【正文】 旋轉(zhuǎn)式灌裝機在食品包裝行業(yè)應(yīng)用廣泛，所以此次設(shè)計是很有意義的，同時我們要有創(chuàng)新思維，開發(fā)出更為先進的灌裝機。 計算部分完成后，就根據(jù)計算所 得的數(shù)據(jù)，繪制裝配圖和零件圖。整個計算過程要求數(shù)據(jù)準確，態(tài)度嚴謹，不能馬虎了事。這個過程培養(yǎng)了我查閱資料文獻的能力，圖書館和網(wǎng)絡(luò)是個知識庫，只要自己好好利用，就能得到自己想要的很多東西。為消除因此而造成的碎瓶現(xiàn)象，在升降機構(gòu)的推桿托瓶器及裝料灌裝閥結(jié)構(gòu)中，設(shè)置相應(yīng)的彈性元件作為緩沖環(huán)，通常采用螺旋彈簧，用以緩和托瓶與灌裝閥的沖擊和頂擠。只要凸輪廓形升降區(qū)段的傾角選擇合適，機構(gòu)就能得到平穩(wěn)的升降工作運動。但下降速度過大會造成大的加速度，引起沖擊振動，致使運動不平穩(wěn)，通常取 b小于 70度。對于凸輪的上升區(qū)段廓形應(yīng)按實現(xiàn)所需升程時間宜段，機構(gòu)所受力要盡量小的原則來設(shè)計，主要在于選取恰當?shù)纳探?a，對于托瓶臺升降凸輪的升程角許用值取 a為 30度，最大不超過 45度，最高區(qū)段的長短，根據(jù)裝料灌注所需時間及裝料工藝操作的需要來決定。在升高行程相同的條件下，升程角 a的大小，反映出廓形升程區(qū)段的陡緩。設(shè)計凸輪時，凸輪輪廓的高程差 h，根據(jù)裝料瓶在裝料灌注中所需升高的高度來決定。 當推桿滾輪與凸輪最低段接觸時，托瓶臺處于回轉(zhuǎn)盤上最低位，此階段灌裝機進瓶或者是出瓶。整個凸輪一般由 4個區(qū)段組成，即最低程區(qū)段、上升行程區(qū)段、最高行程區(qū)段和下降行程區(qū)段。此機構(gòu)由托瓶臺 滑套 推桿 緩沖彈簧 4組成一個彈性套筒，通過連接在下面的滾輪與凸輪廓線相接觸，完成瓶子的升降。 本次設(shè)計采用機械式升降機構(gòu)，結(jié)構(gòu)如如下圖所示。 升降瓶機構(gòu)設(shè)計 升降機構(gòu)的作用是將送來的包裝容器也就是啤酒瓶，上升到規(guī)定的高度進行灌裝，然后再將灌裝完 的包裝容器下降到規(guī)定位置。定量杯的灌注量可由液位調(diào)節(jié)管 2的高度來調(diào)整，而灌注量則是等于啤酒瓶的容量。當下面有灌裝瓶時，瓶托連瓶由下部凸輪頂起，瓶口對準喇叭頭并貼緊在喇叭口錐環(huán)內(nèi)，同時帶動進液管和定量杯往上移動超出液面，這時定量杯 1內(nèi)液料靠自重從進液管 8流到閥體 3的環(huán)形槽 4，由于進液管上下兩段隔開，因此 液料經(jīng)進液管的下孔流入瓶中，瓶內(nèi)空氣則由喇叭頭上的 2個排氣孔排出。 圖 2為容積定量灌裝閥，是屬于滑閥式灌裝閥，用于常壓下進行灌裝。 軸的剛度計算 按扭角計算： 軸受轉(zhuǎn)矩 T 作用時，其扭角 pGITl?? （ 68） 由此可得單位軸長的扭角為： ? ??? ??pGITl （ 69） 上面兩式中 l 軸受轉(zhuǎn)矩作用的長度 pI 軸截面的極慣性矩 G 軸材料的切變模量 式中扭角 ? 的單位是 rad，每米軸長的許可扭角 ??? 的單位為 rad/m,它和 ][?? 具有下列關(guān)系： ??? = ][?? / （ 70） 對于剛制實心軸，代入 T = ? mmN? 27 pI = 324d? 4mm G =81000 MPa 每米軸長的許可扭角為 ][?? 則 d 44 46][nP?????????= 4nPA （ 71） 式中 ][?? 值取 ，對應(yīng) A 取 115，得 d 94? mm 取 d =100 mm 即軸工作段的最小直徑不要低于 100mm，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖紙。雖然空心軸比實心軸更節(jié)約材料，比較經(jīng)濟，但是當外直徑 d 相同時，空心軸的內(nèi)直徑若取為 dd ? ，則它的強度比實心軸削弱 18%，且空心軸的制造比較費時，所以這里選擇實心軸，材料選取 45鋼。 總上所述，總體符合設(shè)計要求。 由《機械設(shè)計（第七版）》圖 1018 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) , FNKK?? 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取 彎曲疲勞安全系數(shù) S=,由式 ? ? limNK S?? ? 得 ? ?? ?1112220 . 9 3 3 8 0 2 5 2 . 4 31 . 40 . 9 1 5 0 0 3251 . 4F N F EFF N F EFK M P aSK M P aS?????? ? ??? ? ? 計算載荷系數(shù) K 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 0 2 . 2 5 2 . 2 5A V F FK K K K K??? ? ? ? ? ? ? 計算當量齒數(shù) 11122220 2 2 .4 2 3c o s 2 / 540 8 9 .4 9 0c o s 1 / 5vvzzzz??? ? ? ?? ? ? ? 查得齒形系數(shù) 24 由《機械設(shè)計（第七版）》表 105查得 a F aYY??， 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由《機械設(shè)計（第七版）》表 105查得 122 .2 0 2 .6 9Sa SaYY??， 計算大、小齒輪的 ? ?Fa SaFYY? 加以比較： ? ?? ?1112222 . 2 0 1 . 7 8 0 . 0 1 5 52 5 2 . 4 32 . 6 9 1 . 5 7 5 0 . 0 1 3 0325F SaFF SaFYSYS???????? 小齒輪的數(shù)值大 （ 5）設(shè)計計算 mmYYuzKTmFFaFaRR)3(31 ][1)( 4 3 22233 22121 ???????????? ??? 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 m = ，按接觸強度算得的分度圓直徑 1 mm? ，算出小齒輪齒數(shù) 11 m? ? ? 大齒輪齒數(shù) 21 2 25 50z uz? ? ? ? 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。 選擇大齒輪齒數(shù)為 2 40z? ，初定 2u? ，則1 40 20z u?? （ 2）按齒面接觸強度設(shè)計 ? ?3 211 (1 )t EtR R HKT Zdu? ? ???? ??? ?? (64) 參數(shù)值確定： 初選載荷系數(shù) tK =； 計算大齒輪的轉(zhuǎn)距 mmNnpT ?????????? 32151 查《機械設(shè)計（第七版）》通常取取齒寬系數(shù) R? =1/3； 查《機械設(shè)計（第七版）》表 106 取 1/ 2EZ ? ； 22 由《機械設(shè)計（第七版）》圖 1021d 按齒面硬度中查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 Hlim1 600 MPa? ? ；小齒輪的接觸疲勞強度極限 Hlim2 550 MPa? ? ； 由式 160 hN n jL? 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 811824006 0 6 0 1 2 4 3 0 0 1 5 8 . 6 4 1 034 . 3 2 1 0hN n jLN? ? ? ? ? ? ? ? ??? 由《機械設(shè)計（第七版）》圖 1019 查的接觸疲勞壽 命系數(shù) 120. 93 0. 95H N H NKK??； 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,由式 ? ? limNK S?? ? 得 ? ?? ?1 l i m 112 l i m 220 . 9 3 6 0 0 5 2 2 . 50 . 9 5 5 5 0 5 5 8H N HHH N HHH M P aSH M P aS????? ? ? ?? ? ? ? （ 3）設(shè)計計算 試計算小齒輪分度圓直徑 1td ，代入 ? ?H? 中較小值 ? ?3 3223112 21 . 3 5 . 0 9 1 0 1 8 9 . 82 . 9 2 2 . 9 2 3 6 . 0 811( 1 0 . 5 ) 5 2 2 . 5( 1 0 . 5 ) 233t EtR R HKT Zd m mu? ? ??? ?? ??? ? ? ? ??? ??? ???? ? ? ? 計算圓周速度 11 3 6 . 0 8 4 0 0 0 . 2 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 3tdnv m s? ? ??? ? ?? ? ? 計算齒寬 b 21 1 1 53 6 . 0 8 1 3 . 4 52 3 2R t R ub R d m m?? ?? ? ? ? ? ? 計算齒寬與齒高之比 /bh 模數(shù) 11/ 44 .5 7 / 20 1. 8ttm d z m m? ? ? 齒高 2 . 2 5 2 . 2 5 1 . 8 4 . 0 5th m m m? ? ? ? / 1 3 .4 5 / 4 .0 5 3 .3 2bh ?? 計算載荷系數(shù) 根據(jù) /v m s? ,8 級精度 ,由 《機械設(shè)計（第七版）》 圖 108查的動載系數(shù) VK = 由 《機械設(shè)計（第七版）》取 齒間載荷分配系數(shù) ????； 由 《機械設(shè)計（第七版）》 表 102查得使用系數(shù) 1AK? 23 由 《機械設(shè)計（第七版）》 查得齒向載荷分布系數(shù)可按下式計算： 1 .5F H H beK K K? ? ??? 式中 HbeK? 是軸承系數(shù)，可從 《機械設(shè)計（第七版）》 表 109 中查取 beK ? ? 。 灌裝機為一般工作機器，速度不高，故選用 8級精度。 齒輪傳動設(shè)計 首先進行對關(guān)鍵齒輪 3Z 和 4Z 的設(shè)計計算，即軸 2和主軸上錐齒輪的設(shè)計計算前面已知 i=3。 （ 4）溫度計算 傳動嚙合效率 1? =)tan(tan v?? ?? （ 60） = 攪油效率 2? = 21 軸承效率 ?? 總效率 ? = 321 ??? （ 61） = 散熱面積估算 aA ??? （ 62） = 315109 ?? ? = 2m 箱體工作溫度 011 )1(1 0 00 tAapt w ??? ? （ 63） =55℃ 這里取 15?wa w/( ??mm ℃ ),中等通風環(huán)境。 （ 2）齒面彎曲疲勞強度驗算 齒根彎曲疲勞極限 MpaF 115lim ?? 彎曲疲勞最小安全系數(shù) SFmin = 許用彎曲疲 勞應(yīng)力 ][F? =minlimFFS? （ 55） =80MPa 輪齒最大彎曲應(yīng)力 F? =2222 dmbTKA （ 56） = ?? ?? =3280 MPa 計算結(jié)果表明，齒面彎曲疲勞強度較為合適，蝸桿蝸輪尺寸無需調(diào)整。