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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 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

2、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)清洗瓶子內外表面的功能。（1） 根據(jù)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(jù)選定的原動機和執(zhí)行機構的運動參數(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

3、；（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(shù)據(jù)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

4、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)。三、參與人數(shù) 23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

5、，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(shù)k電動機轉速r/minA1002006001531440(2) 設計任務 1.洗瓶機應包

6、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(shù)據(jù)（1）瓶子尺寸：長度L=100mm，直徑D=200mm。 （2）推進距離

7、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(shù)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(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，在工作段前后可有變速運動，回程時

8、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(jù)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(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

9、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(jù)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

10、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

11、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?？梢赃x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

12、輪數(shù)，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(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

13、。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

14、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、熱水、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

15、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?shù)膽B(tài)度。再次，使我樹立了信心，要努力學好機械各專業(yè)。機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

16、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(shù)表達往往是模糊的，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(jù)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

17、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，19992機械原理課程設計手冊鄒慧君主編，高等教育出版社，19983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，19924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，19985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