啤酒瓶洗瓶机的设计Word下载.docx

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啤酒瓶；

槽轮机构；

凸轮连杆机构

目录

1绪论1

1.1课题的研究意义1

1.2啤酒瓶洗瓶机国内外现状及发展趋势1

1.3国内啤酒瓶洗瓶机存在的问题2

2传动方案的拟定2

2.1设计任务及技术参数2

2.2送料机构的说明5

2.3推瓶机构的说明7

2.4送料机构的设计计算7

2.5导辊机构的说明8

2.6毛刷机构的说明10

3主要零部件的选择与计算11

3.1电动机的选择11

3.2减速器的选择11

3.3凸轮连杆机构的设计11

3.4槽轮机构的设计计算12

3.5V带的计算13

总结15

致谢16

参考文献17

1绪论

1.1课题的研究意义

随着社会的发展，人们的生活水平逐渐提高。

酒类饮料特别是啤酒类饮料已经常为了人们最喜爱的饮料之一。

逢年过节，总能在商店里或者家里看到成堆的酒类饮料。

这其中，啤酒饮料占据了酒类饮料的半壁江山。

啤酒中的乙醇含量相比白酒的少，故喝啤酒不但不易醉人伤身，还能养颜保健。

在这种趋势下，啤酒需求量与日俱增，日益剧增的需求量刺激了啤酒包装的更新换代。

由此，啤酒瓶清洗机出现在我的视野中。

我所设计的这种啤酒瓶洗瓶机有以下优点：

（1）降低劳动强度，提高工作效率；

（2）清洗彻底，有效提高卫生的标准；

（3）提升生产效益。

使用这种洗瓶机，将会在市场中更具有竞争力，从而占据市场，获得经济利益[4]。

1.2啤酒瓶洗瓶机国内外现状及发展趋势

1.2.1酒瓶洗瓶机国内现状

上世纪六、七十年代时，我国开始慢慢的引入国外洗瓶机，并对洗瓶机仿制和改良完善，即消化吸收与自主创新阶段。

此阶段洗瓶机先后经历了很大的变化，单端、卧式双端、立式双端等多种类型。

上世纪70年代中期第一代洗瓶机瓶盒排数为16排，主链甁盒运行间歇动作，产量最高为800瓶每小时。

由于这种洗瓶机具有结构简单，方便制造等优点，在市场上占据了相当长的的一段时间[5]。

进入21世纪以来，洗瓶机设备取得了新的技术进步，现在已出现了采用无轴变频传动取代万向联轴节传动的新型传动洗瓶机，除标方式上出现了立式轴流泵喷冲，或对原有离心泵喷淋进行了完善升级[6]。

我们的国内洗瓶机市场发展比其欧美国家落后，而且我们国家的技术在一定程度上跟不上市场发展的需要，导致国内市场上的洗瓶机没有形成一定的强势资源，各个生产厂家技术保密，不能形成很好的信息交换和共享，导致市场上洗瓶机的发展参差不齐，功能不全面[7]。

1.2.2啤酒洗瓶机国外现状

拥有发达技术的国外企业促进了洗瓶机市场在国外的发展。

新技术的发展也给洗瓶机的市场带来一股新的活力，特别是大量的企业采用新的计算机技术，二维的CAD早已在制造业普及，三维的设计也在慢慢推广。

电气设计部分采用ED等先进设计手段，引入定子调压和变频调速，PLC参与系统控制，采用了大量高新传感元器件，实现了定位准确，操控方便，其安全可靠性也逐步提高。

通过专家系统的应用，极大地推进了创新设计的进程，并且利用系统论和信息论等现代计算机应用技术研究成果，使得洗瓶机的创新设计开始向数字化化方向发展。

1.2.3啤酒瓶洗瓶机发展趋势

随着新世纪全球工业格局的新变化和我国工业技术水平的快速发展，洗瓶机市场近年来异常的活跃起来。

现代计算机控制技术飞速发展，使得洗瓶机的设计在综合考虑控制系统安全性、可靠性、操作的舒适性、机构及结构广义优化等方面有了更高层次的要求。

因此洗瓶机的设计必须从原来的常规设计模式中跳出来，用新观点、新原理、新方法、新技术、新工艺来设计适应新形势的新产品。

未来洗瓶机的设计是基于现代设计理论和方法，应用微电子、信息、管理等现代科学技术，以提高产品质量、缩短产品开发周期[8]。

1.3国内啤酒瓶洗瓶机存在的问题

我国在包装技术这一块上相比其他国家起点低、起步晚，根据调查，存在着以下问题：

（1）洗瓶装置易碎瓶；

（2）安全性无保障；

（3）技术流转在各个小作坊，不能快速地实现共享和互换。

2传动方案的拟定

2.1设计任务及技术参数

2.1.1设计任务

根据啤酒瓶的尺寸，设计全自动啤酒瓶清洗装置，其参数要求如下：

设计槽轮机构和凸轮机构，使其间歇式地运输瓶子、推动瓶子[9]。

（1）推瓶机构以均匀的速度推瓶，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）按洗瓶速率每分钟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平均速度的三倍。

（3）机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。

2.1.2啤酒瓶的参数

在设计开始之前，首先应明确此次设计所要服务的对象，了解其数据信息和基本特性。

啤酒洗瓶机的对象是啤酒瓶，它的数据信息或物质特性直接决定洗瓶机的某些结构的设计。

本次设计主要针对啤酒瓶来进行设计，下面简单介绍一下啤酒瓶的基本参数。

根据实际测量得知啤酒瓶瓶底直径为70±

1mm，瓶高285±

1mm。

啤酒瓶使用玻璃为制作材料，玻璃材料具有易碎的特性，所以在输送时不能承受太大冲击。

2.1.3啤酒瓶洗瓶机设计要求

啤酒瓶洗瓶机是由进瓶机构、推瓶机构、导辊机构和转刷机构共同完成工作的。

首先是推瓶机构以均匀的速度将瓶子推上导辊，推头的往复运动使瓶子一个个不间断的送上工作台进行清洗工作，由于瓶子是从静止到具有一定的速度，推头和瓶子之间必然存在着一定的冲击，所以用橡胶制作推头，保证在工作过程中尽可能减少瓶子的破碎率。

第二，瓶子送到工作台的同时导辊进入旋转的状态并且开始清洗瓶子。

整体结构如下图所示。

1.带轮2.皮带3.小齿轮4.V带5.电机6.减速器7.减速器齿轮8.传动齿轮9.皮带10.涡轮蜗杆11.凸轮机构12.连杆机构13.导辊14.导辊齿轮15.锥齿轮16导辊齿轮17.内洗瓶机构18.槽轮机构19.涡轮蜗杆

图2-1啤酒瓶洗瓶机整体图

1.机壳2.输瓶板

图2-2啤酒瓶洗瓶机外部图

方案运动说明：

首先需将瓶子放入传送带2上，通过进瓶机构间歇的送到导辊轨迹上，通过凸轮连杆组合机构带动毛刷插入瓶子，毛刷在导杆的推动和旋转下边前进边清洗内表面，推动瓶子沿导辊前进，再由外面转动的刷子将瓶子外表面洗净[10]。

由下列工艺动作过程来实现上述功能：

（1）皮带做间歇直线运动；

（2）瓶子由皮带滑动到导辊；

（3）内表面毛刷匀速推进瓶子内；

（4）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；

（5）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；

（6）当瓶子沿导辊移动时将瓶子的外表面就清洗干净；

（7）离开皮带,而推瓶机构急回至推瓶初始位置,进入下一个工作循环；

（8）洗好的瓶子由斜面滑下，进入匀速转动的皮带送出。

实际工作中，要设计的机器往往比较复杂，其使用要求或工艺要求往往需要很多的功能原理组合成一个总的功能原理。

以下介绍啤酒瓶洗瓶机是通过什么功能原理来实现其所要完成的工作的。

推瓶机构所采用的功能原理是用机械能迫使瓶子由工作台的一侧运动到另一侧。

要完成这个功能就需要有一个工作行程为L往返运动的推头，同时推头在工作过程中要匀速，工作完回程时要快速。

能够满足此运动规律的常见机构有曲柄-四杆机构或者凸轮连杆机构[11]。

其次是转辊机构所运用的是机械的转动规律，也是机械运动中比较简单的运动规律，只需要有一定的转动速度与推瓶机构、转辊机构相配合来实现洗瓶设备的整体工作功能。

它是由两个长圆柱型导辊旋转，带动瓶子旋转并且由导辊的一侧移动到另一侧的，其中导辊只完成其中的旋转功能，移动功能是由推瓶机构来实现的。

最后是转刷机构所采用的功能原理，它与导辊机构相同运用的都是机械的转动规律，与其不同的是转刷机构的旋转要有很高的速度来完成其对瓶子外壁的清洗工作。

推瓶机构、导辊机构和转刷机构都是由一台电机来提供所有的机械转动规律的，这就要求我必须对它们深入分析、研究各构件之间运动规律的联系，进而的设计出符合其联动规律的整体设备，来满足预期想要实现的目标。

2.2送料机构的设计

2.2.1间歇机构设计

槽轮机构由具有径向槽的槽轮2、带有圆销A的拨盘1和机架组成。

拨盘1作匀速转动时，驱使槽轮2作时转时停的间歇运动。

拨盘1上的圆销A尚未进入槽轮2的径向槽时，由于槽轮2的内凹锁住弧β时被拨盘1的外凸圆弧α卡住，故槽轮2静止不动。

图中所示位置是当圆销A开始进入槽轮2的径向槽时的情况。

这时锁住弧被松开，因此槽轮2受圆销A驱使沿逆时针转动。

当圆销A开始脱出槽轮的径向槽时，槽轮的另一内凹锁住弧又被拨盘1的外凸圆弧卡住，致使槽轮2又静止不动，直到圆销A再进入槽轮2的另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。

这一机构构造简单，机械效率高，并且运动平稳。

1.拨盘2.槽轮

图2-3槽轮机构简图

我设计的是当主动拨盘（缺口圆盘）匀速转一周，从动槽轮转90°

，而传动带的导杆也转过90°

，而且要等于一个瓶子的长度。

所用时间是洗瓶装置的一个来回，即：

（2-1）

则主动拨盘角速度：

（2-2）

2.2.2进瓶装置简图

图2-4进瓶装置简图

2.3推瓶机构的说明

推瓶机构的方案选定：

根据前述设计要求,推瓶机构应为一个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。

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以及在大学学习中的熟悉程度，再考虑到机构的急回特性和推头做往复直线运动的特点，在此选择凸轮连杆机构组合机构为推瓶机构设计方案。

2.3.1凸轮连杆机构组合机构的分析

要准确的实现给定运动规律及运动轨迹，凸轮机构是首选，因为盘形凸轮轮廓就是根据从动件运动规律来设计的，而任意平面轨迹总可以用

（2-3）

表示，因此把两个凸轮机构组合起来就可以准确实现轨迹。

2.4送料机构的设计计算

图2-5进瓶机构示意图

在这里我选用槽轮间歇机构作为进瓶主要构件，负责把瓶子传送到洗瓶装置上。

因为按照生产率为3/min得到每洗一个要20s，所以设计主动拨盘转一周所需时间为20s，这样从动拨盘就每20s转动90°

，再让它转过90°

时的路程等于一个瓶子的长度即285mm，则可以确定主动带轮1的直径，因为

（2-4）

得出

进瓶机构传动过程：

进瓶机构借助大齿轮带动上图中小齿轮，又由小齿轮带动轴旋转，再由轴带动蜗轮蜗杆，然后蜗轮蜗杆带动上面的齿轮，再由齿轮带动间歇机构槽轮完成瓶子的输进。

2.5导辊机构