。蜗杆是主动件，而蜗轮是被动件。蜗杆可以看成为在圆柱体上沿着螺旋线绕有一个齿（单头）或几个齿（多头）的螺旋，蜗轮就象个斜齿轮，但它的齿包着蜗杆。在啮合时，蜗杆转一转，就带动蜗轮转过一个齿（单头蜗杆）或几个齿（多头蜗杆）。传动比的计算如下：I=n1/n2=z/Kn1-蜗杆的转速 n2-蜗轮的转速 K-蜗杆头数 Z-蜗轮的齿数（3）进瓶机构槽轮传动图：原理介绍：外啮合槽轮机构的槽轮和转臂转向相反,单臂外啮合槽轮机构(见图)由带圆柱销的转臂、具有4条径向槽的槽轮和机架组成。当连续转动的转臂上的圆柱销进入径向槽时,拨动槽轮转过2呜2角;当圆柱销转出径向槽后,槽轮停止转动。转臂转一周，槽轮完成一次转停运动。为了保证槽轮停歇，可在转臂上固接一缺口圆盘，其圆周边与槽轮上的凹周边相配。这样,既不影响转臂转动,又能锁住槽轮不动。为了使槽轮能完成周期性的转停运动，槽轮上的径向槽数不能少于3。为了避免冲击,圆柱销应切向进、出槽轮，即径向槽与转臂在此瞬间位置要互相垂直。（3） 零部件主体机构零件包括有直动凸轮，摆动凸轮，槽轮，小齿轮，大齿轮，蜗杆，推杆，导辊等，零件图如下：零件尺寸计算过程如下：五 结论主体推瓶设计基合理，相关计算精确，零件图绘制完成。六 参考文献1. 产品创意设计.虞世鸣，北京大学出版社。（参考确定整体设计方案）2. 机械原理.陈周娟，华中科技大学出版社。（凸轮机构的设计，槽轮机构的设计，蜗杆的选择，齿轮的选择杆长计算）3. 材料力学.刘鸿文，高等教育出版社。（杆长计算，减速器齿轮传动设计算，槽轮机构的计算）4. 常用机械设计公式及应用实例.龚红利，化学工业出版社。5. 机械设计.沈萌红，华中科技大学出版社。（凸轮机构的设计）6. AutoCAD机械制图应用.崔洪斌，清华大学出版社。（零件图及装配图的绘制）7. 现代机械设计手册.秦大同，化学工业出版社。（参考零件结构设计）8. 实用机构设计与分析北京航空航天大学出版社（参考其中凸轮连杆机构设计)