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塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
酒瓶旋蓋機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化
班 級
指導(dǎo)老師
日 期
機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
3
畢業(yè)設(shè)計(jì)
前 言
旋蓋機(jī)是自動灌裝生產(chǎn)線的主要設(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、開啟方便及開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。
半自動酒瓶旋蓋機(jī)是利用電機(jī)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(dá)到完美的鎖蓋效果。該旋蓋機(jī)全部利用機(jī)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(diǎn)。具有一定的市場潛力及應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：旋蓋機(jī)；設(shè)計(jì)參數(shù)；構(gòu)件；結(jié)構(gòu)；計(jì)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(diǎn)研究關(guān)鍵問題及解決思路 2
2酒瓶旋蓋機(jī)的研制方案 3
2.1酒瓶旋蓋機(jī)的要求 3
2.2系統(tǒng)方案原理圖 4
3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 5
3.1傳動部分的設(shè)計(jì) 5
3.2鎖蓋部分的設(shè)計(jì) 10
3.3瓶身支撐部分設(shè)計(jì) 11
3.4機(jī)殼設(shè)計(jì) 11
4各部分結(jié)構(gòu)的校核與計(jì)算 12
4.1軸承的校核 12
4.2鍵的校核 13
4.3軸的計(jì)算校核 14
總 結(jié) 17
致 謝 18
參考文獻(xiàn) 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(hù)物品的技術(shù)。隨著市場經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、我國國際化進(jìn)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(jī)械是使產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化的根本保證。包裝機(jī)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(shí)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(jī)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(yùn)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(jì)效益和社會效益。包裝機(jī)械行業(yè)是一個(gè)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(jī)會。
1.2研究意義
包裝機(jī)械為包裝工業(yè)提供裝備機(jī)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(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)了高速度發(fā)展，但是由于起步遲，起點(diǎn)低，規(guī)模小，我國包裝機(jī)械總體水平要比發(fā)達(dá)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(jìn)口。對于包裝制品工業(yè)，包裝機(jī)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(jī)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(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，將自動化操作程序、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、自動檢驗(yàn)系統(tǒng)更多用于包裝機(jī)械之中。日本則長于微電子技術(shù)，用以開那個(gè)值包裝機(jī)械，有效地促進(jìn)了無人操作和自動化程度的提高。在計(jì)量、制造和技術(shù)性能等方面居于世界領(lǐng)先地位的德國也高度重視提高自動化程度。幾年前，德國包裝機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，自動化技術(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。
1.4重點(diǎn)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(jī)大多為直線式旋蓋機(jī)，由于直線式旋蓋機(jī)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(shí)調(diào)整比較困難，無法對 不同高度瓶子實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整后進(jìn)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(fèi)時(shí)間，又增大成本。所以各生產(chǎn)廠家的旋蓋機(jī)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(diǎn)。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，在廣泛吸收國內(nèi)外先進(jìn)機(jī)型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)此了機(jī)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(yán)密封口密封，就不能達(dá)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(jī)是封口機(jī)械中的一種。本課題所設(shè)計(jì)的半自動酒瓶旋蓋機(jī)，是通過電機(jī)帶動帶輪來傳遞動力。鎖蓋通過四個(gè)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(jià)值以及市場潛力。
2酒瓶旋蓋機(jī)的研制方案
2.1酒瓶旋蓋機(jī)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(shí)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(jì)要求
(1)一機(jī)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(jì)中考慮機(jī)器的安裝、調(diào)整和開機(jī)以及設(shè)備的維修、保養(yǎng)和維護(hù)，使零部件更換方便，盡量做到通用化、標(biāo)準(zhǔn)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(jià)也相應(yīng)提高，因此設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，對相關(guān)因素進(jìn)行綜合考慮。
(4)旋緊機(jī)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(jī)的工作原理
半自動旋蓋機(jī)工作過程全部利用機(jī)械原理，是利用電機(jī)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(dá)到完美的鎖蓋效果；
2.2.2系統(tǒng)方案構(gòu)成
旋蓋機(jī)主要有四部分構(gòu)成：傳動部分、旋蓋部分、瓶身支撐部分、機(jī)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(jì)計(jì)算
根據(jù)本課題所選的方案，將該半自動旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)分為四個(gè)部分：傳動部分、鎖蓋部分、瓶身支撐部分和機(jī)殼部分。
3.1傳動部分的設(shè)計(jì)
3.1.1擬定運(yùn)動方案
本旋蓋機(jī)的傳動部分選擇電機(jī)為動力源，如圖 3-1 所示。
工作原理：電機(jī)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(jī)構(gòu)7帶動升降軸8上下運(yùn)動，從而帶動瓶身支撐部分8上下運(yùn)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(dá)到完美鎖蓋的效果。
1.電動機(jī) 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(jī)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(jī)構(gòu)運(yùn)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(jī)構(gòu)上下運(yùn)動的，而相對瓶身支撐部分靜止。而四個(gè)滾絲輪沒有自轉(zhuǎn)，只是繞旋蓋軸公轉(zhuǎn)。因?yàn)榭紤]到瓶身支撐部分每徑向進(jìn)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(jì)電機(jī)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(jìn)給119.58次，滿足工作能力1200瓶/小時(shí)的要求；
滾絲輪每次進(jìn)給，主軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)為：
n=w11w5 (3-3)
=4.5 r
所以每次進(jìn)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(jì)滿足設(shè)計(jì)要求。
3.1.2 圓柱凸輪的設(shè)計(jì)
此裝置是圓柱凸輪，其目的是使瓶身支撐部分實(shí)現(xiàn)升降，如圖所示
圖3-2 圓柱凸輪實(shí)物圖
1.圓柱凸輪 2.小圓輪 3.定位軸 4.連桿機(jī)構(gòu) 5.升降軸 6.瓶身支撐部分
圖3-3 圓柱凸輪運(yùn)動簡圖
其運(yùn)動原理簡圖如圖所示，圓柱凸輪1上的最低點(diǎn)與最高點(diǎn)的豎直距離就等于瓶身支撐部分6徑向上下運(yùn)動的行程距離。4為連桿機(jī)構(gòu)，軸3被固定在機(jī)殼上不能運(yùn)動，軸5只能豎直方向上下運(yùn)動，所以當(dāng)大齒輪1（圓柱凸輪）轉(zhuǎn)動時(shí)，小圓輪2隨凸輪輪廓上下運(yùn)動，與連桿機(jī)構(gòu)4連接瓶身支撐部分6上下徑向給進(jìn)。
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(jì)計(jì)算
(1)確定設(shè)計(jì)功率PC
由《機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖13-15確定，因工作點(diǎn)處于Z型區(qū)，故選Z型。
(3)確定帶輪基準(zhǔn)直徑、
①選擇小帶輪直徑
由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-9確定=80mm
②驗(yàn)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(zhǔn)直徑dd2
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表的13-9取=200mm
dd2=2.5dd2=200mm
④實(shí)際從動輪轉(zhuǎn)速和實(shí)際傳動比i
不計(jì)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(zhǔn)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(jì)算基準(zhǔn)長度Lc按式
≈2+(+)+ =1051.6㎜ （3-8）
③取標(biāo)準(zhǔn)Ld按《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表的13-9取=200mm
表13-2取=1000㎜
④確定中心距a按《機(jī)械設(shè)計(jì)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(yàn)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(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式13-1
F0=500(-1)+q （3-16）
=47.55N
(8)計(jì)算軸壓力Q
按《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式13-1
Q=2F0zsin=95.55Ｎ （3-17）
3.2鎖蓋部分的設(shè)計(jì)
3.2.1鎖蓋部分的機(jī)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(jī)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(yùn)動，因?yàn)闈L輪此時(shí)是由小半徑圓柱軸運(yùn)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(dá)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(jìn)去，從而實(shí)現(xiàn)鎖口的目的。
在此鎖蓋機(jī)構(gòu)工作過程中有時(shí)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(xiǎn)。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(yuǎn)離瓶口的合適距離，實(shí)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(zhǔn)確無誤的沿著瓶口的螺紋軌跡運(yùn)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(diǎn)，先松開鎖緊螺母6對滾絲輪調(diào)節(jié)，使兩個(gè)滾絲輪7（有彈性的）邊緣在瓶子的起絲點(diǎn)上，然后松開調(diào)節(jié)螺栓5，使兩個(gè)滾絲輪7邊緣與蓋子相接觸，有點(diǎn)壓力為宜，再鎖緊螺母5.6。
（2）鎖口輪的調(diào)整：調(diào)整兩個(gè)鎖口輪8，先松開鎖緊螺母6，調(diào)整鎖口輪，使兩個(gè)鎖口輪8邊緣與瓶蓋下邊緣接觸，有點(diǎn)壓力為宜，再鎖緊螺母6。
3.3瓶身支撐部分設(shè)計(jì)
瓶身支撐部分要求結(jié)構(gòu)簡單、托瓶平穩(wěn)、迅速、準(zhǔn)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(shí)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(jī)殼設(shè)計(jì)
3.4.1機(jī)殼材料
機(jī)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(jià)格較便宜；鑄鐵的內(nèi)摩擦大，有良好的抗振性。其缺點(diǎn)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(jī)械加工費(fèi)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(jī)械性能稍差，適用于形狀復(fù)雜而載荷不大的機(jī)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(jī)架。鋼的彈性模量比鑄鐵大，焊接機(jī)架的壁厚較薄，其重量比同樣剛度的機(jī)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(jī)架的缺點(diǎn)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(shí)成本較高。
本設(shè)計(jì)的機(jī)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(qiáng)度、塑性和韌性都較高的機(jī)械零件，如軸類零件。這類鋼在機(jī)械制造中應(yīng)用最廣泛，其中以45鋼最為突出。
3.4.2時(shí)效處理
制造機(jī)座時(shí)，鑄造（或焊接）、熱處理及機(jī)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(jìn)行時(shí)效處理，將因內(nèi)應(yīng)力的逐漸重新分布而變形，使機(jī)座喪失原有的精度。
時(shí)效處理就是在精加工之前，使機(jī)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(shí)效、人工時(shí)效和振動時(shí)效等幾種，其中以人工時(shí)效應(yīng)用最廣。
4各部分結(jié)構(gòu)的校核與計(jì)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(jì)手冊，設(shè)定其工作壽命為5000h。
在鎖蓋機(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)》表13-5，可知求該情況下當(dāng)量動載荷應(yīng)用《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（13-8a）有
（4-2）
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)》，??；
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，??；
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，取其極大值；
設(shè)該軸承對上的單個(gè)軸承的軸向載荷 ，
取其徑向載荷。
則：
取轉(zhuǎn)速
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值
（4-3）
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》知，6205軸承的基本額定動載荷
驗(yàn)算6205軸承的壽命，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式13-5
（4-4）
故選擇該對深溝球軸承6205符合設(shè)計(jì)要求。
4.2鍵的校核
普通平鍵（A型）的強(qiáng)度條件為
（4-5）
普通平鍵（C型）的強(qiáng)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(jìn)行校核。均選擇其最危險(xiǎn)的鍵進(jìn)行校核。
取主軸71上最危險(xiǎn)的鍵進(jìn)行校核
（4-8）
故此主軸71上鍵安全。
4.3軸的計(jì)算校核
根據(jù)軸的強(qiáng)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(shí)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(qiáng)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(qiáng)度。
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖(圖9)，深溝球軸承作為支點(diǎn)，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(xiǎn)截面，為了計(jì)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(jì)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(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面B)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，及軸單項(xiàng)旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)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(jì)終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，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(jì)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(jì)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(jì)中得到鍛煉：
（1）機(jī)械類方面的設(shè)計(jì)大體都一樣，在弄清楚和計(jì)算好機(jī)械零部件的情況下，設(shè)計(jì)起來會相對得心應(yīng)手。比如我這次的酒瓶旋蓋機(jī)設(shè)計(jì)，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)前就進(jìn)行了深入了解，在設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)也進(jìn)一步加深了對連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)的理解和運(yùn)用。因?yàn)樵诖蠖r(shí)期學(xué)過有關(guān)這兩個(gè)機(jī)構(gòu)方面的知識，通過這次設(shè)計(jì)更加的鞏固了以前的知識。本次設(shè)計(jì)中的圓柱凸輪是我第一次遇到，通過凸輪輪廓和連桿機(jī)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)瓶身支撐部分的升降。將繞軸旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動轉(zhuǎn)換為軸向上下的運(yùn)動。由于學(xué)識有限，圓柱凸輪輪廓的表面設(shè)計(jì)還是不夠標(biāo)準(zhǔn)，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(jī)大多為直線式旋蓋機(jī)，由于直線式旋蓋機(jī)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(shí)調(diào)整比較困難，無法對 不同高度瓶子實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整后進(jìn)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(fèi)時(shí)間，又增大成本。本次設(shè)計(jì)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(jì)的半自動酒瓶旋蓋機(jī)以電機(jī)為動力，進(jìn)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(jī)構(gòu)運(yùn)動實(shí)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(jià)值及市場潛力。這次設(shè)計(jì)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(yùn)用。
畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，但在畢業(yè)設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)已圓滿結(jié)束，由于自身經(jīng)驗(yàn)的匱乏和學(xué)習(xí)上的欠缺，整個(gè)設(shè)計(jì)中肯定還存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯誤，設(shè)計(jì)上還有許多考慮不周全的地方，懇請?jiān)u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(shí)間對我的悉心指導(dǎo)。每次與導(dǎo)師見面的時(shí)候，指導(dǎo)老師總是會仔細(xì)詢問我們的設(shè)計(jì)狀況，我設(shè)計(jì)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(xì)心的為我講解設(shè)計(jì)中的疑惑，讓我改正，讓我能更好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)和科研精神是我永遠(yuǎn)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(xiàn)促使我們盡早的成長起來，我們堅(jiān)實(shí)的翅膀源于你們不懈的滋養(yǎng)。等到參加工作時(shí)，我們將去實(shí)現(xiàn)我們的偉大理想，將你們所授盡數(shù)回報(bào)社會。我還要感謝這段時(shí)間同學(xué)們對我的幫助，當(dāng)我遇到不懂的題目時(shí)，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(shí)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(shí)的愉悅，還是失落時(shí)的惆悵；無論是入校時(shí)的迷茫，還是畢業(yè)時(shí)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(yuǎn)快樂！愿母校明天會更好！
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