啤酒瓶洗瓶機的設計【含CAD圖紙、說明書】【三維SolidWorks】,含CAD圖紙、說明書,三維SolidWorks,啤酒瓶,洗瓶機,設計,cad,圖紙,說明書,仿單,三維,solidworks 啤酒瓶洗瓶機的設計 (1. 摘要：本文通過對啤酒瓶洗瓶機的設計同時介紹了啤酒瓶洗瓶機的發(fā)展歷史、種類、工作原理及其主要參數(shù)。并詳細的分析了啤酒瓶洗瓶機的構成、以及啤酒瓶洗瓶機的日常維護和基本安全操作規(guī)程，并分析了啤酒瓶洗瓶機的日常檢修及其常見故障分析。通過自身的實踐，更加的認識到對啤酒瓶洗瓶機專業(yè)理論知識的學習，提高操作技能，了解啤酒瓶洗瓶機的內(nèi)部構造，大概了解啤酒瓶洗瓶機的客觀運用，敘述了利用傳統(tǒng)的方法、結(jié)合先進的知識、科學的邏輯思維方法來客觀的闡述分析啤酒瓶洗瓶機出現(xiàn)的一般事故以及設計的心得體會。并對啤酒瓶洗瓶機的未來發(fā)展前景有著很好的憧憬。 關鍵詞：清洗機；啤酒瓶；槽輪機構；凸輪連桿機構 中圖分類號:TD451 文獻標識碼：A 0引言 啤酒是人類最古老的酒精飲料之一，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的飲料。啤酒是以大麥芽、酒花、水為主要原料，經(jīng)酵母發(fā)酵作用釀制而成的飽含二氧化碳的低酒精度酒，被稱為“液體面包”。啤酒乙醇含量極少，故喝啤酒不易醉人傷身，少量飲用反而對身體健康有益處，因此啤酒越來越成為了人們生活中最喜愛的飲料之一。 啤酒行業(yè)也是食品行業(yè)之一，食品行業(yè)對衛(wèi)生標準有十分嚴格的要求。每個涉及食品的企業(yè)都要根據(jù)相關部門的相關要求，定期對生產(chǎn)設備進行消毒清洗。啤酒生產(chǎn)商想方設法提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。在這種刺激下啤酒生產(chǎn)設備不斷更新?lián)Q代，啤酒瓶洗瓶機也隨之發(fā)展。 根據(jù)啤酒瓶原料及外形，設計一種簡易高效的啤酒瓶洗瓶機。本洗瓶機的工作原理：用槽輪機構間歇性地將污瓶進料、用凸輪連桿機構推動瓶子前進，在前進的過程中齒輪傳動雙輥機構使瓶子旋轉(zhuǎn)，此時毛刷機構開始清洗瓶子外表面，這一過程結(jié)束時，推桿氣壓通入瓶子內(nèi)表面。清洗結(jié)束后瓶子歸位。 本文所設計的啤酒瓶清洗機，結(jié)構簡單可行，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高。 1總體設計思路 啤酒瓶洗瓶機是由進瓶機構、推瓶機構、導輥機構和轉(zhuǎn)刷機構共同完成工作的。首先是推瓶機構以均勻的速度將瓶子推上導輥，推頭的往復運動使瓶子一個個不間斷的送上工作臺進行清洗工作，由于瓶子是從靜止到具有一定的速度，推頭和瓶子之間必然存在著一定的沖擊，所以用橡膠制作推頭，保證在工作過程中盡可能減少瓶子的破碎率。第二，瓶子送到工作臺的同時導輥進入旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)并且開始清洗瓶子。 1.1設計原理 推瓶機構所采用的功能原理是用機械能迫使瓶子由工作臺的一側(cè)運動到另一側(cè)。要完成這個功能就需要有一個工作行程為L往返運動的推頭，同時推頭在工作過程中要勻速，工作完回程時要快速。能夠滿足此運動規(guī)律的常見機構有曲柄-四桿機構或者凸輪連桿機構 。 其次是轉(zhuǎn)輥機構所運用的是機械的轉(zhuǎn)動規(guī)律，也是機械運動中比較簡單的運動規(guī)律，只需要有一定的轉(zhuǎn)動速度與推瓶機構、轉(zhuǎn)輥機構相配合來實現(xiàn)洗瓶設備的整體工作功能。它是由兩個長圓柱型導輥旋轉(zhuǎn)，帶動瓶子旋轉(zhuǎn)并且由導輥的一側(cè)移動到另一側(cè)的，其中導輥只完成其中的旋轉(zhuǎn)功能，移動功能是由推瓶機構來實現(xiàn)的。 最后是轉(zhuǎn)刷機構所采用的功能原理，它與導輥機構相同運用的都是機械的轉(zhuǎn)動規(guī)律，與其不同的是轉(zhuǎn)刷機構的旋轉(zhuǎn)要有很高的速度來完成其對瓶子外壁的清洗工作。推瓶機構、導輥機構和轉(zhuǎn)刷機構都是由一臺電機來提供所有的機械轉(zhuǎn)動規(guī)律的，這就要求我必須對它們深入分析、研究各構件之間運動規(guī)律的聯(lián)系，進而的設計出符合其聯(lián)動規(guī)律的整體設備，來滿足預期想要實現(xiàn)的目標。 1.2設計總體結(jié)構 啤酒瓶洗瓶機的總體結(jié)構示意圖，如圖1所示。 啤酒瓶洗瓶機是由進瓶機構、推瓶機構、導輥機構和轉(zhuǎn)刷機構共同完成工作的。首先是推瓶機構以均勻的速度將瓶子推上導輥，推頭的往復運動使瓶子一個個不間斷的送上工作臺進行清洗工作，由于瓶子是從靜止到具有一定的速度，推頭和瓶子之間必然存在著一定的沖擊，所以用橡膠制作推頭，保證在工作過程中盡可能減少瓶子的破碎率。第二，瓶子送到工作臺的同時導輥進入旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)并且開始清洗瓶子。 圖1啤酒瓶洗瓶機的總體結(jié)構示意圖 1機架 2直凸輪 3渦輪 4擺凸輪 5連桿1 6連桿2 7導輥 8錐齒輪 9毛刷 10小齒輪 11內(nèi)洗瓶機構 12槽輪 13蝸桿 14軸 15皮帶 16軸承1 17大齒輪 18大帶輪 19軸承2 20連桿3 21傳動齒輪 22減速器 23減速器齒輪 24電機 2關鍵部件的設計 2.1間歇機構的設計 槽輪間歇機構由具有徑向槽的槽輪、帶有圓銷的撥盤和機架組成。撥盤作勻速轉(zhuǎn)動時，驅(qū)使槽輪作時轉(zhuǎn)時停的間歇運動。撥盤上的圓銷尚未進入槽輪的徑向槽時，由于槽輪的內(nèi)凹鎖住弧時被撥盤的外凸圓弧卡住，故槽輪靜止不動。 2.2推瓶機構的設計 推瓶機構的方案選定：根據(jù)前述設計要求,推瓶機構應為一個具有急回特性的機構,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。 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曲柄滑塊機構,曲柄轉(zhuǎn)動導桿機構和曲柄擺動導桿機構。 運用前述設計的思想方法以及在大學學習中的熟悉程度，再考慮到機構的急回特性和推頭做往復直線運動的特點，在此選擇凸輪連桿機構組合機構為推瓶機構設計方案。 2.3 內(nèi)毛刷機構的設計 將推頭設計成可以清洗瓶子內(nèi)表面的刷子，它比瓶子的內(nèi)徑稍大一些，瓶子在進瓶機構的輸送下開始進入洗瓶機構，在推頭的作用下，后面又有洗外表面刷子的阻力，內(nèi)刷子就可以很輕松的插入瓶內(nèi)，待到推頭的擋板抵到瓶口之后就可以推著瓶子走了。隨著導輥的轉(zhuǎn)動，瓶子內(nèi)外表面都可以得到很好的清洗。 另外，值得注意的一點是，內(nèi)刷子因為要伸到瓶子里面，所以要選用軟一點刷子，內(nèi)刷刷桿設計成管狀，并且?guī)в行】?，從端部對刷桿通入氣壓，可以把毛刷吹起來，同時，氣壓也有助于吹干凈瓶子內(nèi)表面。 3總結(jié) 轉(zhuǎn)子是錘式破碎機的關鍵部件。轉(zhuǎn)子的結(jié)構尺寸、轉(zhuǎn)速以及錘頭質(zhì)量對破碎機的破碎效率、生產(chǎn)能力和能量消耗都有直接影響。在設計錘式破碎機時，必須綜合考慮各種因素，慎重確定轉(zhuǎn)子的結(jié)構參數(shù)和工作參數(shù)。同時還要根據(jù)錘頭的幾何形狀和質(zhì)量精心設計錘軸中心到打擊中心的距離，盡量消除錘頭在打擊物料時對錘軸產(chǎn)生的不良影響。 參考文獻 [1] 徐恒.食品包裝設備發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].食品包裝與機械,2013:38-59. [2] 徐景珩.中國食品和包裝機械發(fā)展趨勢[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2013:90-111. [3] 楊可.機械設計基礎[M].第五版.北京:高等教育出版社,2012:40-50. [4] 李傳瑞,金黎明,等.洗瓶機準確度的調(diào)整對商品凈含量的影響[J].中國計量,2008(4): 103-108. [5] 盧娟.國外飲料洗瓶機現(xiàn)狀[J].中國包裝工業(yè),2009(9):40-50. [6] 盧春富.BYKG系列高速液體洗瓶機[J].機電信息,2009,230(20):61-79. [7] 劉守謙.現(xiàn)代包裝機械的創(chuàng)新設計[J].輕工機械,2007,2(6):18-20. 畢業(yè)論文（設計）開題報告 課題名稱 啤酒瓶洗瓶機的設計 學生姓名 學 號 所屬學院 專 業(yè) 班 級 指導教師 起止時間 機械電氣 填 表 說 明 一、學生撰寫《開題報告》應包含的內(nèi)容： 1、本課題來源及研究的目的和意義； 2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析； 3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析； 4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路； 5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法； 6、完成本課題的工作方案及進度計劃； 7、主要參考文獻（不少于7篇）。 二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設計）課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文（設計）任務書”的兩周內(nèi)獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。 三、開題報告要求手寫體，字數(shù)在3000字以上，由學生在本報告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。 四、每個畢業(yè)論文（設計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。 開題報告正文 一、本題來源及研究的目的和意義 1.1 課題的來源 自選題 1.2 研究的目的 隨著社會的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高。酒類飲料特別是啤酒類飲料已經(jīng)常為了人們最喜愛的飲料之一。逢年過節(jié)，總能在商店里或者家里看到成堆的酒類飲料。這其中，啤酒飲料占據(jù)了酒類飲料的半壁江山。啤酒中的乙醇含量相比白酒的少，故喝啤酒不但不易醉人傷身，還能養(yǎng)顏保健。在這種趨勢下，啤酒需求量與日俱增，日益劇增的需求量刺激了啤酒包裝的更新?lián)Q代。啤酒生產(chǎn)商想方設法提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。由此，啤酒瓶清洗機出現(xiàn)在我的視野中。我所設計的這種啤酒瓶洗瓶機有以下優(yōu)點： （1）降低勞動強度，提高工作效率； （2）清洗徹底，有效提高衛(wèi)生的標準； （3）提升生產(chǎn)效益。使用這種洗瓶機，將會在市場中更具有競爭力，從而占據(jù)市場，獲得經(jīng)濟利益。 1.3 研究的意義 上世紀六、七十年代時，我國開始慢慢的引入國外洗瓶機，并對洗瓶機仿制和改良完善，即消化吸收與自主創(chuàng)新階段。此階段洗瓶機先后經(jīng)歷了很大的變化，單端、臥式雙端、立式雙端等多種類型。上世紀70年代中期第一代洗瓶機瓶盒排數(shù)為16排，主鏈甁盒運行間歇動作，產(chǎn)量最高為800瓶每小時。由于這種洗瓶機具有結(jié)構簡單，方便制造等優(yōu)點，在市場上占據(jù)了相當長的的一段時間。 進入21世紀以來，洗瓶機設備取得了新的技術進步，現(xiàn)在已出現(xiàn)了采用無軸變頻傳動取代萬向聯(lián)軸節(jié)傳動的新型傳動洗瓶機，除標方式上出現(xiàn)了立式軸流泵噴沖，或?qū)υ须x心泵噴淋進行了完善升級。 我們的國內(nèi)洗瓶機市場發(fā)展比其歐美國家落后，而且我們國家的技術在一定程度上跟不上市場發(fā)展的需要，導致國內(nèi)市場上的洗瓶機沒有形成一定的強勢資源，各個生產(chǎn)廠家技術保密，不能形成很好的信息交換和共享，導致市場上洗瓶機的發(fā)展參差不齊，功能不全面。因此急需設計一種新型的洗瓶機。 二、課題所涉及的問題在國內(nèi)外現(xiàn)狀及分析 2.1國外現(xiàn)狀 擁有發(fā)達技術的國外企業(yè)促進了洗瓶機市場在國外的發(fā)展。新技術的發(fā)展也給洗瓶機的市場帶來一股新的活力，特別是大量的企業(yè)采用新的計算機技術，二維的CAD早已在制造業(yè)普及，三維的設計也在慢慢推廣。電氣設計部分采用ED 等先進設計手段，引入定子調(diào)壓和變頻調(diào)速，PLC 參與系統(tǒng)控制，采用了大量高新傳感元器件，實現(xiàn)了定位準確，操控方便，其安全可靠性也逐步提高。通過專家系統(tǒng)的應用，極大地推進了創(chuàng)新設計的進程，并且利用系統(tǒng)論和信息論等現(xiàn)代計算機應用技術研究成果，使得洗瓶機的創(chuàng)新設計開始向數(shù)字化化方向發(fā)展。 2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀 長期以來，我國洗瓶機行業(yè)非常薄弱，形不成規(guī)模和水平，致使我國包裝工業(yè)發(fā)展極慢。我國包裝機械行業(yè)在歷經(jīng)了七十年代的起步、八十年代的發(fā)展、九十年代由于包裝制品發(fā)展的需要而實現(xiàn)了高速度發(fā)展。但是由于起步遲、起點低、規(guī)模小，我國包裝機械總體水平要比發(fā)達國家落后20年，國內(nèi)目前需求量的60%，尤其是技術含量高的技術裝備依賴進口。 三、對課題所涉及的任務要求 課題任務要求 1.設計一種間歇式的洗瓶機，使瓶子外壁和內(nèi)壁均能清洗干凈，并且在整個過程中無破損的瓶子； 2.本機利用機械傳動，要求各個機構之間有效結(jié)合，使清洗完的瓶子能達到較高的商業(yè)競爭性。 四 本課題需要重點研究的關鍵的問題及解決的思路 關鍵問題 槽輪間歇機構和凸輪連桿機構的運動情況是本次設計的關鍵問題。槽輪間歇機構如何能勻速地將瓶子運輸?shù)捷斄习?，如何能保證凸輪連桿機構做直線運動或近似直線運動從而保證使瓶子的外壁和內(nèi)壁都能清洗干凈。 解決思路 我設計的槽輪間歇機構是當主動撥盤（缺口圓盤）勻速轉(zhuǎn)一周，從動槽輪轉(zhuǎn)90°，而傳動帶的導桿也轉(zhuǎn)過90°，而且要等于一個瓶子的長度。所用時間是洗瓶裝置的一個來回，即：T =20s，則有主動撥盤角速度ω =2π/20s =0.314rad/s。而對于推瓶機構，根據(jù)前述設計要求,推瓶機構應為一個具有急回特性的機構。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。 五 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法 完成本課完成本課題所必須做的工作有利用學校圖書館及互聯(lián)網(wǎng)查閱大量資料，了解啤酒瓶洗瓶機的結(jié)構和原理，了解各種類型的啤酒瓶洗瓶機的特點。關鍵問題可請求老師指導或通過與同學討論，選擇適合啤酒瓶洗瓶機的洗瓶機構類型。對擬定的洗瓶機進行設計，計算，利用Solid works和Auto CAD等繪圖軟件繪制出啤酒瓶洗瓶機的零件圖，裝配圖，反復對設計內(nèi)容進行檢驗、校核。交由指導老師審核。 六 進度計劃 進度計劃 第1周—第2周 通過查找文獻資料，熟悉課題內(nèi)容； 第2周—第5周 設計啤酒瓶洗瓶機的總體方案； 第6周—第9周 對啤酒瓶洗瓶機的結(jié)構進行具體設計； 第10周—第12周 撰寫設計說明書，對部分問題修改、調(diào)整； 第13周—第14周 整理資料準備答辯。 七 參考文獻 [1] 徐恒.食品包裝設備發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].食品包裝與機械,2013:38-59. [2] 徐景珩.中國食品和包裝機械發(fā)展趨勢[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2013:90-111. [3] 楊可.機械設計基礎[M].第五版.北京:高等教育出版社,2012:40-50. [4] 李傳瑞,金黎明,等.洗瓶機準確度的調(diào)整對商品凈含量的影響[J].中國計量,2008(4): 103-108. [5] 盧娟.國外飲料洗瓶機現(xiàn)狀[J].中國包裝工業(yè),2009(9):40-50. [6] 盧春富.BYKG系列高速液體洗瓶機[J].機電信息,2009,230(20):61-79. [7] 劉守謙.現(xiàn)代包裝機械的創(chuàng)新設計[J].輕工機械,2007,2(6):18-20. [8] 高德.包裝機械設計[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社,2015:40-52. [9] 沈再春.農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設備[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2013:35-39. [10] 楊可楨,程光蘊,李仲生.機械設計基礎[J].(第5版),2013:6-189. [11] 龔桂義.機械設計課程設計指導書[J].(第2版),2013:1-80. [12] 吳宗澤,羅圣國,等.機械設計課程設計手冊[M].北京:高等教育出版,2010:30-38. 學生簽名 年 月 日 指導教師審閱意見 指導教師簽名 年 月 日 屆畢業(yè)設計 啤酒瓶洗瓶機的設計 學生姓名 學 號 所屬學院 專 業(yè) 班 級 指導老師 日 期 23  前 言 啤酒是人類最古老的酒精飲料之一，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的飲料。啤酒是以大麥芽、酒花、水為主要原料，經(jīng)酵母發(fā)酵作用釀制而成的飽含二氧化碳的低酒精度酒，被稱為“液體面包”。啤酒乙醇含量極少，故喝啤酒不易醉人傷身，少量飲用反而對身體健康有益處，因此啤酒越來越成為了人們生活中最喜愛的飲料之一[1]。 啤酒行業(yè)也是食品行業(yè)之一，食品行業(yè)對衛(wèi)生標準有十分嚴格的要求。每個涉及食品的企業(yè)都要根據(jù)相關部門的相關要求，定期對生產(chǎn)設備進行消毒清洗。啤酒生產(chǎn)商想方設法提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。在這種刺激下啤酒生產(chǎn)設備不斷更新?lián)Q代，啤酒瓶洗瓶機也隨之發(fā)展[2]。 根據(jù)啤酒瓶原料及外形，設計一種簡易高效的啤酒瓶洗瓶機。本洗瓶機的工作原理：用槽輪機構間歇性地將污瓶進料、用凸輪連桿機構推動瓶子前進，在前進的過程中齒輪傳動雙輥機構使瓶子旋轉(zhuǎn)，此時毛刷機構開始清洗瓶子外表面，這一過程結(jié)束時，推桿氣壓通入瓶子內(nèi)表面。清洗結(jié)束后瓶子歸位[3]。 本文所設計的啤酒瓶清洗機，結(jié)構簡單可行，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高。 關鍵詞：清洗機；啤酒瓶；槽輪機構；凸輪連桿機構 目 錄 1緒論 1 1.1課題的研究意義 1 1.2 啤酒瓶洗瓶機國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1 1.3國內(nèi)啤酒瓶洗瓶機存在的問題 2 2傳動方案的擬定 2 2.1 設計任務及技術參數(shù) 2 2.2 送料機構的說明 5 2.3 推瓶機構的說明 7 2.4送料機構的設計計算 7 2.5導輥機構的說明 8 2.6毛刷機構的說明 10 3主要零部件的選擇與計算 11 3.1電動機的選擇 11 3.2減速器的選擇 11 3.3凸輪連桿機構的設計 11 3.4槽輪機構的設計計算 12 3.5V帶的計算 13 總 結(jié) 15 致 謝 16 參考文獻 17 1緒論 1.1課題的研究意義 隨著社會的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高。酒類飲料特別是啤酒類飲料已經(jīng)常為了人們最喜愛的飲料之一。逢年過節(jié)，總能在商店里或者家里看到成堆的酒類飲料。這其中，啤酒飲料占據(jù)了酒類飲料的半壁江山。啤酒中的乙醇含量相比白酒的少，故喝啤酒不但不易醉人傷身，還能養(yǎng)顏保健。在這種趨勢下，啤酒需求量與日俱增，日益劇增的需求量刺激了啤酒包裝的更新?lián)Q代。啤酒生產(chǎn)商想方設法提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。由此，啤酒瓶清洗機出現(xiàn)在我的視野中。我所設計的這種啤酒瓶洗瓶機有以下優(yōu)點： （1）降低勞動強度，提高工作效率； （2）清洗徹底，有效提高衛(wèi)生的標準； （3）提升生產(chǎn)效益。使用這種洗瓶機，將會在市場中更具有競爭力，從而占據(jù)市場，獲得經(jīng)濟利益[4]。 1.2 啤酒瓶洗瓶機國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.2.1酒瓶洗瓶機國內(nèi)現(xiàn)狀 上世紀六、七十年代時，我國開始慢慢的引入國外洗瓶機，并對洗瓶機仿制和改良完善，即消化吸收與自主創(chuàng)新階段。此階段洗瓶機先后經(jīng)歷了很大的變化，單端、臥式雙端、立式雙端等多種類型。上世紀70年代中期第一代洗瓶機瓶盒排數(shù)為16排，主鏈甁盒運行間歇動作，產(chǎn)量最高為800瓶每小時。由于這種洗瓶機具有結(jié)構簡單，方便制造等優(yōu)點，在市場上占據(jù)了相當長的的一段時間[5]。 進入21世紀以來，洗瓶機設備取得了新的技術進步，現(xiàn)在已出現(xiàn)了采用無軸變頻傳動取代萬向聯(lián)軸節(jié)傳動的新型傳動洗瓶機，除標方式上出現(xiàn)了立式軸流泵噴沖，或?qū)υ须x心泵噴淋進行了完善升級[6]。 我們的國內(nèi)洗瓶機市場發(fā)展比其歐美國家落后，而且我們國家的技術在一定程度上跟不上市場發(fā)展的需要，導致國內(nèi)市場上的洗瓶機沒有形成一定的強勢資源，各個生產(chǎn)廠家技術保密，不能形成很好的信息交換和共享，導致市場上洗瓶機的發(fā)展參差不齊，功能不全面[7]。 1.2.2啤酒洗瓶機國外現(xiàn)狀 擁有發(fā)達技術的國外企業(yè)促進了洗瓶機市場在國外的發(fā)展。新技術的發(fā)展也給洗瓶機的市場帶來一股新的活力，特別是大量的企業(yè)采用新的計算機技術，二維的CAD早已在制造業(yè)普及，三維的設計也在慢慢推廣。電氣設計部分采用ED 等先進設計手段，引入定子調(diào)壓和變頻調(diào)速，PLC 參與系統(tǒng)控制，采用了大量高新傳感元器件，實現(xiàn)了定位準確，操控方便，其安全可靠性也逐步提高。通過專家系統(tǒng)的應用，極大地推進了創(chuàng)新設計的進程，并且利用系統(tǒng)論和信息論等現(xiàn)代計算機應用技術研究成果，使得洗瓶機的創(chuàng)新設計開始向數(shù)字化化方向發(fā)展。 1.2.3啤酒瓶洗瓶機發(fā)展趨勢 隨著新世紀全球工業(yè)格局的新變化和我國工業(yè)技術水平的快速發(fā)展，洗瓶機市場近年來異常的活躍起來。現(xiàn)代計算機控制技術飛速發(fā)展，使得洗瓶機的設計在綜合考慮控制系統(tǒng)安全性、可靠性、操作的舒適性、機構及結(jié)構廣義優(yōu)化等方面有了更高層次的要求。因此洗瓶機的設計必須從原來的常規(guī)設計模式中跳出來，用新觀點、新原理、新方法、新技術、新工藝來設計適應新形勢的新產(chǎn)品。未來洗瓶機的設計是基于現(xiàn)代設計理論和方法，應用微電子、信息、管理等現(xiàn)代科學技術，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期[8]。 1.3國內(nèi)啤酒瓶洗瓶機存在的問題 我國在包裝技術這一塊上相比其他國家起點低、起步晚，根據(jù)調(diào)查，存在著以下問題： （1）洗瓶裝置易碎瓶； （2）安全性無保障； （3）技術流轉(zhuǎn)在各個小作坊，不能快速地實現(xiàn)共享和互換。 2傳動方案的擬定 2.1 設計任務及技術參數(shù) 2.1.1設計任務 根據(jù)啤酒瓶的尺寸，設計全自動啤酒瓶清洗裝置，其參數(shù)要求如下： 設計槽輪機構和凸輪機構，使其間歇式地運輸瓶子、推動瓶子[9]。 （1）推瓶機構以均勻的速度推瓶，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)。 （2）按洗瓶速率每分鐘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平均速度的三倍。 （3）機構傳動性能良好，結(jié)構緊湊，制造方便。 2.1.2啤酒瓶的參數(shù) 在設計開始之前，首先應明確此次設計所要服務的對象，了解其數(shù)據(jù)信息和基本特性。啤酒洗瓶機的對象是啤酒瓶，它的數(shù)據(jù)信息或物質(zhì)特性直接決定洗瓶機的某些結(jié)構的設計。 本次設計主要針對啤酒瓶來進行設計，下面簡單介紹一下啤酒瓶的基本參數(shù)。 根據(jù)實際測量得知啤酒瓶瓶底直徑為70±1mm，瓶高285±1mm。啤酒瓶使用玻璃為制作材料，玻璃材料具有易碎的特性，所以在輸送時不能承受太大沖擊。 2.1.3啤酒瓶洗瓶機設計要求 啤酒瓶洗瓶機是由進瓶機構、推瓶機構、導輥機構和轉(zhuǎn)刷機構共同完成工作的。首先是推瓶機構以均勻的速度將瓶子推上導輥，推頭的往復運動使瓶子一個個不間斷的送上工作臺進行清洗工作，由于瓶子是從靜止到具有一定的速度，推頭和瓶子之間必然存在著一定的沖擊，所以用橡膠制作推頭，保證在工作過程中盡可能減少瓶子的破碎率。第二，瓶子送到工作臺的同時導輥進入旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)并且開始清洗瓶子。整體結(jié)構如下圖所示。 1.帶輪 2.皮帶 3.小齒輪 4.V帶 5.電機 6.減速器 7.減速器齒輪 8.傳動齒輪 9.皮帶 10.渦輪蝸桿 11.凸輪機構 12.連桿機構 13.導輥 14.導輥齒輪 15.錐齒輪 16導輥齒輪 17.內(nèi)洗瓶機構 18.槽輪機構 19.渦輪蝸桿 圖2-1 啤酒瓶洗瓶機整體圖 1.機殼 2.輸瓶板 圖2-2 啤酒瓶洗瓶機外部圖 方案運動說明： 首先需將瓶子放入傳送帶2上，通過進瓶機構間歇的送到導輥軌跡上，通過凸輪連桿組合機構帶動毛刷插入瓶子，毛刷在導桿的推動和旋轉(zhuǎn)下邊前進邊清洗內(nèi)表面，推動瓶子沿導輥前進，再由外面轉(zhuǎn)動的刷子將瓶子外表面洗凈[10]。 由下列工藝動作過程來實現(xiàn)上述功能： （1）皮帶做間歇直線運動； （2）瓶子由皮帶滑動到導輥； （3）內(nèi)表面毛刷勻速推進瓶子內(nèi)； （4）推頭作直線或者近似直線運動,將瓶子沿導輥推到指定的位置； （5）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)動的導輥轉(zhuǎn)動； （6）當瓶子沿導輥移動時將瓶子的外表面就清洗干凈； （7）離開皮帶,而推瓶機構急回至推瓶初始位置,進入下一個工作循環(huán)； （8）洗好的瓶子由斜面滑下，進入勻速轉(zhuǎn)動的皮帶送出。 實際工作中，要設計的機器往往比較復雜，其使用要求或工藝要求往往需要很多的功能原理組合成一個總的功能原理。以下介紹啤酒瓶洗瓶機是通過什么功能原理來實現(xiàn)其所要完成的工作的。 推瓶機構所采用的功能原理是用機械能迫使瓶子由工作臺的一側(cè)運動到另一側(cè)。要完成這個功能就需要有一個工作行程為L往返運動的推頭，同時推頭在工作過程中要勻速，工作完回程時要快速。能夠滿足此運動規(guī)律的常見機構有曲柄-四桿機構或者凸輪連桿機構 [11]。 其次是轉(zhuǎn)輥機構所運用的是機械的轉(zhuǎn)動規(guī)律，也是機械運動中比較簡單的運動規(guī)律，只需要有一定的轉(zhuǎn)動速度與推瓶機構、轉(zhuǎn)輥機構相配合來實現(xiàn)洗瓶設備的整體工作功能。它是由兩個長圓柱型導輥旋轉(zhuǎn)，帶動瓶子旋轉(zhuǎn)并且由導輥的一側(cè)移動到另一側(cè)的，其中導輥只完成其中的旋轉(zhuǎn)功能，移動功能是由推瓶機構來實現(xiàn)的。 最后是轉(zhuǎn)刷機構所采用的功能原理，它與導輥機構相同運用的都是機械的轉(zhuǎn)動規(guī)律，與其不同的是轉(zhuǎn)刷機構的旋轉(zhuǎn)要有很高的速度來完成其對瓶子外壁的清洗工作。推瓶機構、導輥機構和轉(zhuǎn)刷機構都是由一臺電機來提供所有的機械轉(zhuǎn)動規(guī)律的，這就要求我必須對它們深入分析、研究各構件之間運動規(guī)律的聯(lián)系，進而的設計出符合其聯(lián)動規(guī)律的整體設備，來滿足預期想要實現(xiàn)的目標。 2.2 送料機構的設計 2.2.1間歇機構設計 槽輪機構由具有徑向槽的槽輪2、帶有圓銷A的撥盤1和機架組成。撥盤1作勻速轉(zhuǎn)動時，驅(qū)使槽輪2作時轉(zhuǎn)時停的間歇運動。撥盤1上的圓銷A尚未進入槽輪2的徑向槽時，由于槽輪2的內(nèi)凹鎖住弧β時被撥盤1的外凸圓弧α卡住，故槽輪2 靜止不動。圖中所示位置是當圓銷A開始進入槽輪2的徑向槽時的情況。這時鎖住弧被松開，因此槽輪2受圓銷A驅(qū)使沿逆時針轉(zhuǎn)動。當圓銷A開始脫出槽輪的徑向槽時，槽輪的另一內(nèi)凹鎖住弧又被撥盤1的外凸圓弧卡住，致使槽輪2又靜止不動，直到圓銷A再進入槽輪2的另一徑向槽時，兩者又重復上述的運動循環(huán)。這一機構構造簡單，機械效率高，并且運動平穩(wěn)。 1.撥盤 2.槽輪 圖2-3 槽輪機構簡圖 我設計的是當主動撥盤（缺口圓盤）勻速轉(zhuǎn)一周，從動槽輪轉(zhuǎn)90°，而傳動帶的導桿也轉(zhuǎn)過90°，而且要等于一個瓶子的長度 。所用時間是洗瓶裝置的一個來回，即： T=20s （2-1） 則主動撥盤角速度： ω=20π20s =0.314rad/s （2-2） 2.2.2進瓶裝置簡圖 圖2-4 進瓶裝置簡圖 2.3 推瓶機構的說明 推瓶機構的方案選定：根據(jù)前述設計要求,推瓶機構應為一個具有急回特性的機構,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。 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曲柄滑塊機構,曲柄轉(zhuǎn)動導桿機構和曲柄擺動導桿機構。 運用前述設計的思想方法以及在大學學習中的熟悉程度，再考慮到機構的急回特性和推頭做往復直線運動的特點，在此選擇凸輪連桿機構組合機構為推瓶機構設計方案。 2.3.1凸輪連桿機構組合機構的分析 要準確的實現(xiàn)給定運動規(guī)律及運動軌跡，凸輪機構是首選，因為盤形凸輪輪廓就是根據(jù)從動件運動規(guī)律來設計的，而任意平面軌跡總可以用 X=x（φ）Y=y（φ） （2-3） 表示，因此把兩個凸輪機構組合起來就可以準確實現(xiàn)軌跡。 2.4送料機構的設計計算 圖2-5 進瓶機構示意圖 在這里我選用槽輪間歇機構作為進瓶主要構件，負責把瓶子傳送到洗瓶裝置上。因為按照生產(chǎn)率為3/min得到每洗一個要20s，所以設計主動撥盤轉(zhuǎn)一周所需時間為20s，這樣從動撥盤就每20s轉(zhuǎn)動90°，再讓它轉(zhuǎn)過90°時的路程等于一個瓶子的長度即285mm，則可以確定主動帶輪1的直徑，因為 s=π4D1 （2-4） =285mm 得出 D1=363.1mm 進瓶機構傳動過程：進瓶機構借助大齒輪帶動上圖中小齒輪，又由小齒輪帶動軸旋轉(zhuǎn)，再由軸帶動蝸輪蝸桿，然后蝸輪蝸桿帶動上面的齒輪，再由齒輪帶動間歇機構槽輪完成瓶子的輸進。 2.5導輥機構的說明 2.5.1推瓶起點設計 （1）起點時的簡圖 圖2-6 推瓶裝置起點簡圖 （2）推瓶起點設計說明 上圖是剛剛開始推瓶時候，推桿回到最左端，此時，剛好進瓶裝置送下一個瓶子，內(nèi)刷子隨推桿插入瓶子內(nèi)，刷毛選用軟性材料制作而成，方便內(nèi)刷子插入瓶內(nèi)，這樣隨著凸輪帶動推桿內(nèi)刷子伸進瓶子內(nèi)，等推頭擋板抵到瓶口時，瓶子才受到推桿的推力，推頭才會推動瓶子運動，進行外表面的清洗，一直到導輥完。 2.5.2推瓶終點設計 （1）推瓶終點設計說明 推瓶終點簡圖與推瓶起點簡圖類似。當推瓶推到終點的時候，推桿推到最右端，此時，瓶子在推桿的作用下，走到導輥末端，在重力的作用下，瓶子沿內(nèi)刷子隨刷桿滑入瓶子出瓶軌道內(nèi)，刷桿和刷毛盡量選用軟性材料，方便瓶子滑入出瓶滑道內(nèi)，這樣隨著凸輪帶動推桿往回運動，內(nèi)刷子退出瓶子內(nèi)，瓶子滑出內(nèi)刷子后，瓶子落到出瓶滑道內(nèi)，推頭繼續(xù)做回復運動，不過要避免死點的產(chǎn)生，才能穩(wěn)定的進行下一個瓶子內(nèi)外表面的清洗，一直循環(huán)工作。 2.6毛刷機構的說明 2.6.1外毛刷結(jié)構簡圖 外毛刷裝置由三個毛刷輪組成，三個毛刷輪由齒輪帶動，其傳動方案如下圖所示。 圖2-7 外毛刷結(jié)構簡圖 2.6.2內(nèi)毛刷結(jié)構簡圖 圖2-8 內(nèi)毛刷結(jié)構簡圖 如上圖將推頭設計成可以清洗瓶子內(nèi)表面的刷子，它比瓶子的內(nèi)徑稍大一些，瓶子在進瓶機構的輸送下開始進入洗瓶機構，在推頭的作用下，后面又有洗外表面刷子的阻力，內(nèi)刷子就可以很輕松的插入瓶內(nèi)，待到推頭的擋板抵到瓶口之后就可以推著瓶子走了。隨著導輥的轉(zhuǎn)動，瓶子內(nèi)外表面都可以得到很好的清洗。 另外，值得注意的一點是，內(nèi)刷子因為要伸到瓶子里面，所以要選用軟一點刷子，內(nèi)刷刷桿設計成管狀，并且?guī)в行】?，從端部對刷桿通入氣壓，可以把毛刷吹起來，同時，氣壓也有助于吹干凈瓶子內(nèi)表面。 3主要零部件的選擇與計算 3.1電動機的選擇 3.1.1選擇電動機的類型 Y系列電動機具有防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電動機內(nèi)部之特點，B級絕緣，工作環(huán)境溫度不超過+40攝氏度，相對濕度不超過95%，海拔高度不超過1000m，額定電壓220V，頻率50Hz[11]。 YZR系列為繞線轉(zhuǎn)子電動機，YZ系列為籠型轉(zhuǎn)子電動機。冶金及起重用電動機大多采用繞線轉(zhuǎn)子，但對于30Kw以下電動機以及在起動不是很頻繁而電網(wǎng)容量又許可滿壓起動的場所，也可采用籠型轉(zhuǎn)子。 按照工作要求和條件，選用Y系列電機。通過考慮安全生產(chǎn)，生產(chǎn)效率等問題，選擇Y132M2-6型電動機。 3.1.2確定電動機轉(zhuǎn)速 根據(jù)工作條件，確定電動機轉(zhuǎn)速為1440r/min， 3.2減速器的選擇 根據(jù)啤酒瓶洗瓶機的工作環(huán)境和工作條件，選擇較為實用的減速器。選擇ZDY型減速器[12]。 3.3凸輪連桿機構的設計 3.3.1壓力角的檢驗及機構尺寸的確定 為了防止自鎖，保證凸輪機構正常工作并具有一定的傳動效率，必須對壓力角加以限制。凸輪輪廓曲線上各點的壓力角一般是變化的，在設計時應使最大壓力角不超過許用值。通常，對于直動從動件凸輪機構，取許用壓力角[ɑ]=30°；對于擺動從動件凸輪機構，取許用壓力角[ɑ]=45°?，F(xiàn)確定直動從動件ɑ=17o<[ɑ]，擺動從動件ɑ=12o<[ɑ]。都符合許用值，且符合設計要求。 3.3.2機構尺寸的最終確定 表3-1 機構桿件設計參數(shù) 桿件代號 l1 L2 l3 設計參數(shù)值(mm) 900 600 135 表3-2 直動凸輪的設計參數(shù) 基圓半徑 壓力角 90mm 17° 表3-3 擺動凸輪設計參數(shù) 基圓半徑 壓力角 72mm 12° 3.4槽輪機構的設計計算 圖3-1 槽輪機構計算示意圖 槽輪槽數(shù)： Z=4 （3-1） 根據(jù)結(jié)構簡圖及各構件尺寸得槽輪中心距，并將摩擦輪尺寸考慮進去得： L>18+40+100+92-135=115mm （3-2） 在此取L=130mm 從動輪運動角： 2β=360°Z （3-3） =360°4 =90° 主動輪運動角： 2α=360°-2β （3-4） =90° 從動輪軸心到槽口長度： O2A=Lcosβ （3-5） =91.92mm 主動曲柄長度： R1=O1A （3-6） =Lsinβ =91.92mm 滾子半徑： r3=R16 （3-7） =91.926 =15.32mm 取15mm 鎖止弧半徑：RH?O1A-r3-h=91.92-15-0.6~0.8×15 （3-8） =(64.92~67.92) 取65mm 槽輪上槽口至槽底深： Ls=O2A-L-O1A （3-9） =91.92-(130-91.92) =68.84mm 周期 T=80s （3-10） 從動輪運動時間：td=α×Tπ （3-11） =(12-1Z)×T =T4 =20s 從動輪停歇時間：tj=T-td （3-12） =60s 3.5V帶的計算 3.5.1已知條件 V帶在載荷變動微小的情況下工作，所需傳遞的額定功率P=3kw，小帶輪轉(zhuǎn)速為960r/min，傳動比i=2 3.5.2確定計算功率 PZ=KAP0 （3-13） =1.1×3 =3.3kw 式中：PZ-計算功率，kw KA-工作情況系數(shù)，根據(jù)洗瓶機工作情況及查表得KA=1.1 P0-所需傳遞的額定功率，w 3.5.3選擇V帶的帶型 根據(jù)PZ及小帶輪轉(zhuǎn)速n1，選擇A型V帶。 3.5.4確定基準帶直徑d1，并驗算帶速V。 （1）小帶基準直徑d2的初選。 根據(jù)V帶帶型，使d2≥d1， d2=112mm （3-14） （2）驗算帶速v 由 v=πd2n160×1000 （3-15） =π×12×9060×1000 =5.6m/s （3）計算大帶輪的基準直徑 由 d3=id2 （3-16） =2×112 =224mm （4）確定中心距a并選擇V帶的基準長度Ld 初選帶傳動中心距 由式 0.7（d2+d3）≤a0≤2（d2+d3） （3-17） 得 235.2≤a0≤672 取 a0=400mm 式中，a0-初選的帶傳動中心距 （5）計算相應的帶長L帶 L帶=2a0+π2d2+d3+（d3-d2）24a0 （3-18） =2×400+π2×112+224+（224-112）24×400 =1335.6mm （6）計算中心距a a=a0+Ld-L帶2 （3-19） =400+1400-13362 =432mm 即中心距為432mm。 總 結(jié) 隨著畢業(yè)的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經(jīng)過為期十二周的奮戰(zhàn)，我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，通過這次畢業(yè)設計我明白了自己原來知識還比較欠缺，自己要學習的東西還有太多。本次設計主要是針對臟啤酒瓶設計的?？偟脕碚f通過這次畢業(yè)設計我體會到了學以致用的含義并學到了更多的知識。許多能力也在這次畢業(yè)設計中得到鍛煉： 1、機械類方面的設計大體都一樣，在弄清楚和計算好機械零部件的情況下，設計起來會相對得心應手。這次的畢業(yè)設計，因為在設計前就進行了深入了解，在設計中自然更加容易。如零部件該由什么材料制造，在以后設計中遇到相同的條件就可以選擇相同的材料。 2、這次畢業(yè)設計也進一步加深了對槽輪機構和凸輪機構的理解和運用。因為在大二時期學過有關這兩個機構方面的知識，通過這次設計更加的鞏固了以前的知識并發(fā)現(xiàn)了間歇機構在生活中的好處，比如電影放映機卷片機構就是運用槽輪機構制作而成的。但是凸輪機構卻是我這次設計中的重點和難點，由于學識有限，在這方面處理的不是很好。 3、經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)市場上有很多種啤酒瓶洗瓶機，但是都是連續(xù)運轉(zhuǎn)的，這樣一來就加劇了機器的損壞。我所設計的是一種間歇性的洗瓶機，其不連續(xù)性可以給機器一個緩沖，降低損壞程度。 4、整機結(jié)構簡單，都是利用我們生活中熟悉但是可能沒有留意過的一些常用結(jié)構組合而成的，比如槽輪機構和凸輪機構。這兩個機構在本設計中起到了非常重要的作用。雖然設計的不完美，但卻是對大學四年所學知識的融會貫通。 5、隨著生活的發(fā)展，人們對食品行業(yè)的要求越來越高。啤酒也是食品行業(yè)，設計一種高效清洗瓶子的機器能快速占領市場、提高人們的期望值、獲得更高的利益，為人們的健康造福。 6、這次設計也提升了對一些繪圖軟件如AutoCAD和SolidWorks和辦公軟件Word、PowerPoint的熟悉和運用。 致 謝 這次的畢業(yè)設計是在安靜老師的親切關懷和悉心指導下完成的。從畢業(yè)設計選題到設計完成，安靜老師都給予了我耐心的指導與細心的關懷。正是因為安靜老師的耐心指導與細心關懷我才不會在設計的過程中迷失方向，失去前進的動力；最終順利完成畢業(yè)設計。在為期一年的畢業(yè)設計中，安靜老師嚴肅的科學態(tài)度、嚴謹?shù)闹螌W精神和精益求精的工作作風都深深地感染了我，這些都是我所需要學習的。感謝安靜老師給予了我這樣一個學習機會，謝謝！ 感謝與我并肩作戰(zhàn)的舍友與同學們！每當我在畢業(yè)設計中遇到困難時，他們總能無私地幫助我、指導我，使我通過這次畢業(yè)設計學到了更多的知識。特別感謝機械電氣化工程學院，四年里，我在這個大家庭里逐漸成長，變得成熟。尤其是我的代課老師，他們或風趣或幽默，或嚴謹或認真，都深深地感染了我，對我以后的工作無疑會起到巨大的幫助。再次感謝！ 參考文獻 [1] 徐恒.食品包裝設備發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].食品包裝與機械,2013:38-59. 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