自动洗瓶机的设计毕业论文.doc

自动洗瓶机的设计毕业论文目录摘 要2Abstract3目录4第1章 引言61.1 课题研究的意义及现状61.2 国内洗瓶机需求分析61.3 课题研究方向7第2章 设计任务书82.1 设计题目及工作原理82.2 洗瓶机的技术要求：92.3 设计任务：92.4 原始数据：9第3章 方案设计93.1 分析设计要求93.2 推瓶机构选择10实现该要求的方案很多，在这里我设计了几种组合机构，如下：103.2.1 凸轮铰链四杆机构的方案103.2.2五杆组合机构方案113.2.3凸轮-全移动副四连杆机构的方案123.2.4 最终选定推瓶方案123.3 进瓶机构选择133.3.1 间歇机构设计133.3.2 进瓶装置简图153.3.3 进瓶设计说明153.3.4 运动协调设计153.4 洗瓶机构选择163.4.1 洗瓶装置简图163.4.2 洗瓶设计说明163.5 推瓶机构选择163.5.1 推瓶起点设计163.5.2 推瓶终点设计173.6 总体方案设计183.6.1 方案一总体方案及运动说明183.6.2 方案二总体方案及运动说明203.6.3 方案评估223.6.4 选定最终方案22第4章 技术设计224.1 凸轮机构的设计224.1.1 凸轮基本参数设计224.1.2 凸轮的建模264.2 铰链四杆机构的设计264.2.1 铰链四杆机构的尺寸设计264.2.2 铰链四杆机构的运动组合图294.3 关键零部件的设计304.3.1 输送带的选择304.3.2 电机的选择324.3.3 减速器的选择334.3.4 皮带轮的选择344.3.5 联轴器的选择354.3.6 滚动轴承的选择364.4 轴的设计计算374.4.1 轴材料的选择374.4.2 轴的受力分析374.4.3 轴的强度校核394.4.4 按安全系数校核39总结41致谢42第1章 引言1.1 课题研究的意义及现状洗瓶机是我国在七十年代末，从国外引进的技术，国内很多啤酒生产商都曾购买这项技术使用。通过使用，他们发现洗瓶机具有很多优点，比如破瓶率较低，而洗净率较高，但这并不代表其没有缺点，经过清洗后的瓶子存在挂标现象，因此后来一些厂商更换为单端式洗瓶机。当然，技术的不足也促进了人们的研究探索，一些啤酒厂商进行了多次的技术创新，使得洗瓶机的性能逐渐提高和完善。随着生产的发展和社会的进步，以及人们环保节约意识的增强，废旧瓶子的丢弃不仅浪费资源，更会对环境造成污染，所以对废旧塑料瓶、玻璃瓶的回收清洗再利用就有很重要的作用。然而瓶子的清洗速度就决定了总的生产率，所以为了加快清洗速度，就必须对洗瓶设备进行研究和改造。由于啤酒、化工和食品市场的发展变化，致使塑料瓶和玻璃瓶的种类、粘接剂和标签的品种都在不断增加，尤其是一些新型的标签纸的出现，由于清洗难度大，给洗瓶设备提出来更高的要求。通过不同洗瓶设备的使用，为了提高洗涤要求，我们对不同的洗瓶设备制造厂家进行了分析和研究，对洗瓶机进行了许多技术改进。洗瓶机器设备的出现和运用，改变了人工刷洗的传统工艺，实现了自动化生产，达到了减少劳动力、提高工作效率1、节约费用、增加企业经济效益的目的，并且赢得了广大用户的支持和好评，而且使得化工、食品、制药等行业的生产率得到了很大提高。随着科技的不断发展与进步，现存的洗瓶机越来越不能满足生产需要，对新的更高性能的洗瓶设备的研发迫在眉睫。洗瓶设备的应用领域非常广泛，从生产制造到科学研究无不存在它的踪迹，对人们的生活有着极其重要的影响。洗瓶机作为清洗工具，不仅要具有基本的清洗功能，也要具有很多与之相对应的辅助功能，比如消毒、干燥等。现在市场上的洗瓶机很多都具有上述诸多功能，它不仅能清洗、消毒、干燥瓶子，并且能够高效的、快速的、准确的完成这些工作，还能完成相应的指标检验，很好的适应了生产要求。在过去的罐装生产线上，很多环节做的很好，但是人们对瓶子能否清洗干净产生了疑问和担忧。人们的担忧就是技术进步的动力，所以在瓶子的清洗环节，可以说还存在很多值得研究的地方，我们必须竭力探索。1.2 国内洗瓶机需求分析国内对自动洗瓶机的需求：市场需求结构分布图 分析上面的需求结构分析图我们可以看出，制造业发达的地区比如华东、华南对洗瓶机的需求要比不发达的地区如西南、西北高。随着国家一些政策如振兴东北老工业基地，西部大开发等的出台，全国的生产发展必将发生变化。一些基础制造业、制药企业、罐装企业等都急切的需要洗瓶机来帮助完成相应工作，由此可见市场，洗瓶机的研究开发有着很广阔的空间。再来分析市场需求状况：市场需求与供给图 从上图可以看出，市场对洗瓶设备的需求是不断增大的，因此对洗瓶设备的研究有着很广阔的前景。1.3 课题研究方向本课题主要研究以下内容：（1） 机构的型式组合 即根据所要求的运动规律设计相应的机构。机构的种类很多，能够实现不同的运动，如往复摆动、曲线运动等。洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。推瓶机构要求其推头的运动轨迹近似直线，平稳的将瓶子送上工作台，然后，推头快速回到初始位置，进行下一个循环。根据要求，推头应具有直线轨迹，且具有急回特性。但一机构无法满足上述要求，必须设计组合机构来实现。（2） 推瓶机构的运动规律设计 即根据工艺要求或使用要求设计出一个合理的运动规律。例如推瓶机构的设计，若采用凸轮连杆机构的功能原理，则需要设计相应的运动规律来完成所需运动的轨迹；若采用连杆机构的功能原理，最需要考虑推头的急回特性和均匀速度等等。在这些可能的运动规律中，要找出一个适合运动规律的最佳方案。 （3） 进瓶机构的设计 工作过程中，进瓶机构作为各工序间的连接是必须具备的。进瓶机构还能起到协调作用，这就使得性能高的进瓶机构可以降低生产成本，提高生产率。（4） 机构的分析和综合 设计出合适的机构类型后，如何进一步确定机构中各结构形状构件尺寸，也是一项要研究的问题。对连杆机构的外形及运动规律进行分析设计，最终确定其整体外型尺寸。洗瓶机设备只用一个原动机，实现三个功能运动的机构必须联动，且其主要动作必须协调。第2章 设计任务书2.1 设计题目及工作原理洗瓶机是由推瓶机构、导辊机构和转刷机构三部分组成的。洗瓶机的工作原理我们可以从图2-1分析得出。首先，瓶子由推瓶机构以一定的速度推上工作台；然后，导辊开始进入旋转状态，带动转刷一起旋转，同时喷水机构进行喷水，瓶子随同导辊一起旋转，依靠瓶子与转刷之间的摩擦清洗外表面。考虑到瓶子内部的清洗问题，可以在推杆前端安装刷子，借助瓶子的旋转清洗内部，值得注意的是为了不使瓶子遭破坏，清洗内部的刷子应选用软毛刷，同时推杆也应使用较软的橡胶棒。图2-1 洗瓶机工作简图2.2 洗瓶机的技术要求：表1-1 洗瓶机的技术要求方案号瓶子尺寸（长直径）mm，mm工作行程mm生产率个/min急回系数kA80200600332.3 设计任务：（1）平面连杆机构、齿轮等常用机构和组合机构的设计； （2）传动系统的设计； （3）绘制运动方案图和循环图； （4）其他机构的设计； （6）编写设计计算说明书。2.4 原始数据：（1）瓶子尺寸：L=200mm，D=80mm；（2）推进距离S=600mm；（3）生产率3个/min，推瓶速度v=45mm/s，回程速度为推程速度的三倍；第3章 方案设计3.1 分析设计要求由前面分析知，洗瓶机包括三部分即推瓶机构，转刷机构，导辊机构。在推瓶机构的设计中，应保证推头M以近似匀速推动待洗瓶，将瓶子平稳的推到导辊机构，直到清洗完成脱离瓶子。然后，推杆快速回到起始位置，进入下一个行程。根据设计要求，推头M应做近似匀速直线运动，其运动轨迹如图3-1-2，并且具有急回特性，即推瓶完成后能够快速返回原位，进行下一个行程。 图3-1-1 瓶子规格 图3-1-2 推头M运动轨迹对这种运动要求，用单一机构很难完成，可利用机构的组合来实现。该工艺过程中，应具有下列运动功能：（1）瓶子的旋转运动，设计相应的导辊机构；（2）瓶子沿导辊的运动，设计推动机构；（3）实现瓶子洗刷，设计相应的转刷机构；（4）设计对应的送料、取料机构；（5）确定推动机构的急回特性。对三种机构进行分析：（1）导辊机构 通过分析，瓶子的旋转完全可以依靠导辊与瓶子间的摩擦力来带动；（2）推瓶机构 通过计算分析，依据工作行程，生产率，急回特性系数，能够设计满足要求的推杆机构；（3）转刷机构 转刷可以依靠轴的转动带动；（4）送料（取料）机构 采用导辊传输。3.2 推瓶机构选择推瓶机构的方案：根据要求，推头的轨迹应该近似直线，且具有急回特性。推头的运动要求主要是有急回特性。根据所学知识，具有急回特性的机构主要有曲柄摆动倒杆机构，曲柄滑块机构，曲柄转动导杆机构。考虑到推头的工作要求和运动特性，本机构采用曲柄导杆机构。 实现该要求的方案很多，在这里我设计了几种组合机构，如下：3.2.1 凸轮铰链四杆机构的方案如图，铰链四杆机构连杆上的点M具有近似直线的运动轨迹。该机构存在死点位置，所以要注意采取度过死点的措施。图3-2-1 凸轮铰链四杆机构的方案3.2.2五杆组合机构方案图中为一个五杆低副机构，自由度F=2，输入构件为1和4，通过采用齿轮、凸轮或连杆机构来实现者两个输入构件的运动关系，从而将二自由度的机构系统转化为单自由度系统。图3-2-2 五杆组合机构方案 3.2.3凸轮-全移动副四连杆机构的方案图中为一四杆机构，自由度为2，构件2上点M的轨迹也近似直线，其速度和急回特性可控制。但因为水平方向轨迹太长，致使凸轮尺寸过大，不利于设计 。图3-2-3 凸轮-全移动副四连杆机构的方案3.2.4 最终选定推瓶方案根据设计要求，我们对上面给出的三种方案进行评价分析，选择最佳方案进行设计。首先是凸轮铰链四杆机构：此机构体积小、结构简单，安装后便于调试，从经济性角度来看，也很合适。推头M的轨迹近似为直线，能够满足工作要求，急回特性可以通过控制凸轮的形状和推杆长度实现。但由于低副间的间隙，杆数目多，累积误差大，精确性差。并且冲击和振动较大，通常适用于低速场合。因本设计中使用的连杆数目不多，且速度不是很大，这种方案可以满足设计要求。其次对于五杆组合机构的方案，杆件数量多，尺寸大，性价比不高，设计不合理。最后凸轮-全移动副四连杆机构的方案能精确再现给定的轨迹，但是水平方向轨迹长，凸轮尺寸过大，空间大，不合实际。3.3 进瓶机构选择3.3.1 间歇机构设计间歇机构是指能够将原动件的连续运动转化为从动件的间歇式运动的一类机构。常用的有棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构等。（1） 棘轮机构 棘轮机构简图（2） 槽轮机构槽轮机构简图（3） 不完全齿轮机构不完全齿轮机构简图（4） 最终选定机构在这里通过比较分析，我选择的是槽轮机构，因为它相对简单、效率高、运行平稳而且能达到预计的要求。在我的设计中，拨盘匀速转动一周，则槽轮转过90， 传动带的导杆也转过90， 并且导杆的运动轨迹恰好要与瓶子的长度相等 ，从而将瓶子准确无误的推到工作台上。而这个过程所用时间是洗瓶装置的一个工作循环，即：时间T=20s，则有：w=2/20s=0.314rad/s.3.3.2 进瓶装置简图图3-3-2进瓶装置简图3.3.3 进瓶设计说明进瓶机构传动原理：原动机的旋转运动通过齿轮、蜗轮蜗杆传递给间歇机构，通过间歇机构即槽轮机构的转换，将旋转运动转换为推杆的近似直线运动，推动瓶子的前进。3.3.4 运动协调设计在这里我选用的是槽轮间歇机构来进行瓶子的进瓶主要构件，负责把瓶子传送到洗瓶装置上。根据3/min的生产率我们可以计算出清洗每一个瓶子的时间为20 s，因此我所设计得槽轮机构中主动拨盘转一周所需时间也为20s。这样从动拨盘每转过90耗时20s，它第二次转过90时的路程就等于200mm（一个瓶子的长度）。由此可以确定主动带轮1的半径，因为v1=W*R1，s=v1*R1=200mm，由3.3.1可知：W=0.314rad/s，所以R1100mm。3.4 洗瓶机构选择3.4.1 洗瓶装置简图图3-4-1洗瓶装置简图3.4.2 洗瓶设计说明 为了清洗瓶子内部，我特意将在推瓶机构的推头上设计了刷子，刷子比瓶子内径大一些，在洗瓶机构工作阶段，在推头的作用下，刷子进入到瓶子内部，随着导辊的转动，瓶子内部被刷子刷洗干净。但是值得说明的是，为了瓶子在清洗时不被弄碎，内刷子要采用软毛，这样就能使刷子能很容易的深入到瓶子内部且不影响瓶子本身的运动；除此之外，刷子刷杆也应该采用适当软一点的材料制造，使得瓶子清洗完成后，能够依靠自身重力沿弹性推杆滑落到装瓶箱。3.5 推瓶机构选择3.5.1 推瓶起点设计（1）起点时的简图图3-5-1推瓶装置起点简图（2） 推瓶起点设计说明图3-5-1反映的是洗瓶机工作起始阶段推瓶机构的起点简图。此时，凸轮位于最高点，推杆位于最左端，随着进瓶机构输送待洗瓶，推杆带着刷子插进瓶内，这样随着凸轮机构的运动，刷子慢慢深入瓶内，当推杆接触到瓶底时，瓶子受到推力，带动瓶子运动，进入导辊机构进行瓶子外部清洗。3.5.2 推瓶终点设计（1） 终点时设计简图 图3-5-2推瓶装置终点简图（2） 推瓶终点设计说明图3-5-2推瓶机构位于终点的简图，此时，凸轮运动到最低点，推杆位于最右端，瓶子运动到导辊末，由于重力作用沿内刷杆滑落到出瓶轨道。3.6 总体方案设计3.6.1 方案一总体方案及运动说明（1）方案一总体方案简图（2） 方案一运动说明:通过减速箱将电动机的高速转化为低速并经过带传动传递给齿轮1和2，然后传递给轴，使轴旋转。导辊传动：通过齿轮3和4带动外面一根导辊转动；通过齿轮4依次带动齿轮5和6，进而带动里面那根导辊转动。进瓶机构传动：通过齿轮4和7带动轴旋转，从而使蜗轮蜗杆B转动，带动齿轮9，进而带动槽轮机构完成进瓶运动；洗瓶机构传动：通过齿轮6和8带动轴旋转，进而使蜗轮蜗杆C转动，从而经由蜗轮10带动齿轮13，再有齿轮13传给齿轮11和15，这三个齿轮带动转刷，从而来清洗瓶子外表面。推瓶机构传动：由蜗轮蜗杆A经过齿轮16带动凸轮的齿轮带动凸轮-铰链四杆机构运动，从而实现推瓶机构的往复运动。3.6.2 方案二总体方案及运动说明（1）方案二总体方案简图:（2） 方案二运动说明 先将瓶子放入胶带，由进瓶机构间断的输送至导辊，通过五杆机构将转动的毛刷插入瓶内，通过毛刷和瓶子之间的相对运动来清理瓶子内部，又由瓶子外表面跟外转刷的相对运动来清洗瓶子外部。3.6.3 方案评估根据运动链的长短、运动副种类、机构的排列次序、传动比分配以及机械效率等角度来对上面的两种方案进行评价：（1）运动链的长短：两种方案运动链长度相差不大，但从构件数来讲方案一较少，结构相对；（2）机构的排列顺序：在以上两种方案中，排列顺序都存在一定不合理。方案一中，存在蜗轮蜗杆传动，主要传递动力，应该放在高速级，齿轮机构放在低速级；方案二中，存在带传动，由于带传动外廓尺寸大，应该放置在起始端；（3）传动比分配：两个方案所用构件差不多，而方案二中用带传动带动洗瓶刷子，误差大，制造麻烦；（4）运动副的形式：以上方案运动副相似，方案一总体上比方案二要精确，布局较为合理。 （5）机械效率：由于方案一采用齿轮较多，布局较为合理，因此精度更高；方案二中具有的带传动效率偏低，故机械效率明显低于方案一。3.6.4 选定最终方案经过分析，我最终选定方案一，因为其设计相对合理，可行性高，布局良好，结构严谨，数据处理方面也优于方案二，所以最终选择方案一。第4章 技术设计4.1 凸轮机构的设计4.1.1 凸轮基本参数设计（1）凸轮机构的组成凸轮机构是由机架、凸轮、从动件和其附属装置组成，是一种典型的高副机构。其中凸轮具有曲线轮廓，一般作等速转动、移动和摆动。（2）凸轮机构中的作用力 移动尖底从动件盘形凸轮机构在考虑摩擦时，凸轮从动件的力 F 和从动件所受的载荷G 的关系为F = G /cos(+1) - (l+2b/l)sin(+1)tan2 （4-1）（3）凸轮机构的压力角 从动件的速度跟其受力方向所夹的锐角就是凸轮的压力角。其值一般为：推程对摆动推杆取 3545 ； 回程时通常取 7080。（4）凸轮设计曲线如下图： 凸轮设计曲线图凸轮的轮廓尺寸根据推头的行程和速度要求确定。初步计算得基圆半径50mm，凸轮厚25mm沟槽宽20mm，孔15mm，滚子半径10mm。 凸轮的理论廓曲线的坐标公式为： ， （4-3） （5）求凸轮理论轮廓曲线：a) 推程阶段=1.2 = b）远休阶段 = 7.5 c)回程阶段 d) 近休阶段 = e)推程和回程段压力角 （4-4）将上面各值代入式（4-3），计算理论轮廓曲线上各点的坐标值。在计算中时应注意：在推程阶段取，在远休阶段取，在回程阶段取，在近休阶段取。计算结果见表4-1。.凸轮的基本尺寸根据推瓶机构的工作要求来设计，在近休时尺寸为50mm，远休时尺寸为180.9mm。(6)求工作轮廓曲线： 有公式的 （4-5）其中： （4-6） （4-7）a) 推程阶段 =b) 远休阶段 c) 回程阶段 d) 近休阶段 通过计算凸轮工作轮廓曲线各点的坐标如下： x y 0 5 10 350 355 3600.04.3598.705-8.682-4.3580.050.049.82649.37049.24649.81050.0 0.0 3.602 7.409-6.946-3.4860.0 40.0 39.855 39.45539.39239.847 40.04.1.2 凸轮的建模利用Pro/E软件做的凸轮机构，如图4-1-2所示。图4-1-2凸轮机构建模4.2 铰链四杆机构的设计4.2.1 铰链四杆机构的尺寸设计铰链四杆机构按照给定的急回要求设计，利用解析法求解此类问题时，主要利用机构在极位时的特性。摇杆摆角=69度和行程速比系数k已知，然后由图4-2-1-1-4查最小传动角的最大值和的大小，最后计算铰链四杆机构各杆的长度。行程速比系数K和摇杆摆角变化插图查表可知maxmin=45，=75则： =180（K-1）/（K+1）=90 （4-8）a/d=sin(/2)sin(/2+)/cos(/2-/2)b/d= sin(/2)sin(/2+)/sin(/2- /2)(c/d)= 1-2(a/d+b/d)cos+ (a/d+b/d)机架长度d确定后就能确定其他各杆长度。摆杆的转角以及各杆的长度及摆角应根据推瓶机构的行程来确定。=69度，行程速比系数K=3。得L1=477.64mm L2=290.22mmL3=577.3mmL4=500mm连杆机构中的运动副通常为低副。连杆机构的运动副元素为面接触，因此具有很多优点，其压力较小，承载能力较大，润滑较好，磨损也小，制造加工简单，并且各低副一般都是靠几何形状进行封闭，可保证工作的可靠性。铰链中心确定后，四杆机构的其他各杆长度也就随之确定，因此可采用作图法对机构进行设计。所谓作图法就是利用各铰链之间的相对运动几何关系，通过作图确定各杆的的位置和长度。图解法有很多优点，其简单、直观、快捷，设计精度也较高。连杆粗20mm，采用45钢调质处理。利用Pro/E软件根据杆长尺寸绘制连杆机构图。下图分别表示连杆滑块在凸轮上转到近休时连杆机构的位置和转到凸轮远休时连杆机构的位置。凸轮上转到近休时连杆机构位置简图凸轮上转到远休时连杆机构位置简图4.2.2 铰链四杆机构的运动组合图以下两图分别为连杆滑块转到远休止和近休止两位置的简图。当凸轮处于远休止位置时，四杆机构中摆杆2处于最大位置和杆1在一条水平线上。凸轮远休止位置示意图当凸轮运位于近休止位置时，杆2和3运动到同一直线，此时摆杆回到起始位置，推头开始推瓶。凸轮近休止位置示意图4.3 关键零部件的设计4.3.1 输送带的选择作为直接与瓶子接触并带动瓶子运动的输送带是洗瓶机装置中的重要组成部分，因此其外形尺寸以及材料的选择尤为重要。本机构的输送动作采用输送带输送和输送导轨导向的方式，可选用输送链带的形式输送，输送链带选用符合JBT 10867-2008要求的塑料平顶链，因为平顶链带有很多优点（运动较准确、技术成熟，且为标准化部件，利于更换、维修）。本设计采用塑料平顶链，其结构图如下所示：塑料平顶链根据待洗瓶的尺寸数据中的瓶底直径和中国机械行业标准（JBT 10867-2008）提供的选型，选用PC14N型塑料平顶链。其中PC为塑料平顶链链号，14为顶板宽度代号，N表示窄铰链型，其外形如下图数据如下表：PC14N型平顶链的链条结构形式表4-3-1-3 PC14N型平顶链的主要尺寸、抗拉强度及测量载荷链号节距PNom/mm销轴直径 max/mm铰卷外径dmax/mm固定铰卷外宽bmin/mm顶板厚度tnom/mm顶板长度l仅供参考顶板宽度bmax/mm活动铰卷孔径min/mmPC14N38.16.3514.341.64.039.588.96.4链号活动铰宽度bmax/mm固定铰卷内宽bmin/mm中央铰卷宽度bmax/mm中央铰卷间隙宽度bmin/mm测量力/N抗拉强度fmin/kN重量/Kg/mPC14N25.9336.295.876.05893.780.87验算抗拉强度：本设计拟定单列输瓶机输送长度为2m，由啤酒瓶长200mm，瓶重约为0.6kg，链带每米重0.87kg，则2m的输送平顶带可以放置瓶数N为：N=2=10（瓶）10瓶啤酒的重量G约为：G=10=58.8（N）额定带速时平顶链张力的计算公式为：平顶链张力F=摩擦系数f（10瓶酒重+单位长度链带重2输送长度）由上式可得链带张力为：F=（58.8+2）=9.29（N）由于F,故可以使用PC14N型塑料平顶链。4.3.2 电机的选择电动机由于构造简单、维护容易、控制简便、工作可靠等优点，常作为机械生产中的动力驱动。电动机已经标准化，所以只需要根据工作机所需要的工作条件和功率大小，选择其类型、机构型式、转速和容量，并确定具体型号。电动机的型式和类型可以根据电源种类，工作条件和载荷特点来选择。Y系列三相交流异步电动机在工业上有着广泛的应用，它具有高效、节能、震动小和运行安全可靠地特点，是我国八十年代更新换代的产品。其安装尺寸和功率符合国家标准，适合于一般的机械设备。若机械需要频繁驱动、换向和制动，则需要选择转动惯量小、过载能力强且允许较大冲击和震动的YZ型或YZR型。居于本机构中传动单向旋转和载荷平稳的工作状况，可选用封闭式Y（IP44）系列的电动机。电动机的容量选择是否合适，对它的工作和经济性都有着很大影响。如果容量选择过小，工作机将无法正常工作；若容量选择过大，会导致电动机价格过高，能量得不到充分利用，浪费严重。常根据电动机运行的发热条件来决定电动机的容量。具体计算步骤如下：1)工作机所需功率 2)电动机的输出功率0.9043)电动机转速需要根据其所需的额定功率进行选择，本设计可选同步转速为1000r/min的电动机。4).计算总的传动比传动装置应有的总传动比可由电动机的满载转速和工作机主动轴转速确定，为：i=960nw4.5i213.33合理分配各级传动比先选定带轮传动比=2，减速器传动比i=25.14,涡轮蜗杆传动比i=4.27 因减速箱同轴式布置，所以i1i2。因为i25.14，取i25，i1i2 =5；速度偏差为0.5%5%，所以可行。各轴转速、输入功率、输入转矩如下：项 目电动机轴大带轮中间轴II低速轴III凸轮轴转速（r/min）9604809619.24.5功率（kW）43.963.843.723.61转矩（Nm）39.889.4191925.21850.45传动比12557.8效率10.990.970.97 0.964.3.3 减速器的选择减速器是位于工作机和原动机之间的机械传动装置，用于将原动机的高速转换成适合工作机的转速。由于其具有很多优点，如传递运动准确可靠、效率高、结构紧凑，使用维修比较方便，在机械领域有着广泛的应用。减速器目前很多已经标准化，用户可以根据需要选择对应型号使用。减速器有种类很多，按照不同的划分标准可分为不同类型，若按传动类型可分为圆锥齿轮减速器、蜗杆减速器、圆柱齿轮减速器、齿轮蜗杆减速器和行星轮减速器；按传动级数可分为一级减速器、二级减速器和多级减速器；按传递功率大小可分为小、中和大型减速器；按传动布置方式可分为同轴式减速器、分流式减速器和展开式减速器。根据已知数据选定减速器为QJR型减速器，这种减速器可做于运输，冶金，矿山，化工，建筑，轻工等行业的各种机械设备的传动结构中。适用工作条件为：齿轮圆周速度应16m/s，高速轴转速1000r/min，工作环境温度为-4045C,低于0C启动前润滑油应加热到5C，可正反双向转动。QJ型减速器分为卧式和立式，为了合理安排安装空间，可选用卧式。外形安装尺寸选择： /mm公称中心距acaza2输入轴端LHnksr重量/kgdzlz236170406388082851821022517232133承载能力查的（连续工作型）：根据i=25查的输出转矩为2250N.m，许用输入功率为5.3KW，输入转矩为570N.m，输出轴轴伸许用径向载荷Fr=15000N ,实际传动比为25.56。.所选减速器符合要求。4.3.4 皮带轮的选择根据电动机的功率，皮带的设计和计算结果如下表：传动比2无带型A无小带轮基准直径112.00毫米（mm）大带轮基准直径224.00毫米（mm）带长1250毫米（mm）实际轴间距357.19毫米（mm）小带轮包角162.03度V带的根数4无带轮宽度65.00毫米（mm）单根V带的预紧力165.62牛顿（N）作用在轴上的力1167.37牛顿（N）设计普通V带轮轮缘参数:带轮结构形式无实心轮无辐板厚度无无无槽型无A无基准线上槽深Hamin2.8毫米（mm）基准线下槽深Hfmin 8.7毫米（mm）槽间距e15.0毫米（mm）槽间距下偏差无0.3毫米（mm）槽间距上偏差 f-0.3毫米（mm）第一槽对称面至端面的距离无10.0毫米（mm）第一槽对称面至端面的距离的上偏差无2.0毫米（mm）第一槽对称面至端面的距离的下偏差-1.0毫米（mm）基准宽度bp11.0毫米（mm）4.3.5 联轴器的选择联轴器是用于连接两轴或连接轴与回转件的一个部件，不仅起到连接两轴的功能，也可以起到安全防护的功能。联轴器的选择要考虑：（1）转矩大小与性质；（2）工作转速与引起的离心力；（3）两轴相对位移；（4）工作环境及可靠性；（5）制造、安装维护、成本。本次设计中的电机与减速器连接处选用普通的刚性联轴器就可以满足传动要求。此处选用刚性联轴器，下面进行联轴器的选取计算。联轴器的计算转矩 （4-9） 式中：-计算转矩 ； T-理论转矩 ； -公称转矩 ； K-工矿系数查机械设计手册得K=1.25，所以 据计算转矩要小于联轴器公称转矩的条件，因为计算转矩较小，查机械设计手册，有很多型号满足要求，本设计选用GY2型联轴器。由于半联轴器孔径，所以连接该联轴器与轴部分的直径=25mm，半联轴器长度L=44mm。4.3.6 滚动轴承的选择根据所学知识，在选用轴承时，首先要选择轴承类型。轴承的类型选择要考虑以下主要因素：(1)轴承的载荷(2)轴承的转速 (3)轴承的调心性能 (4)轴承的安装和拆卸因为轴只承受径向力的作用，且受力不大，故选用深沟球轴承。预计使用寿命为10000小时。下面计算基本额定动载荷：公式： （4-10） 式中，C基本额定动载荷计算值； P当量动载荷； -寿命因数 -速度因数 -力矩载荷因数-冲击载荷因数-温度因数Cr-基本额定动载荷查机械工程手册得=2.71，=1.252，=1.5，=1.2，=1由上式计算得下面计算额定静载荷： （4-11） 式中： -基本额定静载荷计算值 -当量静载荷 -安全因数 -基本额定静载荷由上式计算得：经过查阅机械设计手册中的表，选择深沟球轴承就可满足需求。4.4 轴的设计计算4.4.1 轴材料的选择选择轴的材料：45号钢经调质处理，其机械性能：=650MPa，=360MPa，=300MPa，=155MPa，=60MPa4.4.2 轴的受力分析工作功率为 选=110，dmin=100.2考虑到开键槽，将其轴径增加10%，故其轴的直径为110。（1）轴的转速 n=4.5 r/min轴传递的转矩 T1=9.55106=721556N d1=110 Ft=13119.2N（2）计算轴的弯矩，并画出弯矩图，按M=进行弯矩合成，画出弯矩图13。 =0 故M=Ft55=721556弯矩图（3）计算并画当量弯矩图转矩按脉动循环变化计算，取=0.6，则 T1=0.6721556 =432934N 按Mca=计算，并画当量弯矩图。当量弯矩图4.4.3 轴的强度校核键槽处d1=110 键槽处当量弯矩为 Mca=841472N 强度校核：考虑键槽的影响，查表得 b=28 t=16 =112.68 =243.35 =7.5MPa显然， , 故安全。4.4.4 按安全系数校核 .判断危险截面 在键槽处有应力集中源，且当量弯矩较大，故确定为危险面14。 .疲劳强度校核 .键槽处截面上的应力： 弯曲应力幅：=6.41MPa 扭转应力幅：=1.49MPa 弯曲平均应力：=0 扭转平均应力：=1.49MPa .材料的疲劳极限：根据=650MPa，=360MPa，查表得 =0.2 =0.1 .截面应力集中系数：查表得 k=1.825 k=1.625 .表面状态系数及尺寸系数：查表得 =0.94 =0.60 =0.60 .分别考虑弯矩或扭矩作用时的安全系数： S=8.7 S=3.61 Sca=3.33S=2.5故安全。总结本设计对洗瓶机的进瓶机构和推瓶机构的工作和功能原理进行了认真的分析和设计，而且对传动系统也进行了设计