【毕业设计】化妆瓶自动清洗系统设计

国内的洗瓶机总体来说水平还是和外国的有定的差距，主要是分类如下表所示表洗瓶机的特点类型优点缺点转盘式洗瓶机成本低，易于制造半机械半手工型的洗瓶机，机型落后，自动化水平低履片式洗瓶机采用了履片，履片前后各有两对气动机械手装卸玻璃瓶，玻璃瓶洗瓶的工位总是瓶口朝下，利于清洗效果洗瓶和出水或洗涤液不足之处是粗，精洗不能隔离，生产能力低，调试定的难度，已逐步淘汰滚筒式洗瓶机这种洗瓶机的洗瓶工艺成熟，生产特性符合我国的洗瓶工艺，并适用酸碱洗二种工艺。

可靠较高，机器结构简单，制造和调试方便，粗洗和精洗两道工序可以分离，是国外大型履带瓶托式洗瓶机的种雏形对玻璃瓶几何尺寸要求精度，在国内玻璃瓶尺寸的实际情况下，仍需要逐步调整而且每道洗涤工序后，在玻璃瓶内仍有少量残留液体厢式异端进出洗瓶机自动化水平高，容碱液热水毛刷清水等洗涤功能于体，既可以自动连续进行洗瓶作业，又可以防止交叉污染结构复杂，制造成本高本课题研究的主要内容设计出种适合于化妆品的瓶子清洁的洗瓶机，要求瓶子之间不能发生碰撞，以免刮花瓶子表面的电镀层保证秒钟左右清洗出个瓶子的生产率，要求速度可调要求只用两名工人，个上料，个下料。

具体研究方案和预期达到的目标通过各种渠道找资料，借鉴已经成功投产的洗瓶机的结构，确定翻转和夹紧的方式设计八工位旋转工作台，根据厂方要求，完成设计每个工位时间的确定分配选用合适的零部件实习自动喷洗涤液清水和空气的功能要求设计的系统能在现实应用表瓶的尺寸序号瓶口直径瓶身直径瓶高长图瓶子外形方案的拟订根据要求，秒钟洗出个瓶子，得出各种方案旋转工作台的角速度，初定旋转工作台布置八个工位。

总体方案旋转工作台个夹子组，共有个夹子，则旋转工作台的角速度为，回转接头固定在旋转工作台上，和旋转工作台起旋转，喷洗涤液和喷水喷高压空气的喷头都再旋转工作台的上表面，在瓶子翻转后先喷洗涤液，再喷清水，最后喷高压空气，将瓶子里面的水吹出来，通过如图所示绿色的轨道来控制夹子的翻转，还有条如图所示红色的轨道控制夹子的开合。

上下料的位置在对称与回转中心轴的两侧。

图方案总体方案旋转工作台个夹子组，有组，共有个夹子，则旋转工作台的角速度为，回转接头也是固定在旋转工作台上，和旋转工作台起旋转，喷洗涤液和喷水喷高压空气的喷头则都固定在夹子组下面的和圆筒相连接的板上如图所示绿色的板上，在瓶子翻转后先喷洗涤液，再喷清水，最后喷高压空气，将瓶子里面的水吹出来，通过在圆筒上的轨道来控制夹子组的翻转，也是通过用轨道来控制夹子的开合。

圆筒是固定在机架上不运动的，里面空心，同步带轮和轴承都在里面。

上下料的位置的角度是九十度，这样就可以多利用旋转工作台的工位，使喷洗涤液和喷水喷高压空气有更多的时间来完成，也有利于液体从瓶里面排出来，干燥效果更好。

图方案图方案总体方案方案和方案基本相同，是在方案的基础上加以改动，主要的变动地方在于安装夹子组的安装和夹子组和旋转工作台的连接方式。

还是通过轨道来控制夹子的开合和夹子组的翻转。

不同的是中间部分没有圆筒，控制夹子组翻转的轨道和控制夹子开合的轨道均固定在机架上面。

总体方案方案四为自动洗瓶机的最终方案，由于前面的方案忽略了动力的传动方向，如果只用三根轴的传动，瓶子的运动方向和夹子的运动方向相互矛盾，所以必须加多根传动轴，将和电机通过联轴器相连接的传递动力的轴分离出来，不和旋转工作台相连接。

整个清洗系统的动力源只有个，通过根传动轴将动力传递到旋转工作台和上下料架。

传动轴上分别安装着两个同步带轮和个圆柱直齿齿轮，旋转工作台是通过圆柱直齿齿轮来传递动力，这样通过齿轮传动，使得转动旋转工作台的方向和传动轴的方向相反，而上下料架和传动轴是通过同步带轮来传递动力的，上下料架的旋转方向和传动轴的旋转方向相同，这样就使得上下料架处的瓶子的运动方向和旋转工作台上夹子方向在相切处速度相同。

而和旋转工作台相连接的旋转轴因为要安装控制喷射清水洗涤液和高压空气用的回转接头，回转接头要固定好旋转和静止的两部分，安装部分又不能和输送清水洗涤液和高压空气用的软管相干涉，所以只能将旋转轴做成空心的，在中间安放根固定的轴来固定回转接头的静止的端。

时间分配方案根据秒钟洗出个化妆瓶子的要求，旋转工作台的旋转周期是，时间分配如下个瓶子的夹紧夹子组的翻转洗涤液清水高压空气夹子组回翻松开瓶子。

而根据秒钟洗出个瓶子的生产要求，旋转工作台的角速度为，每个夹子的角度为，根据上述的时间分配，夹子组的反转和夹子夹瓶子的开合情况如下图所示松开和夹紧相差，两个翻转相差。

传动方案的拟订动力从中间轴输入，电机通过和联轴器和中间输入轴相连，中间旋转轴安装了两个同步带轮，分别将动力传动到上料架和下料架的转轴，而料架和下料架则是通过链传动来带动瓶子的运输运动。

第二章设计过程，取，链轮的材料是号钢，键轴连接零件的轮毂的材料都是钢，键的工作长度，接触高度为静连，接的强度条件为，查机械设计手册得，被连接零件为钢时，许用挤压应力为，，满足键连接的挤压强度要求，故安全。

齿轮的设计根据传动方案，齿轮传动的力矩和功率都不大，传动速度较低，属于低速级，因此采用直齿圆柱齿轮传动。

选择小齿轮材料为锻钢中的中碳合金钢调质，硬度为，取，大齿轮材料为锻钢中的中碳钢钢调质，硬度为取，大小齿轮的硬度差为，选用级精度。

对于开式软齿面，小齿轮齿数不宜太大，选，安装设计要求，齿轮传动比为大齿轮齿数。

④由机械设计计算公式进行试算，即确定公式各计算数值试选载荷系数计算小齿轮传递的转矩为查机械设计教科书得，悬臂布置的软齿面的圆柱齿轮齿宽系数中选取齿宽系数取。

由表查得材料的弹性影响系数得锻钢的弹性影响系数按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限由式计算应力循环次数假设该洗瓶机是平稳工作，转动的方向不变，工作寿命为年，每年工作天，班制工作。

由图查得接触疲劳强度寿命系数计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为，安全系数为，由式得试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值计算圆周速度计算低速轴的齿轮圆周力，则查教材附表的使用系数，由教材附图查得动载荷系数根据未经表面硬化的齿轮齿间载荷分配系数，选择软齿面及装配时不做检验调整，级精度载荷分布系数，则故按实际的载荷系数校正小齿轮的直径计算齿宽取整后，模数取分度圆直径中心距轴承校核旋转平台旋转轴处的圆锥滚子轴承的校核轴承参数用轴承为圆锥滚子轴承，型号为，查机械设计手册得轴承参数为轴径，转速。

轴承的计算根据旋转工作台的额定扭矩，圆锥滚子轴承的受力分析如下图所示图轴承的受力分析图齿轮的圆周力为，直齿圆柱齿轮的压力角为，径向力为。

通过画图软件分析，可得旋转轴的体积为，轴的材料为号钢，密度为，旋转工作台的材料为铝合金，密度为，轴向力部分为旋转轴的自身重力，则轴承的轴向力为，圆锥滚子轴承的部分轴向附加力，由于轴的受力是个方向的，旋转轴有向下移动的趋势，根据轴承安装结构，上端的圆锥滚子轴承被压紧，下端的圆锥滚子轴承被放松。

因此，。

所以有，。

求当量动载荷因为，，经过查表可得，。

经过查机械设计附表可知，平稳转动或轻微冲击的载荷系数值为，取。

可得两个圆锥滚子轴承的当量动载荷求轴承寿命假如洗瓶机的使用年限为年，及工作小时，满足寿命要求。

求额定静动载荷轴向力为，径向力为查机械设计教材附表得，圆锥滚子轴承的静载荷系数为，则当量静载荷为。

因为自动洗瓶机的运动平稳，但是对旋转的精度要求比较高，否则夹子和瓶口的位置对不上，正常使用，选取安全系数，所以有额定静载荷为。

因为自动洗瓶机的转速很慢，所以极限转速不用校核。

中间传动轴处的圆锥滚子轴承的校核传动轴的径向力和旋转轴的径向力由于是作用力与反作用力的关系，且压力角相等，径向力为，所以径向力也为轴向力中自身重力方面因为只有轴的自身重力，通过画图软件分析，可得旋转轴的体积为，轴的材料为号钢，密度为，轴向力部分为旋转轴的自身重力，则轴承的轴向力为小于旋转轴的轴向力，前面已经校核过传动轴符合要求，故旋转轴也安全。

螺纹设计自动洗瓶机中的螺纹有两种用途，种是旋转轴中用来支撑和调节旋转工作台高度用的螺纹，此处的螺纹主要是用来承受载荷，定位好，自锁性好，强度高，所以选择牙型为三角形，承受载荷为主的选择普通螺纹。

按照设计要求查机械设计手册得，螺纹的公称直径为，粗牙螺纹的螺距为，因为单程螺纹的自锁性好，故用单程螺纹，即，导程，螺旋升角有，即。

耐磨性计算螺旋中磨损是最主要的种失效形式，会引起传动精度下降，使强度减弱，般磨损都是发生在螺母上。

轴向力为，螺母高度为，螺距为，中径为，耐磨性条件，钢钢的需用压力为取。

符合要求。

剪切强度校核剪切强度条件为，故安全。

弯曲强度校核弯曲强度，弯曲强度，螺母的材料为，抗拉强度为，故安全。

④螺旋副的自锁性校核对螺旋升角有，即，螺纹的自锁条件为螺旋升角，查机械设计手册得螺旋副的摩擦系数取，螺纹牙侧角求得。

第三章总结毕业设计作为我们在校老师最后次指导我们完成的设计，耗时最长，工作量最大，设计内容涉及最广。

其中，工作得以完成是和老师的悉心指导和严厉督促是分不开的。

由于大学前三年没有做过什么项目，没什么设计经验，所以在本次毕业设计设计自动洗瓶机的过程中，显得实战经验十分短缺，想出来的方案有太多的漏洞，导致方案的决定影响后面建模画图的进度。

通过毕业设计，我加深了对机械设计的认识，特别是机械传动零件的加紧零件材料的选择等有了更深层次的认识。

毕业设计中涉了很多标准件的选择和各种零件的设计和校核，加深了对机械设计手册的了解，其中很多的校核都是按照机械设计教材的步骤进行设计和校核，保证了洗瓶机的可靠性和提