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洗瓶机构设计洗瓶机设计【全套6张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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YC397-洗瓶机构设计【最终】

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图纸-CAD

带轮-A2.dwg

曲柄齿轮-A2.dwg

洗瓶机装配图-A0.dwg

涡轮-A2.dwg

蜗杆轴-A2.dwg

齿轮轴-A3.dwg

图纸-CAXA

带轮-A2.exb

曲柄齿轮-A2.exb

洗瓶机装配图-A0.exb

涡轮-A2.exb

蜗杆轴-A2.exb

齿轮轴-A3.exb

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关键词：: 机构设计全套 cad 图纸毕业论文原创资料

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摘要

洗瓶设备主要用于制药、化工、食品等行业灌装前瓶子的清洗。洗瓶机器设备的出现，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

AbstractII

第一章绪论1

1.1 课题研究的背景及意义1

1.2 洗瓶机概况2

1.3国内外研究现况2

第二章方案设计4

2.1 设计要求与分析4

2.1.1 设计要求4

2.1.2 设计要求分析4

2.2方案设计5

2.2.1推瓶机构的方案选择5

2.2.2传动系统方案设计6

2.2.3洗瓶机总体设计及其布局7

第三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

第四章推瓶机构的尺寸设计13

第五章传动系统主要零件的设计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

第一章绪论

1.1 课题研究的背景及意义

由于工业生产和社会生活的需要，大量的玻璃瓶、塑料瓶需要进行回收清洗后再利用，节省了大量制瓶所需要的费用同时也提高了工业生产的生产效率。然而就在此时也出现了回收后再清洗的问题。产品盛载是车间的最后一道关键工序，因此玻璃瓶的供应速度也就决定了总的生产效率的高低。从而产生了对洗瓶机设备的研究与改进工作。随着啤酒市场不断地发展变化，酒瓶种类、标纸和粘接剂品种不断增加，特别是现在的头标铝箔纸的出现，给洗瓶设备和工艺提出了新的更高的要求在长期使用多种洗瓶机的过程中。为了适应现在啤酒回收瓶的洗涤要求，我们同该洗瓶机的制造厂家进行了广泛地讨论和研究，对洗瓶机适时地进行了一系列的技术改进。

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。

洗瓶机装配图-A0.gif

齿轮轴-A3.gif

带轮-A2.gif

曲柄齿轮-A2.gif

涡轮-A2.gif

蜗杆轴-A2.gif

内容简介：: - 广东技术师范学院天河学院本科毕业设计开题报告题目：洗瓶机构设计系别：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号：指导教师： 2015 年月日 nts - 1 - 本科毕业设计开题报告系别机电工程系专业班级姓名学号联系方式题目洗瓶机构设计一、选题背景二、课题设计 2.1 课题的内容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。 2.2 课题的目的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。 2.3 课题的意义由于工业生产和社会生活的需要，大量的玻璃瓶、塑料瓶需要进行回收清洗后再利用，节省了大量制瓶所需要的费用同时也提高了工业生产的生产效率。然而就在此时也出现了回收后再清洗的问题。产品盛载是车间的最后一道关键工序，因此玻璃瓶的供应速度也就决定了总的生产效率的高低。从而产生了对洗瓶机设备的研究与改进工作。随着啤酒市场不断地发展变化，酒瓶种类、标纸和粘接剂品种不断增加，特别是现在的头标铝箔纸的出现，给洗瓶设备和工艺提出了新的更高的要求在长期使用多种洗瓶机的过程中。为了适应现在啤酒回收瓶的洗涤要求，我们同该洗瓶机的制造厂家进行了广泛地讨论和研究，对洗瓶机适时地进行了一系列的技术改进。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nts - 2 - 行业的生产率产生了质的飞跃。 2.4 文献综述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。三、课题研究现状 3.1 国外研究现状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nts - 3 - 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。 3.2 国内研究现状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。四、课题设计方案 4.1 设计方案选型与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，但不能反向拨动下一个瓶子，除此以外回程时必须有急回。 nts - 4 - 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。 4.2 方案的确定 2.2.1 推瓶机构的方案根据上述设计要求 ,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。方案：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。 nts - 5 - 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。 2.2.2 传动系统方案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 4.3 方案的特点及创新 nts - 6 - 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。五、预期结果六、设计主要步骤七、进度计划序号任务名称开始时间结束时间 1 选题 2 查阅中、外文献资料，外文资料翻译，确定系统设计方案 3 开题 4 进行毕业设计 5 中期检查 6 上交毕业设计正稿打印版及电子材料，毕业设计及设计说明书光盘，完成毕业答辩 ppt 7 毕业答辩参考文献 1邢琳 .机械设计基础课程设计 .机械工业出版社， 2007.7 2郭朝勇 .AutoCAD2008 中文版教程：清华大学出版社， 2007.10 3孙恒 .机械原理。第七版，北京：机械工业出版社， 2009.5 4孙建东 .机械设计基础 .北京：清华大学出版社， 2007.1 5封立耀 .机械设计基础实例教程 .北京：北京航空航天大学出版社， 2007.8 6黄茂林 .机械原理：重庆大学出版社， 2002.7 7华大年 .连杆机构设计与应用创新 .北京 :机械工业出版社， 2008.1 8强建国 .机械原理创新设计：华中科技大学出版社， 2008.6 nts - 7 - 指导教师意见：指导教师签名：年月日教研室审核意见：教研室主任签名：年月日备注：本开题报告须装入学生的毕业设计（论文）档案袋存档。 nts洗瓶机设计 I 摘要洗瓶设备主要用于制药、化工、食品等行业灌装前瓶子的清洗。洗瓶机器设备的出现，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 nts洗瓶机设计 II 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 nts洗瓶机设计 III 目录摘要 . I Abstract . II 第一章绪论 . 1 1.1 课题研究的背景及意义 . 1 1.2 洗瓶机概况 . 2 1.3 国内外研究现况 . 2 第二章方案设计 . 4 2.1 设计要求与分析 . 4 2.1.1 设计要求 . 4 2.1.2 设计要求分析 . 4 2.2 方案设计 . 5 2.2.1 推瓶机构的方案选择 . 5 2.2.2 传动系统方案设计 . 6 2.2.3 洗瓶机总体设计及其布局 . 7 第三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 第四章推瓶机构的尺寸设计 . 13 第五章传动系统主要零件的设计 . 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 nts洗瓶机设计 IV 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 nts洗瓶机设计 1 第一章绪论 1.1 课题研究的背景及意义由于工业生产和社会生活的需要，大量的玻璃瓶、塑料瓶需要进行回收清洗后再利用，节省了大量制瓶所需要的费用同时也提高了工业生产的生产效率。然而就在此时也出现了回收后再清洗的问题。产品盛载是车间的最后一道关键工序，因此玻璃瓶的供应速度也就决定了总的生产效率的高低。从而产生了对洗瓶机设备的研究与改进工作。随着啤酒市场不断地发展变化，酒瓶种类、标纸和粘接剂品种不断增加，特别是现在的头标铝箔纸的出现，给洗瓶设备和工艺提出了新的更高的要求在长期使用多种洗瓶机的过程中。为了适应现在啤酒回收瓶的洗涤要求，我们同该洗瓶机的制造厂家进行了广泛地讨论和研究，对洗瓶机适时地进行了一系列的技术改进。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nts洗瓶机设计 2 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 洗瓶机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。 1.3 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。 nts洗瓶机设计 3 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。 nts洗瓶机设计 4 第二章方案设计 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，但不能反向拨动下一个瓶子，除此以外回程时必须有急回。图 2-2 推头 M 运动轨迹 nts洗瓶机设计 5 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。 nts洗瓶机设计 6 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nts洗瓶机设计 7 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 7 同轴的齿轮 8 转动，齿轮8 带动齿轮 11、 12、 13、 14、 15 转动，在齿轮 11、 13、 15 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 16 转动，齿轮 16 与齿轮 17 啮合带动齿轮 17 转动，齿轮 18 与齿轮 17 同轴，齿轮 18 与齿轮 19 啮合带动齿轮 19 转动，再由齿轮 19 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。 nts洗瓶机设计 8 图 2-7 洗瓶机总体设计及其布局图 nts洗瓶机设计 9 第三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 2-1 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 k 80-25200 600 3 3 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2-1 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 2-2 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 Y100L2-4 3KW 1500r/min 1440r/min 2.2N.M 2.3N.M 3.2 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： st 3.1345/6001 回程所用的时间： st 4.4135/6002 所以推头在一个来回所用的总时间应为： sttt 7.1721 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： m in/33.360181 rn 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： 43233.3/1440110 i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nts洗瓶机设计 10 值。因此可取涡轮蜗杆之间的传动比选为： 8012 i 那么齿轮之间的传动比： 4.580/4 3 2/12110910 iii3.2.2 运动及动力参数的计算转速计算： m in/33.34.5m in/18m in/18m in/1880m in/1 4 4 0m in/1 4 4 0102921rrnrnnrrnrn齿轮：齿轮：蜗轮：蜗杆：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： KWPKWPKWPKWWP706.097.0728.0728.099.047.12147.199.075.098.198.199.0K33210921齿轮：齿轮：蜗轮：蜗杆：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：m in/9011 rn 转刷：则转刷机构总传动比： 16901440111 i前述已选定蜗杆传动传动比： 8012 i 因此带传动总传动比为：51801637 i则取：第一级带传动比：5.2134 i第二级带传动比：2156i第三级带传动比： 167i3.3.2 运动及动力参数的计算 nts洗瓶机设计 11 带轮转速计算： m in/90m in/902/1m in/45m in/45m in/455.2/1m in/18m in/18678645423rnnnrrnrnnrrnrnn带轮输入功率计算： KWPKWPKWPKWPKWPP619.099.096.0651.0651.099.096.0685.0685.099.0692.0692.099.096.0728.0728.099.047.12199.0217654233.4 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 2-7 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： min/60导辊 rn 3.4.2 传动比的分配则导辊机构总传动比： 24601440161 9 i则取：第一级齿轮传动比： 61617 ints洗瓶机设计 12 第二级齿轮传动比： 41819 i3.4.3 运动及动力参数的计算齿轮转速计算： m in/604m in/2 4 0m in/2 4 0m in/2 4 06m in/1 4 4 0m in/1 4 4 019171817116rrnrnnrrnrnn齿轮输入功率计算： KWPKWPPKWPKWP913.099.097.0951.0951.0951.099.097.099.099.099.03311917181716nts洗瓶机设计 13 第四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： )1()1(180 kk 故：推瓶机构的极位夹角为 90 推瓶机构的极限位置如图 2-8 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 2-8 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=AB 150mm， 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 3nts洗瓶机设计 14 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 2 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 nts洗瓶机设计 15 第五章传动系统主要零件的设计 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 cP ：已知： kwP 728.0 ； min/45 rn ；查机械设计基础表 13-8 得工况系数： 1.1AK ；则： kwkwPKPAc 8.0728.01.1 2）选取 V 带型号：根据cP、 mn 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 dd 初选小带轮的基准直径： mmd d 801 ；计算大带轮基准直径： mmdid dd 19602.01805.202.0112 ）（）（带；圆整取 mmdd 2002 ，误差小于 5%，是允许的。 4）验算带速： smsmndv md /)25,5(/03.61 0 0 060 1 4 4 08014.31 0 0 060 1 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： )(2)(7.0 21021 dddd ddadd 初选中心距 mma 400 基准长度： nts洗瓶机设计 16 mmaddddaL ddddd6.12484004)80200()20080(214.340024)()(22202122100对于 A 型带选用 mmLd 1250 实际中心距： mmLLaa dd 7.4002 6.124812504002 00 6）验算主动轮上的包角 1 ：由add dd 3.57)(1 8 0121 得 1 2 08.1 6 27.4 0 03.57)802 0 0(1 8 01 主动轮上的包角合适。 7）计算 V 带的根数 z ： LAr KKPPPKPPz c)( 00 min/1440 rn m ， mmd d 801 查机械设计基础表 13-3 得： kwP 8.00 ； 5.2m in/1 4 4 0 带， irn m ，查表得： kwP 17.00 ；由 8.1621 查表得，包角修正系数 955.0K由 mmLd 1250，与 V 带型号 A 型查表得： 93.0lK综上数据，得 6.493.0955.0)17.08.0(196.325.1 z 取 105 z 合适。 8）计算预紧力 0F （初拉力）：根据带型 A 型查机械设计基础表 13-1 得： mkgq /1.0 nts洗瓶机设计 17 NqvkzvPF c8.11003.61.01955.05.203.65995.350015.25002209）计算作用在轴上的压轴力 QF ： NZFF Q5.109528.162s in8.110522s in2 10其中 1 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) A 801 dd 2002 dd 2.5 1250 中心距（ mm）根数初拉力 (N) 压轴力 (N) 400.7 5 110.8 1095.5 （ 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， mmdd 801 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) A 801 dd 2002 dd 2.5 1250 nts洗瓶机设计 18 中心距（ mm）根数初拉力 (N) 压轴力 (N) 400.7 5 110.8 1095.5 6、 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) A 801 dd 2002 dd 2.5 1250 中心距（ mm）根数初拉力 (N) 压轴力 (N) 400.7 5 110.8 1095.5 5.2 蜗杆传动设计（ 1）选

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