1、i / 32 摘要包裝機械作為現(xiàn)代包裝工業(yè)體系主要支柱之一具有舉足輕重的作用。作為產(chǎn)品包裝的最后一個工序封口, 對產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響。軋蓋機是封口機械中的主要類型之一。本文對國外包裝機械的發(fā)展狀況進行了概述, 并詳細闡述了常用典型封口機械的工作原理和結(jié)構(gòu)特點。本文所設(shè)計的雙刀滾壓式軋蓋機, 通過螺旋推進器自動完成瓶子上料, 由電磁激振器完成瓶蓋上料, 撥瓶輪完成分瓶工作, 鎖頭機構(gòu)帶動雙滾刀對壓好蓋的瓶子進行軋蓋。本文對雙刀滾壓式軋蓋機的總體結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計, 對各部分機構(gòu)進行了詳細的運動設(shè)計和動力設(shè)計, 對一些關(guān)鍵傳動部件進行了安全性分析。關(guān)鍵詞包裝機械；封口；軋蓋機ii / 32 目錄摘要i

2、abstract 錯誤 ! 未定義書簽。第1章 緒論41.1 包裝機械概述 41.2 封口機械的概述 51.2.1 封口形式 51.2.2 典型滾壓封口機械71.3 國外封口機械發(fā)展概況101.3.1 封口機發(fā)展現(xiàn)狀101.3.2 國外新型軋蓋機簡介111.4 畢業(yè)設(shè)計的主要工作容錯誤 ! 未定義書簽。第2章 軋蓋機的工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計142.1 雙刀滾壓式軋蓋機的設(shè)計要求及功能142.2 雙刀滾壓式軋蓋機的原理及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計142.2.1 瓶蓋送料器工作原理設(shè)計152.2.2 螺旋推進器工作原理設(shè)計162.2.3 撥瓶輪工作原理設(shè)計162.2.4 鎖頭機構(gòu)工作原理設(shè)計172.2.5 傳動系統(tǒng)

3、工作原理設(shè)計172.2.6 壓蓋及瓶托機構(gòu)工作原理設(shè)計182.3 軋蓋機的運動設(shè)計192.3.1 撥瓶輪部件的運動設(shè)計192.3.2 螺旋推進器的運動設(shè)計202.3.3 鎖頭部件的運動設(shè)計202.3.4 瓶蓋送料器的運動設(shè)計202.3.5 傳動系統(tǒng)的運動設(shè)計212.4 軋蓋機動力設(shè)計 222.4.1 螺旋推進器動力設(shè)計222.4.2 鎖頭部件動力設(shè)計22iii / 32 2.4.3 撥瓶輪部件動力設(shè)計222.4.4 傳動系統(tǒng)動力設(shè)計232.5 經(jīng)濟性分析 錯誤 ! 未定義書簽。2.6 本章小結(jié) 24第3章 典型零件的強度校核計算253.1 鏈輪軸強度校核 253.1.1 鏈輪軸受力分析253.

4、1.2 鏈輪軸的安全性分析273.2 鏈輪軸承壽命校核283.3 本章小結(jié) 29結(jié)論30致謝錯誤 ! 未定義書簽。參考文獻 31附錄1中文翻譯 錯誤 ! 未定義書簽。附錄2英文原文 錯誤 ! 未定義書簽。iv / 32 第1章 緒論1.1 包裝機械概述在社會產(chǎn)品生產(chǎn)中, 包裝是必不可少的。包裝是用包裝材料或容器, 以一定的包裝技術(shù)手段, 對產(chǎn)品進行定量裝載、裹包、封裝等加工過程的總稱。包裝是對被包裝物所采取的一種保護性措施, 包裝的主要目的在于保護產(chǎn)品的使用價值。因此, 包裝中還要顧及到物品在流通中的運輸、裝卸、存貯保管和銷售的方便；此外, 包裝的裝潢還起到美化、宣傳和推銷的作用。包裝機械泛指

5、很廣, 此處指實現(xiàn)物品直接包裝作業(yè)的機械裝備, 是包裝加工生產(chǎn)中的重要技術(shù)手段。它是以機械的能力把各種各類的物品, 包括固體狀態(tài)、液體狀態(tài)及粘稠性態(tài)的物品, 用相適應(yīng)的包裝工藝及選定的包裝材料或容器 , 完成商品銷售包裝加工生產(chǎn)過程的機械裝備。銷售包裝用的機械設(shè)備包括各種小包裝和包裝用的有關(guān)包裝機械, 各種中間包裝用有關(guān)機械裝備、大包裝或外包裝用各種有關(guān)的機械設(shè)備。包裝機械在包裝工業(yè)的地位十分重要, 對包裝工業(yè)現(xiàn)代化具有舉足輕重的作用 , 它可以提高勞動生產(chǎn)率, 改善生產(chǎn)環(huán)境 , 降低生產(chǎn)成本 , 帶來更大的社會效益和經(jīng)濟效益。包裝機械由動力機、傳動部分、和執(zhí)行部分等所組成。通常可以分為下列八

6、個組成要素 , 如圖 1-1 所示：機身動力機與傳動系統(tǒng)控制系統(tǒng)成品輸出機構(gòu)主傳動系統(tǒng)被包裝物品的計量 與供送系統(tǒng)包裝執(zhí)行機構(gòu)包裝材料的整理與供送系統(tǒng)圖 1-1 包裝機械組成方框圖v / 32 包裝機械的分類方法很多, 廣義地講整個包裝工業(yè)所用的機械設(shè)備都屬于包裝機械的疇。它可分為兩大類： 用于加工包裝材料的機械； 用于完成包裝過程的機械。包裝機械按其功能的不同, 可如圖 1-2 所示分類裹包機充填機封口機貼標機多工能包裝機清洗、干燥、殺菌用機器單元貨載用集裝和拆卸機輔助包裝機械和設(shè)備圖 1-2 包裝機械分類圖1.2 封口機械的概述將容器的開口部分封閉起來的機器稱為封口機。封口使產(chǎn)品得以密封包

7、存, 并便于流通、銷售和使用。當包裝容器盛裝產(chǎn)品后, 必須對容器進行封口, 包裝工作才算完成。因此,封口是產(chǎn)品包裝不可缺少的工序之一。1.2.1封口形式封口的形式與包裝容器有著密切關(guān)系。包裝容器的品種是多種多樣的, 以制造容器的材料而言, 有紙及紙制品材料, 塑料及復(fù)合材料 , 也有金屬薄板、玻璃、陶瓷和木材等材料；就容器的造型來說 , 有不同形狀的罐、瓶、盒、箱等；如以容器的剛度來分, 則有剛性包裝容器和柔性包裝容器之別。本節(jié)所介紹的封口形式是對剛性包裝容器的封口而言的。常見包裝容器的材料和形狀有金屬罐、玻璃瓶和塑料瓶。根據(jù)剛性容器密封方法的不同 , 封口的形式主要有下列幾種1：包裝機械vi

8、 / 32 （1） 卷邊封口將罐蓋與罐身凸緣的周邊, 通過互相卷曲鉤合的形式所形成的封口 , 稱為卷邊封口如圖1-3a 所示 。在食品罐頭和飲料包裝中廣泛應(yīng)用的圓柱形金屬罐就是采用這種形式封口的。其中, 對食品罐頭用鍍錫薄鋼板 制成的 三片罐 , 卷邊封口先用來連接罐身和罐底制造空罐 , 然后連接空罐和罐蓋, 制造實罐；對飲料用鋁板經(jīng)沖壓或沖拔成型制成的 二片罐 , 卷邊封口只用來連接罐身和罐蓋。為使封口的結(jié)合部分不致漏氣, 般可通過在蓋子凸緣上涂覆膠液, 經(jīng)卷邊后夾在本卷縫中 , 靠增加其密封性能來達到要求。（2） 壓蓋封口用王冠形圓蓋的波紋形周邊連接瓶子所形成的封口,稱為壓蓋封口 。這種封

9、口 , 在瓶蓋與瓶口端而之間襯有橡膠或軟木制成的彈性密封墊片, 變形后對瓶產(chǎn)品起密封作用；卡在瓶口凸緣下端面上的瓶蓋波紋形周邊, 通過瓶蓋牢固的連接, 使密封作用得以維持。壓蓋封口密封可靠, 易于啟封 , 是盛裝含碳酸氣液體飲料啤酒、汽水和酒類用玻璃瓶容器包裝時常見的封口形式。（3） 壓塞封口壓入瓶口的瓶塞, 靠其本身的彈性變形構(gòu)成瓶口嚴密牢封的方法稱為壓塞封口。瓶塞常用軟木、橡膠和塑料等具有一定彈性的材料制成, 其結(jié)構(gòu)和形狀各異。瓶塞封口既可作直接封口, 也可與瓶蓋一起作組合封口, 以提高產(chǎn)品密封性、延長保存期。直接封口常用于瓶獎醬油、醋等液體調(diào)味食品的封口；組合封口常用于瓶裝高檔酒、藥品和

10、有毒產(chǎn)品的封口。（4） 滾紋封口通過套在瓶口上的特制鋁蓋, 用滾壓出與瓶口螺紋形狀完全相同的螺紋的密封方法, 稱為滾紋封口如圖1-3d 所示。由于啟封時, 鋁蓋將沿著裙部周邊預(yù)成型的壓痕斷開, 所以稱這種封口的蓋子為扭斷蓋；又由于這種封口便于識別啟封與否, 因此國外把這種蓋子定名為防盜蓋。滾紋封口不僅具有密封嚴密可靠、啟封方便、包裝外形美觀等優(yōu)點, 而且, 由于能識別瓶產(chǎn)品是否用過, 所以特別運用于盛裝象葡萄酒、白蘭地等高檔酒類玻璃瓶的封口, 也常用于象可樂、礦泉水之類飲料塑料瓶的封口。5滾壓封口將圓筒形金屬蓋的底邊, 經(jīng)變形后緊壓在瓶頸凸緣的下端面上所形成的封口, 稱為滾壓封口 。位于瓶頸凸

11、緣與瓶蓋間的環(huán)形彈性膠墊, 使封口得到可靠的密封。食品罐頭用的廣口瓶常用這種形式封口。6旋蓋封口瓶蓋與容器以螺紋連接方式形成的封口, 稱為旋蓋封vii / 32 口 。這種封口是靠旋轉(zhuǎn)瓶蓋時, 通過蓋底與瓶口之間的密封墊或置于瓶口的瓶塞產(chǎn)生彈性變形, 來得到密封性連接的。旋蓋封口與滾紋封口相比, 兩者雖然都以螺紋連接作為封口的形式, 但在封口元件形成螺紋的方法上, 卻有本質(zhì)上的區(qū)別。前音是在用塑料或膠木制成的瓶蓋已預(yù)先模塑出螺紋, 因此只要旋轉(zhuǎn)瓶蓋就能與容器封口部位的外螺紋相配；而后者必須用機械的方法滾壓出外螺紋, 才能達到封口的目的。旋蓋封口也是玻璃瓶罐容器常用的封口形式之一。封口部位使用單

12、頭、或多頭螺紋。a卷邊封口 b壓蓋封口c壓塞封口 d滾紋封口e滾壓封口f 旋蓋封口圖 1-3 封口形式1.2.2典型滾壓封口機械滾壓式封口機是生產(chǎn)金屬蓋玻璃瓶裝罐頭或藥品的密封封口設(shè)備。滾壓式封口是利用封口滾輪使帶膠圈的金屬滾壓變形, 蓋膠圈緊貼玻璃瓶瓶口徑向的凸出封口線而形成密封封口。封口機完成的基本功能是進瓶、瓶上升、抽真空或常壓 、封口、瓶下降、出瓶。滾壓式封口機工作原理是電機帶動封口機頭的主軸轉(zhuǎn)動, 瓶蓋與封口機viii / 32 頭的上壓頭壓緊 , 帶動瓶體隨同機頭主軸一起回轉(zhuǎn), 進給凸輪通過擺臂機構(gòu)使封口滾輪對瓶蓋和瓶口進行封口作業(yè), 封口完成后各部件自動復(fù)位。下面按工作原理的不同

13、簡介幾種典型的封口機：2（1） gt4b2型卷邊封口機圖 1-4 所示為國目前通用的gt4b2型卷邊封口機的示意圖。充填有物料的罐體, 借裝在推送鏈上的等間距推頭15 間歇地將其送入六槽轉(zhuǎn)盤11 的進罐工位 。蓋倉 12 的罐蓋由連續(xù)轉(zhuǎn)動的分蓋器13 逐個撥出 , 并由往復(fù)運動的推蓋板14 有節(jié)奏地送至進罐工位罐體的上方。接著, 罐體和罐蓋被間歇地傳送到卷封工位。其時 , 先由托罐盤10、壓蓋桿1 將其抬起 , 直至固定的上壓頭定位后, 用頭道和二道卷邊滾輪 8 依次進行卷封。然后, 托罐盤和壓蓋桿恢復(fù)原位, 已卷封好的罐頭降下 , 六槽轉(zhuǎn)盤再送至出罐工位。為了避免降罐時的吊罐現(xiàn)象, 在壓蓋1

14、- 壓蓋桿；2- 套筒； 3- 彈簧； 4- 上壓頭固定支座；5、6- 差動齒輪；7- 封盤； 8- 卷邊滾輪；9- 罐體； 10- 托罐盤；11- 六槽轉(zhuǎn)盤；12- 蓋倉； 13- 分蓋器； 14- 推蓋板； 15- 推頭圖 1- 4gt4b2 型卷邊封口機示意圖ix / 32 桿 1 與移動的套筒2 間裝有彈簧3, 以便降罐前給壓蓋桿一定預(yù)壓力。（2） gt4b13型卷邊封口機 gt4b2 卷封機是罐體與罐蓋被固定不動,卷邊滾輪繞其旋轉(zhuǎn)。目前的卷邊封口機大都屬于這種結(jié)構(gòu)形式。另一種不同結(jié)構(gòu)是罐體與罐蓋繞軸自轉(zhuǎn), 而卷邊滾輪不繞罐體作周向旋轉(zhuǎn)。如圖1-5所示 gt4b13型卷邊封口機 , 罐

15、體被緊夾在上下壓頭7、8 之間 , 并有行星齒輪2帶動自轉(zhuǎn) , 從而完成相對于卷邊滾輪6 的周向旋轉(zhuǎn)運動。這種結(jié)構(gòu)雖較簡單緊湊 , 但因罐體既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn), 貨物易從罐口流出, 限制了它的自轉(zhuǎn)速度以及生產(chǎn)能力的提高。（3） gt4b13型卷邊封口機圖 1-6 所示 tub54型異型罐卷邊封口機采用的靠模與所要卷封的罐頭外形, 既不相似也不相同, 而是將轉(zhuǎn)角曲率設(shè)計成變化比較緩和的形狀, 以利提高卷封質(zhì)量。齒輪3、4 在同軸齒輪2、1 的帶動下 , 以相同方向不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動, 又通過軸 19、20 分別帶動封盤18 和共軛進給凸輪 5、6 轉(zhuǎn)動, 從而使封盤上的軸9 繞中心主軸旋轉(zhuǎn) , 則能相對

16、封盤擺動, 再通過齒輪13、14 的嚙合運動而使卷邊滾輪16 作徑向進給運動。又由于不完全齒輪14 鉸支在與軸9 活套相連的靠模凸輪擺桿12 上, 這樣 , 在一對1- 中心齒輪；2- 行星齒輪；3- 上轉(zhuǎn)盤； 4- 擺桿； 5- 固定凸輪；6- 卷邊滾輪；7- 上壓頭； 8- 下壓頭； 9- 下轉(zhuǎn)盤圖 1-5 gt4b13 型卷邊封口機卷封機構(gòu)示意圖x / 32 固定的共軛靠模凸輪10、11 的作用下 , 遂強制不完全齒輪14 既能自轉(zhuǎn) , 還能繞齒輪 13 擺動。結(jié)果 , 卷邊滾輪即協(xié)調(diào)地完成了周向旋轉(zhuǎn)、徑向進給和仿型的復(fù)合運動。調(diào)節(jié)齒輪8 是用來改變卷邊滾輪安裝的初始位置, 松開軸 9

17、與擺桿 7 的連接 , 即可轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)齒輪, 從而達到位置調(diào)節(jié)要求。1、 2、3、 4- 齒輪； 5、6- 共軛的進給凸輪；7- 進給凸輪擺桿；8- 調(diào)節(jié)齒輪；9- 軸； 10、11- 共軛的靠模凸輪；12- 靠模凸輪擺桿；13- 齒輪； 14- 不完全齒輪； 15- 卷邊滾輪擺桿；16- 卷邊滾輪；17- 固定軸； 18- 封盤； 19、20- 軸圖 1-6 tub54 型卷邊封口機卷封機構(gòu)立體示意圖1.3 國外封口機械發(fā)展概況1.3.1封口機發(fā)展現(xiàn)狀為適應(yīng)包裝現(xiàn)代化的需要, 隨著新技術(shù)、新工藝、新材料的開發(fā), 封口機械在品種、型式、效率、可靠性、功能多樣化和自動化水平等各方面不斷飛xi /

18、32 躍發(fā)展 , 集中表現(xiàn)為現(xiàn)代封口機械高速化、自動化、系統(tǒng)化和通用化的發(fā)展趨勢。進入新世紀以來, 我國包裝機械工業(yè)每年平均以20 30的速度增長 ,發(fā)展速度高于整個包裝工業(yè)平均增長速度的15 17%, 比傳統(tǒng)的機械工業(yè)的平均增長值高47 個百分點。包裝機械工業(yè)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟中不可缺少的非常重要的新興行業(yè)。我國大力開發(fā)適于不同狀態(tài)的物料、不同重量的系列包裝設(shè)備；開發(fā)各種配套輔助設(shè)備, 如物品整理分送裝置, 以擴大主機功能 , 使之向多功能化、高速化、自動化方向發(fā)展。目前 , 我國各類封口機應(yīng)用極為廣泛。除單獨使用的封口機外, 還有許多封口機與其它機器共同組成的生產(chǎn)自動線, 大大提高了生產(chǎn)

19、自動化程度及效率, 減少了工人的勞動強度, 提高了包裝質(zhì)量。1.3.2國外新型軋蓋機簡介隨著科學技術(shù)的發(fā)展和進步, 各種軋蓋機在不斷的發(fā)展。以下是幾種常見的軋蓋機械：圖1-7 kg300型滾壓式軋蓋機kg300 型滾壓式軋蓋機生產(chǎn)廠家： xx 江陰瑰寶精密機械制造xx 。主要用途：適用于抗生素或管制瓶的軋蓋封口。工作原理：該機軋蓋部分采用液壓式行星機構(gòu) , 具有軋口牢固,密封好 , 鋁蓋光滑無折皺,生 產(chǎn)效 率高 , 操 作 簡 單等特點。xii / 32 圖 1-8 ygz 系列口服液灌軋機圖 1-9ygz10 型口服液灌軋機ygz系列口服液灌軋機適用于制藥、保健品和食品行業(yè)中口服液的灌裝和

20、封口軋蓋。軋蓋采用三刀滾輪式柔性軋頭, 對瓶子外形尺寸差異適應(yīng)能力強 , 能減少瓶子的破損率。主要用途：本機供藥廠小劑量的酊水、糖漿的灌裝和軋蓋工序,全機可完成輸瓶、定量灌裝、理蓋、送蓋、軋蓋工序 ,凡與藥物接觸的零件均采用不銹鋼或聚四氟乙烯制造,具有無瓶不灌、無瓶不送蓋,變頻無級調(diào)速等功能,具有國際八十年代先進水平。xiii / 32 圖 1-8zgx 型多功能行星式軋蓋機主要用途：使用 于抗 生素 模制 瓶 或管制瓶的軋蓋封口。工作原理：本機 軋蓋 部分 采用 液 壓縮式行星機構(gòu) , 采用先壓蓋、后軋蓋的先進工藝, 自行完成理瓶、上蓋、軋蓋、出瓶等工序。xiv / 32 第2章 軋蓋機的工

21、作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 雙刀滾壓式軋蓋機的設(shè)計要求及功能技術(shù)要求：軋蓋速度： 40-80 瓶/ 分鐘；瓶子直徑： 20mm-25mm；瓶子高度： 20-80mm ；瓶蓋直徑： 12-15mm ；瓶蓋高度： 10-15mm 。本文所設(shè)計的雙刀滾壓式軋蓋機用于抗生素粉針劑玻璃瓶或口服液分裝后的鋁蓋或鋁塑蓋軋蓋封口。本軋蓋機結(jié)構(gòu)合理緊湊, 運轉(zhuǎn)平穩(wěn) , 操作靈活 ,規(guī)格轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)方便。進瓶處設(shè)有緩沖出口, 采用十二工位轉(zhuǎn)盤, 雙滾刀軋蓋原理, 軋壓鋁蓋無損傷 , 軋口牢固 , 光滑平整。出現(xiàn)故障時有自動停機功能。2.2 雙刀滾壓式軋蓋機的原理及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計本軋蓋機可以分為瓶蓋送料器、螺旋推進器、撥瓶輪

22、、鎖頭部件、傳動系統(tǒng)及壓蓋和瓶托機構(gòu)六個部分：瓶蓋送料器：采用料斗式電磁激振給料器, 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊 , 具有自動分選、定向給料的功能；螺旋推進器：瓶子的進料裝置采用螺旋推進器, 并在外側(cè)加防護罩；撥瓶輪：采用十二工位轉(zhuǎn)盤機構(gòu), 具有間歇旋轉(zhuǎn)功能；鎖頭部件：采用兩個滾刀, 由單獨電機帶動, 為本機器較復(fù)雜部件；傳動系統(tǒng)：采用三根傳動軸, 相互之間用錐齒輪連接；壓蓋及托瓶機構(gòu)：完成使瓶蓋與瓶身貼緊、托起瓶子使?jié)L刀壓下完成軋蓋的最后過程。它的具體工作過程如圖2-1 所示 , 螺旋推進器接受送料機構(gòu)傳送來的瓶子, 將瓶子推進至瓶蓋送料器的瓶蓋滑軌下接受滑軌中落下的瓶蓋, 瓶子繼續(xù)移動進入撥瓶輪相應(yīng)的

23、缺口中, 在隨著撥瓶輪轉(zhuǎn)動的過程中, 壓蓋部件落下使瓶蓋與瓶子壓緊 , 當撥瓶輪轉(zhuǎn)動至鎖頭下時, 托瓶部件頂起瓶子, 滾刀落下 , 完成軋蓋動作 , 然后瓶托落下 , 瓶子隨撥瓶輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動至出料口, 則完成了軋蓋過程。xv / 32 圖 2-1 雙刀滾壓式軋蓋機總體結(jié)構(gòu)簡圖2.2.1瓶蓋送料器工作原理設(shè)計圖 2-2 瓶蓋送料器工作示意圖如圖2-2,瓶蓋送料器的振動工作體圓形料斗由圓筒l 及托盤 4 組成,圓筒 l 內(nèi)壁制作有螺旋形物品輸送跑道2 及定向、分層等選料裝置3,圓筒緊固在托盤 4 上。主振彈簧片組7 有三或四組,作均布配置 ,通過連接件將主振彈簧片兩端分別緊固在托盤4 及底盤8上,支

24、撐著圓形料斗。銜鐵5 固定在托盤底面的中部；電磁鐵鐵心6 由固定座體對應(yīng)銜鐵5 安裝在底盤8 中部 ,銜鐵 5 xvi / 32 和減振橡膠彈簧墊9 固定在軋蓋機上3。料斗在電磁激振力作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)擺動。料斗圓周部位具有最大的運動線速度 , 因而促使瓶蓋向料斗周邊分散開, 并沿料斗壁上的螺旋送料軌道向上斷續(xù)地被拋擲前進, 最后從料斗上緣出口處進入瓶蓋輸送滑道。2.2.2螺旋推進器工作原理設(shè)計螺旋推進器是一種簡單的連續(xù)式輸送機, 適用于輸送松散狀態(tài)的干燥物品。圖 2-3 所示為螺旋推進器工作原理圖。它由一根裝有螺旋葉片的轉(zhuǎn)軸和輸送槽組成。螺旋轉(zhuǎn)軸通過軸承安裝在兩端軸承座上, 螺旋轉(zhuǎn)軸端的軸頭與驅(qū)

25、動裝置相連接。輸送槽上開設(shè)有進瓶口和出瓶口。進瓶口與進料裝置相連, 出瓶口則與撥瓶輪相連接。為防止瓶子堆積過多, 在輸送槽中間位置設(shè)置有彈性出口。螺旋轉(zhuǎn)軸由驅(qū)動裝置驅(qū)動, 送入輸送槽中的瓶子由轉(zhuǎn)動的螺旋葉片推動而沿輸送槽軸向前進, 直到出瓶口排出。圖 2-3 螺旋推進器工作原理圖2.2.3撥瓶輪工作原理設(shè)計撥瓶輪采用圓柱式分度轉(zhuǎn)位凸輪機構(gòu), 如圖 2-4 所示由圓柱分度凸輪 2 和滾子轉(zhuǎn)盤輪1 組成。圓柱式分度凸輪連續(xù)回轉(zhuǎn)時, 滾子轉(zhuǎn)盤輪從動件得到周期單向轉(zhuǎn)位運動。圓柱分度凸輪是在圓柱表面上制作出兩端開放有端頭的凸起輪廓, 其輪廓由螺旋曲線段和垂直軸線的直線輪廓段組成。滾子轉(zhuǎn)盤輪是從動件, 轉(zhuǎn)

26、盤輪端面用銷軸安裝著若干滾子, 滾子按要求均布配置在同一圓周上4。xvii / 32 圖2-4 圓 柱 式 分 度 凸輪2.2.4鎖頭機構(gòu)工作原理設(shè)計如圖 2-5 所示 , 當已經(jīng)過壓蓋工序的瓶子7 隨著撥瓶輪運動到壓蓋頭5下方時 , 托瓶機構(gòu)頂起瓶子, 瓶子頂起壓蓋頭1, 壓蓋頭5 及滾刀支撐架及其上的滾刀 1 相對于皮帶輪4 上升 , 滾刀 1 被事先調(diào)好的頂針螺桿2 頂著 , 滾刀則以其上面的銷軸為中心轉(zhuǎn)動, 滾刀頭落下并擠壓瓶蓋6, 由皮帶輪4 帶動滾刀旋轉(zhuǎn)完成軋蓋過程。軋蓋過程中壓蓋頭與瓶蓋并不旋轉(zhuǎn)。圖 2-5 鎖頭機構(gòu)工作原理圖2.2.5傳動系統(tǒng)工作原理設(shè)計機器的傳動系統(tǒng)如圖2-6

27、 所示, 電動機 1 經(jīng)三角皮帶帶動蝸輪蝸桿減速器 2, 再由鏈傳動帶動主軸, 主軸上的柱狀凸輪帶動撥瓶輪4 旋轉(zhuǎn), 主軸連續(xù)旋轉(zhuǎn), 撥瓶輪因與柱狀凸輪嚙合作間歇旋轉(zhuǎn)運動, 主軸另一端經(jīng)錐齒輪4 傳動至鏈輪軸 , 再由鏈輪帶動螺旋推進器6 轉(zhuǎn)動 , 完成送瓶的工作。本機器使用兩圓柱分度轉(zhuǎn)位凸輪輪廓與滾子轉(zhuǎn)盤輪上兩滾子保持接觸 ,凸輪輪廓與滾子間保持著相當于蝸桿與蝸 輪 之 間 的 嚙合 傳動 關(guān) 系 。 凸 輪 做 等速 連 續(xù)轉(zhuǎn)動 ,將驅(qū)使?jié)L子轉(zhuǎn)盤輪作單向周期轉(zhuǎn)位運動。在軋蓋機工作過程中,由于意外原因 ,可能出現(xiàn)瓶碎 ,卡瓶等故障。撥瓶輪底部安裝有安全離合器,當軋蓋出現(xiàn)破瓶等故障時,頂端的撥

28、瓶輪將由于負載過大的原因停止轉(zhuǎn)動,此時安全離合器將脫離開,撥瓶輪上的安全離合器限位頂板上升,頂動其上部的安全開關(guān) ,機器自動停機。xviii / 32 臺電動機 , 另一電動機負責帶動鎖頭旋轉(zhuǎn), 完成軋蓋工作。5 為壓蓋機構(gòu) , 由傳動軸上的凸輪帶動壓蓋頭上下往復(fù)運動。3 為瓶托機構(gòu) , 當瓶子由撥瓶輪4帶動至鎖頭下時 , 撥瓶輪停止轉(zhuǎn)動 , 瓶托機構(gòu) 2 上升, 頂起瓶子使?jié)L刀落下, 進行軋蓋工作。圖 2-6 軋蓋機傳動系統(tǒng)簡圖2.2.6壓蓋及瓶托機構(gòu)工作原理設(shè)計瓶托機構(gòu)采用凸輪杠桿機構(gòu)。如圖2-7 所示,1 為杠桿支座 , 固定在機器第二層板中； 5 為瓶托套筒 , 固定在第一層面板上；主

29、動軸上的瓶托凸輪圖 2-7 瓶托機構(gòu)原理圖與杠桿 2 上的軸承3 接觸,當凸輪轉(zhuǎn)動時頂起杠桿2,杠桿 2 則繞著杠桿座1 轉(zhuǎn)動 ,通過調(diào)節(jié)螺桿4 頂起瓶托6,當配蓋后的瓶身轉(zhuǎn)送到瓶托6 的上方時 ,瓶子則被頂起至最高位置,然后進行軋蓋作業(yè)。軋蓋結(jié)束后 ,瓶托落下 ,瓶子隨撥瓶輪轉(zhuǎn)動至下一工位。壓蓋機構(gòu)原理與瓶托類似,只是工作部件有所不同 ,當瓶子接受瓶蓋送料器落下的瓶蓋時,壓蓋機構(gòu)落下 ,把瓶蓋壓緊。xix / 32 2.3 軋蓋機的運動設(shè)計如圖 2-1 所示, 機器的工作速度由撥瓶輪的轉(zhuǎn)速決定, 而撥瓶輪的轉(zhuǎn)速由主軸上的凸輪帶動；另外螺旋推進器的轉(zhuǎn)速也由主軸所決定。所以本機器的運動除鎖頭由單

30、獨的電機帶動以外, 其余皆有主電機帶動。下面分別對幾個機構(gòu)進行設(shè)計：2.3.1撥瓶輪部件的運動設(shè)計如圖 2-8 所示, 撥瓶輪在主軸的帶動下間歇轉(zhuǎn)動, 其轉(zhuǎn)速決定著機器的工作速度。選擇機器工作速度為50 瓶/ 分鐘進行設(shè)計計算, 則撥輪輪的轉(zhuǎn)速為min/r50。軋蓋機作為周期脈動式多工位自動包裝機的一種, 其轉(zhuǎn)位傳送要按照軋蓋工藝要求 , 實現(xiàn)轉(zhuǎn)位停止轉(zhuǎn)位停止的周期脈動規(guī)則運動。本機器選圖 2-8 撥瓶輪構(gòu)運動簡圖用圓柱式分度轉(zhuǎn)位凸輪機構(gòu)實現(xiàn)其功能。如圖2-4 所示 , 轉(zhuǎn)盤輪上左右兩個滾子與凸輪廓形工作面保持接觸, 滾子 3 開始進入凸輪輪廓的螺旋曲線段, 凸輪轉(zhuǎn)動時就驅(qū)使?jié)L子轉(zhuǎn)盤輪轉(zhuǎn)位。滾

31、子4 則逐漸脫離開凸輪輪廓。隨凸輪轉(zhuǎn)動的滾子3 與凸輪輪廓的接觸由螺旋段轉(zhuǎn)到直線段, 則下一個滾子將逐漸進入到與凸輪輪廓直線段的另一側(cè)面相接觸。由于凸輪輪廓的直線段與其軸線相垂直。此時 , 凸輪轉(zhuǎn)動 , 棍子轉(zhuǎn)盤輪則停止不動, 為分度轉(zhuǎn)位后的停息階段,此期間各工作機構(gòu)將執(zhí)行加工作業(yè), 包括壓蓋、托瓶和軋蓋。由設(shè)計要求得每個瓶子的工作時間為s2.15060t, 選擇撥瓶輪的轉(zhuǎn)位時間和停息時間相等, 則各為s6. 0。則對應(yīng)的圓柱凸輪直線段和螺旋曲線段各為180。xx / 32 2.3.2螺旋推進器的運動設(shè)計按照瓶子和機器的要求, 螺旋推進器的螺旋軸選擇單頭右旋螺旋軸, 由于本螺旋推進器較小, 選

32、擇實心螺旋軸, 由機床精確車制處螺旋。螺旋的直徑由所輸送的瓶子的特征確定, 選擇直徑mm80d。螺旋的螺距 s大小和推進器的配置方式與被輸送物品性能有關(guān)。由瓶子要求選擇mm25s。為避免瓶子與螺旋及輸送槽間有過大的摩擦, 防止瓶子產(chǎn)生劇烈晃動,螺旋的工作速度應(yīng)給予限制。螺旋軸許可最大工作轉(zhuǎn)速由下列經(jīng)驗式計算min/r17808.050dan2-1 式中d 螺旋的直徑米 ；a 系 數(shù) 。 按 被 輸 送 物 品 特 性選 取； 質(zhì)輕 、易 流 動 、 無 磨 削性 物品 取50a。為了配合撥瓶輪的設(shè)計速度, 螺旋推進器也選擇min/r50, 且符合最大速度的要求。2.3.3鎖頭部件的運動設(shè)計鎖頭

33、單獨使用一個電機, 由于所需功率不大, 選擇微型驅(qū)動電機。a05624120w 。電機帶動皮帶輪, 經(jīng)皮帶傳動帶動套筒皮帶輪, 使?jié)L刀繞瓶蓋旋轉(zhuǎn)完成軋蓋工作。由經(jīng)驗選擇滾刀公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速700rpm, 選擇電機皮帶輪和套筒皮帶輪直徑比為60：120, 則電機轉(zhuǎn)速為1400rpm。查電機手冊選擇a05624120w電機, 功率也能滿足要求。2.3.4瓶蓋送料器的運動設(shè)計瓶蓋送料器采用電磁激振, 如圖 2-9 所示 1 為底盤 ,2 為主振彈簧 ,3 為料斗托盤。振動輸送過程中物品將呈現(xiàn)兩種基本運動形式：一為向前滑移xxi / 32 圖 2-9 滾貼機構(gòu)簡圖擇mm300內(nèi)d；料斗螺旋輸送道的寬度稍比瓶蓋

34、直徑大, 選擇20mm螺a螺旋輸送道間垂直方向間距以不讓兩個相重疊在一起的瓶蓋通過為限度, 取20mm螺h；螺旋升角取2螺a。螺旋軌道稍傾 , 以使瓶蓋在其上前進時不易落下。料斗托盤設(shè)計成扁圓錐形, 錐底角為5, 以利于瓶蓋進入螺旋輸送道, 如圖 2-10 所示圖 2-10 料斗托盤2.3.5傳動系統(tǒng)的運動設(shè)計由于撥瓶輪轉(zhuǎn)速要求min/r50, 所以主軸轉(zhuǎn)速也為min/r50, 選擇蝸輪蝸桿減速器減速比為20：1, 則減速器輸入速度為min/r1000, 選擇主電機經(jīng)皮帶傳動至減速器, 主電機選擇0.55kw,min/r1390, 則電機帶輪和減速器帶輪直徑比選為91： 。運動 ,一為向前做拋

35、擲運動。在瓶蓋振動送料器時有些參數(shù)要恰當選擇。激振頻率由供給電源決定 ,選為f=50 次/秒；振幅a=1mm；振動的方向角選擇為30,則主振彈簧片的安裝角度為30；圓料斗螺旋輸送道的內(nèi)徑內(nèi)d,關(guān)系著裝載容量的大小,是料斗容積的主要參數(shù)。根據(jù)物品輪廓尺寸、考慮供料能力的需求、考慮結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)等因素選則xxii / 32 2.4 軋蓋機動力設(shè)計2.4.1螺旋推進器動力設(shè)計螺旋推進器輸送瓶子的生產(chǎn)能力為50501nmq件 / 分2-2 式中m輸送螺旋的螺旋頭數(shù)；n螺旋軸每分鐘工作轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)/ 分 。瓶子的輸送速度為)/(02.06050025.0600秒米nsv2-3 式中0s輸送螺旋的導(dǎo)程米；n螺旋軸

36、每分鐘的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/ 分 。螺旋推進器所需功率可按下式估算（千瓦）25.03.0303671036710qln2-4 式中q螺旋推進器每小時給料量公斤/ 小時 ；l 瓶子的給料輸送距離米。2.4.2鎖頭部件動力設(shè)計由經(jīng)驗每個瓶子軋蓋所需力大約為幾十牛, 安全起見按100 牛設(shè)計計算。則每個瓶子所受力矩至多為mmn7505.7100frt。則所需電機功率為64w1055.97007501055.966ntp。根據(jù)設(shè)計轉(zhuǎn)速和功率, 電機選擇a05624 型微型異步電機, 該電機輸出轉(zhuǎn)速在min/r1400, 電機輸出功率為w021, 取皮帶傳動效率系數(shù)為0.96, 則鎖頭實際功率為15w169. 00

37、21p, 可以滿足設(shè)計要求。2.4.3撥瓶輪部件動力設(shè)計估算每個瓶子為10g 重, 撥瓶輪上同時推動7 個瓶子運動 , 則瓶子總重為n7 .08 .901. 07g。撥瓶輪的功率損耗主要在瓶子與撥瓶輪及輸送軌道的 摩 擦 上 , 取 摩 擦 系 數(shù)5, 則 撥 動 瓶 子 所 施 加 的 驅(qū) 動 力 應(yīng) 為ngf5.37 .05, 則驅(qū)動力矩應(yīng)為mn42. 012. 05.3frt, 則撥xxiii / 32 瓶輪所需功率為w831055.950100042.01055. 966ntp。2.4.4傳動系統(tǒng)動力設(shè)計傳動系統(tǒng)采用皮帶輪、鏈輪及錐齒輪傳動, 僅皮帶輪實現(xiàn)變速, 鏈輪、錐齒輪只改變轉(zhuǎn)速

38、方向不改變速度大小。根據(jù)設(shè)計要求, 同時參考同類軋蓋機的設(shè)計 , 本傳動系統(tǒng)所選電機型號為y801-4, 轉(zhuǎn)速為mn=1390rpm,輸出功率為dp0.55kw。則第一根軸的轉(zhuǎn)速為rpm50201269113901n2-5 第二根軸及其他軸及撥瓶輪及螺旋推進器轉(zhuǎn)速皆為50rpm 則第一根軸的輸入功率1p為kw40.099.096.08 .096.055.043211dpp 2-6第二根軸的輸入功率2p為kw38.095.040.0512pp2-7 第三根軸的輸入功率3p為kw36.095. 038.0523pp2-8螺旋推進器的輸入功率4p為kw34.096.036.0334pp 2-9 撥瓶

39、輪的輸入功率5p為kw29.099.075.040.04615pp2-10 電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩dt為mmn8.3778139055.01055.91055.966mddnpt 2-11故第一根軸的輸入轉(zhuǎn)矩mmn2.275899.096.08 .096.08.377843211dtt2-12 第二根軸的輸入轉(zhuǎn)矩mmn3 .272095.02.2758512tt2-13 第三根軸的輸入轉(zhuǎn)矩mmn3.248995.03.2720523tt2-14 xxiv / 32 螺旋推進器軸的輸入轉(zhuǎn)矩mmn7.238996.03.2489334tt 2-15撥瓶輪的輸入轉(zhuǎn)矩mmn4.177499.075.07.

40、23894645tt2-16 式中1皮帶傳動的傳動效率, 取為 0.96 ；2蝸輪蝸桿的傳動效率, 取為 0.8 ；3鏈傳動的傳動效率, 取為 0.96 ；4軸承的傳動效率, 取為 0.99 ；5錐齒輪的傳動效率, 取為 0.95 ；6凸輪的傳動效率, 取為 0.75 。由以上計算可知各部件的輸入功率均能滿足工作要求。2.5 本章小結(jié)根據(jù)設(shè)計要求 , 并參照同類機器的設(shè)計, 本章對軋蓋機的關(guān)鍵部分：螺旋推進器 , 瓶蓋送料器 , 撥瓶輪 , 鎖頭機構(gòu)以及傳動系統(tǒng)進行了原理設(shè)計并詳細闡述了工作過程, 并進行了運動學和動力學設(shè)計。所設(shè)計的各部件的數(shù)據(jù)均能滿足工作要求。xxv / 32 第3章 典型

41、零件的強度校核計算傳動系統(tǒng)中的鏈輪軸既有鏈輪又有錐齒輪, 受力復(fù)雜 , 是傳動系統(tǒng)中的典型零件 , 所以選擇鏈輪軸做校核分析。3.1 鏈輪軸強度校核3.1.1鏈輪軸受力分析左端連接鏈輪 , 使軸承受轉(zhuǎn)矩mmn3.2489t, 右端連接錐齒輪, 已知齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩mmn3.2489t, 齒寬中點分度圓直徑40mmmd, 分度錐頂角45, 分度圓壓力角20, 受力分析如圖3-1 所示圖 3-1 傳動系統(tǒng)鏈輪軸受力分析輪齒圓周力5n.124043.248922mtdtfxxvi / 32 徑向力32cos4520tan5.124costanrtffn 軸向力32sin4520tan5 .124s

42、intantaffn 計算支撐軸承處支撐反力在水平面上4n.52962/403230322/32m4r1hlldflfra6n.264.5321hrh2rfr在垂直面上7n.1282963065.124)()(32432t2vlllllfr則2n.47.1285 .124v2t1vrfr軸承的總支承反力84n.62.44. 52222h2h11rrr42n.1316.267 .1282222v22h2rrr在水平面上 ,a-a 剖面左側(cè)彎矩n67.132805.2464 .52h1ahlrma-a 剖面右側(cè)n67.132895.496 .2632hahlrm在垂直面上 ,a-a 剖面左側(cè)41n

43、.103305.2462 .421vavlrma-a 剖面右側(cè)56n.642895.497 .12832vavlrm合成彎矩 ,a-a 剖面左側(cè)mm2n.168341.103367.1328222av2ahammma-a 剖面右側(cè)xxvii / 32 mm5n.656456.642867.1328)()(222av2ahammm3.1.2鏈輪軸的安全性分析鏈輪軸的受力分析如圖3-1 所示 , 由圖可知靠近右端軸承處a-a 截面為危 險 截 面 , 由 以 上 的 計 算 可 得a-a左 側(cè) 彎 矩mmn2.1683, 右 側(cè) 彎 矩mm6564.5n。為驗證上述計算的正確性, 使用軟件solidworks所帶插件的分析功能,對此鏈輪軸進行了電算分析, 圖 3-2 安全區(qū)域分析圖輸入計算得到的各種數(shù)據(jù), 得到圖3-2 安全區(qū)域分析圖 , 藍色代表按全區(qū)域,所以該軸是安全的。如圖3-3, 為鏈輪軸的應(yīng)力分布圖。已知軸的材料為45 鋼, 調(diào)質(zhì)處理xxviii / 32 mpa650b, 由圖可知 , 該軸是安全的 , 且危險截面符合上述計算結(jié)論。圖 3-3 應(yīng)力及變形分析圖3.2 鏈輪軸承壽命校核假 設(shè) 該 軸 承 工 作 五 年 , 每 天 三 班 工 作 , 則 其 預(yù) 期 壽 命 為 ：36000h530038hl。利用 solidw