课程设计（**）
洗瓶机设计——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7
四、机械传动系统设计8
五、主要零部件的设计计算8
六、执行机构和传动部件的结构设计9
七、最终设计方案和机构简介10
八、自我评价14
九、参考文献15
方案设计说明。
设计题目：洗瓶机。
设计要求。洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。如图1-1所示，待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上，导辊倒动瓶子旋转。
当推头m把瓶子向前推进时，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。
1）推瓶机构应使推头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，准备进入第二个工作循环。
2）按生产率的要求，返回时的平均速度为工作行程平均速度的3倍。
3）机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。
一、设计任务。
试设计一洗瓶机，能实现清洗瓶子内外表面的功能。
1） 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；
2） 进行推瓶机构的选型，以实现洗瓶动作要求；
3） 根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画出传动方案图；
4） 机械运动方案的评定和选择；
5） 对执行机构进行运动尺寸计算；
6） 对执行机构进行运动分析，画出运动线图，进行运动模拟；
7） 画出机械运动方案简图；
8） 编写设计计算说明书。
二、原始数据及设计要求。
瓶子尺寸：大端直径d=80mm，长度l=200mm，口径d=20mm。
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。
按生产率的要求，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。
如图所示：工艺动作分推瓶和洗瓶两部分，具体过程如下：
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。
三、参与人数。
2～3人，每人设计一个方案。
四、结题要求。
1、设计能能满足上述。
一、二两项要求的机构方案，交绘制机构运动简图一张(1号图纸)；
2、进行传动计算，交设计说明书一份。
一、设计任务书。
1) 设计题目。
本机采用旋转式，两边同时工作，瓶子进入内刷后，由内刷盘带动瓶子旋转。瓶子底部设有固定底刷，四周按有旋转外刷，并且装有喷水头，在刷洗瓶子内部的同时，外部、底部、瓶口处都能同时清刷，从而达到一次性刷洗洁净的目的，并可刷洗各种异形瓶。
图1 洗瓶机工作示意图。
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，本机构采用了五杆组合机构，由齿轮和四连杆机构来实现。
1.凸轮－铰链四杆机构方案。
如图3所示，铰链四杆机构的连杆2上点m走近似于所要求的轨迹，m点的速度由等速转动的凸轮通过构件3的变速转动来控制。由于此方案的曲柄1是从动件，所以要注意度过死点的措施。
图3 凸轮－铰链四杆机构的方案。
2.五杆组合机构方案。
确定一条平面曲线需要两个独立变量。因此具有两自由度的连杆机构都具有精确再现给定平面轨迹的特征。点m的速度和机构的急回特征，可通过控制该机构的两个输入构件间的运动关系来得到，如用凸轮机构、齿轮或四连杆机构来控制等等。
图4 所示为两个自由度五杆低副机构为它们的两个输入构件，这两构件之间的运动关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现，从而将原来两自由度机构系统封闭成单自由度系统（如下图所示）。
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、机械传动系统设计。
1）能实现预期运动执行构件协调配合工作等运动要求，把原动机输出的转矩传递到执行构件。
2）执行机构所需的力很小，主要工作在于进行运动分析。可以选择传动的齿轮 m = 3mm, 这样可以减小传动系统的体积，又可以减少传动齿轮数，提高效率。
五、主要零部件的设计计算。
凸轮—全移动副四杆机构。其主要参数如下表所示：
六、执行机构和传动部件的结构设计。
本机构由导辊和刷子组成。
1）刷子由三个互相啮合的齿轮带着它们不停的转动，而使它能够保持不间断的接触，清洗污垢。
（2）导辊的运动由定轴带轮来完成，两个带轮的同向旋转带动导辊的同向转动，而带动瓶子转动。（ 如下图示 ）
导辊的俯视图。
3）推瓶机构和洗瓶机构组合。
本机构采用了五杆组合机构（ 如下页图示 ），齿轮机构，瓶子的运动分为直线运动和转动，直线运动由五杆组合机构来完成，瓶子的转动由同向转动的导辊来完成。利用瓶子的运动来清洗瓶子的内外表面。
刷子的运动由完成不同的功能来决定。清洗瓶子的刷子由三个互相啮合的齿轮带着它们不停的转动，而使它能够保持不间断的接触，清洗表面污垢。
4）传动机构。
最终选用的机构中刷子的转动轴、导辊的轴、执行机构主动件的轴两两垂直。所以通过带轮传动来实现各方向的改变。
本洗瓶机优点。
1．本机为双端式结构形式洗瓶机，减少净瓶污染。
2．本机主传动采用电机变频同步控制，并在各轴的减速器上配有过载保护装置。传动机构简单，效率高，安全可靠。
3．进出瓶机构采用齿轮驱动的星形轮连杆机构，传动平稳、可靠、噪音小。并带有进出瓶自动回程功能。
4．本机采用一个预喷淋槽，三个碱液浸泡槽、一个热水浸泡槽、一个热水喷淋槽、一个温水喷淋槽和一个清水喷淋槽的喷淋浸泡杀菌方式，使瓶子得到彻底的清洗。
5．除标机构：采取机外三次除标，网外除标方式。
6．喷淋系统：进瓶端采用上、下喷淋预热，防止对后工序污染。三个碱液槽上部均带有内外喷淋，以增加碱液接触时间。
后端分为热水ⅰ、热水ⅱ、温水、清水四个区段的喷淋，瓶的外表面固定喷淋，瓶内采取旋转式喷淋，和固定喷淋方式，以减少瓶内清洗死角。
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