乐鱼体育全站官网：洗瓶机的推瓶机构设计

  摘要：洗瓶机主要是由三种机构组成,分别是推瓶、导辊、转刷等机构。洗瓶机进瓶机构就是把瓶子送到导辊上,然后由导辊带动瓶子进行运动。推头和转动的刷子同时工作把瓶子外部清洗整洁。完成清洗工作之后再由出瓶机构送出。推瓶机构的工作原理是将铰链四杆机构与凸轮相结合，形成洗瓶机的推瓶机构。凸轮和铰链四杆机构的特点实现了机构的平稳送瓶和快速回程。最后，通过调整凸轮轮廓曲线和修改四杆机构的长度，使推瓶机构的运动状态和工作行程更加平滑。

  随着食品、化工、医药等各行业的发展，作为一个重要的环节，即装罐前的清洗环节，洗瓶机的作用慢慢的变大的显化在各行业之间。所谓的推瓶结构，是利用推头将瓶子送入，然后急回至原点，反复运动的一个结构。洗瓶机推瓶结构是由铰链四杆机构与凸轮组合而成的，通过凸轮与铰链四杆机构自身特性完成推送和急回。洗瓶机的技术基于日本三菱公司，曾一度流行国内的大小啤酒厂。由于其结构先进，方便使用，有效的降低破瓶的概率，但是挂标现象严重，迫使部分啤酒厂改用单端式洗瓶机，并沿用一段时间后由于工业生产与社会生活需求，需要回收利用大量的塑料瓶和玻璃瓶，洗瓶机设备又一次迎来了研究和改进。而现在，自动化生产方式的出现，不仅减少了费用和劳动力，提高了生产和工作效率。

  运动规律。例如推瓶机构的设计，如果采用凸轮连杆机构的功能原理，则需要提出对应的运动规律来完成所运动的轨迹，来完成相应的实际功能，如果采用四连杆机构的功能原理，怎样实现推头推瓶的均匀速度和推头快速返回原位等等。在这些可能的运动规律中，要找出一个适合客观规律的最优方案。

  (3)机构的分析和综合，综合出合适的机构类型后，怎样进步确定机构中各构件的尺寸和结构形状，也是一项要研究的问题。结合实际分析连杆机构的运动规律及外型尺寸最终确定其整体外型尺洗瓶机设备只用一个动力源，实现三个功能运动的机构必须联动，并且其主要动作必须协调。

  洗瓶机由推瓶机构、导辊机构和刷瓶机构组成。如图1-1所示，首先由推杆机构匀速推到工作台（导辊）上。推料器的往复运动使瓶子不断地送到工作台上清洗。由于瓶子从静止到一定的速度，推料器和瓶子之间一定会有一定的冲击，所以应思考推料器。材料不应是刚性材料。应使用具有一定韧性的塑料材料，以确保瓶子在工作过程中不会破裂。其次，当瓶子被送到工作台时，导辊进入旋转状态，喷头机构开始在瓶子上喷水，使瓶子随着导辊的转动而循环移动，安装在导辊上的旋转刷可以清洁瓶子周围的所有。

  在大多数机器中，执行器经常周期性地移动。经过一定的时间间隔后，机构中执行机构的位移、速度和加速度周期性地重复。描述机构系统工作循环中各执行部件运动协调的原理图称为机构系统运动循环图，工作循环图如表1-1所示。

  推头在推瓶机构的工作轨迹可以看成做直线运动，其返回运动时，对其运动轨迹不限要求，但一定要有回程快的特点。根据上述要求，不容易实现一个单一的基本机构，能够最终靠组合机构来实现。在设计组合机构时，第一步观察选择的机构是不是满足运动轨迹的要求，其次计算改变基本机构主动部分的运动速度来满足运动中的速度要求，即将其与具有可变输出速度的附加机构相结合。

  因为洗瓶机有洗瓶和转瓶两个功能，并且这两步只能用一个齿轮传动来实现，所以确定方案的关键是确定推瓶执行机构的组合。有许多满足规定的要求的机构方案，能够最终靠多种机构组合来实现。

  如图2-1所示，铰链四杆机构的连杆2上的点M走近似于所要求的轨迹，点M的速度有等速转动的凸轮驱动构件3的变速运动来控制。由于此方案的曲柄1是从动件，所以要注意采取度过死点的措施。该机构的缺点是凸轮独立于连杆机构，占用空间较大，结构不紧凑。

  如图2-2 所示为两个自由度五杆低副机构，1、4为它们的两个输入构件，这两构件之间的运动关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现，从而将原来两个自由度机构系统封闭成单自由度系统。确定平面曲线需要两个自变量，因此，连杆机构具有精确再现给定平面轨迹的特点。经过控制凸轮机构、齿轮或四杆机构等机构的两个输入部件之间的运动关系，能够获得M点的速度和快速返回特性。但是此方案中完全采用平面连杆设计，杆数较多，虽然容易制造，但由于推程较长，必然会导致机构上的动载荷和惯性力难平衡，会有累积误差，且效率低。

  如图3-1为满足传动角的要求可以初步设计确定杆和在推头位移最大和最小时。

  (2) 杆长与中心距和基圆大小有关，根据压力角的范围可以大概设计出的长度。

  (3) 同理杆的杆长与另外一个凸轮的基圆有关系，同样在保证满足压力的许可范围设计杆的长度。根据已知条件=，=， ，

  在图3-7所示的曲柄摇杆机构中，如不考虑构件的重量和摩擦力,则连杆是二力杆，主动曲柄通过连杆传给从动杆的力沿方向,可分解成两个分力和 其中只能使铰链、产生径向压力,而才是推动从动件运动的有效分力。由图可得

  式中:为力的作用线与其作用点(点)速度()方向所夹的锐角,称为压力角;它的余角(即连杆与摇杆之间所夹的锐角)称为传动角。显然,角越小，或者角越大，使从动杆运动的有效分力就越大,对机构传动越有利。和是反映机构传动性能的重要指标，由于角便于观察和测量,工程上常以角来衡量连杆机构的传动性能。机构运动时其传动角是变化的，为了能够更好的保证机构传动性能好，设计时一般应使≥40°，对于高速大功率机械应使≥50°。因此，必须确定=时机构的位置并检验的值是否不小于上述的许用值。

  铰链四杆机构运转时,其最小传动角出现的位置可由下述方法求得。如图3-7所示，当连杆与从动件的夹角为锐角时，则=;若为钝角，则=180°-。因此,这两种情况下分别出现及的位置即为也许会出现的位置。又由图可知，在△中，和为定长随而变化，即:变大,则变长;变小,则变短。因此,当=时,= ;当= 时,= 。对于图3-7所示的机构，=,即此机构在曲柄与机架共线的两位置处出现最小传动角。

  对于曲柄滑块机构，当原动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置,如图3-8所示。对于图3-9所示的导杆机构，由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向，与从动杆上受力点的速度方向始终-致,所以传动角始终等于90°

  电动机构造简单、工作可靠、控制简便、维护容易，一般生产机械上大多采用电动机驱动，电动机已经系列化，设计中只许根据工作机所需要的功率和工作条件，选择电动机的类型和机构型式、容量、转速，并确定电的具体型号。电动机类型和型式能够准确的通过电源种类 (直流、交流)、工作条件(温度、环境、空间尺寸)和载荷特点(性质、大小启动性能和过载情况)来选择，工业上大范围的应用Y系列三相交流异步电动机。它是我国80年代的更新换代产品，具有高效、节能、震动小噪声小和运行安全可靠的特点，安装尺寸和功率等级符合国际标准，适合于无特别的条件的各种机械设备。对于频繁启动制动和换向的机械，宜选用转动惯量小过载能力强、允许有较大厦动和冲击的YZ型YZR型。因为本传动的工作状况是:教荷平稳单向旋转。所以选用常用的封闭式Y (IP44)系列的电动机。 电动机功率选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响，当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作机的正常工作，或使电动机因长期过载发热量大而过早的损坏:容量过大则电动机的价格高，能量不能充分的利用，经常处于不满载的运行，起效率和功率因数都较低，增加电能消耗，造成非常大的浪费。电动机的功率主要是依据电动机运行时的发热条件来决定。电动机的发热与其运行状有关。对于长期连续运转、载荷不变和变化很小、常温下工作的机器只要所选电动机的额定功率Ped等于或略大

  于所需电动机功率Pd即Ped≥Pd，电动机在工作时就不会过热，而不必校验发热和起动力矩。具体计算步骤如下：

  根据电机所需的额定功率，选择正真适合的电机转速，同步转速为1000r/min。

  传动装置的总传动可由电机的满载速度nm与发动机主轴的转速nw决定。总传动比=960/4.5=213.33

  先选定带轮传动比带=2，减速器传动比=25.14,齿轮传动比=4.27,由于减速箱是同轴式布置，所以1＝2。因为＝25.14，取＝25，1＝2 =5；速度偏差为0.5%5%，所以可行。

  减速器是原动机与工作机之间的物理运动装置。由于其传递运动准确可靠，结构紧密相连，效率高，常规使用的寿命长，使用维护方便，得到了广泛的应用。本课程中减速器设计工厂是根据给定条件，参照标准系列新产品的有关数据对减速器类型进行非标准化设计的。根据传动部件的不一样，可分为圆柱齿轮减速器、锥齿轮减速器、蜗杆减速器、齿轮蜗杆减速器和行星齿轮减速器；根据传动阶段的不同，可分为一级减速器、二级减速器和多级减速器；根据传动部件的不同传动装置，可分为膨胀减速器和分流减速器；不一样的尺寸可分为小型减速器、中型减速器和大型减速器。根据4.2所知数据选定减速器为QJR型减速器，这种减速器可做于运输，冶金，矿山，化工，建筑，轻工等行业的各种机械设备的传动结构中。适用工作条件为：齿轮圆周速度应《16m/s，高速轴转《1000r/min，工作环境和温度为40—45ºC,低于0ºC启动前润滑油应加热到5ºC，可正反双向转动。QJ型减速器分为卧式（W）和立式（L），为了合理安排空间，选择卧式。安装尺寸选择: 根据i=25查的输出转矩为2250N·m，许用输入功率为5.3KW，输入转矩为570N.m，输出轴轴伸许用径向载荷Fr=15000N,实际传动比为25.56，所选减速器符合要求。

  大带轮基准直径 224.00 毫米（mm） 单根V带的预紧力 165.62 牛顿（N）

  MatLab 控制系统仿真软件是当今国际控制界公认的标准计算软件，1999年春MatLab 5.3版问世，使MATLAB拥有更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。特别是SIMULINK这一个交互式操作的动态系统建模、仿真、分析集成环境的出现，使人们有可能考虑许多以前不得不做简化假设的非线性因素、随机因素，从而即使学生没有对非线性动态系统来进行分析研究的数学基础，仍可通过仿真来认知非线性对系统动态的影响。进入运动分析模块，添加3r/min的旋转马达，解算运动，利用软件的图解功能解得推头的位移，速度，加速度图。如图5—1,5—2,5—3所示

  由位移曲线图能够准确的看出，推头行程达到预期效果，从加速度曲线图能够准确的看出该机构存在柔性冲击，由于该机构工作阻力不大，柔性冲击并不影响机构正常运行，设计满足要求。

  [2] 赵林林，武涛.立式超声波洗瓶机原理及结构优化[J].机械工程师，2009（6）:104-106.

  [4] 周燕芳,陈志明,黄荷云,方莺,王刚.扭道笼式超声波洗瓶机的设计与验证[J].现代制造技术与装备,2017(07):23-24+48.

  [8] 钟卓华. 对啤酒洗瓶机碱液槽进行节能改造[A].中国职协2015年度优秀科研成果获奖论文集（中册）,2015:13.

  感谢我的指导老师对我的学业指导与思想教育对我日后做人的处事态度都起到不可估量的启蒙作用，同时还在感谢我的其他几位老师他们严谨细致、一丝不苟的作风都是我工作和学习的榜样。同时感谢我在大学学习生活的所有师生是你们让我这个异乡学子虽在身在异乡却有家了的感觉，让我能迅速融入学院的大家庭中去，在即将离别之即我代表我的家人致以最诚挚的谢意。