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全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
半自動(dòng)鎖蓋機(jī)的設(shè)計(jì)
DESIGN OF SEMI AUTOMATIC CAPPING MACHINE
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：
指導(dǎo)老師及職稱：
提交日期：2011年5月
目 錄
摘要……………………………………………………………………………1
關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………1
1 前言……………………………………………………………………………1
1.1 包裝機(jī)械的概念、特點(diǎn)、作用和分類……………………………………2
1.1.1 包裝機(jī)械的概念…………………………………………………2
1.1.2 包裝機(jī)械的特點(diǎn)……………………………………………………2
1.1.3 包裝機(jī)械的作用……………………………………………………2
1.1.4 包裝機(jī)械的分類……………………………………………………3
1.2 包裝機(jī)械的發(fā)展…………………………………………………………5
1.2.1 包裝機(jī)械的發(fā)展簡(jiǎn)史…………………………………………………5
1.2.2 我國(guó)包裝機(jī)械的概況…………………………………………………5
1.2.3 我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)面臨的問(wèn)題………………………………………7
1.2.4 我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向………………………………………7
1.3 本課題研究的意義…………………………………………………………8
2 半自動(dòng)鎖蓋機(jī)的研制方案………………………………………………………8
2.1 半自動(dòng)鎖蓋機(jī)的要求………………………………………………………8
2.2 方案的選擇…………………………………………………………………8
2.2.1 鎖蓋機(jī)的工作原理…………………………………………………8
2.2.2 卷邊滾輪的運(yùn)動(dòng)分析……………………………………………10
2.2.3 卷封機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析……………………………………………10
3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………11
3.1 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)……………………………………………………………11
3.2 鎖蓋部分的設(shè)計(jì)……………………………………………………………13
3.3 瓶身支撐部分的設(shè)計(jì)………………………………………………………14
4 各部分結(jié)構(gòu)的計(jì)算與校核………………………………………………………15
4.1 軸承的校核…………………………………………………………………15
4.2 鍵的校核……………………………………………………………………18
4.3 軸的校核……………………………………………………………………19
5 結(jié)論………………………………………………………………………………21
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………22
致謝…………………………………………………………………………………22
半自動(dòng)鎖蓋機(jī)的設(shè)計(jì)
摘 要：鎖蓋機(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)的鎖蓋機(jī)，主要針對(duì)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(duì)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。本機(jī)操作簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，具有一定的市場(chǎng)潛力及應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：鎖蓋機(jī)；包裝機(jī)械；卷邊；凸輪；雙滾輪
Design of Semiautomatic Capping Machine
Abstract：Capping machine is a kind of packaging machinery, food, medicine and other production plays an important role. The project is designed to close the lid machine, mainly for sealing metal cans lock crimp cover. It uses the motor as a power source, use the V belt drive and gear drive power transmission method combination, select the dual roller cam radial feed, divided twice lid on the metal flange of the tank and the volume together, In order to achieve the lid sealed metal cans. The machine is simple, compact, has a market potential and value.
Key words：Capping Machine；Packaging Machine；Crimping；Cam；Double-roller
1 前言
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)。
1.1 包裝機(jī)械的概念、特點(diǎn)、作用和分類
1.1.1 包裝機(jī)械的概念
包裝機(jī)械是指能完成全部或部分產(chǎn)品和商品包裝過(guò)程的機(jī)械。 包裝過(guò)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。
1.1.2 包裝機(jī)械的特點(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(duì)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(guò)化學(xué)處理的無(wú)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(wú)級(jí)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(wú)極可調(diào)的，即采用無(wú)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。
1.1.3 包裝機(jī)械的作用
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(lái)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(wú)法保證的。這對(duì)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(wú)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(wú)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(duì)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(duì)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(duì)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(cāng)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(wèn)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(shì)必與之適應(yīng)，也就推動(dòng)了相關(guān)工序的同步發(fā)展。
1.1.4 包裝機(jī)械的分類
2003年，國(guó)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(duì)包裝機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行分類。各類產(chǎn)品定義詳見(jiàn)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(guò)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(duì)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
1.2 包裝機(jī)械的發(fā)展
1.2.1 包裝機(jī)械的發(fā)展簡(jiǎn)史
包裝機(jī)械是隨著新包裝材料的出現(xiàn)，和包裝技術(shù)的不斷革新而發(fā)展的。中國(guó)發(fā)明的造紙技術(shù)，在歷史上為紙包裝的產(chǎn)生提供了條件。1850年世界紙價(jià)大跌，紙包裝開(kāi)始用于食品。1852年美國(guó)的沃利發(fā)明出制紙袋機(jī)，從而出現(xiàn)紙制品機(jī)械。1861年德國(guó)建立了世界上第一個(gè)包裝機(jī)械廠，并于1911年生產(chǎn)了全自動(dòng)成形充填封口機(jī)。
1890年美國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)液體灌裝機(jī)，1902年又生產(chǎn)了重力式灌裝機(jī)。20世紀(jì)初，英國(guó)的杜蘭德采用金屬容器保存食物，從而出現(xiàn)各種罐頭包裝食品。
二十世紀(jì)60年代以來(lái)，新材料逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的包裝材料，特別是采用塑料包裝材料后，包裝機(jī)械發(fā)生重大變革。超級(jí)市場(chǎng)的興起，對(duì)商品的包裝提出了更新的要求。為保證商品輸送快捷安全，集裝箱應(yīng)運(yùn)而生，集裝箱體尺寸也逐漸實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，從而促使包裝機(jī)械進(jìn)一步完善和發(fā)展。
1.2.2 我國(guó)包裝機(jī)械的概況
我國(guó)包裝機(jī)械起步較晚，在新中國(guó)成立時(shí)幾乎是一片空白，只有少數(shù)工廠或作坊生產(chǎn)一些簡(jiǎn)單的手工包裝機(jī)具，或?yàn)樯贁?shù)進(jìn)口機(jī)器進(jìn)行修配服務(wù)。上世紀(jì)80年代以前發(fā)展緩慢，只能生產(chǎn)幾種水平很低的包裝機(jī)械，主要在煙草加工、制糖、制鹽、釀酒等行業(yè)，包裝機(jī)械沒(méi)有成為一個(gè)獨(dú)立的行業(yè)，國(guó)家公布的產(chǎn)品目錄中也沒(méi)有分包裝機(jī)械這一類。
80年代以后，由于改革開(kāi)放，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，社會(huì)對(duì)包裝機(jī)械的需求不斷增加。市場(chǎng)需求，政府的重視政策引導(dǎo)和積極扶持，使我國(guó)包裝機(jī)械得到迅速發(fā)展，年平均增長(zhǎng)速度大于30%，進(jìn)入90年代，仍以20%以上的速度增長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，我國(guó)包裝機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一，無(wú)論是產(chǎn)品還是品種，都取得了令人矚目的成就，為我國(guó)包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有力的保障，有些包裝機(jī)械填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，已能基本滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，部分產(chǎn)品還有出口。2001年全國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)量達(dá)53.3萬(wàn)臺(tái)(套，產(chǎn)值為195.5億元，占全國(guó)包裝工業(yè)總產(chǎn)值的8.2%，我國(guó)已成為世界包裝機(jī)械工生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)之一。
然而，我國(guó)包裝機(jī)械存在不少問(wèn)題。一是缺乏宏觀調(diào)控，因包裝機(jī)械企業(yè)起點(diǎn)低、"先天不足"且跨部門，存在統(tǒng)籌規(guī)劃、宏觀指導(dǎo)難的問(wèn)題，在投資和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品方面往往一哄而起，出現(xiàn)低水平重復(fù)的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)。二是缺乏資金投入，這也是機(jī)械行業(yè)的共性，難以吸引大量資金投入，難以進(jìn)行大量的技術(shù)改造。因經(jīng)費(fèi)不足，企業(yè)用于研究和開(kāi)發(fā)的投資占銷售額平均水平不到1%，不能做到生產(chǎn)一代，開(kāi)發(fā)一代，研究一代。由于沒(méi)有技術(shù)儲(chǔ)備，引進(jìn)技術(shù)、消化吸收工作不力，使企業(yè)新產(chǎn)品少，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。三是缺乏專業(yè)技術(shù)人員，因包裝機(jī)械業(yè)利潤(rùn)不高，難以吸引優(yōu)秀的技術(shù)人才，以致人才隊(duì)伍參差不齊，自主開(kāi)發(fā)產(chǎn)品和創(chuàng)新能力薄弱，甚至消化吸收國(guó)外同類產(chǎn)品的能力都很弱，造成產(chǎn)品多年一貫制。以上這些已經(jīng)制約了行業(yè)的發(fā)展。目前，我國(guó)包裝機(jī)械出口額還不足總產(chǎn)值的5%，進(jìn)口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)。包裝機(jī)械市場(chǎng)大有商機(jī)。但是，綜合國(guó)內(nèi)包裝市場(chǎng)的信息，可以發(fā)現(xiàn)目前市場(chǎng)需求旺盛的主要包裝產(chǎn)品有：瓦楞紙板、制箱(盒)、印刷成套設(shè)備。瓦楞紙板、制箱指的是包裝盒、大型紙箱、快餐飯盒、一次性紙杯、紙模包裝等，此類產(chǎn)品可算是包裝行業(yè)里的龍頭老大，全國(guó)近萬(wàn)家紙箱(盒)包裝廠，十幾年來(lái)國(guó)內(nèi)流通領(lǐng)域?qū)ν呃慵埌?、制?盒)、印刷成套設(shè)備的需求量長(zhǎng)盛不衰，供不應(yīng)求。除大量生活日用品采用紙箱包裝外，現(xiàn)在摩扦車、自行車大量采用紙箱包裝，日常生活中不可或缺的水果也由柳條筐改用紙箱進(jìn)行包裝。據(jù)行業(yè)內(nèi)預(yù)測(cè)，未來(lái)蔬菜也會(huì)用紙箱包裝。隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，紙箱包裝企業(yè)更新改造速度加快，迫切需要20m以上的寬幅五層、七層、九層及高強(qiáng)度等各種瓦楞紙板、紙箱(盒)成套設(shè)備。
醫(yī)藥加工及其包裝機(jī)械的包裝材料。各種中西藥加工成套設(shè)備，特別是重要的現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備加工屬于當(dāng)今行業(yè)重要課題，解決中藥切片、制片、針劑、膏、散、丸的包裝問(wèn)題，迫切需要各種藥品加工及包裝設(shè)備，解決產(chǎn)品的適應(yīng)性、配套性及可靠性，特別是高速、自動(dòng)化、多功能的包裝機(jī)械及相應(yīng)配套的復(fù)合包裝材料。
方便食品生產(chǎn)成套設(shè)備。主要有以方便面、方便粥以及餃子、包子等機(jī)械為代表的方便食品加工成套設(shè)備，且產(chǎn)品需求量越來(lái)越大。根據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)調(diào)查，人們對(duì)方便食品需求的方向是：營(yíng)養(yǎng)、高檔、味道好。傳統(tǒng)食品加工、老年及嬰兒食品加工設(shè)備的市場(chǎng)前景同樣看好，相關(guān)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)。
啤酒、飲料灌裝成套設(shè)備。目前全國(guó)有主要啤酒廠800余家，主要飲料廠2000多家，啤酒灌裝機(jī)械重點(diǎn)發(fā)展年產(chǎn)5 萬(wàn)噸中型灌裝成套設(shè)備，適度發(fā)展10萬(wàn)噸/年以上的大型啤酒灌裝成套設(shè)備，業(yè)內(nèi)人士特別強(qiáng)調(diào)，要發(fā)展高速、低損耗、計(jì)量精確、自動(dòng)檢測(cè)等多功能、全自動(dòng)設(shè)備。飲料機(jī)械要適應(yīng)"集中生產(chǎn)主劑，分散灌裝飲料"的發(fā)展方向。開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配啤酒、飲料技術(shù)和設(shè)備。
水果蔬菜加工保鮮包裝設(shè)備。水果蔬菜加工、保鮮是未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)，迫切需要水果蔬菜分級(jí)技術(shù)和設(shè)備、 高得率榨汁技術(shù)和設(shè)備、節(jié)能的濃縮技術(shù)和設(shè)備、經(jīng)洗凈及挑選的水果、速凍蔬菜及脫水蔬菜的技術(shù)與裝備。發(fā) 展大幅度降低水果蔬菜、糧食、肉類(水產(chǎn)品)、蛋類等食品原料損失的加工機(jī)械，特別是包裝設(shè)備，目前大都采有氣調(diào)、Co60輻射技術(shù)和裝備。
1.2.3 我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)面臨的問(wèn)題
我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)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(guó)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(chǎng)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(guó)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(kāi)發(fā)看，我國(guó)還基本停留在仿制階段，自行開(kāi)發(fā)能力弱，科研經(jīng)費(fèi)僅占銷售額的1%，而國(guó)外高達(dá)8%―10%。總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)包裝機(jī)械和國(guó)際先進(jìn)的產(chǎn)品相比，在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性、服務(wù)等方面的競(jìng)爭(zhēng)中都處于劣勢(shì)。
1.2.4 我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向
隨著包裝機(jī)械競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)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(lái)包裝機(jī)械必須具備多功能化、調(diào)整操作簡(jiǎn)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(shì)；
(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(guò)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(lái)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(guó)際接軌。下一步發(fā)展走勢(shì)是把多余的調(diào)下 來(lái)，把空缺的補(bǔ)進(jìn)去。一是加大開(kāi)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(zhǎng)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(guó)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(guó)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(zhēng)取時(shí)間取得更大的市場(chǎng)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(guò)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(lái)。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(duì)包裝制品的特殊要求。針對(duì)包裝產(chǎn)品的市場(chǎng)需要，不斷提高設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力，重點(diǎn)設(shè)計(jì)開(kāi)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(kāi)發(fā)，又要進(jìn)行多種基材的復(fù)合品種開(kāi)發(fā)。
1.3 本課題研究意義
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。
鎖蓋機(jī)是封口機(jī)械中的一種。本課題所設(shè)計(jì)的半自動(dòng)鎖蓋機(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)兩道滾邊滾輪來(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 半自動(dòng)鎖蓋機(jī)的研制方案
2.1 半自動(dòng)鎖蓋機(jī)的要求
該半自動(dòng)鎖蓋機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)要求有：
電壓：220V/50HZ 370W
鎖蓋速度：1200瓶/時(shí)
適用瓶高：50-300mm
瓶蓋高度：7-35mm
鎖口直徑：35-80mm
外形尺寸：900×350×1250mm
重量：100kg
2.2 方案的選擇
2.2.1 鎖蓋機(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(duì)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(guò)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(lái)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(kāi)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(kāi),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(kāi)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(jiàn)，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 卷邊滾輪的運(yùn)動(dòng)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(duì)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(duì)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(duì)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(kāi)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(lái)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)分析
兩道卷邊滾輪相對(duì)罐身所作的卷邊運(yùn)動(dòng)是由卷封機(jī)構(gòu)來(lái)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(jiǎn)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(jiǎn)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(duì)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(duì)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(guò)程中,由固定凸輪通過(guò)擺桿驅(qū)使卷邊滾輪相對(duì)于罐體作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。對(duì)于罐體被固定的卷邊封口機(jī),為使卷邊滾輪能完成相對(duì)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(jiǎn)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(wú)光邊整形過(guò)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(guò)擺桿驅(qū)動(dòng)使卷邊雙滾輪相對(duì)于瓶身作徑向進(jìn)給，從而實(shí)現(xiàn)卷邊鎖蓋。
3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)本課題所選的方案，將該半自動(dòng)鎖蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)分為三個(gè)部分：傳動(dòng)部分、鎖蓋部分及瓶身支撐部分。
3.1 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)
本鎖蓋機(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(guò)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(jí)可傳動(dòng)調(diào)，比較市場(chǎng)上產(chǎn)品種類繁多，可增加鎖蓋機(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(guò)傳動(dòng)齒輪9，過(guò)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(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)，只是通過(guò)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(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)速度和滾輪每一次進(jìn)給瓶子的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。
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(jí)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。
3.2 鎖蓋部分的設(shè)計(jì)
瓶身的轉(zhuǎn)動(dòng)情況見(jiàn)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(lái)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(guò)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(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)鎖蓋功能，形成密封的二重卷邊的條件離不開(kāi)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鎖蓋機(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(duì)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(guò)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。
3.3 瓶身支撐部分的設(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。
4 各部分結(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(cè)，本課題中根據(jù)尺寸需要，所選推力球軸承型號(hào)為51204。并設(shè)定其預(yù)期工作壽命為5000h。
在鎖蓋機(jī)中，該軸承的作用是承受軸向載荷。現(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(lái)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(cè)，本課題中根據(jù)尺寸需要，所選推力球軸承型號(hào)為51206。并設(shè)定其預(yù)期工作壽命為5000h。
在鎖蓋機(jī)中，該軸承的作用是承受軸向載荷。現(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(lái)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(lái)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(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
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)》，?。?
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，?。?
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
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
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
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(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；
——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
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
故此主軸71上鍵安全。
4.3 軸的校核
根據(jù)軸的強(qiáng)度條件
=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 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。
5 結(jié)論
本課題所設(shè)計(jì)的半自動(dòng)鎖蓋機(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)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(chǎng)潛力。
此畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)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(shí)和理論知識(shí)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了并設(shè)計(jì)了一臺(tái)完整機(jī)器的全過(guò)程。鞏固了我學(xué)的知識(shí)，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(guò)合理的地方，導(dǎo)致機(jī)器不能正常工作。
總的來(lái)說(shuō)通過(guò)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(shū)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(kāi)闊了視野。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用了autoCAD、solidworks等軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，讓我對(duì)這些的理解和熟悉程度得到很好的提高。在設(shè)計(jì)過(guò)程出現(xiàn)了一些客觀不足的問(wèn)題，沒(méi)有實(shí)踐的條件，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 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
[2] 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
[3] 高春剛.高速扎蓋機(jī)的研發(fā)思路和特點(diǎn)[J].機(jī)電信息，2005年12期:28-30
[4] 上官同英、徐年富.扎蓋機(jī)偏心機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械傳動(dòng)，2005年29卷2期:66-67
[5] 孫嚴(yán).圓刀扎蓋機(jī)傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[J].黑龍江科技信息，2003年第12期:100-100
[6] 張勇.提高抗生素玻璃瓶扎蓋機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的措施[J].機(jī)電信息，2008年第5期:34-36
[7] 李新華.小容量瓶鋁(塑)蓋封口質(zhì)量的影響因素的分析[J].機(jī)電信息，2005:35-36
[8] 楊綺云，劉雙林，徐克菲. 西林瓶鎖蓋機(jī)構(gòu)工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)[M].哈爾濱商業(yè)大學(xué)
[9] 唐宇.PLC在口服液灌裝扎蓋機(jī)中的應(yīng)用[J].機(jī)床機(jī)電，1996年第3期:47-49
[10] 趙天林.直刀式扎蓋機(jī)[J].輕工機(jī)械2003年第一期
[11] 戴曙.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006
[12] 薛源順.機(jī)床夾具手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
[13] 孫恒.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2006
[14] 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
[15] 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
[16] 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
[17] 劉朝儒.彭福蔭，高政機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社，2006
[18] 張建明等著.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1995
[19] 吳宗澤,羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第3版[M].高等教育出版社，2007
[20] 解麗英，張亞輝，趙穎.鎖刀式扎蓋機(jī)的應(yīng)用提高粉針劑壓蓋質(zhì)量[M].黑龍江醫(yī)藥，2006
[21] 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
22