墨水瓶清洗机清洗机构及输送机构设计说明书

毕业设计（论文）题目 墨水瓶清洗机构及输送机构的设计二级学院 应用技术学院 专 业 机械制造及自动化 班 级 108214801 学生姓名 喻 沛 学号 10821480134 指导教师 扬 岩 职称 教 授 时 间 2012 年 11 月2012 年 5 月 目录前言 .4第一章 清洗机总体设计方案 .41.1 清洗机的可行性报告 .41.2 清洗机的用途特点 .41.2.1 清洗机用途及使用范围 .41.2.2 清洗特点 .51.3 机器总体设计方案 .5第二章 机架的设计 .62.1 焊接简介 .62.1.1 焊缝布置 .72.1.2 焊接方法的选择 .72.1.3 焊接接头 .82.2 机架机构的设计 .8第三章 清洗机构管路的设计 .93.1 管路的设计 .93.2 墨水瓶清洗头设计 .123.3 器件选型 .143.3.1 选择液压泵和电机 .143.3.2 选择水箱 .16第四章 电路的设计 .164.1 器件选型 .164.2 电路的设计以及控制原理 .17第五章 清洗机构的安装维护 .18第六章 墨水瓶输送机构设计 .196.1 调研报告 .196.1.2 齿轮减速器的特点 .206.1.3 蜗杆减速器的特点 .20第七章 电动机的选择与计算 .247.1 初选电动机类型和结构型式 .247.2 电机的型号选择 .257.2.1 工作机所需电动机功率 Pd.257.2.2 确定传动装置效率 .257.2.3 电动机的技术参数 .25第八章 传动装置的传动比及动力参数计算 .268.1 计算总传动比和各级传动比的分配 .268.1.1 计算总传动比 .268.2 传动装置运动参数的计算 .278.2.1 各轴功率计算 .278.2.2 各轴转速的计算 .278.2.3 各轴输入转矩的计算 .278.3 传动链设计计算 .288.3.1 链传动设计 .288.3.2 链轮主要尺寸计算 .308.3.3 带传动的设计 .32第九章 减速器部件的选择计算 .329.1 蜗杆涡轮传动设计计算 .329.1.1 选择蜗杆、蜗轮材料 .329.1.2 确定蜗杆头数 Z 及蜗轮齿数 Z .339.1.3 验算滚筒的速度 .339.1.4 确定蜗杆蜗轮中心距 a .339.1.5 蜗杆传动几何参数设计 .349.2 蜗轮蜗杆校核计算 .379.3 轴的结构设计 .409.3.1 蜗杆轴的设计 .409.3.2 蜗轮轴的设计 .429.4 轴的校核 .459.4.1 蜗杆轴的强度校核 .459.5 滚动轴承的选择及校核 .529.5.1 蜗杆轴滚动轴承的选择及校核 .529.5.2 蜗轮轴上轴承的校核 .549.6 键联接的强度校核 .569.6.1 蜗杆轴上安装联轴器处的键联接 .569.6.2 蜗轮轴上装蜗轮处的键联接 .569.6.3 蜗轮轴上装小链轮处的键联接 .579.7 箱体结构尺寸及说明 .579.8 减速器的润滑和密封 .599.9 减速器的附件 .609.9.1 窥视孔和视孔盖 .609.9.2 通气器 .619.9.3 定位销 .619.9.4 起盖螺钉 .629.9.5 起吊装置 .629.9.6 放油孔及螺塞 .639.10 减速器的安装，使用及维护 .639.10.1 减速器的安装 .639.10.2 减速器的使用和维护 .64致谢 .65参考文献 .66前言墨水瓶清洗机使用广泛,而本设计采用电路自动控制。安全可靠易修复。为了对整个设计进行详细的说明，特编写以下章节。书中着重讲了总体设计方案及可行性。全面介绍了所采用的材料及所用到的元件。并且阐述了其工作原理和工作环境。随着科学技术的发展以及具体使用环境的变化，设计和介绍中难免有不足之处，恳请指教。第一章 清洗机总体设计方案1.1 清洗机的可行性报告随着社会的发展,人们生活水平的提高。人们通过书写来传递人与人之间的信息.当然书法也是艺术的一种表现形式，因而许多场合都将用到墨水,而且这个市场也非常的大.所以生产墨水的量也非常的大,因而对于墨水瓶的清洗也是一次重要工种和很大的市场.本设备就是在这种情况下萌生的设计,既然是将投入应用,同样是清洗的设备,那就要考虑其性能比,这就要求其在保证功能和质量的前提下.所需费用要有优势.本设备采用电路自动控制.所用的材料都考虑了使用条件和范围以及所需费用.其工作过程为清洗液冲洗-空气加压冲洗.操作简单,效率高,易于大规模和单个用户使用.1.2 清洗机的用途特点1.2.1 清洗机用途及使用范围本设备是专为墨水瓶的清洗而设计的。该设备可以自动完成清洗，先后进行清洗液的冲击清洗，进而进行高压气体冲击的清洗全部工序。本 设 备 为 倒 置清 洗 方 式 适 用 60ml 八 角 墨 水 瓶 和 60ml 圆 墨 水 瓶 的 清 洗 。 墨 水 瓶 清 洗机 采 用 冲 洗 式 洗 瓶 方 式 ， 以 清 楚 瓶 内 的 灰 尘 、 杂 质 和 制 瓶 时 残 余 的 纯 碱 。主 要 结 构 ： 本 机 主 要 由 机 架 、 电 气 控 制 箱 、 电 磁 阀 、 气 冲 系 统 和 水 路系 统 组 成 。工 作 原 理 ： 如 图 1-1 所 示 ， 墨 水 瓶 清 洗 机 有 39 只 托 盘 7， 每 只托 盘 30 只 孔 ， 可 以 倒 置 30 只 墨 水 瓶 。 托 盘 固 定 在 特 制 的 长 节 距 滚 子 链上 ， 作 匀 速 移 动 。 机 器 前 端 的 两 侧 各 置 有 宽 度 为 150mm 的 输 送 带6。 未 经 清 洗 的 墨 水 瓶 先 倒 入 输 送 带 内 。 手 工 上 瓶 ， 把 输 送 带 内 的 墨 水 瓶先 倒 放 在 托 盘 孔 中 。 长 节 距 滚 子 链 带 动 托 盘 进 入 清 洗 器 进 行 清 洗 ， 本 机控 制 单 元 采 用 电 路 控 制 系 统 对 机 器 进 行 全 过 程 控 制 。 主 要 工 作 过 程 为 清洗 液 冲 洗 -空 气 加 压 冲 洗 。1.2.2 清洗特点(1)清 洗 时 ， 可 利 用 清 洗 液 的 压 力 直 接 冲 刷 墨 水 瓶 底 部 。(2)洗 液 注 满 后 进 行 气 冲 ， 即 清 洗 液 切 断 接 入 气 管 ， 充 入 大 量 气 体 使瓶 内 清 洗 液 “沸 腾 ”， 用 气 泡 破 裂 的 力 量 清 洗 墨 水 瓶 内 壁 ， 排 液 时 由 瓶口 排 液 。1.3 机器总体设计方案本 机 的 输 出 状 态 为 喷 嘴 射 流 作 业 。 受 墨 水 瓶 结 构 限 制 ， 清 洗 其 内 壁时 只 能 将 墨 水 瓶 倒 置 于 托 盘 上 以 便 清 洗 液 全 部 排 空 。 本 机 可 以 清 洗 不 同容 积 的 墨 水 瓶 ， 标 准 容 积 的 墨 水 瓶 出 口 结 构 尺 寸 也 都 是 一 样 的 ， 所 以 在充 入 液 体 或 气 体 压 力 一 定 的 情 况 下 ， 注 满 的 时 间 不 同 。 所 以 通 过 改 变 各个 控 制 阀 开 闭 的 时 间 就 可 以 满 足 清 洗 不 同 容 积 的 墨 水 瓶 的 要 求 。整 个 操 作 过 程 是 ： 将 墨 水 瓶 倒 置 于 托 盘 中 ， 按 启 动 开 关 机 器 自 动 运行 ， 整 个 清 洗 完 成 后 再 将 墨 水 瓶 送 入 翻 盘 机 构 中 。 本 机 拟 一 次 同 时 清 洗30 个 墨 水 瓶 ， 这 样 可 以 提 高 工 作 效 率 。 由 于 本 机 的 输 出 状 态 为 喷 嘴 射 流作 业 ， 这 就 要 求 控 制 系 统 要 对 流 体 进 行 有 效 控 制 。气 控 方 式 对 环 境 要 求 小 ， 工 作 寿 命 长 ， 价 格 低 ， 维 护 简 单 ， 可 高 速动 作 ， 操 纵 距 离 长 ， 且 本 机 所 要 求 的 控 制 压 力 低 ， 所 以 气 控 方 式 适 合 本机 要 求 。本 机 主 要 由 机 架 、 电 气 控 制 箱 、 电 磁 阀 、 气 动 元 件 、 气 路 系 统 和 水路 系 统 。 工 人 在 操 作 时 应 较 轻 松 地 将 墨 水 瓶 倒 置 放 入 托 盘 中 和 操 作 各 个开 关 ， 应 清 楚 的 看 到 操 作 面 板 的 工 作 进 程 显 示 ， 应 清 楚 的 看 到 各 仪 表 示数 和 个 气 控 阀 的 工 作 状 态 。 所 以 本 机 结 构 初 步 安 排 为 总 高 1500mm，工 作 台 高 度 1000mm。 各 气 控 阀 布 置 在 工 作 台 下 方 。 操 作 面 板 高 度 为1400mm。 各 电 磁 阀 、 电 控 元 件 安 装 在 电 气 控 制 箱 内 。 用 气 缸 对 酒 桶 夹 紧 ，气 缸 布 置 在 酒 桶 顶 端 控 制 箱 两 侧 。 水 箱 、 消 毒 液 箱 布 置 在 工 作 台 下 方 ，气 控 阀 后 方 。第二章 机架的设计机架是一个多功能构件，是整机的基础，要求有足够的静动刚度，热变形对精度的影响尽可能小，原始精度和尺寸的稳定性要好，外型美观，运输安装方便。在这些要求当中，强度和刚度是机架的基本技术指标。在许多情况下，刚度尤为重要。本机为单件小批量生产，可用焊接机架。焊接机架与铸造机架相比具有强度高、刚性好、重量轻、生产周期短、施工简便的特点.本机管道内流体具有氧化性、腐蚀性，所以机架、管道等有可能与液体相接触的部分选不锈钢 1Cr18Ni9Ti。2.1 焊接简介焊 接 是 指 利 用 加 热 或 热 加 压 ， 或 两 者 并 用 的 方 法 ， 使 分 离 的 金 属 零件 形 成 原 子 间 的 结 合 的 一 种 加 工 方 法 。 它 是 现 代 工 业 生 产 中 用 来 制 造 各种 金 属 结 构 和 机 械 零 件 的 一 种 主 要 工 艺 方 法 。焊 接 结 构 工 艺 设 计 焊 接 结 构 件 种 类 各 式 各 样 ， 在 其 材 料 确 定 以 后 ， 对 焊接 结 构 件 进 行 工 艺 设 计 主 要 包 括 三 方 面 内 容 ： 焊 缝 布 置 、 焊 接 方 法 选 择和 焊 接 接 头 设 计 等 。2.1.1 焊缝布置焊 缝 布 置 是 否 合 理 ， 直 接 影 响 结 构 件 的 焊 接 质 量 和 生 产 率 。 因 此 ， 设计 焊 缝 位 置 时 应 考 虑 下 列 原 则 ： (1)焊 缝 应 尽 量 处 于 平 焊 位 置 各 种 位 置 的 焊 缝 ， 其 操 作 难 度 不 同 。 以 焊条 电 弧 焊 焊 缝 为 例 ， 其 中 平 焊 操 作 最 方 便 ， 易 于 保 证 焊 接 质 量 ， 是 焊 缝位 置 设 计 中 的 首 选 方 案 ， 立 焊 、 横 焊 位 置 次 之 ， 仰 焊 位 置 施 焊 难 度 最 大 ，不 易 保 证 焊 接 质 量 。(2)焊 缝 要 布 置 在 便 于 施 焊 的 位 置 焊 条 电 弧 焊 时 ， 焊 条 要 能 伸 到 焊 缝 位置 。 点 焊 、 缝 焊 时 ， 电 极 要 能 伸 到 待 焊 位 置 。 埋 弧 焊 时 ， 要 考 虑 焊 缝 所处 的 位 置 能 否 存 放 焊 剂 。 设 计 时 若 忽 略 了 这 些 问 题 ， 无 法 施 焊 。(3)焊 缝 布 置 要 有 利 于 减 少 焊 接 应 力 与 变 形 接 头 处 的 硬 化 组 织 ， 影响 加 工 质 量 ， 焊 缝 布 置 应 避 开 机 加 工 表 面 。2.1.2 焊接方法的选择各 种 焊 接 方 法 都 有 其 各 自 特 点 及 适 用 范 围 ， 选 择 焊 接 方 法 时 要 根 据 焊件 的 结 构 形 状 及 材 质 、 焊 接 质 量 要 求 、 生 产 批 量 和 现 场 设 备 等 ， 在 综 合分 析 焊 件 质 量 、 经 济 性 和 工 艺 可 能 性 之 后 ， 确 定 最 适 宜 的 焊 接 方 法 。 选择 焊 接 方 法 时 应 依 据 下 列 原 则 ：(1)焊 接 接 头 使 用 性 能 及 质 量 要 符 合 结 构 技 术 要 求 ， 选 择 焊 接 方 法 时 既要 考 虑 焊 件 能 否 达 到 力 学 性 能 要 求 ， 又 要 考 虑 接 头 质 量 能 否 符 合 技 术 要求 。 如 点 焊 、 缝 焊 都 适 于 薄 板 轻 型 结 构 焊 接 ， 缝 焊 才 能 焊 出 有 密 封 要 求的 焊 缝 。 焊 接 低 碳 钢 薄 板 ， 若 要 求 焊 接 变 形 小 时 ， 应 选 用 CO2 焊 或点 （ 缝 ） 焊 ， 而 不 宜 选 用 气 焊 。(2)提 高 生 产 率 ， 降 低 成 本如 果 是 位 于 不 同 空 间 位 置 的 短 曲 焊 缝 ， 单 件 或 小 批 量 生 产 ， 采 用 焊 条电 弧 焊 为 好 。 氩 弧 焊 几 乎 可 以 焊 接 各 种 的 金 属 及 合 金 ， 但 成 本 较 高 ， 所以 主 要 用 于 焊 接 铝 、 镁 、 钛 合 金 结 构 及 不 锈 钢 等 重 要 焊 接 结 构 。(3)焊 接 现 场 设 备 条 件 及 工 艺 可 能 性选 择 焊 接 方 法 时 ， 要 考 虑 现 场 是 否 具 有 相 应 的 焊 接 设 备 ， 野 外 施 工 有没 有 电 源 等 。此 外 ， 要 考 虑 拟 定 的 焊 接 工 艺 能 否 实 现 。2.1.3 焊接接头设 计 焊 接 接 头 设 计 包 括 焊 接 接 头 形 式 设 计 和 坡 口 形 式 设 计 。 设 计 接头 形 式 主 要 考 虑 焊 件 的 结 构 形 状 和 板 厚 、 接 头 使 用 性 能 要 求 等 因 素 。 设计 坡 口 形 式 主 要 考 虑 焊 缝 能 否 焊 透 、 坡 口 加 工 难 易 程 度 、 生 产 率 、 焊 条消 耗 量 、 焊 后 变 形 大 小 等 因 素 。 焊 接 接 头 形 式 设 计 焊 接 接 头 按 其 结 合 形式 分 为 对 接 接 头 、 盖 板 接 头 、 搭 接 接 头 、 T 形 接 头 、 十 字 形 接 头 、 角接 接 头 和 卷 边 接 头 等 。2.2 机架机构的设计根 据 结 构 的 需 要 ， 工 作 台 高 度 高 度 设 计 为 1500mm， 放 减 速 器 和 点击 的 平 台 离 地 面 500mm 两 链 轮 之 间 成 45， 如 图 2-1：图 2-1：机架机构图第三章 清洗机构管路的设计3.1 管路的设计本 机 的 清 洗 液 压 力 为 0.3MPa， 气 冲 压 力 为 0.3MPa。 按 设 计 要 求管 路 图 如 图 1-3 所 示 。 高 压 空 气 压 缩 通 过 过 滤 器 直 接 接 入 空 气 ， 清 洗 液泵 通 过