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机械创新设计(设计实例论文)

本设计的目的在于改进洗瓶机推瓶机构，以适应现代啤酒

瓶的回收和清洗要求，提高生产效率和经济效益。传统的人工

刷洗工艺已无法满足生产需求，因此自动化的洗瓶机设备应运

而生。本文将对洗瓶机推瓶机构的原理方案进行分析和设计。

洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。瓶子

放在两个同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M

把瓶子推向前进时，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待推。为

了完成设计任务，需要通过组合机构使推头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。同时，导辊及其上方的转动的刷子不停

地转动，完成瓶子外围的清洗。

洗瓶机推瓶机构的改进设计将采用新的技术和材料，以提

高清洗效果和耐用性。具体方案包括使用外部推力或传送带传

送等方式实现瓶子的移动，以及使用刷子清洗或高压水清洗等

方式完成清洗功能。动力源可以选择电动机、汽油机、柴油机

或液动机等，传动方式可以采用气动马链传动、移物传动、齿

轮传动、蜗杆传动或带传动等。同时，可以使用清洗毛巾、高

压水清洗、刷子清洗等不同的清洗方式，以满足不同瓶子的清

洗需求。

通过以上的设计和改进，洗瓶机推瓶机构将实现更加高效、

自动化的生产方式，为工业生产和社会生活带来更大的便利和

经济效益。

根据使用要求或工艺要求设计机构时，首先需要考虑采用

何种功能原理来实现这些要求。不同的功能原理所要求的运动

规律设计也不同。

洗瓶机构的工作情况示意图如下图所示。待洗的瓶子放在

两个转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。推头M将瓶子推向

前进时，转动的刷子就把瓶子外面洗净。当一个瓶子将洗涮完

毕时，后一个待洗的瓶子已进入导辊待推。

根据原始设计数据和设计要求，瓶子尺寸为大端直径

D=80mm，长200mm，小端直径d=25mm。推进距离

l=600mm，推瓶机构应使推头M以接近均匀的速度推瓶，平

衡地接触和脱离瓶子。按生产率的要求，推程平均速度为

v=50mm/s，回程的平均速度为工作行程三倍。机构传力性能

良好，结构紧凑，制造方便。

根据设计要求，推头M可走600mm工作行程中作匀速运

动，在其前后作变速运动，回程时有急回运动特性。要实现这

种运动，通常需要用若干个基本机构组合成的组合机构，各司

其职，协调动作。在选择机构时，一般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，则往往通

过改变基础机构主动件的运动速度来满足。

在实际工作中，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多种功能原理组合成一个总的功能原理来

完成。根据上述，我们可以通过分析洗瓶机的工作示意图来了

解它所采用的功能原理。

洗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。要实现这个功能原理，需要一个工作行

程为L的返运动的推头。同时推头在工作过程中要匀速，回

程时要快速。能够满足此运动规律可以有很多种，如可以设计

成曲柄-四杆机构，或凸轮连杆机构等实现其往复运动来完成

其工作。在运动规律设计方面就要考虑用什么来带动曲柄连杆

或凸轮连杆机构的转动，一般我们都用电机来完成此项转动功

能。

洗瓶机的工作原理由推瓶机构、导辊机构和转刷机构共同

完成。推瓶机构以均匀的速度将瓶子推上工作台，推头的往复

运动使瓶子一个一个不间断的送上工作台进行清洗工作。导辊

进入旋转状态并且喷水机构开始对瓶子进行喷水，使瓶子随着

导辊的旋转进行圆周运动，安装在导辊上旋转的转刷能够将瓶

子的四周都能够清洗干净。

转辊机构所采用的是机械的转动规律，有两个长圆柱型导

辊旋转，带动瓶子旋转并且由导辊的一侧移动到另一侧的。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。

转刷机构与导辊机构相同运用机械的转动规律，但转刷机

构的旋转要有很高的速度来完成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。

原动机是机械系统的驱动部分，根据能量转换性质的不同

分为第一类原动机和第二类原动机。在此选择应用最为广泛的

电动机为原动机，因为成本低、运转费用少、维护要求较少、

功率适用范围广等优点。使用转速为1440r/min的电动机。

不同的