洗瓶機(jī)課程設(shè)計(jì).doc

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前 言 創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)能夠提高我們機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力，也是我們綜合應(yīng)用所學(xué)的機(jī)械方面專業(yè)知識(shí)和技能解決問(wèn)題，獲得工程技術(shù)訓(xùn)練必不可少的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。本次創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)所選的題目是洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)。 洗瓶是食品行業(yè)包裝工藝流程中不可缺少的一環(huán)，設(shè)計(jì)出合理、高效的洗瓶機(jī)是包裝技術(shù)發(fā)展的必然要求。洗瓶機(jī)的種類很多，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的洗瓶機(jī)有扭道式、箱式、滾筒式和立式等多種，其中以滾筒式洗瓶機(jī)和立式洗瓶機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，且立式洗瓶機(jī)后來(lái)居上，發(fā)展勢(shì)頭迅猛，已取代了滾筒式洗瓶機(jī)的傳統(tǒng)地位，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)立式洗瓶機(jī)的代表廠家有長(zhǎng)沙楚天、上海遠(yuǎn)東、上海旭發(fā)、長(zhǎng)沙正中等。在洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)緊湊、清洗效果與除標(biāo)效果成為人們最為關(guān)注的要點(diǎn)。 洗瓶機(jī)是的常見(jiàn)機(jī)械，按照清洗的功能和能力有各式各樣的種類。一個(gè)完整的洗瓶機(jī)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(shè)計(jì)的洗瓶機(jī)，限于我們目前的知識(shí)水平和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，我們僅僅是綜合考慮了一些關(guān)鍵因素及設(shè)計(jì)要求，應(yīng)用所學(xué)的機(jī)械專業(yè)知識(shí)，初步的設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的洗瓶機(jī)的主要機(jī)構(gòu)。目的是通過(guò)設(shè)計(jì)洗瓶機(jī)這一選題，進(jìn)一步鞏固所學(xué)的機(jī)械專業(yè)理論知識(shí)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，作為一種初步的實(shí)踐性探索。 由于我們的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)尚不夠豐富，錯(cuò)誤及不足之處在所難免，敬請(qǐng)老師批評(píng)指正。 目 錄 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù) 3 1 設(shè)計(jì)題目 3 2 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求 3 3 設(shè)計(jì)任務(wù) 4 4 原始數(shù)據(jù) 4 第二章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 5 1 分析設(shè)計(jì)要求 5 2 推瓶機(jī)構(gòu)方案選擇5 方案一 凸輪-鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 6 方案二 多個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 7 方案三 五連桿機(jī)構(gòu) 8 方案四 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)9 第三章 推瓶機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)10 第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 1 傳動(dòng)過(guò)程分析 12 轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過(guò)程 12 推瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過(guò)程 13 導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過(guò)程 13 2 傳動(dòng)比的分配 13 第五章 洗瓶機(jī)工作循環(huán)圖 16 第六章 洗瓶機(jī)總體設(shè)計(jì)及其布局 17 第七章 其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 18 1 轉(zhuǎn)刷傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 2 內(nèi)部清洗裝置的設(shè)計(jì) 19 第八章 心得體會(huì)21 參考文獻(xiàn)22 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1、設(shè)計(jì)題目 洗瓶機(jī)主要是由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成。待洗的瓶子放在兩個(gè)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)推頭M把瓶子推向前進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)著的刷子就把瓶子外面洗凈。當(dāng)前一個(gè)瓶子將洗刷完畢時(shí)，后一個(gè)待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥待推。如圖1所示。 圖 1 2、洗瓶機(jī)的技術(shù)要求 表1 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求 方案號(hào) 瓶子尺寸 （長(zhǎng)直徑） mm，mm 工作行程 mm 生產(chǎn)率 個(gè)/min 急回系數(shù)k 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min A φ100200 600 3 3 1440 3、設(shè)計(jì)任務(wù) （1）.洗瓶機(jī)應(yīng)包括齒輪、平面連桿機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)。學(xué)生應(yīng)該提出兩種以上的設(shè)計(jì)方案并經(jīng)分析比較后選定一種進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （2）.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。 （3）.畫出機(jī)器的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 （4）.設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)要求，并對(duì)從動(dòng)桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。也可以設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡，并對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。繪出運(yùn)動(dòng)線圖。 （5）.其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 （6）.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。 4、原始數(shù)據(jù) （1）、瓶子尺寸：長(zhǎng)度L=100mm，直徑D=200mm。 （2）、推進(jìn)距離S=600mm，推瓶機(jī)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(jìn)入第二個(gè)工作循環(huán)。 （3）、按生產(chǎn)率每分鐘3個(gè)的要求，推程的平均速度v=45mm/s，返回時(shí)的平均速度為工作時(shí)的平均速度的三倍。 （4）、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440 r/min。 （5）、急回系數(shù)3。 第二章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 1、分析設(shè)計(jì)要求 洗瓶機(jī)主要由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成。設(shè)計(jì)的推瓶機(jī)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(gè)工作循環(huán)。 根據(jù)設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)，在回程時(shí)可有變速運(yùn)動(dòng)且回程時(shí)軌跡形狀不限，但不能反向撥動(dòng)下一個(gè)瓶子，除此以外回程時(shí)必須有急回。 圖2 推頭M運(yùn)動(dòng)軌跡 對(duì)這種運(yùn)動(dòng)要求，若用單一的常用機(jī)構(gòu)是不容易實(shí)現(xiàn)的，通常要把若干個(gè)基本機(jī)構(gòu)組合起來(lái)，設(shè)計(jì)成一個(gè)組合機(jī)構(gòu)。 在設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)時(shí)，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機(jī)構(gòu)（基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)），而沿軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度要求，則通過(guò)改變基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)滿足，也就是讓它與一個(gè)輸出變速度的附加機(jī)構(gòu)組合。 2、推瓶機(jī)構(gòu)的選擇 根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求,推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)為一在工作行程時(shí)能作直線運(yùn)動(dòng)返回時(shí)具有急回特性的機(jī)構(gòu),為了提高工作效率,機(jī)構(gòu)的急回系數(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(yùn)動(dòng),或者近似直線運(yùn)動(dòng),以保證工作的穩(wěn)定性,這些運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)軌跡至少為近似直線,以此保證安全性。 推頭的運(yùn)動(dòng)要求主要是滿足急回特性,能滿足急回特性的機(jī)構(gòu)主要有（1）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（2）凸輪機(jī)構(gòu)（3）曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 運(yùn)用前述設(shè)計(jì)的思想方法,再考慮到機(jī)構(gòu)的急回特性和推頭做直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，根據(jù)要求得出如下四個(gè)方案。 方案一 凸輪－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 如圖3所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿2上點(diǎn)M走近似于所要求的軌跡，M點(diǎn)的速度由等速轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪通過(guò)構(gòu)件3的變速轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制。推頭的運(yùn)動(dòng)可以由凸輪的外輪廓線來(lái)確定，而連桿機(jī)構(gòu)可以使凸輪的推程放大，達(dá)到設(shè)計(jì)題目要求k=3。 圖3凸輪-鉸鏈四桿方案 缺點(diǎn)：該方案的原動(dòng)件是凸輪，而曲柄1是作為從動(dòng)件的，所以有死點(diǎn)存在，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，必須設(shè)計(jì)有足夠的措施沖過(guò)死點(diǎn)。由于工作行程要求直線或近似直線，所以桿長(zhǎng)有一定的設(shè)計(jì)限制，為設(shè)計(jì)滿足要求的急回系數(shù)，還需設(shè)計(jì)合適的凸輪輪廓曲線。除此之外，推頭在推瓶子時(shí)與瓶底有碰撞，而推頭在推動(dòng)瓶子在導(dǎo)輥上移動(dòng)時(shí)摩擦較大，須加載的驅(qū)動(dòng)力也較大，綜合以上缺點(diǎn)采用此方案設(shè)計(jì)時(shí)較難。 方案二 多個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的組合 如圖4所示，此洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)是由曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組成，當(dāng)圖中1、2兩個(gè)搖桿長(zhǎng)度比為1:2時(shí)，機(jī)構(gòu)就能達(dá)到題目要求的急回系數(shù)為3。 圖4多個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案 缺點(diǎn)：該方案的機(jī)構(gòu)都是由桿件連接的，在速度的傳動(dòng)方面不太穩(wěn)定，而且機(jī)械效率不高。除此之外，推頭部分與機(jī)架之間有摩擦，又降低了機(jī)械效率，對(duì)推頭的壽命也有影響。所以綜合以上缺點(diǎn)該方案不宜采用。 方案三 五連桿機(jī)構(gòu) 如圖5所示，具有兩自由度的連桿機(jī)構(gòu)，都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特性。點(diǎn)M的速度和機(jī)構(gòu)的急回特性可通過(guò)控制該機(jī)構(gòu)的兩個(gè)輸入構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系來(lái)得到。 圖5五連桿機(jī)構(gòu)方案 缺點(diǎn)：該方案中完全采用平面連桿設(shè)計(jì)，桿數(shù)較多，雖然容易制造，但由于推程較長(zhǎng)，必然會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)上的動(dòng)載荷和慣性力難平衡，會(huì)有累積誤差，且效率低。在五桿機(jī)構(gòu)中，除此之外，該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法主要為解析法和圖解法兩種方法，前者精確但計(jì)算復(fù)雜，后者相對(duì)簡(jiǎn)單但有一定的誤差，總體設(shè)計(jì)難度較大。所以綜合以上缺點(diǎn)該方案不宜采用。 方案四 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（類似于牛頭刨床機(jī)構(gòu)） 如圖6所示，在此機(jī)構(gòu)中只要極位夾角為90度時(shí)，洗瓶機(jī)的推頭部分就能實(shí)現(xiàn)急回系數(shù)k=3，而且題目要求推頭的推程為600mm，此機(jī)構(gòu)也容易滿足。 圖6曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案 優(yōu)點(diǎn)：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(yùn)動(dòng)不管是工進(jìn)還是急回，所以推頭能很平穩(wěn)地推進(jìn)瓶子。而且此機(jī)構(gòu)制作較簡(jiǎn)便且承受的負(fù)載能力大，有較好的急回運(yùn)動(dòng)特性，計(jì)算尺寸也相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)的成本也不高。除此之外該機(jī)構(gòu)也容易實(shí)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(diǎn)較明顯優(yōu)點(diǎn)不突出，而方案四的優(yōu)點(diǎn)明顯，所以綜合考慮后采用方案四機(jī)構(gòu)作為本洗瓶機(jī)的推出機(jī)構(gòu)。 第三章 推瓶機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)要求知推瓶機(jī)構(gòu)的急回系數(shù)k=3，所以該機(jī)構(gòu)在返回時(shí)的平均速度為工作時(shí)速度的3倍，因此可由公式推出推瓶機(jī)構(gòu)的極位夾角為90，推瓶機(jī)構(gòu)的極限位置如圖7所示，在極限位置時(shí)曲柄OA與搖桿BC相互垂直，極限位置為D、E兩點(diǎn)所在的位置。 圖7推瓶機(jī)構(gòu)極限位置圖 因此如圖所示 : 以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在兩極限位置時(shí)進(jìn)行機(jī)構(gòu)尺寸的計(jì)算，因?yàn)闃O位夾角為90，所以∠DBE=90，由于是對(duì)稱關(guān)系∠OBA=45，在極限位置時(shí)∠OAB=90。由設(shè)計(jì)要求知兩個(gè)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(gè)滑桿的長(zhǎng)度L>600mm可以取成700mm。鉸鏈C到達(dá)中點(diǎn)的時(shí)候，CD=DE/2=300mm,所以BC=300mm,從而得出擺桿長(zhǎng)BD=300√2≈424.26mm，所以BC所在的滑桿設(shè)計(jì)的時(shí)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(gè)周轉(zhuǎn)副即可所以取OA=AB＝150mm，OB=150√2=212.13mm。 設(shè)計(jì)要求的工作行程的平均速度為45mm/s,而返回時(shí)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(shí)間t=600/45≈13.3s,回程所用的時(shí)間t=600/135≈4.4s,所以推頭在一個(gè)來(lái)回所用的總時(shí)間應(yīng)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(jì)算取推頭來(lái)回一趟的總時(shí)間為18s,也相當(dāng)于曲柄OA轉(zhuǎn)一周為18s,所以曲柄OA角速度ω=2π/18=0.35rad/s, 曲柄OA的轉(zhuǎn)速n=1/1860=3.33r/min。 表2推瓶機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù) 極位夾角 90 曲柄旋轉(zhuǎn)周期 18s 推桿長(zhǎng) 700mm 曲柄角速度 0.35rad/s 擺桿長(zhǎng) 500mm 曲柄轉(zhuǎn)速 3.33r/min 曲柄長(zhǎng) 150mm 第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1、傳動(dòng)過(guò)程分析 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖8所示，本傳動(dòng)系統(tǒng)主要采用的是齒輪傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相結(jié)合的方式，齒輪傳動(dòng)具有工作可靠、使用壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，而帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、適合遠(yuǎn)距離傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。 圖8傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過(guò)程 如圖8所示，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)蝸桿1轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿1帶動(dòng)蝸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪4由與蝸輪2同軸的皮帶輪3通過(guò)皮帶帶著轉(zhuǎn)動(dòng)，與皮帶輪4同軸的皮帶輪5通過(guò)皮帶帶動(dòng)帶輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，帶輪6通過(guò)皮帶帶動(dòng)帶輪7轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)也帶動(dòng)與帶輪7同軸的齒輪8轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪8帶動(dòng)齒輪11、12、13、14、15轉(zhuǎn)動(dòng)，在齒輪11、13、15套上毛刷即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)刷的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中蝸桿1采用的是右旋螺紋的蝸桿，各輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示。 推瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過(guò)程 如圖8所示，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)蝸桿1轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿1帶動(dòng)蝸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，與蝸輪同軸的齒輪9帶動(dòng)齒輪10轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪10與推瓶機(jī)構(gòu)的曲柄相連即可實(shí)現(xiàn)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使推瓶機(jī)構(gòu)能運(yùn)行。在圖8中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是向里的，由于蝸桿1是右旋的所以齒輪9是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的，那么齒輪10旋轉(zhuǎn)方向就是順時(shí)針的，推瓶機(jī)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)工進(jìn)和急回。 導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過(guò)程 如圖8所示，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪16轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪16與齒輪17嚙合帶動(dòng)齒輪17轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪18與齒輪17同軸，齒輪18與齒輪19嚙合帶動(dòng)齒輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，再由齒輪19帶動(dòng)導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)。 2、傳動(dòng)比的分配 推瓶推桿的曲柄是由一個(gè)齒輪作為主動(dòng)輪來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此由上面推瓶機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算中得到主動(dòng)輪的角速度與曲柄的角速度相同為0.35rad/s，轉(zhuǎn)速相同為3.33r/min 。 由設(shè)計(jì)要求得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1440r/min，那么推瓶機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比i110=1440/3.33≈432，由于傳動(dòng)比較大所以采用兩級(jí)傳動(dòng)，先用蝸輪蝸桿將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降速，再用齒輪傳動(dòng)進(jìn)行第二次降速。由于渦輪蝸桿傳動(dòng)多用于減速傳動(dòng)且它們之間的傳動(dòng)比可取較大值，所以渦輪蝸桿之間的傳動(dòng)比選為i12=80，那么齒輪之間的傳動(dòng)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=mtz2=480=320mm。 齒輪基本參數(shù)的選擇，齒輪9、10之間的傳動(dòng)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=z9m=204=80mm。那么齒輪10的模數(shù)m也為4，由傳動(dòng)比選擇齒輪10的齒數(shù)取z10為108，則其分度圓直徑為d10=z10m=1084=432mm。 以上的數(shù)據(jù)都是根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)一書選擇而來(lái)。 表3傳動(dòng)零件的各尺寸參數(shù) 推瓶機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比i110 432 蝸輪蝸桿間傳動(dòng)比i12 80 蝸桿的頭數(shù)z1 1 蝸桿的分度圓直徑d1 40mm 蝸桿的軸向模數(shù)mx 4mm 蝸輪的齒數(shù)z2 80 蝸輪的分度圓直徑d2 320mm 齒輪9、10間的傳動(dòng)比i910 5.4 齒輪9、10的模數(shù)m 4mm 齒輪9的齒數(shù)z9 20 齒輪9的分度圓直徑d9 80mm 齒輪10的齒數(shù)z10 108 齒輪10的分度圓直徑d10 432mm 由于轉(zhuǎn)刷和導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速未給出，所以不好確定它們與電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)比，但是轉(zhuǎn)刷的轉(zhuǎn)速的改變可以通過(guò)改變皮帶輪3、4、5、6、7間的傳動(dòng)比來(lái)實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)輥轉(zhuǎn)速改變則可以通過(guò)改變齒輪16、17、18、19間的傳動(dòng)比來(lái)實(shí)現(xiàn)。 第五章 洗瓶機(jī)工作循環(huán)圖 轉(zhuǎn)刷 勻速旋轉(zhuǎn) 導(dǎo)輥 勻速旋轉(zhuǎn) 推桿 勻速推進(jìn) 急速退回 曲柄轉(zhuǎn)角 0 90 180 270 360 圖9洗瓶機(jī)工作循環(huán)圖 洗瓶機(jī)中的轉(zhuǎn)刷、導(dǎo)輥、推桿、曲柄都是同時(shí)運(yùn)動(dòng)的，三個(gè)轉(zhuǎn)刷的轉(zhuǎn)向是相同的，兩個(gè)導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)向也是相同的，曲柄順時(shí)針旋轉(zhuǎn)同時(shí)帶動(dòng)推桿工進(jìn)與急回。 第六章 洗瓶機(jī)總體設(shè)計(jì)及其布局 圖10洗瓶機(jī)總體設(shè)計(jì)及其布局圖 洗瓶機(jī)的總體布局如圖10所示，其中推瓶機(jī)構(gòu)是一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，該洗瓶機(jī)的特別之處在于它可以同時(shí)進(jìn)行瓶子內(nèi)部和外部的清洗，外部是通過(guò)洗瓶機(jī)上部的轉(zhuǎn)刷來(lái)清洗，而內(nèi)部則是通過(guò)一根管壁帶有小孔的銅管利用從銅管小孔中噴出的細(xì)水柱進(jìn)行清洗，由于導(dǎo)輥在旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)瓶子也旋轉(zhuǎn)，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(shè)計(jì)見(jiàn)下面其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 第七章 其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、轉(zhuǎn)刷傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 從電動(dòng)機(jī)傳出的速度首先經(jīng)過(guò)蝸輪蝸桿進(jìn)行一次減速，再經(jīng)過(guò)皮帶輪3、4、5、6分別進(jìn)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(gè)帶輪之間的連接及傳動(dòng)，具體如圖11所示，主動(dòng)輪1通過(guò)皮帶帶動(dòng)從動(dòng)輪2從轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)比與它們各自的半徑比值成反比。由于沒(méi)有給出確切的轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)速所以不好確定具體的傳動(dòng)比，一旦轉(zhuǎn)刷的轉(zhuǎn)速確定就可算出電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)刷的總傳動(dòng)比，再分配傳動(dòng)比給各組帶輪。帶型選用普通V帶傳動(dòng)中的Y型，詳細(xì)尺寸見(jiàn)下圖12和表4。 1—主動(dòng)輪，2—從動(dòng)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α 單位長(zhǎng)度質(zhì)量 6 5.3 4 40 0.02 2、內(nèi)部清洗裝置的設(shè)計(jì) 本洗瓶機(jī)內(nèi)部清洗主要是利用水來(lái)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(dá)到清洗瓶子內(nèi)部的效果，具體設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖13。 圖13內(nèi)部清洗裝置 該內(nèi)部清洗裝置是由水管、調(diào)壓閥、推塊以及銅噴頭組成的，水管與銅噴頭分別連接在推塊的兩邊且推塊內(nèi)部開(kāi)通以便于水管與銅噴頭相同，調(diào)壓閥用來(lái)控制水管中水流的壓力即控制銅噴頭中噴出水的壓力。 銅噴頭尺寸的確定：由設(shè)計(jì)要求知瓶子尺寸為100200mm，所以銅噴頭的長(zhǎng)度必須小于200mm，在這我們?nèi)°~噴頭的長(zhǎng)L為180mm直徑D為10mm，銅噴頭上小孔直徑d為2mm。 水管中壓力的確定：確定水管中壓力是為了計(jì)算水在多大的壓力下是從銅噴頭小孔中噴射出的而不是流出的，由流體力學(xué)知識(shí)知流體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中滿足伯努利方程即z1+p1/γ+u12/2g=z2+p2/γ+u22/2g ， 其中水的重度γ=ρg（ρ為水的密度），由于水流在管中是水平流動(dòng)的所以z1=z2 ，p1為水管中水流的壓力，p2為銅噴管小孔處的壓力即為大氣壓，由于水管中流量與噴孔處流量相等那么u1A1=u2A2 , A1為銅噴頭的截面積A2為銅噴頭上小孔的面積，那么u1/u2=d2/D2=22/102=1/25 , u1=u2/25 。那么伯努利方程可化解為 （p1-p2）/ρ=u22/2-(u2/25)2/2≈u22/2 ，要使水流能從銅噴頭小孔中能噴射出u2>0 ,那么p1>p2 (p2為大氣壓)即水管中的壓力必須大于大氣壓（水管中壓力必須大于1.013105pa）。調(diào)節(jié)壓力閥就可使從小孔中噴出的水得到不同的噴射速度。 第八章 心得體會(huì) 經(jīng)過(guò)這次親身體驗(yàn)創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)我明白了很多東西。首先，機(jī)械設(shè)計(jì)并不是一件簡(jiǎn)單的工作，在一定要求下設(shè)計(jì)一種機(jī)構(gòu)也不是想象中的那么容易。其次，使我正視了機(jī)械設(shè)計(jì)工作者應(yīng)該具備的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。最后，使我再次回顧以前學(xué)過(guò)的機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。 該洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)方案是嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單、清晰，能滿足預(yù)定的設(shè)計(jì)要求。 在任務(wù)書的編制過(guò)程中，我們嚴(yán)格按照選題要來(lái)制定任務(wù)書，因?yàn)楹玫娜蝿?wù)書方能設(shè)計(jì)出好的方案。只有嚴(yán)格要求，才能有所收獲。在確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案時(shí)，我們集思廣益，提出了許多方案，但我們堅(jiān)信只有一個(gè)最優(yōu)方案，那就是用最少的材料，最簡(jiǎn)單的原理完成任務(wù)要求。終于我們確定了如上所述的設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，理論上只要滿足傳動(dòng)比即可滿足要求，中間過(guò)程不必設(shè)計(jì)，但在現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)中是不存在的。綜合了經(jīng)濟(jì)和技術(shù)要求，我們?cè)O(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)主要以簡(jiǎn)單的漸開(kāi)線齒輪為主，以帶輪為輔助。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心，它的設(shè)計(jì)好壞直接關(guān)系到設(shè)計(jì)任務(wù)要求能否順利完成。在這一機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，我采用了類似牛頭刨床機(jī)構(gòu)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為推瓶機(jī)構(gòu)。在最后的整體機(jī)械方案設(shè)計(jì)中，我們考慮了現(xiàn)實(shí)的可操作性，確定了最后的洗瓶機(jī)整體方案。 總體來(lái)說(shuō)，該洗瓶機(jī)已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，能滿足預(yù)定的計(jì)劃和要求，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，耗材較少。 參考文獻(xiàn) 1 邱宣懷，郭可謙主編.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2010 2 鄭文緯，吳克堅(jiān)主編.機(jī)械原理.北京：高等教育出版社，1996 3 張景松，楊春敏主編.流體力學(xué).徐州：中國(guó)礦業(yè)出版社，2010