洗瓶机课程设计方案

创新训练课程设计
说明书
设计题目：洗瓶机
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指导老师：
11年6月6日
目录
一、设计任务书 (3)
二、机械运动方案设计 (4)
三、机械总体结构设计 (6)
四、主要零部件的设计计算 (7)
五、洗瓶机原理图 (9)
六、创意点 (9)
七、心得与体会 (10)
八、参考文献设计 (10)
设计洗瓶机。

如图 1 所示，待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。

当推头M把瓶子推向前进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。

当前一个瓶子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。

洗瓶机的技术要求见表1。

表1 洗瓶机的技术要求
(2) 设计任务
1.洗瓶机应包括齿轮、平面连杆机构等常用机构或组合机构。

2.设计传动系统并确定其传动比分配。

3.画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。

4.设计组合机构实现运动要求，并对从动杆进行运动分析。

也可以设计平面
连杆机构以实现运动轨迹，并对平面连杆机构进行运动分析。

绘出运动线图。

5.其他机构的设计计算。

6.编写设计计算说明书。

(3) 设计要求
1.工作原理
为了清洗瓶子，需将瓶子推入同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转，推动瓶子沿导辊前进，转动的刷子就将瓶子洗净。

它的主要动作是将瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。

2.原始数据
（1）瓶子尺寸：长度L=100mm，直径D=200mm。

（2）推进距离S=600mm，推瓶机构应使推移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，准备进入第二个工作循环。

（3）按生产率每分钟3个的要求，推程的平均速度v=45mm/s，返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。

（4）电动机转速为1440 r/min。

（5）急回系数3。

二、机械运动方案设计
(1)分析设计要求
可知：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，在工作段前后可有变速运动，回程时有急回。

图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) 推瓶机构选择
推瓶机构的方案：根据前述设计要求,推瓶机构应为一具有急回特性的机构,为了提高工作效率,一是行程速比变化系数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曲柄滑块机
构,曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构。

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往复直线运动的特点，所以根据要求，本机构采用了摆动导杆机构。

1.摆动导杆机构方案
结构特点：曲柄的整转可以带动摆杆左右摆动，以实现推瓶的作用。

在这个机构中可以通过曲柄转向的设置实现两种速度比，即前进时间大于返回时间和返回时间大于前进时间，如图3
图3
如图所示，若清洗区位于摆动导杆右侧时，则当曲柄为顺时针转动时，可以实现推瓶推瓶时间长，返回时间长的效果，可以达到工作的平稳性与高效性。

另外，此机构结构简单，急回特性显著，便于制作。

（3）清洗区方案设计
当瓶子进入清洗区域后，可以以多种的运动方式实现过程，可以是圆周运动，也可以是直线运动。

所以我们可以用双辊清洗机构，其根据两根导棍的同时同向转动带动瓶子的转动这一原理设计的，在这个机构中瓶子沿着本身轴线做直线运动，在工作效率上较其他机构具有一定的优势，而且能够很好的保证工作的平稳性。

如图所示
三、机械总体结构设计
为了清洗瓶子的外表和里面，需将瓶子推入同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转，推动瓶子沿导辊前进，内外转动的刷子就将瓶子洗净。

它的主要动作是将瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。

要实现上述分功能,有下列工艺动作过程:
(1)推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置;
(2)在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转
动;
(3)同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时,瓶子的外表
面就清洗干净;
(4)在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子
移出瓶外.
(5)瓶子洗净后离开导辊,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环.
四、主要零件的设计计算
原始数据要求：
（1）、瓶子尺寸。

大段直径d=80mm,长200mm 。

（2）、推进距离L=600mm ，推瓶机构应使推头以接近匀速的速度推瓶，平稳的接触和推进瓶子，然后推头快速返回原位，准备进入第二个工作循环。

（3）、按生产率的要求，推程平均速度为V=45mm/s ，返回时得平均速度为工作行程平均速度的3倍；
（4）、机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。

根据要求返回时的平均速度为工作行程平均速度的3倍；
3180180=-︒+︒=θ
θK
解： 3x 180180）（θθ-︒=+︒
θθ3540180-︒=+︒
︒=3604θ
︒=90θ
根据要求：推程平均速度为v=45mm/s,推进距离L=600mm 。

解：先算出推进600mm 需要的时间t.
45t=600
3
40t =(s) 根据极位夹角︒=90θ所以推进时曲柄转过的角度为
︒=+︒=270180θϕ
再根据角度ϕ和t 求出曲柄的角速度
解： t ωϕ=
3
40270⨯=︒ω )s /(25.20︒=ω
在保证推程为600mm 的基础上，不把滑块装在连杆的端点和运动时使得滑块不和机构导辊接触把把连杆的长度设为800mm ( 优化运动 )
3180180=-︒+︒=θ
θK
图4-1
曲柄机构如图4-1,2和2是摇杆的两个极限位置，也就是连杆3位移为600mm 始末位置，摇杆的极限位置正好和曲柄垂直，又因为极位夹角 =90°，所以摇杆极限位置时和曲柄构成长正方形。

根据图可知曲柄1不能碰到连杆3，也不能和B 点接触，这样都会时滑块顶死。

所以要确定曲柄1的长度。

设曲柄的长度为 ，摇杆所夹是角为 =90°。

解：因为滑块的宽度为40mm ，滑块中心为铰链连接处。

202+>L Sin L
θ所以
2012(>-L ）
mm 3.48>L
280)21(<+L
mm 116<L
所以48.3<L<116之内都可以选，为了节省材料选曲柄长度
为80mm 。

为了摇杆和滑块不脱离需确定摇杆长度，设摇杆长度为S
解： 2
300ϕSin S > mm S 2.424>
为了便于计算和机构的美观选用mm S 500=
瓶子的中心和连杆的中心重合，为使直径为80mm 的瓶子不从两个导辊中间掉下来，所以两导辊之间的中心距要加以确定。

设导辊两半径为R=60 解： R L 280=<总
mm L 200<总
为了使导辊和瓶子之间产生较大的摩擦力、作图和计算的方便把 设为141.4mm
根据推程的要求导辊的长度设为600mm 。

毛刷的半径为30mm ，并把毛刷的轴线连杆中心线之间的距离设为65mm ，这样当瓶子经过毛刷的时候下面时毛刷的毛已经由5mm 的厚度和瓶子接触了，毛刷安放在600mm 导辊工作台的正上方且中心距为150mm 。

五、洗瓶机原理图
按
生
产
率
的
要求，
推
程
的平
均
速
度
v=4
5mm/s ，返回时的平均速度为工作时的平均速度的三倍。

工艺动作分推瓶和洗瓶两部分，具体过程如下：
瓶子
推头外表面刷子导辊图5 洗瓶机原理图
(1) 推头作直线或者近似直线运动,将瓶子沿导辊推到指定的位置；
(2) 在推头沿直线运动推动瓶子移动的程中,瓶子同时跟着两同向转动的导辊转动；
(3) 同时,有原动件带动的刷子也同时在转动,当瓶子沿导辊移动时,瓶子的外表面就清洗干净；
(4) 在瓶子移动过程中,清洗内表面的刷子同时在瓶子内转动,动作结束,则刷子移出瓶外；
(5)瓶子洗净后离开导辊,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环。

六、创新点
1、此洗瓶机的结构简单便于操作理解而且机构好连接
2、其中的牛头刨可以有效的控制循环工序的完成真正做到效率的提高
3、其推头中带了刷子可以在推动过程中完成瓶子的内部清洗从而达到内外清洗的效果。

4、制造经费低。

七、设计心得体会
机械原理设计课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺的一个重要环节。

通过了课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。

此次机械原理课程设计题目很有意义考察的知识点也很全面，有凸轮设计及结构分析，还有援助齿轮，圆锥齿轮的设计及电动机的选择等，还有CAD制图，以及各种设计方案的比较，这不仅培养了我综合应用大学四年里所学的理论知识和生产实际知识解决工程实际问题的能力，还培养出了我们的团队合作精神。

全体组员共同探讨，解决了许多个人无法解决的问题。

同时，我深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足。

由于这次设计时间紧迫，有很多地方还有不足，有待改进，今后的学习过程中，我会更加认真努力学习！
由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算齿轮组时可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准
也在这次设计中认识到自己的不足以及专业方面知识的欠缺，希望加以改进。

八、参考文献
参考文献
1.《机械原理课程设计手册》高等教育出版社邹慧君主编
2.《机械原理教程》清华大学出版社申永胜主编
3.《自动机械设计》中国轻工业出版社尚久浩主编。