机械原理毕业课程设计题目综合.pdf

机械原理毕业课程设计题目综合

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第四章课程设计题选

§4.1推瓶机构设计

一、设计题目

设计洗瓶机的推瓶机构。

图4.1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

个瓶子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送人导辊待推。

图4.1洗瓶机有关部件的位置示意图

二、原始数据和设计要求

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＝45mms，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。三、设计方案及讨论

根据设计要求，推头M可走图4.2所示轨迹，而且在l＝600mm的工作行程中作匀速

运动，在其前后作变速远动，回程时有急回运动特性。对这种运动要求，若用单一的常用

基本机构是不容易实现的。通常，要用若干个基本机构的组合，各司其职，协调动作，才

能实现。在选择机构时，一般先考虑选择满足轨迹要求的机构(基础机构)，而沿轨迹运动

时的速度要求，则往往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。

读者可查找相关资料――“实现预定轨迹的机构选例”，“具有急回特性的机构选例”

以及“实现预定轨迹的曲柄摇杆机构连杆曲线图谱”等作为进行本题方案设计时的参考。

了解到怎样组成机构才能得到所

需的轨迹和急回运动特性(如机构中作平面运动的构件上的点才可能产生一定的轨迹；

又如，要使机构具有急回运动特性，就必须使作匀速运动的主动件在工作行程和空回行程

中的转角大小不同)，以期对新的构思有所启迪。

实现本题要求的机构方案可以有很多，可用多种机构组合来实现。下面仅介绍几例供

参考。更多的方案有待读者去构思。

图4.2推头M的可走轨迹之一图4.3凸轮―铰链四杆机构方案

1．凸轮―四杆机构

如图4.3所示，铰链四杆机构1―2―3―4的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹，

点M的速度由匀速转动的凸轮通过构件3的变速转动来控制。此方案的曲柄1是从动件，

所以要注意增设渡过死点的措施。

图4.4五杆组合机构方案2．凸轮(或齿轮、或四连杆)―五连杆机构

确定一条平面曲线，有两个独立变量。因此，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，如

用凸轮机构、齿轮或四连杆机构来控制等等。图4.4所示构件1―2―3―4―5构成两

自由度五杆低副机构，1、4为它的两个输入构件，这两构件之间的运动关系用凸轮、齿轮

或四连杆机构来实现。

3．凸轮―全移动副四杆机构

图4.5所示全移动副四杆机构1―2―3―4是两自由度机构，构件2上的点M可精确

再现给定的轨迹，构件2的运动速度和急回特性由凸轮控制。这个机构方案的缺点是因水

平方向轨迹太长，造成凸轮机构从动件1的行程过大，而使相应凸轮尺寸过大，应设法子

以解决。

四、设计步骤1．设计和选择方案

分析设计要求、确定方案的过程已如前述。对于上述设计方案的选择，需根据机器的

工作要求，从以下几点出发来考虑。

(1)应能实现给定轨迹、速度和急回特性等要求。

(2)应有较高的生产率(可从改变工件的输送方式、选择合适的轨迹形式等方面来考

虑)。

(3)机构的运动简图在结构上能否实现(例如就本题而言，凸轮与从动件的锁合用什

么形式为好)；机构在机器中是否有合适的位置布置。

(4)机构尺寸应尽量紧凑，结构简单，构件数少。

(5)机构传力特性好，推头与工件的接触和脱离过程应能平稳过渡(无冲击)。(6)

制造方便。2．确定设计路线

以图4.4d所示方案为例。机构的设计路线和传动路线是不同的。

机构运