机械创新设计范例.ppt
机械原理课程设计小组成员：梁 勇 秦 飞 程 树 韩爱明4/2/20231洗瓶机的设计l原始数据及设计要求原始数据及设计要求l功能分解及工艺动作分解功能分解及工艺动作分解l方案选择与分析方案选择与分析4/2/20232原始数据及设计要求1.1.工作原理工作原理 为了清洗瓶子的外表和里面，需将瓶为了清洗瓶子的外表和里面，需将瓶子推入同向转动的导辊上，导辊带动瓶子推入同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转，推动瓶子沿导辊前进，内外转子旋转，推动瓶子沿导辊前进，内外转动的刷子就将瓶子洗净。它的主要动作动的刷子就将瓶子洗净。它的主要动作是将瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程是将瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。中将瓶子旋转以及将刷子转动。2.2.原始数据及设计要求原始数据及设计要求4/2/20233l瓶子尺寸：大端直径瓶子尺寸：大端直径D=80mm，长度长度L=200mm，口径口径d=20mm。l推进距离推进距离S=600mm，推瓶机构应使推移推瓶机构应使推移接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱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，准备离瓶子，然后推头快速返回原位，准备进入第二个工作循环。进入第二个工作循环。l按生产率的要求，推程的平均速度按生产率的要求，推程的平均速度v=45mm/s，返回时的平均速度为工作返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。时的平均速度的三倍。l要求机构传动性能良好，结构紧凑，制要求机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。造方便。4/2/20234功能分解及工艺动作分解1.1.功能分解功能分解 为了实现洗瓶机清洗瓶子内外表面的为了实现洗瓶机清洗瓶子内外表面的总功能总功能,将功能分为将功能分为:推瓶功能和洗瓶功推瓶功能和洗瓶功能能.2.2.工艺动作过程工艺动作过程 要实现上述分功能要实现上述分功能,有下列工艺动作过程有下列工艺动作过程:(1)(1)推头作直线或者近似直线运动推头作直线或者近似直线运动,将瓶将瓶子沿导辊推到指定的位置子沿导辊推到指定的位置;4/2/20235 (2)在推头沿直线运动推动瓶子移动的程在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动;(3)同时同时,有原动件带动的刷子也同时在转有原动件带动的刷子也同时在转动动,当瓶子沿导辊移动时当瓶子沿导辊移动时,瓶子的外表面就瓶子的外表面就清洗干净清洗干净;(4)在瓶子移动过程中在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动同时在瓶子内转动,动作结束动作结束,则刷子移出则刷子移出瓶外瓶外.(5)瓶子洗净后离开导辊瓶子洗净后离开导辊,而推瓶机构急回而推瓶机构急回至推瓶初始位置至推瓶初始位置,进入下一个工作循环进入下一个工作循环.4/2/20236方案选择与分析 根据前述设计要求根据前述设计要求,推瓶机构应为一推瓶机构应为一具由急回特性的机构具由急回特性的机构,且为了提高工作效且为了提高工作效率率,一是行程速比变化系数一是行程速比变化系数K K尽量大一些尽量大一些;在推程在推程(即工作行程即工作行程)中中,应使推头作直线应使推头作直线运动运动,或者近似直线运动或者近似直线运动,以保证工作的以保证工作的稳定性稳定性,这些运动要求并不一定都能得到这些运动要求并不一定都能得到满足满足,但是必须保证推瓶中推头的运动轨但是必须保证推瓶中推头的运动轨迹至少为近似直线迹至少为近似直线,以此保证安全性以此保证安全性.4/2/20237推瓶机构的方案构思l推头的运动要求主要是满足急回特性推头的运动要求主要是满足急回特性,能能满足急回特性的机构主要有曲柄滑块机满足急回特性的机构主要有曲柄滑块机构构,曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构构.l运用前述创新设计的思想方法运用前述创新设计的思想方法,再考虑到再考虑到机构的急回特性和推头做往复直线运动机构的急回特性和推头做往复直线运动的特点，设计出了曲柄滑块机构，其主的特点，设计出了曲柄滑块机构，其主要参数如下表所示：要参数如下表所示：4/2/20238设计参数表项目项目参数参数推进距离推进距离s=600mm推程平均速度推程平均速度v=45mm/s回程平均速度回程平均速度v=1.3v极位夹角极位夹角=24.5 曲柄长度曲柄长度A=335mm连杆长度连杆长度B=850mm4/2/20239l本机构采用了曲柄滑块机构（本机构采用了曲柄滑块机构（如下页图如下页图示示），齿轮机构，瓶子的运动分为直线），齿轮机构，瓶子的运动分为直线运动和转动，直线运动由神进瓶里的曲运动和转动，直线运动由神进瓶里的曲柄滑块机构来完成，瓶子的转动由同向柄滑块机构来完成，瓶子的转动由同向转动的导辊来完成。利用瓶子的运动来转动的导辊来完成。利用瓶子的运动来清洗瓶子的内外表面。清洗瓶子的内外表面。刷子的运动由完成不同的功能来决定。刷子的运动由完成不同的功能来决定。清洗瓶子外侧的刷子由三个互相啮合的清洗瓶子外侧的刷子由三个互相啮合的齿轮带着它们不停的转动，而使它能够齿轮带着它们不停的转动，而使它能够保持不间断的接触，清洗表面污垢。洗保持不间断的接触，清洗表面污垢。洗瓶子内壁的刷子由一根连在滑块机构的瓶子内壁的刷子由一根连在滑块机构的刷子来完成，主要是利用刷子上的软毛刷子来完成，主要是利用刷子上的软毛4/2/202310机构运动简图4/2/202311 与内壁的摩擦来清洗内部，刷子连在曲与内壁的摩擦来清洗内部，刷子连在曲柄滑块机构上，有急回特性。柄滑块机构上，有急回特性。导辊的运动有定轴齿轮来完成，两个从导辊的运动有定轴齿轮来完成，两个从动轮的同向旋转带动导辊的同向转动，动轮的同向旋转带动导辊的同向转动，而带动瓶子转动。（而带动瓶子转动。（如下页图示如下页图示）4/2/202312导辊的俯视图4/2/2023134/2/202314
