【正文】 具體計算步驟如下： 1)工作機(jī)所需功率 w? ?? 2)電動機(jī)的輸出功率 ?/wd ??? η＝ 蝸齒軸承聯(lián) ηηηη 23 ＝ KWd ?? 3)根據(jù)電動機(jī)所需額定功率選擇合適的電動機(jī)轉(zhuǎn)速，初選為同步轉(zhuǎn)速為1000r/min 的電動機(jī) 。 電動機(jī)容量（功率）選得合適與否，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。它是我國 80 年代的更新?lián)Q代產(chǎn)品，具有高效、節(jié)能、震動小、噪聲小和運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，安裝尺寸和功率等級符合國際標(biāo)準(zhǔn)，適合于無特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備。 電機(jī)的選擇 電動機(jī)構(gòu)造簡單、工作可靠、控制簡便、維護(hù)容易，一般生產(chǎn)機(jī)械上大多采用電動機(jī)驅(qū)動。塑料平板的兩端各帶有鉸卷，在相連接鉸卷孔中穿人銷軸，使各板相互連接成能作單向自由彎曲的平頂鏈 (見 下 圖 )。 凸輪近休止位置示意圖 關(guān)鍵零部件的設(shè)計 輸送帶的選擇 輸送帶是洗瓶 機(jī)執(zhí)行裝置中的重要部件，它直接與啤酒瓶接觸，拖動啤酒瓶運(yùn)動，其材料與外形尺寸的選擇十分重要。 連桿材料為 45 鋼調(diào)制處理，桿粗為 20mm，根據(jù)各干長度尺寸現(xiàn)用 Pro/E軟件繪制連桿機(jī)構(gòu)圖如下，這兩 幅圖分別為連桿滑塊在凸輪上轉(zhuǎn)到近休時連桿機(jī)構(gòu)的位置所示 , 連桿滑塊轉(zhuǎn)到凸輪遠(yuǎn)休時連桿機(jī)構(gòu)的位置所示。能很好的保證工作可靠性。+12(a/d+b/d)cosβ 選定機(jī)架長度 d就可以確定其他各干長度。則： ? =180186。 圖 412 凸輪機(jī) 構(gòu) 建模 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)按照給 定的急回要求設(shè)計，利用解析法求解此類問題時，主要利用機(jī)構(gòu)在極位時 的特性。 … 350186。 (6)求工作輪廓曲線： 有公式的 ?cos39。= 5/? 04?s ? ?5/,04 ?? ? e)推程段的壓力角和回程段的壓力角 sr dd s ?? 0 /arctan ?? （ 44） 將以上各相應(yīng)值代入式（ A）計算理論輪廓曲線上各點(diǎn)的坐標(biāo)值。 凸輪的理論輪廓曲線的坐標(biāo)公式為： ? ? ?sin0 srx ?? ， ? ? ?cos0 sry ?? （ 43） （ 5）求凸輪理論輪廓曲線： a) 推程階段 ??21601? =? ? ? ? ? ? ?? ??????? 2//2s in/ 0110111 ?? hs = ? ? ? ? ? ?? ????? 2/4s in/2 1?h ? ??? ,01 ? 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 31 b）遠(yuǎn)休階段 ??3602? = 5/? ?2s ? ?5/,02 ?? ? c)回程階段 7203?? 186。 ； 回程時通常取 [α] ′ ＝ 70186。在其他條件相同的情況下，壓力角 α 愈大， 則分母越小， 作用力 F 將愈大；如果壓力角大到使作用力將增至無窮大時，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖，而此時的壓力角特稱為臨界壓力角 αc ，即 α＝ arctan{1/[(1+2b/l)tanφ 2]}φ 1 （ 42） 為保證凸輪機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)使其最大壓力角 αmax 小于臨界壓力角 αc 。推桿是被凸輪直接推動的構(gòu)件。三個齒輪又把動力傳給刷子，通過三個外刷子的旋轉(zhuǎn)來清洗瓶子的外表面 。 導(dǎo)輥傳動：由齒輪 3 帶動齒輪 4 使外面一根導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動；再由齒輪 4 帶動齒輪5，齒輪 5 又帶動齒輪 6 使里面那根導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動。 （ 5） 機(jī)械效率：在這方面方案一中大多采用齒輪傳遞，而且布局更合理，所以精度較高。 （ 2） 機(jī)構(gòu)的排列順序：兩種方案的排列順序都不是十分合理，方案一中，有部分渦輪蝸桿傳動，以傳動動力為主，應(yīng)該將渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)布置在高速級，齒輪機(jī)構(gòu)在低速級，但方案一中沒有嚴(yán)格按照這樣分布。 （ 7） 在瓶子移動過程中 ,內(nèi)刷子同時在瓶子內(nèi)轉(zhuǎn)動 ,動作結(jié)束 ,則刷子移出瓶外。 （ 3） 內(nèi)表面毛刷勻速推進(jìn)和自身旋轉(zhuǎn)。 推瓶機(jī)構(gòu)傳動：由蝸輪蝸桿 A 帶動齒輪 16，再由齒輪 16 傳給凸輪的齒輪，再由凸輪的齒輪帶動凸輪 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)推瓶機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動。因?yàn)辇X輪 4 和齒輪 6 大小一樣，齒輪 5 主要是保證兩導(dǎo)輥轉(zhuǎn)向一致，這樣既保證速度一樣，也保證了旋轉(zhuǎn)方向一樣。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 20 推瓶機(jī)構(gòu)選擇 推瓶起點(diǎn)設(shè)計 （ 1） 起點(diǎn)時的簡圖 圖 351 推瓶裝置起點(diǎn)簡圖 （ 2） 推瓶起點(diǎn)設(shè)計說明 上圖是剛剛開始推瓶時候，凸輪轉(zhuǎn)到最高 點(diǎn)，推桿回到最左端，此時，剛好進(jìn)瓶裝置送下一個瓶，內(nèi)刷子隨推桿插入瓶子內(nèi)，刷毛盡量選用軟性材料，方便內(nèi)刷子插入瓶內(nèi)，這樣隨著凸輪帶動推桿內(nèi)刷子先伸進(jìn)瓶子內(nèi)，等推頭擋板抵到瓶口時，瓶子才受到推桿的推力，推頭才會推動瓶子運(yùn)動，進(jìn)行外表面的清洗，一直到導(dǎo)輥完。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 19 洗瓶機(jī)構(gòu)選擇 洗瓶裝置簡圖 圖 341 洗瓶裝置簡圖 洗瓶設(shè)計說明 在這里我 特意 將推頭 設(shè)計成可以 清 洗 瓶子 內(nèi)表面的刷子，它比瓶子的內(nèi)徑稍大一些，瓶子 在進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)的輸送下開始進(jìn)入洗瓶機(jī)構(gòu) ，在推頭的作用下，后面又有洗外表面刷子的阻力，內(nèi)刷子就可以很輕松的插入瓶內(nèi)，待到推頭的擋板抵到瓶口 之 后就可以 推著瓶子走了。 運(yùn)動協(xié)調(diào)設(shè)計 在這里我選用的是槽輪間歇 機(jī)構(gòu)來進(jìn)行瓶子的進(jìn)瓶主要構(gòu)件，負(fù)責(zé)把瓶子傳送到洗瓶裝置上。 我設(shè)計的是當(dāng)主動撥盤（缺口圓盤）勻速轉(zhuǎn)一周，從動槽輪轉(zhuǎn) 90176。不完全齒輪機(jī)構(gòu)的主動輪的輪齒不是布滿在整個圓周上，而只有一個或幾個齒，并根據(jù)運(yùn)青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 17 動時間與停歇時間的要求，在從動輪上加工出與主動輪相嚙合的齒。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 16 棘輪機(jī)構(gòu)簡圖 （ 2） 槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)的典型機(jī)構(gòu)是由由主動撥盤、從動槽輪及機(jī)架組成。 （ 1） 棘輪機(jī)構(gòu) 棘輪機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)是由搖桿、棘爪、棘輪、止動爪和機(jī)架組成。 最后 凸輪 全移動副四連桿機(jī)構(gòu)的方案 是兩自由度機(jī)構(gòu)，構(gòu)件 2 上的 M 點(diǎn)可精確再現(xiàn)給定的軌跡，構(gòu)件 2的運(yùn)動速度和急回特征由凸輪控制。但缺點(diǎn)是四桿機(jī)構(gòu)的低副之間存在間隙，桿較多，容易產(chǎn)生誤差，累積誤差大，不能實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動。 圖 323 凸輪 全移動副四連桿機(jī)構(gòu)的方案 最終選定推瓶方案 根據(jù)上節(jié)所給出的三種設(shè)計方案，我們來討論并從中選出較優(yōu)方案進(jìn)行最終的設(shè)計。點(diǎn) M的速度和機(jī)構(gòu)的急回特征，可通過控制該機(jī)構(gòu)的兩個輸入構(gòu)件間的運(yùn)動關(guān)系來得到，如用凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪或四連桿機(jī)構(gòu)來控制等等。如： 凸輪－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的方案 如圖 321 所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿 2 上點(diǎn) M 走近似于所要求的軌跡，M 點(diǎn)的速度由等速轉(zhuǎn)動的凸輪通過構(gòu)件 3 的變速轉(zhuǎn)動來控制。在推程 (即工作行程 )中 ,應(yīng)使推頭作直線運(yùn)動 ,或者近似直線運(yùn)動 ,以保證工作的穩(wěn)定性 ,這些運(yùn)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(yùn)動軌跡至少為近似直線 ,以此保證安全性。使推頭運(yùn)動時，避免與 轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)接觸。 （ 3）轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu) 只需通過軸的轉(zhuǎn)動來帶動刷子即可。 （ 4）此外，還應(yīng)有相應(yīng)的送料機(jī)構(gòu)和取料機(jī)構(gòu)。 圖 311 推頭 M運(yùn)動軌跡 圖 312 瓶子規(guī)格 對這種運(yùn)動要求，若用單一的常用機(jī)構(gòu)是 不容易實(shí)現(xiàn)的，通常要把若干個基本機(jī)構(gòu)組合，起來，設(shè)計組合機(jī)構(gòu)。 （ 4） 機(jī)構(gòu)傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。 （ 6）編寫設(shè)計計算說明書。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 10 （ 4）設(shè)計組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動要求，并對從動桿進(jìn)行運(yùn)動分析。 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求 表 11 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求 方案號 瓶子尺寸 （長直徑） mm， mm 工作行程 mm 生產(chǎn)率 個 /min 急回系數(shù) k A φ 80 200 600 3 3 設(shè)計任務(wù) （ 1）洗瓶機(jī)應(yīng)包括齒輪、平面連桿機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)。它是有兩個長圓柱型導(dǎo)輥旋轉(zhuǎn)，帶動瓶子旋轉(zhuǎn)并且由導(dǎo)輥的一側(cè)移動到另一側(cè)的，其中導(dǎo)輥只完成其中的旋轉(zhuǎn)功能，移動功能是由推瓶機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。下面 我們來分析一下洗瓶機(jī)是通過什么功能原理來實(shí)現(xiàn)它所要完成的工作的。根據(jù)上面洗瓶機(jī)工作情況示意圖，首先是由推瓶機(jī)構(gòu)以均勻的速度將瓶子推上工作臺（導(dǎo)輥），推頭的往復(fù)運(yùn)動使瓶子一個一個不間斷的送上工作臺進(jìn)行清洗工作，由于瓶子是從靜止到具有一定的速度，推頭和瓶子之間必然存在著一定的沖擊，所以就要考慮推頭的材料不能是剛性材料，要用具有一定韌性的塑性材料以保證在工作過程中不至于將瓶子碰碎。結(jié)合實(shí)際分析連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律及外型尺寸最終確定其整體外型尺寸。在這些可能的運(yùn)動規(guī)律中，要找出一個適合客觀規(guī)律的最優(yōu)方案。根據(jù)設(shè)計要求，推頭在工作行程中應(yīng)作勻速直線運(yùn)動，在工作前后可有變速運(yùn)動，回程時有急回。 課題研究方向 根據(jù) 以上課題的產(chǎn)生背景可知，本課程的研究內(nèi)容包括下列幾個方面： 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 7 （ 1） 機(jī)構(gòu)的型式組合 即用什么機(jī)構(gòu)去完成所設(shè)計的運(yùn)動規(guī)律。其中，系列化、模塊化設(shè)計技術(shù)、人工智能技術(shù)、產(chǎn)品專設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)和虛擬制造技術(shù)也是快速設(shè)計的所要研究的重要內(nèi)容。 目前國內(nèi)外在洗瓶機(jī)創(chuàng)新研究方面的主要研究內(nèi)容有如下幾個方面： (1) 創(chuàng)新設(shè)計技術(shù) 開展對洗瓶機(jī)傳動型式創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)構(gòu)造創(chuàng)新和功能原理創(chuàng)新等方面理論及技術(shù)基礎(chǔ)研究，為此著重研究新材料、新工藝、新的傳動裝置，從而通過對不同設(shè)計方案的優(yōu)選、分解和組合來產(chǎn)生新的設(shè)計方案，不斷推出傳新創(chuàng)新設(shè)計成果。 在產(chǎn)品設(shè)計過程中采用面向成本設(shè)計技術(shù)和并行的成本估算技術(shù)是使產(chǎn)品成本降低的關(guān)鍵，其中重點(diǎn)要研究的是成本結(jié)構(gòu)分析技術(shù)和價值工程分析技術(shù)，且需要構(gòu)造多種專用的設(shè)計知識庫和成本數(shù)據(jù)庫來精確地并行估算成本。現(xiàn)代的洗瓶機(jī)正朝著機(jī)電一體化、自動化、數(shù)字化、個性化方向發(fā) 展。新技術(shù)的發(fā)展也給洗瓶機(jī)的市場帶來一股新的活力，特別是大量的企業(yè)采用新 的計算機(jī)技術(shù)，二維的 CAD早已在制造業(yè)普及，三維的設(shè)計也在慢慢推廣。特別是二戰(zhàn)以后，科技水平發(fā)展迅猛，新的科技力量和理 念不斷誕生，并且應(yīng)用越來越普遍。 我們先來看看國內(nèi)對自動洗瓶機(jī)的需求： 中國全自動洗瓶機(jī)項(xiàng)目市場需求結(jié)構(gòu)分布 圖 從上面的需求結(jié)構(gòu)分布圖可以看出，越是生產(chǎn)要求高的、制造業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū)，對洗瓶機(jī)的需求也是高于其他的地區(qū)。全自動數(shù)字洗瓶機(jī)是采用機(jī)械式操作過程，依托數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行控制管理，通過數(shù)字化處理能自動控制洗瓶機(jī)，進(jìn)行相關(guān)的作業(yè)，能自動、徹底、準(zhǔn)確、迅速地對待洗瓶進(jìn)行青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 3 清洗、消毒、干燥并且計量。本次的設(shè)計就是在這樣的市場要求大環(huán)境下進(jìn)行的，由于時間有限能力限制，我則主要負(fù)責(zé)洗瓶機(jī)的機(jī)械部分，主要包括主工作部件、輔助工作部件的設(shè)計。在傳統(tǒng)的灌裝生產(chǎn)線上，相應(yīng)的其他各個環(huán)節(jié)都做得比較到位，留給人們最的疑問與擔(dān)憂就是：能否保證瓶子的干凈衛(wèi)生？人們的觀點(diǎn)就代表市場的需求，那么在洗瓶子的這一個環(huán)節(jié)可以說是還有很多值得研究，是占領(lǐng)市場贏得人們的信任與贊可的大份。所以它不僅在生產(chǎn)制造業(yè)有重要作 用，而且在科研制藥行業(yè)發(fā)揮一定作用，并且在生產(chǎn)和生活中的作用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 洗瓶機(jī)器設(shè)備的出現(xiàn)并且運(yùn)用到