机械原理设计任务书
题目十二 洗瓶机
1 设计题目
图17 洗瓶机工作示意图
设计洗瓶机。如图17 所示，待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子推向前进时，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入导辊待推。
洗瓶机的技术要求见表17。
表17 洗瓶机的技术要求
方案号 瓶子尺寸
（长×直径）
mm，mm 工作行程
mm 生产率
个/s 急回系数k 电动机转速
r/min
A φ100×200 600 15 3 1440
B φ80×180 500 16 3.2 1440
C φ60×150 420 18 3.5 960
2设计任务
1.洗瓶机应包括齿轮、平面连杆机构等常用机构或组合机构。
2.设计传动系统并确定其传动比分配。
3.画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。
4.设计组合机构实现运动要求，并对从动杆进行运动分析。也可以设计平面连杆机构以实现运动轨迹，并对平面连杆机构进行运动分析。绘出运动线图。
5.其他机构的设计计算。
6.编写设计计算说明书。
7.学生可进一步完成：洗瓶机推瓶机构的计算机动态演示等。
3设计提示
分析设计要求可知：洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。设计的推瓶机构应使推头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。
根据设计要求，推头M可走图18 所示轨迹，而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动，在工作段前后可有变速运动，回程时有急回。
图18 推头M运动轨迹
对这种运动要求，若用单一的常用机构是不容易实现的，通常要把若干个基本机构组合，起来，设计组合机构。
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（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，也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。
实现本题要求的机构方案有很多，可用多种机构组合来实现。如：
1.凸轮－铰链四杆机构方案
如图19 所示，铰链四杆机构的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹，M点的速度由等速转动的凸轮通过构件3的变速转动来控制。由于此方案的曲柄1是从动件，所以要注意度过死点的措施。
图19 凸轮－铰链四杆机构的方案
2.五杆组合机构方案
确定一条平面曲线需要两个独立变量。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征。点M的速度和机构的急回特征，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20 所示为两个自由度五杆低副机构，1、4为它们的两个输入构件，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，从而将原来两自由度机构系统封闭成单自由度系统。
a) b)
c) d)
图20 五杆组合机构的方案
3.凸轮-全移动副四杆机构
图21 所示全移动副四杆机构是两自由度机构，构件2上的M点可精确再现给定的轨迹，构件2的运动速度和急回特征由凸轮控制。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的行程过大，而使相应凸轮尺寸过大。
图21 凸轮-全移动副四连杆机构的方案
4.优化方法设计铰链四杆机构
可用数值方法或优化方法设计铰链四杆机构，以实现预期的运动轨迹（图18 ）运动轨迹的具体数值由设计者画图确定，一般不要超过9个点的给定坐标值。