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2.2.3 曲柄摇杆机构
根据设计要求,一般可首先考虑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,则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足要求,也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。有如下方案:
图 2-2-3 曲柄摇杆机构方案
2.3 运动方案的比较和拟定
(1)凸轮-铰链四杆机构方案:
分析该方案可知,原动件是凸轮,而曲柄作为从动件,有死点,必须设计有足够的措施冲过死点。由于工作行程要求是直线或近似直线,所以杆长有一定的设计限制,为设计满足要求的急回系数,还需设计合适的凸轮轮廓曲线。
(2)五杆组合机构方案
在五杆机构中,有两个输入构件,按照预定的轨迹要求和急回系数,设计杆长和基础构件的轮廓曲线。设计的方法主要为解析法和图解法,前者精确但计算复杂,后者相对简单但有一定的误差。总体难度较大。
(3)曲柄摇杆机构
该机构此机构有较好的急回运动特性,可达到题目要求的回程速度是推程速度的3.5倍。 可设计出满足要求的机构运动方案。
综上所述,采用曲柄摇杆机构的方案显然较有优势,省去了设计凸轮轮廓曲线的繁杂。有较强的可操作性。
3 机械总体结构设计
3.1机械总体结构的设计
选用曲柄摇杆作为执行机构,利用给定的电动机,通过多级减速达到预定的速度传动。设计了如下图3-1所示总体机械机构
如图3-1所示,整个机械系统的动力由一个转速为1440r/min的电机提供,经过带轮1.2的一次减速传递到一对渐开线圆柱齿轮进行二次减速,然后根据不同的需要将速度分成两支:一支直接传递给带动毛刷的齿轮,以带动毛刷转动,此速度相对于曲柄所需的转速显然大得多,另一分支,因速度相对于曲柄所需的速度来说仍然较高,采用行星轮系再次减速,在传递给曲柄。但是两导辊也需要动力,故而根据需要采用了一对相同的圆锥齿轮,将速度变向,其大小与曲柄的转速相同。如此整个洗瓶机的整体结构设计方案便定下来了。 3.2 机械工作循环图的编制
根据设计要求,我们采用的是曲柄摇杆机构。曲柄作为原动件即输入构件,我们就以曲柄所转过的角度为参照依据,设计其它构件的工作行程。根据设计要求,工作行程是500mm,急回系数是3.5,两导辊匀速的转动,主要是负责翻转瓶子,上方的毛刷在整个清洗过程中是一直以一定的速度运数转动的。根据急回系数,我们推算了带动推杆转动的曲柄的转角。在整个工作行程中,
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曲柄转角为280°,剩余的80°为回程时所转角度。综合考虑各执行构件的协调配合,设计了机械的工作循环图如下:
图 3-2 机械工作循环图 导辊 旋转 推杆 曲柄转角
0°
90°
匀速推进 180°
270°
280°
退回 360°
56毛刷1372411行星轮系12131410导辊891-- 2-- 3-- 写清楚图中零件名称
把下页文字提上
对图进行编辑
图 3-1机械结构总体设计方案
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4 机械传动系统设计
V104.9WR80°
图 4-1 机械传动系统设计?
4.1 机械传动系统传动比的计算
根据急回系数及工作行程设计了如上图机构,分析其速度。设已知行程S,急回系数为K,回程时间为t,生产率为n个每分则工作行程时间为3.5t,加工一个工件的平均速度为T,
60TS,T?Kt?t?(K?1)t,t?。推程速度V?,而V?RW,其中R为曲柄的nK?1tn固定铰至行程中点的距离进而求出曲柄角速度W。又因为W?2?f?2?,所以曲柄转速
6060W30W。 n??2??T?根据以上分析计算得到参数如下表4的参数列表。 从带轮1传动到锥齿轮8的传动比i18?1440r2z4?iae,其中iae为所设计的行星轮系的传动比,4.88r1z3r1,r2,分别为带轮1和2 的半径。
1440r2z4r5i1????,z3,z4分别为啮合齿轮3,4的齿数,r5,r6分别为带轮5,6的半径。
80r1z3r6综合考虑,齿数分配如下:
i18?1440r2z4?iae,其中iae为渐开线齿轮行星传动比, 4.88r1z3144030060i18????73.87?295;
4.8815030i113??i18;
1440r2z4r530060180i1????????18;
80r1z3r61503040
不留白
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表 4-1各参数列表
项目
电机转速(r/min) 推程位移(mm) 生产率(个/min) 平均每个耗时(s) 急回系数K 推程用时(s)
推程平均速度(mm/s) 曲柄铰至中点距离(mm) 曲柄转速(r/min) 总传动比
值 1440 500 5 12 3.5 2.666666667 53.57142857 104.9 4.879208154 295.13
4.2 机械传动系统机构的设计
根据以上分析,设计了如下图所示的传动机构:从电动机传出的动力经过带轮1、2减速,传给一对渐开线圆柱齿轮3、4第二次减速,从齿轮4传出的动力开始分支:一部分传给带轮5、6进一步减速输送给毛刷传动齿轮,各毛刷的转速大小一致,另一部分由于速度仍然比较大,选用3K型的NGWN型渐开线行星轮系进一步减速。最终速度减为所需速度,直接由8处的动力带动曲柄摇杆机构的曲柄转动。并且,通过一对圆锥齿轮将速度变向,传递给两个导辊,其间的传动比都为1。如此,整个洗瓶机的传动机构设计便完成了。详见图4-2所示。
5 执行机构和传动部件的结构设计
5.1 计算分析
根据设计要求推进距离S=500mm,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。按生产率每分钟5个的要求,推程的平均速度v=53.57mm/s,返回时的平均速度为工作时的平均速度的3.5倍。 利用摇杆的急回特性综合考略行程要求设计了如下执行机构。该机构主要有曲柄摇杆,和推头部分组成。当曲柄与摇杆垂直时的两个极限位置之间推头走过的位移即为所需的行程,因为急回系数是3.5,即回程的的速度是工作行程时间的3.5倍。假设回程时间为t ,则工作行程时间为3.5t,因为曲柄是匀速转动的,时间t即等价于转角,只要3.5????360?,??80?即可满足要求。 5.2 结构设计
根据以上的设计计算分析,采用AutoCAD2007软件,行程为500和急回角为80°设计了如下图5-2所示的传动机构。
﹖
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51512371489 图 4-2传动机构简图
1、毛刷在哪里,和岛2辊位置关系错误 2、写出零件名称及相应编号
毛刷1213导辊2导辊141150080°
图 5执行机构和传动部件结构设计
请给各杆编号,并给出原动件 在图上写出杆长
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