WSNC型洗瓶机毕业论文

. . 毕 业 论 文WSNC型洗瓶机设计 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 农业机械化及其自动化4班 届 次 2009 学生姓名 学 号 指导教师 二九年 六 月 十 日装订线. . . 43 目录摘要IAbstractII引言11 WSNC型洗瓶机的特征参数和洗瓶过程11.1 主要的特征参数11.2洗瓶过程22 电动机功率的选择和可靠性计算32.1确定电动机功率的方法和步骤32.2用类比法选定的电动机参数32.3验算上述电机功率的可靠性32.3.1计算时所需用的运动构件尺寸32.3.2启动时各部分所耗功率大小计算43 传动系的有关参数和主要构件的设计103.1传动系的运动参数和动力参数的确定103.2齿轮的设计计算113.3轴的设计计算与轴承的选择173.3.1轴计算（蜗轮轴）173.3.2蜗轮轴的支承（轴承的选择）223.3.3蜗轮强度校核253.3.4蜗杆轴的设计263.4滚子链的设计313.5槽轮轴与链轮轴的设计323.5.1槽轮凸轮和链轮的受力及传递的力矩333.5.2链轮的设计，链轮的主要设计参数333.6 确定传动主要尺寸344 水流控制系统的设计354.1控制系统各参数的选定354.1.1凸轮形状和参数354.1.2弹簧的选择354.1.3喷头结构及其有关参数364.1.4管径选择374.1.5.水头损失(指设备内部)374.2喷嘴受力及瓶底受力385 涡轮轴与毛刷轴齿轮辐的计算395.1涡轮轴与毛刷轴齿轮副的运动参数395.2涡轮轴与毛刷轴齿轮辐的计算校核406 WSNC型洗瓶机的总体分析41参考文献43致谢44ContentsAbstractIIIntroduction11 WSNC Type process parameters and characteristics11.1 The main characteristic parameters11.2 Washing process22 Selection of motor poWer and reliability of the calculation32.1 Determine the motor poWer of the methods and steps32.2 Analogy With the electrical parameters of the selected32.3 Checking the reliability of the above-mentioned electric poWer32.3.1 The calculation of the movement required scantlings32.3.2 Startup poWer consumption of the calculation43 Transmission line parameters and the main components of the design103.1 The transmission system parameters103.2 Design and Calculation of Gear113.3 Design of shaft and bearing selection calculation173.3.1 Calculation of axis (Worm axis)173.3.2 Worm shaft bearing (bearing selection)223.3.3 Worm Strength Check253.3.4 Design of the Worm shaft263.4 Design of roller chain313.5 Axle tank and axle chain design323.5.1 Wheel. Cam sprocket and the transmission of force and torque333.5.2 Sprocket design, the main design parameters sprocket333.6 Determine the main transmission344 FloW control system design354.1 Control System of the selected parameters354.1.1 Cam shape and parameters354.1.2 Selection of spring354.1.3 Nozzle structure and the parameters364.1.4 Select diameter374.1.5. Head loss (referring to the internal equipment)374.2 Nozzle and the bottom edge by the force385 Axis With the brush axis convergence of computing gear shaft395.1 Axis and brush gear 44 of the motion parameters395.2 Axis and brush convergence of computing gear check406 WSNC based analysis of the overall Washing Machine41References43Thanks44WSNC型洗瓶机 【摘要】洗瓶机是液体灌装生产线上必不可少的清洗设备。物美价廉的洗瓶机给小型市场餐饮业带来了极大的推动作用。WSNC型洗瓶机结构简单，工作效率高，适合广大小型厂餐饮业。本设计对洗瓶机的基本设计进行了认真的分析。对洗瓶机的电动机功率，传动系统，管道系统做了认真的计算，并考虑了一些外界因素对洗瓶机带来的影响。本次洗瓶机的设计对了解洗瓶机有一定的帮助，是外刷内冲式洗瓶机的基本原理。关键词：洗瓶机 电动机 传动系统 管道系统WSNC Type Washing Machine Abstract Washing machine liquid filling production line of cleaning equipment is essential. Washing machine affordable to the small market, the restaurant industry has brought about tremendous boost. WCLB - 12000 Washing Machine-type structure is simple, efficient, suitable for the majority of small restaurants. Washing machine of this design the basic design of the analysis seriously. Washing machine motor to poWer drive system, the piping system has done a careful calculation, taking into account a number of external factors on the impact of bottle-Washing machine. The Washing Machine Washing Machine to find out more about a certain degree of help, is outside the red-style brush With the basic principles of Washing machine.KeyWords: Washing machine; motor; transmission; pipeline system引言泰安是中国山东省中部一座著名的文化旅游城市，境内的泰山是国家重点风景名胜区，这里的游客天天爆满，给泰安地区带来了极大的收益，特别是餐饮业，更是得到了极大的发展。相对于餐饮业的突飞猛进，与之配套的行业却发展得很缓慢。其中，与餐饮业息息相关的餐具清洗是泰安地区餐饮业发展的一个主要环节。一种好的清洗设备，不但节省劳动力，节约时间，节约成本，更对泰安地区旅游业的发展起着至关重要的作用。短期内，一些地方开了一批日产（4000-10000）瓶饮料的各种中小型饮料厂。但目前市场上却缺乏与其相适应的洗瓶机。据我初步调查，目前饮料厂使用的洗瓶机主要有两类，即高压水冲刷式洗瓶机和电动毛刷式洗瓶机。前者自动化程度高，呈流水线作业，但机体大，结构复杂，造价高，仅适用与日产十万瓶以上的大型饮料厂。后者虽然具有结构简单，成本低和洗刷效果好等优点，但机械化程度低，劳动强度大，并且洗瓶量受到操作技能的限制，只适用于日产4000瓶以下的小型饮料厂。鉴于上述现状，设计一种既有一定机械化程度，又有结构紧凑，操作维修方便，供日产（4000-10000）瓶饮料的中小厂使用。造价低的小型洗瓶机是必要的。据此，我综合上述两类洗瓶机的优点，设计了这台WSNC型洗瓶机。该机采用内冲外刷的洗瓶方法，以提高自动化程度，为生产上配套成流水线作业创造条件。1 WSNC型洗瓶机的特征参数和洗瓶过程WSNC型洗瓶机的特征参数和洗瓶过程简明扼要的介绍了WSNC型洗瓶机的工作原理。为以后的分析做了大致的概括。1.1 主要的特征参数电动机功率：PW=1.1kW电动机的转速：Nm=960 rpm;nW=12 rpm洗瓶机的洗瓶能力：Q=1200个/h （即Q=9600个/日）耗水量：q=650 L/h喷嘴直径：d=2mm喷嘴内水压强：p=0.25Mpa(p=2.5kgf/cm2)喷嘴出口处水速：V水1.5 m/s2瓶内水流动压力：p9 N毛刷辊理论转速：n120 rpm链条移动速度（间歇）：V0.2 m/s两瓶中心距：70 mm推杆行程：30 mm推杆回复力：500 N1.2洗瓶过程关于洗瓶的流程，我设计了一个必要的思路：首先要进行必要的浸泡。其中有个泡瓶池，泡瓶池就是用水浸泡瓶子的池子。在池子上再装上放水管蒸汽加热管溢流管排污阀等即成。其次要进行必要的刷瓶，已进行进一步清洁。刷瓶机的顶部有两块板，其上各均匀的挖有N个孔，这些孔是用来悬挂2N根毛刷的，这两排毛刷轴最靠左边的那两根通过一对齿轮经蜗轮轴带动转动，其余的每根毛刷轴上都有一个小齿轮依次与前一个啮合转动。这2N根毛刷轴分两边对称布置，用来刷洗瓶子的外壁。再次要进行冲瓶。冲瓶机的下方是一个储水槽。储水槽的上面安装了一组喷水管。喷水管中有一根喷水总管，总管上伸出2N根喷水支管，没根喷水支管的上面有个向上的圆形喷水孔，孔径约为1.5 2mm。喷水管的上面安装了一组送瓶轨道。送瓶轨道由链板组成。每个链板上都有一个圆形小孔，该圆形小孔正好对准了喷水孔，从喷水孔向上喷出的水就能通过圆形孔继续向上喷出。在圆形的上方安装了一块玻璃挡板，以防冲瓶水被喷到轨道的外面去。这个洗瓶过程分为浸泡、冲洗、收集。冲刷过程分析如下：链条将瓶子从入口带到WSNC型洗瓶机的毛刷处，应即停止移动，这时推杆打开水阀通路，水流急速从喷嘴喷出劲射瓶内，冲刷瓶子内壁污物，与此同时，毛刷连续转动滚刷瓶子外壁，除弃污物，5秒后推杆自动关闭阀门通路，链条又将瓶子从原地处移过276.2的距离的另一处，并立即停止移动。此后重复第一次的洗刷动作。瓶子从入口到出口，经历5次共25秒钟的水流连续冲刷和连续30秒钟的毛刷滚刷清洗。这个的设计思路已经基本确定，现在我要进行必要的计算。这也是很繁琐的工作。由于整个结构要求的传动系比较复杂，我要进行认真的核算和校对。2 电动机功率的选择和可靠性计算2.1确定电动机功率的方法和步骤我这台WSNC型洗瓶机的各运动构件受力情况比较复杂，如果要确定这些构件的各有关参数，难以从外力矩计算出每个构件所需功率的大小。为此，本次WSNC型洗瓶机的设计采用了类比法预选电动机转速和功率，并以此为依据进行各项设计计算。我们先初步选定主要运动构件的材料形状尺寸和运动速度，然后应用动能原理验算所选定的电动机功率是否合乎要求。2.2用类比法选定的电动机参数首先我们选用电动机型号为JO2-21-4其功率PW=1.1kW其转速n=960 rpm接法Y型我之所以选择该电动机的依据有2条考虑WSNC型洗瓶机的耗功情况参考毛刷洗瓶机所选用的电动机功率2.3验算上述电机功率的可靠性2.3.1计算时所需用的运动构件尺寸蜗轮厚度B=42 mm，锥齿轮厚度b=43 mm，槽轮链轮厚度B=15 mm，毛刷辊直径d=80 mm ，凸轮轴长度L=1053.58 mm，毛刷轴长度L=700 mm。我要对每个齿轮进行设计与校核。由于整个结构是有电机带动的齿轮进行传动，要有一个二级减速器，我们不需要对二级减速器做过多的要求。其中涡轮蜗杆控制毛刷轴的运动，槽轮控制滚子链的传输周期，链轮控制滚子链传动。这都有很严格的要求。2.3.2启动时各部分所耗功率大小计算推动阀杆所耗功率P11已知作用在推杆上的力F500 N。行程S30 mm，完成单行程时间t5 s（据凸轮周转速和单行程中凸轮转过的角度确定）。因此推动阀杆时所耗的功率为：=3 W驱动链条所耗功率P2链轮角速度：=1.2 r/s链条速度：=0.18 m/s两链中心距间的链条质量：m1=5 kg包在两轮上的质量：m2=kg当链条获得额定速度时总动能为：E=（mR） = = =0.09234 J假定链条由静止启动达额定速度时需要的时间t0.05 s则则驱动链条时所耗的功率为：1.85 W移动瓶子时所耗的功率P3正常操作时，位于链条上的瓶子共有个，其总质量为：6 kg移动瓶子所耗的功率为：2 W驱动22根空心毛刷轴所耗的功率P4空心轴转动角速度：=空心轴质量： kg转动惯量： kgm2毛刷轴角速度：12.5 r/s轴上齿轮的质量：0.1 kg转动惯量： kgm222根毛刷辊的质量（水饱和后的质量）：22 kg=2.2 kg转动惯量按圆环算： kgm2总动能：（）0.36 J故所耗的功率为：7.2 W启动轴所耗的功率（蜗杆轴）轴质量：1.4 kg转动惯量：kgm2齿轮质量：转动惯量：kgm2轴角速度：所耗的功率： 4.78 W启动轴5所耗的功率（拨轮轴）轴5的角速度：轴的质量：kg轴的转动惯量： kgm2轴与其上的齿轮质量：kg转动惯量： kgm2拨轮轴总耗功率： 3.06 W驱动轴6所耗功率 （槽轮轴）轴6的角速度：轴的质量：1.92 kg转动惯量： kgm2轴上轮的质量：kg转动惯量： kgm2转动轴6总的功率： W驱动轴所耗的功率 （蜗轮轴两根）轴的角速度：112.57 r/s轴的质量：1.4 kg转动惯量： kgm2轴上的齿轮蜗轮总质量：6.3 kg转动惯量： kgm2总耗的功率： kgm2启动轴总耗的功率：37.4 W启动从动链轮轴的质量：1.2 kg转动惯量： kgm2轴上链轮质量：2.6 kg转动惯量： kgm2启动从动链轮轴所耗的功率： 0.02 W实际需要的功率的大小拒上计算知，若功率传递时无损失，则所需的功率为： 59.3155 W实际上功率在传递时有损失，在该机动传动系统中，分别使用：运动副与传动效率：二对蜗轮、蜗杆（1头）38对齿轮38对滑动轴承4对滚动轴承所以传动总效率为：轴=1234=0.0575考虑到传动效率，启动时所需的总功率为：1032 W为维持机器连续运转，电机输出轴的功率还需克服其他阻力，如水压增加的阻力，空气阻力等。因此，实际选用的电机额定功率Ped应大于PW的1.2倍即得：W据此选取电机型号：Y100L16B 1.5 kW同步转速为1000 r/min 满载转速为960 r/min由上算校验可知，原用类比法选定的电机合适。因此，原来各种设计计算可靠。3 传动系的有关参数和主要构件的设计WSNC型洗瓶机的设计前景是好的。可是要对每个部件进行研究分析是十分繁琐的工作。其中，工作量非常大的是传动系统的分析。其中对整个洗瓶机的设计思路进行分析研究。鉴于该机器是有内冲外刷式设计。我先对瓶颈直径进行必要的调查，以设计洗瓶机的洗瓶的商业价值。其中发现，瓶子大都是5862mm的瓶口，鉴于此，我们所设计的WSNC型洗瓶机进行了规格分析。3.1传动系的运动参数和动力参数的确定关于传动系的运动参数和动力参数的确定，我们首先由选定电机满载转速Nm和工作机转速nW（此处指链轮转速），可得传动装置总传动比为：我们知道总传动比为各级传动比 连乘积，即，为了合理的分配总传动比，我使传动装置得到较小的外廓尺寸或较轻的重量，以实现降低成本和结构紧凑的目的。在进行传动比分配时，考虑到具体因素，如毛刷转速，必须能保证瓶子转动，瓶能够洗干净。参考现有机型（电动毛刷洗瓶机）的转速，同时参考了各类减速器给出的传动比分配的参考数据。在此之后，我将各级传动比分配如下：总的转动比各轴的转速确定：运动副与传动效率带传动蜗杆蜗轮（）圆锥齿轮圆柱齿轮滚动轴承槽轮各轴功率的确定kWkWkWkW各轴转矩： Nm Nm Nm Nm至于功率由毛刷轴传递时，由于各轴的转速相同，负荷相近所以可以近似认为各轴功率消耗是相同的，各轴所获得的功率也相同，各毛刷轴的功率：kW毛刷轴的转矩：Nm即表明毛刷轴能克服.20 Nm的阻力矩。而实际作用于每个毛刷上的阻力势必小于1.2 Nm，因此，毛刷能够带动瓶转。3.2齿轮的设计计算项目依据结果材料选择 小齿轮选45号钢，调质处理，硬度为217HBS255HBS，取240HBS 大齿轮选45号钢，正火处理，硬度为162HBS217HBS，取200HBS初步计算2载荷系数：传动比：材料： 20Cr接触疲劳极限：安全系数：许用接触应力：转矩： Nm估算结果： mm几何计算选精度等级，估计平均直径处圆周速度，选9级精度，粗估Vm1.5m/s齿数：取；分锥角：；大端模数：mm取mm大端分度圆直径： mm平均分度圆直径：mm mm平均模数：mm外锥距：mm齿宽：mm 取mm大端齿顶高：mm mm大端齿根高：mm mm齿顶高：齿根高：顶锥角： 根锥角： 大端齿顶圆直径： mm mm安装距：（按结构确定）mm；mm冠顶距： mm mm大端分度圆齿厚：mm mm大端份度圆弦齿厚： mm mm打断分度圆弦齿高：mm mm当量齿数： 取 小齿轮大端分度圆直径： mm mm m/s与估计值相近，且不超过精度允许值（1.5 m/s）接触应力强度的校核： 分度圆的切向力：N使用系数：动载荷系数：载荷分布系数：；载荷分配系数：节点区域系数： 弹性系数： 重合度螺旋角系数：锥齿轮系数：计算结果： 许用接触应力： 试验齿轮接触疲劳极限： 寿命系数：润滑油膜影响系数：最小安全系数：尺寸系数：工作硬化系数：许用接触应力值：结论： 通过校验，合格。可以用弯曲强度校核： 复合齿形系数： ；重合度螺旋角系数： 其余项同前：；计算结果： Nm Nm许用弯曲应力： 齿根基本强度： 寿命系数： 相对齿根表面状态系数： 相对齿根圆敏感系数： 尺寸系数： 最小安全系数： 许用弯曲应力：结论：； 由上验算可见，弯曲强度足够，安全。锥齿轮主要尺寸如下：mm；mmmm；mmmm；mm；mm；mm；mm；mm；mm一对尺寸辅助齿轮：mm 可取mm取mm 则mm；mm因为本机在工作中所受冲击载荷较小，工作平稳，故对疲劳强度不加以校核。所有毛刷齿轮都与相同，中间齿轮都与齿轮相同。其余齿轮的几何参数均由结构参数传动比和几何关系确定。3.3轴的设计计算与轴承的选择首先我对涡轮蜗杆进行分析，涡轮蜗杆与毛刷轴相连。是非常重要的一个部件。我要对涡轮轴与抽承的强度进行校核，然后对每个中间齿轮进行分析研究。关于WSNC型洗瓶机轴的设计计算，我仅对受载较大的蜗轮轴中间齿轮的空心轴，以及凸轮轴（链轮槽轮同轴）进行设计计算，减少重复计算量与不必要的考虑，并进行了合理的结构设计，而其余轴一般可在满足使用条件（安全）下，进行其他合理的结构设计。下面我就蜗轮轴凸轮轴蜗杆轴分别进行设计计算。3.3.1轴计算（蜗轮轴）已知 Nm 号钢3初步计算轴径1 mm 为安全起见，取轴的直径为45 mm 400004000040000650015000040000图3-1 结构尺寸图 图3-2 轴的受力简图求作用于水平轴上的力 N图3-3 水平轴上的力图1图3-4水平轴上的力图2蜗轮： （轴向力）图3-5涡轮轴向力图 （附加弯矩）图3-6 附加弯矩图轴向力 水平弯矩图3-7 水平弯矩图垂直弯矩119.2Nm图3-8 垂直弯矩图齿轮 合成矩:134.2Nm128Nm134.2Nm图3-9 合成矩图支反力：水平面kNkN垂直面kNkNkn kN轴向力产生的附加弯矩为Nm水平面和垂直面：Nm;NmNmNmNmNmNmNm 按静强度计算轴的安全系数（取短时最大载荷为额定载荷的倍）表3-1 轴的静强度计算内容计算结果说明及公式截面截面最大转矩按额定的2.5倍计最大弯矩按额定的2.5倍计当量弯矩轴的直径已知当量弯曲应力抗拉屈服极限机械设计表2安全系数最小许用安全系数机械零件表2以上计算表明轴的静强度是足够的。3.3.2蜗轮轴的支承（轴承的选择）由机械零件手册2表，所以n根据表（机械零件手册2）h需即 kg所以 (由机械零件手册2表19-16选)所以,没有必要选择单列向心推力轴承。依据工作情况，可选单列向心球轴承。由表19-8（机械零件手册），所以 而kg根据表19-3（机械零件手册2）h， 即kg所以，由表19-8选C05型轴承13（kg kg）校核：因 由表19-8，查得 而 故应按 kg所以 120rpm 由表19-3查得 校核合格。蜗杆蜗轮传动设计计算蜗杆传动主要尺寸的计算项目与公式及数据蜗杆中心距：mm轴向模数：蜗轮浊面模数：齿顶高系数：一般采用 径向间隙：蜗杆轴向剖面齿形角：传动比：变位系数：螺纹头数：分度圆直径：mm节圆直径：mm齿顶圆直径：mm齿顶圆直径：mm特征系数：螺纹部分长度： 取 L=47mm轴向周节：分度圆杆上螺旋导角：；蜗杆螺牙高度：mm细牙啮入蜗轮深度：mm螺牙沿分度圆柱上齿顶高：mm螺牙沿分度圆柱上轴向厚度：mm测量 弦杆高：mm齿轮设计计算齿数：分度圆直径：mm节圆直径：mm齿顶圆直径：mm齿根圆直径mm外径：mm齿缘宽度：mm包角：齿根圆弧半径：mm齿顶圆弧半径：mm分度圆弧齿厚：mm分度圆浊面弦齿顶高 mm3.3.3蜗轮强度校核首先我们对蜗轮齿面接触强度进行校核14设其传动效率：蜗轮力矩：载荷系数：由载荷变化不大，可令，分度圆周速度：m/s所以接触应力系数：假定蜗轮由铸：材料制成，（查机械设计手册），其蜗轮的许用接触应力为所以蜗轮能承受的最大扭矩为所以齿面接触强度满足要求。校核合格。可以使用。其次我们对轮齿弯曲强度进行计算注：由机械设计手册查得通过上述校核，齿轮弯曲强度满足要求。校核合格，可以选用。3.3.4蜗杆轴的设计初步计算选取轴径15根据机械设计手册2式 由表，我们查得cm考虑到轴端有键槽，需加其轴径，取mm又因为采用蜗杆与轴制成整体结构。又因为蜗杆的齿根比轴径大.mm所以车制蜗杆。蜗杆轴的强度校核：轴系的扭矩Nm忽略传动效损失轴上蜗杆受力NNN轴承上轴受的支承反力：垂直面支点反力NNN水平面上支点反力NNNPy3Py1Px3Px1Py2Px2P周151.5P轴460.7585P镜图3-10 力矩图NmNmNm合成弯矩图：NmNm3032.7233871.44图3-11 合成弯矩图验算轴径：蜗杆轴是45号钢车制。由机械零件手册1表18-17查得45mm;由轴上受力可知，轴上截面，是危险截面。在-截面上，此处在圆角应力集中，由表18-11查得 此处的弯矩 Nm Nm 由表18-172查得 由机械设计手册2中18-6式 在截面I-I验算轴径合格，安全可靠，可以使用。在-截面上，此截面上受到的弯矩 Nm 同样在截面-上轴径验算也合格，安全可靠，可以使用。轴的疲劳强度校核计算最小许用安全系数 由表7-17得 在剖面I-I上 许用安全系数 所以 查表7-222得 查表7-252得 查表7-192得 最大弯曲应力 最大扭转应力 只考虑弯曲安全系数，代入公式 只考虑扭矩时的安全系数（转轴的扭转应力按脉动循环应力考虑） 查表7-262 得 剖面I-I处总的安全系数 验算安全合格，所以截面I-I安全可靠。校核截面-的安全系数16 许用安全系数所以；查表得：；最大弯曲应力 最大扭转应力 只考虑弯曲安全系数，代入公式 只考虑扭矩时的安全系数（转轴的扭转应力按脉动循环应力考虑） 查表7-262 得 剖面-处总的安全验算安全合格，所以截面-安全可靠。蜗轮轴的轴承选择 选单列向心球轴承102;104 3.4滚子链的设计我们要对链轮与滚子链进行分析10。因为这个传送装置是有链轮与滚子链带动的运动。对其校核是很有必要的。滚子链结构 (由机械设计手册2) 选滚子链型号为 48A-1-68-GB/T1243-1997根据实际需要,滚子链做成单排链.接头链节采用连接链节尺寸参数：由滚子链标准规定中选取（部分数据经校核另定）节距mm直径mm内节宽mm销轴直径mm套筒直径mm链条通道高度mm内链板高度mm外链板高度mm排距mm链板厚mm块数Z=14滚子链节距和链长尺寸链计算由于链长，考虑到保持原始节距的均匀性一般取，所以有，为了满足设计要求，保证链长的制造精度规定链长公差带为m则 这样可得到：即得出，链长均值和内外节距均同他们的基本值的比值应取相同，都为，当给定m=0.0005时，mmmm滚子链计算及材料选用销的校核选用45号钢4而而mm可见上述选择的销的直径足够。校核板的弯曲强度mm而给定的mm说明板的弯曲强度足够，选用合适。链板长度mm3.5槽轮轴与链轮轴的设计我要对槽轮控制滚子链的传输周期进行分析。因为要保证瓶子冲刷干净，必要的停滞时间是非常有用的。我们既要保证干净，又要保证节省资源。所以对槽轮的设计要求很严格。槽轮受力 N链轮受力 N初算轴直径 mm 取mm由经验可知,轴的直径较大，足够满足要求。轴直径mm3.5.1槽轮凸轮和链轮的受力及传递的力矩槽轮的受力分析1：根据传动系和各轴所支承的情况，可求得槽轮输入功率和转速为： 1.09 kW r/min当销啮合位于轮槽底部时，作用在槽轮上的推力最大 拒Nm有Nm所以Nmm；mm；mmmmmmmm3.5.2链轮的设计，链轮的主要设计参数节距17mm；内节宽mm；滚子直径mm排距mm；h内链板高度mmmmmmmm3.6 确定传动主要尺寸实际分度圆直径：mm mm中心距：mm齿宽：mm；mm；mm重合度系数：齿向载荷分配系数：齿间载荷分配系数：；载荷系数：齿形系数：； 应力修正系数：； 弯曲疲劳极限：Mpa； Mpa弯曲最小安全系数：尺寸系数：弯曲寿命系数：；许用弯曲应力： Mpa Mpa验算： Mpa Mpa传动无严重过载,故不作静强度校核。中间齿轮初算直径：mm 取m=2；Z=23；d=36齿轮宽：b=40 mm中间齿轮采用变位齿轮。其变位系数齿顶高系数：顶隙系数：齿顶高：mm齿根高：mm齿顶圆直径：mm齿根圆直径：mm中心距：a=40 mm啮合角：4水流控制系统的设计4.1控制系统各参数的选定4.1.1凸轮形状和参数凸轮11基圆直径D=200 mm；升程30 mm推程运动角，回程运动角和远休止角都为30，升程前10角采用等加速运动曲线，后10角采用等速曲线，滚子采用的滚轮。由画图多次测量其升程最大压力角不超过35。4.1.2弹簧的选择水对推杆的压力5kg考虑摩擦力，取最大工作负荷kg，最小工作负荷工作行程mm选取型弹簧，级精度，选用硫素弹簧钢丝，d=4 mm, D=30 mm计算弹簧的强度校核合格，弹簧安全可靠。计算许用极限负荷kg工作周数取n=18总圈数取求弹簧的刚度kg/mm求节距弹簧的自由长度mm弹簧展开长度mm4.1.3喷头结构及其有关参数采用圆锥形喷嘴（锥角）图4-1 圆锥形喷嘴喷嘴孔出口流 m/s式中由农业流体工程力学6给出，各参数由表查得流量系数，流速系数射水射程 m此公式是农业流体工程力学6中的经验公式。喷头各参数：喷嘴口径：2d（mm）；流量：0.0417L/s；速度：21.47m/s；射程：9.55m4.1.4管径选择 喷嘴的流量 L/s 支管的流量 L/s横管的流量 L/s选取干管，横管和支管的公称直径分别为15.20和25，其流量分别为0.0417 ，0.0834和0.417。选择铁锌普通钢管（又称白口铁管），安全工作压力为。钢管试验水压力。 4.1.5.水头损失(指设备内部)管径压力损失 m横管管路压力损失：m局部损失：mm支管管径压力损失：m喷嘴局部损失：m总的流量损失：m据调查，两院地区供水压力为4 kg/cm2，即有40米水柱高，而设备管路中的流量损失为0.0782米水柱高，考虑到有时供水压力不足，及管路损失。至少喷头的水压有2.5 kg/cm2。4.2喷嘴受力及瓶底受力液流从管道来到喷嘴，在喷嘴里由于过流断面逐渐缩小而流速渐增加，设液流在喷嘴入口处的压强=2.5 kg/cm2。出口处的压强为（大气压）（相对压强）则喷嘴受到液流的动反力为 瓶底受力，假设液流射入瓶底，以原速度夹角成10，根据动量定律有： 5涡轮轴与毛刷轴齿轮辐的计算5.1涡轮轴与毛刷轴齿轮副的运动参数齿轮的工作扭矩：Nm齿宽系数：选材料：调质处理硬度240HB，45号钢接触疲劳极限：得Mpa; Mpa许用接触应力： Mpa Mpa取计算齿轮直径 m传动比：选齿数：；确定模数： 取m=2所以 mm mm齿宽：mm mm mm5.2涡轮轴与毛刷轴齿轮辐的计算校核圆周速度：m/s精度等级选8级精度使用系数：动载系数：齿间载荷分布系数：齿向载荷分布系数：动荷系数：弹性系数： 节点区域系数：接触最小安全系数：验算： 总工作时间：h应力循环次数： 接触寿命：； 许用接触应力： Mpa Mpa验算： Mpa计算结果18表明，接触疲劳强度较为合适,齿轮尺寸无需调整。6WSNC型洗瓶机的总体分析WSNC型洗瓶机采用外刷内冲式，结构简单，洗瓶干净，对广大旅游业城市（例如泰安）的餐饮业有促进作用。其结构主要有电动机、传动系统、管道系统组成。其中电动机采用先预测后校核的方法选用电动机WSNC型洗瓶机的各运动构件受力情况复杂，确定这些构件的各有关参数前，难以从外力矩计算出所需功率的大小。为此，本设计用类比法选定电动机参数： 型号：Y100L16B3 功率PW=1.5 kW 转速n=960r/min 接法为Y型。洗瓶机的洗瓶能力：Q=1200个/h（即Q=9600个/日），耗水量：q=650L/h（约450升/1000瓶）即q m3/日，喷嘴直径：d=2mm，喷嘴内水压强：P=0.25Mpa，喷嘴出口处水速：V水=21.5m/s，瓶内水流动压力:p9N，毛刷辊理论转速n1=120rpm，链条移动速度（间歇）V0.2m/s,两瓶中心距P=70mm,推杆行程S=30mm。传动系统结构复杂，计算量大，主要确定各个轴与齿轮的规格。其中我确定了传动系的运动参数和动力参数，然后对每个齿轮、轴承进行了认真的分析计算与校核。蜗轮轴与毛刷轴齿轮辐：齿数Z1=100，Z2=20，模数m=1，中心距a=60。键的选择 ：公称直径d=35mm选键A 1018（GB/T1979） 蜗杆轴与轴间齿轮辐：齿数Z1=48，Z2=96，模数m=2.5，中心距a=144。键的选择 ：公称直径d=45mm选键A 16280（GB/T1979） 槽轮轴与链轮轴间齿轮辐：齿数Z1=34，Z2=68，模数m=3，中心距a=153。键的选择 ：公称直径d=55mm选键A 16125（GB/T1979） 蜗杆轴径d=35mm，又因为蜗杆齿根圆直径为40.6mm,所以车制蜗杆,长度L=752mm,蜗杆头数3,模数3.5,右旋.蜗轮轴径d=45,长1032mm,蜗轮齿数Z=43,模数3.5.链轮轴直径d=55mm。滚子链结构 (由机械设计手册) 选滚子链型号为 48A-1-68-GB/T1243-1997，根据实际需要, 滚子链做成单排链，链板厚2mm，Z=14。链轮齿数20,节圆直径D=400mm，节距P0=62.4mm。滚子直径47.63mm。槽轮槽数Z=4，a=300mm，r=8mm。管道系统涉及了很多知识，对凸轮、弹簧、喷头、管径等做了认真的分析研究。水流的控制通过凸轮推杆机构实现。凸轮基圆直径D=200mm ，升程30mm，推程运动角26.5度，回程运动角为11.3度和远休止角都为189.5度，近休止角132.7度。滚子采用的滚轮。由画图多次测量其升程最大压力角不超过35度.这里采用圆锥形喷嘴（锥角45度）。本文通过对相关文献资料收集和对部分洗瓶机的调查研究，在此基础上设计了小型半自动洗瓶机，得出以下结论：小型半自动洗瓶机具有广阔的市场前景。新兴的饮品业急需经济适用的小型洗瓶机。小型半自动洗瓶机的基本设计原则。一是经济实用原则。二是要求操作简单方便。利用传统的机械设计方法对小型半自动洗瓶机进行了设计和计算，各个零件的强度满足工作需要，同时应用AutoCAD软件对需加工的零件进行设计并绘出工作图，便于后继的加工生产。参考文献1刘鸿文 主编 理论力学 高等教育出版社 2004年2邱宣怀 主编 机械设计（第四版） 北京 高等教育出版社 2002年3刘鸿文 主编 材料力学 高等教育出版社 2004年4机械工程手册（第33篇） 带和链传动 机械工业出版社 1978年5江耕华等 机械传动设计手册（下册） 北京 煤炭工业出版社 1983年6张兆顺 崔桂香 农业流体工程力学 清华大学出版社 1999年7Orlov P. Fundamentals of Machine Design.MoscoW：Mir Pub.，19878 胡家秀，陈峰.机械创新设计概论.北京：机械工业出版,2005,79 骆素君，朱诗顺.机械课程设计简明手册.北京：化学工业出版社，2006,810 张龙.机械设计课程设计手册.北京：国防工业出版社，2006,511 廖希亮、邵淑玲，机械制图，济南 山东科学技术出版社，2002.912 机械设计常用标准，机械原理及零件教研室，北京 机械工业出版社，1999.613 现代机械传动手册编辑委员会，现代机械传动手册（第二版），北京机械工业出版社，2002.514 廖希亮、陈清奎，计算机绘图与三维造型，北京 机械工业出版社15 杨黎明、黄凯、李恩至、陈实现，机械零件设计手册，北京 国防工业出版社1987.616 郑文纬、吴克坚，机械原理，北京 高等教育出版社，1997.717 王旭、王吉森，机械设计课程设计，北京 机械工业出版社，2003.718 机械原理及零件教研室，机械设计常用标准，济南 山东大学出版社，2005.12