（1） 运动是否具有确定的运动

该机构中构件n=5（注意凸轮2和3固定在一起同时转动，因此只能算一个构建）。在各个构件构成的的运动副中低副Pl=6，杆4和杆5分别与两凸轮构成两个高副Ph=2。机构中不存在虚约束和局部自由度。由以上条件可知：机构的自由度F=3n-(2Pl+Ph)=3×5—（2×6+2）=1，由此可见，该机构具有确定的运动。

（2）机构的合理性：

该构件采用两个凸轮分别控制推头的水平运动和垂直运动，将推头复杂的运动分解到X轴和Y轴，根据推头的运动要求，设计了控制进程回程的机构---凸轮和齿轮，还有控制竖直运动的凸轮，因此设计凸轮较为方便，而且能保证推头能够平稳的运动。但同时由于凸轮的不平衡，在运转过程中，会引起整个机构的震动，会影响整个机构的寿命。在设计中尽量使凸轮的重量小一些，减小因为凸轮引起的整个机构的不平衡和机器的震动。也可以在凸轮上设置不平衡质量使惯性半径达到最小。 （3）方案评价：

1优点：齿轮的传动比，可以满足推头的水平位移，可精确定位推头M的运动轨迹，根据所学的知识就能方便的设计出所需的路径曲线图，然后通过解析法精确的设计出凸轮的外轮廓曲线。 2不足：不知道

方案二：曲柄摇杆机构

图3 曲柄摇杆机构

方案分析：

.. ..

A. 优缺点分析：

1） 该连杆具有对成性。当BC=CD=CE时，其连杆上E点生成连杆曲线，有一段是直线，一段近似为圆弧。在ab段非常近似等速精确直线运动。

2） 自由度计算：活动构件个数为3，在各个构件构成的的运动副中转动副是4，机构中没有虚约束，由以上条件可知：机构的自由度F=3n-(2pl+ph)-F’=3*3-2*4=1，自由度为1，由此可见，该机构具有确定的运动。

3)该机构比较简单，但是可能存在刚性或柔性冲击。

方案三:凸轮——铰链四杆机构

可行性：

（1）此机构使用凸轮和连杆机构，构造简单，所占空间小，维修、检测都很方便。

（2）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，达到设计题目要求的行程速度系数比K=3。

（3）该机构中构件数n=5。在各个构件构成的的运动副中低副是6，滚子6和凸轮1构成一个高副，机构中不存在虚约束，滚子6处存在一个局部自由度。由机构的自由度计算公式得：F=3n-(2Pl+Ph)=3×5-（2×6+1）-1=1,所以该机构具有确定的运动。

不足：

.. ..

(1)推头在推瓶子时与瓶底有碰撞，而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，所以不合理，凸轮和曲柄的运动都存在死点，使机构运行不平稳。

(2)由于刷子与导辊的距离是一定的，所以如果是清洗象啤酒瓶一样的瓶子，刷子很难清洗到瓶颈的部分，这也是此机构的一个不足之处。

（3）机器运转由于凸轮的不平衡，在使用过程中可能会有噪音；凸轮机构为高副机构，不宜承受较大的载荷。同时也需要经过多次的调试，试验才能得出正确的推头运动路径，再通过凸轮的设计控制使推头进程匀速，回程又同时具有急回这样的特性。

七、 方案的确定及其分析

综合上述情况，我们小组认为最后一种方案比较合理一些，可以近似匀速推过去，且可以急回。并且把复杂的运动分解到水平和竖直方向上。而且计算来稍微方便一些。因此，我们选择了最后一种方案。

Y方向的位移

控制推杆沿着Y方向的凸轮

（1）在设计时先要确定凸轮机构的基本尺寸 设初步确定凸轮的基圆半径为=310mm。其次要选定推杆的运动规律，因为此凸轮只控制方向而为对推头水平推瓶子有影响，故推程和回程均选一次多项式。 （2 ） 求凸轮的轮廓线

对于对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构，凸轮的轮廓线的坐标可根据 X=（+s）+e， y=（+s）—e 其中e=0 上式简化为X=（+s） ，y=（+s）

1）远休止 ： ==π =0 =[0,π]

2）推程阶段： =3π/10 = h/ =[0,3π/10] 3) 远休止： ==2π/5 =180 =[0,2π/5] 4) 回程阶段： =3π/10 == h[1-/] =[0,3π/10]

（1） 推程段的压力角 α=

取计算间隔为，将以上各相应值代入式（a）中计算凸轮轮廓线上各点的坐标值。在计算时：在推程阶段取σ= ，在远休止阶段取σ= ，在回程阶段取σ= +，在近休止阶段取σ= +。 计算结果见下表3： 表3 σ 0 5 10 ………… ………… 345 ………… ………… s x y α 0 0 0 0 27.00462 53.80392 ………… ………… 310 308.8216 305.2952 ………… ………… ………… ………… 60 -96.8536 357.0986 .. ..

350 355 360

40 20 0 -61.844 -29.7939 -0.98744 344.4928 328.6523 309.9984 由上表格最右侧的数据可知推程阶段压力角满足条件，故所选基圆正确。 用描点法得凸轮的轮廓线如下： 图11

推杆的位移曲线如下：

X方向的运动方程 A. 计算公式：

..

图12

..

(1)令LAB=L1, LCD=L3, LAC=L6, 摇块与导杆的最大摆角φmax ，

φ

max

=2arctan（Hmax/2T ）

(2)极位夹角θ=(K-1)/(K+1)*180，其中K为行程速比系数 (3)曲柄长度LAB=L1=L6 (sin?/2 ) =L6 (sin?/2 ) (4)导杆长度LCD=L3=T/Sinφ3

(5)曲柄的角速度ω1 = -nπ/30 式中负号是指曲柄1的转向为顺时针方向与规

定的逆时针方向为正向反。

.. ..