酒瓶旋盖机的设计【说明书+CAD+SOLIDWORKS+仿真】

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瓶的螺纹盖封口。由于螺纹盖具有封口快捷、开启方便及开启后瓶又可重新旋上瓶盖等优点，所以一些不含气的液料，诸如饮料、酒类、调味料等类似瓶包装的封口中大量采用螺纹盖封口。半自动酒瓶旋盖机是利用电机旋转带动底座上升顶紧瓶盖顶端，配合锁口装置自动完成锁盖，使其达到完美的锁盖效果。该旋盖机全部利用机械原理,使用方便,安装简单，具有结构合理、锁口质量稳定、生产效率高、调整方便、维修简单等优点。具有一定的市场潜力及应用价值。关键词：旋盖机；设计参数；构件；结构；计算中图分类号:TD451文献标识码：A0引言包装是根据物体的性能，用适当的材料，容器，施以保护物品的技术。随着市场经济的飞速发展、我国国际化进程的加快以及人们的物质文化生活水平的提高，对包装质量和包装速度的要求不断提高，包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证。包装机械为包装提供重要的技术保障，对包装业的发展起着重要的作用。同时在食品、医药、日用品、化工产品等生产中起着中要的作用。包装机械可以提高劳动生产效率，改善生产环境，降低生产成本，提高产品储运的安全性及档次，增加产品的附加值，从而提高产品的市场竞争力，带来更大的经济效益和社会效益。包装机械行业是一个市场潜力很大的新兴行业，面临着巨大的国内外市场和极好的发展机会。目前国内灌装生产线中广泛使用的旋开封盖口机大多为直线式旋盖机，由于直线式旋盖机是单通道式旋盖，其生产能力受到限制，不能适应高速旋盖的需要;另外，更换瓶子时调整比较困难，无法对 不同高度瓶子实现快速调整后进行旋盖；旋盖头单一，适应能力差，每一种瓶盖就要更换一次相应的旋盖头，既浪费时间，又增大成本。所以各生产厂家的旋盖机在旋瓶盖能力、效率、事宜瓶型、事宜瓶型及自动化程度等方面各有优缺点。为了适应现代包装机高速、高效和高可靠性生产的需要，在广泛吸收国内外先进机型的基础上，设计此了机器。食品原料经加工成成品后，为了能够长期保存，并且便于流通、销售和使用。必须装入相应的容器并封口杀菌，使装入容器内的食品与外界隔绝，不再受到外界空气及微生物的污染而引起腐败。不论是何种容器，铁罐、玻璃罐，或是其他包装材料如铝、塑料等以及由塑料薄膜、铝箔等制成的复合薄膜，如不能严密封口密封，就不能达到常年保存的目的。所以封口是食品加工过程中的主要工序之一。旋盖机是封口机械中的一种。本课题所设计的半自动酒瓶旋盖机，是通过电机带动带轮来传递动力。锁盖通过四个滚丝轮来完成，可以完成不同高度和瓶盖直径的锁盖工作，具有很好的应用价值以及市场潜力。1总体设计思路旋盖机主要有四部分构成：传动部分、旋盖部分、瓶身支撑部分、机壳部分1.1设计原理半自动旋盖机工作过程全部利用机械原理，是利用电机旋转带动瓶身支撑部分顶紧瓶盖顶端，配合锁口装置自动完成锁盖，使其达到完美的锁盖效果；1.2设计总体结构酒瓶旋盖机的总体结构示意图，如图1所示。该半自动旋盖机的结构分为四个部分：传动部分、锁盖部分、瓶身支撑部分和机壳部分。电机1通过带轮经V带将动力传给主轴上的带轮3，带轮3带动主轴旋转。主轴与小齿轮4平键连接，从而带动小齿轮4转动。小齿轮4与大齿轮5啮合，带动大齿轮5转动。小圆轮6与大齿轮表面的圆柱凸轮轮廓相切，所以随着大齿轮5的旋转连杆机构7带动升降轴8上下运动，从而带动瓶身支撑部分8上下运动。一方面，锁盖部分10由于主轴带轮3通过V带连接带轮9传递动力，锁盖部分8旋转，带动滚丝轮12绕轴11公转，从而使瓶盖被滚丝轮12滚丝旋盖，达到完美锁盖的效果。图1酒瓶旋盖机的总体结构示意图1.电动机 2.小皮带轮 3.大皮带轮 4.小齿轮 5.大齿轮 6.小圆轮 7.连杆机构8.瓶身支撑部分 9.带轮 10.锁盖部分 11.主轴 12.滚丝轮2关键部件的设计2.1圆柱凸轮的设计此装置是圆柱凸轮，其目的是使瓶身支撑部分实现升降。圆柱凸轮绕轴公转，小圆轮沿圆柱轮廓运动，从而带动连杆机构运动，从而实现瓶身支撑部分的上下升降运动。圆柱凸轮设计满足条件：圆柱凸轮轮廓上的最低点与最高点的竖直距离就等于瓶身支撑部分径向上下运动的行程距离。即d=d2-d12.2锁盖部分设计机构在动力作用下，整体绕主轴中心旋转。当瓶盖顶紧压盖头向上运动，从而推动方杆沿主轴向上运动，小圆轮此时是由小半径圆柱轴运动到大圆柱轴从而使得锁口轮和滚丝轮向中心靠近，既向瓶盖靠近，滚丝轮绕瓶盖公转，滚丝轮内部存在弹簧，将沿着瓶口的螺纹将瓶盖滚上丝口，从而达到滚丝的目的。同样锁口轮沿瓶口的轨迹将瓶盖的底边向里压进去，从而实现锁口的目的。2.3 瓶身支撑部分的设计瓶身支撑部分有推头，中盘，下盘，圆导柱，偏心定位块，紧定螺钉，和锁紧螺母构成。紧定螺钉松开时可以调整中盘的上下位置，根据瓶身的高度改变中盘的位置，从而适合不同瓶身高度。松开偏心定位块上的螺钉可以移动偏心定位块的位置，从而适应不同半径大小的瓶身。 2.4机壳设计几机座材料应根据其结构、工艺、成本、生产批量和生产周期等要求正确选择，常用的有：铸铁和钢。 铸铁容易铸成形状复杂的零件；价格较便宜；铸铁的内摩擦大，有良好的抗振性。其缺点是生产周期长，单件生产成本较高；铸件易产生废品，质量不易控制；铸件的加工余量大，机械加工费用大。常用的灰口铸铁有两种：HT200适用于外形较简单，单位压力较大（p5公斤/厘米2）的导轨，或弯曲应力较大的（300公斤/厘米2）床身等；HT150的流动性较好，但机械性能稍差，适用于形状复杂而载荷不大的机座。若灰口铸铁不能满足耐磨性要求，应采用耐磨铸铁。 用钢材焊接成机架。钢的弹性模量比铸铁大，焊接机架的壁厚较薄，其重量比同样刚度的机座约轻20%50%；在单件小批量生产情况下，生产周期较短，所需设备简单；焊接机架的缺点是钢的抗振性能较差，在结构上需采取防振措施；钳工工作量较大；成批生产时成本较高。 本设计的机座采用的是45钢，45钢属于调质钢，经淬火加高温回火后，具有良好的综合力学性能，主要用于要求强度、塑性和韧性都较高的机械零件，如轴类零件。这类钢在机械制造中应用最广泛，其中以45钢最为突出。时效处理制造机座时，铸造（或焊接）、热处理及机加工等都会产生高温，因各部分冷却速度不同而收缩不均匀，使金属内部产生内应力。如果不进行时效处理，将因内应力的逐渐重新分布而变形，使机座丧失原有的精度。 时效处理就是在精加工之前，使机座充分变形，消除内应力，提高其尺寸的稳定性。常见的方法有自然时效、人工时效和振动时效等种，其中以人工时效应用最广。3总结以往旋盖机旋盖头单一，适应能力差，每一种瓶子要更换一次相应的旋盖头，既浪费时间，有增大成本。本次设计利用同一台设备旋不同高度、不同直径的瓶盖，提高设备的利用率。适用于各种玻璃瓶的金属防盗盖、易拉盖、铝封盖的封口、压螺纹等。本次设计中，由于自己学识有限，零件设计的不够标准，不够正规，机构配合不够完善，希望日后能改进。此旋盖机只能实现半自动化相信以后封口机械将趋于自动化发展。参考文献1 杨可桢,程光蕴,李仲生.机械设计基础M.北京：高等教育出版社，2006.2 黄颖为.包装机械结构与设计M.北京：化工出版社，2007.3 澎国勋.包装机械浅论.北京：机械工业大学出版社，1990.4 成大先.机械设计手册第三卷M.北京：化学工业出版社，2006.5 刘家仁.机械设计常用元件手册M.北京：机械工业出版社，2008.6 王先逵.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，2008.7 王珂.单头全自动锁盖机的研究J.导弹与航天运载技术. 1994年5期:63-67.XX大学毕业论文（设计）开题报告课题名称 酒瓶旋盖机的设计 学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化班 级 指导教师 起止时间2015.10.15-2016.5.28 机械电气化工程学院教务办制填 表 说 明一、学生撰写开题报告应包含的内容：1、本课题来源及研究的目的和意义；2、本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析；3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析；4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路；5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法；6、完成本课题的工作方案及进度计划；7、主要参考文献（不少于7篇）。二、本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在接到“毕业论文（设计）任务书”的两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。三、开题报告要求手写体，字数在3000字以上，由学生在本报告册内填写，页面不够可自行添加A4纸张。四、每个毕业论文（设计）课题须提交开题报告一式三份，一份学生本人留存，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。一 本题来源及研究的目的和意义1.1 课题的来源：自选题1.2 研究的目的 旋盖机是自动灌装生产线的主要设备之一，用于玻璃瓶或PET瓶的螺纹盖封口。随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对产品的包装质量的要求也越来越高。由于螺纹盖具有封口快捷，开启方便及开启瓶后又可重新封好等优点，使其在许多产品的包装中应用越来越广泛，诸如饮料，酒类，调味料，化妆品及药品等瓶包装的封口就大量采用螺纹盖封口。目前现有的国产同类机型的封盖机的产量，速度和自动化程度都相对落后。为了适应现代包装机高速，高效和高可靠性生产的需要，研制了一种回转式旋盖机，该机采用多工位回转式结构，机电气一体化，具有效率高，速度快，可靠性好和自动化程度高等优点。1.3 研究的意义 包装机械为包装工业提供装备机械，影响着各类包装制品工业的技术水平和产品档次，制约着包装工业的发展和速度。长期以来，我国包装机械行业非常薄弱，形不成规模和水平，致使我国包装工业发展极慢。 目前国内灌装生产线中广泛使用的旋开封盖口机大多为直线式旋盖机，由于直线式旋盖机是单通道式旋盖，其生产能力受到限制，不能适应高速旋盖的需要;另外，更换瓶子时调整比较困难，无法对不同高度瓶子实现快速调整后进行旋盖；旋盖头单一，适应能力差，每一种瓶盖就要更换一次相应的旋盖头，既浪费时间，又增大成本。所以各生产厂家的旋盖机在旋瓶盖能力、效率、事宜瓶型、事宜瓶型及自动化程度等方面各有优缺点。为了适应现代包装机高速、高效和高可靠性生产的需要，在广泛吸收国内外先进机型的基础上，设计了此机器。二 课题所涉及的问题在国内外现状及分析2.1国外现状 提高自动化程度是包装机械发展重要的趋势。产品和产量居世界之首的美国十分重视包装机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制，将自动化操作程序、数据收集系统、自动检验系统更多用于包装机械之中。日本则长于微电子技术，用以开那个值包装机械，有效地促进了无人操作和自动化程度的提高。在计量、制造和技术性能等方面居于世界领先地位的德国也高度重视提高自动化程度。几年前，德国包装机械系统设计时，自动化技术在整个系统操作及运行中还占30%，现在已占到50%以上。2.2 国内现状 长期以来，我国包装机械行业非常薄弱，形不成规模和水平，致使我国包装工业发展极慢。我国包装机械行业在历经了七十年代的起步，八十年代的发展，九十年代由于包装制品发展的需要而实现了高速度发展，但是由于起步迟，起点低，规模小，我国包装机械总体水平要比发达国家落后20年，国内目前需求量的60/%，尤其是技术含量高的技术装备依赖进口。三、对课题所涉及的任务要求课题任务要求1.利用电机旋转带动底座上升顶紧瓶盖顶端，配合锁口装置自动完成锁盖，使其达到完美的锁盖效果；2.本机全部利用机械传动，要求具有锁口质量稳定，安装简单，使用调整方便，维修简单等特点。旋盖机的结构比较复杂，传动精度要求高，影响旋盖的因素很多，所以零件的设计要充分体现各种生产工艺要求，在各个零件的配合之间，要充分考虑配合的精确度和润滑。四 本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路关键问题：旋盖头结构和运动设计。旋盖机的旋盖头既是重要部件，也是易损部件，旋盖头的安装，为了旋盖头在维修或者更换时方便拆卸，对旋盖转盘和旋盖头安装座进行了创新设计，将每一个旋盖头的安装基座设计成分体式，要求旋盖头出现故障时，可以很方便地卸掉旋盖头座，从而很容易取出旋盖头加以维修更换。解决思路旋盖头的上下运动时依靠圆柱图轮廓线来完成，旋盖的实现是依靠爪来抓住瓶盖，利用圆柱螺旋压缩弹簧来缓冲旋盖头与瓶盖之间的力，同时依靠导向套来防止瓶盖歪曲。瓶盖的尺寸直径30-40mm，高20mm。五 完成本课题需要的工作条件及解决的办法完成本课题所必须做的工作有利用学校图书馆及互联网查阅大量资料，了解旋盖机结构、原理等，了解各种类型的旋盖头的特点。关键问题可请求老师指导或通过同学讨论，选择适合旋盖机的旋盖头类型，对拟定的旋盖机进行设计，计算，利用Auto CAD等绘图软件绘制出旋盖机的零件图，装配图，反复对设计内容进行检验、校核。六 进度计划第1周第2周 通过查找文献资料，熟悉课题内容第2周第5周 设计旋盖机的总体方案。第6周第9周 对酒瓶旋盖机的结构进行具体设计。第10周第12周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。第13周第14周 整理资料准备答辩。七 参考文献1 杨可桢,程光蕴,李仲生.机械设计基础M.北京：高等教育出版社，20062 黄颖为.包装机械结构与设计M.北京：化工出版社，20073 澎国勋.包装机械浅论.北京：机械工业大学出版社，19904 成大先.机械设计手册 第三卷M.北京：化学工业出版社，20065 刘家仁.机械设计常用元件手册M.北京：机械工业出版社，20086 王先逵.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，20087 王珂.单头全自动锁盖机的研究J.导弹与航天运载技术. 1994年5期:63-678 申祥劭.新型口服液灌装扎盖机的研究J.医药工程设计，2005年66期:32-34学生签名 年 月 日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日 毕业设计答辩毕业设计答辩酒瓶旋盖机的设计学生姓名：学生姓名：指导老师：指导老师：答辩时间：答辩时间：1 12 23 34 4课题研究的目的及意义课题研究的目的及意义课题研究的主要内容课题研究的主要内容关键部件的设计关键部件的设计创新与改进创新与改进v1 1 课题研究的目的及意义课题研究的目的及意义食品原料在加工成品过程中，为了能够长期保存，并且便于流通、销售和使用，必须装入相应的容器并封口杀菌。所以封口是食品加工过程中的主要工序之一。目前封口机械中无法对不同高度瓶子实现快速调整后进行旋盖，旋盖头单一，适应能力差，每一种瓶盖就要更换一次相应的旋盖头，既浪费时间，又增大成本。本次设计利用同一台设备旋不同高度、不同直径的瓶盖，提高设备的利用率；v2 2 课题研究的主要内容课题研究的主要内容旋盖机主要有四部分构成：传动部分、旋盖部分、瓶身支撑部分、机壳部分。结合生产工艺要求，主要研究四部分的结构设计，对相关因素进行综合考虑，使零部件更换方便，尽量做到通用化、标准化。2 2.1.1工作原理工作原理 半自动酒瓶旋盖机工作过程全部利用机械原理，是利用电机旋转带动瓶身支撑部分顶紧瓶盖顶端，配合锁口装置自动完成锁盖，使其达到完美的锁盖效果；2.2.2 2整体结构整体结构 v3 3 关键部件的设计关键部件的设计3.13.1旋盖机构旋盖机构机构在动力作用下，整体绕主轴中心旋转。当瓶盖顶紧压盖头向上运动，从而推动方杆沿主轴向上运动，小圆轮此时是由小半径圆柱轴运动到大圆柱轴从而使得锁口轮和滚丝轮向轴中心靠近，既向瓶盖靠近，滚丝轮绕瓶盖公转，滚丝轮内部存在弹簧，将沿着瓶口的螺纹将瓶盖滚上丝口，从而达到滚丝的目的。同样锁口轮沿瓶口的轨迹将瓶盖的底边向里压进去，从而实现锁口的目的。1.小皮带轮 2.定位轮 3.方杆 4.定位套 5.调节螺栓 6.锁紧螺母 7.滚丝轮 8.锁口轮9.锁紧螺母 10.压盖头 11.主轴3.2 3.2 旋盖小件设计旋盖小件设计此图为旋盖机构其中一个给瓶盖滚丝的主要部件。滚丝轮沿着瓶口的螺旋轨迹将瓶盖滚上丝，从而使瓶盖能够扣紧瓶口，起到滚丝锁口的作用。3.3.3 3圆柱凸轮传动圆柱凸轮传动 圆柱凸轮绕轴公转，小圆轮沿圆柱轮廓运动，从而带动连杆机构运动，从而实现瓶身支撑部分的上下升降运动。圆柱凸轮设计满足条件：圆柱凸轮轮廓上的最低点与最高点的竖直距离就等于瓶身支撑部分径向上下运动的行程距离。即d=d2-d1 1.圆柱凸轮 2.小圆轮 3.定位轴 4.连杆机构 5.升降轴 6.瓶身支撑部分3.3.3 3瓶身支撑部分设计瓶身支撑部分设计瓶身支撑部分有推头，中盘，下盘，圆导柱，偏心定位块，紧定螺钉，和锁紧螺母构成。紧定螺钉松开时可以调整中盘的上下位置，根据瓶身的高度改变中盘的位置，从而适合不同瓶身高度。松开偏心定位块上的螺钉可以移动偏心定位块的位置，从而适应不同半径大小的瓶身。v4 4创新与改进创新与改进以往旋盖机旋盖头单一，适应能力差，每一种瓶子要更换一次相应的旋盖头，既浪费时间，有增大成本。本次设计利用同一台设备旋不同高度、不同直径的瓶盖，提高设备的利用率。适用于各种玻璃瓶的金属防盗盖、易拉盖、铝封盖的封口、压螺纹等。本次设计中，由于自己学识有限，零件设计的不够标准，不够正规，机构配合不够完善，希望日后能改进。此旋盖机只能实现半自动化，相信以后封口机械将趋于自动化发展。谢谢大家！谢谢大家！诚请各位老师指正！诚请各位老师指正！塔里木大学毕业设计 16 届毕业设计酒瓶旋盖机的设计学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化班 级 指导老师 日 期 机械电气化工程学院制3 毕业设计前 言旋盖机是自动灌装生产线的主要设备之一，它是封口机的一种，广泛用于玻璃瓶或PET 瓶的螺纹盖封口。由于螺纹盖具有封口快捷、开启方便及开启后瓶又可重新旋上瓶盖等优点，所以一些不含气的液料，诸如饮料、酒类、调味料等类似瓶包装的封口中大量采用螺纹盖封口。半自动酒瓶旋盖机是利用电机旋转带动底座上升顶紧瓶盖顶端，配合锁口装置自动完成锁盖，使其达到完美的锁盖效果。该旋盖机全部利用机械原理,使用方便,安装简单，具有结构合理、锁口质量稳定、生产效率高、调整方便、维修简单等优点。具有一定的市场潜力及应用价值。关键词：旋盖机；设计参数；构件；结构；计算目 录1绪 论21.1选题依据21.2研究意义21.3国内外相关情况21.4重点研究关键问题及解决思路22酒瓶旋盖机的研制方案32.1酒瓶旋盖机的要求32.2系统方案原理图43结构设计计算53.1传动部分的设计53.2锁盖部分的设计103.3瓶身支撑部分设计113.4机壳设计114各部分结构的校核与计算124.1轴承的校核124.2键的校核134.3轴的计算校核14总 结17致 谢18参考文献191绪 论1.1选题依据包装是根据物体的性能，用适当的材料，容器，施以保护物品的技术。随着市场经济的飞速发展、我国国际化进程的加快以及人们的物质文化生活水平的提高，对包装质量和包装速度的要求不断提高，包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证。包装机械为包装提供重要的技术保障，对包装业的发展起着重要的作用。同时在食品、医药、日用品、化工产品等生产中起着中要的作用。包装机械可以提高劳动生产效率，改善生产环境，降低生产成本，提高产品储运的安全性及档次，增加产品的附加值，从而提高产品的市场竞争力，带来更大的经济效益和社会效益。包装机械行业是一个市场潜力很大的新兴行业，面临着巨大的国内外市场和极好的发展机会。1.2研究意义包装机械为包装工业提供装备机械，影响着各类包装制品工业的技术水平和产品档次，制约着包装工业的发展和速度。长期以来，我国包装机械行业非常薄弱，形不成规模和水平，致使我国包装工业发展极慢。我国包装机械行业在历经了七十年代的起步，八十年代的发展，九十年代由于包装制品发展的需要而实现了高速度发展，但是由于起步迟，起点低，规模小，我国包装机械总体水平要比发达国家落后20年，国内目前需求量的60/%，尤其是技术含量高的技术装备依赖进口。对于包装制品工业，包装机械是我国包装工业的优势。1.3国内外相关情况提高自动化程度是包装机械发展重要的趋势。产品和产量居世界之首的美国十分重视包装机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制，将自动化操作程序、数据收集系统、自动检验系统更多用于包装机械之中。日本则长于微电子技术，用以开那个值包装机械，有效地促进了无人操作和自动化程度的提高。在计量、制造和技术性能等方面居于世界领先地位的德国也高度重视提高自动化程度。几年前，德国包装机械系统设计时，自动化技术在整个系统操作及运行中还占30%，现在已占到50%以上。1.4重点研究关键问题及解决思路目前国内灌装生产线中广泛使用的旋开封盖口机大多为直线式旋盖机，由于直线式旋盖机是单通道式旋盖，其生产能力受到限制，不能适应高速旋盖的需要;另外，更换瓶子时调整比较困难，无法对 不同高度瓶子实现快速调整后进行旋盖；旋盖头单一，适应能力差，每一种瓶盖就要更换一次相应的旋盖头，既浪费时间，又增大成本。所以各生产厂家的旋盖机在旋瓶盖能力、效率、事宜瓶型、事宜瓶型及自动化程度等方面各有优缺点。为了适应现代包装机高速、高效和高可靠性生产的需要，在广泛吸收国内外先进机型的基础上，设计此了机器。食品原料经加工成成品后，为了能够长期保存，并且便于流通、销售和使用。必须装入相应的容器并封口杀菌，使装入容器内的食品与外界隔绝，不再受到外界空气及微生物的污染而引起腐败。不论是何种容器，铁罐、玻璃罐，或是其他包装材料如铝、塑料等以及由塑料薄膜、铝箔等制成的复合薄膜，如不能严密封口密封，就不能达到常年保存的目的。所以封口是食品加工过程中的主要工序之一。旋盖机是封口机械中的一种。本课题所设计的半自动酒瓶旋盖机，是通过电机带动带轮来传递动力。锁盖通过四个滚丝轮来完成，可以完成不同高度和瓶盖直径的锁盖工作，具有很好的应用价值以及市场潜力。2酒瓶旋盖机的研制方案2.1酒瓶旋盖机的要求2.1.1主要技术参数要求：电源：220V 50Hz功率：370W工作方式：电动封口直径：2535mm瓶盖高度：735mm生产能力：1200瓶/小时左右适用瓶高：70330mm 外型尺寸：7302101050mm 重量：65kg2.1.2 产品设计要求(1)一机多用：利用同一台设备旋不同高度、不同直径的瓶盖，提高设备的利用率； (2)使用安全，维修方便：在整体设计中考虑机器的安装、调整和开机以及设备的维修、保养和维护，使零部件更换方便，尽量做到通用化、标准化； (3)降低成本：为了提高产品质量，要求设备精度和自动化程度高，但设备的售价也相应提高，因此设计时，要结合生产工艺要求，对相关因素进行综合考虑。 (4)旋紧机要合适：过紧则用户不易开瓶，影响顾客使用；过松则不利于密封，造成泄漏影响产品质量。2.2系统方案原理图2.2.1旋盖机的工作原理半自动旋盖机工作过程全部利用机械原理，是利用电机旋转带动瓶身支撑部分顶紧瓶盖顶端，配合锁口装置自动完成锁盖，使其达到完美的锁盖效果； 2.2.2系统方案构成旋盖机主要有四部分构成：传动部分、旋盖部分、瓶身支撑部分、机壳部分,如图2-1所示：图2-1 总体三维图3结构设计计算根据本课题所选的方案，将该半自动旋盖机的结构分为四个部分：传动部分、锁盖部分、瓶身支撑部分和机壳部分。3.1传动部分的设计3.1.1拟定运动方案本旋盖机的传动部分选择电机为动力源，如图 3-1 所示。工作原理：电机1通过带轮经V带将动力传给主轴上的带轮3，带轮3带动主轴旋转。主轴与小齿轮4平键连接，从而带动小齿轮4转动。小齿轮4与大齿轮5啮合，带动大齿轮5转动。小圆轮6与大齿轮表面的圆柱凸轮轮廓相切，所以随着大齿轮5的旋转连杆机构7带动升降轴8上下运动，从而带动瓶身支撑部分8上下运动。一方面，锁盖部分10由于主轴带轮3通过V带连接带轮9传递动力，锁盖部分8旋转，带动滚丝轮12绕轴11公转，从而使瓶盖被滚丝轮12滚丝旋盖，达到完美锁盖的效果。1.电动机 2.小皮带轮 3.大皮带轮 4.小齿轮 5.大齿轮 6.小圆轮 7.连杆机构8.瓶身支撑部分 9.带轮 10.锁盖部分 11.主轴 12.滚丝轮图3-1 机构运动简图在本套设备中，待锁盖的酒瓶是随瓶身支撑部分相对锁盖机构上下运动的，而相对瓶身支撑部分静止。而四个滚丝轮没有自转，只是绕旋盖轴公转。因为考虑到瓶身支撑部分每径向进给一次就要完成一次锁盖作业，所以滚丝轮给瓶子必须旋转1圈以上，滚丝轮绕旋盖轴转动的圈数越多瓶口完成锁盖之后就会有一段光边整形，但是若瓶子转动过快则其内装的液体会形成旋转抛物面，易从罐口流出，所以必须选择合适的旋转速度和滚丝轮每一次给瓶子的旋转圈数。设计电机的速度w1的速度为1400转/min，主轴的转速w11的速度为： w11=w1d2d11 (3-1) =140061.5160 =538.125rmin圆柱凸轮的转速w5为： w5=w1d2d3z4z5 (3-2) =140061.51802392 =119.58rmin即每分钟支撑部分径向进给119.58次，满足工作能力1200瓶/小时的要求；滚丝轮每次进给，主轴转动圈数为： n=w11w5 (3-3)=4.5 r所以每次进给完成锁盖作业后还有几圈可以光边整形。故此传动设计满足设计要求。3.1.2 圆柱凸轮的设计此装置是圆柱凸轮，其目的是使瓶身支撑部分实现升降，如图所示图3-2 圆柱凸轮实物图1.圆柱凸轮 2.小圆轮 3.定位轴 4.连杆机构 5.升降轴 6.瓶身支撑部分图3-3 圆柱凸轮运动简图其运动原理简图如图所示，圆柱凸轮1上的最低点与最高点的竖直距离就等于瓶身支撑部分6径向上下运动的行程距离。4为连杆机构，轴3被固定在机壳上不能运动，轴5只能竖直方向上下运动，所以当大齿轮1（圆柱凸轮）转动时，小圆轮2随凸轮轮廓上下运动，与连杆机构4连接瓶身支撑部分6上下径向给进。所以可得结论:d=d2-d1 (3-4)式中:d瓶身支撑部分径向上升下降距离3.1.3带传动设计计算(1)确定设计功率PC由机械设计基础表138查得=1.1 PC=P （3-5）=1.10.3=0.33 kw(2)选取V带的型号根据PC和n0由机械设计基础图13-15确定，因工作点处于Z型区，故选Z型。(3)确定带轮基准直径、选择小带轮直径由机械设计基础表13-9确定=80mm验算带速V V=5.78m/s （3-6）在525m/s之间，故合乎要求确定从动轮基准直径dd2查机械设计基础表的13-9取=200mmdd2=2.5dd2=200mm 实际从动轮转速和实际传动比i不计影响，若算得与预定转速相差5为允许。=2OO/80=2.5(误差为0)(4)确定中心距a和带的基准长度Ld初定中心a0本题目没有给定中心距，初步选定中心距 0.7(dd2+dd1)2(dd2+dd1) （3-7）0.7（80+200）2(80+200)196560取=200mm确定带的计算基准长度Lc按式2+(+)+ =1051.6 （3-8）取标准Ld按机械设计基础表的13-9取=200mm表13-2取=1000确定中心距a按机械设计基础式13-16=+=225.8 （3-9）调整范围 amax=a+0.03Ld=255.8mm （3-10）amin=a-0.015Ld=210.8mm （3-11）(5)验算包角180+60 （3-12） =1521200 符合要求(6)确定带根数z按机械设计基础式13-15 Z （3-13）由式13-14单根V带所能传递的功率 =(+ ) （3-14）由机械设计基础表13-7包角修正系数=0.92=(+)=0.62kw （3-15）V带的根数Z=0.33/0.62=0.53取Z=1根(7)确定初拉力F0按机械设计基础式13-1 F0=500(-1)+q （3-16） =47.55N(8)计算轴压力Q按机械设计基础式13-1Q=2F0zsin=95.55 （3-17）3.2锁盖部分的设计3.2.1锁盖部分的机械结构1.小皮带轮 2.定位轮 3.方杆 4.定位套 5.调节螺栓 6.锁紧螺母 7.滚丝轮8.锁口轮9.锁紧螺母 10.压盖头 11.主轴图3-4 锁盖机构工作原理如下：动力传递给带轮1，带轮1与轴11通过平键连接，从而带动主轴11旋转，方杆3绕主轴11公转。当瓶身支撑部分将酒瓶上升到一定高度，瓶盖接触到压盖头10，瓶身支撑部分继续上身，瓶盖对压盖头10有向上的压力，从而推动方杆3上的滚轮2沿轴11向上运动，因为滚轮此时是由小半径圆柱轴运动到大圆柱轴从而使得锁口轮8和滚丝轮7向轴中心靠近，既向瓶盖靠近，滚丝轮7绕瓶盖公转，滚丝轮7内部存在弹簧，将沿着瓶口的螺纹将瓶盖上滚上丝口，从而达到滚丝的目的。同样锁口轮8沿瓶口的轨迹将瓶盖的底边向里压进去，从而实现锁口的目的。在此锁盖机构工作过程中有时存在滚丝轮和锁口轮太靠近瓶盖瓶口，由于压力过大可能会将瓶口打碎，造成危险。所以设置了调节螺栓5，从而使方杆上连接的滚丝轮和锁口轮能够设置靠近和远离瓶口的合适距离，实现完美滚丝锁口的目的。锁紧螺母6可以调节滚丝轮和锁口轮的上下位置，使两轮可以准确无误的沿着瓶口的螺纹轨迹运动，和锁口的位置。3.2.2滚丝轮和锁口轮调整（1）滚丝轮调整：将瓶子放在托架上，托架升至最高点，先松开锁紧螺母6对滚丝轮调节，使两个滚丝轮7（有弹性的）边缘在瓶子的起丝点上，然后松开调节螺栓5，使两个滚丝轮7边缘与盖子相接触，有点压力为宜，再锁紧螺母5.6。（2）锁口轮的调整：调整两个锁口轮8，先松开锁紧螺母6，调整锁口轮，使两个锁口轮8边缘与瓶盖下边缘接触，有点压力为宜，再锁紧螺母6。3.3瓶身支撑部分设计瓶身支撑部分要求结构简单、托瓶平稳、迅速、准确、安全可靠。瓶身支撑部分如图所示所示： 图3-5瓶身支撑部分瓶身支撑部分有推头，中盘，下盘，圆导柱，偏心定位块，紧定螺钉，和锁紧螺母构成。紧定螺钉松开时可以调整中盘的上下位置，根据瓶身的高度改变中盘的位置，从而适合不同瓶身高度。松开偏心定位块上的螺钉可以移动偏心定位块的位置，从而适应不同半径大小的瓶身。3.4机壳设计 3.4.1机壳材料 机座材料应根据其结构、工艺、成本、生产批量和生产周期等要求正确选择，常用的有： 铸铁和钢。 铸铁容易铸成形状复杂的零件；价格较便宜；铸铁的内摩擦大，有良好的抗振性。其缺点是生产周期长，单件生产成本较高；铸件易产生废品，质量不易控制；铸件的加工余量大，机械加工费用大。常用的灰口铸铁有两种：HT200适用于外形较简单，单位压力较大（p5公斤/厘米2）的导轨，或弯曲应力较大的（300公斤/厘米2）床身等；HT150的流动性较好，但机械性能稍差，适用于形状复杂而载荷不大的机座。若灰口铸铁不能满足耐磨性要求，应采用耐磨铸铁。 用钢材焊接成机架。钢的弹性模量比铸铁大，焊接机架的壁厚较薄，其重量比同样刚度的机座约轻20%50%；在单件小批量生产情况下，生产周期较短，所需设备简单；焊接机架的缺点是钢的抗振性能较差，在结构上需采取防振措施；钳工工作量较大；成批生产时成本较高。 本设计的机座采用的是45钢，45钢属于调质钢，经淬火加高温回火后，具有良好的综合力学性能，主要用于要求强度、塑性和韧性都较高的机械零件，如轴类零件。这类钢在机械制造中应用最广泛，其中以45钢最为突出。3.4.2时效处理制造机座时，铸造（或焊接）、热处理及机加工等都会产生高温，因各部分冷却速度不同而收缩不均匀，使金属内部产生内应力。如果不进行时效处理，将因内应力的逐渐重新分布而变形，使机座丧失原有的精度。 时效处理就是在精加工之前，使机座充分变形，消除内应力，提高其尺寸的稳定性。常见的方法有自然时效、人工时效和振动时效等几种，其中以人工时效应用最广。4各部分结构的校核与计算4.1轴承的校核凸轮轴深沟球轴承6206的校核:此凸轮轴承是一对深沟球轴承。参照设计手册，设定其工作寿命为5000h。在锁盖机中，该轴承在正常情况下不受或者受轻微的轴向载荷。但是考虑到不正常情况的发生，设所受轴向载荷与径向动载荷之间有 （4-1）则根据机械设计表13-5，可知求该情况下当量动载荷应用机械设计式（13-8a）有 （4-2）参照机械设计，取；参照机械设计手册，取；参照机械设计手册，取其极大值；设该轴承对上的单个轴承的轴向载荷 ，取其径向载荷。则：取转速根据机械设计，求轴承应有的基本额定动载荷值 （4-3）参照机械设计手册知，6205轴承的基本额定动载荷验算6205轴承的寿命，根据机械设计式13-5 （4-4）故选择该对深沟球轴承6205符合设计要求。4.2键的校核普通平键（A型）的强度条件为 （4-5）普通平键（C型）的强度条件为 （4-6）式中 传递的转矩，单位为； 键与轮毂键槽的接触高度，此处为键的高度，单位为； 键的工作长度，单位为，A型圆头平键，C型圆头平键这里为键的公称长度，单位为；为键的宽度，单位为； 轴的直径，单位为； p键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为；对于C型公称转矩为 （4-7）在传动过程中，考虑每级功率传递效率为0.9。则过渡齿轮轴49、凸轮轴28、主轴71的相应公称转矩为：对于三根轴来说，过渡齿轮轴49和凸轮轴28上面的键均较为安全。下面对主轴71上的键进行校核。均选择其最危险的键进行校核。取主轴71上最危险的键进行校核 （4-8）故此主轴71上键安全。4.3轴的计算校核根据轴的强度条件 (4-9)=60Mpa故得到过渡齿轮轴49、凸轮轴28以及主轴71的最小直径为而实际过渡齿轮轴49的最小直径为25mm，凸轮轴28的最小直径为25mm，主轴71的最小直径为22mm，均大于所求的最小直径，可以证明，上述各轴均符合强度要求。由于主轴71受力较过渡齿轮轴49及凸轮轴28复杂，再按弯扭合成应力校核轴的强度。根据轴的结构图(图9)，深沟球轴承作为支点，因此作为简支梁的轴的支撑跨距为113mm。图 4-1 主轴的结构图从主轴的结构图可以看出截面B是主轴的危险截面，为了计算需要，将支反力取为一瓶装满1000水的瓶子的重力的20倍。现将计算出截面B处得，,及的值如下。弯矩： 所以总弯矩为：所以扭矩为：按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面B)。根据以上数据，及轴单项旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 (4-10)前已确定主轴的材料为Q235A， 。因此，故主轴安全。总 结经过为期十二周的奋战，我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，通过这次毕业设计我明白了自己原来知识还比较欠缺，自己要学习的东西还有太多。总得来说通过这次毕业设计我体会到了学以致用的含义并学到了更多的知识。许多能力也在这次毕业设计中得到锻炼：（1）机械类方面的设计大体都一样，在弄清楚和计算好机械零部件的情况下，设计起来会相对得心应手。比如我这次的酒瓶旋盖机设计，因为在设计前就进行了深入了解，在设计中自然更加容易。如零部件该由什么材料制造，在以后设计中遇到相同的条件就可以选择相同的材料。(2)这次毕业设计也进一步加深了对连杆机构和凸轮机构的理解和运用。因为在大二时期学过有关这两个机构方面的知识，通过这次设计更加的巩固了以前的知识。本次设计中的圆柱凸轮是我第一次遇到，通过凸轮轮廓和连杆机构从而实现瓶身支撑部分的升降。将绕轴旋转的运动转换为轴向上下的运动。由于学识有限，圆柱凸轮轮廓的表面设计还是不够标准，不够正规。(3)目前国内灌装生产线中广泛使用的旋开封盖口机大多为直线式旋盖机，由于直线式旋盖机是单通道式旋盖，其生产能力受到限制，不能适应高速旋盖的需要;另外，更换瓶子时调整比较困难，无法对 不同高度瓶子实现快速调整后进行旋盖；旋盖头单一，适应能力差，每一种瓶盖就要更换一次相应的旋盖头，既浪费时间，又增大成本。本次设计利用同一台设备旋不同高度、不同直径的瓶盖，提高设备的利用率，解决了上面的弊端。(4)本课题所设计的半自动酒瓶旋盖机以电机为动力，进过V带，齿轮以及凸轮结构带动瓶身支撑部分上下升降，配合旋盖机构运动实现锁盖。锁盖工艺性能好，生产能力高，具有良好的应用价值及市场潜力。这次设计也提升了对一些绘图软件如AutoCAD和SolidWorks和办公软件Word、PowerPoint的熟悉和运用。毕业设计结束了，但在毕业设计中我所表现出的毅力和遇到问题直面去解决问题的态度将对我以后的工作和生活起到巨大的作用。致 谢经过这几个月的努力，在老师的督促指导，以及一起学习的同学们的支持下，本次毕业设计已圆满结束，由于自身经验的匮乏和学习上的欠缺，整个设计中肯定还存在尚未发现的缺点和错误，设计上还有许多考虑不周全的地方，恳请评阅的各位老师，多予指正，不胜感激在我将在以后工作中一定会逐步改正。首先，我要特别感谢指导老师安静这段时间对我的悉心指导。每次与导师见面的时候，指导老师总是会仔细询问我们的设计状况，我设计内容中遇到困难，指导在百忙之中通过邮件来给我指出错误并附加说明，细心的为我讲解设计中的疑惑，让我改正，让我能更好的完成毕业设计。他严谨的治学和科研精神是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次，我要感谢大学里所有给予我知识的老师。正是有了你们的教导，我学到了丰富的专业知识，使自己的知识储备得到了升华。你们无私的奉献促使我们尽早的成长起来，我们坚实的翅膀源于你们不懈的滋养。等到参加工作时，我们将去实现我们的伟大理想，将你们所授尽数回报社会。我还要感谢这段时间同学们对我的帮助，当我遇到不懂的题目时，他们也是尽自己所能来为我讲解。最后，我要感谢我伟大的母校，感谢与我朝夕相伴四年的朋友。四年时光，如梭如梦，我们又要各自奔天涯。留恋学校的一草一木，怀念那平凡的每一天。四年的学习生活，酸甜苦辣一一饱尝，无论是开心时的愉悦，还是失落时的惆怅；无论是入校时的迷茫，还是毕业时的感伤，都将化作永久的记忆深深地镌刻在我心里。相信这份缘分，更要珍惜这份缘分。再一次感谢所有给予我帮助的人，愿你们永远快乐！愿母校明天会更好！参考文献1 杨可桢,程光蕴,李仲生.机械设计基础M.北京：高等教育出版社，2006.2 黄颖为.包装机械结构与设计M.北京：化工出版社，2007.3 澎国勋.包装机械浅论.北京：机械工业大学出版社，1990.4 成大先.机械设计手册第三卷M.北京：化学工业出版社，2006.5 刘家仁.机械设计常用元件手册M.北京：机械工业出版社，2008.6 王先逵.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，2008.7 王珂.单头全自动锁盖机的研究J.导弹与航天运载技术. 1994年5期:63-67.8 申祥劭.新型口服液灌装扎盖机的研究J.医药工程设计，2005年66期:32-34.9 高春刚.高速扎盖机的研发思路和特点J.机电信息，2005年12期:28-30.10 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