洗瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】
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洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
洗瓶設(shè)備主要用于制藥、化工、食品等行業(yè)灌裝前瓶子的清洗。洗瓶機(jī)器設(shè)備的出現(xiàn)，改變了人工刷洗的傳統(tǒng)工藝，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)方式，達(dá)到了減少勞動(dòng)力、節(jié)約費(fèi)用、提高工作效率、增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益之目的。
本文設(shè)計(jì)的洗瓶機(jī)由電動(dòng)機(jī)、曲柄滑塊推瓶機(jī)構(gòu)、刷瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)等構(gòu)成。設(shè)計(jì)該洗瓶機(jī)過(guò)程中，首先，調(diào)查了洗瓶機(jī)研究現(xiàn)況，在此基礎(chǔ)上根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求選定了推瓶機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案；接著，根據(jù)選定的結(jié)構(gòu)方案選定了各個(gè)機(jī)構(gòu)主要參數(shù)；然后，詳細(xì)計(jì)算了曲柄滑塊推瓶機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)各主要零部件的尺寸并進(jìn)行了校核；最后通過(guò)AutoCAD繪圖軟件繪制了該洗瓶機(jī)的裝配圖及主要零部件圖。
本文的研究與設(shè)計(jì)方法適用于各類(lèi)洗瓶機(jī)及其零件的設(shè)計(jì)與改造，具有較好的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：洗瓶機(jī)，推瓶機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)系統(tǒng)
Abstract
Washing machine is mainly used in pharmaceutical, chemical, food and other industries before filling the bottle cleaning. Washing machines appeared, changing the traditional manual brushing techniques, automated production methods, to reduce labor cost savings, improve efficiency, increase economic efficiency of enterprises.
This design of the washing machine by an electric motor, slider-crank mechanism to push the bottle, bottle brush agencies, guide roller mechanism, transmission, and the like. The design of the washing machine during the first survey of the washing machine of status quo, on the basis of selected organizations and drive to push the bottle structure of the program in accordance with design requirements; then, according to the selected structure of the program selected the main parameters of the various agencies; then, a detailed calculation of the size of the slider-crank mechanism and drive to push the bottle and all major components were checked; and finally draw a diagram of the washing machine assembly and main parts diagram by AutoCAD drawing software.
Research and design methods in this paper applies to the design and renovation of all types of washing machine and parts, has a good reference value.
Keywords: Washing machine, Push the bottle body, Crank slider mechanism, Transmission
33
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.1 課題研究的背景及意義 1
1.2?洗瓶機(jī)概況 2
1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)況 2
第二章 方案設(shè)計(jì) 4
2.1 設(shè)計(jì)要求與分析 4
2.1.1 設(shè)計(jì)要求 4
2.1.2 設(shè)計(jì)要求分析 4
2.2方案設(shè)計(jì) 5
2.2.1推瓶機(jī)構(gòu)的方案選擇 5
2.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 6
2.2.3洗瓶機(jī)總體設(shè)計(jì)及其布局 7
第三章 總體參數(shù)的選定與計(jì)算 9
3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 9
3.2 推瓶機(jī)構(gòu) 9
3.2.1傳動(dòng)比的分配 9
3.2.2運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 10
3.3 轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu) 10
3.3.1傳動(dòng)比的分配 10
3.3.2運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 10
3.4 導(dǎo)輥機(jī)構(gòu) 11
3.4.1導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)布置 11
3.4.2傳動(dòng)比的分配 11
3.4.3運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 12
第四章 推瓶機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì) 13
第五章 傳動(dòng)系統(tǒng)主要零件的設(shè)計(jì) 15
5.1 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 15
5.1.1 V帶3、4設(shè)計(jì) 15
5.1.2 其他V帶的設(shè)計(jì) 17
5.2 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) 18
5.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 22
5.3.1 齒輪副9、10設(shè)計(jì) 22
5.3.2 其他各齒輪副的設(shè)計(jì) 26
5.4 軸及軸上零件的設(shè)計(jì) 26
5.4.1渦輪軸及軸承、鍵的設(shè)計(jì) 26
5.4.2 其他軸的設(shè)計(jì) 29
5.5 導(dǎo)輥、轉(zhuǎn)刷、機(jī)架等零件的設(shè)計(jì) 29
5.5.1 導(dǎo)輥 29
5.5.2 轉(zhuǎn)刷 29
總 結(jié) 30
參考文獻(xiàn) 31
致 謝 32
第一章 緒論
1.1 課題研究的背景及意義
由于工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的需要，大量的玻璃瓶、塑料瓶需要進(jìn)行回收清洗后再利用，節(jié)省了大量制瓶所需要的費(fèi)用同時(shí)也提高了工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率。然而就在此時(shí)也出現(xiàn)了回收后再清洗的問(wèn)題。產(chǎn)品盛載是車(chē)間的最后一道關(guān)鍵工序，因此玻璃瓶的供應(yīng)速度也就決定了總的生產(chǎn)效率的高低。從而產(chǎn)生了對(duì)洗瓶機(jī)設(shè)備的研究與改進(jìn)工作。隨著啤酒市場(chǎng)不斷地發(fā)展變化，酒瓶種類(lèi)、標(biāo)紙和粘接劑品種不斷增加，特別是現(xiàn)在的頭標(biāo)鋁箔紙的出現(xiàn)，給洗瓶設(shè)備和工藝提出了新的更高的要求在長(zhǎng)期使用多種洗瓶機(jī)的過(guò)程中。為了適應(yīng)現(xiàn)在啤酒回收瓶的洗滌要求，我們同該洗瓶機(jī)的制造廠家進(jìn)行了廣泛地討論和研究，對(duì)洗瓶機(jī)適時(shí)地進(jìn)行了一系列的技術(shù)改進(jìn)。
洗瓶機(jī)器設(shè)備的出現(xiàn)并且運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中，改變了人工刷洗的傳統(tǒng)工藝，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)方式，達(dá)到了減少勞動(dòng)力、節(jié)約費(fèi)用、提高工作效率[1]、增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益之目的。并且得到了廣大用戶(hù)的支持和好評(píng)，而且使得化、制藥、食品等行業(yè)的生產(chǎn)率產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的需要，市場(chǎng)多元化的產(chǎn)生，普通的洗瓶機(jī)已經(jīng)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)生產(chǎn)力所需?，F(xiàn)在洗瓶機(jī)應(yīng)用廣泛，不僅在生產(chǎn)制造業(yè)工廠生產(chǎn)線(xiàn)，在生物制藥行業(yè)，科研技術(shù)領(lǐng)域等等都可以起到重大作用。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)作為一種清洗潔凈工具，在完成清洗的同時(shí)，現(xiàn)在要求具有消毒、干燥等功能同時(shí)具備，在完成整個(gè)工作過(guò)程中，對(duì)于提高生產(chǎn)能力、保證產(chǎn)品質(zhì)量[2]、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、加快生產(chǎn)周轉(zhuǎn)等方面均有著重要的影響。同時(shí)也要保證安全生產(chǎn)、減少破損率也有顯著的作用?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的很多洗瓶機(jī)都同時(shí)具備很多功能，他的技術(shù)已經(jīng)超越了單純的減輕體力勞動(dòng)這一傳統(tǒng)概念，因?yàn)樗粌H在清洗程度上有很大的改變，而且具有嚴(yán)格的時(shí)間、速率概念，根據(jù)系統(tǒng)事實(shí)的需要，及時(shí)地、迅速地、準(zhǔn)確地“將待洗瓶進(jìn)行準(zhǔn)確而徹底的清洗，并完成相應(yīng)的檢驗(yàn)指標(biāo)要求”，否則，就不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的要求。在傳統(tǒng)的灌裝生產(chǎn)線(xiàn)上，相應(yīng)的其他各個(gè)環(huán)節(jié)都做得比較到位，留給人們最的疑問(wèn)與擔(dān)憂(yōu)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(chǎng)的需求，那么在洗瓶子的這一個(gè)環(huán)節(jié)可以說(shuō)是還有很多值得研究，是占領(lǐng)市場(chǎng)贏得人們的信任與贊可的大份。而這個(gè)就得依賴(lài)于先進(jìn)的清洗消毒工具洗瓶機(jī)。
在灌裝生產(chǎn)線(xiàn)的加工生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)瓶子的清洗主要依靠洗瓶機(jī)。隨著現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)能力、規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)這方面的要求越來(lái)越嚴(yán)苛，對(duì)瓶子的清潔程度消毒水平都有了更高的要求，并且對(duì)機(jī)器的生產(chǎn)能力和效率也有了相當(dāng)?shù)囊?，使得洗瓶子朝著高生產(chǎn)率高效率自動(dòng)化的方向發(fā)展。本次的設(shè)計(jì)就是在這樣的市場(chǎng)要求大環(huán)境下進(jìn)行的，由于時(shí)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(jì)。
1.2?洗瓶機(jī)概況
洗瓶機(jī)作為主要保障灌裝生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)要求和衛(wèi)生保證的關(guān)鍵和重要的環(huán)節(jié)，其工作的穩(wěn)定性、安全性、先進(jìn)性一直受到人們的高度重視，但受傳統(tǒng)技術(shù)的制約，市場(chǎng)上的洗瓶機(jī)基本都是大同小異，沒(méi)有什么突破性的進(jìn)展，往往不能兼顧，結(jié)合所有比較好的性能于一體。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，大量先進(jìn)技術(shù)成果的應(yīng)用，現(xiàn)在洗瓶機(jī)也將發(fā)生很大的變化的。
自動(dòng)數(shù)字洗瓶機(jī)是在生產(chǎn)工作過(guò)程中不直接進(jìn)行人工處理的情況下，能自動(dòng)對(duì)瓶子進(jìn)行徹底的清洗、消毒、干燥等，它的主體是數(shù)字管理中心。全自動(dòng)數(shù)字洗瓶機(jī)是采用機(jī)械式操作過(guò)程，依托數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行控制管理，通過(guò)數(shù)字化處理能自動(dòng)控制洗瓶機(jī)，進(jìn)行相關(guān)的作業(yè)，能自動(dòng)、徹底、準(zhǔn)確、迅速地對(duì)待洗瓶進(jìn)行清洗、消毒、干燥并且計(jì)量。隨著數(shù)字化自動(dòng)化的不斷運(yùn)用與普及，必是洗瓶機(jī)的最大發(fā)展趨勢(shì)，故僅就自動(dòng)洗瓶機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)做一些初步的分析與探討。
洗瓶機(jī)適用于玻璃瓶、塑料瓶等毛刷式清洗和水沖式清洗單獨(dú)或配合使用清洗的專(zhuān)用設(shè)備。洗瓶是食品行業(yè)包裝工藝流程中不可缺少的一環(huán)，設(shè)計(jì)出合理、高效的洗瓶機(jī)是包裝技術(shù)發(fā)展的必然要求。洗瓶機(jī)的種類(lèi)很多，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的洗瓶機(jī)有扭道式、箱式、滾筒式和立式等多種，無(wú)論是何種洗瓶機(jī)大多采用了超聲波清洗技術(shù)，利用超聲波空化作用所產(chǎn)生的機(jī)械摩擦力，以清除用一般洗瓶工藝難以清除的瓶?jī)?nèi)、外粘附較牢固的物質(zhì)。但安瓿瓶、西林瓶、口服液瓶對(duì)超聲波的功率大小要求各不相同，瓶子的規(guī)格越大、壁越厚所需要的功率就越大，通常洗瓶機(jī)超聲波的功率在900W左右，且大小可調(diào)。其中，扭道式洗瓶機(jī)產(chǎn)量低、速度較慢，以洗西林瓶和口服液瓶為主，使用客戶(hù)相對(duì)較少。以B+S公司的早期產(chǎn)品為原型的箱式洗瓶機(jī)在國(guó)內(nèi)藥廠的應(yīng)用也不多。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)以滾筒式洗瓶機(jī)和立式洗瓶機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，且立式洗瓶機(jī)后來(lái)居上，發(fā)展勢(shì)頭迅猛，已取代了滾筒式洗瓶機(jī)的傳統(tǒng)地位，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)立式洗瓶機(jī)的代表廠家有長(zhǎng)沙楚天、上海遠(yuǎn)東、上海旭發(fā)、長(zhǎng)沙正中等。在國(guó)際其中浸泡噴沖式洗瓶機(jī)因其清洗效果好、自動(dòng)化程度高、效率高，目前使用最為廣泛。在洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)緊湊、清洗效果與除標(biāo)效果成為人們最為關(guān)注的要點(diǎn)。
1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)況
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。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(lái)越普遍。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。
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。
目前有很多的國(guó)內(nèi)企業(yè)采取與發(fā)達(dá)技術(shù)的國(guó)家企業(yè)合作，一起促進(jìn)了洗瓶機(jī)市場(chǎng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展。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。電氣設(shè)計(jì)部分采用ED?等先進(jìn)設(shè)計(jì)手段，引入定子調(diào)壓和變頻調(diào)速，PLC參與系統(tǒng)控制，采用了大量高新傳感元器件，實(shí)現(xiàn)了定位準(zhǔn)確，操控方便，其安全可靠性也逐步提高。通過(guò)專(zhuān)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。
根據(jù)現(xiàn)實(shí)和發(fā)展，設(shè)計(jì)手段越來(lái)越體現(xiàn)出精確化、自動(dòng)化、虛擬化與快捷的特點(diǎn)?，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。自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)數(shù)據(jù)處理（運(yùn)算、判斷、存儲(chǔ)、記憶）、自動(dòng)顯示、自動(dòng)控制、故障診斷和自動(dòng)保護(hù)及維護(hù)等功能得到了大量的應(yīng)用。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)。
第二章 方案設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)要求與分析
2.1.1 設(shè)計(jì)要求
下圖是洗瓶機(jī)有關(guān)部件的工作情況示意圖。待洗的瓶子放在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)著的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)推頭M把瓶推向前進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)著的刷子就把瓶子外面洗凈。當(dāng)前一個(gè)瓶子將洗涮完畢時(shí)，后一個(gè)待洗的瓶子已進(jìn)入導(dǎo)輥待推。
圖2-1 洗瓶機(jī)工作情況示意圖
(1) 瓶子尺寸：大端直徑d=80mm，小端直徑d=25，mm長(zhǎng)200mm。
(2) 推進(jìn)距離l=600mm，推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)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(zhǔn)備第二個(gè)工作循環(huán)。
(3) 按生產(chǎn)率的要求，推程平均速度為v=45mm/s，返回的平均速度為工作行程的3倍。
(4) 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊制造方便。
2.1.2 設(shè)計(jì)要求分析
洗瓶機(jī)主要由推瓶機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)組成。設(shè)計(jì)的推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)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(zhǔn)備第二個(gè)工作循環(huán)。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，推頭M可走圖2 所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應(yīng)作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在回程時(shí)可有變速運(yùn)動(dòng)且回程時(shí)軌跡形狀不限，但不能反向撥動(dòng)下一個(gè)瓶子，除此以外回程時(shí)必須有急回。
圖2-2 推頭M運(yùn)動(dòng)軌跡
對(duì)這種運(yùn)動(dòng)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(gè)基本機(jī)構(gòu)組合起來(lái)，設(shè)計(jì)成一個(gè)組合機(jī)構(gòu)。
在設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu)時(shí)，一般可首先考慮選擇滿(mǎn)足軌跡要求的機(jī)構(gòu)（基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)），而沿軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度要求，則通過(guò)改變基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)滿(mǎn)足，也就是讓它與一個(gè)輸出變速度的附加機(jī)構(gòu)組合。
2.2方案設(shè)計(jì)
2.2.1推瓶機(jī)構(gòu)的方案選擇
根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求,推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)為一在工作行程時(shí)能作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)返回時(shí)具有急回特性的機(jī)構(gòu),為了提高工作效率,機(jī)構(gòu)的急回系數(shù)K盡量大一些;在推程(即工作行程)中,應(yīng)使推頭作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),或者近似直線(xiàn)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(mǎn)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(xiàn),以此保證安全性。
推頭的運(yùn)動(dòng)要求主要是滿(mǎn)足急回特性,能滿(mǎn)足急回特性的機(jī)構(gòu)主要有（1）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（2）凸輪機(jī)構(gòu)（3）曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。
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直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，根據(jù)要求得出如下三個(gè)方案。
a) 方案方案一：連桿凸輪機(jī)構(gòu)
此洗瓶機(jī)的推瓶機(jī)構(gòu)運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)使推頭的運(yùn)動(dòng)可以由凸輪的外輪廓線(xiàn)來(lái)確定，而連桿機(jī)構(gòu)可以使凸輪的推程放大，達(dá)到設(shè)計(jì)題目要求k=3。
圖2-3連桿凸輪機(jī)構(gòu)
可是推頭在推動(dòng)瓶子在導(dǎo)輥上移動(dòng)時(shí)摩擦較大，須加載的驅(qū)動(dòng)力也較大，且凸輪和曲柄的運(yùn)動(dòng)都會(huì)存在死點(diǎn)，使機(jī)構(gòu)運(yùn)行不平穩(wěn)，所以不采用。
b)方案二：五連桿機(jī)構(gòu)
具有兩自由度的連桿機(jī)構(gòu)，都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特性。點(diǎn)M的速度和機(jī)構(gòu)的急回特性可通過(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。
圖2-4五連桿機(jī)構(gòu)
但此方案中完全采用平面連桿設(shè)計(jì)，桿數(shù)較多，雖然容易制造，但由于推程較長(zhǎng)，必然會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)上的動(dòng)載荷和慣性力難平衡，會(huì)有累積誤差，且效率低，所以舍棄方案。
c)方案三：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
如圖2-5所示，在此機(jī)構(gòu)中只要極位夾角為90度時(shí)，洗瓶機(jī)的推頭部分就能實(shí)現(xiàn)急回系數(shù)k=3，而且題目要求推頭的推程為600mm，此機(jī)構(gòu)也容易滿(mǎn)足。
圖2-5曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案
優(yōu)點(diǎn)：該方案中急回系數(shù)和推程都容易滿(mǎn)足，推桿只在水平面運(yùn)動(dòng)不管是工進(jìn)還是急回，所以推頭能很平穩(wěn)地推進(jìn)瓶子。而且此機(jī)構(gòu)制作較簡(jiǎn)便且承受的負(fù)載能力大，有較好的急回運(yùn)動(dòng)特性，計(jì)算尺寸也相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)的成本也不高。除此之外該機(jī)構(gòu)也容易實(shí)現(xiàn)瓶子內(nèi)外一起清洗。
綜合以上三種方案可以看出，方案一、二的缺點(diǎn)較明顯優(yōu)點(diǎn)不突出，而方案三的優(yōu)點(diǎn)明顯，所以綜合考慮后采用方案三機(jī)構(gòu)作為本洗瓶機(jī)的推出機(jī)構(gòu)。
2.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖2-6所示，本傳動(dòng)系統(tǒng)主要采用的是齒輪傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相結(jié)合的方式，齒輪傳動(dòng)具有工作可靠、使用壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，而帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、適合遠(yuǎn)距離傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
圖2-6 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖
（1）轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過(guò)程
如圖2-6所示，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)蝸桿1轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿1帶動(dòng)蝸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪4由與蝸輪2同軸的皮帶輪3通過(guò)皮帶帶著轉(zhuǎn)動(dòng)，與皮帶輪4同軸的皮帶輪5通過(guò)皮帶帶動(dòng)帶輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，帶輪6通過(guò)皮帶帶動(dòng)帶輪7轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)也帶動(dòng)與帶輪7同軸的齒輪8轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪8帶動(dòng)齒輪11、12、13、14、15轉(zhuǎn)動(dòng)，在齒輪11、13、15套上毛刷即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)刷的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中蝸桿1采用的是右旋螺紋的蝸桿，各輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示。
（2）推瓶機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過(guò)程
如圖2-6所示，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)蝸桿1轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿1帶動(dòng)蝸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，與蝸輪同軸的齒輪9帶動(dòng)齒輪10轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪10與推瓶機(jī)構(gòu)的曲柄相連即可實(shí)現(xiàn)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使推瓶機(jī)構(gòu)能運(yùn)行。在圖8中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是向里的，由于蝸桿1是右旋的所以齒輪9是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的，那么齒輪10旋轉(zhuǎn)方向就是順時(shí)針的，推瓶機(jī)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)工進(jìn)和急回。
（3）導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過(guò)程
如圖2-6所示，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪16轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪16與齒輪17嚙合帶動(dòng)齒輪17轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪18與齒輪17同軸，齒輪18與齒輪19嚙合帶動(dòng)齒輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，再由齒輪19帶動(dòng)導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.2.3洗瓶機(jī)總體設(shè)計(jì)及其布局
綜合上述選定的推瓶機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)方案確定的洗瓶機(jī)的總體布局如圖2-7所示，其中推瓶機(jī)構(gòu)是一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，通過(guò)洗瓶機(jī)上部的轉(zhuǎn)刷來(lái)清洗。
圖2-7 洗瓶機(jī)總體設(shè)計(jì)及其布局圖
第三章 總體參數(shù)的選定與計(jì)算
3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次洗瓶機(jī)的技術(shù)要求如下：
表2-1 洗瓶機(jī)的技術(shù)要求
瓶子尺寸
（大-小端直徑×長(zhǎng)度）
mm
工作行程
mm
生產(chǎn)率
個(gè)/min
急回系數(shù)k
φ80-25×200
600
3
3
通過(guò)調(diào)查市場(chǎng)現(xiàn)有洗瓶機(jī)，可以知道通常洗瓶機(jī)所需電機(jī)功率在3KW左右，從表2-1洗瓶機(jī)的技術(shù)要求可知，本次設(shè)計(jì)的洗瓶機(jī)屬于普通洗瓶機(jī)，因此本次選用三相異步電動(dòng)機(jī)Y100L2-4，其參數(shù)如下：
表2-2 電動(dòng)機(jī)計(jì)算參數(shù)
電機(jī)型號(hào)
額定功率
同步轉(zhuǎn)速
滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩
Y100L2-4
3KW
1500r/min
1440r/min
2.2N.M
2.3N.M
3.2 推瓶機(jī)構(gòu)
3.2.1傳動(dòng)比的分配
設(shè)計(jì)要求的工作行程的平均速度為45mm/s，而返回時(shí)的平均速度為工作行程的3倍，即回程速度為135mm/s。
所以工作行程所用的時(shí)間：
回程所用的時(shí)間：
所以推頭在一個(gè)來(lái)回所用的總時(shí)間應(yīng)為：
由于題目中所要求的速度是接近于勻速，所以為了變于計(jì)算取推頭來(lái)回一趟的總時(shí)間為18s，也相當(dāng)于曲柄OA轉(zhuǎn)一周為18s，所以曲柄OA角速度ω=2π/18=0.35rad/s，曲柄OA的轉(zhuǎn)速：
推瓶推桿的曲柄是由一個(gè)齒輪作為主動(dòng)輪來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此由上面推瓶機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算中得到主動(dòng)輪的角速度與曲柄的角速度相同為0.35rad/s，轉(zhuǎn)速相同為3.33r/min 。由設(shè)計(jì)要求得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1440r/min。
那么推瓶機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比：
由于傳動(dòng)比較大所以采用兩級(jí)傳動(dòng)，先用蝸輪蝸桿將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降速，再用齒輪傳動(dòng)進(jìn)行第二次降速。由于渦輪蝸桿傳動(dòng)多用于減速傳動(dòng)且它們之間的傳動(dòng)比可取較大值。
因此可取渦輪蝸桿之間的傳動(dòng)比選為：
那么齒輪之間的傳動(dòng)比：
3.2.2運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算
轉(zhuǎn)速計(jì)算：
輸入功率計(jì)算：
本洗瓶機(jī)負(fù)載不大，為了計(jì)算方便：組成洗瓶機(jī)的三套機(jī)構(gòu)推瓶機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)計(jì)算時(shí)功率均分：
3.3 轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)
3.3.1傳動(dòng)比的分配
轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高，轉(zhuǎn)速過(guò)高會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)刷甩出的物資污染洗刷好的干凈瓶，轉(zhuǎn)速太低會(huì)導(dǎo)致洗刷不徹底，通常洗瓶機(jī)轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)速取80~100r/min，本次?。?
則轉(zhuǎn)刷機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比：
前述已選定蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)比：
因此帶傳動(dòng)總傳動(dòng)比為：
則?。旱谝患?jí)帶傳動(dòng)比：
第二級(jí)帶傳動(dòng)比：
第三級(jí)帶傳動(dòng)比：
3.3.2運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算
帶輪轉(zhuǎn)速計(jì)算：
帶輪輸入功率計(jì)算：
3.4 導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)
3.4.1導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)布置
為防止瓶在導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)上滾落，本次選定導(dǎo)輥及瓶的布置如下，此時(shí)瓶與兩導(dǎo)輥所成夾角大于90°，瓶不易滾落。
圖2-7 導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)布置圖
導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)在傳送瓶的過(guò)程中導(dǎo)輥轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高，轉(zhuǎn)速過(guò)高會(huì)導(dǎo)致瓶被甩出，轉(zhuǎn)速太低會(huì)導(dǎo)致洗刷不徹底，通常導(dǎo)輥轉(zhuǎn)速取50~80r/min，本次取：
3.4.2傳動(dòng)比的分配
則導(dǎo)輥機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比：
則?。旱谝患?jí)齒輪傳動(dòng)比：
第二級(jí)齒輪傳動(dòng)比：
3.4.3運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算
齒輪轉(zhuǎn)速計(jì)算：
齒輪輸入功率計(jì)算：
第四章 推瓶機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)要求知推瓶機(jī)構(gòu)的急回系數(shù)k=3，所以該機(jī)構(gòu)在返回時(shí)的平均速度為工作時(shí)速度的3倍，因此可由公式：
故：推瓶機(jī)構(gòu)的極位夾角為
推瓶機(jī)構(gòu)的極限位置如圖2-8所示，在極限位置時(shí)曲柄OA與搖桿BC相互垂直，極限位置為D、E兩點(diǎn)所在的位置。
圖2-8 推瓶機(jī)構(gòu)極限位置圖
因此如圖所示：以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在兩極限位置時(shí)進(jìn)行機(jī)構(gòu)尺寸的計(jì)算，因?yàn)闃O位夾角為90°，
所以∠DBE=90°，由于是對(duì)稱(chēng)關(guān)系∠OBA=45°，在極限位置時(shí)∠OAB=90°。
由設(shè)計(jì)要求知兩個(gè)極限位置D、E之間的距離即為總推程DE=600mm，但DE所在的那個(gè)滑桿的長(zhǎng)度L>600mm可以取成700mm。
鉸鏈C到達(dá)中點(diǎn)的時(shí)候，CD=DE/2=300mm，所以BC=300mm，
從而得出擺桿長(zhǎng)BD=300√2≈424.26mm，所以BC所在的滑桿設(shè)計(jì)的時(shí)候要大于424.26mm。
OA與AB的值可任意取但兩者是相等的，只要保證O為一個(gè)周轉(zhuǎn)副即可所以取OA=AB＝150mm，OB=150√2=212.13mm。
設(shè)計(jì)要求的工作行程的平均速度為45mm/s，而返回時(shí)的平均速度為工作行程的3倍，即回程速度為135mm/s。
所以工作行程所用的時(shí)間t=600/45≈13.3s，回程所用的時(shí)間t=600/135≈4.4s，所以推頭在一個(gè)來(lái)回所用的總時(shí)間應(yīng)為17.7s。
由于題目中所要求的速度是接近于勻速，所以為了變于計(jì)算取推頭來(lái)回一趟的總時(shí)間為18s，也相當(dāng)于曲柄OA轉(zhuǎn)一周為18s，所以曲柄OA角速度ω=2π/18=0.35rad/s，曲柄OA的轉(zhuǎn)速n=1/18×60=3.33r/min。
表2推瓶機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)
極位夾角
90°
曲柄旋轉(zhuǎn)周期
18s
推桿長(zhǎng)
700mm
曲柄角速度
0.35rad/s
擺桿長(zhǎng)
500mm
曲柄轉(zhuǎn)速
3.33r/min
曲柄長(zhǎng)
150mm
第五章 傳動(dòng)系統(tǒng)主要零件的設(shè)計(jì)
5.1 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
5.1.1 V帶3、4設(shè)計(jì)
（1）V帶的基本參數(shù)
1）確定計(jì)算功率：
已知：；；
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-8得工況系數(shù)：；
則：
2）選取V帶型號(hào)：
根據(jù)、查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖13-15選用A型V帶,
3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑
① 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑：
；
② 計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑：
；
圓整取，誤差小于5%，是允許的。
4）驗(yàn)算帶速：
帶的速度合適。
5）確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距：
① 中心距：
初選中心距
② 基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
對(duì)于A型帶選用
⑥ 實(shí)際中心距：
6）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角：
由
得
主動(dòng)輪上的包角合適。
7）計(jì)算V帶的根數(shù)：
，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-3 得：
；
，查表得：；
由查表得，包角修正系數(shù)
由，與V帶型號(hào)A型查表得：
綜上數(shù)據(jù)，得
取合適。
8）計(jì)算預(yù)緊力（初拉力）：
根據(jù)帶型A型查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-1得：
9）計(jì)算作用在軸上的壓軸力：
其中為小帶輪的包角。
10）V帶傳動(dòng)的主要參數(shù)整理并列表：
帶型
帶輪基準(zhǔn)直徑(mm)
傳動(dòng)比
基準(zhǔn)長(zhǎng)度(mm)
A
2.5
1250
中心距（mm）
根數(shù)
初拉力(N)
壓軸力(N)
400.7
5
110.8
1095.5
（2）帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1）帶輪的材料：
采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200）
2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式：
V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與V帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動(dòng)機(jī)，較小，所以采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)帶輪。
5.1.2 其他V帶的設(shè)計(jì)
同理算得5、6帶傳動(dòng)的參數(shù)如下：
帶型
帶輪基準(zhǔn)直徑(mm)
傳動(dòng)比
基準(zhǔn)長(zhǎng)度(mm)
A
2.5
1250
中心距（mm）
根數(shù)
初拉力(N)
壓軸力(N)
400.7
5
110.8
1095.5
6、7帶傳動(dòng)的參數(shù)如下：
帶型
帶輪基準(zhǔn)直徑(mm)
傳動(dòng)比
基準(zhǔn)長(zhǎng)度(mm)
A
2.5
1250
中心距（mm）
根數(shù)
初拉力(N)
壓軸力(N)
400.7
5
110.8
1095.5
5.2 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)
（1）選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類(lèi)型
傳動(dòng)參數(shù)：；；
根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用阿基米德蝸桿即ZA式。
（2）選擇材料
設(shè)滑動(dòng)速度：
蝸桿選45鋼，齒面要求淬火，硬度為45-55HRC.
蝸輪用ZCuSn10P1,金屬模制造。
為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造
① 確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)選用的蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度＞45HRC，可從文獻(xiàn)[1]P254表11-7中查蝸輪的基本許用應(yīng)力
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
壽命系數(shù)
則
② 確定許用彎曲應(yīng)力
從文獻(xiàn)[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù)
（1）按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)
① 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。
式中：
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表11-3，可知傳動(dòng)比為80時(shí)可選定蝸桿頭數(shù)、蝸桿齒數(shù)如下：
蝸桿頭數(shù)：
渦輪齒數(shù)：
渦輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
因工作中載荷平穩(wěn)，取載荷分布不均系數(shù)；由文獻(xiàn)[1]P253表11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不大，工作沖擊不大，可取動(dòng)載系；則
選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSn10P1匹配的緣故，有故有：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11-3
得應(yīng)取蝸桿模數(shù)：
取蝸桿直徑系數(shù)：
蝸桿分度圓直徑：
蝸桿導(dǎo)程角：
渦輪分度圓直徑：
變位系數(shù)：
中心距：
渦輪圓周速度：
（4）蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
① 蝸桿
軸向尺距
直徑系數(shù)
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
蝸桿螺線(xiàn)部分長(zhǎng)度：取60mm
② 蝸輪
蝸輪齒數(shù)
蝸輪分度圓直徑
齒頂直徑
齒根圓直徑
咽喉母圓半徑
渦輪外圓直徑
渦輪寬度
（5）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
當(dāng)量齒數(shù)
根據(jù)
從圖11-9中可查得齒形系數(shù)Y=2.37
螺旋角系數(shù)：
許用彎曲應(yīng)力：
可以得到：<
因此彎曲強(qiáng)度是滿(mǎn)足的。
（6）驗(yàn)算效率
已知；；與相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)。
從文獻(xiàn)[1]P264表11-18中用差值法查得： 代入式中，得大于原估計(jì)值，因此不用重算。
（7）精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定
考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從GB/T10089-1988圓柱蝸桿，蝸輪精度選擇8級(jí)精度，側(cè)隙種類(lèi)為f，標(biāo)注為8f GB/T10089-1988。然后由有關(guān)手冊(cè)查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度，此處從略。詳細(xì)情況見(jiàn)零件圖。
（8）蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算
由于傳動(dòng)效率較低，對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的蝸桿傳動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生較大的熱量。如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散去，則系統(tǒng)的熱平衡溫度將過(guò)高，就會(huì)破壞潤(rùn)滑狀態(tài)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)一步惡化。
初步估計(jì)散熱面積：
取(周?chē)諝獾臏囟?為。
5.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
5.3.1 齒輪副9、10設(shè)計(jì)
已知：
（1）選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)
采用7級(jí)精度由表6.1選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。
選小齒輪齒數(shù)
大齒輪齒數(shù)
（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即
1） 確定公式各計(jì)算數(shù)值
① 試選載荷系數(shù)
② 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
③ 小齒輪相對(duì)兩支承對(duì)稱(chēng)分布，選取齒寬系數(shù)
④ 由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù)
⑤ 由圖6.14按齒面硬度查得
小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
⑥ 由式6.11計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
⑦ 由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)
⑧ 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得
⑨ 計(jì)算
試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值
計(jì)算圓周速度v
計(jì)算齒寬b
計(jì)算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù)
齒高
計(jì)算載荷系數(shù)K
根據(jù)，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)
假設(shè)，由表查得
由表6.2查得使用系數(shù).1
由表查得
查得
故載荷系數(shù)
（10）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得
（11）計(jì)算模數(shù)ｍ
（3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
①確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值
由圖6.15查得
小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.2，由式得
計(jì)算載荷系數(shù)
② 查取齒形系數(shù)
由表6.4查得
③ 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得
④ 計(jì)算大小齒輪的，并比較
大齒輪的數(shù)據(jù)大
⑤ 設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)3.52，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m＝4mm
按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑
算出小齒輪齒數(shù) 取
大齒輪齒數(shù) 取
（4）幾何尺寸計(jì)算
① 計(jì)算分度圓直徑
② 計(jì)算中心距
③ 計(jì)算齒寬寬度取B2=80mm, B1=85mm
圓柱齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下：
序號(hào)
名稱(chēng)
符號(hào)
計(jì)算公式及參數(shù)選擇
1
齒數(shù)
Z
25，135
2
模數(shù)
m
4mm
3
分度圓直徑
4
齒頂高
5
齒根高
6
全齒高
7
頂隙
8
齒頂圓直徑
9
齒根圓直徑
10
中心距
5.3.2 其他各齒輪副的設(shè)計(jì)
（1）16、17齒輪副
同理可算得：
（2）18、19齒輪副
同理可算得：
5.4 軸及軸上零件的設(shè)計(jì)
5.4.1渦輪軸及軸承、鍵的設(shè)計(jì)
（1）尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
1）軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1
，，
2）初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3，取，于是得：
該處開(kāi)有鍵槽故軸徑加大10％～15％，且高速軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。??；。
3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
（a）為了滿(mǎn)足聯(lián)軸器的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長(zhǎng)度。
(b) 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6205，故，，軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度軸肩高度，取，因此，取。
(c) 齒輪處由于齒輪分度圓直徑，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度B=47mm，齒故取。另考慮到齒輪端面與箱體間距10mm以及兩級(jí)齒輪間位置配比，取，。
4）軸上零件的周向定位
查機(jī)械設(shè)計(jì)表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面。
（2）強(qiáng)度校核計(jì)算
1）求作用在軸上的力
已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說(shuō)明皆查此書(shū)）式(10-14)，則
2）求軸上的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于6205型深溝球軸承，由手冊(cè)中查得a=16mm。因此，軸的支撐跨距為L(zhǎng)1=72mm。
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
，
，
C截面彎矩M
總彎矩
扭矩
3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。
4）鍵的選擇
采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是過(guò)渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。
5.4.2 其他軸的設(shè)計(jì)
渦輪軸：
第一級(jí)輸出帶輪軸：
第二級(jí)輸出帶輪軸：
第三級(jí)輸出帶輪軸：
第一級(jí)輸出齒輪軸：
第二級(jí)輸出齒輪軸（導(dǎo)輥軸）：
5.5 導(dǎo)輥、轉(zhuǎn)刷、機(jī)架等零件的設(shè)計(jì)
5.5.1 導(dǎo)輥
導(dǎo)輥結(jié)構(gòu)如下：
5.5.2 轉(zhuǎn)刷
轉(zhuǎn)刷結(jié)構(gòu)如下：
總 結(jié)
在這次畢業(yè)論文的寫(xiě)作的過(guò)程中，我擁有了無(wú)數(shù)難忘的感動(dòng)和收獲。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)所學(xué)內(nèi)容的綜合考察，使我的理論知識(shí)，動(dòng)手能力，軟件使用能力及分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力都有了顯著提高。
本次論文中針對(duì)洗瓶機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我也進(jìn)一步了解了科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)的基本過(guò)程和其中的嚴(yán)謹(jǐn)性，加深了對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解和應(yīng)用，這些對(duì)我掌握知識(shí)的深度和廣度，運(yùn)用理論知識(shí)結(jié)合實(shí)際去處理問(wèn)題的能力、實(shí)踐能力、外語(yǔ)水平、計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平及口頭表達(dá)能力都有了很好的訓(xùn)練；在收集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的過(guò)程中很好的掌握了提升機(jī)制動(dòng)裝置理論；對(duì)所學(xué)的課本知識(shí)也有了更深的體會(huì)，是理論結(jié)合實(shí)際的一次升華。
總之，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深刻體會(huì)到要做好一個(gè)完整的事情，需要有系統(tǒng)的思維方式和方法，對(duì)待要解決的問(wèn)題，要耐心、要善于運(yùn)用已有的資源來(lái)充實(shí)自己。
參考文獻(xiàn)
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致 謝
經(jīng)過(guò)這幾個(gè)月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及同學(xué)們的幫助與支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。
在這里首先要感謝我的導(dǎo)師***老師。***老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，論文寫(xiě)作等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是他們?nèi)匀患?xì)心地糾正我論文中的錯(cuò)誤。除了敬佩老師的專(zhuān)業(yè)水平外，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。
其次，我還要特別感謝我的母校，為我提供了一個(gè)先進(jìn)的學(xué)習(xí)、工作環(huán)境，能讓我順利完成自學(xué)考試的各個(gè)課程。特別是學(xué)院的各位老師，為我們打下了堅(jiān)實(shí)的機(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)；老師們不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向老師們致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)，在這四年里給予我的支持與幫助。
最后，請(qǐng)讓我將這篇學(xué)士學(xué)位論文獻(xiàn)給我的父母親，感謝他們的養(yǎng)育之恩，感謝他們使我成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有用的人，他們的關(guān)懷、支持和鼓勵(lì)是我所有信念的力量源泉。
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