【正文】 桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 23 24 25 26 27 壓力角的檢驗(yàn)及機(jī)構(gòu)尺寸的確定 28 機(jī)構(gòu)尺寸的最終確定 28 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 30第4章 三維建模與仿真 36 Pro/E軟件簡(jiǎn)介 36 典型零件建模 38 38 拔盤(pán)建模 391）拉伸出5mm厚的圓柱， 39 41 參數(shù)化齒輪創(chuàng)建 43 虛擬裝配 47 Pro/E動(dòng)畫(huà)仿真 50第5章 總結(jié) 53參考文獻(xiàn) 5453第1章 緒論隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的物質(zhì)文化需求也在不斷地增加，酒類飲料作為人們最喜愛(ài)的飲料之一，其需求量也與日俱增，有需求就會(huì)有供應(yīng)，因此刺激了酒類飲料的生產(chǎn)。在這種刺激下啤酒生產(chǎn)設(shè)備不斷更新?lián)Q代，洗瓶機(jī)也隨之發(fā)展。 啤酒瓶洗瓶機(jī)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（一）啤酒瓶洗瓶機(jī)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 洗瓶機(jī)從其誕生至今已經(jīng)有百年多的歷史，隨著人們的要求越來(lái)越高和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展的不斷進(jìn)步，各種新的科技都可以在其身上看到影子。作為機(jī)械生產(chǎn)的一員，對(duì)洗瓶機(jī)的研究和改革創(chuàng)新也是不斷取得新的成果。此階段洗瓶機(jī)運(yùn)行速度先后經(jīng)歷了很大的變化，單端、臥式雙端、立式雙端等多種類型。但是由于本機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便制造等優(yōu)點(diǎn)，在市場(chǎng)上占據(jù)了相當(dāng)長(zhǎng)的的一段時(shí)間。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，洗瓶機(jī)設(shè)備取得了新的技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)在已出現(xiàn)了采用無(wú)軸變頻傳動(dòng)取代萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)的新型傳動(dòng)洗瓶機(jī)，除標(biāo)方式上出現(xiàn)了立式軸流泵噴沖，或?qū)υ须x心泵噴淋進(jìn)行了完善升級(jí)。 我們的國(guó)內(nèi)洗瓶機(jī)市場(chǎng)發(fā)展比其歐美國(guó)家落后[3]，而且我們國(guó)家的技術(shù)在一定程度上跟不上市場(chǎng)發(fā)展的需要，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的洗瓶機(jī)沒(méi)有形成一定的強(qiáng)勢(shì)資源，各個(gè)生產(chǎn)廠家技術(shù)保密，不能形成很好的信息交換和共享，導(dǎo)致市場(chǎng)上洗瓶機(jī)的發(fā)展參差不齊，功能不全面。新技術(shù)的發(fā)展也給洗瓶機(jī)的市場(chǎng)帶來(lái)一股新的活力，特別是大量的企業(yè)采用新的計(jì)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(jì)也在慢慢推廣。通過(guò)專家系統(tǒng)的應(yīng)用，極大地推進(jìn)了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的進(jìn)程，并且利用系統(tǒng)論和信息論等現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究成果，使得洗瓶機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)始向數(shù)字化化方向發(fā)展?，F(xiàn)代的洗瓶機(jī)正朝著機(jī)電一體化、自動(dòng)化、數(shù)字化、個(gè)性化方向發(fā)展。因此洗瓶機(jī)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)是以降低設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)速度，縮短設(shè)計(jì)周期為目的，包括降低成本設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、快速設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、數(shù)字化設(shè)計(jì)、智能設(shè)計(jì)、廣義優(yōu)化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)。 (2) 降低成本的設(shè)計(jì)技術(shù) 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中采用面向成本設(shè)計(jì)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(jià)值工程分析技術(shù)，且需要構(gòu)造多種專用的設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)和成本數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)精確地并行估算成本。 (3) 快速設(shè)計(jì)技術(shù) 極短交貨期的市場(chǎng)需求要求開(kāi)展基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同（異地）設(shè)計(jì)技術(shù)、并行工程技術(shù)究，這樣可以縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。(4) 智能設(shè)計(jì)技術(shù)研究 洗瓶機(jī)智能CAD（ICAD）技術(shù)和人機(jī)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)技術(shù)的研究，使得面向CIMS的智能設(shè)計(jì)走向智能設(shè)計(jì)的高級(jí)階段。洗瓶機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)是洗瓶機(jī)技術(shù)水平不斷提高和發(fā)展的源泉，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)成果和現(xiàn)代管理手段，綜合現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)將對(duì)洗瓶機(jī)技術(shù)發(fā)展起到極大的推動(dòng)作用，洗瓶機(jī)技術(shù)已處于快速發(fā)展階段，誰(shuí)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)搞得好，誰(shuí)就掌握了技術(shù)優(yōu)勢(shì)，誰(shuí)就掌握了市場(chǎng)。 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中采用面向成本設(shè)計(jì)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(jià)值工程分析技術(shù)，且需要構(gòu)造多種專用的設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)和成本數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)精確地并行估算成本。洗瓶機(jī)的創(chuàng)新并不總等同于用較高的成本去發(fā)明新的零部件，利用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，甚至標(biāo)準(zhǔn)件和外購(gòu)件同樣也可以組合成新產(chǎn)品，這也是一種創(chuàng)新[4]。 Pro/E軟件簡(jiǎn)介Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。（一） Pro/EngineerPro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色，實(shí)體或線框造型，完整工程圖的產(chǎn)生及不同視圖展示（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號(hào)式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會(huì)自動(dòng)修正。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持Postscript格式的彩色打印機(jī)。它在單用戶環(huán)境下（沒(méi)有任何附加模塊）具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力（運(yùn)動(dòng)分析、人機(jī)工程分析）和工程制圖能力（不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn)），并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀（HP，HPGL）和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。4．支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)（規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro/PROGRAM的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等）。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 Pro/ENGINEER的基本功能。利用 Pro/ENGINEER 機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真，您可以虛擬地仿真包含運(yùn)動(dòng)元件的系統(tǒng)中的作用力和加速度。改善檢驗(yàn)和認(rèn)證過(guò)程并最大程度地提高設(shè)計(jì)信心，而無(wú)需承受制造昂貴原型的負(fù)擔(dān)。利用Pro/E機(jī)構(gòu)仿真有以下優(yōu)點(diǎn)：? 可以創(chuàng)建虛擬樣機(jī)在桌面計(jì)算機(jī)中進(jìn)行測(cè)試，從而降低開(kāi)發(fā)成本 模擬賽車懸架所受到的實(shí)際作用力。? 通過(guò)縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間率先向市場(chǎng)推出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。? 利用具體的動(dòng)畫(huà)式生產(chǎn)指令進(jìn)行裝配，可以避免代價(jià)高昂的制造錯(cuò)誤。? 在易于學(xué)習(xí)、直觀明了的用戶界面中工作。隨著工業(yè)的發(fā)展及水活水平的提高，啤酒瓶的產(chǎn)量也將大大增大。就當(dāng)前市場(chǎng)狀況而言，啤酒瓶的回收還是一個(gè)比較薄利的行業(yè)，因?yàn)榛厥盏囊筇?，所以相?duì)而言成本也比較高。為此，能夠有效的降低回收成本是酒瓶回收的關(guān)鍵所在。由此，啤酒瓶清洗機(jī)出現(xiàn)在我們的視野中。二、清洗徹底，有效提高衛(wèi)生的標(biāo)準(zhǔn)。（2）按生產(chǎn)率每分鐘3個(gè)的要求，推程的平均速度v=45mm/s，返回時(shí)的平均速度為工作時(shí)的平均速度的三倍。 啤酒瓶的參數(shù)在設(shè)計(jì)開(kāi)始之前，首先應(yīng)明確此次設(shè)計(jì)所要服務(wù)的對(duì)象，了解它的數(shù)據(jù)信息和基本特性。本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)啤酒瓶來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，下面簡(jiǎn)單的介紹一下啤酒瓶的基本數(shù)據(jù)。圖21 啤酒瓶外形結(jié)構(gòu)由上圖所示，結(jié)合啤酒瓶的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[9]。根據(jù)實(shí)際調(diào)查得知。首先是由推瓶機(jī)構(gòu)以均勻的速度將瓶子推上工作臺(tái)（導(dǎo)輥），推頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使瓶子一個(gè)一個(gè)不間斷的送上工作臺(tái)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(guò)程中不至于將瓶子碰碎。如圖所示。下面我們來(lái)分析一下洗瓶機(jī)是通過(guò)什么功能原理來(lái)實(shí)現(xiàn)它所要完成的工作的。要運(yùn)用此功能原理來(lái)滿足其工作需要，在運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)方面就要考慮用什么來(lái)帶動(dòng)曲柄連桿或凸輪連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)，一般我們都用電機(jī)來(lái)完成此項(xiàng)轉(zhuǎn)動(dòng)功能。它是有兩個(gè)長(zhǎng)圓柱型導(dǎo)輥旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)并且由導(dǎo)輥的一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)的，其中導(dǎo)輥只完成其中的旋轉(zhuǎn)功能，移動(dòng)功能是由推瓶機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。知道了它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就要進(jìn)一步了解它是由什么機(jī)構(gòu)帶動(dòng)完成其所要求的功能的。 送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠?qū)⒃瓌?dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件周期性運(yùn)動(dòng)和停止的機(jī)構(gòu)叫做間歇機(jī)構(gòu)。（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(dòng)爪和機(jī)架組成。其棘輪軸的動(dòng)程可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、運(yùn)動(dòng)可靠等特點(diǎn)。 圖23 棘輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)撥盤(pán)、從動(dòng)槽輪及機(jī)架組成。并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、機(jī)械效率高、能較平穩(wěn)地間歇轉(zhuǎn)位等特點(diǎn)。不完全齒輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪的輪齒不是布滿在整個(gè)圓周上，而只有一個(gè)或幾個(gè)齒，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間與停歇時(shí)間的要求，在從動(dòng)輪上加工出與主動(dòng)輪相嚙合的齒。但加工復(fù)雜；在進(jìn)入和退出嚙合時(shí)速度有突變，引起剛性沖擊，不宜用于高速轉(zhuǎn)動(dòng)；主、從動(dòng)輪不能互換。圖25 槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖我設(shè)計(jì)的是當(dāng)主動(dòng)撥盤(pán)（缺口圓盤(pán)）勻速轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)90176。而且要等于一個(gè)瓶子的長(zhǎng)度 。在推程(即工作行程)中,應(yīng)使推頭作直線運(yùn)動(dòng),或者近似直線運(yùn)動(dòng),以保證工作的穩(wěn)定性,這些運(yùn)動(dòng)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(dòng)軌跡至少為近似直線,以此保證安全性。運(yùn)用前述設(shè)計(jì)的思想方法,再考慮到機(jī)構(gòu)的急回特性和推頭做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)， 所以根據(jù)要求，本機(jī)構(gòu)采用了擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 凸輪－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的方案如圖27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(dòng)的凸輪通過(guò)構(gòu)件3的變速轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制。圖27 凸輪－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的方案確定一條平面曲線需要兩個(gè)獨(dú)立變量。點(diǎn)M的速度和機(jī)構(gòu)的急回特征，可通過(guò)控制該機(jī)構(gòu)的兩個(gè)輸入構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系來(lái)得到，如用凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪或四連桿機(jī)構(gòu)來(lái)控制等等。圖28 五桿組合機(jī)構(gòu)方案 圖29 所示為凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)X，Y方向的運(yùn)動(dòng)，分別采用了一個(gè)擺動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)和一個(gè)直動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)組成了一個(gè)復(fù)合機(jī)構(gòu)。其急回特性由凸輪控制。但是它的桿比較多，容易產(chǎn)生誤差，不能實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)。方案三的運(yùn)動(dòng)和急回特性主要也是靠凸輪來(lái)控制，但是這種控制相當(dāng)不精確，只適用于行程較小的運(yùn)動(dòng)，如果行程過(guò)大的話，凸輪的尺寸必須做的很大，從經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的角度來(lái)看都不太合適。而四桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)中是用逼近的辦法來(lái)做的，所以較難準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。 進(jìn)瓶設(shè)計(jì)說(shuō)明進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)：進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)借助大齒輪帶動(dòng)上圖中小齒輪，又由小齒輪帶動(dòng)的軸旋轉(zhuǎn)，再由軸帶動(dòng)蝸輪蝸桿，然后蝸輪蝸桿帶動(dòng)其上的齒輪，再由齒輪帶動(dòng)間歇機(jī)構(gòu)槽輪完成瓶子的輸進(jìn)。因?yàn)榘凑丈a(chǎn)率為3/min得到每洗一個(gè)要20