（终稿）机械式拧瓶机的设计及工程分析设计（全套完整有CAD）

齿面胶合对于高速重载的齿轮传动来说，胶合是种常见的失效。

所谓胶合就是比较严重的黏着磨损。

高速重载传动因滑动速度高而产生的瞬时高温会使油膜破裂，造成齿面间的粘焊现象，粘焊处被撕脱后，齿面表面沿着滑动方向形成沟痕。

对于低速重载的齿轮传动，由于滑动速度低，传动过程不易形成油膜，摩擦热虽不大，但也可能会出现胶合现象，这时的瞬时温升不大，故也称为冷胶合现象。

齿面磨粒磨损齿轮齿面磨粒磨损有两种情形，是当表面粗糙的硬齿与较软的齿轮相啮合时，由于相对滑动，软齿表面被划伤而产生齿面磨粒损伤。

二是外界硬屑落入啮合轮齿间也将产生磨粒磨损。

磨损后，正确齿形遭到破坏，齿厚减薄，最后导致轮齿因强度不足而折断。

齿面塑形齿面塑形变形是种永久失效形式，伴随有材料的屈服现象。

齿面较软的轮齿，重载时可能在摩擦力的作用下产生齿面塑形变形，从而破坏正确的齿面啮合。

由于在主动轮面的节线两侧，齿顶和齿根的摩擦力方向相背，因此在节线附近形成凹槽从动轮则相反，由于摩擦力方向相对，因此在节线附近形成凸脊。

这种损坏在低速重载频繁启动和过载传动中见到。

根据上述分析可见，所设计的齿轮传动，在规定的工况下必须具备足够的强度，以抵抗可能发生的各种失效问题。

因此，齿轮的计算准则由失效形式确定。

对于闭式传动的齿轮，主要失效形式是接触疲劳磨损弯曲疲劳折断和胶合。

目前，般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。

当有短时过载时，还应进行静强度计算。

对于高速大功率的齿轮传动，还应进行抗胶合计算。

对于开式传动的齿轮，主要失效形式是弯曲疲劳折断和磨粒磨损，磨损尚无完善的计算方法，故目前只进行弯曲疲劳强度计算，用适当加大模数的方法以考虑磨粒磨损的影响。

对于有短时过载的齿轮传动，还应进行静强度计算。

降低转速和增大转矩，以满足工作需要。

减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速器蜗杆减速器和行星减速器按照传动的级数可分为单级和多级减速器按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器圆锥齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器按照传动的布置形式又可分为展开式分流式和同轴式减速器。

减速器主要由传动零件齿轮或蜗杆轴轴承箱体及其附件所组成。

由于所选电动机的额度转速为，拧瓶机的生产能力为瓶小时，拧瓶机的拧瓶头头数为头，所以拧瓶机每转生产瓶，所以拧瓶机主轴的转速为小时，选择小时，即。

考虑到电动机的小带轮与减速器上大带轮的传动比，则减速器上输入的转速为，锥齿轮的传动比为减速器与低速轴的传动比为输出转速为。

根据以上的条件，选择型减速器，减速器的型号为，该型号的减速器的额定输入转速为，额定输入功率为.，额定输入转矩为。

由于电动机的功率为.，所以选择该型号的减速器符合要求。

.带传动的设计带传动是种挠性传动，所以具有以下优点能缓和载荷冲击运行平稳，无噪音制造和安装精度不像啮合传动那样要求严格，过载时将引起带在带轮上打滑，因而可防止其他零件的损坏可增加带长以适应中心距较大的工作条件。

带传动也有以下缺点有弹性滑动和打滑，是效率降低和不能保持准确的传动比同步带传动是靠啮合传动的，所以可以保证传动的同步传递同样大的圆周力时，轮廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动大带的寿命较短。

带传动设计内容般包括确定带的型号长度根数带轮基准直径传动中心距结构尺寸等。

般的设计步骤为确定带的型号确定带轮的基准直径计算带长中心距包角确定带的根数求轴上载荷带轮的结构确定。

带的型号可根据计算功率和小带轮转速选取，计算功率。

带传动的包角般不小于，个别情况下可小到。

传动比通常不大于，个别情况下可到。

带传动的中心距不宜过大，否则将由于载荷变化引起带的颤动。

中心距也不宜过小，否则中心距越小，则带的长度越短，在定速度下，单位时间内带的应力变化次数越多，会加速带的疲劳损坏当传动比较大时，短的中心距将导致包角过小。

对于带传动来说，张紧力过小，摩擦力小，容易发生打滑张紧力过大，则带寿命低，轴和轴承受力大。

取带轮的传动比，小带轮转速，电动机的额定功率.，天运转时间。

确定计算功率由机械设计第八版表查得工作情况系数.。

此，只有盖口向上的瓶盖才能通过形缺口，继续沿螺旋形供盖滑道向上运动，直至出盖口，即完成了瓶盖的第二次定向。

料斗筒壁形缺口螺旋形滑道图.螺旋形供盖滑道上的形缺口料斗筒壁螺旋形滑道瓶盖正向瓶盖反向图.两种状态的瓶盖通过形缺口时的状况旋盖头的设计如图.所示，旋盖机构工作时，利用三爪卡头抓取瓶盖，三爪卡头中有两个是固定的，内侧有橡胶增加摩擦力还有个是活动的，其另侧联接弹簧，当抓取到瓶盖时该爪张开弹簧受力产生相反的推力，利用杠杆原理同时瓶盖也会受到定的压应力，并通过顶压弹簧产生顶压力将瓶盖向下压，此时电机转动将瓶盖拧紧，随着升降结构上升，旋盖头就会自动脱离瓶盖。

底座箱的设计如图.所示。

根据需要，初步设计底箱的整体尺寸为，壁厚，整个箱体靠下面的四个支柱支撑。

图.旋盖头正视图及剖视图图.底座箱.传动系统的设计计算.电动机的选择三相交流异步电动机的简单价格低廉维护方便，可直接接于三相交流电网中，因此在工业上应用最为广泛，所以选择三相异步电动机作为整个系统的动力源。

系列电动机是般用途的全封闭自扇冷式三相异步电动机，具有效率高性能好，噪音低震动小等优点，适用于不易燃不易爆无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切削机床风机输送机搅拌机农业机械和食品机械等。

在经常启动制动和反转的工厂场合，要求电动机的转动惯量小和过载能力小，应选用起重及冶金和系列电动机。

所以选择系列的三相异步电动机。

电动机的功率选择是否合适，对电动机的工作和经济都有影响。

当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作机的正常工作，或使电动机因长期过载而过早损坏若容量过大，则电动机的价格高，能力不能充分利用，而且因为经常不在满载下运行，其效率和功率因数较低，造成浪费。

电动机容量主要由电动机运行时的发热条件决定的，而发热又与其工作情况有关。

对于长期连续运转载荷不变或变化很小常温下工作的机械，选择电动机时只要使电动机的负载不超过其额定值，电动机便不会过热。

也就是可按电动机的额定功率等于或大于所需电动机的功率的，在手册中选取相应的电动机型号。

这类电动机的功率按下述步骤确定工作所需功率或，式中为工作机的阻力，为工作机的线速度，为工作机的阻力矩，为工作机轴的转速，为工作机的效率。

带式输送机可取.，链板式输送机可取.。

电动机至工作机的总功率串联时式中为传动系统中各级传动机构轴承以及联轴器的效率。

所需电动机的功率所需电动机的功率由工作机所需功率和传动装拧瓶机旋盖动作要保证瓶盖本身的美观，防止对瓶盖造成刮伤。

拧瓶机的效率高，使用拧瓶机能满足工厂降低生产成本的目的。

具体到不同类型的拧瓶机，还有其它些要求，比如低重量高稳定性低功耗等等。

.拧瓶机的工作原理拧瓶机主要由进出瓶机构，理盖系统，送盖机构，拧瓶机构，传动系统，机身支架等部分组成。

机械式全自动拧瓶机采用机械式旋盖头进行旋盖。

传送带通过两侧的栏杆夹紧瓶子并带动瓶在流水线上运动。

旋盖头安装在圆盘上方，通过圆柱凸轮实现升降，并随瓶身起转动。

当旋盖头接触到盖子时，电动机开始运作，随着旋盖头的下降将瓶盖拧紧。

旋盖头又会随着圆柱凸轮上升脱离瓶盖，最后将拧好的瓶子经过拨杆送出圆盘，到达输出的传送带上。

.总体方案确定经过对拧瓶机相关文献和专利的阅读和详细分析，运用已经掌握的知识对本课题初步形成了几种大致的设计方案如下方案的介绍如图.所示，该方案利用步进电机带动传送带将待旋盖瓶传送至上盖装置下方自动上盖并抚平，然后将上好盖的瓶子停止在拧瓶机正下方，传感装置将信号传至拧瓶机构，通过上部的气缸实现旋盖头的整体下移，通过下部的杠杆机构实现瓶子的夹紧，选盖头旋转将瓶盖旋紧在瓶上。

旋盖完成后旋盖头升起，传送带继续前进定距离，开始重复旋盖过程。

本方案结构较为简单，易懂，但是从整体来分析，旋盖的效率不是太高，而且对传送带的各种要求比较高，需要特别订制，成本会提高。

图.方案拧瓶机的结构的正视图方案二的介绍如图.所示，该方案的全自动拧瓶机由上盖装置，传送带，底座箱，拧瓶机构，旋瓶圆盘，控制机箱等组成。

传送带是靠三项异步电动机带动直匀速的前进，中间的由步进电机驱动的旋瓶圆盘间歇转动，转动时，从上料侧将瓶子取走通过振动上盖装置上盖停止时，直旋转的旋盖头靠下部气缸的作用整个支撑杆向下运动完成旋盖并抬起，与此同时，前面旋盖完成的瓶子会随着传动带输出。

从而，顺利的完成了全自动旋盖的整个过程。

图.方案二拧瓶机结构图方案三的介绍如图.，该方案将盛满液体的瓶子固定在输送链上，再传送到转盘上，理盖器将盖通过圆柱凸轮放到瓶口，再传送到带轮上，用旋盖头将盖拧紧。

图方案三总体结构布置图方案四的介绍如图.，瓶子通过传送带经过轨道的限制约束，到达前面的挡板定位，瓶与瓶盖接触，瓶盖就会盖在瓶上，在经过拨杆拨入转盘中，旋盖头经过圆柱凸轮的升降与瓶盖接触将盖卡紧旋盖头进行定位，此时旋盖头的电动机开始工作将盖拧紧，由于旋盖头内有弹簧，当旋盖头上升时可以有效的与瓶体脱离，减少对瓶盖的伤害，当拧好的瓶转到出口时，在经过拨杆拨到输出的轨道上，通过传送带传送出去。

从科技含量来说，我国的包装机械主要表现是低效率，高能耗，科技含量低，创新产品少，最新的设计方法，检测技术，控制技术都没有应用进去。

与发达国家相比，我国的技术水平与国外至少相差年左右。

由于以前我国对拧瓶机行业并不是十分重视，所以到目前为止，自主创新能力还很差，大部分企业都是对国外机器进行测绘仿制，没有进行自主研，各大高校的研发课题也与市场脱轨，不能转化为生产力。

没有形成产，学，研相结合的研发道路。

但随着包装产业需求的增大，国家在这方面的投资力度也逐年增加，与发达国家相比，科研经费还是不足，我国目前投入的科研经费仅占产品收入的.。

而发达国家的研发费用投入已占销售收入的左右科研经费的缺乏使得科研手段十分落后，很多还停留在使用测绘，仿制等方法。

对于低效率，低档次的国外产品进行仿制，对于高技术含量包装机械只能花巨额金钱从国外进口。

提高自动化程度是包装机械发展重要的趋势。

产品和产量居世界之首的美国十分重视白装机械与计算机紧密结合，实现机电体化控制，将自动化操作序数据收集系统自动检验系统更多用于包装机械之中。

日本则长于微电子技术，用以开那个值包装机械，有效地促进了无人操作和自动化程度的提高。

在计量制造和技术性能等方面居于世界领先地位的德国也高度重视提高自动化程度。

几年前，德国包装机械系统设计时，自动化技术在整个系统操作及运行中还占，现在已占到以上。

不过总的来说，其未来的发展趋势主要表现为以下几个方面自动化程度不断提高不论什么机器，自动化肯定是未来发展的趋势，拧瓶机也不例外。

自动化水平是衡量台机器设计成功与否的个标志。

自动化水平的提高，不仅使工作人员从繁重的体力劳动中解放出来，而且提高了劳动生产率。

目前德国的包装机械中，自动化技术己被广泛的应用，约占整个机械中的。

其它些制造业大国也十分重视自动化水平的提高，并不断的把最新的技术与自动化技术紧密结合，如智能控制技术，传感器技术这些技术的加入，不仅使自动化水平显著提高，而且提高了生产效率，增加了工作的稳定性和准确性。

高效率，高可靠性高效率，高可靠性是机械设计人员追求的个方向，但往往二者不可兼得，当效率高的时候，机器的运动速度般要求较高，这时机构间的冲击，碰撞会大幅增加，稳定性下降，可靠性降低。

低速时虽然工作稳定，可靠性高，但效率很低，所以找到二者的均衡点至关重要。

但随着新的设计方法和设计理念机械式，