1972郵電與信息工程學院課程設計說明書課題名稱：自動洗瓶機的設計學生學號： 專業班級：16級過程裝備與控制工程基礎01班學生姓名： 學生成績： 指導教師： 課題工作時間： 2018.5?25至2018.6.14目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章 緒論 2\o"CurrentDocument"1.1設計題目 2\o"CurrentDocument"1.2設計任務 2\o"CurrentDocument"1.3設計要求 3第二章 原動機的選擇 3\o"CurrentDocument"第三章 推瓶機構與洗瓶機構設計 3\o"CurrentDocument"3. 1分析設計要求 3\o"CurrentDocument"2推瓶機構設計 4\o"CurrentDocument"3 洗瓶機構設計 6\o"CurrentDocument"第四章 機械運動方案設計 71設計方案一 72設計方案二 8\o"CurrentDocument"4. 3設計方案三 8\o"CurrentDocument"4.4最終方案的確定 9\o"CurrentDocument"第五章主要零件的設計計算 9\o"CurrentDocument"第六章 執行機構和傳動部件的結構設計 12\o"CurrentDocument"第七章 機構運動簡圖和傳動部件的運動循環圖 13\o"CurrentDocument"7.1機構的整體運動簡圖 14\o"CurrentDocument"7.2推頭M的運動循環圖 14\o"CurrentDocument"第八章 小結與體會 14第九章參考文獻 15第一章緒論1.1設計題目設計一臺自動洗瓶機（啤酒瓶、牛奶瓶或者其他玻璃瓶），實現自動送瓶，內外側清洗，以及將清洗好的瓶子輸送出洗瓶機并排列整齊的功能，瓶子是易碎物品，設計時應考慮在清洗、輸送過程中防止打碎瓶子。1.2設計任務（1） 對自動洗瓶機進行功能分析，并對各執行機構進行選型和設計，合理安排各執行機構的運動配合關系。（2） 在圖紙上繪制自動洗瓶機的運動方案示意圖、機構運動簡圖及運動循環圖。（3） 設計凸輪機構，自動確定從動件運動規律、基圓半徑，計算和繪制凸輪廓線，校核凸輪機構最大壓力角。（4） 對連桿機構進行選型和尺寸設計，給出機構的最大壓力角。急回特性系數（若有急回特性）。（5） 選擇齒輪傳動機構的齒數，并計算傳動比。（6） 對自動洗瓶機進行三維造型和運動仿真，并畫出輸出構件的位移、速度、加速度曲線。（7） 編寫設計計算說明書。1.3設計要求1.3.1工作原理洗瓶機主要由推瓶機構、導輥機構、轉刷機構組成。設計的推瓶機構應使推頭M以接近均勻的速度推瓶，平穩地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準備第二個工作循環。為了清洗瓶子，需將瓶子推入同向轉動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉，推動瓶子沿導輥前進，轉動的刷子就將瓶子洗凈。它的主要動作是將瓶子沿著導輥推動，瓶子推動過程中將瓶子旋轉以及將刷子轉動。1.3.2設計要求（1） 洗瓶機的效率必須高，能夠代替手洗工作（2） 結構簡單緊湊，傳動性能優良（3） 符合實際尺寸要求，以及現有的材料二、原動機的選擇原動機是機械系統的驅動部分，按能量轉換性質的不同分為第一類原動機和第二類原動機。其中第一類原動機分為：蒸汽機、柴油機、汽油機、水輪機、燃氣輪機；第二類原動機分為：電動機、液動機（液壓馬達）、氣動機（氣動馬達）。在這里，我選擇運用最廣泛的電動機為原動機，帶動其他構件運動，實現其功能。因而本自動訂書機電能轉化為機械能。因為其成本低、運轉費用少、維護要求較少、功率適用范圍廣等優點。按題目要求，這里用轉速為1440r/min。的電動機。三、推瓶機構與洗瓶機構設計3.1分析設計要求洗瓶機主要由推瓶機構、導輥機構、轉刷機構組成。設計的推瓶機構應使推頭M以接近均勻的速度推瓶，平穩地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準備第二個工作循環。根據設計要求，推頭M可走圖1所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應作勻速直線運動，在工作段前后可有變速運動，回程時有急回。對這種運動要求，若用單一的常用機構是不容易實現的，通常要把若十個基本機構組合，起來，設計組合機構。在設計組合機構時，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機構，而沿軌跡運動時的速度要求，則通過改變基礎機構主動件的運動速度來滿足，也就是讓它與一個輸出變速度的附加機構組合。3.2推瓶機構的設計根據設計要求，推瓶機構應為一具有急回特性的機構，為了提高工作效率，一是行程速比變化系數K盡量大一些;在推程（即工作行程）中,應使推頭作直線運動，或者近似直線運動，以保證工作的穩定性，這些運動要求并不一定都能得到滿足，但是必須保證推瓶中推頭的運動軌跡至少為近似直線，以此保證安全性。推頭的運動要求主要是滿足急回特性，能滿足急回特性的機構主要有曲柄滑塊機構,曲柄轉動導桿機構和曲柄擺動導桿機構。考慮到機構的急回特性和推頭做往復直線運動的特點，所以根據要求，我選擇了擺動導桿機構，曲柄滑塊機構。3.2.1擺動導桿機構曲柄的整轉可以帶動擺桿左右擺動，以實現推瓶的作用。清洗區位于擺動導桿右側

時，則當曲柄為順時針轉動時，可以實現推頭推瓶時間長，返回時間短的效果，可以達到工作的平穩性和高效性。另外，此機構結構簡單，急回特性顯著，便于制作。如下圖我選擇曲柄滑塊的主要原因在于其急回運動。而曲柄滑塊機構又分為三種對心曲柄滑塊、偏置曲柄滑塊以及偏心輪機構。此處給出對心曲柄滑塊和偏置曲柄滑塊示意圖。桿長度減小時，急回特性減緩。另外，曲柄滑塊為低副的移動副，滑塊可以左右或者上下往復運動。三種曲柄滑塊分別如下圖所示對心曲柄滑塊機構下往復運動。三種曲柄滑塊分別如下圖所示對心曲柄滑塊機構3.3洗瓶機構設計3.3.1雙棍洗瓶機構當瓶子進入清洗區域后，可以以多種的運動方式實現過程，可以是圓周運動，也可以是直線運動。所以我們可以用雙棍清洗機構，其根據兩根導輥的同時同向轉動帶動瓶子的轉動這一原理設計的，在這個機構中瓶子沿著本身軸線做直線運動。為了清洗瓶子的外表，需將瓶子推入同向轉動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉，推瓶機構推動瓶子沿導輥前進，外轉動的刷子就將瓶子洗凈。毛刷安放在導軌工作臺的正上方。3.3.2旋轉洗瓶機構洗瓶機構是運用齒輪的嚙合，使在四個工位的齒輪勻速自轉，以帶動瓶子自轉，讓刷子能清洗到瓶身的各個角落，而且刷子的大小和形狀都可以改變，齒輪的大小也可以改變，從而清洗不同大小形狀的瓶子。槽輪機構可以保證推桿運動時間和轉盤運動時間的配合，當瓶子被推到轉盤時，轉盤停止，當推頭急回推下一個瓶子是，槽輪運動，把臟的瓶子推到第二個工位清洗，機構往復運動，達到了連續洗瓶子的工作。四、機械運動方案設計4.1設計方案一擺動導桿與雙棍洗瓶機構方案此方案選擇的推瓶機構為擺動導桿機構，洗瓶機構為雙棍洗瓶機構。擺動導桿推動瓶子在導輥上運動時同向導輥自轉帶動瓶子的轉動。毛刷位于導棍工作臺的正上方并且一直轉動。當瓶子運動到毛刷下方與毛刷相接觸，瓶子在繼續運動的過程中就實現了清洗瓶子的目的。如下圖：4.2設計方案二偏置曲柄滑塊與雙棍洗瓶機方案此方案選擇的推瓶機構為偏置曲柄滑塊機構，洗瓶機構為雙棍洗瓶機構.偏置曲柄滑塊機構推動瓶子在導輥上運動同向導輥自轉帶動瓶子的轉動。毛刷位于導棍工作臺的正上方并且一直轉動。當瓶子運動到毛刷下方與毛刷相接觸，瓶子在繼續運動的過程中就實現了清洗瓶子的目的。4.3設計方案三擺動導桿與旋轉洗瓶機結構方案此方案結合了擺動導桿機構與旋轉洗瓶機構。旋轉洗瓶機構通過槽輪控制，當與槽輪相連的轉盤停止運動時推桿正好把瓶子推到轉盤的凹位置上，并把瓶子推到凹槽內。當推頭反會推下一個瓶子時轉盤開始運動，當下一個瓶子被推到傳送帶末端時輪盤轉動90度。在此時凹槽底端的齒輪旋轉帶動瓶子自轉，毛刷同時也自轉。當瓶子轉到與毛刷向接觸的位置時，此時就開始實現洗瓶的效果。而且瓶子在傳送帶上運動時能實現瓶底的清洗。堂-：布局"4.4最終方案的確定我最終選擇的是第三方案一一擺動導桿與旋轉洗瓶機構。此方案的優點是：擺動導桿機構簡單便于加工，工作效率更高。而旋轉洗瓶機與前兩方案中的雙棍洗瓶機相比，旋轉洗瓶機與擺動導桿的結合能把瓶子洗的更干凈，并且能夠清洗瓶底，更加滿足生產需要。所以我決定最后選擇第三種方案。

五、主要零件的設計計算洗瓶機的技術要求如圖。洗瓶機的技術要求—^公口方案號瓶子尺寸（長X直徑）mm，mm工作行程mm生產率個/min急回系數k電動機轉速r/minA6100X200600331440B6100X20050043.21440C6100X20042053.5960原始數據如下：（1） 瓶子尺寸：長度L=100mm，直徑D=200mm。（2） 推進距離S=600mm，推瓶機構應使推移接近均勻的速度推瓶，平穩地接觸和脫離瓶子，然后推頭快速返回原位，準備進入第二個工作循環。（3） 按生產率每分鐘3個的要求，推程的平均速度v=45mm/s，返回時的平均速度為工作時的平均速度的三倍。（4） 電動機轉速為1440r/min。（5） 急回系數3。我在這里選用技術要求中方案A來進行設計計按生產率的要求，每分鐘三個，行程速度系數K=3,可得60v+60v/3=6L,則可推出推程平均速度為V=45mm/s，返回時得平均速度為工作行程平均速度的3倍；根據要求返回時的平均速度為工作行程平均速度的3倍；解：丫180。+0.解：K==3180。—0180。+。=（180。一。）x3180。+。=540。—3。40=360°9=90°根據要求：推程平均速度為v=45mm/s,推進距離L=600mm。解：先算出推進600mm需要的時間t.45t=60040(、

t= (s)3根據極位夾角9=90°所以推進時曲柄轉過的角度為甲=180°+9=270°再根據角度中和t求出曲柄的角速度解： 平=3t40270°=3x——3o=20.25(°/s)在保證推程為600mm的基礎上，不把滑塊裝在連桿的端點和運動時使得滑塊不和機構導輥接觸把把連桿的長度設為800mm(優化運動)曲柄機構如圖5 2和2’是搖桿的兩個極限位置，也就是連桿3位移為600mm始末位置，搖桿的極限位置正好和曲柄垂直，又因為極位夾角。=90。，所以搖桿極限位置時和曲柄構成長正方形。根據圖可知曲柄1不能碰到連桿3,也不能和B點接觸，這樣都會使滑塊頂死。所以要確定曲柄1的長度。設曲柄的長度為L，搖桿所夾是角為9=90。。解：因為滑塊的寬度為40mm，滑塊中心為鉸鏈連接處。所以一^>L+20Sin92L>48.3mm（1+氣2）L<280L<116mm所以48.3<L<116之內都可以選，為了節省材料選曲柄長度為80mm。為了搖桿和滑塊不脫離需確定搖桿長度，設搖桿長度為S解：S>工解：Sin中2S>424.2mm為了便于計算和機構的美觀選用S=500mm。六、執行機構和傳動部件的結構設計傳動部件：推瓶機構：類似于牛頭刨床的曲柄滑塊機構。執行機構：洗瓶機構：瓶子的自轉與繞軸旋轉相結合的輪系結構。此洗瓶機的推頭部分采用了牛頭刨床的核心思想，題目要求行程速度系數比K=3,也就是說曲柄滑塊機構的極位夾角為90度，運用這個機構就很容易實現了，而且題目要求推頭的推程為600mm，此機構也很容易滿足，而且結構緊湊，而且推桿只要保證在水平面運動，則推頭幾能很平穩地推進瓶子。推頭推瓶子的同時，瓶子是放在一傳送帶上的，傳送帶以與推桿推瓶速度相同的速度勻速傳送，大大減小了推桿的負荷，使傳送更加得平穩。而傳送帶也有清洗瓶底的功能，以彌補下面洗瓶中不能洗到瓶底的缺陷。洗瓶機構是運用齒輪的嚙合，使在四個工位的齒輪勻速自轉，以帶動瓶子自轉，讓刷子能清洗到瓶身的各個角落，而且刷子的大小和形狀都可以改變，齒輪的大小也可以盤運動止，當推瓶子推連續洗齒輪系構件上改變，從而清洗不同大小形狀的瓶子。盤運動止，當推瓶子推連續洗齒輪系構件上槽輪機構可以保證推桿運動時間和轉時間的配合，當瓶子被推到轉盤時，轉盤停頭急回推下一個瓶子是，槽輪運動，把臟的到第二個工位清洗，機構往復運動，達到了瓶子的工作。整個機構是由發動機進行動力輸出，由進行一定比例速度傳遞到每個單獨的運動最終方案的設計尺寸設計的計算公式:托盤周期t=2n/31槽輪周期td=2a1/319=180。墮旦齒輪傳動比推瓶機構極位夾角 （k+1）齒輪傳動比2兀齒輪周期T=；基本尺寸：瓶子大底直徑d=100mm瓶子長度l=200mm推頭推程L=800mm數據處理：k=3極位夾角9=90度在極位時曲柄與搖桿的夾角為90度所以滑快到齒輪的距離為B=150mm滑桿長度＞424.3mm推頭推出速度v=45mms回來速度為推出的3倍，周期就為T=18s主動齒輪的角速度°1=°-35rad/s撥盤的角速度與主動齒輪相同°2=°3%a.，'s1槽輪在撥盤轉一周時轉r4周期，在主動輪轉一周刷子和帶動瓶子自轉的四個齒輪分別轉兩周，所以各部分齒輪傳動比為從左到右'?^槽4I：：2盤=1:1:1:2:2,機構運動循環圖如下圖：（其說明了各機構在一周期內的運動規律）9卜■HIP七、機構運動簡圖和傳動部件的運動循環圖7.1機構的整體運動簡圖圖中畫出了動力傳動的主動軸，還畫出了在水槽部分運用的傳送帶，它的速度和推頭推出的速度相同，從而可以減小推頭的負荷，也可以清洗瓶底，彌補在后面的機構中不能清洗到瓶底的缺陷。7.2推頭M的運動循環圖推頭M的速度曲線及說明：速度曲線如下圖所示：在推頭開始運動的一段時間時，速度略有上升，在推頭推進的途中，推頭的速度基本保持勻速運動，在推頭運動13.3s前進到極位時，推頭的速度急速上升，上升到前進速度的3倍，然后再運動4.4秒后到達開始位置，速度下降到零，然后進入下一個周期。

推頭M的加速度曲線及說明：下圖為此機構的加速度仿真曲線。從圖中可以看出，在機構開始運動時，推頭是有加速度的，這必然會對剛放上來的瓶子有沖擊，所以我們在放瓶子的時候就應避開這個時后讓放瓶子的位置離推頭的初始位置一段距離，這樣瓶子就會避免沖擊了。在加速度第一次到達零之后，基本保持不變，略微有所波動，基本達到了題目要求的推頭推出速度為勻速的45mmS，然后在推到極位后，加速度急速上升又急速下降。推頭M的位移曲線及說明：如下圖所示,推頭的起始位置是從位移為零之后，在推頭前進的途中，位移曲線的斜率基本保持不變，略微有所波動，在回程的時候，曲線的斜率也基本保持不變，位移為一條直線，這也說明回程時推頭基本以3倍推出速度急回。八、小結與體會課程設計結束了，經歷了這次課程設計，我知道如何運用所學的知識去設計洗瓶機，運用什么機構可以使操作更加簡便，懂得用多種途徑去解決一個問題，開擴自己的思維。在這次的課程設計中不僅檢驗了我們所學習的知識，也培養了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何去完成一件事情。課程設計是我們專業課程知識綜合應用的實踐訓練，也是我們邁向社會，從事職業工作前一個必不可少的過程，“千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我們深深體會到這句話的真正含義，我們現在認真地進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩健地在社會中奔跑打下堅實的基礎。通過這次課程設計使我們更加扎實地掌握了有關機械原理方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我們在這方面的知識欠缺，實踐出真知，通過親自動手設計，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下