酒類封蓋機(jī)原創(chuàng)

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1、 . 酒類封蓋機(jī)原創(chuàng) ----------------------- -----------------------日期： 48 / 54 摘 要 本設(shè)計(jì)為封蓋機(jī)設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用于白酒企業(yè)，對(duì)白酒進(jìn)行封蓋，其生產(chǎn)率為2000瓶/小時(shí)，所適應(yīng)的瓶高為60-100mm，瓶口直徑為Φ22-26mm。 該機(jī)器由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，電機(jī)選用鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)，工作時(shí)，通過兩條傳動(dòng)鏈輸出：一條經(jīng)過一級(jí)帶傳動(dòng)和蝸輪蝸桿減速器驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)；另外一條是電動(dòng)機(jī)通過兩級(jí)帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)滾壓頭中心軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)滾

2、壓頭同時(shí)做旋轉(zhuǎn)、直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶口的封蓋。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、維修方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用廣泛。本設(shè)計(jì)中，通過對(duì)平面曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)建模，用MATLAB編程，輸入曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程的仿真分析。 關(guān)鍵詞：封蓋機(jī)；曲柄滑塊；蝸輪蝸桿；帶傳動(dòng) Abstract This design for sealing machine design, mainly applies in the liquor enterprise, to block o

3、f liquor, its productivity for 2000 bottles/hour, the bottle to high for 60-100mm, and the bottle to diameter for Φ22-26mm. This machine powered by motor, motor selection rat trap type three-phase asynchronous motor, working, this through two transmission chain output: One passing level 1 belt and

4、worm reducer drive slider-crank mechanism for linear motor rotation transformation to reciprocating movement; another is the electromotor through two-stage belt drive roller head do rotational motion, so as to realize the pressure head also do roll rotation, linear motion, realizes to mouth sealing.

5、 Slider-crank mechanism has simple structure, easy processing, maintenance is convenient, economical and practical advantages, is widely used in mechanical equipment. This design, through the plane slider-crank mechanism mathematical modeling, MATLAB programming, input slider-crank mechanism structu

6、re parameters and the motion parameters of the whole organization, realize the movement process of the simulation analysis. Keywords:Sealing machine; Slider-crank; Worm; Belt transmission 目 錄 摘 要I ABSTRACTII 目 錄I 第一章 緒論 1 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2 2.1 液壓傳動(dòng)檔案 2 2.2

7、氣壓傳動(dòng)方案 2 2.3 機(jī)械傳動(dòng)方案 3 2.3.1 凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 3 2.3.2曲柄滑塊傳動(dòng)方案 4 2.4 設(shè)計(jì)創(chuàng)新型傳動(dòng)方案 4 第三章 電動(dòng)機(jī)的選擇 6 3.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇 6 3.1.1電動(dòng)機(jī)的容量選擇 6 3.1.2 確定電動(dòng)機(jī)型號(hào) 7 3.1.3 電動(dòng)機(jī)的外形尺寸 8 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)與動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 8 3.2.1 確定傳動(dòng)系統(tǒng)各部分合理的傳動(dòng)比 8 3.2.2 計(jì)算運(yùn)動(dòng)參數(shù)(各軸轉(zhuǎn)速) 9 3.2.3 計(jì)算動(dòng)力參數(shù) 9 第4章 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11 4.1 確定設(shè)計(jì)的功率 11 4.2 選擇帶型 11 4.

8、3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 12 4.3.1 初選小帶輪基準(zhǔn)直徑 13 4.3.2 驗(yàn)算帶速 13 4.3.3 計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑 13 4.3.4 確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 13 4.3.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪包角 14 4.3.6 確定帶的根數(shù) 15 4.3.7 確定帶的預(yù)緊力 15 4.3.8 計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力 16 4.4 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16 4.4.1 小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 4.4.2 大帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 第5章 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) 20 5.1蝸桿傳動(dòng)類型選擇 20 5.2 選擇材料 21 5.3 蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)與其選擇 21

9、 5.3.1 模數(shù)和壓力角 22 5.3.2 蝸桿的分度圓直徑 22 5.3.3 蝸桿頭數(shù) 23 5.3.4 導(dǎo)程角 23 5.3.5 傳動(dòng)比和齒數(shù)比 23 5.3.6 蝸輪齒數(shù) 24 5.3.7 蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距 24 5.3.8 參數(shù)的選定 24 5.4 蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算 24 5.4.1 蝸桿傳動(dòng)的受力分析 27 5.4.2 蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 29 5.4.3 蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 31 5.4.4蝸桿的剛度計(jì)算 31 5.4.5蝸桿傳動(dòng)滑動(dòng)速度計(jì)算 32 第六章 勻速直線往復(fù)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 34 6.1

10、齒輪類型的選擇 34 6.2 往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程設(shè)計(jì) 35 6.3 360度全齒齒輪的設(shè)計(jì) 35 6.4 180度版齒輪的設(shè)計(jì) 41 6.5齒條長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 44 結(jié) 論 45 參考文獻(xiàn)46 致 48 第一章 緒論 技術(shù)工藝，是衡量一個(gè)企業(yè)能否具有先進(jìn)性，能否具備市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，能否不斷領(lǐng)先于同等競(jìng)爭(zhēng)者重要的指標(biāo)依據(jù)。隨著我國(guó)酒類封蓋機(jī)市場(chǎng)的快速發(fā)展，與之有關(guān)的核心技術(shù)的應(yīng)用與研發(fā)能力必將成為相關(guān)業(yè)企業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)。了解世界酒類封蓋機(jī)制造生產(chǎn)的核心技術(shù)研發(fā)方向，工藝設(shè)備，技術(shù)應(yīng)用與其趨勢(shì)對(duì)于產(chǎn)品企業(yè)提升技術(shù)規(guī)格精度，提高了

11、市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力也起著關(guān)鍵作用。 酒類瓶蓋作為產(chǎn)品包裝重要部分，它所具備的功能主要有兩點(diǎn)：一是對(duì)產(chǎn)品的密封性，對(duì)酒類起保護(hù)作用，這是酒類瓶蓋的最基本的功能，也是企業(yè)最容易做的；二是產(chǎn)品的美觀性，作為酒類包裝不可缺少的一部分，小小酒瓶蓋可以起到為產(chǎn)品的畫龍點(diǎn)睛作用。 隨著我國(guó)人民生活水平的不斷提高，對(duì)灌裝類飲料的需求不斷加大。目前我國(guó)已經(jīng)引進(jìn)多條高速灌裝自動(dòng)線，對(duì)啤酒、汽水等消耗量大且?guī)в袣怏w的封蓋機(jī)已經(jīng)形成了一定規(guī)模，但白酒、葡萄酒等高檔無氣體酒類封蓋幾乎不成體系和規(guī)模，與世界水平還有很大距離，而且國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品技術(shù)含量不高，為此，設(shè)計(jì)一款封蓋機(jī)，該類封蓋機(jī)可以一次完成加工，經(jīng)濟(jì)快速，容易調(diào)整，操作

12、簡(jiǎn)單，維修方便的封蓋機(jī)。 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 封蓋機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有兩個(gè)部分，分別是封頭的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)和滾壓封頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾壓封頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)主要是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，而滾壓封頭的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)主要有液壓傳動(dòng)、氣動(dòng)傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)三大類，設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于選擇合適的能使?jié)L壓封頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)最佳方案。 2.1 液壓傳動(dòng)檔案 選擇合適規(guī)格的液壓缸，用手動(dòng)換向閥進(jìn)行手動(dòng)控制滾壓封頭，手動(dòng)換向閥也可以改為電氣控制的換向閥，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)封蓋，提高效率。封蓋機(jī)采用液壓傳動(dòng)，可使機(jī)器工作平穩(wěn)、質(zhì)量輕、慣性小、反應(yīng)快、

13、安全可靠。但是液壓系統(tǒng)對(duì)液壓元件在制造精度上要求較高、造價(jià)高，而且對(duì)工作介質(zhì)的污染比較敏感，溫度的變化很大程度影響封蓋機(jī)的穩(wěn)定性和精度，并且在在工作中伴有加大的能量損失。需要有液壓泵和較大的油箱以與輸送的管道，需要加大的空間。同時(shí)，由于采用液壓系統(tǒng)泄漏也是不可以避免的，泄漏會(huì)對(duì)使用性的產(chǎn)品產(chǎn)生較大的污染，因此，本封蓋機(jī)為了節(jié)約空間、防止對(duì)產(chǎn)品的污染，不宜選用液壓傳動(dòng)方案。 2.2 氣壓傳動(dòng)方案 氣壓傳動(dòng)方案是選擇合適的氣壓缸，用手動(dòng)換向閥人工操作實(shí)現(xiàn)氣壓缸的伸長(zhǎng)和縮短，從而帶著滾壓封頭實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也可以使用電氣控制換向閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，以便提高生產(chǎn)效率。 封蓋機(jī)采用氣壓傳

14、動(dòng)方案，可以是機(jī)器工作平穩(wěn)、質(zhì)量輕、慣性小、反應(yīng)快、不涉與到液壓油的泄漏等問題。 但是，封蓋機(jī)采用氣壓傳動(dòng)方案，要有與氣壓缸相配套的氣壓泵和密閉的容氣罐，但是氣壓泵工作的時(shí)候會(huì)對(duì)生產(chǎn)車間產(chǎn)生較大的噪音污染，同時(shí)與氣壓缸相連的管線和各種控制閥的精度要求較高，造價(jià)高，時(shí)間長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生氣體泄漏的現(xiàn)象，所以考慮到聲音污染，成本造價(jià)較高，日常的維護(hù)費(fèi)用較高，所以本設(shè)計(jì)的封蓋機(jī)，不宜采用氣壓傳動(dòng)方案。 2.3 機(jī)械傳動(dòng)方案 在機(jī)械傳動(dòng)方案中，能夠?qū)嵽D(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有凸輪滑塊機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)兩類常見的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 2.3.1 凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖2-1 凸輪機(jī)構(gòu)原理圖 凸輪

15、機(jī)構(gòu)的工作原理如圖2-1所示，凸輪可以是圓形，也可以是橢圓形，但是凸輪的支撐點(diǎn)一般不在幾何中心上，即凸輪的支撐點(diǎn)到凸輪的邊緣的距離是不等的。有一個(gè)最小的距離和一個(gè)最大距離，對(duì)于對(duì)心凸輪來說凸輪帶動(dòng)的滑塊的最大行程。 選擇凸輪機(jī)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn)是只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)出凸輪形狀輪廓曲線，就可以使推桿帶動(dòng)滑塊得到多種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡，而且響應(yīng)快速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且緊湊，設(shè)計(jì)方便。 凸輪機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)：1) 凸輪與從動(dòng)件間為點(diǎn)或線接觸，易磨損，只宜用于傳動(dòng)力不太大的場(chǎng)合； 　　2) 凸輪輪廓精度要求較高，需用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工；3) 從動(dòng)件的行程不能過大，否則會(huì)使凸輪變得笨重。 因?yàn)橥馆啓C(jī)構(gòu)的行程不能太大，所以此封

16、蓋機(jī)的設(shè)計(jì)不宜采取凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾壓封頭的上下運(yùn)動(dòng)。 2.3.2曲柄滑塊傳動(dòng)方案 圖2-2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)原理圖 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的工作原理如圖2-2所示，通過主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄通過連桿的帶動(dòng)使滑塊作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有磨損輕、壽命長(zhǎng)、便于潤(rùn)滑，低副易于加工、可獲得較高精度、成本低，桿可較長(zhǎng)。 但是封蓋機(jī)產(chǎn)生的螺紋應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)的螺紋，而采用的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可以做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，但是滑塊產(chǎn)生的速度是變速運(yùn)動(dòng)，速度不是恒定的，所以封蓋機(jī)的滾壓封頭在曲柄滑塊的帶動(dòng)下做的上下運(yùn)動(dòng)不是勻速的，而滾壓封頭的旋轉(zhuǎn)的速度由于是電動(dòng)機(jī)的傳遞的，所以滾壓封頭的旋轉(zhuǎn)是勻速的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣在一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)

17、和一個(gè)不勻速下降的的合成下產(chǎn)生的螺旋線不是標(biāo)準(zhǔn)的螺旋線。所以要設(shè)計(jì)先進(jìn)的封蓋機(jī)設(shè)備，要產(chǎn)生的螺旋線必須是標(biāo)準(zhǔn)的，為了得到標(biāo)準(zhǔn)的螺旋線也不宜采取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 2.4 設(shè)計(jì)創(chuàng)新型傳動(dòng)方案 為了要使設(shè)計(jì)出的封蓋機(jī)具有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力封蓋機(jī)，就要設(shè)計(jì)出可以產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)螺旋線的封蓋機(jī)，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)出具有勻速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)用以傳動(dòng)。 圖2-3 勻速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 1—往復(fù)齒條、2—右移半邊齒輪、3—右移輸入齒輪、4—右移輸入軸、5—輸入齒輪、6—輸入軸、7—墮輪、8—墮輪軸、9—左移輸入軸、10—左移輸入齒輪、11—左移半邊齒輪、 一種等速往復(fù)直線機(jī)構(gòu)如圖2-3所示，包括往復(fù)齒條

18、(1)、右移半邊齒輪(2)、左移半邊齒輪(11)、輸入齒輪(5)，所述輸入齒輪(5)與右移輸入齒輪(3)嚙合，所述右移輸入齒輪(3)與所述右移半邊齒輪(2)固定在右移輸入軸(4)上，所述右移半邊齒輪(2)與所述往復(fù)齒條(1)嚙合，所述往復(fù)齒條(1)與所述左移半邊齒輪(11)嚙合，所述左移半邊齒輪(11)與左移輸入齒輪(10)固定在左移輸入軸(9)上，所述左移輸入齒輪(10) 與墮輪(7)嚙合，所述墮輪(7)與所述輸入齒輪(5)嚙合，其特征在于：所述右移半邊齒輪(2)和所述左移半邊齒輪(11)的大小一致帶齒弧度為180度相位相差180度且不同時(shí)與所述往復(fù)齒條(1)嚙合，所述右移輸入齒輪(3)與所

19、述左移輸入齒輪(10)大小和齒數(shù)一致，所述輸入齒輪(5)與所述墮輪(7)大小和齒數(shù)一致。右移半邊齒輪(2)與所述左移半邊齒輪(11)分別在雙側(cè)為所述往復(fù)齒條(1)的兩側(cè)，所述輸入齒輪(5)與所述左移輸入齒輪(10)、右移輸入齒輪(3)嚙合，所述右移半邊齒輪(2)與所述左移半邊齒輪(11)等速同向旋轉(zhuǎn)且?guī)X部分交替與所述往復(fù)齒條(1)嚙合，使得齒條得到一個(gè)勻速直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 第三章 電動(dòng)機(jī)的選擇 3.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇 本設(shè)計(jì)所選電動(dòng)機(jī)應(yīng)從多方面考慮。電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源,因此,無特殊要求時(shí),均應(yīng)采用三相交流電動(dòng)機(jī)

20、。交流電動(dòng)機(jī)又分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)，同步電動(dòng)機(jī)常用于轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載變化情況下，而本設(shè)計(jì)沒有這方面要求，所以選異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)又分為鼠籠式和繞線式，本設(shè)計(jì)對(duì)調(diào)速性能、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高，通常選用普通三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。并且異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較高且適用性強(qiáng)。 Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式電動(dòng)機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格低廉、維修方便，因此廣泛應(yīng)用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械上，如金屬切削機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)、風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)等。 根據(jù)Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和相關(guān)手冊(cè)Y2系列比較適合

21、我所設(shè)計(jì)的防盜式封蓋機(jī)。 Y2系列電動(dòng)機(jī)是Y系列電動(dòng)機(jī)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。它是我國(guó)九十年代最新產(chǎn)品，其整體水平已達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品九十年代初的水平。該產(chǎn)品應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，如機(jī)床、水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，封閉式還可適用于灰塵較多、水土飛濺、含易燃、易爆或腐蝕性氣體的場(chǎng)合。 3.1.1電動(dòng)機(jī)的容量選擇 電動(dòng)機(jī)的容量選擇的是否合適,對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量選的過小,不能保證工作機(jī)的正常的工作或使電動(dòng)機(jī)因過載而過早的損壞;而容量選的過大,則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格較高,能力又不能充分利用,而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不滿載運(yùn)行,其效率和功率因數(shù)都較低,增加

22、電能消耗而造成能源的浪費(fèi)。選擇電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，除了考慮溫升外還要考慮過載能力和起動(dòng)能力，電動(dòng)機(jī)達(dá)到穩(wěn)定溫升后如果負(fù)載減小或停止工作則電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱量將小于散熱量，電機(jī)溫度會(huì)下降，最后穩(wěn)定于較低的穩(wěn)定溫升，這個(gè)溫升下降過程叫電動(dòng)機(jī)的冷卻，常見的電動(dòng)機(jī)工作方式；連續(xù)工作制；短時(shí)工作制；斷續(xù)周期工作制；我設(shè)計(jì)所需要的是的是連續(xù)工作。 Y2系列電動(dòng)機(jī)額定電壓為380V，額定頻率為50Hz。在380V電壓下，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)功率為0.37~320kW。本設(shè)計(jì)為小型機(jī)械，對(duì)功率要求不高，并參考工廠樣機(jī)，選取功率為0.37kW。 3.1.2 確定電動(dòng)機(jī)型號(hào) 功率為0.37kW的Y2系列電動(dòng)機(jī)有如下幾款：

23、 表3-1 電機(jī)主要參數(shù) 型號(hào) 額定功率 額定電流 轉(zhuǎn)速 效率 功率因數(shù) 最大扭矩 最小扭矩 空載噪聲 Y2-80M1-6 0.37 1.3 900 62.0 0.7 2 1.5 54 Y2-71M2-4 0.37 1.0 1380 67.0 0.75 2.2 1.7 55 Y2-71M1-2 0.37 1.0 2820 70.0 0.81 2.2 1.6 64 根據(jù)任務(wù)書技術(shù)參數(shù)，生產(chǎn)率：QT=2000瓶/小時(shí) QT=瓶/min=33.3瓶/min

24、 可取：QT=34瓶/min 本設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，活動(dòng)支架帶動(dòng)滾壓頭做上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于滑塊帶動(dòng)滾壓頭，滑塊每往返一次為一個(gè)工作循環(huán)。同時(shí)，曲柄也旋轉(zhuǎn)一周，每轉(zhuǎn)一周完成一次封蓋。 曲柄轉(zhuǎn)速可求得，即r/min 蝸輪轉(zhuǎn)速r/min 本設(shè)計(jì)減速傳動(dòng)鏈為二級(jí)減速，由V帶傳動(dòng)，蝸輪蝸桿減速器組成。 選取V帶傳動(dòng)比=1~2，蝸輪蝸桿減速器傳動(dòng)比=7~40，則總傳動(dòng)比的圍=7~80，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選圍為： = =(7~80)20 =(140~1600)r/min 根據(jù)表3-1，選取Y2-71M2-4型電機(jī)較為合適，其參數(shù)為：額定功率0.37kW，轉(zhuǎn)速1380r

25、/min，效率67.0％，功率因數(shù)0.75，扭矩圍1.7~2.2。 3.1.3 電動(dòng)機(jī)的外形尺寸 圖3-1Y2型三相異步電動(dòng)機(jī) 表3-2 Y2-71M2-4型電機(jī)安裝尺寸（單位：mm） 型號(hào) 尺 寸 H A B C D E F×GD G AD AC HD L 80 125 100 50 19 40 6×6 15.5 145 87.5 220 295 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)與動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 3.2.1 確定傳動(dòng)系統(tǒng)各部分合理的傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比：

26、 （3-1） 式中 n1——電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速 np——蝸輪輸出軸轉(zhuǎn)速 將r/min，=1380r/min代入公式（2-12）得id==69 各部分傳動(dòng)比： （3-2） 式中 為V帶傳動(dòng)比 為蝸輪蝸桿傳動(dòng)比 選取=2；==34.5 3.2.2 計(jì)算運(yùn)動(dòng)參數(shù)(各軸轉(zhuǎn)速) 小帶輪輸入軸（電動(dòng)機(jī)輸出軸）轉(zhuǎn)速： =1380r/min 蝸桿轉(zhuǎn)速： ==690r/min 蝸輪輸出軸轉(zhuǎn)速： r/min 3.2.3 計(jì)算動(dòng)力參數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)得各部件傳動(dòng)效率為： V帶傳動(dòng)：0.85~0.95 取=

27、0.94 蝸輪蝸桿傳動(dòng)： ％ （3-3） ％=0.84 軸承傳動(dòng)：0.97~0.99 取=0.98 另外，電動(dòng)機(jī)的效率為67.0％。 則電動(dòng)機(jī)輸出軸、蝸桿、蝸輪輸出軸三軸的功率分別為： 電動(dòng)機(jī)輸出軸： =×=0.37×0.67=0.25kW 蝸桿： =××=0.37×0.67×0.94=0.23kW 蝸輪輸出軸： =×××=0.23×0.84×0.98×0.98=0.19kW 電機(jī)軸： =9550×=9550×=1.73N?m 蝸 桿： =9550×=9550×=3.18N?m 蝸輪輸出軸： =9550×=9550×=9

28、0.725N?m 第4章 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 本封蓋機(jī)為了將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)化到蝸輪蝸桿上采用的是V帶傳遞，V帶具有傳遞功率高，抗拉伸強(qiáng)度大，可有有效的緩解機(jī)器的沖擊等優(yōu)點(diǎn)。所以采用V帶連接傳動(dòng)。 4.1 確定設(shè)計(jì)的功率 =1.10.37=0.407kW≈0.41kW 式中 ——工況系數(shù) ——傳動(dòng)功率（kW） 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷，表13-1-11，載荷變動(dòng)小，每天工作時(shí)間小于10小時(shí)，取=1.1。 4.2 選擇帶型 普通三角膠帶有簾布的和

29、線繩的兩種結(jié)構(gòu)形式，其橫斷面為梯形。簾布結(jié)構(gòu)的三角膠帶由包布層、伸層、強(qiáng)力層和壓縮層四部分組成，強(qiáng)力層則由膠簾布組成。線繩結(jié)構(gòu)的三角膠帶由包布層、伸層、強(qiáng)力層、緩沖層和壓縮層五部分組成，強(qiáng)力層則有膠線繩組成。線繩結(jié)構(gòu)的三角膠帶，其曲撓性能較好，適用于帶輪直徑較小與較高轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)中，但其扯斷強(qiáng)度低。簾布結(jié)構(gòu)的三角膠帶，曲撓性能差，但扯斷強(qiáng)度高，是用于復(fù)合強(qiáng)度大的傳動(dòng)，多根組合可以抵消單根V帶的非一致性的振動(dòng)可以相互抵消并減至最低。相鄰的兩根V帶其上部分側(cè)各有垂直面，使連接層和帶輪的外圓表面留有足夠空間，可以避免V帶連接層和帶輪發(fā)生的摩擦與其由于帶輪的外圓的不規(guī)則從而頂住或者撕開V帶的連接層，并可

30、以容納雜物。整體性好，受力均勻，運(yùn)行平穩(wěn)，承載力高，壽命長(zhǎng)，適合于大功率傳動(dòng)。V帶具有摩擦系數(shù)大，彎曲損耗小，傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)；能吸收傳動(dòng)振動(dòng)噪音，使用壽命大，耐疲勞達(dá)108以上。 因此，本設(shè)計(jì)封蓋機(jī)選用簾布結(jié)構(gòu)的三角V帶。 圖4-1 V帶結(jié)構(gòu) 根據(jù)=0.41kW和主動(dòng)帶輪（小帶輪）轉(zhuǎn)速==1380r/min，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖13-1-2中選取Z型V帶。 普通Z型V帶截面尺寸如圖4-2： 圖4-2 普通V帶截面圖 其中： 4.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 4.3.1 初選小帶輪基準(zhǔn)直徑 類比相關(guān)機(jī)器，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-1-6，初選小帶輪基準(zhǔn)

31、直徑為=80mm，外徑=84mm。 4.3.2 驗(yàn)算帶速 ==5.78m/s 滿足 5m/s25m/s 4.3.3 計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑 =×（1－）× =2 ×（1－0.015）×80 =157.6mm 式中 ——彈性滑動(dòng)系數(shù)，=0.01~0.02 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-1-6，取=160mm 4.3.4 確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 初定中心距： 0.7（+）＜＜2（+） 0.7（80+160）＜＜2（80+160）

32、 168mm＜＜480mm 初步選取=200mm 根據(jù)帶傳動(dòng)幾何關(guān)系，按下式計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： = =mm =784.8mm 參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-1-3，選取=800mm 計(jì)算中心距： =mm =207.6mm 取=208mm，由于V帶的中心距一般是可以調(diào)整的，其圍如下： = =mm =196mm = =mm=2

33、32mm 中心距變化圍為：196mm~232mm 4.3.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪包角 小帶輪包角： = = 主動(dòng)輪包角滿足要求 4.3.6 確定帶的根數(shù) V帶根數(shù)公式： （4-1） 式中 ——包角修正系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)得0.94 ——帶長(zhǎng)修正系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)得1.00 ——單根V帶的額定功率，查機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)得0.30kW ——單根V帶額定功率的增量，查機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)得0.03kW 代入數(shù)據(jù)得：

34、 =1.32 取=2根。 4.3.7 確定帶的預(yù)緊力 單根V帶預(yù)緊力： （4-2） 式中：——V帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得0.06kg/m。 代入數(shù)據(jù)得： =31.43N 由于新帶容易松弛，所以對(duì)非自動(dòng)緊的帶傳動(dòng)，安裝新帶時(shí)的預(yù)緊力應(yīng)為上述預(yù)緊力的1.5倍。 4.3.8 計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力 為了設(shè)計(jì)安裝帶輪的軸和軸承，必須確定帶傳動(dòng)作用在軸上的力。 有效圓周力： =N =70.93N 如果不

35、考慮帶的兩邊的拉力差，則壓軸力可以近似的按帶的預(yù)緊力的合力來計(jì)算。 作用在軸上的壓軸力： ==123.29N ==184.94N 4.4 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.4.1 小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于帶速=5.78m/s＜20m/s，可選用HT150。 根據(jù)小帶輪基準(zhǔn)直徑、槽型為Z型、孔徑（為電動(dòng)機(jī)輸出軸直徑D），查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-1-7，確定該帶輪選用實(shí)心輪。 查表13-1-5得，輪槽尺寸如下： 圖4-3 輪槽結(jié)構(gòu) 輪槽基準(zhǔn)寬度 =8.5mm 槽口寬度

36、 10.1mm 基準(zhǔn)線上槽深 =2.0mm，取=2.0mm 基準(zhǔn)線下槽深 =7.0mm，取=8.0mm 槽間距 =12±0.3mm 第一槽對(duì)稱面至端面的距離 =7.0mm，取=8.0mm 最小輪緣厚 =5.5mm 輪槽角 =38° ===28mm 帶輪外徑 ==80+22=84mm 輪緣外徑 == ×19mm=34.2~38mm 帶輪總厚度 ==×19mm=28.5~38mm 圖4-4 小帶輪結(jié)構(gòu) 4.4.2 大帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 同小帶輪，帶速=5.78m/s＜20m/s，可選用H

37、T150。 根據(jù)大帶輪基準(zhǔn)直徑、槽型為Z型、孔徑選取與小帶輪一樣，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-1-7，確定該帶輪選用輻板式，腹板厚度S=9mm。 輪槽尺寸與小帶輪一樣。 帶輪寬 ===28mm 帶輪外徑 ==160+22=164mm 輪緣外徑 == ×19mm=34.2~38mm 帶輪總厚度==×19mm=28.5~38mm 圖4-5 大帶輪結(jié)構(gòu) 第5章 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)要求，減速裝置需要兩軸為交錯(cuò)形式，故可選用圓錐齒輪減速或蝸桿傳動(dòng)減速。此外，本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛?/p>

38、塊直線運(yùn)動(dòng)所需的傳動(dòng)比較大，選圓錐齒輪減速不易實(shí)現(xiàn)。因此，選用蝸桿傳動(dòng)減速。 蝸桿傳動(dòng)是在空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)，兩軸線交錯(cuò)的夾角可為任意值，常用的為900。蝸桿為單個(gè)頭數(shù)時(shí)，對(duì)應(yīng)蝸桿每旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪僅僅轉(zhuǎn)過單個(gè)齒距，因而產(chǎn)生的傳動(dòng)比較大。由于傳動(dòng)比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。在蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)，由于蝸桿齒是螺旋形的、連續(xù)不斷的，它與蝸輪齒的嚙合是漸入漸出的，同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多，故所受載荷小，沖擊小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。 5.1蝸桿傳動(dòng)類型選擇 蝸桿分類可分為很多種。其中，最常用的是圓柱蝸桿、雙導(dǎo)程圓柱蝸桿、平面齒圓柱齒輪包絡(luò)蝸桿、蝸桿斜齒輪等四大類 類型 普通

39、圓柱蝸桿傳動(dòng) 雙導(dǎo)程圓柱蝸桿傳動(dòng) 平面齒圓柱齒輪包絡(luò)蝸桿傳動(dòng) 蝸桿斜齒輪傳動(dòng) 特點(diǎn) 具有蝸桿傳動(dòng)的一般有缺點(diǎn)，但控制齒側(cè)間隙較困難 與普通圓柱蝸桿傳動(dòng)相比，能方便地控制齒側(cè)間隙，在調(diào)整齒側(cè)間隙后能保持正確嚙合關(guān)系，有利于保持運(yùn)動(dòng)精度 比普通蝸桿傳動(dòng)的承載能力大，傳動(dòng)效率高，精度保持性好。制造工藝簡(jiǎn)單齒輪和蝸桿都能磨合，可得到很高的精度。直尺平面齒包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)還可調(diào)整齒側(cè)間隙 制造簡(jiǎn)單、裝拆方便，但為點(diǎn)接觸，不能承受大的載荷 應(yīng)用圍 一般用于進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、分配軸傳動(dòng)、快速移動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)傳動(dòng)以與低速主傳動(dòng)中。高精度的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)也有用于分度傳動(dòng) 用于分度傳動(dòng)或其他需要

40、精確控制齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)中 既適用于分度傳動(dòng)，又適用于動(dòng)力傳動(dòng)。特別適用于制造簡(jiǎn)單或少量的高精度分度傳動(dòng)副 用于手動(dòng)機(jī)構(gòu)和受力小的進(jìn)給機(jī)構(gòu)傳動(dòng) 根據(jù)蝸桿形狀的不同，蝸桿傳動(dòng)可以分為圓柱蝸桿傳動(dòng)，環(huán)面蝸桿傳動(dòng)和錐蝸桿傳動(dòng)等。其中，圓柱蝸桿傳動(dòng)是常用。圓柱蝸桿傳動(dòng)包括普通圓柱蝸桿傳動(dòng)和圓弧蝸桿傳動(dòng)兩類。 5.2 選擇材料 為了長(zhǎng)期保持分度蝸桿傳動(dòng)副精度，制造蝸桿與蝸輪齒圈的材料必須耐磨，才不致在短期磨順而喪失精度；同時(shí)還要求在潤(rùn)滑情況下，傳動(dòng)副的摩擦系數(shù)較小。從工藝上看，要求材料具有良好的加工性，已獲得最高的精度和表面光潔度?；谶@些要求，蝸桿才能選出合理得制造材料。 蝸桿一般是用

41、碳鋼或合金鋼制成。轉(zhuǎn)速高、載荷重的蝸桿常用15Cr或20Cr，并經(jīng)滲碳淬火；也可用40、45鋼或40Cr并經(jīng)淬火。這樣可以提高表面硬度，增加耐磨性。通常要求蝸桿淬火后的硬度為40~55HRC，經(jīng)氮化處理后的硬度為55~62HRC。一般不太重要的低速中載的蝸桿，可采用40或45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其硬度為220~300HBS。 常用的蝸輪材料有鑄造錫青銅（ZCuSn10P1，ZCuSn5Pb5Zn5）、鑄造鋁鐵青銅（ZCuAl10Fe3）與灰鑄鐵（HT150、HT200）等。錫青銅耐磨性最好，但價(jià)格較高，用于滑動(dòng)速度m/s的重要傳動(dòng)；鋁鐵青銅的耐磨性較錫青銅差一些，但是價(jià)格便宜，一般用于滑動(dòng)速度

42、m/s的傳動(dòng)中；如果滑動(dòng)速度不是很高（m/s），對(duì)效率要求也不高時(shí)，可采用灰鑄鐵。一般蝸輪都對(duì)其進(jìn)行時(shí)效處理，這樣可以防止其變形。 因此，考慮到此設(shè)計(jì)中蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度不高，故蝸桿采用45鋼；因希望效率高些,耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45～55HRC。蝸輪用鑄造錫青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。由于有色金屬較貴重，考慮到經(jīng)濟(jì)性，僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵HT150制造。 5.3 蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)與其選擇 如圖5-2所示，在中間的平面上，蝸桿的傳動(dòng)相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)齒條和齒輪的有效的嚙合傳動(dòng)。所以在設(shè)計(jì)蝸桿的傳動(dòng)時(shí)，均取中間的平面上重要參數(shù)（如模數(shù)，壓力角等）和

43、尺寸（如齒頂圓，分度圓等）為基準(zhǔn)。 圖5-2 普通圓柱蝸桿傳動(dòng) 普通圓柱蝸桿的傳動(dòng)重要參數(shù)主要有模數(shù)m，壓力角，蝸桿的頭數(shù)，蝸輪的齒數(shù)與蝸桿直徑等。進(jìn)行設(shè)計(jì)蝸桿的傳動(dòng)時(shí)，要正確的選擇重要參數(shù)。 5.3.1 模數(shù)和壓力角 蝸桿的傳動(dòng)幾何尺寸要以模數(shù)為主要的設(shè)計(jì)參數(shù)，蝸桿與蝸輪的嚙合，在中間的平面上，蝸桿的軸面模數(shù)，壓力角與蝸輪端面的模數(shù)和壓力角均相等，即 == 漸開線蝸桿（ZI蝸桿）的法向壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值（200），蝸桿軸向壓力角與法向壓力角的關(guān)系為 式中，為導(dǎo)程角。 5.3.2 蝸桿的分度圓直徑 在蝸桿的傳動(dòng)中，為了有效保證蝸桿和配對(duì)蝸輪有效正確嚙合，用蝸桿有同

44、樣的尺寸蝸輪滾刀用來加工并與其相對(duì)的蝸輪。這樣，一種尺寸標(biāo)準(zhǔn)蝸桿，就要有一種相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)蝸輪滾刀。對(duì)于同樣的模數(shù)，可以有多種不同直徑相對(duì)應(yīng)的蝸桿，因而對(duì)任意模數(shù)的渦輪就要有很多的蝸輪滾刀。顯然，這樣地很不經(jīng)濟(jì)的。為了有效限制蝸輪的滾刀數(shù)目以便于滾刀工具的標(biāo)準(zhǔn)化，就對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)量的蝸桿分度圓直徑而把比值稱為蝸桿的直徑系數(shù)。與q已有標(biāo)準(zhǔn)值，常用的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑與直徑系數(shù)q，可參考GB/T 10085-1988。 5.3.3蝸桿頭數(shù) 根據(jù)機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所定的分度副傳動(dòng)比i=Z2/Z1確定。為了使蝸桿傳動(dòng)副能得到最高的制造精度，分度副基本上采用彈頭蝸桿，即Z1=1。

45、5.3.4 導(dǎo)程角 蝸桿的直徑系數(shù)q和蝸桿頭數(shù)選定之后蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角也就確定了，如圖5-3所示， 圖5-3 導(dǎo)程角與導(dǎo)程的關(guān)系 式中，為蝸桿軸向齒距。 5.3.5傳動(dòng)比和齒數(shù)比 傳動(dòng)比 式中 、分別為蝸桿和蝸輪的轉(zhuǎn)速(r/min) 齒數(shù)比 式中 為蝸輪的齒數(shù)。 當(dāng)蝸桿為主動(dòng)時(shí)： 5.3.6 蝸輪齒數(shù) 蝸輪齒數(shù)要依據(jù)傳動(dòng)比確定。為了有效避免用蝸輪滾刀的切制蝸輪過程產(chǎn)生根切和干涉，理論上應(yīng)使17。但當(dāng)<26時(shí)，嚙合區(qū)應(yīng)顯著減小，將影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性，而在30時(shí)，則可始

46、終保持有兩對(duì)以上的齒嚙合，所以通常規(guī)定大于28。 5.3.7 蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距 標(biāo)準(zhǔn)中心距可根據(jù)GB/T 10085-1988選取。 5.3.8 參數(shù)的選定 根據(jù)傳動(dòng)方案要求，該減速器所要達(dá)到傳動(dòng)比為=20.5。根據(jù)GB/T 10085-1988，并參考工廠機(jī)器，選取中心距=63mm，模數(shù)=2.5mm，法向壓力角=20°，蝸桿分度圓直徑=25mm，蝸桿頭數(shù)=2，蝸輪齒數(shù)=41，蝸輪變位系數(shù)= 5.4 蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算 蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸，如圖5-4所示： 圖5-4 蝸桿傳動(dòng)基本幾何尺寸 齒數(shù)比 （蝸桿主動(dòng)） 蝸桿直徑系數(shù) ==10 蝸桿軸向齒

47、距 ==3.14×2.5=7.85mm 蝸桿導(dǎo)程 ==3.14×2.5×2=15.7mm 蝸桿齒頂圓直徑 ==，其中=1 ==30mm 頂隙 c=c*m，其中c*=0.2 =0.2×2.5=0.5mm 蝸桿齒根圓直徑 == =25－2×（1×2.5+0.5）=19mm 蝸桿導(dǎo)程角 ==0.2，解得=11.31° 軸向齒形角 ，解得=20.36° 蝸桿基圓導(dǎo)程角 ，解得=22.86° 蝸桿基圓直徑

48、 ==11.86mm 蝸桿齒頂高 ==2.5mm 蝸桿齒根高 ==3.0mm 蝸桿齒高 ==5.5mm 蝸桿齒寬 ==33.65mm 蝸輪分度圓直徑 =2.5×41=102.5mm 蝸輪齒頂高 ==1.75mm 蝸輪齒根高 ==3.75mm 蝸輪喉圓

49、直徑 =102.5+2×1.75=106mm 蝸輪齒根圓直徑 =102.5－2×3.75=95mm 蝸輪齒高 ==5.5mm 蝸輪咽喉母圓半徑 ==10mm 蝸輪齒寬 =0.75×30=22.5mm，取=21mm 蝸輪齒寬角 ==114.28° 蝸桿軸向齒厚 ==3.925mm 蝸桿法向齒厚 ==3.85mm

50、 蝸輪頂圓直徑 =106+2×2.5=111mm 蝸桿節(jié)圓直徑 == ==23.5mm 蝸輪節(jié)圓直徑 =102.5mm 5.4.1 蝸桿傳動(dòng)的受力分析 可以得到很大的傳動(dòng)比，比交錯(cuò)軸的斜齒輪機(jī)構(gòu)要緊湊 ，兩齒輪嚙合面間以線接觸，其承載的能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)交錯(cuò)軸的斜齒輪機(jī)構(gòu) 。 當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角小于相互嚙合的輪齒間當(dāng)量的摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)便有了自鎖性，可形成反向的自鎖，即只能從蝸桿傳動(dòng)帶動(dòng)蝸輪，而不能從蝸輪傳動(dòng)帶動(dòng)蝸桿。比如在起重機(jī)中常使用具有自鎖性能的蝸桿機(jī)構(gòu)，其形成的反向自鎖可以起到保護(hù)安全的作用。 蝸桿軸向力較

51、大，蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于螺旋傳動(dòng)，為多齒嚙合傳動(dòng)，故傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音很小，在蝸輪蝸桿傳動(dòng)中，要保證蝸輪蝸桿的精度，在進(jìn)行蝸桿傳動(dòng)的就要進(jìn)行受力分析時(shí)，通常不考慮摩擦力的影響。 本設(shè)計(jì)酒類封蓋機(jī)所選用的蝸桿是右旋蝸桿，且為主動(dòng)件，其受力情況如圖5-5所示。 蝸桿傳動(dòng)的受力分析與斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)受力分析相似，在不計(jì)算摩擦力的情況下，作用在輪齒上的節(jié)點(diǎn)P處的法向載荷，它可分解為三個(gè)互相垂直的分力，即圓周力、徑向力和軸向力。在蝸桿與蝸輪之間，有三對(duì)大小相等、方向相反的力與、與和與。 圖5-5 蝸桿傳動(dòng)的受力分析 當(dāng)不計(jì)摩擦力的影響時(shí)，各力的大小的計(jì)算如下： =254.4N 式中：為蝸桿的轉(zhuǎn)

52、矩，N?m（前面算得=3.18 N?m） 為蝸桿的分度圓直徑。 =1041.37N 式中：為蝸輪的轉(zhuǎn)矩，N?m（前面算得=53.37N?m） 為蝸輪的分度圓直徑 =386.53N == =1130.15N 5.4.2 蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算公式為 = （5-1） 式中 ——材料的彈性影響系數(shù)，單位為，對(duì)于青銅與鋼蝸桿配對(duì)時(shí)，取=160 ——蝸桿傳動(dòng)的接觸線長(zhǎng)度和曲率半徑對(duì)接觸強(qiáng)度的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱接觸系數(shù)，從圖5-6中查得，=2.7 ——載荷系數(shù)，，其中為使用系數(shù)，為齒向載荷分布系

53、數(shù)，當(dāng)載荷變化均勻、無沖擊時(shí)，取=1，=1；為動(dòng)載系數(shù)，蝸輪圓周速度小于3m/s時(shí)，=1.0~1.1，取=1.05。 ——蝸輪齒面的接觸應(yīng)力（） ——蝸輪齒面的許用接觸應(yīng)力（） 圖5-6 圓柱蝸桿傳動(dòng)的接觸系數(shù) = =160×2.7× =204.51 因?yàn)槲佪啿牧蠟殄a青銅，強(qiáng)度極限<300，主要為接觸疲勞失效，故 = 式中 ——基本許用接觸應(yīng)力，查機(jī)械通用手冊(cè)得=268 ——接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)得=，其應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，此處為蝸輪轉(zhuǎn)速r/min；為工作壽命，h、j為蝸輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)輪齒嚙合的次數(shù)。 =

54、60=59568000 ===0.8 ==0.8×268=214.4 < 滿足設(shè)計(jì)要求。 5.4.3 蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 蝸輪齒根的彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為 （5-2） 式中 ——載荷系數(shù)，同上，=1.05 ——蝸輪齒形系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)得=2.65 ——螺旋角影響系數(shù)， = =32.6 = 式中 ——基本許用接觸應(yīng)力，查機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)得=56 ——壽命系數(shù)，=，計(jì)算得=0.635 =0.635×56=35.6 < 滿足設(shè)計(jì)要求 5.4.4蝸桿的剛度計(jì)算 蝸桿受力時(shí)產(chǎn)生變形，影響蝸桿與蝸輪

55、的正確嚙合，所以對(duì)蝸桿剛度進(jìn)行校核，主要校核蝸桿的彎曲剛度，最大撓度為y，剛度條件為 式中 ——蝸桿所受的圓周力（N） ——蝸桿所受的徑向力（N） E ——蝸桿材料的彈性模量（），取E=206 I ——蝸桿危險(xiǎn)截面的慣性矩，(mm4) ——為蝸桿齒根圓直徑(mm) ——蝸桿兩端支承間的跨距（mm），取 ——為蝸輪分度圓直徑 ——許用最大撓度，mm ==6397.87mm4 =0.9×102.5=92.25mm mm =3.31×mm 滿足設(shè)計(jì)要求 5.4.5蝸桿傳動(dòng)滑動(dòng)速度計(jì)算 滑動(dòng)速度為蝸桿和蝸輪在節(jié)點(diǎn)處的相對(duì)速度。則滑動(dòng)速度按下式求得：

56、 （5-3） 式中 ——蝸桿節(jié)圓直徑，=23.5mm ——蝸桿節(jié)圓柱上螺旋線升角，，帶入數(shù)據(jù)，解得=12° ——蝸桿的轉(zhuǎn)速（r/min） =0.87m/s 第六章 勻速直線往復(fù)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 齒輪機(jī)構(gòu)是在各種機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它是靠輪齒的齒廓直接接觸來傳動(dòng)空間任意兩軸見的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并有傳遞功率圍大傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。 6.1 齒輪類型的選擇 齒輪

57、按兩齒輪軸線的相對(duì)位置與其齒輪的形狀的傳動(dòng)方式，可以分為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，人字齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)。 經(jīng)過綜合的考慮本設(shè)計(jì)的封蓋機(jī)選用的直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是傳動(dòng)的速度和功率圍很大，傳動(dòng)效率高，對(duì)中心距的敏感性小，互換性好，裝配和維修方便，使用于大型軋機(jī)，礦山機(jī)，輕化工機(jī)械和建材機(jī)械等等，所以綜合考慮選用直齒圓柱齒輪。 圖6-1 直齒圓柱齒輪 圖6-2勻速直線往復(fù)機(jī)構(gòu) 6.2 往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程設(shè)計(jì) 由前面所設(shè)計(jì)選取的傳動(dòng)方案可以知道齒條做上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，齒條上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程取決于180度半齒的節(jié)點(diǎn)圓的周長(zhǎng)的一半，節(jié)點(diǎn)圓的

58、周長(zhǎng)取決于節(jié)點(diǎn)圓的半徑。經(jīng)過綜合考慮封蓋機(jī)所封的酒類的鋁制品蓋的高度，去節(jié)點(diǎn)圓的半徑為50mm。 對(duì)180度半齒的直徑進(jìn)行校核： 所以符合要求，則齒條上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程為： 157mm是可以滿足鋁制品蓋的高度，并留有一定的空行程，以便對(duì)酒類的取放。 6.3 360度全齒齒輪的設(shè)計(jì) 本封蓋機(jī)的減速部分分別是帶減速和蝸輪蝸桿減速，勻速直線往復(fù)機(jī)構(gòu)就可以不具備減速的功能，所以圖6-2所示的四個(gè)360度全齒齒輪可以設(shè)計(jì)成一樣的尺寸?，F(xiàn)在取這四個(gè)齒輪的節(jié)點(diǎn)圓的直徑為80mm。 現(xiàn)在進(jìn)行校驗(yàn)： 所以符合要求。 如圖6-2所示，現(xiàn)在對(duì)1、

59、2、3、4齒輪的外形尺寸進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)。 ，取模塑 得： 齒頂高： 齒根高： 齒全高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 基圓直徑： 齒距： 基圓齒距： 齒厚： 齒槽寬： 標(biāo)準(zhǔn)中心距： 齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)完成，由于齒輪1、2、3、4直徑很小，可以做成齒輪和軸是一體的。2、3齒輪的尺寸是一致的，所以可以進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)計(jì)?？梢赃x取軸和齒輪的一體的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的 即得到的齒輪的厚度b=2

60、0mm。 所需要軸的最小直徑： 現(xiàn)在軸上為了安裝軸承的需要，查閱相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以取25mm。設(shè)計(jì)軸的總長(zhǎng)度為120mm則2、3齒輪和軸一體的圖如6-3所示： 圖6-3 齒輪和軸一體結(jié)構(gòu)示意圖 對(duì)軸進(jìn)行彎扭合成強(qiáng)度條件校核： 查閱相關(guān)的手冊(cè)得到45鋼，調(diào)質(zhì)處理后的mpa，所以符合要求。 式中：—軸的計(jì)算應(yīng)力，Mpa; M—軸所受的彎矩，Nmm； T—軸所受的扭矩，Nmm; W—軸的抗彎截面系數(shù)，； —對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力， 現(xiàn)在對(duì)齒輪1和軸一體的形狀設(shè)計(jì)如下圖6—4

61、所示 圖6—4 1號(hào)齒輪和軸的一體化設(shè)計(jì) 表6—1普通型鍵的尺寸選擇 圖6—5 鍵槽的剖面尺寸 所設(shè)計(jì)1號(hào)齒輪所在的軸上右側(cè)安裝為180度半齒輪，齒輪的軸向固定用鍵固定，所在軸的直徑為30mm，按表6—1鍵的尺寸。 對(duì)4號(hào)齒輪的齒輪和軸一體化設(shè)計(jì)，但是，考慮到兩個(gè)180度齒輪的安裝精度問題，所以要對(duì)軸進(jìn)行新型化設(shè)計(jì)，要做到一顆180度齒輪是固定的，那么另一個(gè)180度齒輪要可以進(jìn)行徑向調(diào)節(jié)，所以選擇螺紋緊固的方式。對(duì)外形的設(shè)計(jì)如圖6—6所示。 圖6—6 對(duì)4號(hào)齒輪和軸一體化的尺寸設(shè)計(jì) 6.4 180度半齒輪的設(shè)計(jì) 180

62、度的兩個(gè)半齒輪的尺寸和模數(shù)完全一致，現(xiàn)在對(duì)尺寸統(tǒng)一設(shè)計(jì)，最后再對(duì)形狀逐一進(jìn)行設(shè)計(jì)。在6.2中已經(jīng)對(duì)直徑進(jìn)行了校驗(yàn)。 ，取模塑 得： 齒頂高： 齒根高： 齒全高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 基圓直徑： 齒距： 基圓齒距： 齒厚： 齒槽寬： 現(xiàn)在對(duì)兩個(gè)齒輪進(jìn)行分別的形狀設(shè)計(jì)，形狀設(shè)計(jì)如圖6—7所示，是帶有鍵槽的半齒輪，齒輪在軸上的固定用鍵來固定，與圖6—4中所示的軸進(jìn)行配合使用。 圖6—7 180度帶鍵槽的半齒

63、 第一個(gè)180度半齒齒輪設(shè)計(jì)完成，并且徑向是不可以調(diào)節(jié)的，但是要保證勻速直線往復(fù)機(jī)構(gòu)中要保證兩個(gè)180度半齒齒輪的安裝精度，所以對(duì)其另外一個(gè)180度半齒齒輪進(jìn)行徑向可變?yōu)榈脑O(shè)計(jì)，用來保證兩個(gè)180度半齒齒輪的安裝精度。所以設(shè)計(jì)的齒輪如圖6—8所示的是帶有螺紋的180度半齒輪。 圖6—8 180度帶螺紋的半齒輪 為了防止圖6—8中的180度半齒齒輪工作時(shí)間久后容易發(fā)生徑向錯(cuò)位，從而失去位置精度，所以要有防止徑向錯(cuò)位的措施。為了防止徑向變?yōu)?，設(shè)計(jì)一個(gè)螺母對(duì)其齒輪進(jìn)行加緊，防止之論的松動(dòng)。 圖6—9 加緊用螺母 6.5齒條長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 齒條要與180度半齒齒輪

64、相互進(jìn)行嚙合，用來傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和力，要求齒條和180度半齒齒輪的模數(shù)是要一樣的沒所以齒條的齒距也應(yīng)該與180度半齒齒輪的齒距相等，所以得到齒條的齒距是15.7mm。為兩個(gè)180度半齒齒輪的最小中心距，為兩個(gè)齒輪的齒頂圓直徑的距離d=110mm，但是要考慮到兩個(gè)齒輪與齒條接觸點(diǎn)之間是整數(shù)的。 假設(shè)中間有八個(gè)整數(shù)齒： 還要考慮到進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)所需要的距離，假設(shè)兩個(gè)180度半齒齒輪中的一個(gè)剛剛與齒條嚙合，那么這個(gè)與齒條相嚙合的齒輪所需要的最小齒條距離是節(jié)點(diǎn)圓周長(zhǎng)的一半，可以得到最小長(zhǎng)度： 齒條的最小長(zhǎng)度： 這個(gè)長(zhǎng)度是保證低一個(gè)180度半齒齒輪從嚙合到離開時(shí)另一個(gè)

65、180度半齒齒輪剛剛可以和齒條接觸進(jìn)行嚙合運(yùn)動(dòng)的最小長(zhǎng)度，安裝的方便，可以吧齒條適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行加長(zhǎng)，所以齒條最終長(zhǎng)度可以選取。 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)酒類封蓋機(jī)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用的封蓋機(jī)，該機(jī)器主要用于白酒企業(yè)對(duì)白酒進(jìn)行封蓋的需求，該裝置特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、維修方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 在設(shè)計(jì)過程中，先對(duì)所采用方案進(jìn)行分析，在選擇方案時(shí)，首先根據(jù)以前所學(xué)知識(shí)，確定出能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的幾種方案。若選用液壓傳動(dòng)方案油溫對(duì)整機(jī)工作影響較大，并且考慮到經(jīng)濟(jì)因素，液壓方案造價(jià)較高；能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)有凸輪機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)能夠較精確

66、的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，但其磨損嚴(yán)重，制造精度要求高，造價(jià)高，不適用于本設(shè)計(jì)；而曲柄滑塊機(jī)構(gòu)能夠滿足條件，且制造簡(jiǎn)單，磨損輕，壽命長(zhǎng)，也能夠?qū)崿F(xiàn)較高精度，故選用的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)傳動(dòng)。 電機(jī)選擇時(shí)，現(xiàn)工廠多數(shù)用三相交流電，故選用應(yīng)用廣泛的三相異步電動(dòng)機(jī)Y2系列，由于本設(shè)計(jì)機(jī)器用于白酒企業(yè)，空氣中酒精含量較高，故選用封閉式電動(dòng)機(jī)。 本設(shè)計(jì)機(jī)器共有兩條傳動(dòng)鏈，一條傳動(dòng)鏈?zhǔn)菍?shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹眲?dòng)，可由三個(gè)大部分組成。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過一級(jí)帶傳動(dòng)和一級(jí)蝸桿傳動(dòng)減速驅(qū)動(dòng)勻速直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，勻速仿佛直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條帶動(dòng)滾壓頭做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，齒條通過活動(dòng)支架帶動(dòng)滾壓頭大大化簡(jiǎn)了機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)中，運(yùn)用了勻速直線往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得加工出來的螺紋線更加的標(biāo)準(zhǔn)、可靠。另一條傳動(dòng)鏈?zhǔn)菍?shí)現(xiàn)封頭旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)兩級(jí)帶傳動(dòng)使封頭主軸旋轉(zhuǎn)。 參考文獻(xiàn) [1] 桓,作模主編.機(jī)械原理[M]（第6版）.:高等教育,2006. [2] 濮良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)[M]（第8版）.:高等教育,2006. [3] 發(fā)海,王巖編著.電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)[M]（第3版）.:清