PAGE III 摘要 洗瓶机广泛地应用于大中型啤酒或饮料公司对回收的啤酒瓶、汽水瓶等进行清理洗涤，也广泛地应用于液体灌装生产线中, 主要用来对玻璃瓶进行清理洗涤。其组成结构很复杂, 推瓶装置是一个重要的组成部分。通过对推瓶机构方案及其传动系统的研究和设计,和对几种方案的比较，总结出推瓶装置的设计关键, 对洗瓶机推瓶装置的系列化设计、技术改造提供了参考。 关键字：洗瓶机、推瓶机构 Abstract Washing machine is widely used in medium-sized beer or drink companys recycling beer bottles, soda bottles to wash. It is also widely used in liquid filling production line is mainly used for glass cleaning. And it is composed of complicated mechanism, mechanism of push bottles ahead is importance. By pushing bottles of agency programs and the transmission system research and design,and comparison of several programs sum up its design keys, it contributes towashing machine in a series of design and technology transform. Keywords: Washing machine,Agency of pushing bottles 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1 设计题目及要求 1 1.1 工作原理及工艺动作过程 1 1.2 原始数据及设计的基本要求 1 2 设计任务 2 3 推瓶机构的选择 2 3.1 设计的具体方案提示 2 3.2 方案比较 3 4 运动循环图的设计 4 5 凸轮机构的设计 6 5.1 凸轮4的设计 6 5.2 凸轮5的设计： 7 6 传动系统的设计 9 6.1 确定传动方案 9 6.2 各传动比的分配 11 7 设计的具体方案评价 12 8 参考文献 13 PAGE 1 1 设计题目及要求 1.1 工作原理及工艺动作过程 洗瓶机是用来清洗瓶子外部污垢的专用机器。为清洗圆形瓶子的外面，把待洗的瓶子放在两个转动着的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶推向前进时，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。它的主要动作：将到位的瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中利用导辊转动将瓶子旋转以及将刷子转动。图1是洗瓶机有关部件的工作情况示意图。 图1 洗瓶机工作示意图 1.2 原始数据及设计的基本要求 图2 推头M的可走轨迹之一设计推瓶机构时的原始数据和主要要求为 图2 推头M的可走轨迹之一 （1）瓶子尺寸。 （2）推进距离600mm （3）生产率为15次\个。 （4）急回系数。 （5）电动机转速1440i\min （6）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。 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）其他机构的设计计算。 （5）编写设计计算说明书。 3 推瓶机构的选择 3.1 设计的具体方案提示 分析设计的基本要求可知：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。 根据设计的基本要求，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。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。 方案一：凸轮－铰链四杆机构 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 方案二：凸轮-移动副四杆机构 图4 所示全移动副四杆机构是两自由度机构，构件2上的M点可精确再现给定的轨迹，构件2的运动速度和急回特征由凸轮控制。这个机构方案的缺点是因水平方向轨迹太长，造成凸轮机构从动件的行程过大，而使相应凸轮尺寸过大。 图4 凸轮-移动副四连杆机构的方案 3.2 方案比较 凸轮机构是由凸轮、从动件（也称推杆）和机架组成的高速机构。正常的情况下，凸轮是具有曲线轮廓的盘状体或凹槽的柱状体。从动件可作为往复直线运动，也可作往复摆动。通常凸轮为主动件，且作等速运动。当凸轮作等速转动时，从动件的运动规律（指位移、速度、加速度、跃度等）取决于凸轮的曲线形状。反之，按机器的工作要求给定从动件的运动规律以后，合理地设计出凸轮的曲线轮廓，是凸轮设计的重要内容。由于凸轮机构在机器中的功能不同，其从动件的运动规律也不相同。 连杆机构可根据其构件之间的相对运动为平面运动或空间运动，分为平面连杆机构和空间连杆机构；又可根据机构中构件数目的多少分为四杆机构、五杆机构、六杆机构等；一般将五个或五个以上的构件组成的连杆机构称为多杆机构。单闭环的空间连杆机构的构件数至少为4，因而没有平面三杆机构，方案一就是平面四杆机构。 平面连杆机构是若干个构件用平面低副连接而成，各构件在相互平行的平面内运动，又称平面低副机构。由于平面连杆机构可以在一定程度上完成多种运动轨迹曲线和运动规律，且低副不易磨损而又易加工，以及能由本身几何形状保持接触等特点，因而大范围的应用于各种机械及仪表中。当然，平面连杆机构也有其不足之处，其一是连杆机构作变速运动的构件惯性力及惯性力矩难以完全平衡；其二是连杆机构较难确实现任意预期的运动规律，设计方法较复杂；其三是存在运动死点。 我们这里要用的推瓶机构，一定要保证其工作稳定，运动平稳，这些条件这两种机构都能满足。但我们要求最重要的是，推瓶的速度要保持一定，这个条件，对于凸轮机构来说非常容易满足，但四连杆机构就很难。所以在这里决定选用双凸轮——全移动副四连杆机构的方案。 4 运动循环图的设计 周期性循环机器的各执行构件每经过一定的时间间隔后位移、速度和加速度便重复一次，完成一个运动循环，生产中大部分机器都属于具有固定运动循环的机器，洗瓶机也是周期性循环的机器。 机器的运动循环（又称工作循环）往往与各执行机构的运动循环相一致，因为一般来说执行机构的生产节奏就是整台机器的运动节奏。但是，也有不少机器，从实现某一工艺动作过程要求出发，某些执行机构的运动循环周期与机器的运动循环周期并不相等，机器的一个运动循环内有些执行机构可完成若干个运动循环。机器执行机构中执行构件的运动循环至少包括一个工作行程和一个空回行程，有的执行构件还有一个或若干个停歇阶段，执行机构的运动循环可表示为： 洗瓶机运动循环图的设计： （1）确定执行机构的运动循环时间 如图1所示，洗瓶机只有一个执行机构——推头M，以推头M的运动位置作为其他构件的运动先后次序的基准，所以先绘制推头M的运动循环图。 由于实际的生产率为15个/min，即洗瓶机凸轮轴的转速为15个\min，凸轮轴每转一周即完成一个瓶子的清洗，所需的时间为：4s。 （2）确定组成执行机构运动循环的各区段 根据工艺技术要求，推头M的运动循环由如下四段组成：——推头M推程运动时间；——推头M向下运动时间；——推头M回城运动时间；——推头向上运动时间。因此，M的运动循环周期，相应的凸轮轴转角分别为：。 （3）确定洗瓶机各区段运动时间及转角 为保证清洗质量，取推头M推程的运动时间，相应分配的夹角。 为保证推头M平稳的离开瓶子，取推头M向下运动的时间，相应分配的夹角。 为了节约时间，推头M有急会，则，相应分配的夹角。 为了能够更好的保证推头M平稳的接触瓶子，取推头M向上运动的时间，相应分配的夹角。 （4）绘制出执行机构的运动循环图 根据以上计算的结果，绘制出直角坐标式运动循环图，如图5所示。 图5 洗瓶机运动循环图 5 凸轮机构的设计 凸轮机构设计的基本任务，是根据工作要求选定合适的凸轮的型式、推杆的运动规律和有关的基本尺寸，然后根据选定的推杆运动规律设计出应有的轮廓线。这里选择反转法设计凸轮的轮廓。 5.1 凸轮4的设计 （1）凸轮基圆半径的设计： 对于一定形式的凸轮机构，在推杆的运动规律确定以后，该凸轮机构的压力角与凸轮基圆半径的大小季节相
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