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16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
啤酒瓶洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí)
指導(dǎo)老師
日 期 2016 .05
機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
17
畢業(yè)設(shè)計(jì)
前 言
啤酒是人類(lèi)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(duì)身體健康有益處，因此啤酒越來(lái)越成為了人們生活中最喜愛(ài)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(duì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)有十分嚴(yán)格的要求。每個(gè)涉及食品的企業(yè)都要根據(jù)相關(guān)部門(mén)的相關(guān)要求，定期對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行消毒清洗。啤酒生產(chǎn)商想方設(shè)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(shè)備不斷更新?lián)Q代，啤酒瓶洗瓶機(jī)也隨之發(fā)展[2]。
根據(jù)啤酒瓶原料及外形，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易高效的啤酒瓶洗瓶機(jī)。本洗瓶機(jī)的工作原理：用槽輪機(jī)構(gòu)間歇性地將污瓶進(jìn)料、用凸輪連桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)瓶子前進(jìn)，在前進(jìn)的過(guò)程中齒輪傳動(dòng)雙輥機(jī)構(gòu)使瓶子旋轉(zhuǎn)，此時(shí)毛刷機(jī)構(gòu)開(kāi)始清洗瓶子外表面，這一過(guò)程結(jié)束時(shí)，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(shè)計(jì)的啤酒瓶清洗機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可行，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高。
關(guān)鍵詞：清洗機(jī)；啤酒瓶；槽輪機(jī)構(gòu)；凸輪連桿機(jī)構(gòu)
目 錄
1緒論 1
1.1課題的研究意義 1
1.2 啤酒瓶洗瓶機(jī)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1
1.3國(guó)內(nèi)啤酒瓶洗瓶機(jī)存在的問(wèn)題 2
2傳動(dòng)方案的擬定 2
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及技術(shù)參數(shù) 2
2.2 送料機(jī)構(gòu)的說(shuō)明 5
2.3 推瓶機(jī)構(gòu)的說(shuō)明 7
2.4送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 7
2.5導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)的說(shuō)明 8
2.6毛刷機(jī)構(gòu)的說(shuō)明 10
3主要零部件的選擇與計(jì)算 11
3.1電動(dòng)機(jī)的選擇 11
3.2減速器的選擇 11
3.3凸輪連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11
3.4槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 12
3.5V帶的計(jì)算 13
總 結(jié) 15
致 謝 16
參考文獻(xiàn) 17
1緒論
1.1課題的研究意義
隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高。酒類(lèi)飲料特別是啤酒類(lèi)飲料已經(jīng)常為了人們最喜愛(ài)的飲料之一。逢年過(guò)節(jié)，總能在商店里或者家里看到成堆的酒類(lèi)飲料。這其中，啤酒飲料占據(jù)了酒類(lèi)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(shì)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(shè)法提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。由此，啤酒瓶清洗機(jī)出現(xiàn)在我的視野中。我所設(shè)計(jì)的這種啤酒瓶洗瓶機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率；
（2）清洗徹底，有效提高衛(wèi)生的標(biāo)準(zhǔn)；
（3）提升生產(chǎn)效益。使用這種洗瓶機(jī)，將會(huì)在市場(chǎng)中更具有競(jìng)爭(zhēng)力，從而占據(jù)市場(chǎng)，獲得經(jīng)濟(jì)利益[4]。
1.2 啤酒瓶洗瓶機(jī)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1酒瓶洗瓶機(jī)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
上世紀(jì)六、七十年代時(shí)，我國(guó)開(kāi)始慢慢的引入國(guó)外洗瓶機(jī)，并對(duì)洗瓶機(jī)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(jī)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(lèi)型。上世紀(jì)70年代中期第一代洗瓶機(jī)瓶盒排數(shù)為16排，主鏈甁盒運(yùn)行間歇?jiǎng)幼?，產(chǎn)量最高為800瓶每小時(shí)。由于這種洗瓶機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便制造等優(yōu)點(diǎn)，在市場(chǎng)上占據(jù)了相當(dāng)長(zhǎng)的的一段時(shí)間[5]。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，洗瓶機(jī)設(shè)備取得了新的技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)在已出現(xiàn)了采用無(wú)軸變頻傳動(dòng)取代萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)的新型傳動(dòng)洗瓶機(jī)，除標(biāo)方式上出現(xiàn)了立式軸流泵噴沖，或?qū)υ须x心泵噴淋進(jìn)行了完善升級(jí)[6]。
我們的國(guó)內(nèi)洗瓶機(jī)市場(chǎng)發(fā)展比其歐美國(guó)家落后，而且我們國(guó)家的技術(shù)在一定程度上跟不上市場(chǎng)發(fā)展的需要，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的洗瓶機(jī)沒(méi)有形成一定的強(qiáng)勢(shì)資源，各個(gè)生產(chǎn)廠家技術(shù)保密，不能形成很好的信息交換和共享，導(dǎo)致市場(chǎng)上洗瓶機(jī)的發(fā)展參差不齊，功能不全面[7]。
1.2.2啤酒洗瓶機(jī)國(guó)外現(xiàn)狀
擁有發(fā)達(dá)技術(shù)的國(guó)外企業(yè)促進(jìn)了洗瓶機(jī)市場(chǎng)在國(guó)外的發(fā)展。新技術(shù)的發(fā)展也給洗瓶機(jī)的市場(chǎng)帶來(lái)一股新的活力，特別是大量的企業(yè)采用新的計(jì)算機(jī)技術(shù)，二維的CAD早已在制造業(yè)普及，三維的設(shè)計(jì)也在慢慢推廣。電氣設(shè)計(jì)部分采用ED 等先進(jìn)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了定位準(zhǔn)確，操控方便，其安全可靠性也逐步提高。通過(guò)專家系統(tǒng)的應(yīng)用，極大地推進(jìn)了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的進(jìn)程，并且利用系統(tǒng)論和信息論等現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究成果，使得洗瓶機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)始向數(shù)字化化方向發(fā)展。
1.2.3啤酒瓶洗瓶機(jī)發(fā)展趨勢(shì)
隨著新世紀(jì)全球工業(yè)格局的新變化和我國(guó)工業(yè)技術(shù)水平的快速發(fā)展，洗瓶機(jī)市場(chǎng)近年來(lái)異常的活躍起來(lái)。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)飛速發(fā)展，使得洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)在綜合考慮控制系統(tǒng)安全性、可靠性、操作的舒適性、機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)廣義優(yōu)化等方面有了更高層次的要求。因此洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)必須從原來(lái)的常規(guī)設(shè)計(jì)模式中跳出來(lái)，用新觀點(diǎn)、新原理、新方法、新技術(shù)、新工藝來(lái)設(shè)計(jì)適應(yīng)新形勢(shì)的新產(chǎn)品。未來(lái)洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)是基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法，應(yīng)用微電子、信息、管理等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期[8]。
1.3國(guó)內(nèi)啤酒瓶洗瓶機(jī)存在的問(wèn)題
我國(guó)在包裝技術(shù)這一塊上相比其他國(guó)家起點(diǎn)低、起步晚，根據(jù)調(diào)查，存在著以下問(wèn)題：
（1）洗瓶裝置易碎瓶；
（2）安全性無(wú)保障；
（3）技術(shù)流轉(zhuǎn)在各個(gè)小作坊，不能快速地實(shí)現(xiàn)共享和互換。
2傳動(dòng)方案的擬定
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及技術(shù)參數(shù)
2.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)
根據(jù)啤酒瓶的尺寸，設(shè)計(jì)全自動(dòng)啤酒瓶清洗裝置，其參數(shù)要求如下：
設(shè)計(jì)槽輪機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)，使其間歇式地運(yùn)輸瓶子、推動(dòng)瓶子[9]。
（1）推瓶機(jī)構(gòu)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(zhǔn)備進(jìn)入第二個(gè)工作循環(huán)。
（2）按洗瓶速率每分鐘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)平均速度的三倍。
（3）機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。
2.1.2啤酒瓶的參數(shù)
在設(shè)計(jì)開(kāi)始之前，首先應(yīng)明確此次設(shè)計(jì)所要服務(wù)的對(duì)象，了解其數(shù)據(jù)信息和基本特性。啤酒洗瓶機(jī)的對(duì)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(jī)的某些結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)啤酒瓶來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，下面簡(jiǎn)單介紹一下啤酒瓶的基本參數(shù)。
根據(jù)實(shí)際測(cè)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(shí)不能承受太大沖擊。
2.1.3啤酒瓶洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)要求
啤酒瓶洗瓶機(jī)是由進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)、推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)共同完成工作的。首先是推瓶機(jī)構(gòu)以均勻的速度將瓶子推上導(dǎo)輥，推頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使瓶子一個(gè)個(gè)不間斷的送上工作臺(tái)進(jìn)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(guò)程中盡可能減少瓶子的破碎率。第二，瓶子送到工作臺(tái)的同時(shí)導(dǎo)輥進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)并且開(kāi)始清洗瓶子。整體結(jié)構(gòu)如下圖所示。
1.帶輪 2.皮帶 3.小齒輪 4.V帶 5.電機(jī) 6.減速器 7.減速器齒輪 8.傳動(dòng)齒輪 9.皮帶 10.渦輪蝸桿 11.凸輪機(jī)構(gòu) 12.連桿機(jī)構(gòu) 13.導(dǎo)輥 14.導(dǎo)輥齒輪 15.錐齒輪 16導(dǎo)輥齒輪 17.內(nèi)洗瓶機(jī)構(gòu) 18.槽輪機(jī)構(gòu) 19.渦輪蝸桿
圖2-1 啤酒瓶洗瓶機(jī)整體圖
1.機(jī)殼 2.輸瓶板
圖2-2 啤酒瓶洗瓶機(jī)外部圖
方案運(yùn)動(dòng)說(shuō)明：
首先需將瓶子放入傳送帶2上，通過(guò)進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)間歇的送到導(dǎo)輥軌跡上，通過(guò)凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)帶動(dòng)毛刷插入瓶子，毛刷在導(dǎo)桿的推動(dòng)和旋轉(zhuǎn)下邊前進(jìn)邊清洗內(nèi)表面，推動(dòng)瓶子沿導(dǎo)輥前進(jìn)，再由外面轉(zhuǎn)動(dòng)的刷子將瓶子外表面洗凈[10]。
由下列工藝動(dòng)作過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能：
（1）皮帶做間歇直線運(yùn)動(dòng)；
（2）瓶子由皮帶滑動(dòng)到導(dǎo)輥；
（3）內(nèi)表面毛刷勻速推進(jìn)瓶子內(nèi)；
（4）推頭作直線或者近似直線運(yùn)動(dòng),將瓶子沿導(dǎo)輥推到指定的位置；
（5）推頭沿直線運(yùn)動(dòng)推動(dòng)瓶子移動(dòng)的程中,瓶子同時(shí)跟著兩同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)；
（6）當(dāng)瓶子沿導(dǎo)輥移動(dòng)時(shí)將瓶子的外表面就清洗干凈；
（7）離開(kāi)皮帶,而推瓶機(jī)構(gòu)急回至推瓶初始位置,進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)；
（8）洗好的瓶子由斜面滑下，進(jìn)入勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的皮帶送出。
實(shí)際工作中，要設(shè)計(jì)的機(jī)器往往比較復(fù)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(gè)總的功能原理。以下介紹啤酒瓶洗瓶機(jī)是通過(guò)什么功能原理來(lái)實(shí)現(xiàn)其所要完成的工作的。
推瓶機(jī)構(gòu)所采用的功能原理是用機(jī)械能迫使瓶子由工作臺(tái)的一側(cè)運(yùn)動(dòng)到另一側(cè)。要完成這個(gè)功能就需要有一個(gè)工作行程為L(zhǎng)往返運(yùn)動(dòng)的推頭，同時(shí)推頭在工作過(guò)程中要?jiǎng)蛩伲ぷ魍昊爻虝r(shí)要快速。能夠滿足此運(yùn)動(dòng)規(guī)律的常見(jiàn)機(jī)構(gòu)有曲柄-四桿機(jī)構(gòu)或者凸輪連桿機(jī)構(gòu) [11]。
其次是轉(zhuǎn)輥機(jī)構(gòu)所運(yùn)用的是機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律，也是機(jī)械運(yùn)動(dòng)中比較簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，只需要有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與推瓶機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輥機(jī)構(gòu)相配合來(lái)實(shí)現(xiàn)洗瓶設(shè)備的整體工作功能。它是由兩個(gè)長(zhǎng)圓柱型導(dǎo)輥旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)并且由導(dǎo)輥的一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)的，其中導(dǎo)輥只完成其中的旋轉(zhuǎn)功能，移動(dòng)功能是由推瓶機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
最后是轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)所采用的功能原理，它與導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)相同運(yùn)用的都是機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律，與其不同的是轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)要有很高的速度來(lái)完成其對(duì)瓶子外壁的清洗工作。推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)都是由一臺(tái)電機(jī)來(lái)提供所有的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律的，這就要求我必須對(duì)它們深入分析、研究各構(gòu)件之間運(yùn)動(dòng)規(guī)律的聯(lián)系，進(jìn)而的設(shè)計(jì)出符合其聯(lián)動(dòng)規(guī)律的整體設(shè)備，來(lái)滿足預(yù)期想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。
2.2 送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.2.1間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
槽輪機(jī)構(gòu)由具有徑向槽的槽輪2、帶有圓銷(xiāo)A的撥盤(pán)1和機(jī)架組成。撥盤(pán)1作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)使槽輪2作時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)。撥盤(pán)1上的圓銷(xiāo)A尚未進(jìn)入槽輪2的徑向槽時(shí)，由于槽輪2的內(nèi)凹鎖住弧β時(shí)被撥盤(pán)1的外凸圓弧α卡住，故槽輪2 靜止不動(dòng)。圖中所示位置是當(dāng)圓銷(xiāo)A開(kāi)始進(jìn)入槽輪2的徑向槽時(shí)的情況。這時(shí)鎖住弧被松開(kāi)，因此槽輪2受圓銷(xiāo)A驅(qū)使沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)圓銷(xiāo)A開(kāi)始脫出槽輪的徑向槽時(shí)，槽輪的另一內(nèi)凹鎖住弧又被撥盤(pán)1的外凸圓弧卡住，致使槽輪2又靜止不動(dòng)，直到圓銷(xiāo)A再進(jìn)入槽輪2的另一徑向槽時(shí)，兩者又重復(fù)上述的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。這一機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，機(jī)械效率高，并且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。
1.撥盤(pán) 2.槽輪
圖2-3 槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
我設(shè)計(jì)的是當(dāng)主動(dòng)撥盤(pán)（缺口圓盤(pán)）勻速轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)90°，而傳動(dòng)帶的導(dǎo)桿也轉(zhuǎn)過(guò)90°，而且要等于一個(gè)瓶子的長(zhǎng)度 。所用時(shí)間是洗瓶裝置的一個(gè)來(lái)回，即：
T=20s （2-1）
則主動(dòng)撥盤(pán)角速度： ω=20π20s
=0.314rad/s （2-2）
2.2.2進(jìn)瓶裝置簡(jiǎn)圖
圖2-4 進(jìn)瓶裝置簡(jiǎn)圖
2.3 推瓶機(jī)構(gòu)的說(shuō)明
推瓶機(jī)構(gòu)的方案選定：根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求,推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)為一個(gè)具有急回特性的機(jī)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(yùn)動(dòng),或者近似直線運(yùn)動(dòng),以保證工作的穩(wěn)定性。
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)主要有曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。
運(yùn)用前述設(shè)計(jì)的思想方法以及在大學(xué)學(xué)習(xí)中的熟悉程度，再考慮到機(jī)構(gòu)的急回特性和推頭做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，在此選擇凸輪連桿機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)為推瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。
2.3.1凸輪連桿機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)的分析
要準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律及運(yùn)動(dòng)軌跡，凸輪機(jī)構(gòu)是首選，因?yàn)楸P(pán)形凸輪輪廓就是根據(jù)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)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(gè)凸輪機(jī)構(gòu)組合起來(lái)就可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)軌跡。
2.4送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
圖2-5 進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)示意圖
在這里我選用槽輪間歇機(jī)構(gòu)作為進(jìn)瓶主要構(gòu)件，負(fù)責(zé)把瓶子傳送到洗瓶裝置上。因?yàn)榘凑丈a(chǎn)率為3/min得到每洗一個(gè)要20s，所以設(shè)計(jì)主動(dòng)撥盤(pán)轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間為20s，這樣從動(dòng)撥盤(pán)就每20s轉(zhuǎn)動(dòng)90°，再讓它轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)的路程等于一個(gè)瓶子的長(zhǎng)度即285mm，則可以確定主動(dòng)帶輪1的直徑，因?yàn)?
s=π4D1 （2-4）
=285mm 得出 D1=363.1mm
進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過(guò)程：進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)借助大齒輪帶動(dòng)上圖中小齒輪，又由小齒輪帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，再由軸帶動(dòng)蝸輪蝸桿，然后蝸輪蝸桿帶動(dòng)上面的齒輪，再由齒輪帶動(dòng)間歇機(jī)構(gòu)槽輪完成瓶子的輸進(jìn)。
2.5導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)的說(shuō)明
2.5.1推瓶起點(diǎn)設(shè)計(jì)
（1）起點(diǎn)時(shí)的簡(jiǎn)圖
圖2-6 推瓶裝置起點(diǎn)簡(jiǎn)圖
（2）推瓶起點(diǎn)設(shè)計(jì)說(shuō)明
上圖是剛剛開(kāi)始推瓶時(shí)候，推桿回到最左端，此時(shí)，剛好進(jìn)瓶裝置送下一個(gè)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?jī)?nèi)，這樣隨著凸輪帶動(dòng)推桿內(nèi)刷子伸進(jìn)瓶子內(nèi)，等推頭擋板抵到瓶口時(shí)，瓶子才受到推桿的推力，推頭才會(huì)推動(dòng)瓶子運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行外表面的清洗，一直到導(dǎo)輥完。
2.5.2推瓶終點(diǎn)設(shè)計(jì)
（1）推瓶終點(diǎn)設(shè)計(jì)說(shuō)明
推瓶終點(diǎn)簡(jiǎn)圖與推瓶起點(diǎn)簡(jiǎn)圖類(lèi)似。當(dāng)推瓶推到終點(diǎn)的時(shí)候，推桿推到最右端，此時(shí)，瓶子在推桿的作用下，走到導(dǎo)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(dòng)推桿往回運(yùn)動(dòng)，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(fù)運(yùn)動(dòng)，不過(guò)要避免死點(diǎn)的產(chǎn)生，才能穩(wěn)定的進(jìn)行下一個(gè)瓶子內(nèi)外表面的清洗，一直循環(huán)工作。
2.6毛刷機(jī)構(gòu)的說(shuō)明
2.6.1外毛刷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
外毛刷裝置由三個(gè)毛刷輪組成，三個(gè)毛刷輪由齒輪帶動(dòng)，其傳動(dòng)方案如下圖所示。
圖2-7 外毛刷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
2.6.2內(nèi)毛刷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
圖2-8 內(nèi)毛刷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
如上圖將推頭設(shè)計(jì)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(jìn)瓶機(jī)構(gòu)的輸送下開(kāi)始進(jìn)入洗瓶機(jī)構(gòu)，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?jī)?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(dǎo)輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，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(diǎn)是，內(nèi)刷子因?yàn)橐斓狡孔永锩?，所以要選用軟一點(diǎn)刷子，內(nèi)刷刷桿設(shè)計(jì)成管狀，并且?guī)в行】?，從端部?duì)刷桿通入氣壓，可以把毛刷吹起來(lái)，同時(shí)，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(jì)算
3.1電動(dòng)機(jī)的選擇
3.1.1選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型
Y系列電動(dòng)機(jī)具有防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部之特點(diǎn)，B級(jí)絕緣，工作環(huán)境溫度不超過(guò)+40攝氏度，相對(duì)濕度不超過(guò)95%，海拔高度不超過(guò)1000m，額定電壓220V，頻率50Hz[11]。
YZR系列為繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，YZ系列為籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。冶金及起重用電動(dòng)機(jī)大多采用繞線轉(zhuǎn)子，但對(duì)于30Kw以下電動(dòng)機(jī)以及在起動(dòng)不是很頻繁而電網(wǎng)容量又許可滿壓起動(dòng)的場(chǎng)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(jī)。通過(guò)考慮安全生產(chǎn)，生產(chǎn)效率等問(wèn)題，選擇Y132M2-6型電動(dòng)機(jī)。
3.1.2確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
根據(jù)工作條件，確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min，
3.2減速器的選擇
根據(jù)啤酒瓶洗瓶機(jī)的工作環(huán)境和工作條件，選擇較為實(shí)用的減速器。選擇ZDY型減速器[12]。
3.3凸輪連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.3.1壓力角的檢驗(yàn)及機(jī)構(gòu)尺寸的確定
為了防止自鎖，保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作并具有一定的傳動(dòng)效率，必須對(duì)壓力角加以限制。凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)的壓力角一般是變化的，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使最大壓力角不超過(guò)許用值。通常，對(duì)于直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，取許用壓力角[ɑ]=30°；對(duì)于擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，取許用壓力角[ɑ]=45°?，F(xiàn)確定直動(dòng)從動(dòng)件ɑ=17o<[ɑ]，擺動(dòng)從動(dòng)件ɑ=12o<[ɑ]。都符合許用值，且符合設(shè)計(jì)要求。
3.3.2機(jī)構(gòu)尺寸的最終確定
表3-1 機(jī)構(gòu)桿件設(shè)計(jì)參數(shù)
桿件代號(hào)
l1
L2
l3
設(shè)計(jì)參數(shù)值(mm)
900
600
135
表3-2 直動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)參數(shù)
基圓半徑
壓力角
90mm
17°
表3-3 擺動(dòng)凸輪設(shè)計(jì)參數(shù)
基圓半徑
壓力角
72mm
12°
3.4槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
圖3-1 槽輪機(jī)構(gòu)計(jì)算示意圖
槽輪槽數(shù)： Z=4 （3-1）
根據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及各構(gòu)件尺寸得槽輪中心距，并將摩擦輪尺寸考慮進(jìn)去得：
L>18+40+100+92-135=115mm （3-2）
在此取L=130mm
從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)角： 2β=360°Z （3-3）
=360°4
=90°
主動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)角： 2α=360°-2β （3-4）
=90°
從動(dòng)輪軸心到槽口長(zhǎng)度： O2A=Lcosβ （3-5）
=91.92mm
主動(dòng)曲柄長(zhǎng)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(dòng)輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間：td=α×Tπ （3-11）
=(12-1Z)×T
=T4
=20s
從動(dòng)輪停歇時(shí)間：tj=T-td （3-12）
=60s
3.5V帶的計(jì)算
3.5.1已知條件
V帶在載荷變動(dòng)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(dòng)比i=2
3.5.2確定計(jì)算功率
PZ=KAP0 （3-13）
=1.1×3
=3.3kw
式中：PZ-計(jì)算功率，kw
KA-工作情況系數(shù)，根據(jù)洗瓶機(jī)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(zhǔn)帶直徑d1，并驗(yàn)算帶速V。
（1）小帶基準(zhǔn)直徑d2的初選。
根據(jù)V帶帶型，使d2≥d1， d2=112mm （3-14）
（2）驗(yàn)算帶速v
由 v=πd2n160×1000 （3-15）
=π×12×9060×1000
=5.6m/s
（3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)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(zhǔn)長(zhǎng)度Ld
初選帶傳動(dòng)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(dòng)中心距
（5）計(jì)算相應(yīng)的帶長(zhǎng)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(jì)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(lái)，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過(guò)為期十二周的奮戰(zhàn)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺，自己要學(xué)習(xí)的東西還有太多。本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)臟啤酒瓶設(shè)計(jì)的。總得來(lái)說(shuō)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我體會(huì)到了學(xué)以致用的含義并學(xué)到了更多的知識(shí)。許多能力也在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到鍛煉：
1、機(jī)械類(lèi)方面的設(shè)計(jì)大體都一樣，在弄清楚和計(jì)算好機(jī)械零部件的情況下，設(shè)計(jì)起來(lái)會(huì)相對(duì)得心應(yīng)手。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)前就進(jìn)行了深入了解，在設(shè)計(jì)中自然更加容易。如零部件該由什么材料制造，在以后設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)也進(jìn)一步加深了對(duì)槽輪機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)的理解和運(yùn)用。因?yàn)樵诖蠖r(shí)期學(xué)過(guò)有關(guān)這兩個(gè)機(jī)構(gòu)方面的知識(shí)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)更加的鞏固了以前的知識(shí)并發(fā)現(xiàn)了間歇機(jī)構(gòu)在生活中的好處，比如電影放映機(jī)卷片機(jī)構(gòu)就是運(yùn)用槽輪機(jī)構(gòu)制作而成的。但是凸輪機(jī)構(gòu)卻是我這次設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，由于學(xué)識(shí)有限，在這方面處理的不是很好。
3、經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上有很多種啤酒瓶洗瓶機(jī)，但是都是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的，這樣一來(lái)就加劇了機(jī)器的損壞。我所設(shè)計(jì)的是一種間歇性的洗瓶機(jī)，其不連續(xù)性可以給機(jī)器一個(gè)緩沖，降低損壞程度。
4、整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，都是利用我們生活中熟悉但是可能沒(méi)有留意過(guò)的一些常用結(jié)構(gòu)組合而成的，比如槽輪機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)機(jī)構(gòu)在本設(shè)計(jì)中起到了非常重要的作用。雖然設(shè)計(jì)的不完美，但卻是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的融會(huì)貫通。
5、隨著生活的發(fā)展，人們對(duì)食品行業(yè)的要求越來(lái)越高。啤酒也是食品行業(yè)，設(shè)計(jì)一種高效清洗瓶子的機(jī)器能快速占領(lǐng)市場(chǎng)、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(shè)計(jì)也提升了對(duì)一些繪圖軟件如AutoCAD和SolidWorks和辦公軟件Word、PowerPoint的熟悉和運(yùn)用。
致 謝
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在安靜老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。從畢業(yè)設(shè)計(jì)選題到設(shè)計(jì)完成，安靜老師都給予了我耐心的指導(dǎo)與細(xì)心的關(guān)懷。正是因?yàn)榘察o老師的耐心指導(dǎo)與細(xì)心關(guān)懷我才不會(huì)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中迷失方向，失去前進(jìn)的動(dòng)力；最終順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在為期一年的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，安靜老師嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和精益求精的工作作風(fēng)都深深地感染了我，這些都是我所需要學(xué)習(xí)的。感謝安靜老師給予了我這樣一個(gè)學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，謝謝！
感謝與我并肩作戰(zhàn)的舍友與同學(xué)們！每當(dāng)我在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到困難時(shí)，他們總能無(wú)私地幫助我、指導(dǎo)我，使我通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)到了更多的知識(shí)。特別感謝機(jī)械電氣化工程學(xué)院，四年里，我在這個(gè)大家庭里逐漸成長(zhǎng)，變得成熟。尤其是我的代課老師，他們或風(fēng)趣或幽默，或嚴(yán)謹(jǐn)或認(rèn)真，都深深地感染了我，對(duì)我以后的工作無(wú)疑會(huì)起到巨大的幫助。再次感謝！
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