【正文】 中較小值 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 ? ? mmZuTKd HERR tt 120)( 32211 ??????????? ??? (2)計算圓周速度 smndv t / 400120210060 11 ??? ????? ?? (3)計算齒寬 b mmudRb RtR 121 ??????? ?? (4)計算齒寬與齒高之比 hb/ 模數(shù) mmzdm tt ??? 齒高 mmmh t ???? ??hb (5)計算載荷系數(shù) 根據(jù) /v m s? ,8 級精度 ,由 《機械設(shè)計（第八版）》 圖 108 查的動載系數(shù) ?VK 由 《機械設(shè)計（第八版）》取 齒 間載荷分配系數(shù) ?? ?? FH KK ； 由 《機械設(shè)計（第八版）》 表 102 查得使用系數(shù) 1?AK 由 《機械設(shè)計（第八版）》 查得齒向載荷分布系數(shù)可按下式計算： beHHF KKK ??? ?? 式中 ： beHK? 是軸承系數(shù)，可從 《機械設(shè)計（第八版）》 表 109 中查取 ?beHK ? 。 所以 ???? ?? HF KK ；故載荷系數(shù)： ?????? ?? HHVA KKKKK (6)按實際載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑 ,由式 311 / tt KKdd ? 得 mmKKdd tt ???? (7)計算模數(shù) mmzdm 1 6 ??? 按齒根彎曲強度設(shè)計 ? ?3 2212 1 1)( 4 F SaFaRR YYuzKTm ??? ???? () 液體灌裝生產(chǎn)線上擰瓶蓋機的設(shè)計 21 確定公式內(nèi)的各計算值： (1)由《機械設(shè)計（第八版）》圖 1020c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE 5001 ?? ；查得大齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE 3802 ?? 。 (2)由《機械設(shè)計（第八版）》圖 1018 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) , 21 ?? FNFN KK (3)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=,由式 ? ?SKN lim?? ?得 ? ?? ? M P aKM P aSKFEFNFFEFNF 222111???????????? (4)計算載荷系數(shù) K ?????? ?? FFVA KKKKK (5)計算當(dāng)量齒數(shù) 222111??????????zzzzvv (6)查得齒形系數(shù) 由《機械設(shè)計（第八版）》表 105 查得 5 7 , 21 ?? FaFa YY (7)查取應(yīng)力校正系數(shù) 由《機械設(shè)計（第八版）》表 105 查得 , 21 ?? SaSa YY 計算大、小齒輪的 ? ?FSaFaYY? 加以比較： ? ?? ? 0 1 3 0 1 5 221111??????FSaFFSaFYYYY?? 小齒輪的數(shù)值大 設(shè)計計算 ? ? mmYYuzKTm F SaFaRR )(31 )( 4 3 22233 22121 ????????????? ??? 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 對比計算結(jié)果 ,由齒面接觸強度計算的模數(shù) m 大于 由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力 ,而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān) ,可取由彎曲強度算得的模數(shù) 圓整為 mmm ? ，按接觸強度算得的分度圓直徑 mmd ? ，算出小齒輪齒數(shù) 、 大齒輪 齒數(shù) ??? mdz 5025212 ???? uzz 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 幾何尺寸計算 (1)計算分度圓直徑 mmmzd mmmzd 11 ???? ???? (2)計算齒輪寬度 mmudRb RR 121 ??????? ?? 取 mmBmmB 15,20 21 ?? (3)計算錐距 mmudR 121 ???? (4)計算平均分度圓直徑 mmddmmddRmRm)()()()(2211???????????????? (5)驗算 NdTF t 31 1 ????? mmNb FK tA ????? 所以合適。 總上所述，總體符合設(shè)計要求。 液體灌裝生產(chǎn)線上擰瓶蓋機的設(shè)計 23 鍵的計算和校核 鍵的選擇計算 鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩方面。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點、使用要求和工作條件來選擇；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強度要求來取定。鍵的主要尺寸為其截面尺寸（一般以鍵寬 b鍵高 h 表示）與長度 L。鍵的截面尺寸 bh 按軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長度 L 一般可按輪轂的長度而定，即鍵長等于或略短于輪轂的長度；而導(dǎo)向平鍵則按輪轂的長度及其滑動距離而定。一般輪轂的長度可取為 dL )( ??? ，這里 d 為軸的直 徑 。 本次選用的軸的直徑 mmd 60? ，查表 61。得鍵寬 b鍵高 h 為 1811，鍵的長度 L為 45。 鍵的校核 平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩，連接中各零件來自兩側(cè)的力。對于采用常見的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平鍵連接，其主要失效形式是工作面被壓潰。除非有嚴(yán)重過載，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，本次只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強度校核計算。假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通的平鍵連接的強度條件為 ? ?pp kldT ?? ???3102 () 式中 ： T ─傳遞的轉(zhuǎn)矩 ()2dT Fy F?? ， Nm； k─鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， hk ? ，此處 h 為鍵的高度， mm； l─鍵的工作長度， mm，圓頭平鍵 bLl ?? ，這里的 L 為鍵的公稱長度， mm， b為鍵的寬度， mm； d─軸的直徑， mm； p?????─鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力， MPa，見表 62。 由公式 ()計算： ? ?pp kldT ?? ???? ????? 1072952102 33 所以選擇的平鍵符合要求。 軸承的選擇和校核 軸承的選擇 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動零件的。滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī)格無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 的軸承。滾動軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，起動容易等優(yōu)點。如果僅按軸承用于承受的外載荷不同來分 類時，滾動軸承可以概括地分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承三大類。 軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。根據(jù)載荷的大小選擇軸承類型時，由于滾子軸承中主要元件間是線接觸，宜用于承受較輕的或中等的載荷，故在載荷較小時，可優(yōu)先選用球軸承。 根據(jù)載荷的方向選擇軸承類型時，對于純軸向載荷，一般選用推力軸承。較小的純軸向載荷可選用推力球軸承；較大的純軸向載荷可選用推力滾子軸承。對于純徑向載荷，一般選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。當(dāng)軸承在承受徑向載荷的同時，還有不大的軸向載荷時，可選用深溝 球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；當(dāng)軸向載荷較大時，可選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)，分別承擔(dān)徑向載荷和軸向載荷。 通過比較，本次設(shè)計決定選用的是推力球軸承。 軸承的壽命計算 滾動軸承壽命計算公式： )()(6010 6 hCnLh ??? 式中 ： hL ─ 軸承的額定壽命， h 是在轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定的情況下，軸承預(yù)期使用壽命的參考值見《機械設(shè)計第八版》表 133； n─軸承的轉(zhuǎn)速， r/min ?─軸承壽命指數(shù)，對球軸承 C─軸承的額定動載荷 實際計算時，用小時數(shù)表示壽命比較方便。如令 n 代表軸承的轉(zhuǎn)速（單位為 r/min），則以數(shù)小時表示的軸承壽命 hL （單位為 h） 。 如果載荷 P 和轉(zhuǎn)速年 n 為已知，預(yù)期計算壽命 hL? 又已取定，則所需軸承應(yīng)具有的額定動載荷 C(單位為 N)可根據(jù)式 )()(6010 6 hCnLh ???計算得出： ? 61060 hLnPC ?? 同理由于該軸承只是承受軸向力，所以 P =150 N n=350 r/min 由公式 ()可得： 液體灌裝生產(chǎn)線上擰瓶蓋機的設(shè)計 25 hhhpL h 63106610 )15010200(35060 10)(6010 ?????? ? hLL hh 5500010 ??? 由以上的計算可知，各軸承的壽命符合要求。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 5 擰蓋機的工作情況簡介 傳送及擰蓋部分 整個設(shè)計的擰蓋機是通過電動的發(fā)電，減速器的減速，帶動軸的轉(zhuǎn)動從而帶動主齒輪的轉(zhuǎn)動。主齒輪帶動從動齒輪轉(zhuǎn)動，最終實現(xiàn)擰 蓋頭的轉(zhuǎn)動。在此同時，軸上方的升降機構(gòu)中圓柱凸輪會沿著槽轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)旋蓋頭的上下移動。傳送部分則是送瓶配合轉(zhuǎn)盤，等擰蓋頭擰好瓶蓋后，在此將瓶子輸送至下一個工序。整個過程完全是自動化的，不需要人工的送瓶、取瓶。 控制部分 PLC 的工作原理 PLC 是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè) 備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。 當(dāng) PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間， PLC 的 CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。 因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖 )。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中， 只有輸入點在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存取 I/O 點。即使用 I/O 指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從 I/O 模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟 立即輸入有些區(qū)別。 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間， CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，液體灌裝生產(chǎn)線上擰瓶蓋機的設(shè)計 27 才是 PLC 的真正輸出。 PLC 的特點 (1)功能完善，組合靈活，擴展方便，實用性強?，F(xiàn)代 PLC 所具有的功能及其各種擴展單元、智能單元和特殊功能模塊，可以方便、靈活地組成不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。以開關(guān)量控制為其特長；也能進(jìn)行連續(xù)過程的 PID 回路控制；并能與上位機構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如 DDC 和 DCS 等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。 (2)使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。 PLC 的運用能夠做到在線修改程序，改變控制的方案而無需拆開機器設(shè)備。它能在不同環(huán)境下運行，可靠性十分強悍。 (3)安裝簡單，容易維修。 PLC 可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行，只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，寫入程序即可運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。