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洗瓶机的设计【7张CAD图纸和毕业论文】

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带轮-A2.dwg

曲柄齿轮-A2.dwg

机构原理图.dwg

洗瓶机总装配图-A0.dwg

涡轮-A2.dwg

蜗杆轴-A2.dwg

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关键词：: 全套CAD图纸和毕业论文洗瓶机设计全套 cad 图纸以及毕业论文

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摘要

洗瓶机主要用于制药、化工、食品等行业灌装前瓶子的清洗。洗瓶机的出现，改变了人工刷洗的传统工艺，实现了自动化生产方式，达到了减少劳动力、节约费用、提高工作效率、增加企业经济效益之目的。

本文设计的洗瓶机由电动机、曲柄滑块推瓶机构、刷瓶机构、导辊机构、传动系统等构成。设计该洗瓶机过程中，首先，调查了洗瓶机研究现况，在此基础上根据设计技术要求选定了推瓶机构及传动系统结构方案；接着，根据选定的结构方案选定了各个机构主要参数；然后，详细计算了曲柄滑块推瓶机构及传动系统各主要零部件的尺寸并进行了校核；最后通过AutoCAD绘图软件绘制了该洗瓶机的装配图及主要零部件图。

本文的研究与设计方法适用于各类洗瓶机及其零件的设计与改造，具有较好的参考价值。

关键词：洗瓶机，推瓶机构，曲柄滑块机构，传动系统

Abstract

Washing machine is mainly used in pharmaceutical, chemical, food and other industries before filling the bottle cleaning. Washing machines appeared, changing the traditional manual brushing techniques, automated production methods, to reduce labor cost savings, improve efficiency, increase economic efficiency of enterprises.

This design of the washing machine by an electric motor, slider-crank mechanism to push the bottle, bottle brush agencies, guide roller mechanism, transmission, and the like. The design of the washing machine during the first survey of the washing machine of status quo, on the basis of selected organizations and drive to push the bottle structure of the program in accordance with design requirements; then, according to the selected structure of the program selected the main parameters of the various agencies; then, a detailed calculation of the size of the slider-crank mechanism and drive to push the bottle and all major components were checked; and finally draw a diagram of the washing machine assembly and main parts diagram by AutoCAD drawing software.

Research and design methods in this paper applies to the design and renovation of all types of washing machine and parts, has a good reference value.

Keywords: Washing machine, Push the bottle body, Crank slider mechanism, Transmission

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现况 1

1.3 洗瓶机发展概况 3

第2章方案设计 5

2.1 设计要求与分析 5

2.1.1 设计要求 5

2.1.2 设计要求分析 5

2.2方案设计 6

2.2.1推瓶机构的方案选择 6

2.2.2传动系统方案设计 7

2.2.3洗瓶机总体设计及其布局 8

第3章总体参数的选定与计算 9

3.1 电动机的选择 9

3.2 推瓶机构 9

3.2.1传动比的分配 9

3.2.2运动及动力参数的计算 10

3.3 转刷机构 10

3.3.1传动比的分配 10

3.3.2运动及动力参数的计算 10

3.4 导辊机构 11

3.4.1导辊机构布置 11

3.4.2传动比的分配 11

3.4.3运动及动力参数的计算 12

第4章推瓶机构的尺寸设计 13

第5章主要零部件的设计 15

5.1 V带传动设计 15

5.1.1 V带3、4设计 15

5.1.2 其他V带的设计 17

5.2 蜗杆传动设计 18

5.3 齿轮传动设计 22

5.3.1 齿轮副9、10设计 22

5.3.2 其他各齿轮副的设计 26

5.4 轴及轴上零件的设计 26

5.4.1涡轮轴及轴承、键的设计 26

5.4.2 其他轴的设计 29

5.5 导辊、转刷、机架等零件的设计 29

5.5.1 导辊 29

5.5.2 转刷 29

总结 30

参考文献 31

致谢 32

第1章绪论

1.1研究背景及意义

洗瓶机器设备的出现并且运用到实际生产中，改变了人工刷洗的传统工艺，实现了自动化生产方式，达到了减少劳动力、节约费用、提高工作效率[1]、增加企业经济效益之目的。并且得到了广大用户的支持和好评，而且使得化、制药、食品等行业的生产率产生了质的飞跃。

随着科学技术的进步，现代化大规模生产的需要，市场多元化的产生，普通的洗瓶机已经不能满足市场生产力所需。现在洗瓶机应用广泛，不仅在生产制造业工厂生产线，在生物制药行业，科研技术领域等等都可以起到重大作用。所以它不仅在生产制造业有重要作用，而且在科研制药行业发挥一定作用，并且在生产和生活中的作用领域不断扩大。

洗瓶机作为一种清洗洁净工具，在完成清洗的同时，现在要求具有消毒、干燥等功能同时具备，在完成整个工作过程中，对于提高生产能力、保证产品质量[2]、减轻劳动强度、降低生产成本、提高生产效率、加快生产周转等方面均有着重要的影响。同时也要保证安全生产、减少破损率也有显著的作用。现在市场上的很多洗瓶机都同时具备很多功能，他的技术已经超越了单纯的减轻体力劳动这一传统概念，因为它不仅在清洗程度上有很大的改变，而且具有严格的时间、速率概念，根据系统事实的需要，及时地、迅速地、准确地“将待洗瓶进行准确而彻底的清洗，并完成相应的检验指标要求”，否则，就不能适应现代生产的要求。在传统的灌装生产线上，相应的其他各个环节都做得比较到位，留给人们最的疑问与担忧就是：能否保证瓶子的干净卫生？人们的观点就代表市场的需求，那么在洗瓶子的这一个环节可以说是还有很多值得研究，是占领市场赢得人们的信任与赞可的大份。而这个就得依赖于先进的清洗消毒工具洗瓶机。

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洗瓶机总装配图-A0.png

机构原理图.png

齿轮轴-A3.png

带轮-A2.png

曲柄齿轮-A2.png

涡轮-A2.png

蜗杆轴-A2.png

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内容简介：: 摘要洗瓶机主要用于制药、化工、食品等行业灌装前瓶子的清洗。洗瓶机的出现，改变了人工刷洗的传统工艺，实现了自动化生产方式，达到了减少劳动力、节约费用、提高工作效率、增加企业经济效益之目的。本文设计的洗瓶机由电动机、曲柄滑块推瓶机构、刷瓶机构、导辊机构、传动系统等构成。设计该洗瓶机过程中，首先，调查了洗瓶机研究现况，在此基础上根据设计技术要求选定了推瓶机构及传动系统结构方案；接着，根据选定的结构方案选定了各个机构主要参数；然后，详细计算了曲柄滑块推瓶机构及传动系统各主要零部件的尺寸并进行了校核；最后通过AutoCAD绘图软件绘制了该洗瓶机的装配图及主要零部件图。本文的研究与设计方法适用于各类洗瓶机及其零件的设计与改造，具有较好的参考价值。关键词：洗瓶机，推瓶机构，曲柄滑块机构，传动系统AbstractWashing machine is mainly used in pharmaceutical, chemical, food and other industries before filling the bottle cleaning. Washing machines appeared, changing the traditional manual brushing techniques, automated production methods, to reduce labor cost savings, improve efficiency, increase economic efficiency of enterprises.This design of the washing machine by an electric motor, slider-crank mechanism to push the bottle, bottle brush agencies, guide roller mechanism, transmission, and the like. The design of the washing machine during the first survey of the washing machine of status quo, on the basis of selected organizations and drive to push the bottle structure of the program in accordance with design requirements; then, according to the selected structure of the program selected the main parameters of the various agencies; then, a detailed calculation of the size of the slider-crank mechanism and drive to push the bottle and all major components were checked; and finally draw a diagram of the washing machine assembly and main parts diagram by AutoCAD drawing software.Research and design methods in this paper applies to the design and renovation of all types of washing machine and parts, has a good reference value.Keywords: Washing machine, Push the bottle body, Crank slider mechanism, Transmission33目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1研究背景及意义11.2 国内外研究现况11.3洗瓶机发展概况3第2章方案设计52.1 设计要求与分析52.1.1 设计要求52.1.2 设计要求分析52.2方案设计62.2.1推瓶机构的方案选择62.2.2传动系统方案设计72.2.3洗瓶机总体设计及其布局8第3章总体参数的选定与计算93.1 电动机的选择93.2 推瓶机构93.2.1传动比的分配93.2.2运动及动力参数的计算103.3 转刷机构103.3.1传动比的分配103.3.2运动及动力参数的计算103.4 导辊机构113.4.1导辊机构布置113.4.2传动比的分配113.4.3运动及动力参数的计算12第4章推瓶机构的尺寸设计13第5章主要零部件的设计155.1 V带传动设计155.1.1 V带3、4设计155.1.2 其他V带的设计175.2 蜗杆传动设计185.3 齿轮传动设计225.3.1 齿轮副9、10设计225.3.2 其他各齿轮副的设计265.4 轴及轴上零件的设计265.4.1涡轮轴及轴承、键的设计265.4.2 其他轴的设计295.5 导辊、转刷、机架等零件的设计295.5.1 导辊295.5.2 转刷29总结30参考文献31致谢32新疆工程学院毕业设计（论文）第1章绪论1.1研究背景及意义洗瓶机器设备的出现并且运用到实际生产中，改变了人工刷洗的传统工艺，实现了自动化生产方式，达到了减少劳动力、节约费用、提高工作效率1、增加企业经济效益之目的。并且得到了广大用户的支持和好评，而且使得化、制药、食品等行业的生产率产生了质的飞跃。随着科学技术的进步，现代化大规模生产的需要，市场多元化的产生，普通的洗瓶机已经不能满足市场生产力所需。现在洗瓶机应用广泛，不仅在生产制造业工厂生产线，在生物制药行业，科研技术领域等等都可以起到重大作用。所以它不仅在生产制造业有重要作用，而且在科研制药行业发挥一定作用，并且在生产和生活中的作用领域不断扩大。洗瓶机作为一种清洗洁净工具，在完成清洗的同时，现在要求具有消毒、干燥等功能同时具备，在完成整个工作过程中，对于提高生产能力、保证产品质量2、减轻劳动强度、降低生产成本、提高生产效率、加快生产周转等方面均有着重要的影响。同时也要保证安全生产、减少破损率也有显著的作用。现在市场上的很多洗瓶机都同时具备很多功能，他的技术已经超越了单纯的减轻体力劳动这一传统概念，因为它不仅在清洗程度上有很大的改变，而且具有严格的时间、速率概念，根据系统事实的需要，及时地、迅速地、准确地“将待洗瓶进行准确而彻底的清洗，并完成相应的检验指标要求”，否则，就不能适应现代生产的要求。在传统的灌装生产线上，相应的其他各个环节都做得比较到位，留给人们最的疑问与担忧就是：能否保证瓶子的干净卫生？人们的观点就代表市场的需求，那么在洗瓶子的这一个环节可以说是还有很多值得研究，是占领市场赢得人们的信任与赞可的大份。而这个就得依赖于先进的清洗消毒工具洗瓶机。在灌装生产线的加工生产过程中，对瓶子的清洗主要依靠洗瓶机。随着现代企业生产能力、规模的扩大，对这方面的要求越来越严苛，对瓶子的清洁程度消毒水平都有了更高的要求，并且对机器的生产能力和效率也有了相当的要求，使得洗瓶子朝着高生产率高效率自动化的方向发展。本次的设计就是在这样的市场要求大环境下进行的，由于时间有限能力限制，我则主要负责洗瓶机的机械部分，主要包括主工作部件、辅助工作部件的设计。1.2 国内外研究现况洗瓶机从其诞生至今已经有百年多的历史，随着人们的要求越来越高和科学技术的发展的不断进步，各种新的科技都可以在其身上看到影子。特别是二战以后，科技水平发展迅猛，新的科技力量和理念不断诞生，并且应用越来越普遍。作为机械生产的一员，对洗瓶机的研究和改革创新也是不断取得新的成果。我们的国内洗瓶机市场发展比其欧美国家落后3，而且我们国家的技术在一定程度上跟不上市场发展的需要，导致国内市场上的洗瓶机没有形成一定的强势资源，各个生产厂家技术保密，不能形成很好的信息交换和共享，导致市场上洗瓶机的发展参差不齐，功能不全面。目前有很多的国内企业采取与发达技术的国家企业合作，一起促进了洗瓶机市场在国内的发展。新技术的发展也给洗瓶机的市场带来一股新的活力，特别是大量的企业采用新的计算机技术，二维的CAD早已在制造业普及，三维的设计也在慢慢推广。电气设计部分采用ED等先进设计手段，引入定子调压和变频调速，PLC参与系统控制，采用了大量高新传感元器件，实现了定位准确，操控方便，其安全可靠性也逐步提高。通过专家系统的应用，极大地推进了创新设计的进程，并且利用系统论和信息论等现代计算机应用技术研究成果，使得洗瓶机的创新设计开始向数字化化方向发展。根据现实和发展，设计手段越来越体现出精确化、自动化、虚拟化与快捷的特点。现代的洗瓶机正朝着机电一体化、自动化、数字化、个性化方向发展。自动检测、自动数据处理（运算、判断、存储、记忆）、自动显示、自动控制、故障诊断和自动保护及维护等功能得到了大量的应用。因此洗瓶机产品创新设计是以降低设计成本，提高设计速度，缩短设计周期为目的，包括降低成本设计、可靠性设计、快速设计、并行设计、数字化设计、智能设计、广义优化设计等现代设计技术。目前国内外在洗瓶机创新研究方面的主要研究内容有如下几个方面： (1) 创新设计技术开展对洗瓶机传动型式创新、结构构造创新和功能原理创新等方面理论及技术基础研究，为此着重研究新材料、新工艺、新的传动装置，从而通过对不同设计方案的优选、分解和组合来产生新的设计方案，不断推出传新创新设计成果。(2) 降低成本的设计技术在产品设计过程中采用面向成本设计技术和并行的成本估算技术是使产品成本降低的关键，其中重点要研究的是成本结构分析技术和价值工程分析技术，且需要构造多种专用的设计知识库和成本数据库来精确地并行估算成本。做到产品成本的即时反应，通过设计方案的调整实现设计阶段控制产品成本的真正实现。 (3) 快速设计技术极短交货期的市场需求要求开展基于网络的协同（异地）设计技术、并行工程技术究，这样可以缩短产品的开发周期。其中，系列化、模块化设计技术、人工智能技术、产品专设计系统技术和虚拟制造技术也是快速设计的所要研究的重要内容。(4) 智能设计技术研究洗瓶机智能CAD（ICAD）技术和人机智能化设计系统技术的研究，使得面向CIMS的智能设计走向智能设计的高级阶段。原理方案智能设计；协同求解；基于实例的推理；知识获取、表达和利用等技术也是智能设计技术所要研究的重要内容。洗瓶机创新设计是洗瓶机技术水平不断提高和发展的源泉，充分利用现代信息技术成果和现代管理手段，综合现代设计技术将对洗瓶机技术发展起到极大的推动作用，洗瓶机技术已处于快速发展阶段，谁的创新设计搞得好，谁就掌握了技术优势，谁就掌握了市场。1.3洗瓶机发展概况洗瓶机作为主要保障灌装生产线的生产要求和卫生保证的关键和重要的环节，其工作的稳定性、安全性、先进性一直受到人们的高度重视，但受传统技术的制约，市场上的洗瓶机基本都是大同小异，没有什么突破性的进展，往往不能兼顾，结合所有比较好的性能于一体。随着科学技术的不断进步与发展，大量先进技术成果的应用，现在洗瓶机也将发生很大的变化的。自动数字洗瓶机是在生产工作过程中不直接进行人工处理的情况下，能自动对瓶子进行彻底的清洗、消毒、干燥等，它的主体是数字管理中心。全自动数字洗瓶机是采用机械式操作过程，依托数字系统进行控制管理，通过数字化处理能自动控制洗瓶机，进行相关的作业，能自动、彻底、准确、迅速地对待洗瓶进行清洗、消毒、干燥并且计量。随着数字化自动化的不断运用与普及，必是洗瓶机的最大发展趋势，故仅就自动洗瓶机的发展趋势做一些初步的分析与探讨。洗瓶机适用于玻璃瓶、塑料瓶等毛刷式清洗和水冲式清洗单独或配合使用清洗的专用设备。洗瓶是食品行业包装工艺流程中不可缺少的一环，设计出合理、高效的洗瓶机是包装技术发展的必然要求。洗瓶机的种类很多，目前国内市场上的洗瓶机有扭道式、箱式、滚筒式和立式等多种，无论是何种洗瓶机大多采用了超声波清洗技术，利用超声波空化作用所产生的机械摩擦力，以清除用一般洗瓶工艺难以清除的瓶内、外粘附较牢固的物质。但安瓿瓶、西林瓶、口服液瓶对超声波的功率大小要求各不相同，瓶子的规格越大、壁越厚所需要的功率就越大，通常洗瓶机超声波的功率在900W左右，且大小可调。其中，扭道式洗瓶机产量低、速度较慢，以洗西林瓶和口服液瓶为主，使用客户相对较少。以B+S公司的早期产品为原型的箱式洗瓶机在国内药厂的应用也不多。目前国内市场以滚筒式洗瓶机和立式洗瓶机的应用最为广泛，且立式洗瓶机后来居上，发展势头迅猛，已取代了滚筒式洗瓶机的传统地位，目前国内生产立式洗瓶机的代表厂家有长沙楚天、上海远东、上海旭发、长沙正中等。在国际其中浸泡喷冲式洗瓶机因其清洗效果好、自动化程度高、效率高，目前使用最为广泛。在洗瓶机的设计中，结构紧凑、清洗效果与除标效果成为人们最为关注的要点。下面是总结的近几年洗瓶机的主要发展趋势： (1) 具有零部件集成化、机构简洁化、结构全面优化的整机设计； (2) 满足个性用户的特殊要求的个性化设计； (3) 满足市场多样性和低成本要求的具有新技术特征的洗瓶机新系列产品的模块化设计； (4) 具有自分析、自调整、自纠错的智能化操作的全自动、半自动操作形式的高度机电一体化的洗瓶机设计； (5) 采用新的传感技术具有高精度称量和定位系统的洗瓶机设计； (6) 准确对位技术的应用； (7) 采用参数化专家系统的快速反应设计； (8) 基于成本即时反应的经济性DFC（Design For Cost）设计； (9) 极短交货期要求采用并行设计及并行工程技术的设计；(10) 基于产品全寿命周期的方便维护维修的设计及免维护设计；(11) 大型单台复杂产品的虚拟设计及动态仿真的实现；(12) 采用广义优化技术的设计；(13) 洗瓶机动力学（疲劳寿命的分析研究）研究成果的广泛应用。第2章方案设计2.1 设计要求与分析2.1.1 设计要求下图是洗瓶机有关部件的工作情况示意图。待洗的瓶子放在两个转动着的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶推向前进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗涮完毕时，后一个待洗的瓶子已进入导辊待推。图2-1 洗瓶机工作情况示意图(1) 瓶子尺寸：大端直径d=80mm，小端直径d=25，mm长200mm。(2) 推进距离l=600mm，推瓶机构应使推头M以接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后，推头快速返回原位，准备第二个工作循环。(3) 按生产率的要求，推程平均速度为v=45mm/s，返回的平均速度为工作行程的3倍。(4) 机构传动性能良好，结构紧凑制造方便。2.1.2 设计要求分析洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。设计的推瓶机构应使推头M以接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后，推头快速返回原位，准备第二个工作循环。根据设计要求，推头M可走图2 所示轨迹，而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动，在回程时可有变速运动且回程时轨迹形状不限以外回程时必须有急回。图2-2 推头M运动轨迹对这种运动要求，若用单一的常用机构是不容易实现的，通常要把若干个基本机构组合起来，设计成一个组合机构。在设计组合机构时，一般可首先考虑选择满足轨迹要求的机构（基础机构），而沿轨迹运动时的速度要求，则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足，也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。2.2方案设计2.2.1推瓶机构的方案选择根据上述设计要求,推瓶机构应为一在工作行程时能作直线运动返回时具有急回特性的机构,为了提高工作效率,机构的急回系数K尽量大一些;在推程(即工作行程)中,应使推头作直线运动,或者近似直线运动,以保证工作的稳定性,这些运动要求并不一定都能得到满足,但是必须保证推瓶中推头的运动轨迹至少为近似直线,以此保证安全性。推头的运动要求主要是满足急回特性,能满足急回特性的机构主要有（1）曲柄滑块机构（2）凸轮机构（3）曲柄摆动导杆机构。运用前述设计的思想方法,再考虑到机构的急回特性和推头做直线运动的特点，根据要求得出如下三个方案。a) 方案方案一：连杆凸轮机构此洗瓶机的推瓶机构运用凸轮机构使推头的运动可以由凸轮的外轮廓线来确定，而连杆机构可以使凸轮的推程放大，达到设计题目要求k=3。图2-3连杆凸轮机构可是推头在推动瓶子在导辊上移动时摩擦较大，须加载的驱动力也较大，且凸轮和曲柄的运动都会存在死点，使机构运行不平稳，所以不采用。b)方案二：五连杆机构具有两自由度的连杆机构，都具有精确再现给定平面轨迹的特性。点M的速度和机构的急回特性可通过控制该机构的两个输入构件间的运动关系来得到。图2-4五连杆机构但此方案中完全采用平面连杆设计，杆数较多，虽然容易制造，但由于推程较长，必然会导致机构上的动载荷和惯性力难平衡，会有累积误差，且效率低，所以舍弃方案。c)方案三：曲柄滑块机构如图2-5所示，在此机构中只要极位夹角为90度时，洗瓶机的推头部分就能实现急回系数k=3，而且题目要求推头的推程为600mm，此机构也容易满足。图2-5曲柄滑块机构方案优点：该方案中急回系数和推程都容易满足，推杆只在水平面运动不管是工进还是急回，所以推头能很平稳地推进瓶子。而且此机构制作较简便且承受的负载能力大，有较好的急回运动特性，计算尺寸也相对简单，造价的成本也不高。除此之外该机构也容易实现瓶子内外一起清洗。综合以上三种方案可以看出，方案一、二的缺点较明显优点不突出，而方案三的优点明显，所以综合考虑后采用方案三机构作为本洗瓶机的推出机构。2.2.2传动系统方案设计传动系统的设计简图如图2-6所示，本传动系统主要采用的是齿轮传动与带传动相结合的方式，齿轮传动具有工作可靠、使用寿命长、传动效率高、结构紧凑的优点，而带传动具有传动平稳、适合远距离传动的优点。图2-6 传动系统简图（1）转刷机构传动过程如图2-6所示，电动机带动蜗杆1转动，蜗杆1带动蜗轮2转动，皮带轮4由与蜗轮2同轴的皮带轮3通过皮带带着转动，与皮带轮4同轴的皮带轮5通过皮带带动带轮6转动，带轮6通过皮带带动带轮7转动同时也带动与带轮4同轴的齿轮7转动，在带轮8套上毛刷即可实现转刷的转动，其中蜗杆1采用的是右旋螺纹的蜗杆，各轮的转动方向如图所示。（2）推瓶机构传动过程如图2-6所示，电动机带动蜗杆1转动，蜗杆1带动蜗轮2转动，与蜗轮同轴的齿轮9带动齿轮10转动，齿轮10与推瓶机构的曲柄相连即可实现曲柄的转动，从而使推瓶机构能运行。在图8中电动机的转动方向是向里的，由于蜗杆1是右旋的所以齿轮9是逆时针旋转的，那么齿轮10旋转方向就是顺时针的，推瓶机构就能实现工进和急回。（3）导辊机构传动过程如图2-6所示，电动机带动齿轮11转动，齿轮11与齿轮12啮合带动齿轮12转动，齿轮13与齿轮12同轴，齿轮13与齿轮14啮合带动齿轮14转动，再由齿轮14带动导辊转动。2.2.3洗瓶机总体设计及其布局综合上述选定的推瓶机构及传动系统方案确定的洗瓶机的总体布局如图2-7所示，其中推瓶机构是一个曲柄滑块机构，通过洗瓶机上部的转刷来清洗。图2-7 洗瓶机总体设计及其布局图第3章总体参数的选定与计算3.1 电动机的选择根据设计要求，本次洗瓶机的技术要求如下：表3-1 洗瓶机的技术要求瓶子尺寸（大-小端直径长度）mm工作行程mm生产率个/min急回系数k80-2520060033通过调查市场现有洗瓶机，可以知道通常洗瓶机所需电机功率在3KW左右，从表3-1洗瓶机的技术要求可知，本次设计的洗瓶机属于普通洗瓶机，因此本次选用三相异步电动机Y100L2-4，其参数如下：表3-2 电动机计算参数电机型号额定功率同步转速满载转速堵转转矩最大转矩Y100L2-43KW1500r/min1440r/min2.2N.M2.3N.M3.2 推瓶机构3.2.1传动比的分配设计要求的工作行程的平均速度为45mm/s，而返回时的平均速度为工作行程的3倍，即回程速度为135mm/s。所以工作行程所用的时间：回程所用的时间：所以推头在一个来回所用的总时间应为：由于题目中所要求的速度是接近于匀速，所以为了变于计算取推头来回一趟的总时间为18s，也相当于曲柄OA转一周为18s，所以曲柄OA角速度=2/18=0.35rad/s，曲柄OA的转速：推瓶推杆的曲柄是由一个齿轮作为主动轮来转动的，因此由上面推瓶机构尺寸计算中得到主动轮的角速度与曲柄的角速度相同为0.35rad/s，转速相同为3.33r/min 。由设计要求得电动机的转速为1440r/min。那么推瓶机构的总传动比：由于传动比较大所以采用两级传动，先用蜗轮蜗杆将电动机转速降速，再用齿轮传动进行第二次降速。由于涡轮蜗杆传动多用于减速传动且它们之间的传动比可取较大值。因此可取涡轮蜗杆之间的传动比选为：那么齿轮之间的传动比：3.2.2运动及动力参数的计算转速计算：输入功率计算：本洗瓶机负载不大，为了计算方便：组成洗瓶机的三套机构推瓶机构、转刷机构、导辊机构计算时功率均分：3.3 转刷机构3.3.1传动比的分配转刷转速不宜过高，转速过高会导致转刷甩出的物资污染洗刷好的干净瓶，转速太低会导致洗刷不彻底，通常洗瓶机转刷转速取80100r/min，本次取：则转刷机构总传动比：前述已选定蜗杆传动传动比：因此带传动总传动比为：则取：第一级带传动比：第二级带传动比：第三级带传动比：3.3.2运动及动力参数的计算带轮转速计算：带轮输入功率计算：3.4 导辊机构3.4.1导辊机构布置为防止瓶在导辊机构上滚落，本次选定导辊及瓶的布置如下，此时瓶与两导辊所成夹角大于90，瓶不易滚落。图3-1 导辊机构布置图导辊机构在传送瓶的过程中导辊转速不宜过高，转速过高会导致瓶被甩出，转速太低会导致洗刷不彻底，通常导辊转速取5080r/min，本次取：3.4.2传动比的分配则导辊机构总传动比：则取：第一级齿轮传动比：第二级齿轮传动比：3.4.3运动及动力参数的计算齿轮转速计算：齿轮输入功率计算：第4章推瓶机构的尺寸设计由设计要求知推瓶机构的急回系数k=3，所以该机构在返回时的平均速度为工作时速度的3倍，因此可由公式：故：推瓶机构的极位夹角为推瓶机构的极限位置如图4-1所示，在极限位置时曲柄OA与摇杆BC相互垂直，极限位置为D、E两点所在的位置。图4-1 推瓶机构极限位置图因此如图所示：以曲柄滑块机构在两极限位置时进行机构尺寸的计算，因为极位夹角为90，所以DBE=90，由于是对称关系OBA=45，在极限位置时OAB=90。由设计要求知两个极限位置D、E之间的距离即为总推程DE=600mm，但DE所在的那个滑杆的长度L600mm可以取成700mm。铰链C到达中点的时候，CD=DE/2=300mm，所以BC=300mm，从而得出摆杆长BD=3002424.26mm，所以BC所在的滑杆设计的时候要大于424.26mm。OA与AB的值可任意取但两者是相等的，只要保证O为一个周转副即可所以取OA=AB150mm，OB=1502=212.13mm。设计要求的工作行程的平均速度为45mm/s，而返回时的平均速度为工作行程的3倍，即回程速度为135mm/s。所以工作行程所用的时间t=600/4513.3s，回程所用的时间t=600/1354.4s，所以推头在一个来回所用的总时间应为17.7s。由于题目中所要求的速度是接近于匀速，所以为了变于计算取推头来回一趟的总时间为18s，也相当于曲柄OA转一周为18s，所以曲柄OA角速度=2/18=0.35rad/s，曲柄OA的转速n=1/1860=3.33r/min。表4-1推瓶机构的尺寸参数极位夹角90曲柄旋转周期18s推杆长700mm曲柄角速度0.35rad/s摆杆长500mm曲柄转速3.33r/min曲柄长150mm第5章主要零部件的设计5.1 V带传动设计5.1.1 V带3、4设计（1）V带的基本参数1）确定计算功率：已知：；查机械设计基础表13-8得工况系数：；则：2）选取V带型号：根据、查机械设计基础图13-15选用A型V带,3）确定大、小带轮的基准直径初选小带轮的基准直径：；计算大带轮基准直径：；圆整取，误差小于5%，是允许的。4）验算带速：带的速度合适。5）确定V带的基准长度和传动中心距：中心距：初选中心距基准长度：对于A型带选用实际中心距：6）验算主动轮上的包角：由得主动轮上的包角合适。7）计算V带的根数：，查机械设计基础表13-3 得：；，查表得：；由查表得，包角修正系数由，与V带型号A型查表得：综上数据，得取合适。8）计算预紧力（初拉力）：根据带型A型查机械设计基础表13-1得：9）计算作用在轴上的压轴力：其中为小带轮的包角。10）V带传动的主要参数整理并列表：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A2.51250中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)400.75110.81095.5（2）带轮结构的设计1）带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料HT200）2）带轮的结构形式：V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机，较小，所以采用实心式结构带轮。5.1.2 其他V带的设计同理算得5、6带传动的参数如下：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A2.51250中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)400.75110.81095.56、7带传动的参数如下：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A2.51250中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)400.75110.81095.55.2 蜗杆传动设计（1）选择蜗轮蜗杆的传动类型传动参数：；根据设计要求选用阿基米德蜗杆即ZA式。（2）选择材料设滑动速度：蜗杆选45钢，齿面要求淬火，硬度为45-55HRC.蜗轮用ZCuSn10P1,金属模制造。为了节约材料齿圈选青铜，而轮芯用灰铸铁HT100制造确定许用接触应力根据选用的蜗轮材料为ZCuSn10P1，金属模制造，蜗杆的螺旋齿面硬度45HRC，可从文献1P254表11-7中查蜗轮的基本许用应力应力循环次数寿命系数则确定许用弯曲应力从文献1P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56MPa寿命系数（1）按计齿面接触疲劳强度计算进行设根据闭式蜗杆传动的设计进行计算，先按齿面接触疲劳强度计进行设计，再校对齿根弯曲疲劳强度。式中：根据机械设计教材表11-3，可知传动比为80时可选定蜗杆头数、蜗杆齿数如下：蜗杆头数：涡轮齿数：涡轮转矩：载荷系数：因工作中载荷平稳，取载荷分布不均系数；由文献1P253表11-5选取使用系数；由于转速不大，工作冲击不大，可取动载系；则选用的是45钢的蜗杆和蜗轮用ZCuSn10P1匹配的缘故，有故有：查机械设计表11-3得应取蜗杆模数：取蜗杆直径系数：蜗杆分度圆直径：蜗杆导程角：涡轮分度圆直径：变位系数：中心距：涡轮圆周速度：（4）蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸蜗杆轴向尺距直径系数齿顶圆直径齿根圆直径蜗杆螺线部分长度：取60mm 蜗轮蜗轮齿数蜗轮分度圆直径齿顶直径齿根圆直径咽喉母圆半径涡轮外圆直径涡轮宽度（5）校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数根据从图11-9中可查得齿形系数Y=2.37螺旋角系数：许用弯曲应力：可以得到：因此弯曲强度是满足的。（6）验算效率已知；与相对滑动速度有关。从文献1P264表11-18中用差值法查得：代入式中，得大于原估计值，因此不用重算。（7）精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从GB/T10089-1988圆柱蜗杆，蜗轮精度选择8级精度，侧隙种类为f，标注为8f GB/T10089-1988。然后由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度，此处从略。详细情况见零件图。（8）蜗杆传动的热平衡计算由于传动效率较低，对于长期运转的蜗杆传动，会产生较大的热量。如果产生的热量不能及时散去，则系统的热平衡温度将过高，就会破坏润滑状态，从而导致系统进一步恶化。初步估计散热面积：取(周围空气的温度)为。5.3 齿轮传动设计5.3.1 齿轮副9、10设计已知：（1）选精度等级、材料和齿数采用7级精度由表6.1选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。选小齿轮齿数大齿轮齿数（2）按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即1）确定公式各计算数值试选载荷系数计算小齿轮传递的转矩小齿轮相对两支承对称分布，选取齿宽系数由表6.3查得材料的弹性影响系数由图6.14按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限由式6.11计算应力循环次数由图6.16查得接触疲劳强度寿命系数计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1，安全系数为S=1，由式10-12得计算试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值计算圆周速度v计算齿宽b计算齿宽与齿高之比b/h模数齿高计算载荷系数K根据，7级精度，查得动载荷系数假设，由表查得由表6.2查得使用系数.1由表查得查得故载荷系数（10）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式可得（11）计算模数（3）按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为确定公式内的计算数值由图6.15查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图6.16查得弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数为S=1.2，由式得计算载荷系数查取齿形系数由表6.4查得查取应力校正系数由表6.4查得计算大小齿轮的，并比较大齿轮的数据大设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数3.52，并就近圆整为标准值m4mm按接触强度算得的分度圆直径算出小齿轮齿数取大齿轮齿数取（4）几何尺寸计算计算分度圆直径计算中心距计算齿宽宽度取B2=80mm, B1=85mm圆柱齿轮参数数据整理如下：序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z25，1352模数m4mm3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距5.3.2 其他各齿轮副的设计（1）11、12齿轮副同理可算得：（2）13、14齿轮副同理可算得：5.4 轴及轴上零件的设计5.4.1涡轮轴及轴承、键的设计（1）尺寸与结构设计计算1）轴上的功率P1,转速n1和转矩T1，2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：该处开有键槽故轴径加大1015，且高速轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径。取；。3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（a）为了满足联轴器的轴向定位的要求2轴段左端需制出轴肩，轴肩高度轴肩高度，取故取2段的直径，长度。(b) 初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。根据，查机械设计手册选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6205，故，轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度轴肩高度，取，因此，取。(c) 齿轮处由于齿轮分度圆直径，故采用齿轮轴形式，齿轮宽度B=47mm，齿故取。另考虑到齿轮端面与箱体间距10mm以及两级齿轮间位置配比，取，。4）轴上零件的周向定位查机械设计表，联接大带轮的平键截面。（2）强度校核计算1）求作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为，根据机械设计（轴的设计计算部分未作说明皆查此书）式(10-14)，则2）求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于6205型深沟球轴承，由手册中查得a=16mm。因此，轴的支撑跨距为L1=72mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F，C截面弯矩M总弯矩扭矩3）按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。4）键的选择采用圆头普通平键A型（GB/T 10961979）连接，联接大带轮的平键截面，。齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。5.4.2 其他轴的设计涡轮轴：第一级输出带轮轴：第二级输出带轮轴：第三级输出带轮轴：第一级输出齿轮轴：第二级输出齿轮轴（导辊轴）：5.5 导辊、转刷、机架等零件的设计5.5.1 导辊导辊结构如下：5.5.2 转刷转刷结构如下：总结在这次毕业论文的写作的过程中，我拥有了无数难忘的感动和收获。毕业设计是对我们大学所学内容的综合考察，使我的理论知识，动手能力，软件使用能力及分析问题与解决问题的能力都有了显著提高。本次论文中针对洗瓶机进行设计，通过这次毕业设计，我也进一步了解了科学研究和工程设计的基本过程和其中的严谨性，

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