化妆瓶自动清洗系统设计说明

1、毕业论文作业本学院机电工程专门机械工程与自动化学生卡1. 论文题目：化妆品瓶自动清洗系统的设计2.毕业论文的任务和要求：设计一套自动清洗系统，可完成喷洗液、净水、空气三工位，化妆品玻璃瓶不相互碰撞。（1）通过各种渠道查找信息，了解已成功投产的洗瓶机的结构，确定翻转和夹紧方式；(2)根据制造商的要求，完成各工位设计时间的明确分配；（3）选择合适的部位，实现清洗液、水、空气的自动喷洒功能；(4)计算控制翻瓶和夹瓶的空间凸轮方程；（5）使用UG建模绘制三维图（包括主要零件的装配图和零件图）；(6) 完成毕业论文。要求：（1）整机整体方案设计；(2)八工位转盘设计；（3）生产率每秒生产一瓶（即每小时3

2、600瓶），所需速度可调；（4）需要设计的系统可以在实际中应用；3、毕业论文拟完成的项目：时间表和预期目标第 1 至第 5 周：收集相关信息，了解现有产品的结构和操作，确定总体项目计划；第3-7周：初步绘制总体方案三维草图、项目初步预算（电机、同步带、输送链和链轮、液压泵、电磁换向阀等规格、数量和价格的初步选择） .);第7周至第11周：绘制准确的项目关键部件3D图和3D装配图，并详细计算关键部件的尺寸；第 12 周：使用 UG 进行运动仿真，使用 ANSYS 有限元进行结构力分析。第1316周：采购要加工的材料和物品，进行实物安装；第15周：反复检查修改，完成所有材料，准备答辩；第 16 周

3、：防守。四、主要参考文献：1 董.机械设计：电子工业，2010 2 恒，造型，文杰。机械原理：高等教育，2006 3 互换性与技术测量，电子工业，铁牛主编，20104 Sclater, N Chironis, NP 主编；邹平译.机械设计机构与装置图集。：机械工业，2007 5 光。精通UG NX5.0中文版产品设计。：电子工业，2008 6 金昌计算机工程制图-第3版。：华南理工大学，2004 7 金昌计算机工程绘图练习-第3版。：华南理工大学，2005 8单祖辉。材料力学 - 第 3 版。：高等教育，2009 9 Dieter Muhs、Herbert Wittel、Manfred Bec

4、ker、Dieter Jannasch、Joachim Voiek。已编辑；孔建义译.机械设计（原书*第 16 版）。：机械工业设计10 Dieter Muhs，由 Herbert Wittel、Manfred Becker、Dieter Jannasch、Joachim Voiek 编辑。孔建义译.机械设计表手册（原书*第16版）：机械工业设计11程大贤。机械设计手册（第五版）：单册。机械制图：化学工业，2010院长（主任）问题：顾问签名：时间：年月日时间：年月日毕业论文成绩评价表学院专门学生卡1. 导师点评：教师等级： 教师签名：日期：年月日2.复习老师点评：审核老师的成绩： 审核老师的签

5、名：日期：年月日3、答辩结果：防守组长签字：日期：年月日4、答辩委员会意见：毕业论文最终成绩：答辩委员会主席签名： 答辩委员会代表签名：日期：年月日日日：年月日化妆品瓶自动清洗系统的设计摘要：本毕业设计的目的是结合本科所学专业理论的实际应用，设计一种适用于具有一定高度变化的化妆品瓶的自动清洗系统的机械部分，使理论能够与实践挂钩。主要内容是运用机械设计和机械原理的专业知识，通过UG三维建模方法，设计出能够满足生产要求的机构，包括传动机构、夹紧机构、翻转机构、轴系设计和传动部件。检查并确保系统的合理性和可靠性。关键词：机械设计，合理性，可靠性摘要：本毕业设计的目的是结合我们在专业理论课程中所学的实

6、际应用，设计出适用于一定高度变化的化妆品瓶的自动清洗系统的机械部分。这样，我们就可以将理论与实际联系起来。主要内容是利用机械设计原理和机械专业知识，采用三维建模UG方法，满足机构生产要求，包括传动机构、夹紧机构、倾斜机构、轴设计及各种传动零件检查，确保系统的合理性和可靠性。关键词：机械设计、合理性和可靠性。TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc26050 第一章绪论 PAGEREF _Toc26050 2 HYPERLINK l _Toc8397 1.1 课题来源及研究目的和意义； PAGEREF _Toc8397 2 HYPERLINK l _Toc1621 1.2国外

7、全自动洗瓶机研究现状及分析； PAGEREF _Toc1621 3 HYPERLINK l _Toc15412 1.3 本研究的主要内容； PAGEREF _Toc15412 4 HYPERLINK l _Toc10206 1.4 具体的研究计划和预期目标； PAGEREF _Toc10206 4 HYPERLINK l _Toc15099 1.5 编程 PAGEREF _Toc15099 5 HYPERLINK l _Toc17794 第 2 章：设计过程 PAGEREF _Toc17794 8 HYPERLINK l _Toc18376 2.1 电机参数选择 PAGEREF _Toc183

8、76 8 HYPERLINK l _Toc21270 2.2 同步带设计 PAGEREF _Toc21270 9 HYPERLINK l _Toc21434 2.3 传动链的设计 PAGEREF _Toc21434 11 HYPERLINK l _Toc8027 2.4 剪辑设计 PAGEREF _Toc8027 12 HYPERLINK l _Toc29758 2.5 翻转机构的设计 PAGEREF _Toc29758 13 HYPERLINK l _Toc11501 2.6 轴的设计 PAGEREF _Toc11501 13 HYPERLINK l _Toc200 2.7 传动轴轴端联轴器

9、的选择 PAGEREF _Toc200 16 HYPERLINK l _Toc24498 2.8 按键设计 PAGEREF _Toc24498 16 HYPERLINK l _Toc30454 2.9 齿轮设计 PAGEREF _Toc30454 17 HYPERLINK l _Toc2773 2.10 轴承检查 PAGEREF _Toc2773 19 HYPERLINK l _Toc8487 2.11 螺纹设计 PAGEREF _Toc8487 21 HYPERLINK l _Toc2962 第 3 章 总结 PAGEREF _Toc2962 22第一章介绍1.1 课题来源及研究目的和意义；

10、随着空气污染和紫外线伤害的加剧，未来专业化妆品将越来越受欢迎。化妆品市场近年来一直保持高速增长。预计2012年市场销售额将超过300亿元。据 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20cosmowiki%20%20%20%20/index.php?doc-view-46.php o 中国香化协会 中国香精协会两年前的报告，中国化妆品行业有3200多家生产企业， 2010年销售额超过1530亿元，比2006年平均每年增加1亿元。约9 /10 ，化妆品进口额9.97亿美元，出口额16.2亿美元。 2011年化妆品市场零售总额超过1372亿元。此外，我国经济目前正处于经

11、济转型阶段，劳动力价格不断上涨。这种背景也要求企业追求更高水平的自动化。因此，在化妆品制造行业，化妆品瓶的清洗需要一台自动洗瓶机来满足广大的生产需求，同时提高生产效率，节省更多劳动力，降低成本。我们在厂里看到，原来洗瓶位置有六个人来放置和清理瓶子，耗费大量劳动力，效率低下。如果设计的洗瓶机能在实际应用中，只需要两名工人，一名负责喂料，一名负责切料，可节省四名人工，生产效率也有所提高。通过在学校所学的理论知识与外面工厂的生产需求的紧密联系，我们所学到的不仅仅是纸上谈兵，而是真正为社会解决一些实际问题。化妆品行业的繁荣和满足全国市场的需求是本研究的主要意义。通过本次毕业设计，将之前所学的机械专业知

12、识融会贯通，提升设计能力和设计经验，将四年的学习成果付诸实践。知识和能力得到提高。1.2国外全自动洗瓶机研究现状及分析；国外洗瓶机涉及采用电气保护、光电传感器、变频器调速、PLC等可编程序控制等高新技术，集机械、电气、仪表于一体，结构紧凑，选材合理，平衡适当，安全可靠，一句话，就是技术成熟，自动化程度高。总体而言，我国的洗瓶机与国外相比还有一定差距，主要分类如下表1-1所示：表1-1 洗瓶机特点类型优势缺点转盘式洗瓶机成本低且易于制造半机械半手动洗瓶机，机型落后，自动化程度低履带式洗瓶机使用鞋垫，鞋垫前后各有两对气动机械手，用于装卸玻璃瓶。玻璃瓶清洗站始终瓶口朝下，有利于清洗效果。不足之处是粗

13、、细洗不能分离，生产能力低，调试困难，已逐步淘汰。滚筒式洗瓶机该洗瓶机的洗瓶工艺成熟，生产特点符合我国的洗瓶工艺，适合酸碱洗两种工艺。可靠性高，机器结构简单，制造调试方便，可分离粗洗和精洗两道工序，是国外大型履带式托瓶洗瓶机的雏形玻璃瓶的几何尺寸要求精度，在我国玻璃瓶尺寸的实际情况下，仍需逐步调整；每次洗涤后，玻璃瓶内仍有少量残留液体。范异端进出洗瓶机自动化程度高，碱液、热水、毛刷、清水等洗涤功能集于一身，不仅可以自动连续进行洗瓶作业，还可以防止交叉污染结构复杂，制造成本高1.3 本研究的主要内容；设计一款适用于化妆品瓶清洗的洗瓶器，要求：(1)瓶子之间不能有碰撞，以免划伤瓶子表面的电镀层(2

14、) 为保证一秒左右的洗瓶效率，要求速度可调(3) 只需要两名工人，一名喂料，一名卸料。1.4 具体的研究计划和预期目标；（1）通过各种渠道查找信息，了解已成功投产的洗瓶机的结构，确定翻转和夹紧方式；（2）设计八工位回转工作台，并按厂家要求完成各工位设计时间的确定分配；(3) 选择合适的零件，练习自动喷洒洗涤液、水和空气的功能（4）需要设计的系统可以在实际中应用；表 1-2 瓶子尺寸序列号瓶径(mm)瓶径(mm)瓶高（mm）16165342234514632444132418287251533（长）816343428图 1-1瓶型1.5 方案的制定根据要求，1秒洗出一瓶，求出各种方案的转盘角速度

15、。总体方案一：转盘有一组夹子，共有8个夹子，则转盘的角速度为/4 rad/s，旋转接头固定在转盘上，与转盘一起旋转，喷出清洗液和水，喷射高压空气的喷嘴将旋转工作台的上表面。将瓶子旋转180后，先喷洗液，再喷清水，最后用高压空气将水通过绿色轨道吹出瓶外，如图所示。要控制剪辑的翻转，还有如图所示的红色轨道，用于控制剪辑的打开和关闭。装卸位置在对称旋转中心轴的两侧。图1-2 方案一总体方案二：转台有一组4个夹子，有8组，总共有32个夹子，那么转台的角速度为/16 rad/s，旋转接头也固定在转台上, 并与转盘一起旋转。清洗液、喷水、高压空气喷头均固定在与气缸相连的夹组下方的板上（如图绿色板）。瓶子翻

16、转180后，先喷洗液，再喷清水，最后喷高压空气吹出瓶内水，通过轨道控制夹子组的翻转气缸，也使用轨道来控制夹子的开合。气缸固定在机架上，不动。内部是空心的，同步带轮和轴承在里面。装卸料位置的角度为90度，使转盘的工位可以得到更多的使用，使洗涤液、水、高压空气的喷射有更多的时间完成，而且是也有利于液体从瓶中排出。出来干得更好。图 1-3方案 2图 1-4方案 4总体方案三：方案3与方案2基本相同，是在方案2的基础上修改的，主要变化是夹子组的安装以及夹子组与转台的连接方式。或者通过轨道来控制剪辑的打开和关闭以及剪辑组的翻转。不同的是中间没有气缸，控制夹子组翻转的轨道和控制夹子开合的轨道固定在机架上。

17、总体方案四：方案4是全自动洗瓶机的最终方案。由于前面的方案忽略了动力的传递方向，如果只用三个轴来传递，瓶子的运动方向和夹子的运动方向是矛盾的，所以必须加一个传动轴。 ，分离通过联轴器与电机相连的传递动力的轴，不与转台相连。整个清洗系统只有一个动力源，动力通过传动轴传递给转盘和上下料架。传动轴上分别装有两个同步带轮和一个圆柱直齿轮。转台通过圆柱直齿轮传递动力，从而通过齿轮传动，使转台转动的方向与传动轴的方向相反。上下料架和传动轴通过同步带轮传递动力。装卸架的旋转方向与驱动轴的旋转方向相同，使瓶子在装卸架处的运动方向与转台上的夹具的运动方向相同。切点处的速度相同。与转台连接的转轴需要安装一个旋转接

18、头，用于控制清水、洗涤液和高压空气的喷射。旋转接头必须固定转动和静止部分，安装部分不能用于输送清水、洗涤液和高压空气的软管相互干扰，所以转轴只能做成空心的，固定轴置于中间，固定旋转接头的静端。时间分配计划：根据1秒洗出一个化妆品瓶的要求，转盘的转动周期为32秒，时间分布为：4个瓶夹4秒夹组翻转2秒洗液2.5s 清水2.5s 高压空气2s 夹子组转回2s 松开瓶子2s。根据一秒洗瓶的生产要求，转盘的角速度为=/16，每个夹具夹角为11.25。开合情况如下图所示：松开与夹紧相差90，两次翻转相差135。传输方案的制定：动力从中间轴输入，电机与联轴器和中间输入轴连接，中间转轴上装有两个同步带轮，分别

19、将动力传递给进料架和进料器的转轴框架，而上料架和上料架是由链条传动带动瓶子的输送运动的。第 2 章：设计过程2.1 电机参数选择因为自动洗瓶机转盘的转速很慢，所以驱动轴的转速也很慢，只有3.75转/分，而一般电机的正常转速在1500转/分左右分钟，因此需要选择减速电机，减速比约为1：400。除了考虑功率的因素外，还要考虑机械的扭矩、转速等方面的要求；安装空间要求。需要考虑安装空间是否足够，是否可以安装固定，包括位置和固定操作空间是否足够，减速电机输出轴与工作传动部件的连接方式机器;经济性，即相同的传动效果，选择哪种类型的减速电机的经济性更好。此时，需要考虑使用寿命、购置成本和维护成本。初步估算

20、，由于夹子夹持瓶子的运动中心直径为D=1288mm，因此用于装卸的传动链轮为53齿，根据机械设计公式，链轮分度圆直径d= =429 mm，驱动转盘转动的扭矩约为300 N/m，驱动链轮转动的扭矩约为30 N/m，转盘转动的角速度为0 = / 16 弧度/秒。传动链的传动速度应与瓶夹的线速度相同，即D/ 2 x 0 = d/ 2 x 1 , 1 =25 / 132rad/s。根据转盘和传动链轮的角速度，可以得到两者的转速， , .根据功率公式，转盘的功率为, , =58.90+17.67x2=94.24w。根据生产要求，我们选择的电机功率高于94.24w，转速比较低。根据设计方案，传动轴转速为1

21、5/4 r/min3.75 r /min。一般电机的转速为1500r/min，所以速比约为i=1500/3.75=400。由于所设计的洗瓶机的驱动轴是通过联轴器与电机直接连接的，因此应选择立式电机。减速电机的运行工况为正常工况（无高温、低温、常温、低负荷工况）。立式三相减速电机。减速电机在额定条件下运行时，定子相电压与相电流的相位差cosN=0.75，效率4极=0.69，安全系数K=3。总功率P=Ptotalcos K=94.240.750.693=546.32w，故选用750w电机。图 2-1 NCV 立式电机2.2 同步带设计中心轴与上下料架由同步带连接，传递动力。之所以选用同步带，是因为

22、同步带的平带层轻薄，运动主要靠平带层的齿传递。由于齿形带是用精密加工的模具铸造而成的，与齿轮一样，同步带也有一定的精密节距，可以保证传动过程中的同步。另一方面，同步带采用齿传动，不通过摩擦，因此与V带和平带相比，同步带预紧力小，传动平稳，无噪音，无需润滑。和许多其他优点。选择梯形齿同步带， = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 确定计算功率P ca (Kw) ：p ca =K a x P，K a为同步带的工况系数，P 为梯形齿同步带的传动功率P =10.86 （Kw），查从机械设计表，同步带的工况系数为Ka =1.6，则计算功率p ca =K ax P=1.6 x 10.86=17.

23、38x Kw，（ p ca =K a x P=1.6 x 0.75=1.05Kw) 正时皮带的速度为。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 选择梯形齿同步带的型号：从（ = 1 * GB2 * MERGEFORMAT 1）中，同步带的计算功率为p ca =17.38 x Kw，速度。检查机械设计表，选择L型梯形齿同步带。 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 确定皮带轮的齿数 Z1 Z2 和皮带轮的节圆直径，小带轮的齿数应满足： ，查机械设计表6-2，得=12。取= 85 ，大小带轮的调度比为i= / = 1.5，齿数取大带轮的=i =127 。查机械设计附表6-8，L型

24、梯形齿同步带节距为9.525mm（ =12.70mm），节圆直径两个滑轮分别是 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 验证梯形齿同步带的带速皮带速度v应满足 50m/s的要求。 = 5 * GB3 * MERGEFORMAT 确定同步带的中心距和长度0是根据三角带的计算公式初步确定的。429.25mm ，所以有343.4858.5 ，根据实际需要，选择中心距为。 ( =1.8 x 477=858.6mm)V带基准长度计算公式， = 2858.5+429.25 2+2.14=1534.90mm 。 Check the attached table of mechanical desig

25、n, when the synchronous belt with the belt length code 600 is selected, its pitch line length = 1524, and there are 160 teeth in total.根据公式计算实际中心距，可得到实际中心的实际长度距离a为了 = 6 * GB3 * MERGEFORMAT 确定梯形齿同步带的宽度小同步带轮的啮合齿数按公式计算， =41.09 41。确定参考额定功率，同步带参考宽度对应的参考额定功率为同步带单位长度质量（kg/m）可从机械设计教科书中的表6-3中得到， =25.4 mm， =2

26、44.46N，q=0.095kg/m，v=0.035m/s。=0.008556kw。 ( =76.2mm, =2100.85N, q=0.448kg/m, v=0.035m/s。=0.0735kw)计算同步带的带宽：从同步带的抗拉强度计算同步带的带宽。带宽要满足，因为同步带小带轮的啮合齿数是16齿，大于6，所以=1，( )计算正时皮带轮轴上的压力2.3 传动链设计用于装卸的传动链轮为85齿。根据机械设计公式，链轮分度圆直径d= 429.61mm ，1 = 25 /132rad/s。根据转盘和传动链轮的角速度，可以得到两者的转速， 5.625 r/min 。根据功率公式，链条要传输的功率为10A

27、。 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 链轮齿数和传动比的确定根据生产要求，上下料架的两个链轮尺寸相同，即传动比为1。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 确定链型和节距P由于全自动洗瓶机是负载稳定不反转的通用机器，动力源是电动机，所以工作系数=1.0，链条传动工作在图7-11的峰值左侧机械设计教科书，指出主要失效形式为链板疲劳失效，即： 3.03 。输送链采用一排链，故多排链系数=1。由于设计链传动时的工况与确定额定功率时的工况并不完全一致，为了修正链传动的功率，等效单排链的功率为： = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 验证链速传动链的传动速度为： ，v为

28、传动链的链速（m/s），n为主动链轮的转速（r/min）； z主动链轮齿数； p为传动链节距（mm），10A型滚子链节距为P=15.875 mm 。所以传动链的传动速度= = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 计算链节数和中心距初始选择中心距a=(3050)P=476.25793.75mm由于生产需要，中心距设置为a=2000mm 。链节数的计算公式为： = 5 * GB3 * MERGEFORMAT 计算轴向压力链轮对传动轴的有效压力为Fe=1000P/v=17.67 1000/126.5=139.68N。由于驱动链轮水平放置，最终压力系数K FP =1.15 Fe=1.15139

29、.68=160.64N。 = 6 * GB3 * MERGEFORMAT 链轮设计链轮的材质一般为40号钢，热处理后表面硬度为40-50HRC。链轮分度圆直径d = 429.61mm，中心孔直径dk = 42mm，齿尖圆直径da=P(0.54+cot )=15.875 (0.54+ 27.04)=437.90 mm，链轮齿侧法兰直径dg p cot -1.02 h 2 -0.76，查看机械设计手册发现10A型传动链板的高度h 2为15.09mm，即，链轮齿侧法兰直径dg 413.11mm。轮毂厚度h=K+d k /6+0.01d，因为d=429.6mm150mm ，所以K=9.5 ，即h=K+

30、d k /6+0.01d=9.5+7+4.29=16.79mm 。轮毂长度l要求大于2.6h，但小于3.3h，43.654l55.01，取l=45mm。2.4 剪辑设计瓶夹的设计主要是应用机械原理中运动副的知识来确定连杆机构中连杆与连杆的位置关系。夹子由底座、夹头、夹板、推杆、销钉、螺钉和螺母组成。夹头由橡胶制成，由于瓶子的直径，夹头是可更换的，并通过螺钉固定在夹板上。夹板由不锈钢制成，由销、连杆和推杆连接。连接 将四个夹子连接在一个圆弧板上，形成一个夹子组。自由度计算：F=3N2P=3x52x7=1514=1张角：夹板张角与推杆运动的几何关系如图所示。当推杆前进35mm时，夹板一侧打开27，

31、两侧打开54。工作原理：夹子中的推杆一部分与连杆连接，另一端装有滚轮，在机架的圆弧轨道上滑动。打开夹子，使弹簧处于压缩状态。其他的没有轨道，弹簧自动恢复原来的长度，使夹子保持夹紧状态。图 2-2 夹子的设计2.5 翻转机构的设计由于转台旋转到送料架的切线来夹紧瓶子，即必须在前面的22.5处完成转动。车削受时间限制，要求车削的角度和位置准确，所以选用广泛用于自动机中的凸轮机构和自动控制装置，根据实际情况，选择空间凸轮.使用凸轮机构的最大优点是只要设计好凸轮的轮廓曲线，在凸轮上运动的杆可以按照预先设计好的运动轨迹运动，而且响应快，机构可以变得紧凑和不必要。能量源。图2-3 翻转机构设计空间凸轮的形

32、状如图所示。外轮廓是一个开槽环。上、下端等径圆弧中间用直线段连接，圆弧过大形成闭合形状。2.6 轴的设计轴作为机器的重要部件，其主要作用是定位、安装和支撑用作输入和输出传动部件的齿轮、同步带轮和联轴器，使各部件具有一定的位置，互不干涉。 .此外，轴还传递动力、力和扭矩等，减少了机器使用的动力源。 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 轴材质：轴的设计首先要根据工况要求设计合适的材料。首先，必须选择能满足所需强度的材料，对应力集中的敏感性低。还应满足刚度、耐磨性和耐腐蚀性的要求。要求，同时要求良好的加工性能。实际应用中轴的材料主要有碳钢、合金钢、球墨铸铁和高强度铸铁。此外，在选择材料时

33、，在满足材料的物理性能时，还应考虑其经济性能。合金钢虽然力学性能好、重量轻，可以适应低温和高温的工作环境，但其应力集中度高，通过各种热处理、化学处理和表面强化可以充分发挥其优越的力学性能治疗。在总则工作环境下，碳钢的弹性模量与合金钢非常相似，而且碳钢具有足够的强度、低应力集中、易于加工、价格低廉、市场供应充足等特点。使用最广泛的。洗瓶机采用的轴转速低，动力传递也比较小，选用45号钢就可以满足各种要求。轴材质为45#钢调质处理，硬度217-255HBS。根据机械手册，调质45号钢直径小于200HBS，屈服强度极限640Mpa，弯曲疲劳极限275Mpa，扭转疲劳极限155Mpa。由于轴的直径也最多

34、小于150mm，所以用轴的毛坯轧制圆钢毛坯。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 与电机连接的传动轴设计由于轴与电机相连，动力分别通过齿轮和同步带轮传递给转盘、装料架和卸料架。最大功率和最大扭矩。1、输入轴上的功率输入轴总功率=217.36+58.90=94.24w，转速n=15/4=3.75r/min，2、初轴最小直径轴选材质为45钢，调质处理。根据表 15-3，取 c = 115，然后由公式 15-2 初步估算出轴的最小直径由于此处键槽打开，取=40。由于驱动轴连接到联轴器，取与段的直径需要螺纹，所以直径必须符合螺纹规格。螺母的公称直径为42mm，外壳内应安装两个 M42 螺母

35、和一个垫圈。螺母厚度m=33mm，取Length =75mm。略大于= 50mm，外壳内应安装两个同步带轮，同时还有一个套筒，避免两个同步带轮相互干涉。套筒的高度为8mm，一个同步带轮的总高度为60mm，所以直径取135mm为段的总长度。1段直径需要安装圆锥滚子轴承，取=55mm，安装的圆锥滚子轴承为30311。为了使传动轴不处于悬臂状态，两个轴承之间的距离应适当加大，取两个圆锥滚子轴承的间距为200mm，直径为段的传动轴长度为215mm。传动轴的直径主要是为了匹配圆锥滚子轴承的安装直径，减少应力。圆锥滚子轴承30311的最小安装直径为65mm。组装时安装67mm，角度45度，距离1.5mm。

36、 =70mm，长度为15mm。踏步直径=75mm，主要作用是支撑齿轮，长度8mm。最后一段直径为100的传动轴主要用于放置轴承，上端有螺纹紧固齿轮。根据国标螺纹规格，选用M64螺母，so =64mm，长度为60mm。直径为、和的传动轴上。传动轴的可制造性：以传动轴的倒角为245 ，按规定确定各轴肩的圆角半径，各键槽在传动轴的同一圆周方向上。驱动轴负载由于传动轴垂直安装，传递动力扭矩的齿轮为正齿轮，齿轮和同步带轮上的力仅为圆周力，径向力和轴向力为零，即传动轴.只是受扭矩影响。连接电机与联轴器轴的键槽规格为12 8 50，键槽深度为t，根据材料力学扭截面系数，查阅机械手册得到轴上键槽深度= 5mm

37、，扭转截面系数=12566.37-918.75=11647.62可以获得最大剪应力， 。同步带轮处键槽规格为16 10 100。根据机械手册，轴上键槽深度为5.5mm。根据相等的传动功率，传动链轮转动所需要的扭矩为30N.m，由公式可得传动功率为17.67w，则步进皮带轮传动功率时的扭矩为得到的是44.99645.0Nm扭截面系数=24543.69-1745.62=22801.07最大剪应力齿轮处键槽规格为18 11 16。根据机械手册，轴上键槽深度为7mm。按照相同的传递功率，转盘的扭矩为300N.m，由公式可知传递功率为58.90w，再求出小齿轮传递功率时的扭矩为150N.m。扭转截面系数

38、=51471.85-3198.23=48273.62 ，最大剪应力可见，所有键槽处的最大剪应力小于45#钢调质后的扭转疲劳极限=155Mpa，是安全的。 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 检查与转台连接的转轴由于中间转轴是空心的，因此在近似计算中忽略了键槽。根据空心轴的扭转截面系数计算为=0.2270000.9375=5062.5 ，转轴扭矩T=300N.m，直径最小，最大剪应力小于45号钢调质后扭转疲劳极限=155Mpa，安全。 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 检查上下料架处的传动链轮轴由于驱动链轮驱动装卸齿条的扭矩为30N.m，驱动链轮处的安装直径较小，键槽开

39、在d=42mm的实心轴处，因此只需检查此项即可时间。所用平键规格为12 8 32，键槽深度t，根据材料力学扭截面系数，查阅机械手册得到轴上键槽深度=5mm，扭截面系数= 14547.14-26.43 = 14520.71 ，最大剪应力可以 , , 小于调质45号钢的扭转疲劳极限= 155Mpa，所以是安全的。2.7 传动轴端联轴器的选择传动轴所需扭矩为，查机械设计教科书附表15-4，查联轴器工况系数K=1.3，计算扭矩=KT=312N.m。由于新型梅花联轴器具有缓冲和减震的优点，不需要润滑，易于维护，还具有一定的补偿两轴偏移的能力，适用于中低速，中小功率，负载变化小，工作启动频繁。传动更适合洗

40、瓶机的工况。根据扭矩大小，选用J型LMS5联轴器。2.8键设计 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 普通平键的选用由于轴上的载荷为静载荷，无冲击，安装部位有一定的对中要求，所以使用定位好的普通平键，键材料为45#钢，查看机械设计手册：联轴器连接的平键为菜单圆头平键GB/1095-2003 b=12mm h=8mm，取l=32mm链轮平键选用A型圆头平键GB/1095-2003 b=12mm h=8mm，取l=32mm正时皮带轮：选用普通A型圆头平键GB/1095-2003 b=14mm h=9mm，取l=100mm齿轮：选用普通A型圆头平键GB/1095-2003 b=18mm h

41、=11mm，取l=28mm = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 钥匙检查对于静态连接，普通平键的失效模式一般是键、轴或轮毂中较弱部位的工作面被压坏，所以只对键连接进行耐磨计算和强度计算。相对而言，连接部分的轮毂键槽深度较小，轮毂材料的强度也是最弱的。集线器的计算是平键连接的校验计算。齿轮处的大齿轮传递的扭矩最大，而且两个齿轮处的键规格相同，因此只需要检查大齿轮处的键即可。键、轴、连接件的轮毂材料均为钢。键的工作长度l=Lb=28-18=10mm，接触高度k=0.4h=0.4 11=4.4mm。静态连接，连接的强度条件为，查机械设计手册，当连接件为钢材时，内容挤压应力=7080Mpa

42、， ，满足关键连接的挤压强度要求，所以是安全的。检查链轮处键的强度：链轮处要传递的扭矩为30N.m，链轮处的键尺寸为b=12mm h=8mm，取l=32mm，链轮材料为40#钢，键、轴、连接件轮毂材料均为钢，键工作长度l=Lb=32-12=20mm，接触高度k=0.4h=0.4 8=3.2mm静态连接，连接的强度条件 为查阅机械设计手册，当连接件为钢材时，内容挤压应力=7080Mpa， e=0.35, =0.295 e=0.35，查表可以得到： =0.4, =0.4cot=1.5/e4.286, =1 ,.经查机械设计附表13-1可知，平稳转动或轻微冲击载荷系数值为1.01.2，取=1.1。可

43、以得到两个圆锥滚子轴承的当量动载荷(4)求轴承寿命如果洗瓶机的使用寿命为10年，工作时间t=10 2508=20000 ，则满足寿命要求。找到额定静态和动态负载轴向力= 491.7N，径向力= 364.0N查机械设计教科书附表，圆锥滚子轴承的静载荷系数为X 0 =0.5，Y 0 =0.22/tan =0.221.5/0.35=0.94，则等效静载荷为：=0.5364.0+0.94491.7=644.198N。因为自动洗瓶机的运动平稳，但转动的精度比较高，否则夹子和瓶口的位置会不匹配。正常使用时选择安全系数S0=2.5，所以额定静载荷C0为：C0=S 0 P 0 =2.5644.198=1610

44、.50NC r= 152000N 。因为自动洗瓶机的速度很慢，所以不需要检查极限速度。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 检查中间传动轴处的圆锥滚子轴承由于传动轴的径向力和转轴的径向力是作用力和反作用力的关系，压力角等于=20，径向力=364.0 N，所以径向力本身也是轴向力。在重力方面，由于只有轴自身的重力，通过绘图软件分析，可以得到转轴的体积为1.253 ，轴的材质为45钢，密度为7.85公斤/ ，而部分轴向力是转轴的自身重力，则轴承的轴向力为=Mg=98.36N， = + =107.5+98.36=205.86N，小于转轴的轴向力轴 491.7N。传动轴之前经过检查符合要求，所以转轴也是安全的。2.11 线程设计自动洗瓶机中的螺纹有两个用途。一种是转轴上的螺纹，用来支撑和调整转台的高度。这里的螺纹主要用来承受载荷，定位好，自锁性好。强度高，所以牙型为三角形，负载主要选用普通螺纹。根据设计要求，查阅机械设计手册。螺纹公称直径D=64mm，粗牙螺距为6。由于单道螺纹自锁性好，所以采用单