自動(dòng)洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)

...wd......wd......wd...自動(dòng)洗瓶機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)1緒論洗瓶機(jī)是用來對(duì)待洗瓶子進(jìn)展洗凈清潔的。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，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)作為一種清洗干凈工具，在完成清洗的同時(shí)，現(xiàn)在要求具有消毒、枯燥等功能同時(shí)具備，在完成整個(gè)工作過程中，對(duì)于提高生產(chǎn)能力、保證產(chǎn)品質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低生產(chǎn)本錢、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)展準(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，留給人們最的疑問與擔(dān)憂就是：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)就得依賴于先進(jìn)的清洗消毒工具洗瓶機(jī)。在灌裝生產(chǎn)線的加工生產(chǎn)過程中，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)化的方向開展。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)展的，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)械局部，主要包括主工作部件、輔助工作部件的設(shè)計(jì)。2自動(dòng)洗瓶機(jī)的概況自動(dòng)洗瓶機(jī)作為主要保障灌裝生產(chǎn)線的生產(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)步與開展，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)工作過程中不直接進(jìn)展人工處理的情況下，能自動(dòng)對(duì)瓶子進(jìn)展徹底的清洗、消毒、枯燥等，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)械式操作過程，依托數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)展控制管理，通過數(shù)字化處理能自動(dòng)控制洗瓶機(jī)，進(jìn)展相關(guān)的作業(yè)，能自動(dòng)、徹底、準(zhǔn)確、迅速地對(duì)待洗瓶進(jìn)展清洗、消毒、枯燥并且計(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)的最大開展趨勢(shì)，故僅就自動(dòng)洗瓶機(jī)的開展趨勢(shì)做一些初步的分析與探討。2.1自動(dòng)洗瓶機(jī)開展總趨勢(shì)現(xiàn)代自動(dòng)洗瓶機(jī)的開展主要趨勢(shì)之一就是自動(dòng)化，速率高速化，功能全面化，人機(jī)結(jié)合靈活化，隨著社會(huì)開展對(duì)制造業(yè)的要求也在不斷提高，這不僅表現(xiàn)在對(duì)產(chǎn)品數(shù)量的要求上，更是表現(xiàn)在對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量與要求方面，由于市場(chǎng)開展的需求推動(dòng)和促進(jìn)了洗瓶機(jī)的技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，對(duì)自動(dòng)洗瓶機(jī)的準(zhǔn)確化和自動(dòng)化提出了更高的要求。而制造業(yè)的大力開展，也促進(jìn)了市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求增加。我們先來看看國(guó)內(nèi)對(duì)自動(dòng)洗瓶機(jī)的需求：中國(guó)全自動(dòng)洗瓶機(jī)工程市場(chǎng)需求構(gòu)造分布

從上面的需求構(gòu)造分布圖可以看出，越是生產(chǎn)要求高的、制造業(yè)較興旺的地區(qū)，對(duì)洗瓶機(jī)的需求也是高于其他的地區(qū)。但隨著國(guó)家相關(guān)政策的推進(jìn)與實(shí)施，全國(guó)各地的開展必將各有千秋，基礎(chǔ)制造業(yè)的大力開展，灌裝企業(yè)、生物工程、制藥企業(yè)等等都亟需洗瓶機(jī)的幫助來完成相應(yīng)的工作要求，可見整體市場(chǎng)對(duì)自動(dòng)洗瓶機(jī)的需求是有廣闊的空間的。我們?cè)賮砜纯词袌?chǎng)需求狀況：自動(dòng)洗瓶機(jī)市場(chǎng)需求與供給從上表同樣可以看出市場(chǎng)對(duì)洗瓶機(jī)的需求是不斷上漲，因此開發(fā)研究洗瓶機(jī)的潛力大有作為。2.1.1國(guó)內(nèi)形勢(shì)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越高和科學(xué)技術(shù)的開展的不斷進(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，科技水平開展迅猛，新的科技力量和理念不斷誕生，并且應(yīng)用越來越普遍。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)開展比其歐美國(guó)家落后，而且我們國(guó)家的技術(shù)在一定程度上跟不上市場(chǎng)開展的需要，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的洗瓶機(jī)沒有形成一定的強(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)的開展參差不齊，功能不全面。目前有很多的國(guó)內(nèi)企業(yè)采取與興旺技術(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)的開展。新技術(shù)的開展也給洗瓶機(jī)的市場(chǎng)帶來一股新的活力，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)局部采用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)開場(chǎng)向數(shù)字化化方向開展。根據(jù)現(xiàn)實(shí)和開展，設(shè)計(jì)手段越來越表達(dá)出準(zhǔn)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)性化方向開展。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)本錢，提高設(shè)計(jì)速度，縮短設(shè)計(jì)周期為目的，包括降低本錢設(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)。2.1.2開展趨勢(shì)隨著新世紀(jì)全球工業(yè)格局的新變化和我國(guó)工業(yè)技術(shù)水平的快速開展，洗瓶機(jī)市場(chǎng)近年來異常的活潑起來，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)飛速開展，使得洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)在綜合考慮控制系統(tǒng)安全、可靠性、操作的舒適性、機(jī)構(gòu)及構(gòu)造廣義優(yōu)化等方面有了更高層次的要求，因此洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)必須從原來的常規(guī)設(shè)計(jì)模式中跳出來，用新觀點(diǎn)、新原理、新方法新技術(shù)、新工藝來設(shè)計(jì)適應(yīng)新形勢(shì)的新產(chǎn)品，未來洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)是基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法，應(yīng)用微電子、信息、管理等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、用戶滿意的價(jià)格和造型、提高產(chǎn)品的功能、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中采用面向本錢設(shè)計(jì)技術(shù)和并行的本錢估算技術(shù)是使產(chǎn)品本錢降低的關(guān)鍵，其中重點(diǎn)要研究的是本錢構(gòu)造分析技術(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)庫和本錢數(shù)據(jù)庫來準(zhǔn)確地并行估算本錢。做到產(chǎn)品本錢的即時(shí)反響，通過設(shè)計(jì)方案的調(diào)整實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段控制產(chǎn)品本錢的真實(shí)實(shí)現(xiàn)。洗瓶機(jī)的創(chuàng)新并不總等同于用較高的本錢去創(chuàng)造新的零部件，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。下面是總結(jié)的近幾年洗瓶機(jī)的主要開展趨勢(shì)：(1)具有零部件集成化、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)潔化、構(gòu)造全面優(yōu)化的整機(jī)設(shè)計(jì)；(2)滿足個(gè)性用戶的特殊要求的個(gè)性化設(shè)計(jì)；(3)滿足市場(chǎng)多樣性和低本錢要求的具有新技術(shù)特征的洗瓶機(jī)新系列產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)；(4)具有自分析、自調(diào)整、自糾錯(cuò)的智能化操作的全自動(dòng)、半自動(dòng)操作形式的高度機(jī)電一體化的洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)；(5)采用新的傳感技術(shù)具有高精度稱量和定位系統(tǒng)的洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)；(6)準(zhǔn)確對(duì)位技術(shù)的應(yīng)用；(7)采用參數(shù)化專家系統(tǒng)的快速反響設(shè)計(jì)；(8)基于本錢即時(shí)反響的經(jīng)濟(jì)性DFC〔DesignForCost〕設(shè)計(jì)；(9)極短交貨期要求采用并行設(shè)計(jì)及并行工程技術(shù)的設(shè)計(jì)；(10)基于產(chǎn)品全壽命周期的方便維護(hù)維修的設(shè)計(jì)及免維護(hù)設(shè)計(jì)；(11)大型單臺(tái)復(fù)雜產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真的實(shí)現(xiàn)；(12)采用廣義優(yōu)化技術(shù)的設(shè)計(jì)；(13)洗瓶機(jī)動(dòng)力學(xué)〔疲勞壽命的分析研究〕研究成果的廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外在洗瓶機(jī)創(chuàng)新研究方面的主要研究?jī)?nèi)容有如下幾個(gè)方面：(1)創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)開展對(duì)洗瓶機(jī)傳動(dòng)型式創(chuàng)新、構(gòu)造構(gòu)造創(chuàng)新和功能原理創(chuàng)新等方面理論及技術(shù)基礎(chǔ)研究，為此著重研究新材料、新工藝、新的傳動(dòng)裝置，從而通過對(duì)不同設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選、分解和組合來產(chǎn)生新的設(shè)計(jì)方案，不斷推出傳新創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果。(2)降低本錢的設(shè)計(jì)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中采用面向本錢設(shè)計(jì)技術(shù)和并行的本錢估算技術(shù)是使產(chǎn)品本錢降低的關(guān)鍵，其中重點(diǎn)要研究的是本錢構(gòu)造分析技術(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)庫和本錢數(shù)據(jù)庫來準(zhǔn)確地并行估算本錢。做到產(chǎn)品本錢的即時(shí)反響，通過設(shè)計(jì)方案的調(diào)整實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段控制產(chǎn)品本錢的真正實(shí)現(xiàn)。(3)快速設(shè)計(jì)技術(shù)極短交貨期的市場(chǎng)需求要求開展基于網(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)品的開發(fā)周期。其中，系列化、模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)、人工智能技術(shù)、產(chǎn)品專設(shè)計(jì)系統(tǒng)技術(shù)和虛擬制造技術(shù)也是快速設(shè)計(jì)的所要研究的重要內(nèi)容。(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。原理方案智能設(shè)計(jì)；協(xié)同求解；基于實(shí)例的推理；知識(shí)獲取、表達(dá)和利用等技術(shù)也是智能設(shè)計(jì)技術(shù)所要研究的重要內(nèi)容。洗瓶機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)是洗瓶機(jī)技術(shù)水平不斷提高和開展的源泉，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)開展起到極大的推動(dòng)作用，洗瓶機(jī)技術(shù)已處于快速開展階段，誰的創(chuàng)新設(shè)計(jì)搞得好，誰就掌握了技術(shù)優(yōu)勢(shì)，誰就掌握了市場(chǎng)。3設(shè)計(jì)任務(wù)3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容：洗瓶機(jī)主要工作部件機(jī)械局部〔轉(zhuǎn)軸、間歇運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)〕3.2設(shè)計(jì)參數(shù)：額定生產(chǎn)能力：3600瓶/小時(shí)

2．適應(yīng)瓶子直徑：≤100毫米瓶口直徑?20—?40毫米各類玻璃瓶3.最大瓶子高度：≤300毫米每個(gè)瓶重：≤0.25㎏5．瓶子在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間〔3600瓶/小時(shí)〕：8秒3.3設(shè)計(jì)目的：本次進(jìn)展的洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)主要參照是《機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》及《浸沖式洗瓶機(jī)QB/T1305-91》對(duì)洗瓶機(jī)的主軸進(jìn)展設(shè)計(jì)計(jì)算，從方案論證到具體設(shè)計(jì)計(jì)算，充分借助現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)，發(fā)揮計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中的作用，提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量，縮短了設(shè)計(jì)周期，保證了工作效率。4主要構(gòu)造對(duì)于自動(dòng)洗瓶機(jī)來說，最重要的是實(shí)現(xiàn)其的自動(dòng)功能，主要又一根主軸來實(shí)現(xiàn)，它是整個(gè)洗瓶機(jī)的主要構(gòu)造，結(jié)合相關(guān)的其它設(shè)備，組成了整個(gè)系統(tǒng)。4.1凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.1.1工作原理凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由主動(dòng)輪、從動(dòng)轉(zhuǎn)盤和機(jī)架組成。由主動(dòng)圓柱凸輪圓柱面上的不閉合曲線槽，在轉(zhuǎn)動(dòng)中撥動(dòng)從動(dòng)盤上端面的均布圓銷，使圓盤做間歇運(yùn)動(dòng)。4.1.2間歇式凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間為t1=2s，凸輪溝槽中螺旋角不為零的局部所對(duì)應(yīng)的角度為θ=180°，則從動(dòng)盤的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為td==1s靜止時(shí)間tj==1s?。簣A銷數(shù)z=8轉(zhuǎn)盤半徑R2=150㎜圓銷直徑d=40㎜圓柱凸輪平均半徑R1=40㎜且8×2α=2π則：凸輪曲線的升程h==99.5㎜凸輪輪廓直線段寬度b1==74.8㎜中心距a==138.6㎜凸輪曲線的畫法如圖：〔1〕間歇式凸輪的參數(shù)示意圖〔2〕凸輪曲線的畫法。4.2主軸的設(shè)計(jì)4.2.1電機(jī)的選擇：Y132S-6額定功率：4KW滿載轉(zhuǎn)速：960r/min4.2.2選擇軸的材料：45號(hào)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能：=650MPa，=360MPa，=300MPa，=155MPa，=60MPa4.2.3軸徑的計(jì)算：總效率==0.549故工作功率P=P額=2.196KW選C=110，dmin==90.1考慮到開鍵槽，將其軸徑增加10%，故其軸的直徑為100㎜4.2.4〔1〕軸的受力分析：軸的轉(zhuǎn)速n=4r/min軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=9.55×106=5242950N·㎜作用在軸上的支反力d1=200㎜Ft==52429.5N〔3〕計(jì)算軸的彎矩，并畫出彎矩圖，按M=進(jìn)展彎矩合成，畫出彎矩圖。=0故M===Ft·l=9437310N·㎜〔4〕計(jì)算并畫當(dāng)量彎矩圖轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算，取=0.6，則T1=0.6×5242950=3145770N·㎜按Mca=計(jì)算，并畫當(dāng)量彎矩圖。校核軸的強(qiáng)度鍵槽處d1=200㎜鍵槽處當(dāng)量彎矩為Mca==9947798N·㎜強(qiáng)度校核：考慮鍵槽的影響，查表得b=24㎜t=10㎜==88.405===186.53==56.3MPa顯然，≤故安全。按安全系數(shù)校核Ⅰ.判斷危險(xiǎn)截面在鍵槽處有應(yīng)力集中源，且當(dāng)量彎矩較大，故確定為危險(xiǎn)面。Ⅱ.疲勞強(qiáng)度校核EQ\o\ac(○,1).鍵槽處截面上的應(yīng)力：彎曲應(yīng)力幅：==106.75MPa扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅：==14.054MPa彎曲平均應(yīng)力：=0扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力：==14.054MPaEQ\o\ac(○,2).材料的疲勞極限：根據(jù)=650MPa，=360MPa，查表得=0.2=0.1EQ\o\ac(○,3).截面應(yīng)力集中系數(shù)：查表得k=1.825k=1.625EQ\o\ac(○,4).外表狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù)：查表得=0.94=0.60=0.60EQ\o\ac(○,5).分別考慮彎矩或扭矩作用時(shí)的安全系數(shù)：Sσ==8.7Sτ==3.61Sca==3.33＞[S]=2.5故安全。完畢語回憶在整個(gè)大學(xué)階段，我們經(jīng)