【導(dǎo)讀】近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，隨著商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、消費(fèi)水平的提高和現(xiàn)代軍事的需要，產(chǎn)品包裝已成為生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因此包裝機(jī)械的強(qiáng)有力的作用就凸顯出。液體包裝生產(chǎn)線也是朝著趨勢(shì)。但隨著設(shè)備生產(chǎn)能力的不斷提高，設(shè)備的幾何尺寸成比例增大，帶來(lái)的負(fù)。面影響是設(shè)備的動(dòng)力消耗、材料消耗、空間浪費(fèi)增大。目前，市場(chǎng)上使用的是單。一側(cè)的罐裝閥，內(nèi)側(cè)大量空間沒(méi)有被利用，造成資源的浪費(fèi)。因此現(xiàn)在液體灌裝。在國(guó)外，德國(guó)與美國(guó)、日本、意大利均為世界包裝機(jī)械大國(guó)。計(jì)、制造、技術(shù)性能等方面居于領(lǐng)先地位。的包裝機(jī)械設(shè)計(jì)普遍體現(xiàn)了節(jié)能原則，大大的節(jié)約了能源消耗。德國(guó)灌裝機(jī)械的設(shè)計(jì)是依據(jù)市場(chǎng)調(diào)研及市場(chǎng)分析結(jié)果。進(jìn)行的，其目標(biāo)是努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務(wù)。為滿足客戶要求，德國(guó)。2)提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，最大限度地滿足生產(chǎn)要求。如德國(guó)生產(chǎn)的啤酒生產(chǎn)及灌裝設(shè)備，就是由一個(gè)系統(tǒng)控制完成。4)適應(yīng)產(chǎn)制品變化，具有良好的柔性和靈活性。

　　

【正文】 電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于直流電動(dòng)機(jī)需要直流電源，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較高，維護(hù)比較不便，因此無(wú)特殊要求時(shí)不采用。工廠一般三相交流電源，因此，如無(wú)特殊要求都應(yīng)選用交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)有異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類。異步電動(dòng)機(jī) 有籠型和饒型兩種其中以普通籠型異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多。電動(dòng)機(jī)類型要根據(jù)電源種類（交流或直流），工作條件（溫度、環(huán)境、空間位置尺寸等），載荷特點(diǎn)（變化特性、大小和過(guò)載情況），起動(dòng)性能和起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)的頻繁程度，轉(zhuǎn)速高低和調(diào)速性能要求等條件確定。 電動(dòng)機(jī)容量（功率）選的合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量小于工作要求，就不能保證工作機(jī)的正常工作?；蚴闺妱?dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載而過(guò)早損壞；容量過(guò)大則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，能力又不能充分利用，由于經(jīng)常不滿足運(yùn)行，效率和功率因數(shù)都較低，增加電能消耗，造成很大浪費(fèi)。目前， 40 頭灌裝 機(jī)在我國(guó)十分多見(jiàn)，雖然型號(hào)和結(jié)構(gòu)有所不同，但是所選用的電動(dòng)機(jī)均是功率為 24KW，并且都滿足要求。所以根據(jù)類比法，本設(shè)計(jì)也選用 24KW 的電動(dòng)機(jī)。 在保證在機(jī)器都可以正常應(yīng)運(yùn)的情況下，再考慮其市場(chǎng)價(jià)格和重量等等的原因，最終選用 Y112M4 型電動(dòng)機(jī)。（選用參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》） 減速機(jī)的選用 減速機(jī)是具有減速功能的輪系封閉在剛性客體內(nèi)而組成的對(duì)立部件。 減速機(jī)按傳動(dòng)原理可分為普通減速機(jī)和行星減速機(jī)兩大類。 減速機(jī)的類型很多。一般按齒輪傳動(dòng)的類型可分為：圓柱齒輪減速機(jī)、圓錐齒輪減速機(jī) 、蝸桿減速機(jī)、圓錐 圓柱減速機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)等等 由于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是 1440r/min,而灌裝機(jī)大轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速為 10r/min。如果不在中間加個(gè)減速機(jī)，很難使電動(dòng)機(jī)的速度傳動(dòng)到大轉(zhuǎn)盤的時(shí)候速度剛好符合它的轉(zhuǎn)速，所以必須在中間另裝個(gè)減速機(jī)。出于各種配合的要求，選用蝸輪蝸桿減速機(jī)，減速比是 70，且與電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)比為 1： 2。用傳送帶連接，輸出桿的的直徑 70mm。減速機(jī)可以外購(gòu)。 單列灌裝機(jī)傳動(dòng) 方案的確定 傳動(dòng)系統(tǒng)確定為齒輪傳動(dòng)，主要傳動(dòng)過(guò)程為電動(dòng)機(jī) → 減速機(jī) → 大轉(zhuǎn)盤的齒輪→ 星型撥輪的齒輪 。 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 支撐系統(tǒng)是用于支撐 儲(chǔ)液箱、大轉(zhuǎn)盤 分瓶螺桿等 的重要部件。 支撐系統(tǒng)主要部件有 :工作臺(tái)， 托瓶機(jī)構(gòu) ,中心護(hù)板，過(guò)渡板，凸輪以及 地腳支柱 。 工作臺(tái)： 支承 儲(chǔ)液箱、大轉(zhuǎn)盤分瓶螺桿等 的重要部件 。其承受整個(gè)機(jī)器的大部分重量，因此工作臺(tái)要足夠的厚度以達(dá)到強(qiáng)度要求。 托瓶機(jī)構(gòu) ：在灌裝回轉(zhuǎn)過(guò)程中，瓶托還要將瓶子托起使其和灌裝閥結(jié)合，沿凸輪的行程運(yùn)動(dòng)。與凸輪接觸的為滾子， 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是將滾子單獨(dú)設(shè)計(jì)，在經(jīng)過(guò)必要的處理增加它的強(qiáng)度后在和一個(gè)由圓針滾動(dòng)軸承配合。這樣的設(shè)計(jì)它的局限性，是當(dāng)時(shí)技術(shù)不完全的體現(xiàn)。這 樣的設(shè)計(jì)復(fù)雜度高?，F(xiàn)在的設(shè)計(jì)是將這兩部分用一個(gè)滾動(dòng)軸承軸承代替。這樣做的好處在于大大的減少了設(shè)計(jì)的復(fù) 雜性。 中心護(hù)板：在兩星型撥輪中間，起到護(hù)瓶作用，防止在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中瓶子被拋出。其材料為： 。 過(guò)渡板：在瓶子由鏈道被撥到瓶托上時(shí)，在 鏈道與瓶托之間 ，有一段 空的部分，瓶子被撥至此容易從中漏下，因此在星型撥輪下部需安裝過(guò)渡板，以起到過(guò)渡作用，過(guò)渡板應(yīng)與瓶托水平高度一直。 凸輪：凸輪按照幾何形狀分為：盤形凸輪，移動(dòng)凸輪和圓柱凸輪。本次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)選用圓柱凸輪。凸輪的設(shè)計(jì)主要根據(jù)升降瓶的時(shí)間，灌裝 區(qū)的時(shí)間，瓶托的升降高度以及瓶托轉(zhuǎn)動(dòng)速度來(lái)確定。 地腳支柱 ：支撐整個(gè)機(jī)器 ，其結(jié)構(gòu)中的球面接觸是為調(diào)整整個(gè)機(jī)器的平衡及水平。中間的支柱在主要是緩解工作臺(tái)的壓力，將大部分力傳遞到地面，這樣工作臺(tái)不用很厚，就能滿足強(qiáng)度要求。 3 雙列 灌裝機(jī)的總體設(shè)計(jì) 雙列灌裝機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于把內(nèi)側(cè)大量空間充分 利用 ，節(jié)約了動(dòng)力消耗、材料消耗及 空間 的 浪費(fèi) 。 雙列灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)主要是在單列灌裝機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)完成的。其零部件的選用原則與單列相同 。雙列與單列的不同之處在于機(jī)器整體結(jié)構(gòu)的變化，由 于內(nèi)側(cè)多了一列灌裝閥，相應(yīng)的在大轉(zhuǎn)盤上多了一列托瓶機(jī)構(gòu)，下部多了一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)，以及多了一對(duì)星型撥輪，一個(gè)分瓶螺桿，鏈道等 ，而傳動(dòng)系統(tǒng)也因此變的復(fù)雜。這就要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中，將所有新增部件與原有的部件考慮在一起，即保證機(jī)器能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)滿足灌裝要求，又要保證各部件的結(jié)構(gòu)，位置關(guān)系合理，互不干涉。 計(jì)算 由于單列灌裝機(jī)的成功設(shè)計(jì)，因此把雙列灌裝機(jī)的 外列節(jié)圓 直徑也定為1800mm，灌裝閥頭數(shù)為 40 頭。 但是經(jīng)過(guò)計(jì)算驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn) 40 個(gè)灌裝頭不滿足生產(chǎn)能力，直徑也能夠太大，導(dǎo)致 星型撥輪的直徑過(guò)大，從而 使灌裝區(qū)時(shí)間太短不能滿足灌裝要求。 所以要適當(dāng)增加灌裝頭數(shù)，減小節(jié)圓直徑。以滿足生產(chǎn)需要。 經(jīng)過(guò)多次試湊和驗(yàn)算，最后將 頭數(shù)增至 45 頭，外列的節(jié)圓直徑定為 1500mm，內(nèi)列節(jié)圓直徑定為 1320mm。 內(nèi)外列 灌裝閥 頭數(shù)的分配 內(nèi)外列灌裝閥頭數(shù)的分配 要考慮星型撥輪的齒槽數(shù)，星型撥輪與大轉(zhuǎn)盤之間的傳動(dòng)比，灌裝閥的之間的節(jié)距等。由于類比單列的傳動(dòng)比，最佳值為 1： 4 或1： 5，所以雙列的傳動(dòng)比也以此為參考。 因此兩列灌裝閥頭數(shù)分配可以為（ 5， 40）（ 10， 35）（ 15， 30）（ 20， 25），（ 25， 20）（ 30， 15）（ 35， 10）（ 40， 5）等多種方法。 但是兩列的頭數(shù)不能差距太大，有可能 太多頭數(shù)排不下，頭數(shù)太少則星型撥輪的設(shè)計(jì)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。綜合考慮選擇（ 20， 25）或（ 25， 20），但外列直徑大于內(nèi)列直徑，因此選（ 25， 20），即外列灌裝閥頭數(shù)為 25 頭，內(nèi)列灌裝閥頭數(shù)為20頭。 確定兩列星型撥輪的 頭 數(shù)及位置關(guān)系 兩列星型撥輪的頭數(shù) 確定 a.∵外列的節(jié)圓直徑定為 1500mm，灌裝閥頭數(shù)為 25 設(shè) 假設(shè) 大轉(zhuǎn)盤與 外列 星型撥輪之間的傳動(dòng)比 為 1： 5 ∴星型撥輪的頭數(shù)為 5頭 經(jīng)計(jì)算 外列 星型撥輪的 節(jié)圓直徑為 300mm， 齒槽節(jié)距為 。 b.∵內(nèi)列的節(jié)圓直徑定為 1320mm，灌裝閥頭數(shù)為 20 設(shè)假設(shè) 大轉(zhuǎn)盤與 內(nèi)列 星型撥輪之間的傳動(dòng)比 為 1： 4 ∴星型撥輪的頭數(shù)為 5頭 經(jīng)計(jì)算內(nèi)列星型撥輪的節(jié)圓直徑為 330mm，齒槽節(jié)距為 。 兩列星型撥輪 位置關(guān)系 的確定 a. 內(nèi)列兩個(gè)星型撥輪位置的確定與單列星型撥輪位置的確定相似 仍設(shè)兩星型撥輪之間的弧形擋板最短距離為 d=20mm，經(jīng)計(jì)算兩星型撥輪之間的夾角（無(wú)瓶區(qū)角度）為 176。 。 b. 外列兩個(gè)星型撥輪的位置由內(nèi)列兩個(gè)星型撥輪 的 位置及灌裝時(shí)間來(lái)確定。 ∵ Q=60 nj ∴ n=Q/j=24000/60 45=∴大轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間為 T＝ 60/＝ 又∵灌裝完一瓶的時(shí)間為 ～ 。 ∴灌裝區(qū)的時(shí)間最小不能小于 。為保證灌裝時(shí)間，以最大值 為準(zhǔn)。按時(shí)間計(jì)算可以算出外列無(wú)瓶區(qū) 允許 最大 角度為 176。 又∵兩列鏈道之間 距離不能小于 100mm,給定兩列鏈道之間距離為110mm。經(jīng)計(jì)算 外列星型撥輪之間的夾角為 176。 c.∵定量灌裝閥設(shè)計(jì)的流速為 110ml/s。 ∴ 灌滿 450 ml 的瓶子所需時(shí)間為 , 則外列無(wú)瓶區(qū)允許最大角度為115176。 考慮到外觀設(shè)計(jì)，將中心護(hù)板最短距離加大，使 內(nèi)列 兩星型撥輪之間的角度增大至 36176。，而外列兩星型撥輪之間的角度隨之增大至 100176。即內(nèi)列 無(wú)瓶區(qū)角度為 36176。，外列 無(wú)瓶區(qū)角度為 100176。 確定無(wú)瓶區(qū)角度及灌裝時(shí)間 由上節(jié)可知 內(nèi)列 無(wú)瓶區(qū)角度為 36176。，外列 無(wú)瓶區(qū)角度為 100176。 ∴ 內(nèi)列灌裝區(qū)的時(shí)間為 ＞ 滿足灌裝要求； 外列灌裝區(qū)的時(shí)間為 ＞ 滿足灌裝要求。 由于齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)多，且適用該灌裝機(jī)，所以雙列灌裝機(jī)仍采用齒輪傳動(dòng) 。 灌裝機(jī)要求傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小， 但如果直接將大轉(zhuǎn)盤的齒輪與星型撥輪的齒輪嚙合， 那齒輪的的半徑將會(huì)很大，給制造帶來(lái)了不便。如果在 2 個(gè)齒輪中間再加兩個(gè)相同大小的齒輪的話，既可以保證原有的傳動(dòng)比不變，也不改變齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)方向，更重要的是將會(huì)使大轉(zhuǎn)盤和星型撥輪上的齒輪直徑都大大的減少。具體方案如圖 4所示： 轉(zhuǎn)化為 與大轉(zhuǎn)盤齒輪相嚙合為內(nèi)列星型撥輪 齒輪，外列星型撥輪通過(guò)鏈傳動(dòng)與內(nèi)列星型撥輪相 連，共同完成傳動(dòng)過(guò)程。 其主要傳動(dòng)過(guò)程為： 電動(dòng)機(jī)→ 減速機(jī) → 大轉(zhuǎn)盤的齒輪 →過(guò)渡齒輪→過(guò)渡齒輪→內(nèi)列 星型撥輪 →外列星型撥輪 。