自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)【金屬罐的卷邊封口鎖蓋】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題 目：
自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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本人謹(jǐn)此承諾，本人所寫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）均由本人獨(dú)立撰寫，無任何抄襲行為。凡涉及他人的觀點(diǎn)材料，均作了注釋。如出現(xiàn)抄襲或侵犯他人知識產(chǎn)權(quán)的情況，愿承擔(dān)由此引起的任何責(zé)任，并接受相應(yīng)的處分。
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年 月 日
設(shè)計(jì)說明書
自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
【摘要】封罐機(jī)是包裝機(jī)械的一種，在食品、藥物等生產(chǎn)中起著重要的作用。本課題所設(shè)計(jì)的封罐機(jī)，主要針對于金屬罐的卷邊封口鎖蓋。它采用電機(jī)作為動(dòng)力源，使用V帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)相結(jié)合的動(dòng)力傳遞方法，選取凸輪實(shí)現(xiàn)雙滾輪的徑向進(jìn)給，分先后兩次對金屬罐體和罐蓋的凸緣進(jìn)行卷合，從而實(shí)現(xiàn)金屬罐的鎖蓋密封。本次設(shè)計(jì)通過到學(xué)校圖書館查閱資料相關(guān)的資料使我進(jìn)一步認(rèn)識了并設(shè)計(jì)了一臺(tái)完整機(jī)器的全過程。鞏固了我學(xué)的知識，為以后的工作打下了一定基礎(chǔ)。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用了autoCAD、UG等軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，從而保證了設(shè)計(jì)的一致性。本機(jī)操作簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，具有一定的市場潛力及應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】封罐機(jī)；包裝機(jī)械；卷邊；凸輪；雙滾輪
Design of Feed System for Automatic Edge-rolling and Tank Sealing Machine
[Abstract] Canner sealing machine is a kind of packaging machinery, which plays an important role in the production of food, medicine and so on. The sealing machine designed in this subject is mainly aimed at the crimping sealing cover of metal cans. It uses motor as power source, uses V-belt drive and gear drive combined power transmission method, chooses cam to realize the radial feed of double rollers, and coils the flange of metal tank body and cover twice in succession, thus realizing the locking seal of metal tank. This design makes me know and design a complete machine through consulting relevant materials in the school library. I have consolidated my knowledge and laid a foundation for future work. In this graduation project, autoCAD, UG and other software are used to assist the design, thus ensuring the consistency of the design. The machine is simple to operate and compact in structure. It has certain market potential and application value.
[Key words] Can Sealer; Packaging Machinery; Edge Rolling; Cam; Double Rolle
目 錄
第一章 前 言 3
1.1封罐機(jī)的簡介 3
1.2課題研究的背景 3
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 4
1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 4
1.3.2 國外研究現(xiàn)狀 4
1.3.3 我國包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)面臨的問題 5
1.3.4包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向 5
1.4 封罐包裝機(jī)械的特點(diǎn)與功用 6
1.4.1 封罐包裝機(jī)的特點(diǎn) 6
1.4.2封罐包裝機(jī)的功用 7
1.5 包裝機(jī)械的分類 8
1.6 課題的意義 9
1.7 研究的方法及技術(shù)路線 9
1.7.1研究方法 9
1.7.2研究技術(shù)路線 10
1.8 本文研究的主要內(nèi)容 10
1.8.1基本框架 10
1.8.2研究的重點(diǎn)和難點(diǎn) 10
1.8.3擬解決的關(guān)鍵問題 10
第二章 自動(dòng)卷邊封罐機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案 11
2.2 總體方案的選擇 11
2.2.2 卷邊滾輪的分析 12
2.2.3 卷封機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)確定 12
第三章 自動(dòng)封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
3.1 進(jìn)給系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 14
3.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì) 15
3.3 鎖蓋部分的設(shè)計(jì) 16
3.4 支撐部分的設(shè)計(jì) 17
第四章 主要零部件的結(jié)構(gòu)的計(jì)算與校核 18
4.1 軸承的校核 18
4.2 鍵的校核 21
4.3 傳動(dòng)軸的校核 22
總 結(jié) 25
參考文獻(xiàn) 26
致 謝 27
第一章 前 言
1.1封罐機(jī)的簡介
封罐機(jī)是指能完成全部或部分產(chǎn)品和商品包裝過程的機(jī)械。包裝過程包括充填、裹包、封口等主要工序，以及與其相關(guān)的前后工序，如清洗、堆碼和拆卸等。此外，包裝還包括計(jì)量或在包裝件上蓋印等工序。使用機(jī)械包裝產(chǎn)品可提高生產(chǎn)率,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要，并滿足清潔衛(wèi)生的要求。
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(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)品的市場競爭力，帶來更大的經(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(huì)。
1.2課題研究的背景
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動(dòng)著機(jī)械工業(yè)制造裝備領(lǐng)域不斷向著高效率、高精度、低成本、高可靠性方向前進(jìn)。傳動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)械工業(yè)體系中占據(jù)著重要位置[1]。驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)在加工、裝配、測量等各工業(yè)領(lǐng)域都起到了重要的作用[2]。
在許多機(jī)械設(shè)備中，特別是自動(dòng)機(jī)和半自動(dòng)機(jī)中，由于生產(chǎn)工藝的要求，往往需要機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)周期性的轉(zhuǎn)位、分度動(dòng)作以及做帶有瞬時(shí)停歇或停歇區(qū)的間歇性運(yùn)動(dòng)[3]。
雖然現(xiàn)在電氣控制廣泛應(yīng)用，很多間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以被更精確的伺服電機(jī)取代，但間歇機(jī)構(gòu)，尤其是不完全齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、工作可靠、可以承受一定的沖擊載荷，設(shè)計(jì)時(shí)從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間的比例可以在較大范圍內(nèi)變化，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中仍然被很廣泛的應(yīng)用[4]。
本次設(shè)計(jì)的是自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)，自動(dòng)卷邊封罐機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過進(jìn)給系統(tǒng)間歇進(jìn)給帶動(dòng)罐體和罐蓋進(jìn)入自動(dòng)卷邊封罐機(jī)機(jī)頭位置進(jìn)行卷邊封罐。進(jìn)給系統(tǒng)主要由軸、齒輪和間歇機(jī)構(gòu)組成，負(fù)責(zé)罐體和罐蓋的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，要求間歇上料和有序的下料。
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國的包裝機(jī)械起步于20世紀(jì)50年代，20世紀(jì)70年代末期逐步發(fā)展后形成了包裝機(jī)械行業(yè)，當(dāng)時(shí)金屬包裝行業(yè)的企業(yè)數(shù)量不多，且以中小企業(yè)為主[5]。隨著改革開放，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國的金屬包裝行業(yè)具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，外商紛紛來投資，民營企業(yè)大量引進(jìn)國外的先進(jìn)設(shè)備，我國制罐業(yè)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。
經(jīng)過改革開放后30多年的發(fā)展，雖然我國制罐機(jī)械企業(yè)的制造能力得到了大幅提高，但還是存在不少問題。
我國大部分制罐機(jī)械企業(yè)規(guī)模偏小，科研經(jīng)費(fèi)投入不多，自主研發(fā)能力薄弱。由于我國的產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合機(jī)制沒有真正形成，高校和科研機(jī)構(gòu)的研究方向很多不符合企業(yè)的實(shí)際需求，導(dǎo)致高校和科研機(jī)構(gòu)的研究成果很難轉(zhuǎn)移到企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的科技成果轉(zhuǎn)化率只有25%左右，產(chǎn)業(yè)化率還不到5%，而發(fā)達(dá)國家的科技成果轉(zhuǎn)化率能達(dá)到80%[6]。制罐機(jī)械企業(yè)自身擁有的自主知識產(chǎn)權(quán)又很少，所以制罐機(jī)械企業(yè)主要還是處于仿制階段，基本上就是對國外的設(shè)備進(jìn)行測繪然后稍加改進(jìn)[7]。
我國制罐機(jī)械行業(yè)整體利潤不高，導(dǎo)致優(yōu)秀人才匱乏，造成制罐機(jī)械行業(yè)整體技術(shù)水平不高。制罐機(jī)械企業(yè)的新產(chǎn)品缺少技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)手段落后，不能及時(shí)提供客戶需要的產(chǎn)品。
現(xiàn)在我國已經(jīng)是制罐機(jī)械制造大國但還不是強(qiáng)國，要成為制罐機(jī)械強(qiáng)國，必須走規(guī)模化、專業(yè)化生產(chǎn)的道路。只制造生產(chǎn)技術(shù)含量低的設(shè)備是無法與國外先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行競爭的。
制罐機(jī)械企業(yè)可通過兼并重組或聯(lián)營形成集中化生產(chǎn)和規(guī)?；?jīng)營，提高生產(chǎn)效率，降低成本，最終提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
我國制罐機(jī)械行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)不多，且大多數(shù)為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)通用性不強(qiáng)，對于制罐機(jī)械的普通零件，可以通過制定國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)，制罐機(jī)械企業(yè)只負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)生產(chǎn)核心零件，這樣不僅使得產(chǎn)品的加工周期大幅縮短，還降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，產(chǎn)品更有市場競爭力[8]。
1.3.2 國外研究現(xiàn)狀
自20世紀(jì)末以來，包裝機(jī)械市場競爭程度日趨激烈，競爭形式日趨多樣化。以高新技術(shù)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)創(chuàng)新為特征的無形資本越來越廣泛的被發(fā)達(dá)國家應(yīng)用到經(jīng)濟(jì)利益的獲取中，無形資本在包裝機(jī)械技術(shù)競爭中的作用也日益突出。在科技革命和跨國公司的迅速發(fā)展下，歐盟、美國、日本等發(fā)達(dá)國家不斷改進(jìn)科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，在包裝機(jī)械市場領(lǐng)域取得卓越的成效。
目前，世界各國紛紛加快包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)額競爭步伐，充分利用廣闊的機(jī)械市場，不斷獲取經(jīng)濟(jì)利益。隨著科技和商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，包裝機(jī)械的發(fā)展日趨多樣化和智能化，歐、美、日等發(fā)達(dá)國家，占據(jù)主要的世界包裝機(jī)械市場，出口貿(mào)易額達(dá)70%，搖搖領(lǐng)先于世界其他國家。與此同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，一些發(fā)展中國家的包裝機(jī)械業(yè)也逐步在國際市場占取一席之地。
2004年6月24日，GE Fanuc自動(dòng)化美州公司首次推出了，用以解決包裝機(jī)械制造的SDD方案。它所擁有的控制器具有高超的性能，操作界面便于使用和升級，工廠信息軟件和運(yùn)動(dòng)控制單元緊密聯(lián)系操作，這些功能的使用顯著提高了包裝機(jī)械的工作效率和機(jī)械設(shè)備的利用率。這套方案的提出，使得產(chǎn)品之間的快速轉(zhuǎn)換成為現(xiàn)實(shí)，同時(shí)，設(shè)備使用者可以更靈活獨(dú)立的進(jìn)行生產(chǎn)操作，生產(chǎn)效率兼容性也進(jìn)一步增強(qiáng)。
目前，德國的包裝機(jī)械設(shè)計(jì)已普遍采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。即將機(jī)器單元和圖紙分別以數(shù)據(jù)庫形式和數(shù)字形式存入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)合成三維模型，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，計(jì)算機(jī)三維模型即可輸出生產(chǎn)所需的一系列關(guān)鍵信息。同時(shí)，三維模型還可以在用戶要求下進(jìn)行不斷的修訂。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，大大提高了包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)的效率[9]。
1.3.3 我國包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)面臨的問題
我國包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展的主要問題是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的零散局面。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，我國包裝機(jī)械品種約有1300多種 ，配套數(shù)量少，缺少高精度和大型產(chǎn)品，不能滿足市場需求。產(chǎn)品質(zhì)量差距表現(xiàn)在產(chǎn)品性能穩(wěn)定性和可靠性差，外觀造型不美觀，表面處理粗糙，許多元器件質(zhì)量差、壽命短、可靠性低，影響了整體產(chǎn)品的質(zhì)量；從企業(yè)狀況 看，國內(nèi)包裝機(jī)械行業(yè)缺少龍頭企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品檔次高的企業(yè)不多；從產(chǎn)品開發(fā)看，我國還基本停留在仿制階段，自行開發(fā)能力弱，科研經(jīng)費(fèi)僅占銷售額的1%，而國外高達(dá)8%―10%?？偟膩碚f，我國包裝機(jī)械和國際先進(jìn)的產(chǎn)品相比，在產(chǎn)品的開發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性、服務(wù)等方面的競爭中都處于劣勢。
1.3.4包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向
隨著包裝機(jī)械競爭的日益加劇，包裝機(jī)械在技術(shù)發(fā)展方向上正朝著以下四個(gè)方向發(fā)展：
(1) 機(jī)械功能多元化。
工商業(yè)產(chǎn)品在已趨向精致化及多元化的環(huán)境變化下，多元化、彈性化且具有多種切換功能和包裝機(jī)械方面適應(yīng)市 場需求；
(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化。
充分利用原有機(jī)型模組化設(shè)計(jì)，可在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機(jī)型；
(3)控制智能化。
未來包裝機(jī)械必須具備多功能化、調(diào)整操作簡單等條件，基于電腦的智能型儀器將成為食品包裝控制器發(fā)展的新趨勢；
(4)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)高精度化。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制等關(guān)系到包裝機(jī)械性能的優(yōu)劣，可通過馬達(dá) 、編碼器及數(shù)字控制(NC)、動(dòng)力負(fù)載控制(PLC)等高精密控制器來實(shí)現(xiàn)。并適度地做產(chǎn)品延伸。
另外，我們還應(yīng)該努力做到以下三點(diǎn)：1、加強(qiáng)總量控制，加速與國際接軌。下一步發(fā)展走勢是把多余的調(diào)下 來，把空缺的補(bǔ)進(jìn)去。一是加大開發(fā)力度，進(jìn)行有效投入和生產(chǎn)；二是提倡企業(yè)間建立長期、固定的供求關(guān)系，防止盲目生產(chǎn)、重復(fù)引進(jìn)、重復(fù)布點(diǎn)和自相殘殺的局面出現(xiàn)。同時(shí)，國內(nèi)包裝業(yè)一定要放到世界包裝業(yè)中去發(fā)展 這樣才能加速與國際的接軌，才能全面觀察和體驗(yàn)世界包裝的發(fā)展動(dòng)態(tài)，才能爭取時(shí)間取得更大的市場份額。2 、合理利用資源。首先是合理利用資源，使資金達(dá)到投入優(yōu)化，加大包裝產(chǎn)業(yè)的資金投入量；其次是提高包裝材 料的利用效率，尋找資源節(jié)約的各種途徑，努力發(fā)展適度包裝，改革和禁止過分包裝，節(jié)約包裝材料；重視包裝 技術(shù)改造，發(fā)展周轉(zhuǎn)包裝和回收利用，大力提倡和使用綠色包裝，使包裝發(fā)展與環(huán)境保護(hù)結(jié)合起來。3、包裝材料 向節(jié)能低耗、防污染、高功能方面發(fā)展。加快發(fā)展具備阻隔、耐高低溫、高強(qiáng)度等功能的包裝材料，使其適應(yīng)不 同產(chǎn)品對包裝制品的特殊要求。針對包裝產(chǎn)品的市場需要，不斷提高設(shè)計(jì)開發(fā)能力，重點(diǎn)設(shè)計(jì)開發(fā)新型包裝材料 和替代進(jìn)口材料，縮小包裝制品加工與原材料供應(yīng)不平衡的差距。紙、塑料、玻璃、金屬四大包裝基材的多品種 系列開發(fā)，又要進(jìn)行多種基材的復(fù)合品種開發(fā)。
1.4 封罐包裝機(jī)械的特點(diǎn)與功用
1.4.1 封罐包裝機(jī)的特點(diǎn)
包裝機(jī)械多屬于自動(dòng)機(jī)械，它既具有自動(dòng)機(jī)械的共性，也具有自身的特點(diǎn)，包裝機(jī)械的主要特點(diǎn)如下。
(1) 大多數(shù)包裝機(jī)械種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)速度快，動(dòng)作精度高。為滿足不同的性能要求，對零部件的剛度和表面質(zhì)量等有效高的要求。
(2) 用于食品、藥品等包裝機(jī)械要便于清洗，與食品、藥品接觸的部位要用不銹鋼或經(jīng)過化學(xué)處理的無毒材料組成。
(3) 進(jìn)行包裝作用的工藝力一般都比較小，所以包裝機(jī)械的電動(dòng)機(jī)功率較小。
(4) 包裝機(jī)械一般都采用無級變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度，調(diào)節(jié)包裝機(jī)的生產(chǎn)能力。因?yàn)橛绊懓b質(zhì)量的因素很多，諸如包裝機(jī)的工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，工作環(huán)境的溫度、濕度，包裝材料和包裝物得質(zhì)量等。所以，為了便于機(jī)器的調(diào)整，滿足包裝質(zhì)量和生產(chǎn)能力的需要，往往把包裝機(jī)設(shè)計(jì)成無極可調(diào)的，即采用無極變速裝置，某些零件還設(shè)計(jì)成可調(diào)整的。
(5) 包裝機(jī)械是特殊種類的專業(yè)機(jī)械，使用需求數(shù)量有限。為了便于制造和維修，減少設(shè)備的投資，在各種包裝機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)注意通用性以及多功能性。
1.4.2封罐包裝機(jī)的功用
包裝是產(chǎn)品進(jìn)入流通領(lǐng)域的必要條件，而實(shí)現(xiàn)包裝的主要手段是使用包裝機(jī)械。隨著時(shí)代的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，包裝機(jī)械在包裝領(lǐng)域中正起著越來越大的作用，其主要作用有以下幾點(diǎn)：
(1) 可大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率滑臺(tái)式吸塑封口機(jī)機(jī)械包裝比手工包裝快得多，如糖
果包裝，手工包糖1min只能包十幾塊，而糖果包裝機(jī)每分鐘可達(dá)數(shù)百塊甚至上千塊，提高效率數(shù)十倍。
(2) 能有效地保證包裝質(zhì)量機(jī)械包裝可根據(jù)包裝物品的要求，按照需要的形態(tài)、大小，得到規(guī)格一致的包裝物，而手工包裝是無法保證的。這對出口商品尤為重要，只有機(jī)械包裝，才能達(dá)到包裝規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化，符合集合包裝的要求。
(3) 能實(shí)現(xiàn)手工包裝無法實(shí)現(xiàn)的操作有些包裝操作，如真空包裝、充氣包裝、貼體包裝、等壓灌裝等，都是手工包裝無法實(shí)現(xiàn)的，只能用機(jī)械包裝實(shí)現(xiàn)。
(4) 可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件手工包裝的勞動(dòng)強(qiáng)度很大，如用手工包裝體積大、重量重的產(chǎn)品，既耗體力，又不安全；而對輕小產(chǎn)品，由于頻率較高，動(dòng)作單調(diào)，易使工人得職業(yè)病。折盒機(jī)
(5) 有利于工人的勞動(dòng)保護(hù)對于某些嚴(yán)重影響身體健康的產(chǎn)品，如粉塵嚴(yán)重、有毒的產(chǎn)品,有刺激性、放射性的產(chǎn)品，用手工包裝難免危害健康，而機(jī)械包裝則可避免，且能有效地保護(hù)環(huán)境不被污染。
(6) 可降低包裝成本，節(jié)省貯運(yùn)費(fèi)用對松散產(chǎn)品，如棉花、煙葉、絲、麻等，采用壓縮包裝機(jī)壓縮打包，可大大縮小體積，從而降低包裝成本。同時(shí)由于體積大為縮小，節(jié)省倉容，減少保管費(fèi)用，有利于運(yùn)輸。
(7) 能可靠地保證產(chǎn)品衛(wèi)生某些產(chǎn)品，如食品、藥品的包裝，根據(jù)衛(wèi)生法是不允許用手工包裝的，因?yàn)闀?huì)污染產(chǎn)品，而機(jī)械包裝避免了人手直接接觸食品、藥品，保證了衛(wèi)生質(zhì)量。
(8) 可促進(jìn)相關(guān)工業(yè)的發(fā)展包裝機(jī)械是一門綜合性科學(xué)，它涉及到材料、工藝、設(shè)備、電子、電器、自動(dòng)控制等多種學(xué)科，要求各相關(guān)學(xué)科同步、協(xié)調(diào)地發(fā)展，任何學(xué)科的問題都將影響包裝機(jī)械的整體性能。因此，包裝機(jī)械的發(fā)展將有力地促進(jìn)相關(guān)學(xué)科的進(jìn)步。
另外，為適應(yīng)包裝機(jī)械高速包裝的需要，其相關(guān)的前后工序也勢必與之適應(yīng)，也就推動(dòng)了相關(guān)工序的同步發(fā)展。
1.5 包裝機(jī)械的分類
2003年，國家標(biāo)準(zhǔn)局在1986年標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，修訂了包裝機(jī)械的分類標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn) (GB/T 19357-2003) 以包裝機(jī)械產(chǎn)品的主要功能的不同作為劃分類別的原則，對包裝機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行分類。各類產(chǎn)品定義詳見GB/T 4122.1 和 GB/T 4122.2，在同一類別中的包裝機(jī)械產(chǎn)品按其功能原則進(jìn)行進(jìn)一步劃分。新的包轉(zhuǎn)機(jī)械分類和定義如表1所示。
表 1 包裝機(jī)械分類和定義
Table 1 Packaging machinery classification and definition
分類
定義
充填機(jī)(filling machine)
將產(chǎn)品按預(yù)定量充填到包裝容器內(nèi)的機(jī)器
罐裝機(jī)械(filling machine)
將液體按預(yù)定量灌注到包裝容器內(nèi)的機(jī)器
封口機(jī)械(sealing machine, closing machine)
在包裝容器內(nèi)盛裝產(chǎn)品后，對容器進(jìn)行封口的機(jī)器
裹包機(jī)械(wrapping machine)
用撓性包裝材料裹包產(chǎn)品所有或局部表面的機(jī)器
多功能包裝機(jī)(multifunction packaging machine)
在一臺(tái)整機(jī)上可以完成兩個(gè)或兩個(gè)以上包裝工序的機(jī)器
貼標(biāo)機(jī)械(labeling machine)
采用膠黏劑將標(biāo)簽貼在包裝件或產(chǎn)品上的機(jī)器
清洗機(jī)械(cleaning machine)
對包裝容器、包裝材料、包裝輔助物及包裝件進(jìn)行清洗，以達(dá)到預(yù)期清潔度得機(jī)器
干燥機(jī)械(drying machine)
對包裝容器、包裝材料以及包裝件上的水分進(jìn)行去除以達(dá)到預(yù)期干燥程度的機(jī)器
殺菌機(jī)械(sterilization machine)
對產(chǎn)品、包裝容器、包裝材料、包裝輔助物以及包裝件等上的微生物進(jìn)行殺滅，使其降低到允許范圍內(nèi)的機(jī)器
捆扎機(jī)械(strapping machine)
使用捆扎帶或者繩捆扎產(chǎn)品或包轉(zhuǎn)件，然后收緊并將捆扎帶兩端通過熱效應(yīng)熔融或使用包裝扣等材料連接好的機(jī)器
集裝機(jī)械(collect the machinery of installing )
將包裝單元集成或分解，形成一個(gè)合適的搬運(yùn)單元的機(jī)器
輔助包裝設(shè)備(auxiliary packaging equipment)
對包裝材料、包裝容器、包裝輔助物、或包裝件執(zhí)行非主要包裝工序的有關(guān)功能的機(jī)器
包裝材料制造機(jī)械(package material making machine)
專門直接用于包裝材料制造的機(jī)器
包裝容器制造機(jī)械(the packaging container makes machinery)
如：桶、罐、盒、箱、瓶、袋的機(jī)器
1.6 課題的意義
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。
1.7 研究的方法及技術(shù)路線
1.7.1研究方法
（1）通過查閱相關(guān)資料，掌握封罐機(jī)的主要參數(shù)。
（2）充分考慮已有封罐機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)來確定封罐機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，對現(xiàn)有裝置的不足進(jìn)行分析。
（3）對設(shè)計(jì)的封罐機(jī)進(jìn)行修改和優(yōu)化，最終設(shè)計(jì)出能滿足要求的封罐機(jī)。
1.7.2研究技術(shù)路線
（1）根據(jù)題目和原始數(shù)據(jù)查看相關(guān)資料，了解當(dāng)今國內(nèi)外封罐機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景，撰寫文獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告。
（2）根據(jù)產(chǎn)品功能和技術(shù)要求提出多種設(shè)計(jì)方案，對各種方案進(jìn)行綜合評價(jià)，從中選擇較好的方案，再對所選擇的方案做進(jìn)一步的修改或優(yōu)化，最終確定總體設(shè)計(jì)方案。
（3）具體設(shè)計(jì)封罐機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置、工作裝置等。
（4）對所設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)中的重要零件進(jìn)行校核計(jì)算，如齒輪、軸、軸承等，保證設(shè)計(jì)的合理性和可行性。；
（5）繪制零件圖、裝配圖，完成要求的圖紙量；
（6）整理各項(xiàng)設(shè)計(jì)資料，撰寫論文。
1.8 本文研究的主要內(nèi)容
（1）分析自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)要求；
（2）設(shè)計(jì)合理的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使之滿足罐體間歇進(jìn)給的封罐需求；
（3）計(jì)算罐體間歇進(jìn)給的數(shù)據(jù)參數(shù)；
（4）具體要求：裝配圖一份，零件圖若干。
1.8.1基本框架
（1）自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)；
（2）自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)供罐傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
（3）自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)六槽輪盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)計(jì)；
（4）自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)封罐上下料控制的設(shè)計(jì)。
1.8.2研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)
（1）自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
（2）自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式的設(shè)計(jì)；
（3）自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)供罐傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
1.8.3擬解決的關(guān)鍵問題
（1）自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)六槽輪盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)控制方案；
（2）自動(dòng)卷邊封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)確保罐體送入機(jī)頭進(jìn)行封罐。
第二章 自動(dòng)卷邊封罐機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案
2.1 自動(dòng)卷邊封罐機(jī)的要求
該自動(dòng)卷邊封罐機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)要求有：
封罐機(jī)可以穩(wěn)定的自動(dòng)完成瓶罐的卷邊封口工作
2.2 總體方案的選擇
2.2.1 封罐機(jī)的工作原理
用兩個(gè)溝槽形狀不同的滾輪，分先后兩次對罐體和罐蓋的凸緣進(jìn)行卷合，使罐體與罐蓋的周邊牢固地緊密鉤合而形成的五層(罐蓋三層、罐體兩層)馬口鐵皮的卷邊縫的過程,稱作二重卷邊。為了提高罐體與罐蓋的密封性,在蓋子內(nèi)側(cè)預(yù)先涂上一層彈性膠膜(如硫化乳膠)或其它填充材料。
二重卷邊大都采用滾輪進(jìn)行兩次滾壓作業(yè)來完成。第一次作業(yè)又稱頭道卷邊,如圖1 所示。
圖 1 頭道卷邊
Fig.1 Crimping the first bend
在未卷邊前的位置如實(shí)線所示,頭道卷邊結(jié)束后則如虛線所示。開始時(shí),頭道卷邊滾輪首先靠攏并接近罐蓋,接著壓迫罐蓋與罐體的周邊逐漸卷曲并相互逐漸鉤合。當(dāng)沿徑向進(jìn)給3.2mm左右時(shí),頭道卷邊滾輪立即離開,其時(shí)二道卷邊滾輪繼續(xù)沿罐蓋的邊緣移動(dòng),如圖2 所示。
圖 2 二道卷邊
Fig.2 Crimping the second bend
二道卷邊開始位置如圖(a)示,結(jié)束位置如圖(b)示。二道卷邊能使罐蓋和罐體的鉤合部分進(jìn)一步受壓變形緊密封合,其沿徑向進(jìn)給量為0.8mm左右。兩次進(jìn)給量共約4mm。由此可見，頭道和二道卷邊滾輪的結(jié)構(gòu)形狀顯然不同。通常，頭道卷邊滾輪的溝槽窄而深，而二道卷邊滾輪的溝槽則寬而淺。
2.2.2 卷邊滾輪的分析
為了形成二重卷邊縫,作為執(zhí)行構(gòu)件的卷邊滾輪,相對于罐身必須完成某種特定的運(yùn)動(dòng)。若卷封圓形罐,卷邊滾輪相對罐身應(yīng)同時(shí)完成兩種運(yùn)動(dòng),即周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
若卷封異形罐,卷邊滾輪相對罐身應(yīng)同時(shí)完成三種話動(dòng),即周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和按異形罐的外形輪廓作的仿型運(yùn)動(dòng)。
?為使罐蓋與罐體的周邊逐漸卷曲變形,每封一只罐身卷邊滾輪需繞罐身旋轉(zhuǎn)多圈,而實(shí)際的有效圈數(shù)(從觸及罐蓋開始真正用于卷封工藝的圈數(shù))應(yīng)由單位徑向進(jìn)給量來確定,一般取頭道為每圈lmm左右,二道為每圈0.5mm左右 。
2.2.3 卷封機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)確定
兩道卷邊滾輪相對罐身所作的卷邊運(yùn)動(dòng)是由卷封機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的,由于實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)動(dòng)有多種組合方式,因而出現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的卷封機(jī)構(gòu)。
1. 完成周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的兩種結(jié)構(gòu)形式
(1) 罐體與罐蓋被固定不動(dòng),卷邊滾輪繞其旋轉(zhuǎn)。目前的卷邊封口機(jī)大都屬于這種結(jié)構(gòu)形式。
(2) 罐體與罐蓋繞軸自轉(zhuǎn),而卷邊滾輪不繞罐作周向旋轉(zhuǎn)。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),若用于實(shí)罐卷封則其內(nèi)裝的液料形成旋轉(zhuǎn)拋物面,易從罐口流出,從而限制了它的自轉(zhuǎn)速度以及生產(chǎn)能力的提高。
為簡化分析,暫不考慮罐身加蓋及其公轉(zhuǎn)等的影響,欲保證內(nèi)裝液料不外溢,可根據(jù)流體力學(xué)的有關(guān)理論近似求出罐身的最高自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 ,供設(shè)計(jì)估算參考,即
式中: —罐身的內(nèi)半徑;
h—罐內(nèi)的頂隙高度；
g—重力常數(shù)。
相應(yīng)的最高生產(chǎn)能力Qmax近似可取為
式中: j—卷邊封口機(jī)的頭數(shù)；
n—根據(jù)卷封工藝要求,確定每封一罐所需的罐身自轉(zhuǎn)數(shù)
2. 完成徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的三種結(jié)構(gòu)形式
(1) 偏心套筒作原動(dòng)件。由于封盤與偏心套筒有速差,使得封盤上的卷邊滾輪相對于轉(zhuǎn)軸(即罐體中心線)的距離不斷變化,從而使卷邊滾輪也產(chǎn)生了相應(yīng)的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
(2) 行星齒輪偏心銷軸作原動(dòng)件。該結(jié)構(gòu)封盤上均布著四只行星齒輪,與封盤一起繞中心齒輪公轉(zhuǎn)。由于封盤與中心齒輪存在速差,故形成差動(dòng)輪系,遂使行星齒輪連同與其固聯(lián)的偏心銷軸在公轉(zhuǎn)的同時(shí)又作自轉(zhuǎn),從而使與偏心銷軸鉸支的卷邊滾輪既能繞罐體作周向旋轉(zhuǎn),同時(shí)又能產(chǎn)生徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其中,兩只頭道卷邊滾輪和兩只二道卷邊滾輪,分別呈對稱分布狀態(tài)。
(3) 凸輪作原動(dòng)件。該結(jié)構(gòu)卷邊滾輪隨罐體繞中心齒輪公轉(zhuǎn)的過程中,由固定凸輪通過擺桿驅(qū)使卷邊滾輪相對于罐體作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。對于罐體被固定的卷邊封口機(jī),為使卷邊滾輪能完成相對罐體的周向旋轉(zhuǎn)及徑向進(jìn)給的復(fù)合運(yùn)動(dòng),則不能再單獨(dú)采用固定凸輪與擺桿作原動(dòng)件,而得改用差速凸輪機(jī)構(gòu)。
以上三種實(shí)現(xiàn)徑向進(jìn)給的形式，其中前兩種以偏心結(jié)構(gòu)形式使卷邊滾輪實(shí)現(xiàn)徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、加工制造方便的優(yōu)點(diǎn)，但徑向進(jìn)給不能任意控制，進(jìn)給速度不均勻，真正用于卷封工藝的時(shí)間少，無光邊整形過程，工藝性能較差。最后一種可根據(jù)卷封工藝要求設(shè)計(jì)凸輪曲線，因而能控制徑向進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在二道卷封后可增加一段光邊整形，且卷封工藝角可大大增加，因而卷封工藝性能好，生產(chǎn)能力高，但結(jié)構(gòu)較大，磨損快，影響卷封精度。此結(jié)構(gòu)即適用于卷封圓形罐，也可用于異性罐。
本課題擬選擇的方案為雙滾輪(頭道滾和二道滾輪各一個(gè))、單機(jī)頭、瓶身隨壓頭繞瓶身中心自傳，固定凸輪通過擺桿驅(qū)動(dòng)使卷邊雙滾輪相對于瓶身作徑向進(jìn)給，從而實(shí)現(xiàn)卷邊鎖蓋。
第三章 自動(dòng)封罐機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 進(jìn)給系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
本封罐機(jī)的傳動(dòng)部分選擇電機(jī)為動(dòng)力源。如圖 3 所示
電機(jī)14通過帶輪13經(jīng)V帶將動(dòng)力傳給帶輪7，帶輪7帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。帶輪7和帶輪13為聯(lián)動(dòng)帶輪，可以實(shí)現(xiàn)3級可傳動(dòng)調(diào)，比較市場上產(chǎn)品種類繁多，可增加封罐機(jī)得適用能力。4為壓蓋頭，1為瓶托，瓶托將瓶頂在壓蓋頭上面，主軸帶動(dòng)壓蓋頭旋轉(zhuǎn)，從而使瓶同其一起繞主軸旋轉(zhuǎn)，主軸經(jīng)過傳動(dòng)齒輪9，過渡傳動(dòng)齒輪9,10將動(dòng)力傳給齒輪12，從而帶動(dòng)凸輪軸11及凸輪17轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪旋轉(zhuǎn)使擺桿16繞旋轉(zhuǎn)軸15擺動(dòng)，從而使連接在擺桿另一端的滾輪3完成徑向進(jìn)給，從而完成鎖蓋作業(yè)。
圖 3 傳動(dòng)部分
Fig .3 Transmission parts
在本套設(shè)備中，待鎖蓋的容器是在轉(zhuǎn)動(dòng)的，而雙滾輪沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，只是通過凸輪以及擺桿實(shí)現(xiàn)徑向進(jìn)給。因?yàn)榭紤]到雙滾輪每徑向進(jìn)給一次就要完成一次鎖蓋作業(yè)，所以每次徑向進(jìn)給瓶子必須旋轉(zhuǎn)1圈以上，瓶子轉(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)速度和滾輪每一次進(jìn)給瓶子的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。
3.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)電機(jī)的速度ω0的速度為1400轉(zhuǎn)/min，主軸轉(zhuǎn)速3級可調(diào)，但選擇最慢速度時(shí)，軸的轉(zhuǎn)速ω6的速度為：
凸輪軸的轉(zhuǎn)速為：
即每分鐘雙滾輪徑向進(jìn)給61.9次，滿足工作能力1200瓶/小時(shí)的要求；
滾輪每次進(jìn)給，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)為：
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。
3.3 鎖蓋部分的設(shè)計(jì)
瓶身的轉(zhuǎn)動(dòng)情況見傳動(dòng)部分。下面介紹滾輪徑向推進(jìn)的方法。
圖 4 凸輪驅(qū)動(dòng)滾輪做徑向進(jìn)給
Fig .4 Cam driven roller do radial feeding
本課題選擇由凸輪驅(qū)動(dòng)滾輪做徑向進(jìn)給的辦法來實(shí)現(xiàn)徑向進(jìn)給。如圖4所示。凸輪6為頭道滾輪3的驅(qū)動(dòng)凸輪，凸輪7為二道滾輪1的驅(qū)動(dòng)凸輪，分別經(jīng)過擺桿4和8繞其旋轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)滾輪的徑向進(jìn)給，對瓶子2的瓶蓋進(jìn)行鎖蓋作業(yè)，凸輪6和凸輪7的安裝有一錯(cuò)位，因?yàn)轭^道滾輪3和二道滾輪1不能同時(shí)進(jìn)給，并且有一定的時(shí)間順序以及先后順序，即先頭道滾輪進(jìn)給，再二道滾輪進(jìn)給，并且二道滾輪要在頭道滾輪進(jìn)給完成之后由拉簧5將其拉回復(fù)位后進(jìn)給。兩個(gè)凸輪旋轉(zhuǎn)一周，頭道滾輪和二道滾輪分別徑向進(jìn)給一次，即完成一次鎖蓋作業(yè)。
本課題選擇二重卷邊的形式來實(shí)現(xiàn)鎖蓋功能，形成密封的二重卷邊的條件離不開四個(gè)基本要素，即圓邊后的瓶蓋、具有翻邊的瓶身、蓋鉤內(nèi)的膠膜和具有卷邊性能的封罐機(jī)。
為了形成良好的卷邊形狀，必須使卷邊機(jī)構(gòu)的每一個(gè)部件都處于正確的相對位置，為此要求：頭道和二道卷邊滾輪要有正常的溝槽形狀和合適的卷封壓力；在卷封過程中，夾持瓶身瓶蓋的壓頭要有正確的形狀和位置，托盤要有合適的退壓力和正確的均衡位置。
3.4 支撐部分的設(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。瓶身支撐部分的機(jī)構(gòu)圖5所示。
圖 5 瓶身支撐部分
Fig . 5 Support part of the bottle
在套筒部分采用螺紋連接，這樣可以根據(jù)瓶身的高度方便調(diào)節(jié)支撐的高度。托盤用推力球軸承支撐，這樣瓶托上面的瓶子和瓶托一起壓緊瓶子之后可以隨上壓頭旋轉(zhuǎn)。推力球軸承座由壓簧支撐，可以配合上壓頭一起有效的將瓶子加持住。
第四章 主要零部件的結(jié)構(gòu)的計(jì)算與校核
4.1 軸承的校核
(1). 瓶托推力球軸承51204的校核：
圖 6 推力球軸承51204
Fig .6 Thrust ball bearings 51204
參照設(shè)計(jì)手冊，本課題中根據(jù)尺寸需要，所選推力球軸承型號為51204。并設(shè)定其預(yù)期工作壽命為5000h。
在封罐機(jī)中，該軸承的作用是承受軸向載荷?，F(xiàn)估算其軸向載荷大小。
參照裝配圖，可以發(fā)現(xiàn)，該軸承所受載荷主要來自壓頭壓緊瓶身時(shí)，彈簧所提供的夾緊力。
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式13-5，以小時(shí)數(shù)表示軸承壽命（單位為h）為
實(shí)際工作中，考慮瓶子本身的承受載荷的能力，壓緊力不會(huì)太大。但是為了計(jì)算需要，將壓緊力取為一瓶裝滿1000Ml水的瓶子的重力的20倍。
轉(zhuǎn)速取和壓頭一樣的速度
則所需軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷（單位為N）可根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式13-5計(jì)算得出：
參照GB/T 301-1995知推力球軸承51204：
基本額定動(dòng)載荷
基本額定靜載荷
故選擇該推力球軸承符合設(shè)計(jì)要求。
(2). 主軸推力球軸承51206的校核：
圖 7 推力球軸承51206
Fig .7 Thrust ball bearings 51206
參照設(shè)計(jì)手冊，本課題中根據(jù)尺寸需要，所選推力球軸承型號為51206。并設(shè)定其預(yù)期工作壽命為5000h。
在封罐機(jī)中，該軸承的作用是承受軸向載荷?，F(xiàn)估算其軸向載荷大小。
參照裝配圖，可以發(fā)現(xiàn)，該軸承所受載荷主要來自壓頭壓緊瓶身時(shí)，彈簧所提供的夾緊力。
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式13-5，以小時(shí)數(shù)表示軸承壽命（單位為h）為
將軸的重量按照一個(gè)鋼質(zhì)的圓柱體來計(jì)算。圓柱體的各項(xiàng)參數(shù)按照大值取。
則：
圓柱體的高
圓柱體半徑
根據(jù)圓柱體質(zhì)量公式
由圓柱體各項(xiàng)參數(shù)得：
考慮安全性，將以上質(zhì)量均放大5倍，則總質(zhì)量
轉(zhuǎn)速
則所需軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷（單位為N）可根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式13-5計(jì)算得出：
參照GB/T 301-1995知推力球軸承51206：
基本額定動(dòng)載荷
基本額定靜載荷
故選擇該推力球軸承符合設(shè)計(jì)要求。
(3). 凸輪軸深溝球軸承6205的校核：
圖 8 深溝球軸承6205
Fig .8 Deep groove ball bearings 6205
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。
在封罐機(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
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
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)》，取；
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，取；
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(dòng)載荷值
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》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
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
普通平鍵（C型）的強(qiáng)度條件為
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；
——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
在傳動(dòng)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
故此主軸71上鍵安全。
4.3 傳動(dòng)軸的校核
根據(jù)軸的強(qiáng)度條件
=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 9 主軸的結(jié)構(gòu)圖
Fig .9 Spindle structure
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
前以確定主軸的材料為Q235A， 。因此，
故主軸安全。
總 結(jié)
本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)卷邊封罐機(jī)以電機(jī)為動(dòng)力，進(jìn)過V帶，齒輪以及凸輪結(jié)構(gòu)帶動(dòng)雙滾輪運(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)值及市場潛力。
此畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對大學(xué)四年學(xué)習(xí)的總結(jié)和考驗(yàn)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)總和運(yùn)用了我大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識和理論知識。通過本次設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步認(rèn)識了并設(shè)計(jì)了一臺(tái)完整機(jī)器的全過程。鞏固了我學(xué)的知識，為以后的工作打下了一定基礎(chǔ)。
由于本次是基于理論的，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)成果如用于實(shí)踐生產(chǎn)中會(huì)造成或多或少的材料浪費(fèi)，也可能會(huì)有設(shè)計(jì)不過合理的地方，導(dǎo)致機(jī)器不能正常工作。
總的來說通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)也有一些心得：設(shè)計(jì)中，曾多次到學(xué)校圖書館查閱資料相關(guān)的資料，使我增強(qiáng)了個(gè)人查閱資料的能力，還讓我開闊了視野。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用了autoCAD、UG等軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，讓我對這些的理解和熟悉程度得到很好的提高。在設(shè)計(jì)過程出現(xiàn)了一些客觀不足的問題，沒有實(shí)踐的條件，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
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致 謝
轉(zhuǎn)眼間，大學(xué)四年匆匆而過，時(shí)間是短暫的，但是其點(diǎn)點(diǎn)滴滴卻一輩子留在我的記憶中。依然記得自己剛步入大學(xué)時(shí)候的迷茫；與舍友一塊去探秘美麗的校園；在自己生病的時(shí)候，舍友陪我看病、給我送飯的場景；在自己遇到生活上或者學(xué)習(xí)上的困難時(shí)候，老師不斷地在精神上給予引導(dǎo)；現(xiàn)在的我只想對你們說聲感謝！感謝生命種有你們。
我的舍友們，是你們陪伴我走過大學(xué)四年的時(shí)光，陪我走過人生中最輝煌的時(shí)刻，同時(shí)也是我最青春年華的時(shí)候。因?yàn)槟承┦虑橐庖姴缓希覀円苍鵂幊尺^，但說過鬧過之后我們還是最親密的。但同時(shí)，你們也是教會(huì)我做事最多的人，我們一塊學(xué)習(xí)，一塊生活，一塊玩耍，一塊旅游，在這些經(jīng)歷中，我們逐步成為最親密的朋友關(guān)系。也許，以后我們會(huì)生活在天南海北，但是，我們的心是在一起的。對于我來說，你們不是我人生歲月中的過客，而是親人。
我的老師們，是您教會(huì)我如何在大學(xué)這個(gè)小社會(huì)為人處事，告訴我如何處理處理好人與人之間的關(guān)系。是您用生動(dòng)，有趣的課堂氛圍來讓我們記住書本上的知識。您的知識，帶給了我很大的啟示也給予我提供了工作上的就業(yè)機(jī)會(huì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成離不開您的悉心指導(dǎo)，在此我要感謝指導(dǎo)的我畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)XX老師，是您認(rèn)真負(fù)責(zé)的監(jiān)督我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，也給予我在遇到難點(diǎn)時(shí)給予我解決問題的思路與路徑，讓我少走了很多的彎路。
最后，我還要感謝我的家人，是你們在我的背后默默支持著我，讓我沒有后顧之憂的學(xué)習(xí)，生活。父母永遠(yuǎn)是孩子最好的依靠，感謝我擁有的幸福家庭，感謝你們將我送入大學(xué)學(xué)府，在以后的生活、工作中，我會(huì)牢記你們的教誨，真誠做人，誠實(shí)做事。
最后，再次感謝在我大學(xué)生涯中出現(xiàn)的每一位人，是你們見證了我的成長，是你們見證了我的青春，感謝你們，感恩生命中的每一位人。
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