洗瓶機課程設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上前 言創(chuàng)新課程設計能夠提高我們機械類專業(yè)學生的創(chuàng)新能力，也是我們綜合應用所學的機械方面專業(yè)知識和技能解決問題，獲得工程技術訓練必不可少的實踐性教學環(huán)節(jié)。本次創(chuàng)新課程設計所選的題目是洗瓶機設計。洗瓶是食品行業(yè)包裝工藝流程中不可缺少的一環(huán)，設計出合理、高效的洗瓶機是包裝技術發(fā)展的必然要求。洗瓶機的種類很多，目前國內(nèi)市場上的洗瓶機有扭道式、箱式、滾筒式和立式等多種，其中以滾筒式洗瓶機和立式洗瓶機的應用最為廣泛，且立式洗瓶機后來居上，發(fā)展勢頭迅猛，已取代了滾筒式洗瓶機的傳統(tǒng)地位，目前國內(nèi)生產(chǎn)立式洗瓶機的代表廠家有長沙楚天、上海遠東、上海旭發(fā)、長沙正中等。在洗瓶機的設計中，結構

2、緊湊、清洗效果與除標效果成為人們最為關注的要點。洗瓶機是的常見機械，按照清洗的功能和能力有各式各樣的種類。一個完整的洗瓶機包含送料系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)以及后續(xù)的加工包裝系統(tǒng)。此次設計的洗瓶機，限于我們目前的知識水平和設計經(jīng)驗，我們僅僅是綜合考慮了一些關鍵因素及設計要求，應用所學的機械專業(yè)知識，初步的設計了簡單的洗瓶機的主要機構。目的是通過設計洗瓶機這一選題，進一步鞏固所學的機械專業(yè)理論知識，將理論與實踐相結合，作為一種初步的實踐性探索。由于我們的設計經(jīng)驗尚不夠豐富，錯誤及不足之處在所難免，敬請老師批評指正。目 錄第一章 設計任務 ······

3、;·····································31 設計題目 ···········

4、83;·······························32 洗瓶機的技術要求 ················

5、83;·················33 設計任務 ·······························&

6、#183;···········44 原始數(shù)據(jù) ·····································

7、;······4第二章 機械運動方案設計 ·································51 分析設計要求 ·······

8、;································52 推瓶機構方案選擇················

9、···················5方案一 凸輪-鉸鏈四桿機構 ······················6方案二 多個曲柄滑塊機構 ····&

10、#183;···················7方案三 五連桿機構 ····························&#

11、183;·8方案四 曲柄滑塊機構·····························9第三章 推瓶機構的尺寸設計···············&

12、#183;···············10第四章 傳動系統(tǒng)的設計 ································

13、;···121 傳動過程分析 ·······································12轉刷機構傳動過程 ····&

14、#183;··························12推瓶機構傳動過程 ·····················&#

15、183;·········13導輥機構傳動過程 ·······························132 傳動比的分配 ·····

16、3;·································13第五章 洗瓶機工作循環(huán)圖 ··············&

17、#183;··················16第六章 洗瓶機總體設計及其布局 ··························17第七章 其他機構的設計

18、計算 ······························18 1 轉刷傳動機構設計 ·················&

19、#183;················18 2 內(nèi)部清洗裝置的設計 ······························

20、3;19第八章 心得體會···········································21參考文獻····

21、···············································22第一章 設計任務書1、設計題目

22、洗瓶機主要是由推瓶機構、導輥機構、轉刷機構組成。待洗的瓶子放在兩個同向轉動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉。當推頭M把瓶子推向前進時，轉動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當前一個瓶子將洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已送入導輥待推。如圖1所示。圖 12、洗瓶機的技術要求表1 洗瓶機的技術要求方案號瓶子尺寸（長×直徑）mm，mm工作行程mm生產(chǎn)率個/min急回系數(shù)k電動機轉速r/minA100×2006003314403、設計任務 （1）.洗瓶機應包括齒輪、平面連桿機構等常用機構或組合機構。學生應該提出兩種以上的設計方案并經(jīng)分析比較后選定一種進行設計。 （2）.設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配

23、。 （3）.畫出機器的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。 （4）.設計組合機構實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進行運動分析。也可以設計平面連桿機構以實現(xiàn)運動軌跡，并對平面連桿機構進行運動分析。繪出運動線圖。 （5）.其他機構的設計計算。 （6）.編寫設計計算說明書。4、原始數(shù)據(jù)（1）、瓶子尺寸：長度L=100mm，直徑D=200mm。 （2）、推進距離S=600mm，推瓶機構應使推移接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后推頭快速返回原位，準備進入第二個工作循環(huán)。（3）、按生產(chǎn)率每分鐘3個的要求，推程的平均速度v=45mm/s，返回時的平均速度為工作時的平均速度的三倍。 （4）、電動機轉速為1440

24、 r/min。（5）、急回系數(shù)3。第二章 機械運動方案設計1、分析設計要求洗瓶機主要由推瓶機構、導輥機構、轉刷機構組成。設計的推瓶機構應使推頭M以接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準備第二個工作循環(huán)。根據(jù)設計要求，推頭M可走圖2 所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應作勻速直線運動，在回程時可有變速運動且回程時軌跡形狀不限，但不能反向撥動下一個瓶子，除此以外回程時必須有急回。圖2 推頭M運動軌跡對這種運動要求，若用單一的常用機構是不容易實現(xiàn)的，通常要把若干個基本機構組合起來，設計成一個組合機構。在設計組合機構時，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機構（基礎機構），而沿

25、軌跡運動時的速度要求，則通過改變基礎機構主動件的運動速度來滿足，也就是讓它與一個輸出變速度的附加機構組合。2、推瓶機構的選擇根據(jù)上述設計要求,推瓶機構應為一在工作行程時能作直線運動返回時具有急回特性的機構,為了提高工作效率,機構的急回系數(shù)K盡量大一些;在推程(即工作行程)中,應使推頭作直線運動,或者近似直線運動,以保證工作的穩(wěn)定性,這些運動要求并不一定都能得到滿足,但是必須保證推瓶中推頭的運動軌跡至少為近似直線,以此保證安全性。推頭的運動要求主要是滿足急回特性,能滿足急回特性的機構主要有（1）曲柄滑塊機構（2）凸輪機構（3）曲柄擺動導桿機構。運用前述設計的思想方法,再考慮到機構的急回特性和推頭

26、做直線運動的特點，根據(jù)要求得出如下四個方案。方案一 凸輪鉸鏈四桿機構如圖3所示，鉸鏈四桿機構的連桿2上點M走近似于所要求的軌跡，M點的速度由等速轉動的凸輪通過構件3的變速轉動來控制。推頭的運動可以由凸輪的外輪廓線來確定，而連桿機構可以使凸輪的推程放大，達到設計題目要求k=3。圖3凸輪-鉸鏈四桿方案缺點：該方案的原動件是凸輪，而曲柄1是作為從動件的，所以有死點存在，機構運動不平穩(wěn)，必須設計有足夠的措施沖過死點。由于工作行程要求直線或近似直線，所以桿長有一定的設計限制，為設計滿足要求的急回系數(shù)，還需設計合適的凸輪輪廓曲線。除此之外，推頭在推瓶子時與瓶底有碰撞，而推頭在推動瓶子在導輥上移動時摩擦較大

27、，須加載的驅動力也較大，綜合以上缺點采用此方案設計時較難。方案二 多個曲柄滑塊機構的組合如圖4所示，此洗瓶機的推瓶機構是由曲柄搖桿滑塊機構組成，當圖中1、2兩個搖桿長度比為1:2時，機構就能達到題目要求的急回系數(shù)為3。圖4多個曲柄滑塊機構方案缺點：該方案的機構都是由桿件連接的，在速度的傳動方面不太穩(wěn)定，而且機械效率不高。除此之外，推頭部分與機架之間有摩擦，又降低了機械效率，對推頭的壽命也有影響。所以綜合以上缺點該方案不宜采用。方案三 五連桿機構如圖5所示，具有兩自由度的連桿機構，都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特性。點M的速度和機構的急回特性可通過控制該機構的兩個輸入構件間的運動關系來得到。圖5五

28、連桿機構方案缺點：該方案中完全采用平面連桿設計，桿數(shù)較多，雖然容易制造，但由于推程較長，必然會導致機構上的動載荷和慣性力難平衡，會有累積誤差，且效率低。在五桿機構中，除此之外，該機構的設計方法主要為解析法和圖解法兩種方法，前者精確但計算復雜，后者相對簡單但有一定的誤差，總體設計難度較大。所以綜合以上缺點該方案不宜采用。方案四 曲柄滑塊機構（類似于牛頭刨床機構）如圖6所示，在此機構中只要極位夾角為90度時，洗瓶機的推頭部分就能實現(xiàn)急回系數(shù)k=3，而且題目要求推頭的推程為600mm，此機構也容易滿足。圖6曲柄滑塊機構方案優(yōu)點：該方案中急回系數(shù)和推程都容易滿足，推桿只在水平面運動不管是工進還是急回，

29、所以推頭能很平穩(wěn)地推進瓶子。而且此機構制作較簡便且承受的負載能力大，有較好的急回運動特性，計算尺寸也相對簡單，造價的成本也不高。除此之外該機構也容易實現(xiàn)瓶子內(nèi)外一起清洗。綜合以上四種方案可以看出，方案一、二、三的缺點較明顯優(yōu)點不突出，而方案四的優(yōu)點明顯，所以綜合考慮后采用方案四機構作為本洗瓶機的推出機構。第三章 推瓶機構的尺寸設計由設計要求知推瓶機構的急回系數(shù)k=3，所以該機構在返回時的平均速度為工作時速度的3倍，因此可由公式推出推瓶機構的極位夾角為90°，推瓶機構的極限位置如圖7所示，在極限位置時曲柄OA與搖桿BC相互垂直，極限位置為D、E兩點所在的位置。圖7推瓶機構極限位置圖因此

30、如圖所示 : 以曲柄滑塊機構在兩極限位置時進行機構尺寸的計算，因為極位夾角為90°，所以DBE=90°，由于是對稱關系OBA=45°，在極限位置時OAB=90°。由設計要求知兩個極限位置D、E之間的距離即為總推程DE=600mm，但DE所在的那個滑桿的長度L>600mm可以取成700mm。鉸鏈C到達中點的時候，CD=DE/2=300mm,所以BC=300mm,從而得出擺桿長BD=3002424.26mm，所以BC所在的滑桿設計的時候要大于424.26mm。OA與AB的值可任意取但兩者是相等的，只要保證O為一個周轉副即可所以取OA=AB150mm，O

31、B=1502=212.13mm。設計要求的工作行程的平均速度為45mm/s,而返回時的平均速度為工作行程的3倍，即回程速度為135mm/s。所以工作行程所用的時間t=600/4513.3s,回程所用的時間t=600/1354.4s,所以推頭在一個來回所用的總時間應為17.7s。由于題目中所要求的速度是接近于勻速，所以為了變于計算取推頭來回一趟的總時間為18s,也相當于曲柄OA轉一周為18s,所以曲柄OA角速度=2/18=0.35rad/s,曲柄OA的轉速n=1/18×60=3.33r/min。表2推瓶機構的尺寸參數(shù)極位夾角90°曲柄旋轉周期18s推桿長700mm曲柄角速度0

32、.35rad/s擺桿長500mm曲柄轉速3.33r/min曲柄長150mm第四章 傳動系統(tǒng)設計1、傳動過程分析傳動系統(tǒng)的設計簡圖如圖8所示，本傳動系統(tǒng)主要采用的是齒輪傳動與帶傳動相結合的方式，齒輪傳動具有工作可靠、使用壽命長、傳動效率高、結構緊湊的優(yōu)點，而帶傳動具有傳動平穩(wěn)、適合遠距離傳動的優(yōu)點。圖8傳動系統(tǒng)簡圖轉刷機構傳動過程如圖8所示，電動機帶動蝸桿1轉動，蝸桿1帶動蝸輪2轉動，皮帶輪4由與蝸輪2同軸的皮帶輪3通過皮帶帶著轉動，與皮帶輪4同軸的皮帶輪5通過皮帶帶動帶輪6轉動，帶輪6通過皮帶帶動帶輪7轉動同時也帶動與帶輪7同軸的齒輪8轉動，齒輪8帶動齒輪11、12、13、14、15轉動，在齒

33、輪11、13、15套上毛刷即可實現(xiàn)轉刷的轉動，其中蝸桿1采用的是右旋螺紋的蝸桿，各輪的轉動方向如圖所示。推瓶機構傳動過程如圖8所示，電動機帶動蝸桿1轉動，蝸桿1帶動蝸輪2轉動，與蝸輪同軸的齒輪9帶動齒輪10轉動，齒輪10與推瓶機構的曲柄相連即可實現(xiàn)曲柄的轉動，從而使推瓶機構能運行。在圖8中電動機的轉動方向是向里的，由于蝸桿1是右旋的所以齒輪9是逆時針旋轉的，那么齒輪10旋轉方向就是順時針的，推瓶機構就能實現(xiàn)工進和急回。導輥機構傳動過程如圖8所示，電動機帶動齒輪16轉動，齒輪16與齒輪17嚙合帶動齒輪17轉動，齒輪18與齒輪17同軸，齒輪18與齒輪19嚙合帶動齒輪19轉動，再由齒輪19帶動導輥轉

34、動。2、傳動比的分配推瓶推桿的曲柄是由一個齒輪作為主動輪來轉動的，因此由上面推瓶機構尺寸計算中得到主動輪的角速度與曲柄的角速度相同為0.35rad/s，轉速相同為3.33r/min 。由設計要求得電動機的轉速為1440r/min，那么推瓶機構的總傳動比i110=1440/3.33432，由于傳動比較大所以采用兩級傳動，先用蝸輪蝸桿將電動機轉速降速，再用齒輪傳動進行第二次降速。由于渦輪蝸桿傳動多用于減速傳動且它們之間的傳動比可取較大值，所以渦輪蝸桿之間的傳動比選為i12=80，那么齒輪之間的傳動比i910=432/80=5.4。蝸輪蝸桿基本參數(shù)的選擇，蝸桿選用單頭蝸桿也就是其齒數(shù)z1為1，那么蝸

35、輪的齒數(shù)z2為80，蝸桿的軸向模數(shù)mx與蝸輪的端面模數(shù)mt相等取為4，蝸桿分度圓直徑取d1=40mm,蝸輪分度圓的直徑取d2=mt×z2=4×80=320mm。齒輪基本參數(shù)的選擇，齒輪9、10之間的傳動比為5.4，齒輪9的齒數(shù)取z9為20，模數(shù)m為4，則其分度圓直徑為d9=z9×m=20×4=80mm。那么齒輪10的模數(shù)m也為4，由傳動比選擇齒輪10的齒數(shù)取z10為108，則其分度圓直徑為d10=z10×m=108×4=432mm。以上的數(shù)據(jù)都是根據(jù)機械設計一書選擇而來。表3傳動零件的各尺寸參數(shù)推瓶機構總傳動比i110432蝸輪蝸桿間

36、傳動比i1280蝸桿的頭數(shù)z11蝸桿的分度圓直徑d140mm蝸桿的軸向模數(shù)mx4mm蝸輪的齒數(shù)z280蝸輪的分度圓直徑d2320mm齒輪9、10間的傳動比i9105.4齒輪9、10的模數(shù)m4mm齒輪9的齒數(shù)z920齒輪9的分度圓直徑d980mm齒輪10的齒數(shù)z10108齒輪10的分度圓直徑d10432mm由于轉刷和導輥的轉速未給出，所以不好確定它們與電動機的傳動比，但是轉刷的轉速的改變可以通過改變皮帶輪3、4、5、6、7間的傳動比來實現(xiàn)，導輥轉速改變則可以通過改變齒輪16、17、18、19間的傳動比來實現(xiàn)。第五章 洗瓶機工作循環(huán)圖轉刷勻速旋轉導輥勻速旋轉推桿勻速推進急速退回曲柄轉角0°

37、;90°180°270°360°圖9洗瓶機工作循環(huán)圖洗瓶機中的轉刷、導輥、推桿、曲柄都是同時運動的，三個轉刷的轉向是相同的，兩個導輥的轉向也是相同的，曲柄順時針旋轉同時帶動推桿工進與急回。第六章 洗瓶機總體設計及其布局圖10洗瓶機總體設計及其布局圖洗瓶機的總體布局如圖10所示，其中推瓶機構是一個曲柄滑塊機構，該洗瓶機的特別之處在于它可以同時進行瓶子內(nèi)部和外部的清洗，外部是通過洗瓶機上部的轉刷來清洗，而內(nèi)部則是通過一根管壁帶有小孔的銅管利用從銅管小孔中噴出的細水柱進行清洗，由于導輥在旋轉帶動瓶子也旋轉，那么也就能清洗到瓶子內(nèi)部四周。內(nèi)部清洗裝置的具體設計見

38、下面其他機構的設計計算。第七章 其他機構的設計計算1、轉刷傳動機構設計 從電動機傳出的速度首先經(jīng)過蝸輪蝸桿進行一次減速，再經(jīng)過皮帶輪3、4、5、6分別進行二次和三次減速，具體連接方式如圖10所示，而在這主要討論兩個帶輪之間的連接及傳動，具體如圖11所示，主動輪1通過皮帶帶動從動輪2從轉動，傳動比與它們各自的半徑比值成反比。由于沒有給出確切的轉刷轉速所以不好確定具體的傳動比，一旦轉刷的轉速確定就可算出電動機與轉刷的總傳動比，再分配傳動比給各組帶輪。帶型選用普通V帶傳動中的Y型，詳細尺寸見下圖12和表4。1主動輪，2從動輪，3皮帶圖 11圖12表4普通V帶截面參數(shù)頂寬b（mm）節(jié)寬bp高度h楔角單位長度質量65.3440°0.022、內(nèi)部清洗裝置的設計 本洗瓶機內(nèi)部清洗主要是利用水來清洗，具體是利用一根管壁帶有小孔的銅管，在銅管中通入具有一定壓力的水流讓其從小孔中噴出以達到清洗瓶子內(nèi)部的效果，具體設計方案見圖13。圖13內(nèi)