【正文】 m gear reducer, and the choice of design of CAM push bottle institutions hinged fourbar mechanism are analyzed the parametric design, make it, the motion of and movement law can better realize its actual work. Finally based on contour of CAM to adjust and fourbinedpoll installation stem long local amended so push bottles of institutions state of motion, working stroke as well as more smooth. Key words： rinsing machines,Push bottles of institutions,CAM mechanism, Hinged fourbar mechanism 青島理工大學畢業(yè)設計說明書 目錄 摘要 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 第 1 章 緒 論 6 第 2 章 設計任務書 8 功能原理 9 設計任務 11 推瓶機構選擇 13 全移動副四桿機構 14 青島理工大學畢業(yè)設計說明書 最終選定推瓶方案 15 間歇機構設計 18 進瓶設計說明 18 洗瓶機構選擇 19 洗瓶設計說明 20 推瓶起點設計 21 方案總體方案一及運動說明 24 方案評估 26 第 4 章 技術 設計 29 凸輪基本參數(shù)設 計 33 鉸鏈四桿機構的設計 33 鉸鏈四桿機構的組合運動圖 37 輸送帶的選擇 39 減速器的選擇 42 青島理工大學畢業(yè)設計說明書 聯(lián)軸器的選擇 44 軸的設計計算 46 軸的受力分析 48 按安全系數(shù)校核 50 參考文獻 51 致謝 53 附件二 在使用過程中，各啤酒廠都認為其結構先進，破瓶率低，洗凈率高，特別瓶內(nèi)洗非常好，但除標不盡，瓶子從洗瓶機出來后有掛標現(xiàn)象，致使一些啤酒廠后來改選用單端式洗瓶機。 對其進行了幾次的技術改造，使其性能明顯優(yōu)于其它洗瓶機 。 由于工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的需要，大量的玻 璃瓶、塑料瓶需要進行回收清洗后再利用，節(jié)省了大量制瓶洗所需要的費用同時也提高了工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率。產(chǎn)品盛載是車間的最后一道關鍵工序，因此玻璃瓶的供應速度也就決定了總的生產(chǎn)效率的高低。 隨著啤酒市場不斷地發(fā)展變化，酒瓶種類、標紙和粘接劑品種不斷增加，特別是現(xiàn)在的頭標鋁箔紙的出現(xiàn)，給洗瓶設備和工藝提出了新的更高的要求在長期使用多種洗瓶機的過程中 。 洗瓶機器設備的出現(xiàn)并且運用到實際生產(chǎn)中， 改變了人工刷洗的傳統(tǒng)工藝，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)方式 ， 達到了減少勞動力、節(jié)約費用、提高工作效率 [1]、增加企業(yè)經(jīng)濟效益之目的。 隨著科學技術的進步，現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的需要，市場多元化的產(chǎn)生，普通的洗瓶機已經(jīng)不能滿足市場生產(chǎn)力所需。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)和生活中的作用領域不斷擴大。同時也要保證安全生產(chǎn)、減少破損率也有顯著的作用。在傳統(tǒng)的灌裝生產(chǎn)線上，相應的其他各個環(huán)節(jié)都做得比較到位，留給人們最的疑問與擔憂就是：能否保證瓶子的干凈衛(wèi)生？人們的觀點就代表市場的需求，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，是占領市場贏得人們的信任與贊可的大份。 在灌裝生產(chǎn)線的加工生產(chǎn)過程中，對瓶子的清洗主要依靠洗瓶機。本次的設計就是在這樣的市場要求大環(huán)境下進行的，由于時間有限能力限制，我則主要負責洗瓶機的機械部分，主要包括主工作部件、輔助工作部件的設計。隨著科學技術的不斷進步與發(fā)展，大量先進技術成果的應用，現(xiàn)在洗瓶機也將發(fā)生很大的變化的。全自動數(shù)字洗瓶機是采用機械式操作過程，依托數(shù)字系統(tǒng)進行控制管理，通過數(shù)字化處理能自動控制洗瓶機，進行相關的作業(yè)，能自動、徹底、準確、迅速地對待洗瓶進行青島理工大學畢業(yè)設計說明書 3 清洗、消毒、干燥并且計量。 自動洗瓶機發(fā)展總趨勢 : 現(xiàn)代自動洗瓶機的發(fā)展主要趨勢之一就是自動化，速率高速化，功能全面化，人機結合靈活化，隨著社會發(fā)展對制造業(yè)的要求也在不斷提高，這不僅表現(xiàn)在對產(chǎn)品數(shù)量的要求上，更是表現(xiàn)在對產(chǎn)品的質(zhì)量與要求方面，由于市場發(fā)展的需求推動和促進了洗瓶機的技術改造和技術進步，自動化技術、數(shù)字化技術的結合應用，對自動洗瓶機的精確化和自動化提出了更高的要求。 我們先來看看國內(nèi)對自動洗瓶機的需求： 中國全自動洗瓶機項目市場需求結構分布 圖 從上面的需求結構分布圖可以看出，越是生產(chǎn)要求高的、制造業(yè)較發(fā)達的地區(qū)，對洗瓶機的需求也是高于其他的地區(qū)。 自動洗瓶機市場需求與供給圖 青島理工大學畢業(yè)設計說明書 4 我們再來看看市場需求狀況： 從上表同樣可以看出市場對洗瓶機的需求是不斷上漲，因此開發(fā)研究洗瓶機的潛力大有作為。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，并且應用越來越普遍。 我們的國內(nèi)洗瓶機市場發(fā)展比其歐美國家落后 [3]，而且我們國家的技術在一定程度上跟不上市場發(fā)展的需要，導致國內(nèi)市場上的洗瓶機沒有形成一定的強勢資源，各個生產(chǎn)廠家技術保密，不能形成很好的信息交換和共享，導致市場上洗瓶機的發(fā)展參差不齊，功能不全面。新技術的發(fā)展也給洗瓶機的市場帶來一股新的活力，特別是大量的企業(yè)采用新 的計算機技術，二維的 CAD早已在制造業(yè)普及，三維的設計也在慢慢推廣。通過專家系統(tǒng)的應用，極大地推進了創(chuàng)新設計的進程，并且利用系統(tǒng)論和信息論等現(xiàn)代計算機應用技術研究成果，使得洗瓶機的創(chuàng)新設計開始向數(shù)字化化方向發(fā)展?，F(xiàn)代的洗瓶機正朝著機電一體化、自動化、數(shù)字化、個性化方向發(fā) 展。因此洗瓶機產(chǎn)品創(chuàng)新設計是以降低設計成本，提高設計速度，縮短設計周期為目的，包括降低成本設計、可靠性設計、快速設計、并行設計、數(shù)字化設計、智能設計、廣義優(yōu)化設計等現(xiàn)代設計技術。 在產(chǎn)品設計過程中采用面向成本設計技術和并行的成本估算技術是使產(chǎn)品成本降低的關鍵，其中重點要研究的是成本結構分析技術和價值工程分析技術，且需要構造多種專用的設計知識庫和成本數(shù)據(jù)庫來精確地并行估算成本。洗瓶機的創(chuàng)新并不總等同于用較高的成本去發(fā)明新的零部件，利用標準構件，甚至標準件和外購件同樣也可以組合成新產(chǎn)品，這也是一種創(chuàng)新 [4]。 目前國內(nèi)外在洗瓶機創(chuàng)新研究方面的主要研究內(nèi)容有如下幾個方面： (1) 創(chuàng)新設計技術 開展對洗瓶機傳動型式創(chuàng)新、結構構造創(chuàng)新和功能原理創(chuàng)新等方面理論及技術基礎研究，為此著重研究新材料、新工藝、新的傳動裝置，從而通過對不同設計方案的優(yōu)選、分解和組合來產(chǎn)生新的設計方案，不斷推出傳新創(chuàng)新設計成果。做到產(chǎn)品成本的即時反應，通過設計方案的調(diào)整實現(xiàn)設計階段控制產(chǎn)品成本的真正實現(xiàn)。其中，系列化、模塊化設計技術、人工智能技術、產(chǎn)品專設計系統(tǒng)技術和虛擬制造技術也是快速設計的所要研究的重要內(nèi)容。原理方案智能設計；協(xié)同求解；基于實例的推理；知識獲取、表達和利用等技術也是智能設計技術所要研究的重要內(nèi)容。 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： 青島理工大學畢業(yè)設計說明書 7 （ 1） 機構的型式組合 即用什么機構去完成所設計的運動規(guī)律。而洗瓶機是主要又推瓶機構、導輥機構、轉(zhuǎn)刷機構組成。根據(jù)設計要求，推頭在工作行程中應作勻速直線運動，在工作前后可有變速運動，回程時有急回。 （ 2） 推瓶機構的 運動規(guī)律設計 即怎樣根據(jù)使用要求或工藝要求制定出一個合理的運動規(guī)律。在這些可能的運動規(guī)律中，要找出一個適合客觀規(guī)律的最優(yōu)方案。另外 進瓶機構 還起到協(xié)調(diào)瓶流的作用，這意味著性能優(yōu)秀的 進瓶機構 可以 起到 提高生產(chǎn)線的產(chǎn)量、效率，甚至降低成本 的作用 。結合實際分析連桿機構的運動規(guī)律及外型尺寸最終確定其整體外型尺寸。 最后所要說明的是，本課題研究的主要內(nèi)容是推瓶機構的設計，有不足的地方希望希望大家多多批評指正。根據(jù)上面洗瓶機工作情況示意圖，首先是由推瓶機構以均勻的速度將瓶子推上工作臺（導輥），推頭的往復運動使瓶子一個一個不間斷的送上工作臺進行清洗工作，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。 如圖所示。下面 我們來分析一下洗瓶機是通過什么功能原理來實現(xiàn)它所要完成的工作的。要運用此功能原理來滿足其工作需要，在運動規(guī)律設計方面就要考慮用什么來帶動曲柄連桿或凸輪連桿機構的轉(zhuǎn)動，一般我們都用電機來完成此項轉(zhuǎn)動功能。它是有兩個長圓柱型導輥旋轉(zhuǎn)，帶動瓶子旋轉(zhuǎn)并且由導輥的一側(cè)移動到另一側(cè)的，其中導輥只完成其中的旋轉(zhuǎn)功能，移動功能是由推瓶機構來實現(xiàn)的。知道了它的運動規(guī)律就要進一步了解它是由什么機構帶動完成其所要求的功能的。 洗瓶機的技術要求 表 11 洗瓶機的技術要求 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 設計任務 （ 1）洗瓶機應包括齒輪、平面連桿機構等常用機構或組合機構。 （ 2）設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 青島理工大學畢業(yè)設計說明書 10 （ 4）設計組合機構實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進行運動分析。繪出運動線圖。 （ 6）編寫設計計算說明書。 （ 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(wěn)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(huán)。 （ 4） 機構傳動性能良好，結構緊湊，制造方便。設計的推瓶機構應使推頭 M 以接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)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(huán)。 圖 311 推頭 M運動軌跡 圖 312 瓶子規(guī)格 對這種運動要求，若用單一的常用機構是 不容易實現(xiàn)的，通常要把若干個基本機構組合，起來，設計組合機構。 （ 2）旋轉(zhuǎn)地瓶子沿導輥的平移運動，因此需要設計相應的推動機構。 （ 4）此外，還應有相應的送料機構和取料機構。 對三種機構進行 分析： （ 1）導輥機構 通過合理的設計及計算，利用導輥轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的摩擦力來帶動瓶子的旋轉(zhuǎn)是可以實現(xiàn)的。 （ 3）轉(zhuǎn)刷機構 只需通過軸的轉(zhuǎn)動來帶動刷子即可。 此外，還應注意： （ 1）各機構間運動速度的協(xié)調(diào)。使推頭運動時，避免與 轉(zhuǎn)刷機構接觸。 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（基礎機構），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。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(wěn)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。 運用前述設計的思想方法 ,再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(jù)要求，本機構采用了擺動導桿機構。如： 凸輪－鉸鏈四桿機構的方案 如圖 321 所示，鉸鏈四桿機構的連桿 2 上點 M 走近似于所要求的軌跡，M 點的速度由等速轉(zhuǎn)動的凸輪通過構件 3 的變速轉(zhuǎn)動來控制。 青島理工大學畢業(yè)設計說明書 13 圖 321 凸輪－鉸