洗瓶機設(shè)計 機械原理課程設(shè)計

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1、 廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院 課 程 設(shè) 計（論文） 課程名稱_________機械原理____ 題目名稱_____洗瓶機__________ 學(xué)生學(xué)部（系）__機械工程系__ 專業(yè)班級___08機械（3）班__ 學(xué) 號___12010803027___ 學(xué)生姓名_____陳永峰________ 指導(dǎo)教師______________________ 2010年 6 月 30 日 洗瓶機設(shè)計——目錄 一、設(shè)計任務(wù)書 ……………………………………………………………

2、…3 二．機械運動方案設(shè)計………………………………………………………4 三、機械總體結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………………………………7 四、機械傳動系統(tǒng)設(shè)計 ……………………………………………………8 五、主要零部件的設(shè)計計算 ………………………………………………8 六、執(zhí)行機構(gòu)和傳動部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 …………………………………9 七、最終設(shè)計方案和機構(gòu)簡介 ……………………………………………10 八、自我評價…………………………………………………………………14 九、參考文獻…………………………………………………………………15

3、方案設(shè)計說明 設(shè)計題目：洗瓶機 設(shè)計要求 洗瓶機主要由推瓶機構(gòu)、導(dǎo)輥機構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機構(gòu)組成。如圖1-1所示，待洗的瓶子放在兩個同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥倒動瓶子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)推頭M把瓶子向前推進時，轉(zhuǎn)動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當(dāng)前一個瓶子將洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。 （1）推瓶機構(gòu)應(yīng)使推頭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(zhǔn)備進入第二個工作循環(huán)。 （2）按生產(chǎn)率的要求，返回時的平均速度為工作行程平均速度的3倍。 （3）機構(gòu)傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。 一、設(shè)計任務(wù) 試設(shè)計一洗瓶機，能實現(xiàn)清洗瓶子內(nèi)外

4、表面的功能。 （1） 根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖； （2） 進行推瓶機構(gòu)的選型，以實現(xiàn)洗瓶動作要求； （3） 根據(jù)選定的原動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案，分配傳動比，并在圖紙上畫出傳動方案圖； （4） 機械運動方案的評定和選擇； （5） 對執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算； （6） 對執(zhí)行機構(gòu)進行運動分析，畫出運動線圖，進行運動模擬； （7） 畫出機械運動方案簡圖； （8） 編寫設(shè)計計算說明書。 二、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 瓶子尺寸：大端直徑D=80mm，長度L=200mm，口徑d=20mm。 推進距離S=600mm，推瓶機構(gòu)應(yīng)使推移接近均勻的速度

5、推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后推頭快速返回原位，準(zhǔn)備進入第二個工作循環(huán)。 按生產(chǎn)率的要求，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。 如圖所示： 工藝動作分推瓶和洗瓶兩部分，具體過程如下： (1) 推頭作直線或者近似直線運動,將瓶子沿導(dǎo)輥推到指定的位置； (2) 在推頭沿直線運動推動瓶子移動的程中,瓶子同時跟著兩同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動； (3) 同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉(zhuǎn)動,當(dāng)瓶子沿導(dǎo)輥移動時,瓶子的外表面就清洗干凈； (4) 在瓶子移動過程中,清洗內(nèi)表面的刷子同時在瓶子內(nèi)轉(zhuǎn)動,動作結(jié)束,則刷子移出瓶外； (5)瓶子洗凈后離開導(dǎo)輥,

6、而推瓶機構(gòu)急回至推瓶初始位置,進入下一個工作循環(huán)。 三、參與人數(shù) 2～3人，每人設(shè)計一個方案。 四、結(jié)題要求 1、設(shè)計能能滿足上述一、二兩項要求的機構(gòu)方案，交繪制機構(gòu)運動簡圖一張(1號圖紙)； 2、進行傳動計算，交設(shè)計說明書一份。 一、設(shè)計任務(wù)書 (1) 設(shè)計題目 (2) 本機采用旋轉(zhuǎn)式，兩邊同時工作，瓶子進入內(nèi)刷后，由內(nèi)刷盤帶動瓶子旋轉(zhuǎn)。瓶子底部設(shè)有固定底刷，四周按有旋轉(zhuǎn)外刷，并且裝有噴水頭，在刷洗瓶子內(nèi)部的同時，外部、底部、瓶口處都能同時清刷，從而達到一次性刷洗潔凈的目的，并可刷洗各種異形瓶 圖

7、1 洗瓶機工作示意圖 設(shè)計洗瓶機。如圖1 所示，待洗的瓶子放在兩個同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)推頭M把瓶子推向前進時，轉(zhuǎn)動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當(dāng)前一個瓶子將洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。 洗瓶機的技術(shù)要求見表1。 表1 洗瓶機的技術(shù)要求 方案號 瓶子尺寸 （長直徑） mm，mm 工作行程 mm 生產(chǎn)率 個/s 急回系數(shù)k 電動機轉(zhuǎn)速 r/min A φ100200 600 15 3 1440 (2) 設(shè)計任務(wù) 1.洗瓶機應(yīng)包括齒輪、平面連桿機構(gòu)等常用機構(gòu)或組合機構(gòu)。 2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并

8、確定其傳動比分配。 3.畫出機器的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。 4.設(shè)計組合機構(gòu)實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進行運動分析。也可以設(shè)計平面連桿機構(gòu)以實現(xiàn)運動軌跡，并對平面連桿機構(gòu)進行運動分析。繪出運動線圖。 5.其他機構(gòu)的設(shè)計計算。 6.編寫設(shè)計計算說明書。 (3) 設(shè)計要求 1.工作原理 為了清洗瓶子，需將瓶子推入同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)，推動瓶子沿導(dǎo)輥前進，轉(zhuǎn)動的刷子就將瓶子洗凈。它的主要動作是將瓶子沿著導(dǎo)輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動。 2.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

9、構(gòu)應(yīng)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(zhǔn)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(zhuǎn)速為1440 r/min。 （5）急回系數(shù)3。 二、機械運動方案設(shè)計 (1)分析設(shè)計要求 可知：洗瓶機主要由推瓶機構(gòu)、導(dǎo)輥機構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機構(gòu)組成。設(shè)計的推瓶機構(gòu)應(yīng)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(zhǔn)備第二個工作循環(huán)。 根據(jù)設(shè)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(yīng)作勻速直線運動，在工作段前后可有變速運動，

10、回程時有急回。 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(gòu)是不容易實現(xiàn)的，通常要把若干個基本機構(gòu)組合，起來，設(shè)計組合機構(gòu)。 在設(shè)計組合機構(gòu)時，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機構(gòu)（基礎(chǔ)機構(gòu)），而沿軌跡運動時的速度要求，則通過改變基礎(chǔ)機構(gòu)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(gòu)組合。 (2) 推瓶機構(gòu)選擇 推瓶機構(gòu)的方案：根據(jù)前述設(shè)計要求,推瓶機構(gòu)應(yīng)為一具有急回特性的機構(gòu),為了提高工作效率,一是行程速比變化系數(shù)K盡量大一些;在推程(即工作行程)中,應(yīng)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

11、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(gòu)主要有曲柄滑塊機構(gòu),曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)和曲柄擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。 運用前述設(shè)計的思想方法,再考慮到機構(gòu)的急回特性和推頭做往復(fù)直線運動的特點， 所以根據(jù)要求，本機構(gòu)采用了五桿組合機構(gòu)，由齒輪和四連桿機構(gòu)來實現(xiàn) 1.凸輪－鉸鏈四桿機構(gòu)方案 如圖3所示，鉸鏈四桿機構(gòu)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(zhuǎn)動的凸輪通過構(gòu)件3的變速轉(zhuǎn)動來控制。由于此方案的曲柄1是從動件，所以要注意度過死點的措施。 圖3 凸輪－鉸鏈四桿機構(gòu)的方案 2.五桿組合機構(gòu)方案

12、 確定一條平面曲線需要兩個獨立變量。因此具有兩自由度的連桿機構(gòu)都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特征。點M的速度和機構(gòu)的急回特征，可通過控制該機構(gòu)的兩個輸入構(gòu)件間的運動關(guān)系來得到，如用凸輪機構(gòu)、齒輪或四連桿機構(gòu)來控制等等。圖4 所示為兩個自由度五桿低副機構(gòu)，1、4為它們的兩個輸入構(gòu)件，這兩構(gòu)件之間的運動關(guān)系用凸輪、齒輪或四連桿機構(gòu)來實現(xiàn)，從而將原來兩自由度機構(gòu)系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng)（如下圖所示）。 三、機械總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了清洗瓶子的外表和里面，需將瓶子推入同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)，推動瓶子沿導(dǎo)輥前進，內(nèi)外轉(zhuǎn)動的刷子就將瓶子洗凈。它的主要動作

13、是將瓶子沿著導(dǎo)輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動。 要實現(xiàn)上述分功能,有下列工藝動作過程: (1)推頭作直線或者近似直線運動,將瓶子沿導(dǎo)輥推到指定的位置; (2)在推頭沿直線運動推動瓶子移動的程中,瓶子同時跟著兩同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動; (3)同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉(zhuǎn)動,當(dāng)瓶子沿導(dǎo)輥移動時,瓶子的外表面就清洗干凈; (4)在瓶子移動過程中,清洗內(nèi)表面的刷子同時在瓶子內(nèi)轉(zhuǎn)動,動作結(jié)束,則刷子移出瓶外. (5)瓶子洗凈后離開導(dǎo)輥,而推瓶機構(gòu)急回至推瓶初始位置,進入下一個工作循環(huán). 四、機械傳動系統(tǒng)設(shè)計 （1）能實現(xiàn)預(yù)期運動執(zhí)行構(gòu)件協(xié)調(diào)配合工

14、作等運動要求,把原動機輸出 的轉(zhuǎn)矩傳遞到執(zhí)行構(gòu)件 （2）執(zhí)行機構(gòu)所需的力很小，主要工作在于進行運動分析。可以選擇傳動的齒輪 m = 3mm, 這樣可以減小傳動系統(tǒng)的體積，又可以減少傳動齒輪數(shù)，提高效率。 五、主要零部件的設(shè)計計算 凸輪—全移動副四桿機構(gòu).其主要參數(shù)如下表所示： 項目 參數(shù) 推進距離 s=600mm 推程平均速度 v=45mm/s 回程平均速度 V’=3v 六、執(zhí)行機構(gòu)和傳動部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 本機構(gòu)由導(dǎo)輥和刷子組成 （1）刷子由三個互相嚙合的齒輪帶著它們不停的轉(zhuǎn)動，而使它能夠保持不間斷的接觸，清洗污垢。 （2）導(dǎo)輥的運動由定軸帶輪來完

15、成，兩個帶輪的同向旋轉(zhuǎn)帶動導(dǎo)輥的同向轉(zhuǎn)動，而帶動瓶子轉(zhuǎn)動。（ 如下圖示 ） 導(dǎo)輥的俯視圖 （3）推瓶機構(gòu)和洗瓶機構(gòu)組合 本機構(gòu)采用了五桿組合機構(gòu)（ 如下頁圖示 ），齒輪機構(gòu)，瓶子的運動分為直線運動和轉(zhuǎn)動，直線運動由五桿組合機構(gòu)來完成，瓶子的轉(zhuǎn)動由同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥來完成。利用瓶子的運動來清洗瓶子的內(nèi)外表面。 刷子的運動由完成不同的功能來決定。清洗瓶子的刷子由三個互相嚙合的齒輪帶著它們不停的轉(zhuǎn)動，而使它能夠保持不間斷的接觸，清洗表面污垢。 （4）傳動機構(gòu) 最終選用的機構(gòu)中刷子的轉(zhuǎn)動軸、導(dǎo)輥的軸、執(zhí)行機構(gòu)主動件的軸兩兩垂直。所以通過帶輪傳動來實現(xiàn)各方向的改變 本洗瓶機

16、優(yōu)點 1．本機為雙端式結(jié)構(gòu)形式洗瓶機，減少凈瓶污染。 2．本機主傳動采用電機變頻同步控制，并在各軸的減速器上配有過載保護裝置。傳動機構(gòu)簡單，效率高，安全可靠。 3．進出瓶機構(gòu)采用齒輪驅(qū)動的星形輪連桿機構(gòu)，傳動平穩(wěn)、可靠、噪音小。并帶有進出瓶自動回程功能。 4．本機采用一個預(yù)噴淋槽，三個堿液浸泡槽、一個熱水浸泡槽、一個熱水噴淋槽、一個溫水噴淋槽和一個清水噴淋槽的噴淋浸泡殺菌方式，使瓶子得到徹底的清洗。 5．除標(biāo)機構(gòu)：采取機外三次除標(biāo)，網(wǎng)外除標(biāo)方式。 6．噴淋系統(tǒng)：進瓶端采用上、下噴淋預(yù)熱，防止對后工序污染。三個堿液槽上部均帶有內(nèi)外噴淋，以增加堿液接觸時間。后端分為熱水Ⅰ、熱

17、水Ⅱ、溫水、清水四個區(qū)段的噴淋，瓶的外表面固定噴淋，瓶內(nèi)采取旋轉(zhuǎn)式噴淋，和固定噴淋方式，以減少瓶內(nèi)清洗死角。 7．加熱系統(tǒng)：采取蒸汽加熱，提高熱交換率，充分利用能源。 8．箱體：本機共有六個箱體組成，各箱體之間的連接方式采用預(yù)連接后現(xiàn)場焊接，以防箱體之間滲漏。 9．整機傳動系統(tǒng)采用變頻同步調(diào)速技術(shù)、控制系統(tǒng)運用人機界面技術(shù)，采用全漢字和多形式色彩圖案等先進的自動控制技術(shù)，整機自動化程度高。 10．本機帶有自動除渣及噴淋過濾自動清洗裝置及手動清洗裝置。 11．本機瓶盒為為全鋼材料制作，瓶盒頭部裝有塑料瓶嘴。瓶盒錐體處開有多條長孔，更有利于瓶子各部位噴沖。 自我評價

18、機械設(shè)計并不是一件簡單的工作，在一定要求下設(shè)計一種機構(gòu)也不是想象中的那么容易。其次，使我正視了機械設(shè)計工作者應(yīng)該具備的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。再次，使我樹立了信心，要努力學(xué)好機械各專業(yè)?！稒C械原理》作為機械類專業(yè)學(xué)生的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，在教學(xué)計劃中占有十分重要的地位。作為實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的課程設(shè)計，是對學(xué)生較為全面的設(shè)計能力訓(xùn)練，它不僅可以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的設(shè)計思路，分析和解決工程實踐問題的能力，還應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生開拓創(chuàng)新意識，激發(fā)其研制新機器、開發(fā)新產(chǎn)品的熱情。我們在設(shè)計過程中不斷豐富和完善產(chǎn)品的設(shè)計信息，直到完成整個產(chǎn)品設(shè)計；設(shè)計過程是一個逐步求精和細化的過程，設(shè)計初期，我們對設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)關(guān)系和參數(shù)表達

19、往往是模糊的，許多細節(jié)在一開始不是很清楚，隨著設(shè)計過程的深入，這些關(guān)系才逐漸清楚起來；機械設(shè)計過程是一個不斷完善的過程，各個設(shè)計階段并非簡單的安順序進行，為了改進設(shè)計結(jié)果，經(jīng)常需要在各步驟之間反復(fù)、交叉進行，指導(dǎo)獲得滿意的結(jié)果為止 我們將運動分析、力分析和常用機構(gòu)設(shè)計等需大量占用時間的工作由計算機自動完成，我們可以根據(jù)需要調(diào)用。使我們有充足的時間用于進行機械傳動系統(tǒng)方案的擬定和選擇最佳傳動方案，使我們有充足的時間進行機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計，并能對創(chuàng)新機構(gòu)進行綜合評價和選擇，有充足的時間分析方案設(shè)計、方案選擇中遇到的各類問題，在計算機輔助下，最優(yōu)地解決各種問題。這對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)將是極為有效的方法

20、和手段。 參考文獻 1．《機械原理》鄒慧君等主編，高等教育出版社，1999 2．《機械原理課程設(shè)計手冊》鄒慧君主編，高等教育出版社，1998 3．《沖壓自動化與壓力機改造》權(quán)修華等主編，安徽科學(xué)技術(shù)出版社，1992 4．《鍛壓機械及其有限元計算》林道盛等主編，北京工業(yè)大學(xué)出版社，1998 5．《機械設(shè)計學(xué)》，魯明山等，北京航空航天大學(xué)出版社 6．《機械制造工程實踐》費從榮等主編，中國鐵道出版社 7．《機械設(shè)計基礎(chǔ)（下冊）》張瑩主編，機械工業(yè)出版社 8．《機械原理課程設(shè)計》曲繼方主編，機械工業(yè)出版社 9．《機械設(shè)計課程設(shè)計》任嘉卉等主編，北京航空航天大學(xué)出版社 10

21、．《實用沖壓技術(shù)》上海市技術(shù)革新展覽會編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 11．《機械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組編，化學(xué)工業(yè)出版社 12．《機構(gòu)分析與設(shè)計》華大年等主編，紡織工業(yè)出版社 13．《設(shè)計方法學(xué)》黃純潁主編，機械工業(yè)出版社 14．《連桿機構(gòu)》伏爾默 J主編，機械工業(yè)出版社 15.《機械傳動設(shè)計手冊》江耕華等主編，煤炭工業(yè)出版社 16．《機械運動方案設(shè)計手冊》鄒慧君主編，上海交通大學(xué)出版社 16 廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院機械原理課程設(shè)計 洗瓶機