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

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

3、方案設計說明 設計題目：洗瓶機 設計要求 洗瓶機主要由推瓶機構、導輥機構、轉刷機構組成。如圖1-1所示，待洗的瓶子放在兩個同向轉動的導輥上，導輥倒動瓶子旋轉。當推頭M把瓶子向前推進時，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。 （1）推瓶機構應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，準備進入第二個工作循環(huán)。 （2）按生產率的要求，返回時的平均速度為工作行程平均速度的3倍。 （3）機構傳動性能良好，結構緊湊，制造方便。 一、設計任務 試設計一洗瓶機，能實現(xiàn)清洗瓶子內外

4、表面的功能。 （1） 根據工藝動作順序和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖； （2） 進行推瓶機構的選型，以實現(xiàn)洗瓶動作要求； （3） 根據選定的原動機和執(zhí)行機構的運動參數擬定機械傳動方案，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)行機構進行運動尺寸計算； （6） 對執(zhí)行機構進行運動分析，畫出運動線圖，進行運動模擬； （7） 畫出機械運動方案簡圖； （8） 編寫設計計算說明書。 二、原始數據及設計要求 瓶子尺寸：大端直徑D=80mm，長度L=200mm，口徑d=20mm。 推進距離S=600mm，推瓶機構應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，準備進入第二個工作循環(huán)。 按生產率的要求，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動的導輥轉動； (3) 同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉動,當瓶子沿導輥移動時,瓶子的外表面就清洗干凈； (4) 在瓶子移動過程中,清洗內表面的刷子同時在瓶子內轉動,動作結束,則刷子移出瓶外； (5)瓶子洗凈后離開導輥,

6、而推瓶機構急回至推瓶初始位置,進入下一個工作循環(huán)。 三、參與人數 2～3人，每人設計一個方案。 四、結題要求 1、設計能能滿足上述一、二兩項要求的機構方案，交繪制機構運動簡圖一張(1號圖紙)； 2、進行傳動計算，交設計說明書一份。 一、設計任務書 (1) 設計題目 (2) 本機采用旋轉式，兩邊同時工作，瓶子進入內刷后，由內刷盤帶動瓶子旋轉。瓶子底部設有固定底刷，四周按有旋轉外刷，并且裝有噴水頭，在刷洗瓶子內部的同時，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 設計洗瓶機。如圖1 所示，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。 洗瓶機的技術要求見表1。 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 生產率 個/s 急回系數k 電動機轉速 r/min A φ100200 600 15 3 1440 (2) 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。 2.設計傳動系統(tǒng)并

8、確定其傳動比分配。 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。 (3) 設計要求 1.工作原理 為了清洗瓶子，需將瓶子推入同向轉動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉，推動瓶子沿導輥前進，轉動的刷子就將瓶子洗凈。它的主要動作是將瓶子沿著導輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉以及將刷子轉動。 2.原始數據 （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 r/min。 （5）急回系數3。 二、機械運動方案設計 (1)分析設計要求 可知：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) 推瓶機構選擇 推瓶機構的方案：根據前述設計要求,推瓶機構應為一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

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主要有曲柄滑塊機構,曲柄轉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,再考慮到機構的急回特性和推頭做往復直線運動的特點， 所以根據要求，本機構采用了五桿組合機構，由齒輪和四連桿機構來實現(xiàn) 1.凸輪－鉸鏈四桿機構方案 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。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－鉸鏈四桿機構的方案 2.五桿組合機構方案

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的速度和機構的急回特征，可通過控制該機構的兩個輸入構件間的運動關系來得到，如用凸輪機構、齒輪或四連桿機構來控制等等。圖4 所示為兩個自由度五桿低副機構，1、4為它們的兩個輸入構件，這兩構件之間的運動關系用凸輪、齒輪或四連桿機構來實現(xiàn)，從而將原來兩自由度機構系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng)（如下圖所示）。 三、機械總體結構設計 為了清洗瓶子的外表和里面，需將瓶子推入同向轉動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉，推動瓶子沿導輥前進，內外轉動的刷子就將瓶子洗凈。它的主要動作

13、是將瓶子沿著導輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉以及將刷子轉動。 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動的導輥轉動; (3)同時,有原動件帶動的刷子也同時在轉動,當瓶子沿導輥移動時,瓶子的外表面就清洗干凈; (4)在瓶子移動過程中,清洗內表面的刷子同時在瓶子內轉動,動作結束,則刷子移出瓶外. (5)瓶子洗凈后離開導輥,而推瓶機構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)設計 （1）能實現(xiàn)預期運動執(zhí)行構件協(xié)調配合工

14、作等運動要求,把原動機輸出 的轉矩傳遞到執(zhí)行構件 （2）執(zhí)行機構所需的力很小，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，提高效率。 五、主要零部件的設計計算 凸輪—全移動副四桿機構.其主要參數如下表所示： 項目 參數 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)行機構和傳動部件的結構設計 本機構由導輥和刷子組成 （1）刷子由三個互相嚙合的齒輪帶著它們不停的轉動，而使它能夠保持不間斷的接觸，清洗污垢。 （2）導輥的運動由定軸帶輪來完

15、成，兩個帶輪的同向旋轉帶動導輥的同向轉動，而帶動瓶子轉動。（ 如下圖示 ） 導輥的俯視圖 （3）推瓶機構和洗瓶機構組合 本機構采用了五桿組合機構（ 如下頁圖示 ），齒輪機構，瓶子的運動分為直線運動和轉動，直線運動由五桿組合機構來完成，瓶子的轉動由同向轉動的導輥來完成。利用瓶子的運動來清洗瓶子的內外表面。 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 最終選用的機構中刷子的轉動軸、導輥的軸、執(zhí)行機構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．本機為雙端式結構形式洗瓶機，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。傳動機構簡單，效率高，安全可靠。 3．進出瓶機構采用齒輪驅動的星形輪連桿機構，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．除標機構：采取機外三次除標，網外除標方式。 6．噴淋系統(tǒng)：進瓶端采用上、下噴淋預熱，防止對后工序污染。三個堿液槽上部均帶有內外噴淋，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，瓶內采取旋轉式噴淋，和固定噴淋方式，以減少瓶內清洗死角。 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)采用變頻同步調速技術、控制系統(tǒng)運用人機界面技術，采用全漢字和多形式色彩圖案等先進的自動控制技術，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、機械設計并不是一件簡單的工作，在一定要求下設計一種機構也不是想象中的那么容易。其次，使我正視了機械設計工作者應該具備的嚴謹的態(tài)度。再次，使我樹立了信心，要努力學好機械各專業(yè)?！稒C械原理》作為機械類專業(yè)學生的重要技術基礎課，在教學計劃中占有十分重要的地位。作為實踐性教學環(huán)節(jié)的課程設計，是對學生較為全面的設計能力訓練，它不僅可以培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的設計思路，分析和解決工程實踐問題的能力，還應該培養(yǎng)學生開拓創(chuàng)新意識，激發(fā)其研制新機器、開發(fā)新產品的熱情。我們在設計過程中不斷豐富和完善產品的設計信息，直到完成整個產品設計；設計過程是一個逐步求精和細化的過程，設計初期，我們對設計對象的結構關系和參數表達

19、往往是模糊的，許多細節(jié)在一開始不是很清楚，隨著設計過程的深入，這些關系才逐漸清楚起來；機械設計過程是一個不斷完善的過程，各個設計階段并非簡單的安順序進行，為了改進設計結果，經常需要在各步驟之間反復、交叉進行，指導獲得滿意的結果為止 我們將運動分析、力分析和常用機構設計等需大量占用時間的工作由計算機自動完成，我們可以根據需要調用。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的創(chuàng)新設計，并能對創(chuàng)新機構進行綜合評價和選擇，有充足的時間分析方案設計、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。這對學生綜合素質的培養(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》權修華等主編，安徽科學技術出版社，1992 4．《鍛壓機械及其有限元計算》林道盛等主編，北京工業(yè)大學出版社，1998 5．《機械設計學》，魯明山等，北京航空航天大學出版社 6．《機械制造工程實踐》費從榮等主編，中國鐵道出版社 7．《機械設計基礎（下冊）》張瑩主編，機械工業(yè)出版社 8．《機械原理課程設計》曲繼方主編，機械工業(yè)出版社 9．《機械設計課程設計》任嘉卉等主編，北京航空航天大學出版社 10

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