機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析【全套圖紙UG三維】

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1、 編編 號(hào)號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（論論文文） 題目：題目： 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 信機(jī) 系系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專專 業(yè)業(yè) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng)誠(chéng) 信信 承承 諾諾 書(shū)書(shū) 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 機(jī)械式擰瓶 機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所 取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注 引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任

2、何其 他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 93 學(xué) 號(hào)： 0923116 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無(wú)無(wú)錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 信信 機(jī)機(jī) 系系 機(jī)機(jī)械械工工程程及及自自動(dòng)動(dòng)化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)論論 文文 任任 務(wù)務(wù) 書(shū)書(shū) 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 2、專題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù)二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 擰瓶機(jī)是自動(dòng)擰瓶生產(chǎn)線的主要設(shè)備之一，用于玻璃瓶或 PET 瓶的螺紋蓋封口。隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)產(chǎn) 品的包裝質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。由于螺紋蓋具有封口快捷，開(kāi)啟方 便及開(kāi)啟瓶

3、后又可重新封好等優(yōu)點(diǎn)，使其在許多產(chǎn)品的包裝中應(yīng)用 越來(lái)越廣泛，諸如飲料，酒類，調(diào)味料，化妝品及藥品等瓶包裝的封 口就大量采用螺紋蓋封口。目前現(xiàn)有的國(guó)產(chǎn)同類機(jī)型的封蓋機(jī)的產(chǎn) 量，速度和自動(dòng)化程度都相對(duì)落后。為了適應(yīng)現(xiàn)代包裝機(jī)高速，高效 和高可靠性生產(chǎn)的需要，研制了一種回轉(zhuǎn)式擰瓶機(jī)，該機(jī)采用多工位 回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，機(jī)電氣一體化，具有效率高，速度快，可靠性好和自動(dòng) 化程度高等優(yōu)點(diǎn)。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 了解數(shù)擰瓶機(jī)的工作原理，國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀； 完成擰瓶機(jī)總體方案設(shè)計(jì)； II 完成零部件的選型計(jì)算、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核； 熟練掌握有關(guān)計(jì)算機(jī)繪圖軟件，

4、并繪制裝配圖和零件圖紙，折合 A0 不少于 2.5 張； 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)，并翻譯外文資料 1 篇。 四、接受任務(wù)學(xué)生：四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 93 班班 姓名姓名 五、開(kāi)始及完成日期：五、開(kāi)始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2012 年年 5 月月 25 日日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名 教教研研室室主主任任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所學(xué)科組組長(zhǎng)研究所 所長(zhǎng)所長(zhǎng) 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 擰瓶機(jī)是自動(dòng)擰瓶生產(chǎn)線

5、的主要設(shè)備之一，它是封口機(jī)的一種，廣泛用于玻璃瓶或 PET瓶的螺紋蓋封口。由于螺紋蓋具有封口快捷、開(kāi)啟方便及開(kāi)啟后瓶又可重新旋上瓶蓋 等優(yōu)點(diǎn)，所以一些不含氣的液料，諸如飲料、酒類、調(diào)味料等類似瓶包裝的封口中大量 采用螺紋蓋封口。 為了適應(yīng)現(xiàn)代包裝機(jī)高速、高效和高可靠性生產(chǎn)的需要，在廣泛吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)機(jī) 型的基礎(chǔ)上，本課題設(shè)計(jì)了全自動(dòng)擰瓶機(jī)。它靠異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶實(shí)現(xiàn)瓶子的輸入 和輸出，中間在傳送帶上部巧妙地安置了轉(zhuǎn)盤(pán)，給旋蓋工作帶來(lái)很大的便利，也大大提 高了效率，旋蓋裝置更是此次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部件，靠電機(jī)帶動(dòng)空心軸以及其以上的機(jī)構(gòu)旋 轉(zhuǎn)，同時(shí)上部的圓柱凸輪實(shí)現(xiàn)旋蓋頭的升降，旋蓋頭運(yùn)用機(jī)械式的方法

6、，夾頭的另一頭 聯(lián)接彈簧，運(yùn)用杠桿原理實(shí)現(xiàn)瓶蓋的夾緊。當(dāng)旋蓋頭夾緊瓶蓋時(shí)，上方的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi) 始旋蓋。本課題的設(shè)計(jì)不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了操作方便，而且實(shí)現(xiàn)了從進(jìn)瓶到出瓶的全部自 動(dòng)化，具有速度可調(diào)、定位準(zhǔn)確、旋蓋可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)噪音和不傷瓶蓋等優(yōu)點(diǎn)，克 服了傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn),總體上達(dá)到了我們預(yù)期設(shè)計(jì)的目標(biāo)。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：擰瓶機(jī)；旋蓋頭；機(jī)械式；杠桿 IV Abstract Capping machine is one of the main equipment of the automatic filling production line, which is a kind of sealing

7、 machine, and widely used in glass or PET bottles sealed with screw cap. Screw cap with sealing the fast, is easy to open and can be re-opened after the bottle screw cap on the bottle, etc. so some non-gas liquid material, such as beverages, wine, seasonings and the like in a large number of the sea

8、led bottles with screw cover seal. In order to adapt to the production needs of the modern high-speed packaging machine, high efficiency and high reliability, extensively absorbing on the basis of the advanced models, the project designs the automatic screwing machine.It is belt driven by induction

9、motors to achieve input and output of the bottle, the upper middle of the conveyor belt turntable cleverly placed, the cap has caused great convenience, but also greatly improve efficiency, capping device is the key to the design parts, rely on motor driven hollow shaft and the institutions rotation

10、, while the upper part of the cylindrical cam lifting of capping head.the method of the capping heads is mechanical.The other end of the chuck coupling spring.It uses the lever principle implementation clamping bottle caps.When the the capping head clamping cap , the top of the motor start start cap

11、ping.Not only the structure is simple, easy to operate, but also the design and implementation of the project from the bottle into the bottle to the full automation, with adjustable speed, accurate positioning, capping reliable, smooth running, no noise and not to hurt the caps, etc, to overcome the

12、 shortcomings of traditional institutions, the overall design to achieve the goal of our expectations. Keywords： Capping Machine;Capping head;Mechanical;leverage V 目目 錄錄 摘 要 .III AbstractIV 目 錄.V 1.緒論 1 1.1 本課題的設(shè)計(jì)背景1 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展1 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求3 2. 擰瓶機(jī)的整體設(shè)計(jì) 4 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析4 2.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù) .4 2.1.2 工藝路線 .4 2.1

13、.3 技術(shù)要求 .4 2.2 擰瓶機(jī)的工作原理4 2.3 總體方案確定4 2.3.1 方案一的介紹 4 2.3.2 方案二的介紹 5 2.3.3 方案三的介紹 5 2.3.4 方案四的介紹 6 2.4 方案比較.6 2.5 采用方案的詳細(xì)設(shè)計(jì).7 2.5.1 傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7 2.5.2 轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì) .7 2.5.3 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 2.5.4 理蓋器的設(shè)計(jì) .8 2.5.5 旋蓋頭的設(shè)計(jì) 10 2.5.6 底座箱的設(shè)計(jì) 10 3. 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇.13 3.2 傳動(dòng)比的分配.14 3.3 減速器的設(shè)計(jì)選擇15 3.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)15 3.5 錐齒輪的設(shè)

14、計(jì)計(jì)算19 3.6 軸的設(shè)計(jì)及校核24 3.7 鍵的選擇與校核.25 3.7.1 鍵的選擇 25 3.7.2 鍵的校核 26 3.8 軸承選擇與校核.28 VI 4.擰瓶機(jī)的安裝及維護(hù) 31 4.1 安裝.31 4.2 維護(hù)保養(yǎng).31 5.擰瓶機(jī)的改進(jìn)與展望 32 5.1 自動(dòng)潤(rùn)滑的改造.32 5.2 展望.32 6.小結(jié) 33 致 謝 .34 參考文獻(xiàn) .35 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 1 1.緒論緒論 1.1 本課題的設(shè)計(jì)背景本課題的設(shè)計(jì)背景 隨著食品，醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的密封提出越來(lái)越高的要求，完善的密封不僅 可以延長(zhǎng)食品，醫(yī)藥產(chǎn)品的保質(zhì)期，而且可以避免食品中營(yíng)養(yǎng)的流失。擰瓶機(jī)就

15、是完成 包裝容器封口的機(jī)器，屬于包裝機(jī)的一種，主要針對(duì)玻璃瓶或 PET 瓶的螺紋蓋封口。這 種密封機(jī)對(duì)瓶和蓋都有一定的要求，瓶蓋一般要求為內(nèi)螺紋，瓶口為外螺紋，通過(guò)旋蓋 頭的旋轉(zhuǎn)將瓶蓋固定在瓶頭。這種封口方式由于封裝和開(kāi)啟都很方便，所以被廣泛應(yīng)用 于不含氣體的果汁，飲料，調(diào)味品，藥品和化妝品。 1 但是我國(guó)的包裝機(jī)械發(fā)展還處于初級(jí)階段，對(duì)包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)和研發(fā)沒(méi)有太多的經(jīng) 驗(yàn)與理論基礎(chǔ)，很多機(jī)器只是對(duì)外國(guó)現(xiàn)有機(jī)器的仿繪，沒(méi)有自主研發(fā)的知識(shí)產(chǎn)權(quán),機(jī)器一 旦出現(xiàn)問(wèn)題，解決起來(lái)十分困難，而且要對(duì)機(jī)器進(jìn)行改進(jìn)也無(wú)從下手“目前總體來(lái)看,我 國(guó)的包裝機(jī)械主要存在以下兩方面的問(wèn)題:其一，自動(dòng)化程度低，很多國(guó)外

16、的包裝機(jī)從原 料進(jìn)入到成品出來(lái)，基本全部自動(dòng)化，而我國(guó)的包裝機(jī)械自動(dòng)化程度還很低，很多環(huán)節(jié) 需要人工輔助其二，效率低下，很多國(guó)外的包裝機(jī)械的生產(chǎn)效率是國(guó)內(nèi)機(jī)械生產(chǎn)效率的 幾倍甚至是幾十倍。 4 本課題就是順應(yīng)時(shí)事的需求，針對(duì)上述的這些問(wèn)題而提出的，通過(guò)對(duì)擰瓶機(jī)旋蓋頭 運(yùn)動(dòng)的主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的深入研究，找出影響擰瓶機(jī)穩(wěn)定工作的各個(gè)因素，通過(guò)忽略次要因 素，控制主要因素，對(duì)各個(gè)主要因素的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化，高效率，高 精度，低廢品率，低污染經(jīng)濟(jì)適用的擰瓶機(jī)。并通過(guò)分析找出各個(gè)參數(shù)之間的相互影響 關(guān)系，為以后擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)和參考。 本課程的設(shè)計(jì)包括對(duì)擰瓶機(jī)的工作原理的分析，以及

17、對(duì)已有擰瓶機(jī)方案的對(duì)比，得 出本課程的設(shè)計(jì)方案。具體對(duì)傳送機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)盤(pán)，旋蓋頭，升降機(jī)構(gòu)，理蓋器及底座箱體 的設(shè)計(jì)，進(jìn)而對(duì)各個(gè)零件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展國(guó)內(nèi)外發(fā)展 從質(zhì)量方面來(lái)說(shuō)，我國(guó)擰瓶機(jī)與國(guó)外還存在很大差距，不論是內(nèi)在質(zhì)量還是外觀設(shè) 計(jì)，都無(wú)法與國(guó)外產(chǎn)品相抗衡“內(nèi)在質(zhì)量差主要表現(xiàn)在材料粗糙，生產(chǎn)效率低，耗電量大， 工作不穩(wěn)定，使用壽命短等。外觀方而主要是外形不夠美觀，缺少人性化考慮。造成這 些問(wèn)題主要有以下幾方面的原因：我國(guó)制造業(yè)還比較落后，從材料制造,到加工生產(chǎn)，都 無(wú)法達(dá)到包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)手段還不夠完善。在包裝機(jī) 械的制造中還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，或

18、者標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，無(wú)法完成包裝機(jī)械的特殊要求。 17 從科技含量來(lái)說(shuō)，我國(guó)的包裝機(jī)械主要表現(xiàn)是低效率，高能耗，科技含量低，創(chuàng)新 產(chǎn)品少，最新的設(shè)計(jì)方法，檢測(cè)技術(shù)，控制技術(shù)都沒(méi)有應(yīng)用進(jìn)去。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我 國(guó)的技術(shù)水平與國(guó)外至少相差 10 年左右。 由于以前我國(guó)對(duì)擰瓶機(jī)行業(yè)并不是十分重視,所以到目前為止，自主創(chuàng)新能力還很差， 大部分企業(yè)都是對(duì)國(guó)外機(jī)器進(jìn)行測(cè)繪仿制，沒(méi)有進(jìn)行自主研，各大高校的研發(fā)課題也與 市場(chǎng)脫軌，不能轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。沒(méi)有形成產(chǎn)，學(xué)，研相結(jié)合的研發(fā)道路。但隨著包裝產(chǎn) 業(yè)需求的增大，國(guó)家在這方面的投資力度也逐年增加,與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，科研經(jīng)費(fèi)還是不 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 足，我國(guó)目前

19、投入的科研經(jīng)費(fèi)僅占產(chǎn)品收入的 3.5%。而發(fā)達(dá)國(guó)家的研發(fā)費(fèi)用投入已占銷 售收入的 8-9%左右“科研經(jīng)費(fèi)的缺乏使得科研手段十分落后，很多還停留在使用測(cè)繪，仿 制等方法。對(duì)于低效率，低檔次的國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)行仿制，對(duì)于高技術(shù)含量包裝機(jī)械只能花 巨額金錢(qián)從國(guó)外進(jìn)口。 18 提高自動(dòng)化程度是包裝機(jī)械發(fā)展重要的趨勢(shì)。產(chǎn)品和產(chǎn)量居世界之首的美國(guó)十分重 視白裝機(jī)械與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合,實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制,將自動(dòng)化操作序 、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、 自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)更多用于包裝機(jī)械之中。日本則長(zhǎng)于微電子技術(shù)，用以開(kāi)那個(gè)值包裝機(jī)械， 有效地促進(jìn)了無(wú)人操作和自動(dòng)化程度的提高。在計(jì)量、制造和技術(shù)性能等方面居于世界 領(lǐng)先地位的德國(guó)也高度重

20、視提高自動(dòng)化程度。幾年前，德國(guó)包裝機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，自動(dòng) 化技術(shù)在整個(gè)系統(tǒng)操作及運(yùn)行中還占 30%，現(xiàn)在已占到 50%以上。不過(guò)總的來(lái)說(shuō),其未來(lái) 的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面： 1) 自動(dòng)化程度不斷提高 不論什么機(jī)器，自動(dòng)化肯定是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì),擰瓶機(jī)也不例外。自動(dòng)化水平是衡量 一臺(tái)機(jī)器設(shè)計(jì)成功與否的一個(gè)標(biāo)志。自動(dòng)化水平的提高,不僅使工作人員從繁重的體力勞 動(dòng)中解放出來(lái)，而且提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。目前德國(guó)的包裝機(jī)械中，自動(dòng)化技術(shù)己被廣泛 的應(yīng)用，約占整個(gè)機(jī)械中的 36%。其它一些制造業(yè)大國(guó)也十分重視自動(dòng)化水平的提高， 并不斷的把最新的技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)緊密結(jié)合，如智能控制技術(shù)，傳感器技術(shù)“這些技術(shù)

21、 的加入，不僅使自動(dòng)化水平顯著提高，而且提高了生產(chǎn)效率，增加了工作的穩(wěn)定性和準(zhǔn) 確性。 2) 高效率,高可靠性 高效率，高可靠性是機(jī)械設(shè)計(jì)人員追求的一個(gè)方向，但往往二者不可兼得，當(dāng)效率 高的時(shí)候，機(jī)器的運(yùn)動(dòng)速度一般要求較高，這時(shí)機(jī)構(gòu)間的沖擊，碰撞會(huì)大幅增加，穩(wěn)定 性下降，可靠性降低。低速時(shí)雖然工作穩(wěn)定，可靠性高，但效率很低，所以找到二者的 均衡點(diǎn)至關(guān)重要。但隨著新的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念的提出，或許可以設(shè)計(jì)出效率高，工 作又穩(wěn)定的機(jī)構(gòu)。目前德國(guó)的罐裝機(jī)生產(chǎn)能力可達(dá) 13000 瓶/時(shí)，茶葉包裝機(jī)的速度達(dá)到 了 360 袋/分，這些機(jī)械不僅效率高，而且工作穩(wěn)定，滿足了目前食品行業(yè)的需求。但是 目前提

22、高效率的手段主要是通過(guò)提高速度，但速度的提高不是沒(méi)有限制的，一旦達(dá)到上 限，未來(lái)該怎么辦，這是值得考慮的。 3) 好的柔性和靈活性 隨著生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)物質(zhì)多樣性的需求越來(lái)愈大，這就要求包裝機(jī)械具有 好的柔性和靈活性，能根據(jù)產(chǎn)品的要求作出改變。如新型的擰瓶機(jī)，只要通過(guò)更換旋蓋 頭，就可以對(duì)不同類型，不同結(jié)構(gòu)的瓶蓋進(jìn)行封口。相信簡(jiǎn)單，模塊化，便攜式，更緊 湊，更靈活和更小巧將是未來(lái)包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)。 4) 注重成套性和配套性 擰瓶機(jī)成套設(shè)備及相關(guān)設(shè)施是對(duì)擰瓶機(jī)功能的擴(kuò)展，目前發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)這方面十分重 視，這可以顯著提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，例如日本的包裝機(jī)械，專門(mén)為用戶提供了一系 列的備選方案

23、，針對(duì)具體的工作環(huán)境和工作要求，用戶可以選擇適合自己的配套設(shè)備。 并且可以通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行模擬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提出合理的解決方 案。但這里同樣要注意設(shè)備之間的匹配，如果有的效率高，有的效率低，最后的工作效 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 3 率是山配套設(shè)備中效率最低的設(shè)備決定的。 5) 使用新的設(shè)計(jì)理念和方法 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，新的設(shè)計(jì)方法不斷涌現(xiàn)，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助 制造，計(jì)算機(jī)仿真等，使用這些新的方法，可以改善傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)周期一長(zhǎng)，成 本高的缺點(diǎn)。而且隨著現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論的發(fā)展，可以在設(shè)計(jì)前先做一定的理論分析，縮小 設(shè)計(jì)的范圍，減少實(shí)驗(yàn)的次數(shù)。理論數(shù)學(xué)的發(fā)展也

24、為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了一定的理論基礎(chǔ)， 如遺傳算法，最優(yōu)算法，可以快速的找到最優(yōu)解，找到設(shè)計(jì)中的最佳尺寸?？傊?，新的 技術(shù)和方法有利于機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。 19 1.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求本課題應(yīng)達(dá)到的要求 本課題基于我國(guó)目前擰瓶機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，首先根據(jù)設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求來(lái)確定系統(tǒng)的總 體方案，提出滿足設(shè)計(jì)要求的方案，并運(yùn)用 UG 軟件進(jìn)行模型的搭建，通過(guò)仿真分析，找 出其中的問(wèn)題，以期達(dá)到最佳設(shè)計(jì)目標(biāo)。 本課題要解決的問(wèn)題是提高擰瓶機(jī)的旋蓋的速率的較大的提高，其中包括理蓋，送 蓋，壓蓋，旋蓋和擰好瓶的輸出部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及擰瓶機(jī)的整體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最 優(yōu)。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2.2.擰瓶機(jī)的整

25、體設(shè)計(jì)擰瓶機(jī)的整體設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析設(shè)計(jì)任務(wù)分析 設(shè)計(jì)一臺(tái)回轉(zhuǎn)式擰瓶機(jī)，用于將容器蓋上瓶蓋。 2.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù) 生產(chǎn)能力：40005000 瓶/h； 瓶蓋尺寸：直徑 3040mm；高 1215mm； 瓶子尺寸：直徑 60mm;高 150mm200mm； 2.1.2 工藝路線工藝路線 供送瓶和蓋 旋蓋 送出產(chǎn)品 2.1.3 技術(shù)要求技術(shù)要求 旋緊力要合適，過(guò)緊則瓶子用戶不易開(kāi)瓶，影響顧客使用，過(guò)松則會(huì)試瓶?jī)?nèi)的液 體漏出。 瓶口直徑、瓶子高度在一定范圍內(nèi)可調(diào)，使擰瓶機(jī)具有一定的柔性，適合不同類 型的罐頭。 擰瓶機(jī)旋蓋動(dòng)作要保證瓶蓋本身的美觀，防止對(duì)瓶蓋造成刮傷。 擰瓶機(jī)的效率高

26、，使用擰瓶機(jī)能滿足工廠降低生產(chǎn)成本的目的。 具體到不同類型的擰瓶機(jī)，還有其它一些要求，比如低重量、高穩(wěn)定性、低功耗 等等。 2.2 擰瓶機(jī)的工作原理擰瓶機(jī)的工作原理 擰瓶機(jī)主要由進(jìn)出瓶機(jī)構(gòu)，理蓋系統(tǒng)，送蓋機(jī)構(gòu)，擰瓶機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)身支架等 部分組成。機(jī)械式全自動(dòng)擰瓶機(jī)采用機(jī)械式旋蓋頭進(jìn)行旋蓋。傳送帶通過(guò)兩側(cè)的欄桿夾 緊瓶子并帶動(dòng)瓶在流水線上運(yùn)動(dòng)。旋蓋頭安裝在圓盤(pán)上方，通過(guò)圓柱凸輪實(shí)現(xiàn)升降，并 隨瓶身一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)旋蓋頭接觸到蓋子時(shí)，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)作，隨著旋蓋頭的下降將瓶蓋 擰緊。旋蓋頭又會(huì)隨著圓柱凸輪上升脫離瓶蓋，最后將擰好的瓶子經(jīng)過(guò)撥桿送出圓盤(pán)， 到達(dá)輸出的傳送帶上。 2.3 總體方案確定總體

27、方案確定 經(jīng)過(guò)對(duì)擰瓶機(jī)相關(guān)文獻(xiàn)和專利的閱讀和詳細(xì)分析，運(yùn)用已經(jīng)掌握的知識(shí)對(duì)本課題初 步形成了幾種大致的設(shè)計(jì)方案如下： 2.3.1 方案一的介紹方案一的介紹 如圖 2.1 所示，該方案利用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)傳送帶將待旋蓋瓶傳送至上蓋裝置下方自動(dòng) 上蓋并撫平，然后將上好蓋的瓶子停止在擰瓶機(jī)正下方，傳感裝置將信號(hào)傳至擰瓶機(jī)構(gòu)， 通過(guò)上部的氣缸實(shí)現(xiàn)旋蓋頭的整體下移，通過(guò)下部的杠桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)瓶子的夾緊，選蓋頭 旋轉(zhuǎn)將瓶蓋旋緊在瓶上。旋蓋完成后旋蓋頭升起，傳送帶繼續(xù)前進(jìn)一定距離，開(kāi)始重復(fù) 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 5 旋蓋過(guò)程。本方案結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，易懂，但是從整體來(lái)分析，旋蓋的效率不是太高，而 且對(duì)傳送帶的各

28、種要求比較高，需要特別訂制，成本會(huì)提高。 2 圖 2.1 方案一擰瓶機(jī)的結(jié)構(gòu)的正視圖 2.3.2 方案二的介紹方案二的介紹 如圖 2.2 所示，該方案的全自動(dòng)擰瓶機(jī)由上蓋裝置，傳送帶，底座箱，擰瓶機(jī)構(gòu)， 旋瓶圓盤(pán)，控制機(jī)箱等組成。傳送帶是靠三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一直勻速的前進(jìn)，中間的 由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋瓶圓盤(pán)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從上料側(cè)將瓶子取走通過(guò)振動(dòng)上蓋裝置 上蓋；停止時(shí)，一直旋轉(zhuǎn)的旋蓋頭靠下部氣缸的作用整個(gè)支撐桿向下運(yùn)動(dòng)完成旋蓋并抬 起，與此同時(shí)，前面旋蓋完成的瓶子會(huì)隨著傳動(dòng)帶輸出。從而，順利的完成了全自動(dòng)旋 蓋的整個(gè)過(guò)程。 6 圖 2.2 方案二擰瓶機(jī)結(jié)構(gòu)圖 2.3.3 方案三的介紹方案三的

29、介紹 如圖 2.3，該方案將盛滿液體的瓶子固定在輸送鏈上，再傳送到轉(zhuǎn)盤(pán)上，理蓋器將蓋 通過(guò)圓柱凸輪放到瓶口，再傳送到帶輪上，用旋蓋頭將蓋擰緊。 25 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 圖 6 方案三總體結(jié)構(gòu)布置圖 2.3.4 方案四的介紹方案四的介紹 如圖 2.4，瓶子通過(guò)傳送帶經(jīng)過(guò)軌道的限制約束，到達(dá)前面的擋板定位，瓶與瓶蓋接 觸，瓶蓋就會(huì)蓋在瓶上，在經(jīng)過(guò)撥桿撥入轉(zhuǎn)盤(pán)中，旋蓋頭經(jīng)過(guò)圓柱凸輪的升降與瓶蓋接 觸將蓋卡緊旋蓋頭進(jìn)行定位，此時(shí)旋蓋頭的電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作將蓋擰緊，由于旋蓋頭內(nèi)有 彈簧，當(dāng)旋蓋頭上升時(shí)可以有效的與瓶體脫離，減少對(duì)瓶蓋的傷害，當(dāng)擰好的瓶轉(zhuǎn)到出 口時(shí)，在經(jīng)過(guò)撥桿撥到輸出的軌道上，通過(guò)

30、傳送帶傳送出去。本方案可以有效的節(jié)省空 間，而且顯著的提高了生產(chǎn)效率，一改先前的單線擰蓋。 2.4 方案比較方案比較 方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，但是傳送帶的停走精度難以控制，所以整個(gè)旋蓋的 精度低而且生產(chǎn)效率低，而且整個(gè)裝置的 自動(dòng)化程度不是很高，較為適合小批量生產(chǎn)； 方案二結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且精密合理，旋蓋精度，效率相對(duì)高一些，但是還是單線生產(chǎn)；方 案三的考慮到了將蓋通過(guò)圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)的方式將蓋放在瓶上，但是擰瓶時(shí)仍然還是單線，效 率不是很高；方案四有效的解決以上的一般問(wèn)題，雖然將蓋放在瓶上也是單線，但是效 率比之前高的多，而且選用雙道都在同側(cè)，節(jié)省了很多空間，運(yùn)用圓盤(pán)十二瓶的機(jī)構(gòu)顯 著的提高了生產(chǎn)效

31、率。所以本方案選擇了方案四的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 7 圖 2.4 方案四擰瓶機(jī)的前視圖 2.5 采用方案的詳細(xì)設(shè)計(jì)采用方案的詳細(xì)設(shè)計(jì) 2.5.1 傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 圖 2.6 傳送帶軌道 如圖 2.6，傳送機(jī)構(gòu)的軌道是喇叭口的，開(kāi)口是較大些方便瓶子的進(jìn)入，但是到左邊 軌道的寬度就和瓶身直徑相同，便于定位。 2.5.2 轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì) 如圖 2.7，地面轉(zhuǎn)盤(pán)的是根據(jù)瓶子的半徑設(shè)計(jì)的，為了提高生產(chǎn)率選擇有 12 個(gè)卡口， 可以同時(shí)進(jìn)行 12 個(gè)瓶的旋蓋，可以節(jié)省很多的時(shí)間。圓環(huán)軌道的寬度剛好是瓶身的直徑， 可以很有效的起到定位的效果，方便旋蓋。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)

32、士學(xué)位論文 8 圖 2.7 轉(zhuǎn)盤(pán) 2.5.3 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 圖 2.8 圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 如圖 2.8，升降機(jī)構(gòu)選擇圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)圓柱凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾子也會(huì)沿著里面滾 槽向上或向下滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋蓋頭的升降。 26 2.5.4 理蓋器的設(shè)計(jì)理蓋器的設(shè)計(jì) 通用瓶蓋理蓋器的結(jié)構(gòu) 瓶蓋理蓋器主要由料斗、螺旋形供蓋滑道、出蓋口、支承板彈簧、減振橡膠彈簧、 銜鐵、電磁鐵、氣隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)和基座等部件構(gòu)成，如圖 2.9 所示。理蓋器的工作原理是： 在電磁鐵與支承板彈簧的交替作用下，料斗作“往復(fù)扭轉(zhuǎn)上下微幅振動(dòng)”的運(yùn)動(dòng)；在 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 9 這種復(fù)合式運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，瓶蓋將沿螺旋形供蓋滑道從

33、料斗底部向上移動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行自動(dòng) 排隊(duì)、 1料斗 2螺旋形滑道 3支承板彈簧4氣隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu) 5減振橡膠彈簧 6出蓋口 7銜鐵 8電磁鐵 9基座 圖 2.9 理蓋器的結(jié)構(gòu)示意圖 定向。所以，只有蓋口向上的瓶蓋才能到達(dá)料斗上部的出蓋口，然后進(jìn)入輸蓋槽，再沿 輸蓋槽翻轉(zhuǎn)180，變成蓋口向下的狀態(tài)，最后由送蓋機(jī)構(gòu)將瓶蓋按生產(chǎn)要求的節(jié)拍依次 送入封口機(jī)的機(jī)頭中，完成酒瓶的封口工作。 27 螺旋形供蓋滑道 圓筒狀料斗的底面呈扁圓錐形，內(nèi)壁設(shè)有螺旋形供蓋滑道。當(dāng)料斗作復(fù)合式運(yùn)動(dòng)時(shí)， 瓶蓋會(huì)沿扁圓錐形底面滑移到料斗底面與側(cè)壁的交接處；在摩擦力、慣性力和離心力等 作用下，瓶蓋又沿螺旋形供蓋滑道由底部向上運(yùn)動(dòng)。在料

34、斗中雜亂堆集的瓶蓋運(yùn)動(dòng)到螺 旋形供蓋滑道上之后，只有蓋口向上和蓋口向下兩種狀態(tài)，而其它狀態(tài)（如“側(cè)立”狀 態(tài)）的蓋瓶會(huì)在料斗作上下微振時(shí)滾落回料斗底部，即瓶蓋完成了第一次定向。 在螺旋形供蓋滑道上開(kāi)有“E”形缺口（如圖2.10 所示） 。蓋口向上的瓶蓋可以順利 地通過(guò)該缺口（如圖2.11a） ；而蓋口向下的瓶蓋運(yùn)動(dòng)到該缺口處時(shí)，會(huì)翻落下去（如圖 2.11b） ，然后再重新沿螺旋形供蓋滑道向上運(yùn)動(dòng)。因此，只有蓋口向上的瓶蓋才能通過(guò) “E”形缺口，繼續(xù)沿螺旋形供蓋滑道向上運(yùn)動(dòng)，直至出蓋口，即完成了瓶蓋的第二次定 向。 1料斗筒壁 2“E”形缺口 3螺旋形滑道 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 圖2.

35、10 螺旋形供蓋滑道上的“E”形缺口 1料斗筒壁 2螺旋形滑道 3瓶蓋（正向） 4瓶蓋（反向） 圖2.11 兩種狀態(tài)的瓶蓋通過(guò)“E”形缺口時(shí)的狀況 2.5.5 旋蓋頭的設(shè)計(jì)旋蓋頭的設(shè)計(jì) 如圖2.12所示，旋蓋機(jī)構(gòu)工作時(shí)，利用三爪卡頭抓取瓶蓋，三爪卡頭中有兩個(gè)是固定 的，內(nèi)側(cè)有橡膠增加摩擦力；還有一個(gè)是活動(dòng)的，其另一側(cè)聯(lián)接彈簧，當(dāng)抓取到瓶蓋時(shí) 該爪張開(kāi)彈簧受力產(chǎn)生相反的推力，利用杠桿原理同時(shí)瓶蓋也會(huì)受到一定的壓應(yīng)力，并 通過(guò)頂壓彈簧產(chǎn)生頂壓力將瓶蓋向下壓，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將瓶蓋擰緊，隨著升降結(jié)構(gòu)上升， 旋蓋頭就會(huì)自動(dòng)脫離瓶蓋。 2.5.6 底座箱的設(shè)計(jì)底座箱的設(shè)計(jì) 如圖2.13所示。根據(jù)需要，初步設(shè)

36、計(jì)底箱的整體尺寸為1200*800*400，壁厚 30mm，整個(gè)箱體靠下面的四個(gè)支柱支撐。 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 11 圖2.12 旋蓋頭正視圖及剖視圖 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 圖2.13 底座箱 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 13 3.3.傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇 三相交流異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，可直接接于三相交流電網(wǎng)中， 因此在工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛，所以選擇三相異步電動(dòng)機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力源。 Y 系列電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式三相異步電動(dòng)機(jī)，具有效率高、性能好， 噪音低、震動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，適用于不易燃、不易爆、無(wú)

37、腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械上， 如金屬切削機(jī)床、風(fēng)機(jī)、輸送機(jī)、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。在經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng) 和反轉(zhuǎn)的工廠場(chǎng)合，要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小和過(guò)載能力小，應(yīng)選用起重及冶金 YZR 和 YZ 系列電動(dòng)機(jī)。所以選擇 Y 系列的三相異步電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)都有影響。當(dāng)容量小于工作要 求時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期過(guò)載而過(guò)早損壞；若容量 過(guò)大，則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力不能充分利用，而且因?yàn)榻?jīng)常不在滿載下運(yùn)行，其效率 和功率因數(shù)較低，造成浪費(fèi)。 電動(dòng)機(jī)容量主要由電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件決定的，而發(fā)熱又與其工作情況有關(guān)。 對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)

38、、載荷不變或變化很小、常溫下工作的機(jī)械，選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)只要使電 動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過(guò)其額定值，電動(dòng)機(jī)便不會(huì)過(guò)熱。也就是可按電動(dòng)機(jī)的額定功率等于 m P 或大于所需電動(dòng)機(jī)的功率的，在手冊(cè)中選取相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)型號(hào)。這類電動(dòng)機(jī)的功率按 d P 下述步驟確定： 工作所需功率（kW） w P 或， （3-1）)1000/( wwww vFP)9550/( wwww nTP 式中為工作機(jī)的阻力，N； w F 為工作機(jī)的線速度，； w vsm/ 為工作機(jī)的阻力矩，； w TmN 為工作機(jī)軸的轉(zhuǎn)速，； w nmin/r 為工作機(jī)的效率。帶式輸送機(jī)可取=0.96，鏈板式輸送機(jī)可取=0.95。 w w w 電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)

39、的總功率（串聯(lián)時(shí)） （3-2） n 321 式中，為傳動(dòng)系統(tǒng)中各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、軸承以及聯(lián)軸 器的效率。 1 2 3 n 所需電動(dòng)機(jī)的功率（kW） d P 所需電動(dòng)機(jī)的功率由工作機(jī)所需功率和傳動(dòng)裝置的總功率按下式計(jì)算 = （3-3） d P/ w P 電動(dòng)機(jī)額定功率 m P 按來(lái)選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)。電動(dòng)機(jī)功率裕度的大小應(yīng)視工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載變化狀況而 m P d P 定。 額定功率相同的同類型電動(dòng)機(jī)，有幾種不同的同步轉(zhuǎn)速。例如三相異步電動(dòng)機(jī)有四 種常用的同步轉(zhuǎn)速，即 3000、1500、1000和 750。同步轉(zhuǎn)速低min/rmin/rmin/rmin/r 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 的電動(dòng)機(jī)磁極多，

40、外輪廓尺寸大，價(jià)格高，但可使傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)尺寸減小， 從而降低了傳動(dòng)裝置的制造成本。因此，確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮電動(dòng)機(jī)及傳 動(dòng)系統(tǒng)的尺寸，重量和價(jià)格，使整個(gè)設(shè)計(jì)既合理又較經(jīng)濟(jì)。 一般最常用、市場(chǎng)上供應(yīng)最多的是同步轉(zhuǎn)速為 1500和 1000的電動(dòng)機(jī)，min/rmin/r 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用。如無(wú)特殊要求，則不選用同步轉(zhuǎn)速為 3000和 750的電動(dòng)min/rmin/r 機(jī)。 綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)所需要的功率，轉(zhuǎn)速，結(jié)構(gòu)尺寸等因素，再參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新 版的第 5 卷電動(dòng)機(jī)的選擇的相關(guān)資料，選擇的電機(jī)型號(hào)為 Y90S-4 的電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)的 額定功率為 1.1kW，滿載時(shí)的轉(zhuǎn)速為 1

41、400，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為 2.3，質(zhì)量為 22kg。min/r 3.2 傳動(dòng)比的分配傳動(dòng)比的分配 電動(dòng)機(jī)選定后，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)的轉(zhuǎn)速即可確定傳動(dòng)系統(tǒng)的總 m n w n 傳動(dòng)比 ，即i （3-4） wm nni/ 傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比 是個(gè)串聯(lián)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)傳動(dòng)比的連乘積，即i （3-5） n iiiii 321 式中， ，為傳動(dòng)系統(tǒng)中各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。 1 i 2 i 3 i n i 合理的分配轉(zhuǎn)動(dòng)比是傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題，他將直接影響到傳動(dòng)系統(tǒng)的外輪 廓尺寸、重量、潤(rùn)滑級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的中心距等很多方面，因此必須認(rèn)真對(duì)待。 傳動(dòng)比分配的一般原則如下： 各級(jí)傳動(dòng)比可在各自推薦值的范圍內(nèi)

42、選取。各類機(jī)械傳動(dòng)比推薦值和最大值見(jiàn)表 3-1。 表 3-1 各類機(jī)械傳動(dòng)的傳動(dòng)比 平帶傳動(dòng)V 帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng) 圓柱齒輪 傳動(dòng) 錐齒輪傳 動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 單級(jí)推薦 值i24242535231040 單機(jī)最大 值 max i 5768580 分配傳動(dòng)比應(yīng)注意使各傳動(dòng)件的尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)均勻及利于安裝。例如帶傳動(dòng)的 傳動(dòng)比不宜過(guò)大，以免大帶輪的半徑大于箱體的中心高，使帶輪與底座平面相碰，造成 安裝方便。 傳動(dòng)零件之間不應(yīng)造成互干涉。 使各級(jí)大齒輪直徑相近，以便浸油深度大致相等，以利實(shí)現(xiàn)油池潤(rùn)滑。 使所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)具有緊湊的外廓尺寸。 考慮加工的方面的方便，整個(gè)裝備的結(jié)構(gòu)尺寸，生產(chǎn)率等的問(wèn)題，傳動(dòng)選擇錐

43、齒輪 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 15 的傳動(dòng)比為 1：1；低速軸的傳動(dòng)比為 1：1。 3.3 減速器的設(shè)計(jì)選擇減速器的設(shè)計(jì)選擇 減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩， 以滿足工作需要。減速器的種類很多，按照傳動(dòng)類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和 行星減速器；按照傳動(dòng)的級(jí)數(shù)可分為單級(jí)和多級(jí)減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪 減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐-圓柱齒輪減速器；按照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開(kāi)式、 分流式和同軸式減速器。減速器主要由傳動(dòng)零件（齒輪或蝸桿） 、軸、軸承、箱體及其附 件所組成。由于所選電動(dòng)機(jī)的額度轉(zhuǎn)速為 1400r/min，擰瓶機(jī)的生產(chǎn)能力

44、為 4000-5000 瓶/ 小時(shí)，擰瓶機(jī)的擰瓶頭頭數(shù)為 12 頭，所以擰瓶機(jī)每轉(zhuǎn)生產(chǎn) 12 瓶，所以擰瓶機(jī)主軸的轉(zhuǎn) 速為 333.3-416.7r/小時(shí),選擇 360小時(shí)，即 6?？紤]到電動(dòng)機(jī)的小帶輪與減速器/rmin/r 上大帶輪的傳動(dòng)比，則減速器上輸入的轉(zhuǎn)速為 700，錐齒輪的傳動(dòng)比為2:1imin/r 1：1；減速器與低速軸的傳動(dòng)比為 1：1；輸出轉(zhuǎn)速為 6。根據(jù)以上的條件，選擇min/r CW 型減速器，減速器的型號(hào)為 CW125-25-IF,該型號(hào)的減速器的額定輸入轉(zhuǎn)速為 750r/min,額定輸入功率為 1.74KW，額定輸入轉(zhuǎn)矩為 437。由于電動(dòng)機(jī)的功率為N m: 1.1KW

45、，所以選擇該型號(hào)的減速器符合要求。 3.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，所以具有以下優(yōu)點(diǎn)：能緩和載荷沖擊；運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú) 噪音；制造和安裝精度不像嚙合傳動(dòng)那樣要求嚴(yán)格，過(guò)載時(shí)將引起帶在帶輪上打滑， 因而可防止其他零件的損壞；可增加帶長(zhǎng)以適應(yīng)中心距較大的工作條件。帶傳動(dòng)也有 以下缺點(diǎn)：有彈性滑動(dòng)和打滑，是效率降低和不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比（同步帶傳動(dòng)是 靠嚙合傳動(dòng)的，所以可以保證傳動(dòng)的同步） ；傳遞同樣大的圓周力時(shí)，輪廓尺寸和軸上 的壓力都比嚙合傳動(dòng)大；帶的壽命較短。 5 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)內(nèi)容一般包括確定帶的型號(hào)、長(zhǎng)度、根數(shù)、帶輪基準(zhǔn)直徑、傳動(dòng)中心距、 結(jié)構(gòu)尺寸等。一般的設(shè)計(jì)步驟為確定帶

46、的型號(hào)、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑、計(jì)算帶長(zhǎng)、中心 距、包角、確定帶的根數(shù)、求軸上載荷、帶輪的結(jié)構(gòu)確定。帶的型號(hào)可根據(jù)計(jì)算功率 和小帶輪轉(zhuǎn)速選取，計(jì)算功率。 C P 1 nPKP AC V 帶傳動(dòng)的包角一般不小于 120，個(gè)別情況下可小到 70。傳動(dòng)比 通常不大于 1 i 7，個(gè)別情況下可到 10。帶傳動(dòng)的中心距不宜過(guò)大，否則將由于載荷變化引起帶的顫動(dòng)。 中心距也不宜過(guò)小，否則中心距越小，則帶的長(zhǎng)度越短，在一定速度下，單位時(shí)間內(nèi)帶 的應(yīng)力變化次數(shù)越多，會(huì)加速帶的疲勞損壞；當(dāng)傳動(dòng)比 較大時(shí)，短的中心距將導(dǎo)致包角i 過(guò)小。對(duì)于帶傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，張緊力過(guò)小，摩擦力小，容易發(fā)生打滑；張緊力過(guò)大，則帶 1 壽命低，軸

47、和軸承受力大。 取帶輪的傳動(dòng)比，小帶輪轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)的額定功率 P=1.1KW，一2i 1 1400 /minnr 天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間16h。 確定計(jì)算功率 ca 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 表 8-7 查得工作情況系數(shù) KA=1.2。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 1.2 1.11.32 caA pKWKW 選取 V 帶帶型 根據(jù)、由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 圖 8-10 確定選用普通 V 帶型 Z 型。 ca 1 n 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 表 8-4 和表 8-8 取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑，按式mmdd71 1 ，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑， 21 21 d d dn i nd 2d d mmidd dd 14

48、2712 12 根據(jù)表 8-8，取mmdd150 2 按式驗(yàn)算帶的速度 1 60 100060 1000 p d d n d n v =5.225 1 60 100060 1000 p d d n d n v sm/sm/ 所以帶的速度合適。 確定普通 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 根據(jù) ，初步確定中心距 12012 0.7()2() dddd ddaddmma200 0 根據(jù)式計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 2 21 012 0 () 2() 24 dd ddd dd Ladd a = 2 21 012 0 () 2() 24 dd ddd dd Ladd a mm755 2004 )71150( )

49、15071( 2 2002 2 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 表 8-2 選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度mmLd710 按式計(jì)算實(shí)際中心距 a 0 2 dd LL aa = 0 2 dd LL aa mm180 2 755710 200 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 1 a 90 155 180 3 .57 71-150-180 a 3 . 57 -180 211 ）（）（ dd dd 故主動(dòng)輪上的包角合適. 計(jì)算帶的根數(shù) 計(jì)算單根 V 帶的額定功率。 r P 由和，查表 8-4a 得=0.294kW。mmdd71 1 min/1400 1 rn 0 P 根據(jù)，和 Z 型帶，查表 8-4b 得。min/1400 1 rn 1

50、. 2ikWP03. 0 0 查表 8-5 得，查表 8-2 得，于是93 . 0 K99 . 0 L K 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 17 kW3 . 099. 093. 0)03. 0294. 0()( 00 Lr KKPPP 計(jì)算 V 帶的根數(shù) z。 7 . 3 3 . 0 1 . 1 z 所以取 4 根。 計(jì)算單根 V 帶的初拉力的最小值 min0) (F 由表 8-3 的 Z 型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量，所以mkgq/06 . 0 NNqv zvK PK F ca 462 . 506. 0 2 . 5493. 0 1 . 1)93 . 0 5 . 2( 500 )5 . 2( 500)(

51、22 min0 應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力。 min0) (FF 計(jì)算壓軸力 P F 壓軸力的最小值為 NFzFP1108 2 155 sin14342 2 sin)(2)( 1 min0min 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 大小帶輪選擇實(shí)心式。如下圖 3.1 和圖 3.2 的零件圖。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 圖 3.1 小帶輪的零件圖 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 19 圖 3.2 大帶輪的零件圖 3.5 錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪傳動(dòng)的失效一般是指齒輪的失效。大體分為輪齒的折斷和齒面的損傷兩類。齒 面損傷又有齒面接觸疲勞磨損（點(diǎn)蝕） 、膠合、磨粒磨損和塑性變形等。 輪齒折斷 輪齒折斷有多種形

52、式，在正常情況下，主要是齒根彎曲疲勞折斷。折斷一般發(fā)生在 齒根部位。折斷有兩種：一種是由多次重復(fù)的彎曲應(yīng)力和應(yīng)力集中造成的疲勞折斷；另 一種是因短時(shí)過(guò)載或沖擊載荷而產(chǎn)生的過(guò)載折斷。兩種折斷均起始于輪齒受力拉應(yīng)力一 側(cè)。 齒寬較小的直齒圓柱齒輪，齒根斷裂一般是從齒根沿著橫向擴(kuò)展，發(fā)生全齒折斷。 齒寬較大的直齒圓柱 齒輪常因載荷集中在齒的一端，斜齒圓柱齒輪和人字齒輪常因接觸 線是傾斜的，載荷有時(shí)會(huì)作用在一端齒輪上，故裂紋往往是從齒根斜向齒頂?shù)姆较驍U(kuò)散， 發(fā)生齒輪局部折斷。 齒面點(diǎn)蝕 點(diǎn)蝕又稱接觸疲勞磨損，是潤(rùn)滑良好的閉式傳動(dòng)常見(jiàn)的失效形式之一。所謂點(diǎn)蝕是 由于齒面接觸應(yīng)力是交變的、經(jīng)多次反復(fù)后，在

53、節(jié)線附近?？拷X根部分的表面上，產(chǎn) 生的若干小片狀剝落而形成麻點(diǎn)。潤(rùn)滑油是接觸疲勞磨損的媒介，實(shí)踐證明，潤(rùn)滑油粘 度越低，越易滲入裂紋，點(diǎn)蝕擴(kuò)散越快。點(diǎn)蝕將影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性并產(chǎn)生震動(dòng)和噪音， 甚至不能正常工作。 點(diǎn)蝕一般發(fā)生與靠近節(jié)線附近的齒根一側(cè)，原因在于，在靠近節(jié)線附近嚙合時(shí)，由 于相對(duì)滑動(dòng)速度低，難以形成油膜潤(rùn)滑，摩擦力較大，特別對(duì)于直齒輪傳動(dòng)，在節(jié)線附 近只有一對(duì)齒嚙合，輪齒受力最大，因此點(diǎn)蝕往往從節(jié)點(diǎn)處發(fā)生，然后向其他區(qū)域蔓延。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 齒面膠合 對(duì)于高速重載的齒輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，膠合是一種常見(jiàn)的失效。所謂膠合就是比較嚴(yán)重的 黏著磨損。高速重載傳動(dòng)因滑動(dòng)速度高而產(chǎn)生

54、的瞬時(shí)高溫會(huì)使油膜破裂，造成齒面間的 粘焊現(xiàn)象，粘焊處被撕脫后，齒面表面沿著滑動(dòng)方向形成溝痕。對(duì)于低速重載的齒輪傳 動(dòng)，由于滑動(dòng)速度低，傳動(dòng)過(guò)程不易形成油膜，摩擦熱雖不大，但也可能會(huì)出現(xiàn)膠合現(xiàn) 象，這時(shí)的瞬時(shí)溫升不大，故也稱為冷膠合現(xiàn)象。 齒面磨粒磨損 齒輪齒面磨粒磨損有兩種情形，一是當(dāng)表面粗糙的硬齒與較軟的齒輪相嚙合時(shí)，由 于相對(duì)滑動(dòng)，軟齒表面被劃傷而產(chǎn)生齒面磨粒損傷。二是外界硬屑落入嚙合輪齒間也將 產(chǎn)生磨粒磨損。磨損后，正確齒形遭到破壞，齒厚減薄，最后導(dǎo)致輪齒因強(qiáng)度不足而折 斷。 齒面塑形 齒面塑形變形是一種永久失效形式，伴隨有材料的屈服現(xiàn)象。齒面較軟的輪齒，重 載時(shí)可能在摩擦力的作用下產(chǎn)

55、生齒面塑形變形，從而破壞正確的齒面嚙合。由于在主動(dòng) 輪面的節(jié)線兩側(cè)，齒頂和齒根的摩擦力方向相背，因此在節(jié)線附近形成凹槽；從動(dòng)輪則 相反，由于摩擦力方向相對(duì)，因此在節(jié)線附近形成凸脊。這種損壞在低速重載、頻繁啟 動(dòng)和過(guò)載傳動(dòng)中見(jiàn)到。 根據(jù)上述分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)，在規(guī)定的工況下必須具備足夠的強(qiáng)度，以 抵抗可能發(fā)生的各種失效問(wèn)題。因此，齒輪的計(jì)算準(zhǔn)則由失效形式確定。 對(duì)于閉式傳動(dòng)的齒輪，主要失效形式是接觸疲勞磨損、彎曲疲勞折斷和膠合。目 前，一般只進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。當(dāng)有短時(shí)過(guò)載時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度 計(jì)算。 對(duì)于高速大功率的齒輪傳動(dòng)，還應(yīng)進(jìn)行抗膠合計(jì)算。 對(duì)于開(kāi)式傳動(dòng)的齒輪，主要

56、失效形式是彎曲疲勞折斷和磨粒磨損，磨損尚無(wú)完善 的計(jì)算方法，故目前只進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，用適當(dāng)加大模數(shù)的方法以考慮磨粒磨損 的影響。 對(duì)于有短時(shí)過(guò)載的齒輪傳動(dòng)，還應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。 電動(dòng)機(jī)的功率為 1.1KW,帶輪的效率為 0.97，CW 型減速器為渦輪蝸桿減速器，根據(jù) 機(jī)械零件手冊(cè)（修訂版） 查得該減速器的效率為 0.75，所以輸入功率 P=0.8kW 為方便 計(jì)算和加工，先確定錐齒輪的傳動(dòng)比，大齒輪的速度為 12，小齒輪的速度2:1imin/r 為 6。min/r 計(jì)算步驟如下， 1.選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 根據(jù)要求選用直齒錐齒輪。 擰瓶機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 8 級(jí)精度。

57、材料選擇小齒輪的材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS，大齒輪材料 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 選擇大齒輪齒數(shù)為，初定，則。 2 40z 2u20 1 z 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 21 2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即 3 2 1 1 2 2.92 (1 0.5) tE t RRH K TZ d u 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 初選載荷系數(shù)=1.3； t K 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)距 mmN n P T 5 5 1 1 5 1 1037 . 6 12 8 . 010 5 . 9510 5 . 95 由表 10-7 選取齒寬系數(shù)

58、。5 . 0 d 由表 10-6 查得材料的彈性系數(shù)。 1/2 E Z189.8MP 由圖 10-21d 按齒面硬度中查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；小齒 Hlim1 600MPa 輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限； Hlim2 550MPa 由式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 1 60 h Nn jL 7 11 10776. 715300241126060 h jLnN 7 2 10888 . 3 N 由圖 10-19 取解除疲勞壽命系數(shù)。 12 0.930.95 HNHN KK； 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,由式得 limN K S 1lim1 1 2lim2 2 0.93 60052

59、2.5 0.95 550558 HNH H HNH H H MPa S H MPa S 3.設(shè)計(jì)計(jì)算 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入 中較小值 1t d H = 3 2 1 1 2 2.92 (1 0.5) tE t RRH K TZ d u mm7 .153) 5 . 522 8 ,189 ( 2)5 . 05 . 01 (5 . 0 1037 . 6 3 . 1 92 . 2 3 2 5 計(jì)算圓周速度 。v sm nd v t /1 . 0 100060 127 .153 100060 11 計(jì)算齒寬 b。 mmdb td 85.76 7 . 1535 . 0 1 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文

60、22 計(jì)算齒寬與齒高之比。 h b 模數(shù) mm z d m t t 685 . 7 20 7 . 153 1 1 齒高 mmmh t 29.17685 . 7 25 . 2 25 . 2 44. 4 29.17 85.76 h b 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù),7 級(jí)精度,由圖 10-8 查的動(dòng)載系數(shù)=1.02smv/1 . 0 V K 直齒輪,假設(shè)100N/mm,由表 10-3 查的；bFK tA /2 . 1 FH KK 由表 10-2 查得使用系數(shù)；1.0 A K 由表 10-4 查得 7 級(jí)精度、小齒輪懸臂布置時(shí)，。1.354 H K 由，查圖 10-13得；故載荷系數(shù)44 . 4 h b 1.

61、354 H K 1.3 F K 1 1.02 1.2 1.3541.657 AV KK K K K 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，,由式得 3 11 / tt ddK K mm K K dd t t 6 .166 3 . 1 657 . 1 7 .153 3 3 11 計(jì)算模數(shù) m。 33 . 8 20 6 . 166 1 1 z d m 4.按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算 由式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 （3- 3 1 222 1 4 (1 0.5)1 FaSa F RR Y YKT m zu : 6） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算值： 由圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；查得大齒輪

62、的彎曲疲勞強(qiáng) 1 500 FE MPa 度極限； 2 380 FE MPa 由圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 12 0.91,0.93 FNFN KK 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4,由式得 limN K S 機(jī)械式擰瓶機(jī)的設(shè)計(jì)及工程分析 23 11 1 22 2 0.93 380 252.43 1.4 0.91 500 325 1.4 FNFE F FNFE F K MPa S K MPa S 計(jì)算載荷系數(shù) K 1.0 1.0 1.0 1.0 2.252.25 AVFF KK K KK 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 1 1 1 2 2 2 20 22.423 cos2/5 40

63、89.490 cos1/5 v v z z z z 查得齒形系數(shù) 由表 10-5 查得。 12 1.781.575 FaFa YY， 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10-5 查得計(jì)算大、小齒輪的加以比 12 2.202.69 SaSa YY， FaSa F Y Y 較： 11 1 22 2 2.20 1.78 0.0155 252.43 2.69 1.575 0.0130 325 FSa F FSa F Y S Y S 小齒輪的數(shù)值大。 5.設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，m 由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定 的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān),可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) ，圓整為，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)33 . 8 m5 . 8mmmd 6 . 166 1 20 5 . 8 6 . 166 1 1 m d z 大齒輪齒數(shù) 402