畢業(yè)論文-自動洗瓶機(jī)

1、機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)論文任務(wù)書院系機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械工程及其自動化學(xué)號姓名1、畢業(yè)論文題目：化妝瓶自動清洗系統(tǒng)設(shè)計2、畢業(yè)論文任務(wù)及要求： 設(shè)計一個自動清洗系統(tǒng)，能夠在化妝品玻璃瓶不相互碰撞的情況下完成噴洗滌液、清水、空氣三個工位。（1）通過各種渠道找資料，借鑒已經(jīng)成功投產(chǎn)的洗瓶機(jī)的結(jié)構(gòu)，確定翻轉(zhuǎn)和夾緊的方式；（2）根據(jù)廠方要求，完成設(shè)計每個工位時間的確定分配；（3）選用合適的零部件實(shí)習(xí)自動噴洗滌液、清水和空氣的功能；（4）計算控制瓶子翻轉(zhuǎn)和夾緊的空間凸輪的方程；（5）用UG建模，畫出三維圖（包括裝配圖和主要零件的零件圖）；（6）完成畢業(yè)論文。要求：（1）整個機(jī)械的總體方案設(shè)計；（2）八

2、工位旋轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計；（3）生產(chǎn)率每秒出一個瓶子（即每小時3600個瓶），要求速度可調(diào)； （4）要求設(shè)計的系統(tǒng)能在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用；3、畢業(yè)論文應(yīng)完成的項(xiàng)目內(nèi)容：進(jìn)度安排和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)第15周：搜集有關(guān)資料并了解現(xiàn)已有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，確定項(xiàng)目總體方案；第37周：初步繪制總體方案三維草圖，項(xiàng)目的初步預(yù)算（初步選定電機(jī)，同步帶，傳送鏈和鏈輪，液壓泵，電磁換向閥等規(guī)格，數(shù)量和價格）；第711周：繪制項(xiàng)目的精確關(guān)鍵零件三維圖和三維裝配圖，詳細(xì)的計算關(guān)鍵零部件的尺寸；第12周：運(yùn)用UG進(jìn)行運(yùn)動仿真和ANSYS有限元進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析。第1316周：購買材料和要加工的物品，進(jìn)行實(shí)物安裝；第15周：反復(fù)檢查修改

3、，完成所有資料，準(zhǔn)備答辯；第16周：答辯。4、主要參考文獻(xiàn)資料：1 陳東.機(jī)械設(shè)計.北京：電子工業(yè)出版社，20102 孫恒，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理.北京：高等教育出版社，20063 互換性與技術(shù)測量，電子工業(yè)出版社，楊鐵牛主編，20104 Sclater，N Chironis,N.P主編；鄒平 譯.機(jī)械設(shè)計使用機(jī)構(gòu)與裝置圖冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20075 楊光.精通UG NX5.0中文版產(chǎn)品設(shè)計.北京：電子工業(yè)出版社，20086 陳錦昌.計算機(jī)工程制圖3版.廣州：華南理工大學(xué)出版社，20047 陳錦昌.計算機(jī)工程制圖習(xí)題集3版.廣州：華南理工大學(xué)出版社，20058 單祖輝.材料力學(xué)3版.

4、北京：高等教育出版社，20099 Dieter Muhs,Herbert Wittel,Manfred Becker,Dieter Jannasch,Joachim Voiek.編著；孔建益 譯.機(jī)械設(shè)計(原書*第16版).北京：機(jī)械工業(yè)設(shè)計出版社10 Dieter Muhs,Herbert Wittel,Manfred Becker,Dieter Jannasch,Joachim Voiek.編著；孔建益 譯.機(jī)械設(shè)計 表格手冊(原書*第16版).北京：機(jī)械工業(yè)設(shè)計出版社11成大先.機(jī)械設(shè)計手冊（第五版）：單行本.機(jī)械制圖.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2010院長（主任）簽發(fā)： 指導(dǎo)教師簽名：時間

5、： 年 月 日 時間： 年 月 日畢業(yè)論文成績評定表院系專業(yè)學(xué)號姓名1、指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師評定成績： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 年 月 日2、評閱教師評語：評閱教師評定成績： 評閱教師簽名： 日期： 年 月 日 3、答辯成績： 答辯小組組長簽名： 日期： 年 月 日 4、答辯委員會評語：畢業(yè)論文終評成績：答辯委員會主任簽名： 答辯委員代表簽名： 日期： 年 月 日 日 日期： 年 月 日 化妝瓶自動清洗系統(tǒng)設(shè)計 摘要：本畢業(yè)設(shè)計的目的是結(jié)合實(shí)際運(yùn)用本科里所學(xué)的專業(yè)理論，設(shè)計出一個能夠適用于一定高度變動的化妝瓶的自動清洗系統(tǒng)的機(jī)械部分，達(dá)到理論能聯(lián)系到實(shí)際。主要內(nèi)容是運(yùn)用機(jī)械設(shè)計和機(jī)械原理的專

6、業(yè)知識，通過用UG三維建模的方法，設(shè)計出能夠滿足生產(chǎn)要求的機(jī)構(gòu)，包括傳動機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、軸系設(shè)計和各傳動件的校核，并保證系統(tǒng)的合理性和可靠性。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計、合理性、可靠性Abstract：The purpose of this graduation project is to combine the practical application of what we have learned in the course of professional theory and design the automatic the mechanical part of a cleaning

7、system that are suitable for the cosmetic bottles of a certain height changes .In that way,we can make the theory to be linked to the actual reach. The main content is to use the principle of mechanical design and mechanical expertise, by using a three-dimensional modeling UG method devised to meet

8、the production requirements of the institutions, including transmission mechanism, clamping mechanism, tilting mechanism, shaft design and various transmission parts checking, and to ensure the rationality and reliability of the system.Keywords: mechanical design, rationality and reliability. 第一章 緒論

9、21.1 課題來源及研究的目的和意義；21.2 國內(nèi)外自動洗瓶機(jī)的研究現(xiàn)狀及分析；31.3 本課題研究的主要內(nèi)容；41.4 具體研究方案和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)；41.5 方案的擬訂5第二章：設(shè)計過程82.1 電機(jī)參數(shù)選擇82.2 同步帶的設(shè)計92.3 傳動鏈的設(shè)計112.4 夾子設(shè)計122.5 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計132.6 軸的設(shè)計132.7 傳動軸軸端聯(lián)軸器的選用162.8鍵的設(shè)計162.9 齒輪的設(shè)計172.10軸承校核192.11 螺紋設(shè)計21第三章 總結(jié)22 第一章 緒論1.1 課題來源及研究的目的和意義； 隨著大氣污染和紫外線傷害的加劇，專業(yè)的化妝品在將來的會越來越收到人們的青睞。化妝市場近年

10、來一直保持著較高的增長速度，預(yù)計2012年，市場銷售將超過三百億人民幣。而據(jù)中國香化協(xié)會兩年前的報告顯示，我國化妝品行業(yè)有生產(chǎn)企業(yè)三千二百余家，2010年銷售額一千五百三十多億元，與2006年相比年平均增長為百分之九左右，化妝品進(jìn)口額九點(diǎn)九七億美元，出口額十六點(diǎn)二億美元，2011年化妝品市場零售總額為一千三百七十二多億元。加上現(xiàn)在我國經(jīng)濟(jì)正處在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型階段，勞動力價格不斷增加，這種大背景也要求了企業(yè)追求更高的自動化水平。所以在化妝品制造行業(yè)里，像化妝品的瓶子的清洗工作就是要求有一臺自動清洗瓶子的機(jī)器，以滿足廣大的生產(chǎn)需求，同時又提高生產(chǎn)效率，節(jié)省更多勞動力，降低成本，我們在工廠里面看到，有六個

11、人在清洗瓶子的崗位上擺放瓶子和收拾瓶子，勞動力消耗多，而且效率低，如果設(shè)計出的洗瓶機(jī)能在實(shí)際中得到應(yīng)用，只需兩個工人，一個負(fù)責(zé)上料，一個負(fù)責(zé)下料，就能節(jié)省四個勞動了，而且生產(chǎn)效率也提高。通過在學(xué)校里學(xué)到的理論知識和外面工廠的生產(chǎn)需要緊密聯(lián)系起來，使我們學(xué)到的東西不至于只是紙上談兵，而是切切實(shí)實(shí)為社會解決一點(diǎn)實(shí)際問題。化妝品行業(yè)的旺盛和迎合國內(nèi)市場的需要，是本課題研究的的主要意義，通過本次畢業(yè)設(shè)計來將以前所學(xué)的機(jī)械專業(yè)知識融會貫通，提高設(shè)計能力和豐富設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，使四年所學(xué)的知識和能力有個提升。1.2 國內(nèi)外自動洗瓶機(jī)的研究現(xiàn)狀及分析； 外國洗瓶機(jī)涉及到用電氣保護(hù)，光電傳感器，變頻器調(diào)整速度，PLC

12、等可編程控制等高新技術(shù)，集機(jī)械，電氣，儀表一體化，結(jié)構(gòu)緊湊，合理的材料選擇，適當(dāng)?shù)钠胶猓踩煽?一言蔽之，就是技術(shù)成熟，自動化水平高。國內(nèi)的洗瓶機(jī)總體來說水平還是和外國的有一定的差距，主要是分類如下表1-1所示：表1-1 洗瓶機(jī)的特點(diǎn) 類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)轉(zhuǎn)盤式洗瓶機(jī)成本低，易于制造半機(jī)械、半手工型的洗瓶機(jī)，機(jī)型落后，自動化水平低履片式洗瓶機(jī)采用了履片，履片前后各有兩對氣動機(jī)械手裝卸玻璃瓶，玻璃瓶洗瓶的工位總是瓶口朝下，利于清洗效果洗瓶和出水或洗滌液不足之處是粗，精洗不能隔離，生產(chǎn)能力低，調(diào)試一定的難度，已逐步淘汰滾筒式洗瓶機(jī)這 種 洗 瓶 機(jī) 的 洗 瓶 工 藝 成 熟，生 產(chǎn) 特 性 符 合 我

13、 國 的 洗 瓶 工 藝，并 適 用 酸 、堿 洗 二 種 工 藝 。 可 靠 較 高 ， 機(jī) 器 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 制 造 和 調(diào) 試 方 便 ， 粗 洗 和 精 洗 兩 道 工 序 可 以 分 離 ， 是 國 外 大 型 履 帶 瓶 托 式 洗 瓶 機(jī) 的 一 種 雛 形對 玻 璃 瓶 幾 何 尺 寸 要 求 精 度 ， 在 國 內(nèi) 玻 璃 瓶尺 寸 的 實(shí) 際 情 況 下 ， 仍 需 要 逐 步 調(diào) 整 ； 而 且 每 道 洗 滌 工 序 后 ， 在 玻 璃 瓶 內(nèi) 仍 有 少 量 殘 留 液 體廂式異端進(jìn)出洗瓶機(jī)自 動 化 水 平 高 ， 容 堿 液 、熱 水、 毛 刷 、 清 水

14、等 洗 滌 功 能 于 一 體 ， 既 可 以 自 動 連 續(xù) 進(jìn) 行 洗 瓶 作 業(yè) ， 又 可 以 防 止 交 叉 污 染結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高1.3 本課題研究的主要內(nèi)容；設(shè)計出一種適合于化妝品的瓶子清潔的洗瓶機(jī)，要求：（1）瓶子之間不能發(fā)生碰撞，以免刮花瓶子表面的電鍍層（2）保證一秒鐘左右清洗出一個瓶子的生產(chǎn)率，要求速度可調(diào) （3）要求只用兩名工人，一個上料，一個下料。1.4 具體研究方案和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)；（1）通過各種渠道找資料，借鑒已經(jīng)成功投產(chǎn)的洗瓶機(jī)的結(jié)構(gòu)，確定翻轉(zhuǎn)和夾緊的方式；（2）設(shè)計八工位旋轉(zhuǎn)工作臺，根據(jù)廠方要求，完成設(shè)計每個工位時間的確定分配；（3）選用合適的零部件實(shí)習(xí)自動

15、噴洗滌液、清水和空氣的功能（4）要求設(shè)計的系統(tǒng)能在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用；表1-2 瓶的尺寸 序號 瓶口直徑（m m） 瓶身直徑（m m） 瓶高（m m）16165342234514632444132418287251533（長）816343428圖1-1 瓶子外形1.5 方案的擬訂根據(jù)要求，1秒鐘洗出一個瓶子，得出各種方案旋轉(zhuǎn)工作臺的角速度，初定旋轉(zhuǎn)工作臺布置八個工位?？傮w方案1：旋轉(zhuǎn)工作臺一個夾子一組，共有8個夾子，則旋轉(zhuǎn)工作臺的角速度為/4 rad/s，回轉(zhuǎn)接頭固定在旋轉(zhuǎn)工作臺上，和旋轉(zhuǎn)工作臺一起旋轉(zhuǎn)，噴洗滌液和噴水、噴高壓空氣的噴頭都再旋轉(zhuǎn)工作臺的上表面，在瓶子翻轉(zhuǎn)180°后先噴洗滌液，再

16、噴清水，最后噴高壓空氣，將瓶子里面的水吹出來，通過如圖所示綠色的軌道來控制夾子的翻轉(zhuǎn)，還有一條如圖所示紅色的軌道控制夾子的開合。上下料的位置在對稱與回轉(zhuǎn)中心軸的兩側(cè)。 圖1-2 方案1總體方案2：旋轉(zhuǎn)工作臺4個夾子一組，有8組，共有32個夾子，則旋轉(zhuǎn)工作臺的角速度為/16 rad/s，回轉(zhuǎn)接頭也是固定在旋轉(zhuǎn)工作臺上，和旋轉(zhuǎn)工作臺一起旋轉(zhuǎn)，噴洗滌液和噴水、噴高壓空氣的噴頭則都固定在夾子組下面的和圓筒相連接的板上（如圖所示綠色的板上），在瓶子翻轉(zhuǎn)180°后先噴洗滌液，再噴清水，最后噴高壓空氣，將瓶子里面的水吹出來，通過在圓筒上的軌道來控制夾子組的翻轉(zhuǎn)，也是通過用軌道來控制夾子的開合。圓筒

17、是固定在機(jī)架上不運(yùn)動的，里面空心，同步帶輪和軸承都在里面。上下料的位置的角度是九十度，這樣就可以多利用旋轉(zhuǎn)工作臺的工位，使噴洗滌液和噴水、噴高壓空氣有更多的時間來完成，也有利于液體從瓶里面排出來，干燥效果更好。圖1-3方案2 圖1-4 方案4總體方案3：方案3和方案2基本相同，是在方案2的基礎(chǔ)上加以改動，主要的變動地方在于安裝夾子組的安裝和夾子組和旋轉(zhuǎn)工作臺的連接方式。還是通過軌道來控制夾子的開合和夾子組的翻轉(zhuǎn)。不同的是中間部分沒有圓筒，控制夾子組翻轉(zhuǎn)的軌道和控制夾子開合的軌道均固定在機(jī)架上面?？傮w方案4：方案四為自動洗瓶機(jī)的最終方案，由于前面的方案忽略了動力的傳動方向，如果只用三根軸的傳動，

18、瓶子的運(yùn)動方向和夾子的運(yùn)動方向相互矛盾，所以必須加多一根傳動軸，將和電機(jī)通過聯(lián)軸器相連接的傳遞動力的軸分離出來，不和旋轉(zhuǎn)工作臺相連接。整個清洗系統(tǒng)的動力源只有一個，通過一根傳動軸將動力傳遞到旋轉(zhuǎn)工作臺和上下料架。傳動軸上分別安裝著兩個同步帶輪和一個圓柱直齒齒輪，旋轉(zhuǎn)工作臺是通過圓柱直齒齒輪來傳遞動力，這樣通過齒輪傳動，使得轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)工作臺的方向和傳動軸的方向相反，而上下料架和傳動軸是通過同步帶輪來傳遞動力的，上下料架的旋轉(zhuǎn)方向和傳動軸的旋轉(zhuǎn)方向相同，這樣就使得上下料架處的瓶子的運(yùn)動方向和旋轉(zhuǎn)工作臺上夾子方向在相切處速度相同。而和旋轉(zhuǎn)工作臺相連接的旋轉(zhuǎn)軸因?yàn)橐惭b控制噴射清水、洗滌液和高壓空氣用的

19、回轉(zhuǎn)接頭，回轉(zhuǎn)接頭要固定好旋轉(zhuǎn)和靜止的兩部分，安裝部分又不能和輸送清水、洗滌液和高壓空氣用的軟管相干涉，所以只能將旋轉(zhuǎn)軸做成空心的，在中間安放一根固定的軸來固定回轉(zhuǎn)接頭的靜止的一端。時間分配方案： 根據(jù)1秒鐘洗出一個化妝瓶子的要求，旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)周期是32 s，時間分配如下：4個瓶子的夾緊4 s夾子組的翻轉(zhuǎn)2 s洗滌液2.5 s清水2.5 s高壓空氣2s夾子組回翻2s松開瓶子2s。 而根據(jù)一秒鐘洗出一個瓶子的生產(chǎn)要求，旋轉(zhuǎn)工作臺的角速度為=/16，每個夾子的角度為11.25°，根據(jù)上述的時間分配，夾子組的反轉(zhuǎn)和夾子夾瓶子的開合情況如下圖所示：松開和夾緊相差90°，兩個翻轉(zhuǎn)

20、相差135°。傳動方案的擬訂：動力從中間軸輸入，電機(jī)通過和聯(lián)軸器和中間輸入軸相連，中間旋轉(zhuǎn)軸安裝了兩個同步帶輪，分別將動力傳動到上料架和下料架的轉(zhuǎn)軸，而料架和下料架則是通過鏈傳動來帶動瓶子的運(yùn)輸運(yùn)動。 第二章：設(shè)計過程2.1 電機(jī)參數(shù)選擇1、 由于自動洗瓶機(jī)的旋轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)速很慢，導(dǎo)致傳動軸的轉(zhuǎn)速也很慢，每分鐘只轉(zhuǎn)3.75周，而一般的電機(jī)正常的轉(zhuǎn)速是一千五百轉(zhuǎn)每分鐘左右，所以要選用減速電機(jī)，減速比是1:400左右。除了考慮功率方面的因素，還要考慮轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的要求及機(jī)械的其他方面要求；安裝的空間要求。要求考慮安裝的空間是否足夠，安裝固定是否可能，包括位置及固定的操作空間是否足夠和減速電

21、動機(jī)輸出軸與工作機(jī)械傳動件的連接方式；經(jīng)濟(jì)性，即同樣的傳動效果，選用哪一種類型的減速電動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性更好些。此時需要考慮使用壽命、購置費(fèi)和保養(yǎng)成本。 初步估算，由于夾子夾緊瓶子的運(yùn)動中心的直徑取D=1288 m m，上下料用的傳動鏈鏈輪取5 3齒，根據(jù)機(jī)械設(shè)計的公式，鏈輪分度圓直徑d =4 2 9 m m，帶動旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)的扭矩大約需要30 0 N/ m，帶動鏈輪轉(zhuǎn)動的扭矩大約需要30 N/ m, 旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)的角速度為 0 =/ 16 rad / s。傳動鏈的傳動速度要和夾瓶子的夾子夾瓶子處的線速度相同，即D/ 2 x 0 =d/ 2 x 1， 1 =25/ 132rad / s。根據(jù)旋轉(zhuǎn)

22、工作臺和傳動鏈鏈輪的角速度，可得出兩者的轉(zhuǎn)速， ，。根據(jù)功率公式得，旋轉(zhuǎn)工作臺的功率為，=58.90+17.67x2=94.24w。根據(jù)生產(chǎn)要求，我們選用的電機(jī)功率要高于94.24w，轉(zhuǎn)速比較低，按照設(shè)計方案，傳動軸的轉(zhuǎn)速為15/4 r/min3.75 r/min。一般電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500 r/min，所以轉(zhuǎn)速比大約為i=1500/3.75=400。由于設(shè)計的洗瓶機(jī)的傳動軸是直接和電機(jī)通過聯(lián)軸器相連的，所以要選用立式的電機(jī)。減速電動機(jī)的運(yùn)行條件是正常工作條件（無高溫、低溫，一般溫度，低載荷的工作條件），我們在網(wǎng)上瀏覽資料，決定選用淘寶網(wǎng)上型號為NCV40-380-400-S-BT-G1的立式三

23、相減速電機(jī)。當(dāng)齒輪減速電機(jī)在額定工況下運(yùn)行時，定子相電壓與相電流之間的相位差為cosN=0.75,效率4極=0.69,安全系數(shù)取K=3。電機(jī)總功率計算公式為P=P總÷cos÷×K=94.24÷0.75÷0.69×3=546.32w，所以選用750w的電機(jī)。 圖2-1 NCV立式電機(jī)2.2 同步帶的設(shè)計中心軸和上下料架是通過同步帶來連接，傳動動力的。之所以選用同步帶，是因?yàn)橥綆У钠綆虞p而且薄，主要是靠平帶層的齒來傳遞運(yùn)動。由于齒帶是用精密加工的模具鑄造出來的，因此，和齒輪一樣，同步帶也具有一定精度的節(jié)距，因而可以保證傳動的過程中的同

24、步。另一方面，同步帶是通過帶齒來傳動的，而不是通過摩擦傳動的，所以同步帶和V帶、平帶相比，體現(xiàn)出預(yù)緊力小，傳動很平穩(wěn)，沒有噪音，不需要潤滑等諸多優(yōu)點(diǎn)。選用梯形齒同步帶，確定計算功率Pca（Kw）：pca=Ka x P，Ka為同步帶工作情況系數(shù)，P為梯形齒同步帶的傳動功率P=10.86（Kw），查機(jī)械設(shè)計表得，同步帶工作情況系數(shù)Ka=1.6，則計算功率pca=Ka x P=1.6 x 10.86=17.38xKw，(pca=Ka x P=1.6 x 0.75=1.05Kw)而同步帶的轉(zhuǎn)速為。選用梯形齒同步帶的類型：由得，同步帶的計算功率pca=17.38 xKw，轉(zhuǎn)速。查機(jī)械設(shè)計表得，選用L型的

25、梯形齒同步帶。確定帶輪的齒數(shù)Z1 Z2 及帶輪節(jié)圓直徑、小帶輪的齒數(shù)應(yīng)滿足：，查機(jī)械設(shè)計表6-2得=12。取=85，大小帶輪的出動比為i=/=1.5，大帶輪齒數(shù)取=i =127。查機(jī)械設(shè)計附表6-8得，L型的梯形齒同步帶的節(jié)距=9.525 mm(=12.70 mm)，兩個帶輪的節(jié)圓直徑分別為，驗(yàn)證梯形齒同步帶的帶速帶速v應(yīng)當(dāng)滿足<50 m/s，符合要求。確定中心距及同步帶長根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，按照V帶的計算公式來初定中心距a0。=171.7+257.55=429.25mm，所以有343.4858.5，根據(jù)實(shí)際需要，將中心距選取為。(=1.8 x 477=858.6mm)由計算V帶的基準(zhǔn)長度的公

26、式得，=2×858.5+429.25×÷2+2.14=1534.90mm。查機(jī)械設(shè)計附表得，當(dāng)選用帶長代號為600的同步帶時，它的節(jié)線長=1524，一共有160個齒。按照公式計算實(shí)際中心距，可得實(shí)際有中心a的實(shí)際長度距為 確定梯形齒同步帶的寬度根據(jù)公式計算小同步帶帶輪嚙合齒數(shù)得，=41.0941。確定基準(zhǔn)額定功率，對應(yīng)同步帶型基準(zhǔn)寬度的基準(zhǔn)額定功率為，式中為同步帶的基準(zhǔn)額定功率（kw）；為寬度為時同步帶的許用工作應(yīng)力（N），q是寬度為時同步帶的單位長度的質(zhì)量（kg/m），查機(jī)械設(shè)計教材表6-3得，=25.4mm,=244.46N,q=0.095kg/m,v=0.0

27、35m/s。=0.008556kw。（=76.2mm,=2100.85N,q=0.448kg/m,v=0.035m/s。=0.0735kw）計算同步帶帶寬：由同步帶的抗拉強(qiáng)度，計算同步帶的帶寬，帶寬應(yīng)當(dāng)滿足，因?yàn)橥綆У男л喌膰Ш淆X數(shù)為16齒，大于6，所以=1，（）計算同步帶輪軸上的壓力2.3 傳動鏈的設(shè)計上下料用的傳動鏈鏈輪取85齒，根據(jù)機(jī)械設(shè)計的公式，鏈輪分度圓直徑d =429 .61m m， 1 =25/ 132rad / s。根據(jù)旋轉(zhuǎn)工作臺和傳動鏈鏈輪的角速度，可得出兩者的轉(zhuǎn)速，5.625 r / min。根據(jù)功率公式得，鏈要傳動的功率為，選10A。鏈輪齒數(shù)及傳動比的確定按照生產(chǎn)要求

28、，上下料架的兩個鏈輪選擇大小一樣，即傳動比為1。確定鏈型號和節(jié)距P由于自動洗瓶機(jī)是載荷平穩(wěn)，不反轉(zhuǎn)的一般機(jī)械，動力源是電動機(jī)，所以工作系數(shù)=1.0，鏈傳動工作在機(jī)械設(shè)計教材圖711中高峰左側(cè)，表明主要失效形式為鏈板疲勞破壞，即有：3.03。傳送鏈中采用一排鏈，所以多排鏈系數(shù)=1。因?yàn)樵谠O(shè)計鏈傳動時的工作條件和確定額定功率時的工作條件不是完全一致的，所以，要將鏈傳動的功率修正，當(dāng)量單排鏈的功率為：驗(yàn)證鏈速傳動鏈的傳動速度為：，v為傳動鏈鏈速（m/s），n為主動鏈輪的轉(zhuǎn)速（r/min）；z為主動鏈輪的齒數(shù)；p為傳動鏈的節(jié)距（mm），10 A型的滾子鏈的節(jié)距P =15.875 mm。所以傳動鏈的傳動

29、速度=計算鏈節(jié)數(shù)和和中心距初選定中心距a=（3050）P=476.25793.75mm中心距因生產(chǎn)需要定為a=2000 mm，計算鏈節(jié)數(shù)的公式為：計算軸壓力傳動軸上鏈輪的有效壓力Fe=1000P/v=17.67×1000/126.5=139.68N。由于傳動鏈輪是水平放置的，所以壓軸力系數(shù)KFP=1.15×Fe=1.15×139.68=160.64N。鏈輪的設(shè)計鏈輪的材料一般選用40號鋼，熱處理后表面硬度為4050HRC。鏈輪的分度圓直徑為d =429 .61mm,中心孔直徑取dk=42mm齒頂圓直徑為da=P（0.54+cot）=15.875×（0.5

30、4+27.04）=437.90 mm，鏈輪齒側(cè)凸緣直徑dg<p×cot-1.02×h2-0.76，查機(jī)械設(shè)計手冊得10A型傳動鏈內(nèi)鏈板高度h2為15.09mm，即得鏈輪齒側(cè)凸緣直徑dg<413.11mm。輪轂厚度h=K+dk/6+0.01d，因?yàn)閐=429.6mm150mm，所以K=9.5，即有h=K+dk/6+0.01d=9.5+7+4.29=16.79mm。輪轂長度l要求大于2.6h，而小于3.3h，43.654l55.01,取l=45mm。2.4 夾子設(shè)計夾瓶子的夾子的設(shè)計，主要是運(yùn)用到機(jī)械原理中運(yùn)動副的知識，確定連桿機(jī)構(gòu)中連桿和連桿之間的位置關(guān)系。夾子由

31、底座、夾頭，夾板、推桿、銷釘、螺釘和螺母組成。夾頭是用橡膠來做的，由于瓶子的直徑有，夾頭是可以更換的，通過螺釘連接在夾板上。夾板就是用不銹鋼板做成的，通過銷釘、連桿和推桿相連。連接把四個夾子連接在一塊圓弧板上，組成夾子組。自由度計算：F=3N2P=3x52x7=1514=1張開角度：夾板的張開角度和推桿的運(yùn)動幾何關(guān)系如圖所示，當(dāng)推桿推進(jìn)35mm，一邊夾板將會張開27°，兩邊即張開54°。工作原理：夾子中推桿一段和連桿相連，另一端裝著滾子在機(jī)架的一個圓弧軌道上滑動，圓弧軌道只是在上料架和下料架之間的90°安裝，起著頂開夾子，使彈簧處于壓縮狀態(tài)。其他沒有軌道，彈簧自動

32、恢復(fù)原長，使夾子處于夾緊狀態(tài)。圖2-2 夾子的設(shè)計2.5 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計由于旋轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動到和上料架相切處夾瓶子，也就是在之前22.5°一定要完成翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)是有時間的限制的，要求翻轉(zhuǎn)的角度和位置要準(zhǔn)確，所以選用廣泛應(yīng)用于自動機(jī)和自動控制裝置中的凸輪機(jī)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際情況，選用空間凸輪。選用凸輪機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)就是只要凸輪的輪廓曲線被設(shè)計好，在凸輪上運(yùn)動的桿件就能按照預(yù)先設(shè)計好的運(yùn)動軌跡進(jìn)行運(yùn)動，而且響應(yīng)快，還能使機(jī)構(gòu)顯得緊湊，減少不必要的動力源。圖2-3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計空間凸輪的外形如圖所示，外輪廓是個開了槽的圓環(huán)，上下兩端直徑相等的圓弧中間是直線段連接，圓弧過度，形成形封閉。 2.6 軸

33、的設(shè)計 軸作為機(jī)器的重要零件，主要的作用有定位、安裝支承作為輸入輸出傳動件用的齒輪、同步帶輪、聯(lián)軸器，使各個部件之間有確定的位置，不互相干涉。另外，軸也傳遞功率、力和扭矩等，減少機(jī)器所要用的動力源。軸的材料： 軸的設(shè)計首先要根據(jù)工作條件要求，設(shè)計好適當(dāng)?shù)牟牧希谝痪鸵x定能滿足要求的強(qiáng)度的材料，對應(yīng)力集中敏感度低，還應(yīng)該滿足剛度、耐磨性、耐腐蝕性的要求，同時要求具有良好的加工性能。實(shí)際應(yīng)用中軸的材料主要有碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵。此外，在選擇材料時，在滿足材料物理性能時，還要考慮其經(jīng)濟(jì)性能。合金鋼雖然力學(xué)性能好，質(zhì)量輕，能適用于低溫和高溫的工作環(huán)境，但其應(yīng)力集中性高，要通過各種熱處理

34、、化學(xué)處理及表面強(qiáng)化處理等才能充分顯示其優(yōu)越的力學(xué)性能。在一般的工作環(huán)境中，碳鋼的彈性模量和合金鋼的彈性模量十分相近，而且碳鋼有足夠的強(qiáng)度，對應(yīng)力集中性低，容易進(jìn)行機(jī)械加工，價格低，市場供應(yīng)量足，應(yīng)用最廣。 洗瓶機(jī)里面所要用到的軸轉(zhuǎn)速低，功率傳遞也比較小，所以選用45號鋼即能滿足各種要求。軸的材料為經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的45號鋼，硬度為217255HBS。查機(jī)械手冊得，調(diào)質(zhì)過的45號鋼的毛坯直徑小于200HBS，屈服強(qiáng)度極限為640Mpa，彎曲疲勞極限為275Mpa，扭轉(zhuǎn)疲勞極限為155Mpa。由于軸的直徑最多處也小于150mm，用軸的毛坯用軋制圓鋼材毛坯。和電機(jī)相連接的傳遞軸的設(shè)計 由于此軸和電機(jī)相

35、連，要分別通過齒輪和同步帶輪傳遞功率到旋轉(zhuǎn)工作臺和上料架、下料架。功率最大，扭矩也最大。、輸入軸上的功率輸入軸的總功率為=2×17.36+58.90=94.24w，轉(zhuǎn)速為n=15/4=3.75r/min,2、初定軸的最小直徑選軸的材料為鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表，取c=115于是由式初步估算軸的最小直徑由于此處開鍵槽，所以取=40，由于傳動軸連著聯(lián)軸器，所以取 在直徑為段的傳動軸外徑要開螺紋，所以直徑要符合螺紋規(guī)格，取螺母的公稱直徑42mm，在范圍內(nèi)要安裝兩個規(guī)格為M42的螺母和一個墊圈，螺母厚度m=33mm，所以取長度=75mm。取略大于，=50mm，在范圍內(nèi)要安裝兩個同步帶輪，還有一個

36、避免兩個同步帶輪干涉的套筒，套筒取高為8mm，一個同步帶輪的總高度為60mm，所以直徑為段的總長度取135mm。直徑為段的傳動軸由于要安裝圓錐滾子軸承，取=55mm，安裝的圓錐滾子軸承為30311，為了使傳動軸不是處于懸臂狀態(tài)，所以兩個軸承的距離要適當(dāng)增大，取兩個圓錐滾子軸承的距離為200mm，直徑為段的傳動軸的長度取215mm。直徑為段的傳動軸主要是為了配合圓錐滾子軸承的安裝直徑和減小應(yīng)力，圓錐滾子軸承30311的安裝直徑最小為65mm，取裝配時取安裝為67mm，倒45度角，距離為1.5mm。=70mm，長度取15mm。取一個臺階直徑為=75mm，主要作用是支承齒輪，長度為8mm。最后一段直

37、徑為的傳動軸主要是安放軸承，并且在上端開螺紋，緊固齒輪，根據(jù)國標(biāo)中螺紋的規(guī)格，選用M64的螺母，所以=64mm，長度取60mm。根據(jù)安裝需要，在直徑為、段的傳動軸要開鍵槽。傳動軸的工藝性：取傳動軸的倒角為2×45°，按照規(guī)定確定各軸肩的圓角半徑，各個鍵槽都在傳動軸的同一圓周方位上。3、 傳動軸上的載荷由于傳動軸上是豎直安裝的，傳遞動力轉(zhuǎn)矩的齒輪是直齒齒輪，齒輪和同步帶輪受的力都是只有圓周力，徑向力和軸向力都為零，也就是傳動軸只是受到扭矩。電機(jī)和聯(lián)軸器連接軸出的鍵槽規(guī)格為12×8×50，鍵槽深度t，根據(jù)材料力學(xué)抗扭截面系數(shù)，查閱機(jī)械手冊得軸上鍵槽深度=5m

38、m，抗扭截面系數(shù)=12566.37-918.75=11647.62最大切應(yīng)力可得，。同步帶輪處的鍵槽規(guī)格為16×10×100，查閱機(jī)械手冊得軸上鍵槽深度=5.5mm，根據(jù)傳遞的功率相等，傳動鏈輪轉(zhuǎn)動需要的扭矩為30N.m,由公式得傳遞功率為17.67w，進(jìn)而求得大同步帶輪的傳遞功率時的扭矩為44.99645.0N.m.抗扭截面系數(shù)=24543.69-1745.62=22801.07最大切應(yīng)力齒輪處的鍵槽規(guī)格為18×11×16，查閱機(jī)械手冊得軸上鍵槽深度=7 mm，根據(jù)傳遞的功率相等，旋轉(zhuǎn)工作臺的扭矩為300N.m,由公式得傳遞功率為58.90w，進(jìn)而求得

39、小齒輪的傳遞功率時的扭矩為150N.m.抗扭截面系數(shù)=51471.85-3198.23=48273.62，最大切應(yīng)力可得，所有的鍵槽處的最大切應(yīng)力均小于調(diào)質(zhì)過的45號鋼的扭轉(zhuǎn)疲勞極限=155Mpa，故安全。和旋轉(zhuǎn)工作臺相連的旋轉(zhuǎn)軸的校核中間旋轉(zhuǎn)軸由于是空心的，近似計算時鍵槽忽略不計，根據(jù)空心軸的抗扭截面系數(shù)，計算得=0.2×27000×0.9375=5062.5，旋轉(zhuǎn)軸的扭矩為T=300N.m,得在直徑最小處的最大切應(yīng)力，小于調(diào)質(zhì)過的45號鋼的扭轉(zhuǎn)疲勞極限=155Mpa，故安全。上下料架處的傳動鏈輪軸的校核由于驅(qū)動上下料架的傳動鏈輪的扭矩為30N.m,在傳動鏈鏈輪處的安裝直

40、徑較小，為d=42mm的實(shí)心軸處開鍵槽，只需在此次校核即可。所用平鍵的規(guī)格為12×8×32，鍵槽深度t，根據(jù)材料力學(xué)抗扭截面系數(shù)，查閱機(jī)械手冊得軸上鍵槽深度=5mm，抗扭截面系數(shù)=14547.14-26.43=14520.71,最大切應(yīng)力可得，,小于調(diào)質(zhì)過的45號鋼的扭轉(zhuǎn)疲勞極限=155Mpa，故安全。2.7 傳動軸軸端聯(lián)軸器的選用 傳動軸所需要傳動的轉(zhuǎn)矩為，查機(jī)械設(shè)計教材附表15-4查取聯(lián)軸器的工作情況系數(shù)K=1.3，計算轉(zhuǎn)矩=KT=312N.m。由于新型梅花聯(lián)軸器具有緩沖減震，不需要潤滑，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有一定的補(bǔ)償兩軸偏移的能力，適用于載荷變化不大，工作啟動頻

41、繁的中低速、中小功率的傳動，比較適合洗瓶機(jī)的工作情況，根據(jù)轉(zhuǎn)矩的大小，選用J型LMS5的聯(lián)軸器。2.8鍵的設(shè)計普通平鍵的選擇 因?yàn)檩S上的載荷均為靜載荷，沒有沖擊，而且安裝零件要求有一定的定心要求，所以選用定位好的普通平鍵，鍵的材料取45號鋼，查機(jī)械設(shè)計手冊得：聯(lián)軸器連接的平鍵為選單圓頭平鍵GB/1095-2003 b=12mm h=8mm ,取l=32mm 鏈輪的平鍵為選A型圓頭平鍵GB/1095-2003 b=12mm h=8mm ,取l=32mm同步帶輪：選普通A型圓頭平鍵 GB/1095-2003 b=14mm h=9mm,取l=100mm齒輪：選普通A型圓頭平鍵 鍵 GB/1095-2

42、003 b=18mm h=11mm,取l=28mm鍵的校核 對于靜連接，普通平鍵的失效形式一般是鍵、軸或者是軸轂中較弱的零件的工作面被壓潰，所以耐磨性計算和強(qiáng)度計算是鍵連接的只要計算。而相對而言，被連接件的輪轂的鍵槽深度較小，輪轂材料的強(qiáng)度也最弱，輪轂的計算為平鍵連接的校核計算。 齒輪處大齒輪傳遞的扭矩最大，而兩個齒輪處的鍵是同一種規(guī)格的，因此只需要校核大齒輪處的鍵即可。鍵、軸、連接零件的輪轂的材料都是鋼，鍵的工作長度l=L-b=28-18=10mm，接觸高度為k=0.4h=0.4×11=4.4mm靜連，接的強(qiáng)度條件為，查機(jī)械設(shè)計手冊得，被連接零件為鋼時，許用擠壓應(yīng)力為=7080Mp

43、a，<，滿足鍵連接的擠壓強(qiáng)度要求，故安全。 鏈輪處的鍵強(qiáng)度校核：鏈輪處要傳遞的扭矩為30N.m，鏈輪處的鍵的規(guī)格尺寸為b=12mm h=8mm ,取l=32mm，鏈輪的材料是40號鋼，鍵、軸、連接零件的輪轂的材料都是鋼，鍵的工作長度l=L-b=32-12=20mm，接觸高度為k=0.4h=0.4×8=3.2mm靜連，接的強(qiáng)度條件為，查機(jī)械設(shè)計手冊得，被連接零件為鋼時，許用擠壓應(yīng)力為=7080Mpa，<，滿足鍵連接的擠壓強(qiáng)度要求，故安全。2.9 齒輪的設(shè)計根據(jù)傳動方案，齒輪傳動的力矩和功率都不大，傳動速度較低，屬于低速級，因此采用直齒圓柱齒輪傳動。選擇小齒輪材料為鍛鋼中的中

44、碳合金鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為241289HBS，取270，大齒輪材料為鍛鋼中的中碳鋼鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為217255HBS取240HBS，大小齒輪的硬度差為30HBS，選用8級精度。對于開式軟齒面，小齒輪齒數(shù)不宜太大，選，安裝設(shè)計要求，齒輪傳動比為2，,大齒輪齒數(shù)。由機(jī)械設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即確定公式各計算數(shù)值（） 試選載荷系數(shù)（） 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為T=150.0 N.m（） 查機(jī)械設(shè)計教科書得，懸臂布置的軟齒面的圓柱齒輪齒寬系數(shù)中選取齒寬系數(shù)取0.4。（） 由表查得材料的彈性影響系數(shù)得鍛鋼的彈性影響系數(shù)（） 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（） 由式計算應(yīng)力循

45、環(huán)次數(shù)假設(shè)該洗瓶機(jī)是平穩(wěn)工作，轉(zhuǎn)動的方向不變，工作壽命為10年，每年工作250天，一班制工作。（）由圖查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)（）計算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為，安全系數(shù)為S=1，由式得試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值計算圓周速度v 計算低速軸的齒輪圓周力，則 查教材附表8-2的使用系數(shù)=1.0，由教材附圖8-1查得動載荷系數(shù)=1.05根據(jù)未經(jīng)表面硬化的齒輪齒間載荷分配系數(shù)，選擇軟齒面及裝配時不做檢驗(yàn)調(diào)整，7級精度載荷分布系數(shù)，則故按實(shí)際的載荷系數(shù)校正小齒輪的直徑計算齒寬 取整后，模數(shù)取m=6mm 分度圓直徑=6×17=102mm 中心距2.10軸承校核旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)軸處的圓

46、錐滾子軸承的校核（1） 軸承參數(shù) 用軸承為圓錐滾子軸承，型號為30311，查機(jī)械設(shè)計手冊得軸承參數(shù)為：軸徑 d=55mm，轉(zhuǎn)速Cr=152KN，C0r=188KN，e=0.35,Y=1.7，e=1.5tan。（2）軸承的計算根據(jù)旋轉(zhuǎn)工作臺的額定扭矩T=300N.m，圓錐滾子軸承的受力分析如下圖所示圖2-4 軸承的受力分析圖齒輪的圓周力為=5.882KN,直齒圓柱齒輪的壓力角為=20°，徑向力為=364.0 N。通過畫圖軟件分析，可得旋轉(zhuǎn)軸的體積為1.397，軸的材料為45號鋼，密度為7.85kg/，旋轉(zhuǎn)工作臺的材料為鋁合金，密度為2.80kg/，軸向力一部分為旋轉(zhuǎn)軸的自身重力，則軸承

47、的軸向力為=Mg=384.2N，圓錐滾子軸承的一部分軸向附加力，由于軸的受力是一個方向的，旋轉(zhuǎn)軸有向下移動的趨勢，根據(jù)軸承安裝結(jié)構(gòu)，上端的圓錐滾子軸承被壓緊，下端的圓錐滾子軸承被放松。因此，+=107.5+384.2=491.7N。所以有：=+=107.5+384.2=491.7N，=107.5N。(3)求當(dāng)量動載荷因?yàn)?e=0.35,=0.295<e=0.35，經(jīng)過查表可得：=0.4,=0.4cot=1.5/e4.286, =1，。經(jīng)過查機(jī)械設(shè)計附表13-1可知，平穩(wěn)轉(zhuǎn)動或輕微沖擊的載荷系數(shù)值為1.01.2，取=1.1。可得兩個圓錐滾子軸承的當(dāng)量動載荷（4）求軸承壽命假如洗瓶機(jī)的使用年

48、限為10年，及工作小時t=10×250×8=20000，滿足壽命要求。(4) 求額定靜動載荷軸向力為=491.7N，徑向力為=364.0N查機(jī)械設(shè)計教材附表得，圓錐滾子軸承的靜載荷系數(shù)為X0=0.5，Y0=0.22/tan=0.22×1.5/0.35=0.94,則當(dāng)量靜載荷為：=0.5×364.0+0.94×491.7=644.198N。因?yàn)樽詣酉雌繖C(jī)的運(yùn)動平穩(wěn)，但是對旋轉(zhuǎn)的精度要求比較高，否則夾子和瓶口的位置對不上，正常使用，選取安全系數(shù)S0=2.5，所以有額定靜載荷C0為：C0=S0×P0=2.5×644.198=161

49、0.50N<Cr=152000N。因?yàn)樽詣酉雌繖C(jī)的轉(zhuǎn)速很慢，所以極限轉(zhuǎn)速不用校核。中間傳動軸處的圓錐滾子軸承的校核傳動軸的徑向力和旋轉(zhuǎn)軸的徑向力由于是作用力與反作用力的關(guān)系，且壓力角相等=20°，徑向力為=364.0 N，所以徑向力也為軸向力中自身重力方面因?yàn)橹挥休S的自身重力，通過畫圖軟件分析，可得旋轉(zhuǎn)軸的體積為1.253，軸的材料為45號鋼，密度為7.85kg/，軸向力一部分為旋轉(zhuǎn)軸的自身重力，則軸承的軸向力為=Mg=98.36N，=+=107.5+98.36=205.86N,小于旋轉(zhuǎn)軸的軸向力491.7N，前面已經(jīng)校核過傳動軸符合要求，故旋轉(zhuǎn)軸也安全。2.11 螺紋設(shè)計自動洗瓶機(jī)中的螺紋有兩種用途，一種是旋轉(zhuǎn)軸中用來支撐和調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)工作臺高度用的螺紋，此處的螺紋主要是用來承受載荷，定位好，自鎖性好，強(qiáng)度高，所以選擇牙型為三角形，承受載荷為主的選擇普通螺紋。按照設(shè)計要求查機(jī)械設(shè)計手冊得，螺紋的公稱直徑為D=64mm，粗牙螺紋的螺距為6，因?yàn)閱纬搪菁y的自鎖性好，故用單程螺紋，即n=1，導(dǎo)程S=1×6=6，螺旋升角有tan=0.0298，即1.71°。耐磨性計算螺旋中磨損是最主要的一種失效形式，會引起傳動精度下