【正文】 裝檢修的難易，以及產(chǎn)品的價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行和維修費(fèi)用、生產(chǎn)過程中前后期電動(dòng)機(jī)功率變化關(guān)系等各種因素，選擇電動(dòng)機(jī)為Y2型系列電動(dòng)機(jī)。 所選電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y290S4型電機(jī)，它的額定轉(zhuǎn)速為1400r/min, 。 減速器的選擇減速器是原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。在某些場(chǎng)合也用來增速，稱為增速器。減速器的種類很多，按照傳動(dòng)類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器以及它們相互組合起來的減速器；按照傳動(dòng)的級(jí)數(shù)可分為單級(jí)和多級(jí)減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器以及圓錐圓柱齒輪減速器；按照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器 [8]。由于所選電動(dòng)機(jī)的額度轉(zhuǎn)速為1400r/min，灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力Q為4000~5000瓶/ 小時(shí)，灌裝機(jī)的灌裝閥頭數(shù)為12頭，故實(shí)際生產(chǎn)時(shí)灌裝機(jī)每轉(zhuǎn)生產(chǎn)t=12瓶，所以灌裝機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速 hr/50~r/~5tn??取整值420r/h，即7r/min。首先設(shè)錐齒輪主軸上大帶輪與減速器上小帶輪的傳動(dòng)比 ，5i?電動(dòng)機(jī)的小帶輪與減速器上大帶輪的傳動(dòng)比 ，則減速器上輸入的轉(zhuǎn)速為700r/min，i輸出的轉(zhuǎn)速為35r/min，根據(jù)以上條件，選擇CW型減速器，減速器的型號(hào)為CW6320IF JB/T79351999，該型號(hào)的減速器的額定輸入轉(zhuǎn)速為 750r/min，額定輸入轉(zhuǎn)矩為252 。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的功率為 ，所以選擇該型號(hào)的減速器符合要NmA求。 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的基本組成零件為帶輪（主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪）和傳動(dòng)帶輪。當(dāng)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用帶輪和傳動(dòng)帶輪間的摩擦或嚙合作用，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力通過傳動(dòng)帶傳遞給從動(dòng)帶輪。帶輪具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸震等特點(diǎn)，并且它工作時(shí)噪聲小，能夠?qū)崿F(xiàn)較大距離間兩周的傳動(dòng)，通過改變帶長(zhǎng)，能夠滿足不同中心距的要求，在近代機(jī)械中廣泛應(yīng)用 [9]。 但是V帶運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間以后，會(huì)因?yàn)閹У乃苄宰冃院湍p而松弛。為了保證帶傳動(dòng)正無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文16常工作，應(yīng)定期檢查帶的松弛程度，才去相應(yīng)的補(bǔ)救措施。常見的方法有：定期張緊裝置、自動(dòng)張緊裝置、采用張緊輪的張緊裝置等。安裝張緊輪時(shí)應(yīng)注意，一般放在松邊內(nèi)側(cè)，盡量靠近大帶輪并且輪槽尺寸和帶輪相同。在本設(shè)計(jì)中：已知，該電動(dòng)機(jī)的額定功率P=，轉(zhuǎn)速為 1400r/min，電動(dòng)機(jī)傳?1n動(dòng)到減速器上的傳動(dòng)比i=2 ，估計(jì)一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間1016 個(gè)小時(shí)，根據(jù)這些條件，設(shè)計(jì)計(jì)算出適合的大小帶輪。確定計(jì)算功率 caP 查詢《機(jī)械設(shè)計(jì)》，故 kW21..1PKAca ??? 選擇V帶的帶型 根據(jù) ，查得《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖811選用Z 型帶。1canP、 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 并驗(yàn)算帶速vd 1）、初選小帶輪的直徑 。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表86和88，取小帶輪的基1準(zhǔn) 直徑 m71d? 2）、驗(yàn)算帶速。 s/????? 因?yàn)?m/sv30m/s，故帶速適合。 3）、計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 2d i41? 確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 dL 1）、根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版，初定中心距 0a )( dd???）（（） 即 取 。m30a? 2）、 ??0212210d 4)(2Ladda?????（） ????2??????? ???新式灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)與工程分析17 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表82選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 。m90Ld? 3）、按式（）計(jì)算實(shí)際中心距a。 28239032La0d0 ???????????（） ~307mm 驗(yàn)算小帶輪上的包角 1? ???????? ）（）（ 計(jì)算帶的根數(shù) 1）、計(jì)算單根的V帶的額定功率 rP 由 、 ，查《 機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表84a 得m71d?/in40n1 ；根據(jù) ，i=2 和Z型帶，查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》? 第八版84b的 。k3.? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表85得 ，表82的 ，?? L0rP??）（（） . ???）（ 2）、計(jì)算V帶的根數(shù)z。 ? 取帶的根數(shù)為4跟。 計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值 ??min0F 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表83得Z型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量 ，所以m/? ??2min0 ???）（（） )(5 2??????? ??? 應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力 。??min0F? 計(jì)算壓軸力 p ?? ??????：無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文18 小帶輪的工程圖 大帶輪的工程圖 中心軸的設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)和其他零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算這兩個(gè)方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件的裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或者塑性變形。而對(duì)剛度要求高的軸（如車床主軸）和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)經(jīng)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過大的彈性變形。對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生新式灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)與工程分析19共振而破壞。 中心軸的材料 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接就用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼廉價(jià)，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性又較低，同時(shí)也可以用熱處理或者化學(xué)處理的辦法來提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸是最為廣泛的，其中最常用的是45鋼。必須指出：在一般工作溫度下（低于200℃），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時(shí)，所根據(jù)的是強(qiáng)度和耐磨性，而不是軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。但也應(yīng)當(dāng)注意，在既定的條件下，有時(shí)也可選擇強(qiáng)度較低的鋼材，而用適當(dāng)增加軸截面面積的方法，來提高軸的剛度。各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強(qiáng)化處理（噴丸、滾壓等），對(duì)提高軸的抗疲勞強(qiáng)度都有顯著的效果。剛強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵容易做成復(fù)雜的形狀，且具有價(jià)廉、良好的吸振興和耐磨性，以及對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，可用于制造外形復(fù)雜的軸。表31中列出了軸的常用材料及其主要力學(xué)性能 [7]。表31 軸的常用材料及其主要力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度極限 B?屈服強(qiáng)敵極限 S彎曲疲勞極限 1?剪切疲勞極限 1?許用彎曲應(yīng)力??1?材料牌號(hào) 熱處理毛坯直徑/mm硬度/HBSMPa備注100?400~420 225Q235A熱軋或鍛后空冷 100~250375~390 215170 105 40用于不重要和受載荷不大的軸100?170~217 590 295 255 140正火回火 100~300162~217 570 285 245 1355545調(diào)質(zhì) 200?217~255 640 355 275 155 60應(yīng)用最廣泛100 735 540 355 20040Cr 調(diào)質(zhì)100~300241~286685 490 335 18570用于載荷較大而無很大沖擊的重要無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文20軸100?270~300 900 735 430 26040CrNi 調(diào)質(zhì)100~300240~270 785 570 370 21075用于很重要的軸20Cr 滲碳淬火回火 60?滲碳56~62HRC640 390 305 160 60用于要求強(qiáng)度及韌性均較高的軸 由于該中心軸的載荷不大而且轉(zhuǎn)速也不高的環(huán)境下工作，因此選用軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理， 取335MPa。??T? 中心軸的安裝 由于本畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是旋轉(zhuǎn)型的總體結(jié)構(gòu)，所有機(jī)構(gòu)必須由一個(gè)旋轉(zhuǎn)著的中心軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成灌裝，故該中心軸的安裝直接關(guān)系到灌裝機(jī)能否正常工作以及它工作性能的好壞。灌裝機(jī)的中心軸底部安裝在支撐箱體上，所以底部與支撐箱體之間要使用軸承連接。軸承受豎直方向上受軸本身的以及來自于軸所帶動(dòng)的機(jī)構(gòu)的重力，同時(shí)中心軸的旋轉(zhuǎn)使得軸承又受到一些徑向力，故該軸承要能承受較大的軸向力以及一些徑向力。根據(jù)這些要求，我們選擇使用推力球軸承 5，他能滿足這些要求。如右圖 所示在中心軸 6 動(dòng)力起始處安裝了一個(gè)推力球軸承，它安裝于支撐板的階梯通孔上，軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)使軸的上方沿中心線左右顫動(dòng)，故我們?cè)谥行妮S的中段位置處添加一圓錐滾子球軸承 2，它安裝于支撐箱體表面上的凸臺(tái) 1 處，凸臺(tái) 1 的作用除了可以減少加工箱體表面的加工量，而且處于軸中間段處，可以使軸更加穩(wěn)定。圓錐滾子球軸承安裝在軸套 3 內(nèi)部，軸套又可以更好地支撐軸。 圖 中心軸的安裝方式 中心軸的結(jié)構(gòu)尺寸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形，和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)性時(shí)又要隨著具體情況的不同而異，所以，軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)中，必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸新式灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)與工程分析21上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。為了保證零件在軸上有固定的位置，必須將零件在徑向、軸向和周向予以固定。軸上零件的固定方法：：一般靠零件內(nèi)孔與軸徑的配合性質(zhì)來保證，配合表面為圓形。：用軸肩固定，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，可承受較大軸 向力。：鍵槽起到齒輪的周向固定和撥瓶板的定位作用。 [10]。 根據(jù)灌裝機(jī)中心軸的旋轉(zhuǎn)的整體要求，最終確定中心軸的結(jié)構(gòu)方案如題 ，圖中軸1 段適于錐齒輪配合，用圓頭普通平鍵連接；軸 2 段是與軸承配合；軸 3 段是與大齒輪配合；軸 4 段是與灌裝機(jī)上的擋板配合連接，也是用圓頭普通平鍵連接；軸 5 是一段過渡軸；軸 6 段是與液箱連接，用得是單圓頭的普通平鍵。 軸的結(jié)構(gòu)示意圖 中心軸的計(jì)算軸的計(jì)算通常都是在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后進(jìn)行校核計(jì)算，計(jì)算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或者剛度要求，必要時(shí)還應(yīng)校核軸的穩(wěn)定性。（1）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算這種方法是只按軸所受的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度；如果還受有不大的彎矩時(shí)，則用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法，初步估算軸徑。對(duì)于不大重要的軸，也可作為最后計(jì)算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 ()??P95W?????式中： ——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；T? ——軸所受的扭矩，Nmm； ——軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)， ；W3m n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min； P——軸傳遞的功率， kW； d——計(jì)算截面處軸的直徑，mm；無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文22 ——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa，見表 。??T?由式 可得軸的直徑 ????3033T3T ?????（）式中， ，查表 32，對(duì)于空