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酒瓶旋蓋機的設(shè)計
王利1安靜1
(1. 塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘要：旋蓋機是自動灌裝生產(chǎn)線的主要設(shè)備之一，它是封口機的一種，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、開啟方便及開啟后瓶又可重新旋上瓶蓋等優(yōu)點，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。半自動酒瓶旋蓋機是利用電機旋轉(zhuǎn)帶動底座上升頂緊瓶蓋頂端，配合鎖口裝置自動完成鎖蓋，使其達到完美的鎖蓋效果。該旋蓋機全部利用機械原理,使用方便,安裝簡單，具有結(jié)構(gòu)合理、鎖口質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、調(diào)整方便、維修簡單等優(yōu)點。具有一定的市場潛力及應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞：旋蓋機；設(shè)計參數(shù)；構(gòu)件；結(jié)構(gòu)；計算
中圖分類號:TD451 文獻標識碼：A
0引言
包裝是根據(jù)物體的性能，用適當(dāng)?shù)牟牧?，容器，施以保護物品的技術(shù)。隨著市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展、我國國際化進程的加快以及人們的物質(zhì)文化生活水平的提高，對包裝質(zhì)量和包裝速度的要求不斷提高，包裝機械是使產(chǎn)品包裝實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證。包裝機械為包裝提供重要的技術(shù)保障，對包裝業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。同時在食品、醫(yī)藥、日用品、化工產(chǎn)品等生產(chǎn)中起著中要的作用。包裝機械可以提高勞動生產(chǎn)效率，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品儲運的安全性及檔次，增加產(chǎn)品的附加值，從而提高產(chǎn)品的市場競爭力，帶來更大的經(jīng)濟效益和社會效益。包裝機械行業(yè)是一個市場潛力很大的新興行業(yè)，面臨著巨大的國內(nèi)外市場和極好的發(fā)展機會。
目前國內(nèi)灌裝生產(chǎn)線中廣泛使用的旋開封蓋口機大多為直線式旋蓋機，由于直線式旋蓋機是單通道式旋蓋，其生產(chǎn)能力受到限制，不能適應(yīng)高速旋蓋的需要;另外，更換瓶子時調(diào)整比較困難，無法對 不同高度瓶子實現(xiàn)快速調(diào)整后進行旋蓋；旋蓋頭單一，適應(yīng)能力差，每一種瓶蓋就要更換一次相應(yīng)的旋蓋頭，既浪費時間，又增大成本。所以各生產(chǎn)廠家的旋蓋機在旋瓶蓋能力、效率、事宜瓶型、事宜瓶型及自動化程度等方面各有優(yōu)缺點。為了適應(yīng)現(xiàn)代包裝機高速、高效和高可靠性生產(chǎn)的需要，在廣泛吸收國內(nèi)外先進機型的基礎(chǔ)上，設(shè)計此了機器。
食品原料經(jīng)加工成成品后，為了能夠長期保存，并且便于流通、銷售和使用。必須裝入相應(yīng)的容器并封口殺菌，使裝入容器內(nèi)的食品與外界隔絕，不再受到外界空氣及微生物的污染而引起腐敗。不論是何種容器，鐵罐、玻璃罐，或是其他包裝材料如鋁、塑料等以及由塑料薄膜、鋁箔等制成的復(fù)合薄膜，如不能嚴密封口密封，就不能達到常年保存的目的。所以封口是食品加工過程中的主要工序之一。
旋蓋機是封口機械中的一種。本課題所設(shè)計的半自動酒瓶旋蓋機，是通過電機帶動帶輪來傳遞動力。鎖蓋通過四個滾絲輪來完成，可以完成不同高度和瓶蓋直徑的鎖蓋工作，具有很好的應(yīng)用價值以及市場潛力。
1總體設(shè)計思路
旋蓋機主要有四部分構(gòu)成：傳動部分、旋蓋部分、瓶身支撐部分、機殼部分
1.1設(shè)計原理
半自動旋蓋機工作過程全部利用機械原理，是利用電機旋轉(zhuǎn)帶動瓶身支撐部分頂緊瓶蓋頂端，配合鎖口裝置自動完成鎖蓋，使其達到完美的鎖蓋效果；
1.2設(shè)計總體結(jié)構(gòu)
酒瓶旋蓋機的總體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。
該半自動旋蓋機的結(jié)構(gòu)分為四個部分：傳動部分、鎖蓋部分、瓶身支撐部分和機殼部分。
電機1通過帶輪經(jīng)V帶將動力傳給主軸上的帶輪3，帶輪3帶動主軸旋轉(zhuǎn)。主軸與小齒輪4平鍵連接，從而帶動小齒輪4轉(zhuǎn)動。小齒輪4與大齒輪5嚙合，帶動大齒輪5轉(zhuǎn)動。小圓輪6與大齒輪表面的圓柱凸輪輪廓相切，所以隨著大齒輪5的旋轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)7帶動升降軸8上下運動，從而帶動瓶身支撐部分8上下運動。一方面，鎖蓋部分10由于主軸帶輪3通過V帶連接帶輪9傳遞動力，鎖蓋部分8旋轉(zhuǎn)，帶動滾絲輪12繞軸11公轉(zhuǎn)，從而使瓶蓋被滾絲輪12滾絲旋蓋，達到完美鎖蓋的效果。
圖1酒瓶旋蓋機的總體結(jié)構(gòu)示意圖
1.電動機 2.小皮帶輪 3.大皮帶輪 4.小齒輪 5.大齒輪 6.小圓輪 7.連桿機構(gòu)
8.瓶身支撐部分 9.帶輪 10.鎖蓋部分 11.主軸 12.滾絲輪
2關(guān)鍵部件的設(shè)計
2.1圓柱凸輪的設(shè)計
此裝置是圓柱凸輪，其目的是使瓶身支撐部分實現(xiàn)升降。圓柱凸輪繞軸公轉(zhuǎn)，小圓輪沿圓柱輪廓運動，從而帶動連桿機構(gòu)運動，從而實現(xiàn)瓶身支撐部分的上下升降運動。圓柱凸輪設(shè)計滿足條件：圓柱凸輪輪廓上的最低點與最高點的豎直距離就等于瓶身支撐部分徑向上下運動的行程距離。即d=d2-d1
2.2鎖蓋部分設(shè)計
機構(gòu)在動力作用下，整體繞主軸中心旋轉(zhuǎn)。當(dāng)瓶蓋頂緊壓蓋頭向上運動，從而推動方桿沿主軸向上運動，小圓輪此時是由小半徑圓柱軸運動到大圓柱軸從而使得鎖口輪和滾絲輪向中心靠近，既向瓶蓋靠近，滾絲輪繞瓶蓋公轉(zhuǎn)，
滾絲輪內(nèi)部存在彈簧，將沿著瓶口的螺紋將瓶
蓋滾上絲口，從而達到滾絲的目的。同樣鎖口
輪沿瓶口的軌跡將瓶蓋的底邊向里壓進去，從
而實現(xiàn)鎖口的目的。
2.3 瓶身支撐部分的設(shè)計
瓶身支撐部分有推頭，中盤，下盤，圓導(dǎo)柱，偏心定位塊，緊定螺釘，和鎖緊螺母構(gòu)成。
緊定螺釘松開時可以調(diào)整中盤的上下位置，根據(jù)瓶身的高度改變中盤的位置，從而適合不同瓶身高度。松開偏心定位塊上的螺釘可以移動偏心定位塊的位置，從而適應(yīng)不同半徑大小的瓶身。
2.4機殼設(shè)計
幾機座材料應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)、工藝、成本、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)周期等要求正確選擇，常用的有：鑄鐵和鋼。
鑄鐵容易鑄成形狀復(fù)雜的零件；價格較便宜；鑄鐵的內(nèi)摩擦大，有良好的抗振性。其缺點是生產(chǎn)周期長，單件生產(chǎn)成本較高；鑄件易產(chǎn)生廢品，質(zhì)量不易控制；鑄件的加工余量大，機械加工費用大。
常用的灰口鑄鐵有兩種：HT200適用于外形較簡單，單位壓力較大（p>5公斤/厘米2）的導(dǎo)軌，或彎曲應(yīng)力較大的（σ≥300公斤/厘米2）床身等；HT150的流動性較好，但機械性能稍差，適用于形狀復(fù)雜而載荷不大的機座。若灰口鑄鐵不能滿足耐磨性要求，應(yīng)采用耐磨鑄鐵。
用鋼材焊接成機架。鋼的彈性模量比鑄鐵大，焊接機架的壁厚較薄，其重量比同樣剛度的機座約輕20%~50%；在單件小批量生產(chǎn)情況下，生產(chǎn)周期較短，所需設(shè)備簡單；焊接機架的缺點是鋼的抗振性能較差，在結(jié)構(gòu)上需采取防振措施；鉗工工作量較大；成批生產(chǎn)時成本較高。
本設(shè)計的機座采用的是45鋼，45鋼屬于調(diào)質(zhì)鋼，經(jīng)淬火加高溫回火后，具有良好的綜合力學(xué)性能，主要用于要求強度、塑性和韌性都較高的機械零件，如軸類零件。這類鋼在機械制造中應(yīng)用最廣泛，其中以45鋼最為突出。
時效處理
制造機座時，鑄造（或焊接）、熱處理及機加工等都會產(chǎn)生高溫，因各部分冷卻速度不同而收縮不均勻，使金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。如果不進行時效處理，將因內(nèi)應(yīng)力的逐漸重新分布而變形，使機座喪失原有的精度。
時效處理就是在精加工之前，使機座充分變形，消除內(nèi)應(yīng)力，提高其尺寸的穩(wěn)定性。常見的方法有自然時效、人工時效和振動時效等種，其中以人工時效應(yīng)用最廣。
3總結(jié)
以往旋蓋機旋蓋頭單一，適應(yīng)能力差，每一種瓶子要更換一次相應(yīng)的旋蓋頭，既浪費時間，有增大成本。本次設(shè)計利用同一臺設(shè)備旋不同高度、不同直徑的瓶蓋，提高設(shè)備的利用率。適用于各種玻璃瓶的金屬防盜蓋、易拉蓋、鋁封蓋的封口、壓螺紋等。
本次設(shè)計中，由于自己學(xué)識有限，零件設(shè)計的不夠標準，不夠正規(guī)，機構(gòu)配合不夠完善，希望日后能改進。此旋蓋機只能實現(xiàn)半自動化相信以后封口機械將趨于自動化發(fā)展。
參考文獻
[1] 楊可楨,程光蘊,李仲生.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.
[2] 黃穎為.包裝機械結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M].北京：化工出版社，2007.
[3] 澎國勛.包裝機械淺論.北京：機械工業(yè)大學(xué)出版社，1990.
[4] 成大先.機械設(shè)計手冊第三卷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.
[5] 劉家仁.機械設(shè)計常用元件手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.
[6] 王先逵.機械制造工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.
[7] 王珂.單頭全自動鎖蓋機的研究[J].導(dǎo)彈與航天運載技術(shù). 1994年5期:63-67.
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告
課題名稱 酒瓶旋蓋機的設(shè)計
學(xué)生姓名 王 利
學(xué) 號 8031212421
所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化
班 級 農(nóng)機16-4
指導(dǎo)教師 安 靜
起止時間2015.10.15-2016.5.28
機械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
填 表 說 明
一、學(xué)生撰寫《開題報告》應(yīng)包含的內(nèi)容：
1、本課題來源及研究的目的和意義；
2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析；
3、對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標的可行性分析；
4、本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路；
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；
6、完成本課題的工作方案及進度計劃；
7、主要參考文獻（不少于7篇）。
二、本報告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文（設(shè)計）課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開題報告要求手寫體，字數(shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個畢業(yè)論文（設(shè)計）課題須提交開題報告一式三份，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學(xué)生所在學(xué)院存檔，備檢備查。
一 本題來源及研究的目的和意義
1.1 課題的來源：自選題
1.2 研究的目的
旋蓋機是自動灌裝生產(chǎn)線的主要設(shè)備之一，用于玻璃瓶或PET瓶的螺紋蓋封口。隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對產(chǎn)品的包裝質(zhì)量的要求也越來越高。由于螺紋蓋具有封口快捷，開啟方便及開啟瓶后又可重新封好等優(yōu)點，使其在許多產(chǎn)品的包裝中應(yīng)用越來越廣泛，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)有的國產(chǎn)同類機型的封蓋機的產(chǎn)量，速度和自動化程度都相對落后。為了適應(yīng)現(xiàn)代包裝機高速，高效和高可靠性生產(chǎn)的需要，研制了一種回轉(zhuǎn)式旋蓋機，該機采用多工位回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，機電氣一體化，具有效率高，速度快，可靠性好和自動化程度高等優(yōu)點。
1.3 研究的意義
包裝機械為包裝工業(yè)提供裝備機械，影響著各類包裝制品工業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)品檔次，制約著包裝工業(yè)的發(fā)展和速度。長期以來，我國包裝機械行業(yè)非常薄弱，形不成規(guī)模和水平，致使我國包裝工業(yè)發(fā)展極慢。
目前國內(nèi)灌裝生產(chǎn)線中廣泛使用的旋開封蓋口機大多為直線式旋蓋機，由于直線式旋蓋機是單通道式旋蓋，其生產(chǎn)能力受到限制，不能適應(yīng)高速旋蓋的需要;另外，更換瓶子時調(diào)整比較困難，無法對不同高度瓶子實現(xiàn)快速調(diào)整后進行旋蓋；旋蓋頭單一，適應(yīng)能力差，每一種瓶蓋就要更換一次相應(yīng)的旋蓋頭，既浪費時間，又增大成本。所以各生產(chǎn)廠家的旋蓋機在旋瓶蓋能力、效率、事宜瓶型、事宜瓶型及自動化程度等方面各有優(yōu)缺點。為了適應(yīng)現(xiàn)代包裝機高速、高效和高可靠性生產(chǎn)的需要，在廣泛吸收國內(nèi)外先進機型的基礎(chǔ)上，設(shè)計了此機器。
二 課題所涉及的問題在國內(nèi)外現(xiàn)狀及分析
2.1國外現(xiàn)狀
提高自動化程度是包裝機械發(fā)展重要的趨勢。產(chǎn)品和產(chǎn)量居世界之首的美國十分重視包裝機械與計算機緊密結(jié)合，實現(xiàn)機電一體化控制，將自動化操作程序、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、自動檢驗系統(tǒng)更多用于包裝機械之中。日本則長于微電子技術(shù)，用以開那個值包裝機械，有效地促進了無人操作和自動化程度的提高。在計量、制造和技術(shù)性能等方面居于世界領(lǐng)先地位的德國也高度重視提高自動化程度。幾年前，德國包裝機械系統(tǒng)設(shè)計時，自動化技術(shù)在整個系統(tǒng)操作及運行中還占30%，現(xiàn)在已占到50%以上。
2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀
長期以來，我國包裝機械行業(yè)非常薄弱，形不成規(guī)模和水平，致使我國包裝工業(yè)發(fā)展極慢。我國包裝機械行業(yè)在歷經(jīng)了七十年代的起步，八十年代的發(fā)展，九十年代由于包裝制品發(fā)展的需要而實現(xiàn)了高速度發(fā)展，但是由于起步遲，起點低，規(guī)模小，我國包裝機械總體水平要比發(fā)達國家落后20年，國內(nèi)目前需求量的60/%，尤其是技術(shù)含量高的技術(shù)裝備依賴進口。
三、對課題所涉及的任務(wù)要求
課題任務(wù)要求
1.利用電機旋轉(zhuǎn)帶動底座上升頂緊瓶蓋頂端，配合鎖口裝置自動完成鎖蓋，使其達到完美的鎖蓋效果；
2.本機全部利用機械傳動，要求具有鎖口質(zhì)量穩(wěn)定，安裝簡單，使用調(diào)整方便，維修簡單等特點。
旋蓋機的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳動精度要求高，影響旋蓋的因素很多，所以零件的設(shè)計要充分體現(xiàn)各種生產(chǎn)工藝要求，在各個零件的配合之間，要充分考慮配合的精確度和潤滑。
四 本課題需要重點研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路
關(guān)鍵問題：
旋蓋頭結(jié)構(gòu)和運動設(shè)計。旋蓋機的旋蓋頭既是重要部件，也是易損部件，旋蓋頭的安裝，為了旋蓋頭在維修或者更換時方便拆卸，對旋蓋轉(zhuǎn)盤和旋蓋頭安裝座進行了創(chuàng)新設(shè)計，將每一個旋蓋頭的安裝基座設(shè)計成分體式，要求旋蓋頭出現(xiàn)故障時，可以很方便地卸掉旋蓋頭座，從而很容易取出旋蓋頭加以維修更換。
解決思路
旋蓋頭的上下運動時依靠圓柱圖輪廓線來完成，旋蓋的實現(xiàn)是依靠爪來抓住瓶蓋，利用圓柱螺旋壓縮彈簧來緩沖旋蓋頭與瓶蓋之間的力，同時依靠導(dǎo)向套來防止瓶蓋歪曲。瓶蓋的尺寸直徑30-40mm，高20mm。
五 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法
完成本課題所必須做的工作有利用學(xué)校圖書館及互聯(lián)網(wǎng)查閱大量資料，了解旋蓋機結(jié)構(gòu)、原理等，了解各種類型的旋蓋頭的特點。關(guān)鍵問題可請求老師指導(dǎo)或通過同學(xué)討論，選擇適合旋蓋機的旋蓋頭類型，對擬定的旋蓋機進行設(shè)計，計算，利用Auto CAD等繪圖軟件繪制出旋蓋機的零件圖，裝配圖，反復(fù)對設(shè)計內(nèi)容進行檢驗、校核。
六 進度計劃
第1周—第2周 通過查找文獻資料，熟悉課題內(nèi)容
第2周—第5周 設(shè)計旋蓋機的總體方案。
第6周—第9周 對酒瓶旋蓋機的結(jié)構(gòu)進行具體設(shè)計。
第10周—第12周 撰寫設(shè)計說明書，對部分問題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理資料準備答辯。
七 參考文獻
[1] 楊可楨,程光蘊,李仲生.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006
[2] 黃穎為.包裝機械結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M].北京：化工出版社，2007
[3] 澎國勛.包裝機械淺論.北京：機械工業(yè)大學(xué)出版社，1990
[4] 成大先.機械設(shè)計手冊 第三卷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006
[5] 劉家仁.機械設(shè)計常用元件手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008
[6] 王先逵.機械制造工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008
[7] 王珂.單頭全自動鎖蓋機的研究[J].導(dǎo)彈與航天運載技術(shù). 1994年5期:63-67
[8] 申祥劭.新型口服液灌裝扎蓋機的研究[J].醫(yī)藥工程設(shè)計，2005年66期:32-34
學(xué)生簽名
年 月 日
指導(dǎo)教師審閱意見
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計答辯 酒瓶旋蓋機的設(shè)計 學(xué)生姓名 王利指導(dǎo)老師 安靜答辯時間 2016 05 課題研究的目的及意義 課題研究的主要內(nèi)容 關(guān)鍵部件的設(shè)計 創(chuàng)新與改進 1課題研究的目的及意義食品原料在加工成品過程中 為了能夠長期保存 并且便于流通 銷售和使用 必須裝入相應(yīng)的容器并封口殺菌 所以封口是食品加工過程中的主要工序之一 目前封口機械中無法對不同高度瓶子實現(xiàn)快速調(diào)整后進行旋蓋 旋蓋頭單一 適應(yīng)能力差 每一種瓶蓋就要更換一次相應(yīng)的旋蓋頭 既浪費時間 又增大成本 本次設(shè)計利用同一臺設(shè)備旋不同高度 不同直徑的瓶蓋 提高設(shè)備的利用率 2課題研究的主要內(nèi)容旋蓋機主要有四部分構(gòu)成 傳動部分 旋蓋部分 瓶身支撐部分 機殼部分 結(jié)合生產(chǎn)工藝要求 主要研究四部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計 對相關(guān)因素進行綜合考慮 使零部件更換方便 盡量做到通用化 標準化 2 1工作原理半自動酒瓶旋蓋機工作過程全部利用機械原理 是利用電機旋轉(zhuǎn)帶動瓶身支撐部分頂緊瓶蓋頂端 配合鎖口裝置自動完成鎖蓋 使其達到完美的鎖蓋效果 2 2整體結(jié)構(gòu) 3關(guān)鍵部件的設(shè)計3 1旋蓋機構(gòu)機構(gòu)在動力作用下 整體繞主軸中心旋轉(zhuǎn) 當(dāng)瓶蓋頂緊壓蓋頭向上運動 從而推動方桿沿主軸向上運動 小圓輪此時是由小半徑圓柱軸運動到大圓柱軸從而使得鎖口輪和滾絲輪向軸中心靠近 既向瓶蓋靠近 滾絲輪繞瓶蓋公轉(zhuǎn) 滾絲輪內(nèi)部存在彈簧 將沿著瓶口的螺紋將瓶蓋滾上絲口 從而達到滾絲的目的 同樣鎖口輪沿瓶口的軌跡將瓶蓋的底邊向里壓進去 從而實現(xiàn)鎖口的目的 1 小皮帶輪2 定位輪3 方桿4 定位套5 調(diào)節(jié)螺栓6 鎖緊螺母7 滾絲輪8 鎖口輪9 鎖緊螺母10 壓蓋頭11 主軸 3 2旋蓋小件設(shè)計此圖為旋蓋機構(gòu)其中一個給瓶蓋滾絲的主要部件 滾絲輪沿著瓶口的螺旋軌跡將瓶蓋滾上絲 從而使瓶蓋能夠扣緊瓶口 起到滾絲鎖口的作用 3 3圓柱凸輪傳動圓柱凸輪繞軸公轉(zhuǎn) 小圓輪沿圓柱輪廓運動 從而帶動連桿機構(gòu)運動 從而實現(xiàn)瓶身支撐部分的上下升降運動 圓柱凸輪設(shè)計滿足條件 圓柱凸輪輪廓上的最低點與最高點的豎直距離就等于瓶身支撐部分徑向上下運動的行程距離 即d d2 d11 圓柱凸輪2 小圓輪3 定位軸4 連桿機構(gòu)5 升降軸6 瓶身支撐部分 3 3瓶身支撐部分設(shè)計瓶身支撐部分有推頭 中盤 下盤 圓導(dǎo)柱 偏心定位塊 緊定螺釘 和鎖緊螺母構(gòu)成 緊定螺釘松開時可以調(diào)整中盤的上下位置 根據(jù)瓶身的高度改變中盤的位置 從而適合不同瓶身高度 松開偏心定位塊上的螺釘可以移動偏心定位塊的位置 從而適應(yīng)不同半徑大小的瓶身 4創(chuàng)新與改進以往旋蓋機旋蓋頭單一 適應(yīng)能力差 每一種瓶子要更換一次相應(yīng)的旋蓋頭 既浪費時間 有增大成本 本次設(shè)計利用同一臺設(shè)備旋不同高度 不同直徑的瓶蓋 提高設(shè)備的利用率 適用于各種玻璃瓶的金屬防盜蓋 易拉蓋 鋁封蓋的封口 壓螺紋等 本次設(shè)計中 由于自己學(xué)識有限 零件設(shè)計的不夠標準 不夠正規(guī) 機構(gòu)配合不夠完善 希望日后能改進 此旋蓋機只能實現(xiàn)半自動化 相信以后封口機械將趨于自動化發(fā)展 謝謝大家 誠請各位老師指正
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書
學(xué)院
機械電氣化工程學(xué)院
班級
農(nóng)機16-4
學(xué)生姓名
王利
學(xué)號
8031212421
課題名稱
酒瓶旋蓋機的設(shè)計
起止時間
2015年10月15日——2016年5月28日（共 14 周）
指導(dǎo)教師
安靜
職稱
講師
課題內(nèi)容
旋蓋機又叫封蓋機、壓蓋機或者鎖蓋機，主要用途是塑料瓶、玻璃瓶的封口，具有壓螺紋、封口等功能，本設(shè)計主要內(nèi)容有：
1.利用電機旋轉(zhuǎn)帶動底座上升頂緊瓶蓋頂端，配合鎖口裝置自動完成鎖蓋，使其達到完美的鎖蓋效果；
2. 本機全部利用機械傳動，要求具有鎖口質(zhì)量穩(wěn)定，安裝簡單，使用調(diào)整方便，維修簡單等特點。
擬定工作進度（以周為單位）
第1周—第2周 通過查找文獻資料，了解旋蓋機的國內(nèi)外現(xiàn)狀。
第2周—第5周 設(shè)計旋蓋機的總體方案。
第6周—第9周 對旋蓋機的結(jié)構(gòu)進行具體設(shè)計。
第10周—第12周 撰寫設(shè)計說明書，對部分問題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理資料準備答辯。
主要參考文獻
[1] 楊可楨,程光蘊,李仲生.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006
[2] 黃穎為.包裝機械結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M].北京：化工出版社，2007
[3] 澎國勛.包裝機械淺論.北京：機械工業(yè)大學(xué)出版社，1990
[4] 成大先.機械設(shè)計手冊 第三卷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006
[5] 劉家仁.機械設(shè)計常用元件手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008
[6] 王先逵.機械制造工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008
[7] 王珂.單頭全自動鎖蓋機的研究[J].導(dǎo)彈與航天運載技術(shù). 1994年5期:63-67
[8] 申祥劭.新型口服液灌裝扎蓋機的研究[J].醫(yī)藥工程設(shè)計，2005年66期:32-34
任務(wù)下達人（簽字）
年 月 日
任務(wù)接受人意見
任務(wù)接受人簽名
年 月 日
注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計
16 屆畢業(yè)設(shè)計
酒瓶旋蓋機的設(shè)計
學(xué)生姓名 王利
學(xué) 號 8031212421
所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化
班 級 16-4
指導(dǎo)老師 安靜
日 期
塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院制
3
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計
前 言
旋蓋機是自動灌裝生產(chǎn)線的主要設(shè)備之一，它是封口機的一種，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、開啟方便及開啟后瓶又可重新旋上瓶蓋等優(yōu)點，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。
半自動酒瓶旋蓋機是利用電機旋轉(zhuǎn)帶動底座上升頂緊瓶蓋頂端，配合鎖口裝置自動完成鎖蓋，使其達到完美的鎖蓋效果。該旋蓋機全部利用機械原理,使用方便,安裝簡單，具有結(jié)構(gòu)合理、鎖口質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、調(diào)整方便、維修簡單等優(yōu)點。具有一定的市場潛力及應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞：旋蓋機；設(shè)計參數(shù)；構(gòu)件；結(jié)構(gòu)；計算
目 錄
1緒 論 2
1.1選題依據(jù) 2
1.2研究意義 2
1.3國內(nèi)外相關(guān)情況 2
1.4重點研究關(guān)鍵問題及解決思路 2
2酒瓶旋蓋機的研制方案 3
2.1酒瓶旋蓋機的要求 3
2.2系統(tǒng)方案原理圖 4
3結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 5
3.1傳動部分的設(shè)計 5
3.2鎖蓋部分的設(shè)計 10
3.3瓶身支撐部分設(shè)計 11
3.4機殼設(shè)計 11
4各部分結(jié)構(gòu)的校核與計算 12
4.1軸承的校核 12
4.2鍵的校核 13
4.3軸的計算校核 14
總 結(jié) 17
致 謝 18
參考文獻 19
1緒 論
1.1選題依據(jù)
包裝是根據(jù)物體的性能，用適當(dāng)?shù)牟牧?，容器，施以保護物品的技術(shù)。隨著市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展、我國國際化進程的加快以及人們的物質(zhì)文化生活水平的提高，對包裝質(zhì)量和包裝速度的要求不斷提高，包裝機械是使產(chǎn)品包裝實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證。包裝機械為包裝提供重要的技術(shù)保障，對包裝業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。同時在食品、醫(yī)藥、日用品、化工產(chǎn)品等生產(chǎn)中起著中要的作用。包裝機械可以提高勞動生產(chǎn)效率，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品儲運的安全性及檔次，增加產(chǎn)品的附加值，從而提高產(chǎn)品的市場競爭力，帶來更大的經(jīng)濟效益和社會效益。包裝機械行業(yè)是一個市場潛力很大的新興行業(yè)，面臨著巨大的國內(nèi)外市場和極好的發(fā)展機會。
1.2研究意義
包裝機械為包裝工業(yè)提供裝備機械，影響著各類包裝制品工業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)品檔次，制約著包裝工業(yè)的發(fā)展和速度。長期以來，我國包裝機械行業(yè)非常薄弱，形不成規(guī)模和水平，致使我國包裝工業(yè)發(fā)展極慢。我國包裝機械行業(yè)在歷經(jīng)了七十年代的起步，八十年代的發(fā)展，九十年代由于包裝制品發(fā)展的需要而實現(xiàn)了高速度發(fā)展，但是由于起步遲，起點低，規(guī)模小，我國包裝機械總體水平要比發(fā)達國家落后20年，國內(nèi)目前需求量的60/%，尤其是技術(shù)含量高的技術(shù)裝備依賴進口。對于包裝制品工業(yè)，包裝機械是我國包裝工業(yè)的優(yōu)勢。
1.3國內(nèi)外相關(guān)情況
提高自動化程度是包裝機械發(fā)展重要的趨勢。產(chǎn)品和產(chǎn)量居世界之首的美國十分重視包裝機械與計算機緊密結(jié)合，實現(xiàn)機電一體化控制，將自動化操作程序、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、自動檢驗系統(tǒng)更多用于包裝機械之中。日本則長于微電子技術(shù)，用以開那個值包裝機械，有效地促進了無人操作和自動化程度的提高。在計量、制造和技術(shù)性能等方面居于世界領(lǐng)先地位的德國也高度重視提高自動化程度。幾年前，德國包裝機械系統(tǒng)設(shè)計時，自動化技術(shù)在整個系統(tǒng)操作及運行中還占30%，現(xiàn)在已占到50%以上。
1.4重點研究關(guān)鍵問題及解決思路
目前國內(nèi)灌裝生產(chǎn)線中廣泛使用的旋開封蓋口機大多為直線式旋蓋機，由于直線式旋蓋機是單通道式旋蓋，其生產(chǎn)能力受到限制，不能適應(yīng)高速旋蓋的需要;另外，更換瓶子時調(diào)整比較困難，無法對 不同高度瓶子實現(xiàn)快速調(diào)整后進行旋蓋；旋蓋頭單一，適應(yīng)能力差，每一種瓶蓋就要更換一次相應(yīng)的旋蓋頭，既浪費時間，又增大成本。所以各生產(chǎn)廠家的旋蓋機在旋瓶蓋能力、效率、事宜瓶型、事宜瓶型及自動化程度等方面各有優(yōu)缺點。為了適應(yīng)現(xiàn)代包裝機高速、高效和高可靠性生產(chǎn)的需要，在廣泛吸收國內(nèi)外先進機型的基礎(chǔ)上，設(shè)計此了機器。
食品原料經(jīng)加工成成品后，為了能夠長期保存，并且便于流通、銷售和使用。必須裝入相應(yīng)的容器并封口殺菌，使裝入容器內(nèi)的食品與外界隔絕，不再受到外界空氣及微生物的污染而引起腐敗。不論是何種容器，鐵罐、玻璃罐，或是其他包裝材料如鋁、塑料等以及由塑料薄膜、鋁箔等制成的復(fù)合薄膜，如不能嚴密封口密封，就不能達到常年保存的目的。所以封口是食品加工過程中的主要工序之一。
旋蓋機是封口機械中的一種。本課題所設(shè)計的半自動酒瓶旋蓋機，是通過電機帶動帶輪來傳遞動力。鎖蓋通過四個滾絲輪來完成，可以完成不同高度和瓶蓋直徑的鎖蓋工作，具有很好的應(yīng)用價值以及市場潛力。
2酒瓶旋蓋機的研制方案
2.1酒瓶旋蓋機的要求
2.1.1主要技術(shù)參數(shù)要求：
電源：220V 50Hz
功率：370W
工作方式：電動
封口直徑：φ25～φ35mm
瓶蓋高度：7～35mm
生產(chǎn)能力：1200瓶/小時左右
適用瓶高：70～330mm
外型尺寸：730×210×1050mm
重量：65kg
2.1.2 產(chǎn)品設(shè)計要求
(1)一機多用：利用同一臺設(shè)備旋不同高度、不同直徑的瓶蓋，提高設(shè)備的利用率；
(2)使用安全，維修方便：在整體設(shè)計中考慮機器的安裝、調(diào)整和開機以及設(shè)備的維修、保養(yǎng)和維護，使零部件更換方便，盡量做到通用化、標準化；
(3)降低成本：為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，要求設(shè)備精度和自動化程度高，但設(shè)備的售價也相應(yīng)提高，因此設(shè)計時，要結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，對相關(guān)因素進行綜合考慮。
(4)旋緊機要合適：過緊則用戶不易開瓶，影響顧客使用；過松則不利于密封，造成泄漏影響產(chǎn)品質(zhì)量。
2.2系統(tǒng)方案原理圖
2.2.1旋蓋機的工作原理
半自動旋蓋機工作過程全部利用機械原理，是利用電機旋轉(zhuǎn)帶動瓶身支撐部分頂緊瓶蓋頂端，配合鎖口裝置自動完成鎖蓋，使其達到完美的鎖蓋效果；
2.2.2系統(tǒng)方案構(gòu)成
旋蓋機主要有四部分構(gòu)成：傳動部分、旋蓋部分、瓶身支撐部分、機殼部分,如圖2-1所示：
圖2-1 總體三維圖
3結(jié)構(gòu)設(shè)計計算
根據(jù)本課題所選的方案，將該半自動旋蓋機的結(jié)構(gòu)分為四個部分：傳動部分、鎖蓋部分、瓶身支撐部分和機殼部分。
3.1傳動部分的設(shè)計
3.1.1擬定運動方案
本旋蓋機的傳動部分選擇電機為動力源，如圖 3-1 所示。
工作原理：電機1通過帶輪經(jīng)V帶將動力傳給主軸上的帶輪3，帶輪3帶動主軸旋轉(zhuǎn)。主軸與小齒輪4平鍵連接，從而帶動小齒輪4轉(zhuǎn)動。小齒輪4與大齒輪5嚙合，帶動大齒輪5轉(zhuǎn)動。小圓輪6與大齒輪表面的圓柱凸輪輪廓相切，所以隨著大齒輪5的旋轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)7帶動升降軸8上下運動，從而帶動瓶身支撐部分8上下運動。一方面，鎖蓋部分10由于主軸帶輪3通過V帶連接帶輪9傳遞動力，鎖蓋部分8旋轉(zhuǎn)，帶動滾絲輪12繞軸11公轉(zhuǎn)，從而使瓶蓋被滾絲輪12滾絲旋蓋，達到完美鎖蓋的效果。
1.電動機 2.小皮帶輪 3.大皮帶輪 4.小齒輪 5.大齒輪 6.小圓輪 7.連桿機構(gòu)
8.瓶身支撐部分 9.帶輪 10.鎖蓋部分 11.主軸 12.滾絲輪
圖3-1 機構(gòu)運動簡圖
在本套設(shè)備中，待鎖蓋的酒瓶是隨瓶身支撐部分相對鎖蓋機構(gòu)上下運動的，而相對瓶身支撐部分靜止。而四個滾絲輪沒有自轉(zhuǎn)，只是繞旋蓋軸公轉(zhuǎn)。因為考慮到瓶身支撐部分每徑向進給一次就要完成一次鎖蓋作業(yè)，所以滾絲輪給瓶子必須旋轉(zhuǎn)1圈以上，滾絲輪繞旋蓋軸轉(zhuǎn)動的圈數(shù)越多瓶口完成鎖蓋之后就會有一段光邊整形，但是若瓶子轉(zhuǎn)動過快則其內(nèi)裝的液體會形成旋轉(zhuǎn)拋物面，易從罐口流出，所以必須選擇合適的旋轉(zhuǎn)速度和滾絲輪每一次給瓶子的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。
設(shè)計電機的速度w1的速度為1400轉(zhuǎn)/min，主軸的轉(zhuǎn)速w11的速度為：
w11=w1×d2d11 (3-1)
=1400×61.5160
=538.125rmin
圓柱凸輪的轉(zhuǎn)速w5為：
w5=w1×d2d3×z4z5 (3-2)
=1400×61.5180×2392
=119.58rmin
即每分鐘支撐部分徑向進給119.58次，滿足工作能力1200瓶/小時的要求；
滾絲輪每次進給，主軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)為：
n=w11w5 (3-3)
=4.5 r
所以每次進給完成鎖蓋作業(yè)后還有幾圈可以光邊整形。
故此傳動設(shè)計滿足設(shè)計要求。
3.1.2 圓柱凸輪的設(shè)計
此裝置是圓柱凸輪，其目的是使瓶身支撐部分實現(xiàn)升降，如圖所示
圖3-2 圓柱凸輪實物圖
1.圓柱凸輪 2.小圓輪 3.定位軸 4.連桿機構(gòu) 5.升降軸 6.瓶身支撐部分
圖3-3 圓柱凸輪運動簡圖
其運動原理簡圖如圖所示，圓柱凸輪1上的最低點與最高點的豎直距離就等于瓶身支撐部分6徑向上下運動的行程距離。4為連桿機構(gòu)，軸3被固定在機殼上不能運動，軸5只能豎直方向上下運動，所以當(dāng)大齒輪1（圓柱凸輪）轉(zhuǎn)動時，小圓輪2隨凸輪輪廓上下運動，與連桿機構(gòu)4連接瓶身支撐部分6上下徑向給進。
所以可得結(jié)論:d=d2-d1 (3-4)
式中:d—瓶身支撐部分徑向上升下降距離
3.1.3帶傳動設(shè)計計算
(1)確定設(shè)計功率PC
由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13—8查得=1.1
PC=×P （3-5）
=1.1×0.3=0.33 kw
(2)選取V帶的型號
根據(jù)PC和n0由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖13-15確定，因工作點處于Z型區(qū)，故選Z型。
(3)確定帶輪基準直徑、
①選擇小帶輪直徑
由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-9確定=80mm
②驗算帶速V
V==5.78m/s （3-6）
在5—25m/s之間，故合乎要求
③確定從動輪基準直徑dd2
查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表的13-9取=200mm
dd2=2.5dd2=200mm
④實際從動輪轉(zhuǎn)速和實際傳動比i
不計ε影響，若算得與預(yù)定轉(zhuǎn)速相差5％為允許。
==2OO/80=2.5(誤差為0)
(4)確定中心距a和帶的基準長度Ld
①初定中心a0
本題目沒有給定中心距，初步選定中心距
0.7(dd2+dd1)≤≤2(dd2+dd1) （3-7）
0.7（80+200）≤≤2(80+200)
196≤≤560
取=200mm
②確定帶的計算基準長度Lc按式
≈2+(+)+ =1051.6㎜ （3-8）
③取標準Ld按《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表的13-9取=200mm
表13-2取=1000㎜
④確定中心距a按《機械設(shè)計基礎(chǔ)》式13-16
=+=225.8㎜ （3-9）
調(diào)整范圍
amax=a+0.03Ld=255.8mm （3-10）
amin=a-0.015Ld=210.8mm （3-11）
(5)驗算包角α
α≈180°+×60° （3-12）
=152°＞1200 符合要求
(6)確定帶根數(shù)z按《機械設(shè)計基礎(chǔ)》式13-15
Z≥ （3-13）
由式13-14單根V帶所能傳遞的功率
=(++ ) （3-14）
由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-7包角修正系數(shù)
=0.92
=(++)=0.62kw （3-15）
V帶的根數(shù)
Z≥=0.33/0.62=0.53
取Z=1根
(7)確定初拉力F0按《機械設(shè)計基礎(chǔ)》式13-1
F0=500(-1)+q （3-16）
=47.55N
(8)計算軸壓力Q
按《機械設(shè)計基礎(chǔ)》式13-1
Q=2F0zsin=95.55Ｎ （3-17）
3.2鎖蓋部分的設(shè)計
3.2.1鎖蓋部分的機械結(jié)構(gòu)
1.小皮帶輪 2.定位輪 3.方桿 4.定位套 5.調(diào)節(jié)螺栓 6.鎖緊螺母 7.滾絲輪
8.鎖口輪9.鎖緊螺母 10.壓蓋頭 11.主軸
圖3-4 鎖蓋機構(gòu)
工作原理如下：動力傳遞給帶輪1，帶輪1與軸11通過平鍵連接，從而帶動主軸11旋轉(zhuǎn)，方桿3繞主軸11公轉(zhuǎn)。當(dāng)瓶身支撐部分將酒瓶上升到一定高度，瓶蓋接觸到壓蓋頭10，瓶身支撐部分繼續(xù)上身，瓶蓋對壓蓋頭10有向上的壓力，從而推動方桿3上的滾輪2沿軸11向上運動，因為滾輪此時是由小半徑圓柱軸運動到大圓柱軸從而使得鎖口輪8和滾絲輪7向軸中心靠近，既向瓶蓋靠近，滾絲輪7繞瓶蓋公轉(zhuǎn)，滾絲輪7內(nèi)部存在彈簧，將沿著瓶口的螺紋將瓶蓋上滾上絲口，從而達到滾絲的目的。同樣鎖口輪8沿瓶口的軌跡將瓶蓋的底邊向里壓進去，從而實現(xiàn)鎖口的目的。
在此鎖蓋機構(gòu)工作過程中有時存在滾絲輪和鎖口輪太靠近瓶蓋瓶口，由于壓力過大可能會將瓶口打碎，造成危險。所以設(shè)置了調(diào)節(jié)螺栓5，從而使方桿上連接的滾絲輪和鎖口輪能夠設(shè)置靠近和遠離瓶口的合適距離，實現(xiàn)完美滾絲鎖口的目的。鎖緊螺母6可以調(diào)節(jié)滾絲輪和鎖口輪的上下位置，使兩輪可以準確無誤的沿著瓶口的螺紋軌跡運動，和鎖口的位置。
3.2.2滾絲輪和鎖口輪調(diào)整
（1）滾絲輪調(diào)整：將瓶子放在托架上，托架升至最高點，先松開鎖緊螺母6對滾絲輪調(diào)節(jié)，使兩個滾絲輪7（有彈性的）邊緣在瓶子的起絲點上，然后松開調(diào)節(jié)螺栓5，使兩個滾絲輪7邊緣與蓋子相接觸，有點壓力為宜，再鎖緊螺母5.6。
（2）鎖口輪的調(diào)整：調(diào)整兩個鎖口輪8，先松開鎖緊螺母6，調(diào)整鎖口輪，使兩個鎖口輪8邊緣與瓶蓋下邊緣接觸，有點壓力為宜，再鎖緊螺母6。
3.3瓶身支撐部分設(shè)計
瓶身支撐部分要求結(jié)構(gòu)簡單、托瓶平穩(wěn)、迅速、準確、安全可靠。瓶身支撐部分如圖所示所示：
圖3-5瓶身支撐部分
瓶身支撐部分有推頭，中盤，下盤，圓導(dǎo)柱，偏心定位塊，緊定螺釘，和鎖緊螺母構(gòu)成。緊定螺釘松開時可以調(diào)整中盤的上下位置，根據(jù)瓶身的高度改變中盤的位置，從而適合不同瓶身高度。松開偏心定位塊上的螺釘可以移動偏心定位塊的位置，從而適應(yīng)不同半徑大小的瓶身。
3.4機殼設(shè)計
3.4.1機殼材料
機座材料應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)、工藝、成本、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)周期等要求正確選擇，常用的有：
鑄鐵和鋼。
鑄鐵容易鑄成形狀復(fù)雜的零件；價格較便宜；鑄鐵的內(nèi)摩擦大，有良好的抗振性。其缺點是生產(chǎn)周期長，單件生產(chǎn)成本較高；鑄件易產(chǎn)生廢品，質(zhì)量不易控制；鑄件的加工余量大，機械加工費用大。
常用的灰口鑄鐵有兩種：HT200適用于外形較簡單，單位壓力較大（p>5公斤/厘米2）的導(dǎo)軌，或彎曲應(yīng)力較大的（σ≥300公斤/厘米2）床身等；HT150的流動性較好，但機械性能稍差，適用于形狀復(fù)雜而載荷不大的機座。若灰口鑄鐵不能滿足耐磨性要求，應(yīng)采用耐磨鑄鐵。
用鋼材焊接成機架。鋼的彈性模量比鑄鐵大，焊接機架的壁厚較薄，其重量比同樣剛度的機座約輕20%~50%；在單件小批量生產(chǎn)情況下，生產(chǎn)周期較短，所需設(shè)備簡單；焊接機架的缺點是鋼的抗振性能較差，在結(jié)構(gòu)上需采取防振措施；鉗工工作量較大；成批生產(chǎn)時成本較高。
本設(shè)計的機座采用的是45鋼，45鋼屬于調(diào)質(zhì)鋼，經(jīng)淬火加高溫回火后，具有良好的綜合力學(xué)性能，主要用于要求強度、塑性和韌性都較高的機械零件，如軸類零件。這類鋼在機械制造中應(yīng)用最廣泛，其中以45鋼最為突出。
3.4.2時效處理
制造機座時，鑄造（或焊接）、熱處理及機加工等都會產(chǎn)生高溫，因各部分冷卻速度不同而收縮不均勻，使金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。如果不進行時效處理，將因內(nèi)應(yīng)力的逐漸重新分布而變形，使機座喪失原有的精度。
時效處理就是在精加工之前，使機座充分變形，消除內(nèi)應(yīng)力，提高其尺寸的穩(wěn)定性。常見的方法有自然時效、人工時效和振動時效等幾種，其中以人工時效應(yīng)用最廣。
4各部分結(jié)構(gòu)的校核與計算
4.1軸承的校核
凸輪軸深溝球軸承6206的校核:
此凸輪軸承是一對深溝球軸承。參照設(shè)計手冊，設(shè)定其工作壽命為5000h。
在鎖蓋機中，該軸承在正常情況下不受或者受輕微的軸向載荷。但是考慮到不正常情況的發(fā)生，設(shè)所受軸向載荷與徑向動載荷之間有
（4-1）
則根據(jù)《機械設(shè)計》表13-5，可知求該情況下當(dāng)量動載荷應(yīng)用《機械設(shè)計》式（13-8a）有
（4-2）
參照《機械設(shè)計》，??；
參照《機械設(shè)計手冊》，??；
參照《機械設(shè)計手冊》，取其極大值；
設(shè)該軸承對上的單個軸承的軸向載荷 ，
取其徑向載荷。
則：
取轉(zhuǎn)速
根據(jù)《機械設(shè)計》，求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值
（4-3）
參照《機械設(shè)計手冊》知，6205軸承的基本額定動載荷
驗算6205軸承的壽命，根據(jù)《機械設(shè)計》式13-5
（4-4）
故選擇該對深溝球軸承6205符合設(shè)計要求。
4.2鍵的校核
普通平鍵（A型）的強度條件為
（4-5）
普通平鍵（C型）的強度條件為
（4-6）
式中 ——傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為；
——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，此處為鍵的高度，單位為；
——鍵的工作長度，單位為，A型圓頭平鍵，C型圓頭平鍵這里為鍵的公稱長度，單位為；為鍵的寬度，單位為；
——軸的直徑，單位為；
σp——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為；
對于C型
公稱轉(zhuǎn)矩為
（4-7）
在傳動過程中，考慮每級功率傳遞效率為0.9。則過渡齒輪軸49、凸輪軸28、主軸71的相應(yīng)公稱轉(zhuǎn)矩為：
對于三根軸來說，過渡齒輪軸49和凸輪軸28上面的鍵均較為安全。下面對主軸71上的鍵進行校核。均選擇其最危險的鍵進行校核。
取主軸71上最危險的鍵進行校核
（4-8）
故此主軸71上鍵安全。
4.3軸的計算校核
根據(jù)軸的強度條件
(4-9)
=60Mpa
故得到過渡齒輪軸49、凸輪軸28以及主軸71的最小直徑為
而實際過渡齒輪軸49的最小直徑為25mm，凸輪軸28的最小直徑為25mm，主軸71的最小直徑為22mm，均大于所求的最小直徑，可以證明，上述各軸均符合強度要求。
由于主軸71受力較過渡齒輪軸49及凸輪軸28復(fù)雜，再按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度。
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖(圖9)，深溝球軸承作為支點，因此作為簡支梁的軸的支撐跨距為113mm。
圖 4-1 主軸的結(jié)構(gòu)圖
從主軸的結(jié)構(gòu)圖可以看出截面B是主軸的危險截面，為了計算需要，將支反力取為一瓶裝滿1000水的瓶子的重力的20倍。
現(xiàn)將計算出截面B處得，,及的值如下。
彎矩：
所以總彎矩為：
所以扭矩為：
按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險截面B)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，及軸單項旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力
(4-10)
前已確定主軸的材料為Q235A， 。因此，
故主軸安全。
總 結(jié)
經(jīng)過為期十二周的奮戰(zhàn)，我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，通過這次畢業(yè)設(shè)計我明白了自己原來知識還比較欠缺，自己要學(xué)習(xí)的東西還有太多。總得來說通過這次畢業(yè)設(shè)計我體會到了學(xué)以致用的含義并學(xué)到了更多的知識。許多能力也在這次畢業(yè)設(shè)計中得到鍛煉：
（1）機械類方面的設(shè)計大體都一樣，在弄清楚和計算好機械零部件的情況下，設(shè)計起來會相對得心應(yīng)手。比如我這次的酒瓶旋蓋機設(shè)計，因為在設(shè)計前就進行了深入了解，在設(shè)計中自然更加容易。如零部件該由什么材料制造，在以后設(shè)計中遇到相同的條件就可以選擇相同的材料。
(2)這次畢業(yè)設(shè)計也進一步加深了對連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)的理解和運用。因為在大二時期學(xué)過有關(guān)這兩個機構(gòu)方面的知識，通過這次設(shè)計更加的鞏固了以前的知識。本次設(shè)計中的圓柱凸輪是我第一次遇到，通過凸輪輪廓和連桿機構(gòu)從而實現(xiàn)瓶身支撐部分的升降。將繞軸旋轉(zhuǎn)的運動轉(zhuǎn)換為軸向上下的運動。由于學(xué)識有限，圓柱凸輪輪廓的表面設(shè)計還是不夠標準，不夠正規(guī)。
(3)目前國內(nèi)灌裝生產(chǎn)線中廣泛使用的旋開封蓋口機大多為直線式旋蓋機，由于直線式旋蓋機是單通道式旋蓋，其生產(chǎn)能力受到限制，不能適應(yīng)高速旋蓋的需要;另外，更換瓶子時調(diào)整比較困難，無法對 不同高度瓶子實現(xiàn)快速調(diào)整后進行旋蓋；旋蓋頭單一，適應(yīng)能力差，每一種瓶蓋就要更換一次相應(yīng)的旋蓋頭，既浪費時間，又增大成本。本次設(shè)計利用同一臺設(shè)備旋不同高度、不同直徑的瓶蓋，提高設(shè)備的利用率，解決了上面的弊端。
(4)本課題所設(shè)計的半自動酒瓶旋蓋機以電機為動力，進過V帶，齒輪以及凸輪結(jié)構(gòu)帶動瓶身支撐部分上下升降，配合旋蓋機構(gòu)運動實現(xiàn)鎖蓋。鎖蓋工藝性能好，生產(chǎn)能力高，具有良好的應(yīng)用價值及市場潛力。這次設(shè)計也提升了對一些繪圖軟件如AutoCAD和SolidWorks和辦公軟件Word、PowerPoint的熟悉和運用。
畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，但在畢業(yè)設(shè)計中我所表現(xiàn)出的毅力和遇到問題直面去解決問題的態(tài)度將對我以后的工作和生活起到巨大的作用。
致 謝
經(jīng)過這幾個月的努力，在老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持下，本次畢業(yè)設(shè)計已圓滿結(jié)束，由于自身經(jīng)驗的匱乏和學(xué)習(xí)上的欠缺，整個設(shè)計中肯定還存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點和錯誤，設(shè)計上還有許多考慮不周全的地方，懇請評閱的各位老師，多予指正，不勝感激在我將在以后工作中一定會逐步改正。
首先，我要特別感謝指導(dǎo)老師安靜這段時間對我的悉心指導(dǎo)。每次與導(dǎo)師見面的時候，指導(dǎo)老師總是會仔細詢問我們的設(shè)計狀況，我設(shè)計內(nèi)容中遇到困難，指導(dǎo)在百忙之中通過郵件來給我指出錯誤并附加說明，細心的為我講解設(shè)計中的疑惑，讓我改正，讓我能更好的完成畢業(yè)設(shè)計。他嚴謹?shù)闹螌W(xué)和科研精神是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。
其次，我要感謝大學(xué)里所有給予我知識的老師。正是有了你們的教導(dǎo)，我學(xué)到了豐富的專業(yè)知識，使自己的知識儲備得到了升華。你們無私的奉獻促使我們盡早的成長起來，我們堅實的翅膀源于你們不懈的滋養(yǎng)。等到參加工作時，我們將去實現(xiàn)我們的偉大理想，將你們所授盡數(shù)回報社會。我還要感謝這段時間同學(xué)們對我的幫助，當(dāng)我遇到不懂的題目時，他們也是盡自己所能來為我講解。
最后，我要感謝我偉大的母校，感謝與我朝夕相伴四年的朋友。四年時光，如梭如夢，我們又要各自奔天涯。留戀學(xué)校的一草一木，懷念那平凡的每一天。四年的學(xué)習(xí)生活，酸甜苦辣一一飽嘗，無論是開心時的愉悅，還是失落時的惆悵；無論是入校時的迷茫，還是畢業(yè)時的感傷，都將化作永久的記憶深深地鐫刻在我心里。相信這份緣分，更要珍惜這份緣分。
再一次感謝所有給予我?guī)椭娜?，愿你們永遠快樂！愿母校明天會更好！
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