题目设计洗瓶机的推瓶机构及其传方案

目 录

一、 课程设计题目………………………………2

二、 技术参数和设计要求………………………2

三、 设计提示……………………………………3

四、 设计任务……………………………………3

五、 设计方案的拟定和比较……………………4

a) 设计方案一…………………………………4

b) 设计方案二…………………………………4

c) 设计方案三…………………………………5

六．最终方案的尺寸设计…………………………6

七．传动系统设计…………………………………7

a)设计简图以及说明……………………………7

b)参数设计………………………………………7

八．机构运动的循环图……………………………8

九．机构的运动分析………………………………8

一、设计题目:设计洗瓶机的推瓶机构及其传动方案

下图是洗瓶机有关部件的工作情况示意图。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。当前一个瓶子将洗涮完

毕时，后一个待洗的瓶子已进入导辊待推

。

二、技术参数和设计要求

(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。

三．设计提示

实现推瓶机构的推头在工作过程中作近似直线运动轨迹，

回程轨迹形状不限，但要有急回运动特性。由上述运动要求，

单一的常用的基本机构不容易实现，可以采用组合机构来实现。

在设计组合机构时，一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构，

而运动时的速度要求则通过改变基础机构主动件的运动速度来

满足，也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。

洗瓶机功能分解：推瓶+转瓶+刷瓶

推杆功能分解：往复运动、急回、减速

洗瓶功能细分：循环运作持续洗瓶

四．设计任务

（1） 进行推瓶机构、洗瓶机构的选型，以实现洗瓶动作要求；

（2） 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；

（3） 根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方

案；

（4） 机械运动方案的评定和选择；

（5） 对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；

（6） 对执行机构进行上机编程分析，检验设计方案；

（7） 画出机械运动方案简图、运动循环图和传动方案图；

（8） 完成设计计算说明书一份。

五．设计方案的拟定和比较

a) 方案方案一：连杆凸轮机构

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k=3。

可是推头在推动瓶子在导辊上移动时摩擦较

大，须加载的驱动力也较大，且凸轮和曲柄的运动

都会存在死点，使机构运行不平稳，所以不采用。

b)方案二：五连杆机构

具有两自由度的连杆机构，都具

有精确再现给定平面轨迹的特性。点

M的速度和机构的急回特性可通过控

制该机构的两个输入构件间的运动关

系来得到。

但此方案中完全采用平面连杆

设计，杆数较多，虽然容易制造，但由于推程较长，必然会导致机

构上的动载荷和惯性力难平衡，会有累积误差，且效率低，所以舍

弃方案。

c)设计方案三：曲柄滑块机构

此洗瓶机的推头部分容易实现行程速度系数比k=3，而且题

目要求推头的推程为600mm，此机构也容易满足，推杆只要保证在水

平面运动，则推头能很平稳地推进瓶子。而且此机构其优点为工作

行程近似均速且制作较简便且承受的负载能力大，且有急回运动特

性，计算尺寸也相对简单，造价的成本也不高。综上所述，此方案

我认为是最

，所以采用此

另外关

部分：导辊是

的，瓶子只能

置，也增加的

稳定性。导辊

由定轴齿轮

成，两个从动

向转动带动

同向转动，从佳机构 机构。 于洗瓶给定平躺放瓶子的的运动来完齿轮同导辊的而带动

瓶子的转动。齿轮带动毛刷在圆形瓶子的表面转动，从而将瓶子的

外面洗干净。

六．最终方案的尺寸设计

根据题目所说返回时的平均速度为工作行程的3倍，可以得出

行程速度系数比k=3，由公式

为90°。

因此如图所示 : 以曲柄滑块机构的两极限位置进行计算，当

∠OAB=90°，∠OBA=45°，两个极限位置D、E之间的总推程DE=600mm，但DE所在的那个滑杆可以取成700mm,铰链C到达中点的时候，

CD=DE/2=300mm,所以BC=300mm,从而得出摆杆长

BD=300√2≈424.26mm，所以BC所在的滑杆设计的时候要大于

424.26mm.

OA与AB的值可任意取但两者是相等的，只要保证O为一个周转

副即可所以取OA=AB＝150mm，OB=150√2=212.13mm。

要求的工作行程的平均速度为45mm/s,而返回时的平均速度为工

作行程的3倍，即回程速度为135mm/s。所以工作行程所用的时间

t=600/45≈13.3s,回程所用的时间t=600/135≈4.4s,所以推头在一

个来回所用的总时间应为17.7s。由于题目中所要求的速度是接近于

匀速，所以为了变于计算取推头来回一趟的总时间为18 s,也相当

于曲柄OA转一周的周期为18s,所以曲柄的角速度为

2∏/18=∏/9rad/s≈0.35rad/s。

180 (k 1)(k 1)推出推瓶机构的极位夹角

七．传动系统设计

a) 设计简图以及说明

如图所示，电动机转动，经由一蜗杆带动齿轮6，齿轮6经过传

动带动齿轮7，齿轮7再经过传动带动齿轮8，齿轮8带动刷子9转

动，最后经由传动齿轮10、12带动刷子11、13。

齿轮1经由电动机传递齿轮2转动，齿轮2’带动齿轮3转

动，齿轮3’带动导辊4，5转动（图中未画出导辊5,但导辊4,5

是由从动齿轮的同向转动带动同向转动的）。

b)参数设计

推瓶推杆的曲柄是由一个齿轮作为主动轮来转动的，因此主

动轮的角速度，以及蜗杆的角速度与曲柄的角速度相同，为

0.35rad/s。

齿轮齿数为：

Z1=10,Z2=30,Z2’=20,Z3=12,Z3’=20,Z4=Z5=10。主动轮的模

数m取为4,所以得出齿数为75。蜗杆的齿数为

Z6’=18,Z6=72,Z7=144,Z8=36,Z9=144,Z10=36,Z11=144,Z12=36,Z13

=144。

齿轮之间的传动比：i12=3:1,i26’=3:5,i6’2’=10：9，i2’3=3:5,i33’=5:3,i43’=2:1,i45=1:1,i66’=4:1,i67=2:1,i87=1:4,i98=4:1,i109=1:4,i1110=4:1,i1211=1:4,i1312=4:1。

八．机构运动的循环图

曲柄转动角度 0° 270° 360°

九．机构的运动分析