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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書
學(xué)院
機械電氣化工程學(xué)院
班級
農(nóng)機16-4
學(xué)生姓名
葉永寶
學(xué)號
8031212404
課題名稱
啤酒瓶洗瓶機的設(shè)計
起止時間
2015年10月15日—— 2016年 5月 28日（共 14周）
指導(dǎo)教師
安靜
職稱
講師
課題內(nèi)容
設(shè)計一種高效清潔的啤酒瓶洗瓶機。這種啤酒瓶洗瓶機由進瓶機構(gòu)、推瓶機構(gòu)、導(dǎo)輥機構(gòu)和轉(zhuǎn)刷機構(gòu)共同構(gòu)成并完成工作的：
（1）推瓶機構(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(gòu)傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。
擬定工作進度（以周為單位）
第1周—第2周 通過查找文獻(xiàn)資料，熟悉課題內(nèi)容；
第2周—第5周 設(shè)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(gòu)進行具體設(shè)計；
第10周—第12周 撰寫設(shè)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(zhǔn)備答辯。
主要參考文獻(xiàn)
[1] 徐恒.食品包裝設(shè)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(shè)計基礎(chǔ)[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(zhǔn)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.
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[10] 楊可楨,程光蘊,李仲生.機械設(shè)計基礎(chǔ)[J].(第5版),2013:6-189.
[11] 龔桂義.機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書[J].(第2版),2013:1-80.
[12] 吳宗澤,羅圣國,等.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M].北京:高等教育出版,2010:30-38.
任務(wù)下達(dá)人（簽字）
年 月 日
任務(wù)接受人意見
任務(wù)接受人簽名
年 月 日
注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。
16 屆畢業(yè)設(shè)計
啤酒瓶洗瓶機的設(shè)計
學(xué)生姓名 葉永寶
學(xué) 號 8031212404
所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化
班 級 16—4
指導(dǎo)老師 安靜
日 期 2016 .05
塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院制
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計
17
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計
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(biāo)準(zhǔn)有十分嚴(yán)格的要求。每個涉及食品的企業(yè)都要根據(jù)相關(guān)部門的相關(guān)要求，定期對生產(chǎn)設(shè)備進行消毒清洗。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，啤酒瓶洗瓶機也隨之發(fā)展[2]。
根據(jù)啤酒瓶原料及外形，設(shè)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(gòu)間歇性地將污瓶進料、用凸輪連桿機構(gòu)推動瓶子前進，在前進的過程中齒輪傳動雙輥機構(gòu)使瓶子旋轉(zhuǎn)，此時毛刷機構(gòu)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(shè)計的啤酒瓶清洗機，結(jié)構(gòu)簡單可行，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高。
關(guān)鍵詞：清洗機；啤酒瓶；槽輪機構(gòu)；凸輪連桿機構(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(shè)計任務(wù)及技術(shù)參數(shù) 2
2.2 送料機構(gòu)的說明 5
2.3 推瓶機構(gòu)的說明 7
2.4送料機構(gòu)的設(shè)計計算 7
2.5導(dǎo)輥機構(gòu)的說明 8
2.6毛刷機構(gòu)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(gòu)的設(shè)計 11
3.4槽輪機構(gòu)的設(shè)計計算 12
3.5V帶的計算 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(shè)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)；
（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(jì)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(jì)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(gòu)簡單，方便制造等優(yōu)點，在市場上占據(jù)了相當(dāng)長的的一段時間[5]。
進入21世紀(jì)以來，洗瓶機設(shè)備取得了新的技術(shù)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(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(shù)在一定程度上跟不上市場發(fā)展的需要，導(dǎo)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(shù)保密，不能形成很好的信息交換和共享，導(dǎo)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(dá)技術(shù)的國外企業(yè)促進了洗瓶機市場在國外的發(fā)展。新技術(shù)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(shù)，二維的CAD早已在制造業(yè)普及，三維的設(shè)計也在慢慢推廣。電氣設(shè)計部分采用ED 等先進設(shè)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(zhǔn)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(yīng)用，極大地推進了創(chuàng)新設(shè)計的進程，并且利用系統(tǒng)論和信息論等現(xiàn)代計算機應(yīng)用技術(shù)研究成果，使得洗瓶機的創(chuàng)新設(shè)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(jì)全球工業(yè)格局的新變化和我國工業(yè)技術(shù)水平的快速發(fā)展，洗瓶機市場近年來異常的活躍起來?，F(xiàn)代計算機控制技術(shù)飛速發(fā)展，使得洗瓶機的設(shè)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(gòu)及結(jié)構(gòu)廣義優(yōu)化等方面有了更高層次的要求。因此洗瓶機的設(shè)計必須從原來的常規(guī)設(shè)計模式中跳出來，用新觀點、新原理、新方法、新技術(shù)、新工藝來設(shè)計適應(yīng)新形勢的新產(chǎn)品。未來洗瓶機的設(shè)計是基于現(xiàn)代設(shè)計理論和方法，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(shù)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(shù)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(shè)計任務(wù)及技術(shù)參數(shù)
2.1.1設(shè)計任務(wù)
根據(jù)啤酒瓶的尺寸，設(shè)計全自動啤酒瓶清洗裝置，其參數(shù)要求如下：
設(shè)計槽輪機構(gòu)和凸輪機構(gòu)，使其間歇式地運輸瓶子、推動瓶子[9]。
（1）推瓶機構(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(gòu)傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。
2.1.2啤酒瓶的參數(shù)
在設(shè)計開始之前，首先應(yīng)明確此次設(shè)計所要服務(wù)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(gòu)的設(shè)計。
本次設(shè)計主要針對啤酒瓶來進行設(shè)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(shè)計要求
啤酒瓶洗瓶機是由進瓶機構(gòu)、推瓶機構(gòu)、導(dǎo)輥機構(gòu)和轉(zhuǎn)刷機構(gòu)共同完成工作的。首先是推瓶機構(gòu)以均勻的速度將瓶子推上導(dǎo)輥，推頭的往復(fù)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(dǎo)輥進入旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)并且開始清洗瓶子。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 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(gòu) 12.連桿機構(gòu) 13.導(dǎo)輥 14.導(dǎo)輥齒輪 15.錐齒輪 16導(dǎo)輥齒輪 17.內(nèi)洗瓶機構(gòu) 18.槽輪機構(gòu) 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(gòu)間歇的送到導(dǎo)輥軌跡上，通過凸輪連桿組合機構(gòu)帶動毛刷插入瓶子，毛刷在導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)輥轉(zhuǎn)動；
（6）當(dāng)瓶子沿導(dǎo)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(gòu)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(shè)計的機器往往比較復(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(gòu)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(gòu)有曲柄-四桿機構(gòu)或者凸輪連桿機構(gòu) [11]。
其次是轉(zhuǎn)輥機構(gòu)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(gòu)、轉(zhuǎn)輥機構(gòu)相配合來實現(xiàn)洗瓶設(shè)備的整體工作功能。它是由兩個長圓柱型導(dǎo)輥旋轉(zhuǎn)，帶動瓶子旋轉(zhuǎn)并且由導(dǎo)輥的一側(cè)移動到另一側(cè)的，其中導(dǎo)輥只完成其中的旋轉(zhuǎn)功能，移動功能是由推瓶機構(gòu)來實現(xiàn)的。
最后是轉(zhuǎn)刷機構(gòu)所采用的功能原理，它與導(dǎo)輥機構(gòu)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(gòu)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(gòu)、導(dǎo)輥機構(gòu)和轉(zhuǎn)刷機構(gòu)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(gòu)件之間運動規(guī)律的聯(lián)系，進而的設(shè)計出符合其聯(lián)動規(guī)律的整體設(shè)備，來滿足預(yù)期想要實現(xiàn)的目標(biāo)。
2.2 送料機構(gòu)的設(shè)計
2.2.1間歇機構(gòu)設(shè)計
槽輪機構(gòu)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(dāng)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(dāng)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(fù)上述的運動循環(huán)。這一機構(gòu)構(gòu)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(gòu)簡圖
我設(shè)計的是當(dāng)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(dǎo)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(gòu)的說明
推瓶機構(gòu)的方案選定：根據(jù)前述設(shè)計要求,推瓶機構(gòu)應(yīng)為一個具有急回特性的機構(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(gòu)主要有曲柄滑塊機構(gòu),曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)和曲柄擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。
運用前述設(shè)計的思想方法以及在大學(xué)學(xué)習(xí)中的熟悉程度，再考慮到機構(gòu)的急回特性和推頭做往復(fù)直線運動的特點，在此選擇凸輪連桿機構(gòu)組合機構(gòu)為推瓶機構(gòu)設(shè)計方案。
2.3.1凸輪連桿機構(gòu)組合機構(gòu)的分析
要準(zhǔn)確的實現(xiàn)給定運動規(guī)律及運動軌跡，凸輪機構(gòu)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(shè)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(gòu)組合起來就可以準(zhǔn)確實現(xiàn)軌跡。
2.4送料機構(gòu)的設(shè)計計算
圖2-5 進瓶機構(gòu)示意圖
在這里我選用槽輪間歇機構(gòu)作為進瓶主要構(gòu)件，負(fù)責(zé)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(shè)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(gòu)傳動過程：進瓶機構(gòu)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(gòu)槽輪完成瓶子的輸進。
2.5導(dǎo)輥機構(gòu)的說明
2.5.1推瓶起點設(shè)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(shè)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(dǎo)輥完。
2.5.2推瓶終點設(shè)計
（1）推瓶終點設(shè)計說明
推瓶終點簡圖與推瓶起點簡圖類似。當(dāng)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(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(fù)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(gòu)的說明
2.6.1外毛刷結(jié)構(gòu)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(gòu)簡圖
2.6.2內(nèi)毛刷結(jié)構(gòu)簡圖
圖2-8 內(nèi)毛刷結(jié)構(gòu)簡圖
如上圖將推頭設(shè)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(gòu)的輸送下開始進入洗瓶機構(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(dǎo)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(shè)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(gòu)的設(shè)計
3.3.1壓力角的檢驗及機構(gòu)尺寸的確定
為了防止自鎖，保證凸輪機構(gòu)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(shè)計時應(yīng)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(gòu)，取許用壓力角[ɑ]=30°；對于擺動從動件凸輪機構(gòu)，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(shè)計要求。
3.3.2機構(gòu)尺寸的最終確定
表3-1 機構(gòu)桿件設(shè)計參數(shù)
桿件代號
l1
L2
l3
設(shè)計參數(shù)值(mm)
900
600
135
表3-2 直動凸輪的設(shè)計參數(shù)
基圓半徑
壓力角
90mm
17°
表3-3 擺動凸輪設(shè)計參數(shù)
基圓半徑
壓力角
72mm
12°
3.4槽輪機構(gòu)的設(shè)計計算
圖3-1 槽輪機構(gòu)計算示意圖
槽輪槽數(shù)： Z=4 （3-1）
根據(jù)結(jié)構(gòu)簡圖及各構(gòu)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(zhǔn)帶直徑d1，并驗算帶速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(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(yīng)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(shè)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(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)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(shè)計我明白了自己原來知識還比較欠缺，自己要學(xué)習(xí)的東西還有太多。本次設(shè)計主要是針對臟啤酒瓶設(shè)計的?？偟脕碚f通過這次畢業(yè)設(shè)計我體會到了學(xué)以致用的含義并學(xué)到了更多的知識。許多能力也在這次畢業(yè)設(shè)計中得到鍛煉：
1、機械類方面的設(shè)計大體都一樣，在弄清楚和計算好機械零部件的情況下，設(shè)計起來會相對得心應(yīng)手。這次的畢業(yè)設(shè)計，因為在設(shè)計前就進行了深入了解，在設(shè)計中自然更加容易。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)計也進一步加深了對槽輪機構(gòu)和凸輪機構(gòu)的理解和運用。因為在大二時期學(xué)過有關(guān)這兩個機構(gòu)方面的知識，通過這次設(shè)計更加的鞏固了以前的知識并發(fā)現(xiàn)了間歇機構(gòu)在生活中的好處，比如電影放映機卷片機構(gòu)就是運用槽輪機構(gòu)制作而成的。但是凸輪機構(gòu)卻是我這次設(shè)計中的重點和難點，由于學(xué)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(shè)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(gòu)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(gòu)組合而成的，比如槽輪機構(gòu)和凸輪機構(gòu)。這兩個機構(gòu)在本設(shè)計中起到了非常重要的作用。雖然設(shè)計的不完美，但卻是對大學(xué)四年所學(xué)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(shè)計一種高效清洗瓶子的機器能快速占領(lǐng)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(shè)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(shè)計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)計選題到設(shè)計完成，安靜老師都給予了我耐心的指導(dǎo)與細(xì)心的關(guān)懷。正是因為安靜老師的耐心指導(dǎo)與細(xì)心關(guān)懷我才不會在設(shè)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(shè)計。在為期一年的畢業(yè)設(shè)計中，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學(xué)習(xí)機會，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)計中遇到困難時，他們總能無私地幫助我、指導(dǎo)我，使我通過這次畢業(yè)設(shè)計學(xué)到了更多的知識。特別感謝機械電氣化工程學(xué)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(fēng)趣或幽默，或嚴(yán)謹(jǐn)或認(rèn)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！
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啤酒瓶洗瓶機的設(shè)計
葉永寶1 安靜1
(1. 塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘要：本文通過對啤酒瓶洗瓶機的設(shè)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(xì)的分析了啤酒瓶洗瓶機的構(gòu)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(rèn)識到對啤酒瓶洗瓶機專業(yè)理論知識的學(xué)習(xí)，提高操作技能，了解啤酒瓶洗瓶機的內(nèi)部構(gòu)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(xué)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(shè)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(guān)鍵詞：清洗機；啤酒瓶；槽輪機構(gòu)；凸輪連桿機構(gòu)
中圖分類號:TD451 文獻(xiàn)標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)有十分嚴(yán)格的要求。每個涉及食品的企業(yè)都要根據(jù)相關(guān)部門的相關(guān)要求，定期對生產(chǎn)設(shè)備進行消毒清洗。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，啤酒瓶洗瓶機也隨之發(fā)展。
根據(jù)啤酒瓶原料及外形，設(shè)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(gòu)間歇性地將污瓶進料、用凸輪連桿機構(gòu)推動瓶子前進，在前進的過程中齒輪傳動雙輥機構(gòu)使瓶子旋轉(zhuǎn)，此時毛刷機構(gòu)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(shè)計的啤酒瓶清洗機，結(jié)構(gòu)簡單可行，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高。
1總體設(shè)計思路
啤酒瓶洗瓶機是由進瓶機構(gòu)、推瓶機構(gòu)、導(dǎo)輥機構(gòu)和轉(zhuǎn)刷機構(gòu)共同完成工作的。首先是推瓶機構(gòu)以均勻的速度將瓶子推上導(dǎo)輥，推頭的往復(fù)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(dǎo)輥進入旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)并且開始清洗瓶子。
1.1設(shè)計原理
推瓶機構(gòu)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(gòu)有曲柄-四桿機構(gòu)或者凸輪連桿機構(gòu) 。
其次是轉(zhuǎn)輥機構(gòu)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(gòu)、轉(zhuǎn)輥機構(gòu)相配合來實現(xiàn)洗瓶設(shè)備的整體工作功能。它是由兩個長圓柱型導(dǎo)輥旋轉(zhuǎn)，帶動瓶子旋轉(zhuǎn)并且由導(dǎo)輥的一側(cè)移動到另一側(cè)的，其中導(dǎo)輥只完成其中的旋轉(zhuǎn)功能，移動功能是由推瓶機構(gòu)來實現(xiàn)的。
最后是轉(zhuǎn)刷機構(gòu)所采用的功能原理，它與導(dǎo)輥機構(gòu)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(gòu)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(gòu)、導(dǎo)輥機構(gòu)和轉(zhuǎn)刷機構(gòu)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(gòu)件之間運動規(guī)律的聯(lián)系，進而的設(shè)計出符合其聯(lián)動規(guī)律的整體設(shè)備，來滿足預(yù)期想要實現(xiàn)的目標(biāo)。
1.2設(shè)計總體結(jié)構(gòu)
啤酒瓶洗瓶機的總體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。
啤酒瓶洗瓶機是由進瓶機構(gòu)、推瓶機構(gòu)、導(dǎo)輥機構(gòu)和轉(zhuǎn)刷機構(gòu)共同完成工作的。首先是推瓶機構(gòu)以均勻的速度將瓶子推上導(dǎo)輥，推頭的往復(fù)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(dǎo)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(gòu)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(dǎo)輥 8錐齒輪 9毛刷 10小齒輪 11內(nèi)洗瓶機構(gòu) 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(guān)鍵部件的設(shè)計
2.1間歇機構(gòu)的設(shè)計
槽輪間歇機構(gòu)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(gòu)的設(shè)計
推瓶機構(gòu)的方案選定：根據(jù)前述設(shè)計要求,推瓶機構(gòu)應(yīng)為一個具有急回特性的機構(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(gòu)主要有曲柄滑塊機構(gòu),曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)和曲柄擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。
運用前述設(shè)計的思想方法以及在大學(xué)學(xué)習(xí)中的熟悉程度，再考慮到機構(gòu)的急回特性和推頭做往復(fù)直線運動的特點，在此選擇凸輪連桿機構(gòu)組合機構(gòu)為推瓶機構(gòu)設(shè)計方案。
2.3 內(nèi)毛刷機構(gòu)的設(shè)計
將推頭設(shè)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(gòu)的輸送下開始進入洗瓶機構(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(dǎo)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(shè)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(guān)鍵部件。轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)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(shè)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(gòu)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(shè)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。
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