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酒瓶旋蓋機(jī)的設(shè)計(jì)
王利1安靜1
(1. 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘要：旋蓋機(jī)是自動(dòng)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(kāi)啟方便及開(kāi)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(dòng)酒瓶旋蓋機(jī)是利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)底座上升頂緊瓶蓋頂端，配合鎖口裝置自動(dòng)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(jiǎn)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(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。具有一定的市場(chǎng)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
中圖分類號(hào):TD451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(hù)物品的技術(shù)。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、我國(guó)國(guó)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(duì)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(dòng)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(duì)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(dòng)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(chǔ)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。包裝機(jī)械行業(yè)是一個(gè)市場(chǎng)潛力很大的新興行業(yè)，面臨著巨大的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)和極好的發(fā)展機(jī)會(huì)。
目前國(guó)內(nèi)灌裝生產(chǎn)線中廣泛使用的旋開(kāi)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(wú)法對(duì) 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(dòng)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(guó)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(zhǎng)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(guò)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(dòng)酒瓶旋蓋機(jī)，是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)帶輪來(lái)傳遞動(dòng)力。鎖蓋通過(guò)四個(gè)滾絲輪來(lái)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(chǎng)潛力。
1總體設(shè)計(jì)思路
旋蓋機(jī)主要有四部分構(gòu)成：傳動(dòng)部分、旋蓋部分、瓶身支撐部分、機(jī)殼部分
1.1設(shè)計(jì)原理
半自動(dòng)旋蓋機(jī)工作過(guò)程全部利用機(jī)械原理，是利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)瓶身支撐部分頂緊瓶蓋頂端，配合鎖口裝置自動(dòng)完成鎖蓋，使其達(dá)到完美的鎖蓋效果；
1.2設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)
酒瓶旋蓋機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。
該半自動(dòng)旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)分為四個(gè)部分：傳動(dòng)部分、鎖蓋部分、瓶身支撐部分和機(jī)殼部分。
電機(jī)1通過(guò)帶輪經(jīng)V帶將動(dòng)力傳給主軸上的帶輪3，帶輪3帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。主軸與小齒輪4平鍵連接，從而帶動(dòng)小齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)。小齒輪4與大齒輪5嚙合，帶動(dòng)大齒輪5轉(zhuǎn)動(dòng)。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(dòng)升降軸8上下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)瓶身支撐部分8上下運(yùn)動(dòng)。一方面，鎖蓋部分10由于主軸帶輪3通過(guò)V帶連接帶輪9傳遞動(dòng)力，鎖蓋部分8旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)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。
圖1酒瓶旋蓋機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖
1.電動(dòng)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
2關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)
2.1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。圓柱凸輪繞軸公轉(zhuǎn)，小圓輪沿圓柱輪廓運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)瓶身支撐部分的上下升降運(yùn)動(dòng)。圓柱凸輪設(shè)計(jì)滿足條件：圓柱凸輪輪廓上的最低點(diǎn)與最高點(diǎn)的豎直距離就等于瓶身支撐部分徑向上下運(yùn)動(dòng)的行程距離。即d=d2-d1
2.2鎖蓋部分設(shè)計(jì)
機(jī)構(gòu)在動(dòng)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(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)方桿沿主軸向上運(yùn)動(dòng)，小圓輪此時(shí)是由小半徑圓柱軸運(yùn)動(dòng)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(dá)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(jìn)去，從
而實(shí)現(xiàn)鎖口的目的。
2.3 瓶身支撐部分的設(shè)計(jì)
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(kāi)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(kāi)偏心定位塊上的螺釘可以移動(dòng)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(jī)殼設(shè)計(jì)
幾機(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(zhǎng)，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(jiǎn)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(dòng)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(jiǎn)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。
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(huì)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(jiàn)的方法有自然時(shí)效、人工時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效等種，其中以人工時(shí)效應(yīng)用最廣。
3總結(jié)
以往旋蓋機(jī)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(fèi)時(shí)間，有增大成本。本次設(shè)計(jì)利用同一臺(tái)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(jì)中，由于自己學(xué)識(shí)有限，零件設(shè)計(jì)的不夠標(biāo)準(zhǔn)，不夠正規(guī)，機(jī)構(gòu)配合不夠完善，希望日后能改進(jìn)。此旋蓋機(jī)只能實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化相信以后封口機(jī)械將趨于自動(dòng)化發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告
課題名稱 酒瓶旋蓋機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 王 利
學(xué) 號(hào) 8031212421
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(dòng)化
班 級(jí) 農(nóng)機(jī)16-4
指導(dǎo)教師 安 靜
起止時(shí)間2015.10.15-2016.5.28
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
填 表 說(shuō) 明
一、學(xué)生撰寫(xiě)《開(kāi)題報(bào)告》應(yīng)包含的內(nèi)容：
1、本課題來(lái)源及研究的目的和意義；
2、本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析；
3、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析；
4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)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(jìn)度計(jì)劃；
7、主要參考文獻(xiàn)（不少于7篇）。
二、本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫(xiě)完成，并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開(kāi)題報(bào)告要求手寫(xiě)體，字?jǐn)?shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報(bào)告冊(cè)內(nèi)填寫(xiě)，頁(yè)面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個(gè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題須提交開(kāi)題報(bào)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(lái)源及研究的目的和意義
1.1 課題的來(lái)源：自選題
1.2 研究的目的
旋蓋機(jī)是自動(dòng)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(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)產(chǎn)品的包裝質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。由于螺紋蓋具有封口快捷，開(kāi)啟方便及開(kāi)啟瓶后又可重新封好等優(yōu)點(diǎn)，使其在許多產(chǎn)品的包裝中應(yīng)用越來(lái)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(guó)產(chǎn)同類機(jī)型的封蓋機(jī)的產(chǎn)量，速度和自動(dòng)化程度都相對(duì)落后。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，研制了一種回轉(zhuǎn)式旋蓋機(jī)，該機(jī)采用多工位回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，機(jī)電氣一體化，具有效率高，速度快，可靠性好和自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。
1.3 研究的意義
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(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)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(guó)包裝工業(yè)發(fā)展極慢。
目前國(guó)內(nèi)灌裝生產(chǎn)線中廣泛使用的旋開(kāi)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(wú)法對(duì)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(dòng)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(guó)內(nèi)外先進(jìn)機(jī)型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了此機(jī)器。
二 課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及分析
2.1國(guó)外現(xiàn)狀
提高自動(dòng)化程度是包裝機(jī)械發(fā)展重要的趨勢(shì)。產(chǎn)品和產(chǎn)量居世界之首的美國(guó)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(dòng)化操作程序、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)更多用于包裝機(jī)械之中。日本則長(zhǎng)于微電子技術(shù)，用以開(kāi)那個(gè)值包裝機(jī)械，有效地促進(jìn)了無(wú)人操作和自動(dòng)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(guó)也高度重視提高自動(dòng)化程度。幾年前，德國(guó)包裝機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，自動(dòng)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。
2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)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(guó)包裝工業(yè)發(fā)展極慢。我國(guó)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(guó)包裝機(jī)械總體水平要比發(fā)達(dá)國(guó)家落后20年，國(guó)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。
三、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求
課題任務(wù)要求
1.利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)底座上升頂緊瓶蓋頂端，配合鎖口裝置自動(dòng)完成鎖蓋，使其達(dá)到完美的鎖蓋效果；
2.本機(jī)全部利用機(jī)械傳動(dòng)，要求具有鎖口質(zhì)量穩(wěn)定，安裝簡(jiǎn)單，使用調(diào)整方便，維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳動(dòng)精度要求高，影響旋蓋的因素很多，所以零件的設(shè)計(jì)要充分體現(xiàn)各種生產(chǎn)工藝要求，在各個(gè)零件的配合之間，要充分考慮配合的精確度和潤(rùn)滑。
四 本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路
關(guān)鍵問(wèn)題：
旋蓋頭結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。旋蓋機(jī)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(shí)方便拆卸，對(duì)旋蓋轉(zhuǎn)盤和旋蓋頭安裝座進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將每一個(gè)旋蓋頭的安裝基座設(shè)計(jì)成分體式，要求旋蓋頭出現(xiàn)故障時(shí)，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(yùn)動(dòng)時(shí)依靠圓柱圖輪廓線來(lái)完成，旋蓋的實(shí)現(xiàn)是依靠爪來(lái)抓住瓶蓋，利用圓柱螺旋壓縮彈簧來(lái)緩沖旋蓋頭與瓶蓋之間的力，同時(shí)依靠導(dǎo)向套來(lái)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(shū)館及互聯(lián)網(wǎng)查閱大量資料，了解旋蓋機(jī)結(jié)構(gòu)、原理等，了解各種類型的旋蓋頭的特點(diǎn)。關(guān)鍵問(wèn)題可請(qǐng)求老師指導(dǎo)或通過(guò)同學(xué)討論，選擇適合旋蓋機(jī)的旋蓋頭類型，對(duì)擬定的旋蓋機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算，利用Auto CAD等繪圖軟件繪制出旋蓋機(jī)的零件圖，裝配圖，反復(fù)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)、校核。
六 進(jìn)度計(jì)劃
第1周—第2周 通過(guò)查找文獻(xiàn)資料，熟悉課題內(nèi)容
第2周—第5周 設(shè)計(jì)旋蓋機(jī)的總體方案。
第6周—第9周 對(duì)酒瓶旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第12周 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，對(duì)部分問(wèn)題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯。
七 參考文獻(xiàn)
[1] 楊可楨,程光蘊(yùn),李仲生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006
[2] 黃穎為.包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].北京：化工出版社，2007
[3] 澎國(guó)勛.包裝機(jī)械淺論.北京：機(jī)械工業(yè)大學(xué)出版社，1990
[4] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三卷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006
[5] 劉家仁.機(jī)械設(shè)計(jì)常用元件手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008
[6] 王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008
[7] 王珂.單頭全自動(dòng)鎖蓋機(jī)的研究[J].導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù). 1994年5期:63-67
[8] 申祥劭.新型口服液灌裝扎蓋機(jī)的研究[J].醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)，2005年66期:32-34
學(xué)生簽名
年 月 日
指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 酒瓶旋蓋機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 王利指導(dǎo)老師 安靜答辯時(shí)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(jì) 創(chuàng)新與改進(jìn) 1課題研究的目的及意義食品原料在加工成品過(guò)程中 為了能夠長(zhǎng)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(guò)程中的主要工序之一 目前封口機(jī)械中無(wú)法對(duì)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(tái)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(jī)主要有四部分構(gòu)成 傳動(dòng)部分 旋蓋部分 瓶身支撐部分 機(jī)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(jì) 對(duì)相關(guān)因素進(jìn)行綜合考慮 使零部件更換方便 盡量做到通用化 標(biāo)準(zhǔn)化 2 1工作原理半自動(dòng)酒瓶旋蓋機(jī)工作過(guò)程全部利用機(jī)械原理 是利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)瓶身支撐部分頂緊瓶蓋頂端 配合鎖口裝置自動(dòng)完成鎖蓋 使其達(dá)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(jì)3 1旋蓋機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)在動(dòng)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(yùn)動(dòng) 從而推動(dòng)方桿沿主軸向上運(yùn)動(dòng) 小圓輪此時(shí)是由小半徑圓柱軸運(yùn)動(dòng)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(dá)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(jìn)去 從而實(shí)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(jì)此圖為旋蓋機(jī)構(gòu)其中一個(gè)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(dòng)圓柱凸輪繞軸公轉(zhuǎn) 小圓輪沿圓柱輪廓運(yùn)動(dòng) 從而帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 從而實(shí)現(xiàn)瓶身支撐部分的上下升降運(yùn)動(dòng) 圓柱凸輪設(shè)計(jì)滿足條件 圓柱凸輪輪廓上的最低點(diǎn)與最高點(diǎn)的豎直距離就等于瓶身支撐部分徑向上下運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)5 升降軸6 瓶身支撐部分 3 3瓶身支撐部分設(shè)計(jì)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(kāi)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(kāi)偏心定位塊上的螺釘可以移動(dòng)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(jìn)以往旋蓋機(jī)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(fèi)時(shí)間 有增大成本 本次設(shè)計(jì)利用同一臺(tái)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(jì)中 由于自己學(xué)識(shí)有限 零件設(shè)計(jì)的不夠標(biāo)準(zhǔn) 不夠正規(guī) 機(jī)構(gòu)配合不夠完善 希望日后能改進(jìn) 此旋蓋機(jī)只能實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化 相信以后封口機(jī)械將趨于自動(dòng)化發(fā)展 謝謝大家 誠(chéng)請(qǐng)各位老師指正
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
學(xué)院
機(jī)械電氣化工程學(xué)院
班級(jí)
農(nóng)機(jī)16-4
學(xué)生姓名
王利
學(xué)號(hào)
8031212421
課題名稱
酒瓶旋蓋機(jī)的設(shè)計(jì)
起止時(shí)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(jī)又叫封蓋機(jī)、壓蓋機(jī)或者鎖蓋機(jī)，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(jì)主要內(nèi)容有：
1.利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)底座上升頂緊瓶蓋頂端，配合鎖口裝置自動(dòng)完成鎖蓋，使其達(dá)到完美的鎖蓋效果；
2. 本機(jī)全部利用機(jī)械傳動(dòng)，要求具有鎖口質(zhì)量穩(wěn)定，安裝簡(jiǎn)單，使用調(diào)整方便，維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
擬定工作進(jìn)度（以周為單位）
第1周—第2周 通過(guò)查找文獻(xiàn)資料，了解旋蓋機(jī)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀。
第2周—第5周 設(shè)計(jì)旋蓋機(jī)的總體方案。
第6周—第9周 對(duì)旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第12周 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，對(duì)部分問(wèn)題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯。
主要參考文獻(xiàn)
[1] 楊可楨,程光蘊(yùn),李仲生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006
[2] 黃穎為.包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].北京：化工出版社，2007
[3] 澎國(guó)勛.包裝機(jī)械淺論.北京：機(jī)械工業(yè)大學(xué)出版社，1990
[4] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三卷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006
[5] 劉家仁.機(jī)械設(shè)計(jì)常用元件手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008
[6] 王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008
[7] 王珂.單頭全自動(dòng)鎖蓋機(jī)的研究[J].導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù). 1994年5期:63-67
[8] 申祥劭.新型口服液灌裝扎蓋機(jī)的研究[J].醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)，2005年66期:32-34
任務(wù)下達(dá)人（簽字）
年 月 日
任務(wù)接受人意見(jiàn)
任務(wù)接受人簽名
年 月 日
注：1、此任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書(shū)須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書(shū)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(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 王利
學(xué) 號(hào) 8031212421
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(dòng)化
班 級(jí) 16-4
指導(dǎo)老師 安靜
日 期
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
3
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
前 言
旋蓋機(jī)是自動(dòng)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(kāi)啟方便及開(kāi)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(dòng)酒瓶旋蓋機(jī)是利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)底座上升頂緊瓶蓋頂端，配合鎖口裝置自動(dòng)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(jiǎn)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(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。具有一定的市場(chǎng)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(guó)內(nèi)外相關(guān)情況 2
1.4重點(diǎn)研究關(guān)鍵問(wèn)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(dòng)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)牟牧希萜?，施以保護(hù)物品的技術(shù)。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、我國(guó)國(guó)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(duì)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(dòng)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(duì)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(dòng)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(chǔ)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。包裝機(jī)械行業(yè)是一個(gè)市場(chǎng)潛力很大的新興行業(yè)，面臨著巨大的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)和極好的發(fā)展機(jī)會(huì)。
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(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)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(guó)包裝工業(yè)發(fā)展極慢。我國(guó)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(guó)包裝機(jī)械總體水平要比發(fā)達(dá)國(guó)家落后20年，國(guó)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(duì)于包裝制品工業(yè)，包裝機(jī)械是我國(guó)包裝工業(yè)的優(yōu)勢(shì)。
1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)情況
提高自動(dòng)化程度是包裝機(jī)械發(fā)展重要的趨勢(shì)。產(chǎn)品和產(chǎn)量居世界之首的美國(guó)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(dòng)化操作程序、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)更多用于包裝機(jī)械之中。日本則長(zhǎng)于微電子技術(shù)，用以開(kāi)那個(gè)值包裝機(jī)械，有效地促進(jìn)了無(wú)人操作和自動(dòng)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(guó)也高度重視提高自動(dòng)化程度。幾年前，德國(guó)包裝機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，自動(dòng)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(wèn)題及解決思路
目前國(guó)內(nèi)灌裝生產(chǎn)線中廣泛使用的旋開(kāi)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(wú)法對(duì) 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(dòng)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(guó)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(zhǎng)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(guò)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(dòng)酒瓶旋蓋機(jī)，是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)帶輪來(lái)傳遞動(dòng)力。鎖蓋通過(guò)四個(gè)滾絲輪來(lái)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(chǎng)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(dòng)
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(tái)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(kāi)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(dòng)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(duì)相關(guān)因素進(jìn)行綜合考慮。
(4)旋緊機(jī)要合適：過(guò)緊則用戶不易開(kāi)瓶，影響顧客使用；過(guò)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(dòng)旋蓋機(jī)工作過(guò)程全部利用機(jī)械原理，是利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)瓶身支撐部分頂緊瓶蓋頂端，配合鎖口裝置自動(dòng)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(dòng)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(dòng)旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)分為四個(gè)部分：傳動(dòng)部分、鎖蓋部分、瓶身支撐部分和機(jī)殼部分。
3.1傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)
3.1.1擬定運(yùn)動(dòng)方案
本旋蓋機(jī)的傳動(dòng)部分選擇電機(jī)為動(dòng)力源，如圖 3-1 所示。
工作原理：電機(jī)1通過(guò)帶輪經(jīng)V帶將動(dòng)力傳給主軸上的帶輪3，帶輪3帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。主軸與小齒輪4平鍵連接，從而帶動(dòng)小齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)。小齒輪4與大齒輪5嚙合，帶動(dòng)大齒輪5轉(zhuǎn)動(dòng)。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(dòng)升降軸8上下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)瓶身支撐部分8上下運(yùn)動(dòng)。一方面，鎖蓋部分10由于主軸帶輪3通過(guò)V帶連接帶輪9傳遞動(dòng)力，鎖蓋部分8旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)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(dòng)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(dòng)簡(jiǎn)圖
在本套設(shè)備中，待鎖蓋的酒瓶是隨瓶身支撐部分相對(duì)鎖蓋機(jī)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)的，而相對(duì)瓶身支撐部分靜止。而四個(gè)滾絲輪沒(méi)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(dòng)的圈數(shù)越多瓶口完成鎖蓋之后就會(huì)有一段光邊整形，但是若瓶子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)快則其內(nèi)裝的液體會(huì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)簡(jiǎn)圖
其運(yùn)動(dòng)原理簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)，軸5只能豎直方向上下運(yùn)動(dòng)，所以當(dāng)大齒輪1（圓柱凸輪）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小圓輪2隨凸輪輪廓上下運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(hào)
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(dòng)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(dòng)輪轉(zhuǎn)速和實(shí)際傳動(dòng)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(zhǎng)度Ld
①初定中心a0
本題目沒(méi)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(zhǎng)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(dòng)力傳遞給帶輪1，帶輪1與軸11通過(guò)平鍵連接，從而帶動(dòng)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(duì)壓蓋頭10有向上的壓力，從而推動(dòng)方桿3上的滾輪2沿軸11向上運(yùn)動(dòng)，因?yàn)闈L輪此時(shí)是由小半徑圓柱軸運(yùn)動(dòng)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(guò)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(guò)大可能會(huì)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(wú)誤的沿著瓶口的螺紋軌跡運(yùn)動(dòng)，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(kāi)鎖緊螺母6對(duì)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(kāi)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(kāi)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(jiǎn)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(kāi)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(kāi)偏心定位塊上的螺釘可以移動(dòng)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(zhǎng)，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(jiǎn)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(dòng)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(jiǎn)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(huì)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(jiàn)的方法有自然時(shí)效、人工時(shí)效和振動(dòng)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(duì)深溝球軸承。參照設(shè)計(jì)手冊(cè)，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(dòng)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(dòng)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(cè)》，取；
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取其極大值；
設(shè)該軸承對(duì)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(dòng)載荷值
（4-3）
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，6205軸承的基本額定動(dòng)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(duì)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(zhǎng)度，單位為，A型圓頭平鍵，C型圓頭平鍵這里為鍵的公稱長(zhǎng)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(duì)于C型
公稱轉(zhuǎn)矩為
（4-7）
在傳動(dòng)過(guò)程中，考慮每級(jí)功率傳遞效率為0.9。則過(guò)渡齒輪軸49、凸輪軸28、主軸71的相應(yīng)公稱轉(zhuǎn)矩為：
對(duì)于三根軸來(lái)說(shuō)，過(guò)渡齒輪軸49和凸輪軸28上面的鍵均較為安全。下面對(duì)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiǎn)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(dòng)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(guò)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(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)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(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺，自己要學(xué)習(xí)的東西還有太多?？偟脕?lái)說(shuō)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我體會(huì)到了學(xué)以致用的含義并學(xué)到了更多的知識(shí)。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(lái)會(huì)相對(duì)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(duì)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(guò)有關(guān)這兩個(gè)機(jī)構(gòu)方面的知識(shí)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)更加的鞏固了以前的知識(shí)。本次設(shè)計(jì)中的圓柱凸輪是我第一次遇到，通過(guò)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(dòng)轉(zhuǎn)換為軸向上下的運(yùn)動(dòng)。由于學(xué)識(shí)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(guó)內(nèi)灌裝生產(chǎn)線中廣泛使用的旋開(kāi)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(wú)法對(duì) 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(tái)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(dòng)酒瓶旋蓋機(jī)以電機(jī)為動(dòng)力，進(jìn)過(guò)V帶，齒輪以及凸輪結(jié)構(gòu)帶動(dòng)瓶身支撐部分上下升降，配合旋蓋機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(chǎng)潛力。這次設(shè)計(jì)也提升了對(duì)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(wèn)題直面去解決問(wèn)題的態(tài)度將對(duì)我以后的工作和生活起到巨大的作用。
致 謝
經(jīng)過(guò)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(cuò)誤，設(shè)計(jì)上還有許多考慮不周全的地方，懇請(qǐng)?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(huì)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(duì)我的悉心指導(dǎo)。每次與導(dǎo)師見(jiàn)面的時(shí)候，指導(dǎo)老師總是會(huì)仔細(xì)詢問(wèn)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(guò)郵件來(lái)給我指出錯(cuò)誤并附加說(shuō)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(shí)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(shí)，使自己的知識(shí)儲(chǔ)備得到了升華。你們無(wú)私的奉獻(xiàn)促使我們盡早的成長(zhǎng)起來(lái)，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(huì)。我還要感謝這段時(shí)間同學(xué)們對(duì)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(lái)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(mèng)，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(wú)論是開(kāi)心時(shí)的愉悅，還是失落時(shí)的惆悵；無(wú)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(lè)！愿母校明天會(huì)更好！
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