化妆瓶自动清洗系统设计.doc

机电工程学院毕业设计毕业论文任务书院系机电工程学院专业机械工程及其自动化学号姓名1、毕业论文题目：化妆瓶自动清洗系统设计2、毕业论文任务及要求： 设计一个自动清洗系统，能够在化妆品玻璃瓶不相互碰撞的情况下完成喷洗涤液、清水、空气三个工位。（1）通过各种渠道找资料，借鉴已经成功投产的洗瓶机的结构，确定翻转和夹紧的方式；（2）根据厂方要求，完成设计每个工位时间的确定分配；（3）选用合适的零部件实习自动喷洗涤液、清水和空气的功能；（4）计算控制瓶子翻转和夹紧的空间凸轮的方程；（5）用UG建模，画出三维图（包括装配图和主要零件的零件图）；（6）完成毕业论文。要求：（1）整个机械的总体方案设计；（2）八工位旋转工作台设计；（3）生产率每秒出一个瓶子（即每小时3600个瓶），要求速度可调； （4）要求设计的系统能在现实应用；3、毕业论文应完成的项目内容：进度安排和预期达到的目标第15周：搜集有关资料并了解现已有产品的结构和运行方式，确定项目总体方案；第37周：初步绘制总体方案三维草图，项目的初步预算（初步选定电机，同步带，传送链和链轮，液压泵，电磁换向阀等规格，数量和价格）；第711周：绘制项目的精确关键零件三维图和三维装配图，详细的计算关键零部件的尺寸；第12周：运用UG进行运动仿真和ANSYS有限元进行结构受力分析。第1316周：购买材料和要加工的物品，进行实物安装；第15周：反复检查修改，完成所有资料，准备答辩；第16周：答辩。4、主要参考文献资料：1 陈东.机械设计.北京：电子工业出版社，20102 孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理.北京：高等教育出版社，20063 互换性与技术测量，电子工业出版社，杨铁牛主编，20104 Sclater，N Chironis,N.P主编；邹平 译.机械设计使用机构与装置图册.北京：机械工业出版社，20075 杨光.精通UG NX5.0中文版产品设计.北京：电子工业出版社，20086 陈锦昌.计算机工程制图3版.广州：华南理工大学出版社，20047 陈锦昌.计算机工程制图习题集3版.广州：华南理工大学出版社，20058 单祖辉.材料力学3版.北京：高等教育出版社，20099 Dieter Muhs,Herbert Wittel,Manfred Becker,Dieter Jannasch,Joachim Voiek.编著；孔建益 译.机械设计(原书*第16版).北京：机械工业设计出版社10 Dieter Muhs,Herbert Wittel,Manfred Becker,Dieter Jannasch,Joachim Voiek.编著；孔建益 译.机械设计 表格手册(原书*第16版).北京：机械工业设计出版社11成大先.机械设计手册（第五版）：单行本.机械制图.北京：化学工业出版社,2010院长（主任）签发： 指导教师签名：时间： 年 月 日 时间： 年 月 日毕业论文成绩评定表院系专业学号姓名1、指导教师评语：指导教师评定成绩： 指导教师签名： 日期： 年 月 日2、评阅教师评语：评阅教师评定成绩： 评阅教师签名： 日期： 年 月 日 3、答辩成绩： 答辩小组组长签名： 日期： 年 月 日 4、答辩委员会评语：毕业论文终评成绩：答辩委员会主任签名： 答辩委员代表签名： 日期： 年 月 日 日 日期： 年 月 日 化妆瓶自动清洗系统设计 摘要：本毕业设计的目的是结合实际运用本科里所学的专业理论，设计出一个能够适用于一定高度变动的化妆瓶的自动清洗系统的机械部分，达到理论能联系到实际。主要内容是运用机械设计和机械原理的专业知识，通过用UG三维建模的方法，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、轴系设计和各传动件的校核，并保证系统的合理性和可靠性。关键词：机械设计、合理性、可靠性Abstract：The purpose of this graduation project is to combine the practical application of what we have learned in the course of professional theory and design the automatic the mechanical part of a cleaning system that are suitable for the cosmetic bottles of a certain height changes .In that way,we can make the theory to be linked to the actual reach. The main content is to use the principle of mechanical design and mechanical expertise, by using a three-dimensional modeling UG method devised to meet the production requirements of the institutions, including transmission mechanism, clamping mechanism, tilting mechanism, shaft design and various transmission parts checking, and to ensure the rationality and reliability of the system.Keywords: mechanical design, rationality and reliability. 第一章 绪论21.1 课题来源及研究的目的和意义；21.2 国内外自动洗瓶机的研究现状及分析；31.3 本课题研究的主要内容；41.4 具体研究方案和预期达到的目标；41.5 方案的拟订5第二章：设计过程82.1 电机参数选择82.2 同步带的设计92.3 传动链的设计112.4 夹子设计122.5 翻转机构的设计132.6 轴的设计132.7 传动轴轴端联轴器的选用162.8键的设计162.9 齿轮的设计172.10轴承校核192.11 螺纹设计21第三章 总结22 第一章 绪论1.1 课题来源及研究的目的和意义； 随着大气污染和紫外线伤害的加剧，专业的化妆品在将来的会越来越收到人们的青睐。化妆市场近年来一直保持着较高的增长速度，预计2012年，市场销售将超过三百亿人民币。而据中国香化协会两年前的报告显示，我国化妆品行业有生产企业三千二百余家，2010年销售额一千五百三十多亿元，与2006年相比年平均增长为百分之九左右，化妆品进口额九点九七亿美元，出口额十六点二亿美元，2011年化妆品市场零售总额为一千三百七十二多亿元。加上现在我国经济正处在经济转型阶段，劳动力价格不断增加，这种大背景也要求了企业追求更高的自动化水平。所以在化妆品制造行业里，像化妆品的瓶子的清洗工作就是要求有一台自动清洗瓶子的机器，以满足广大的生产需求，同时又提高生产效率，节省更多劳动力，降低成本，我们在工厂里面看到，有六个人在清洗瓶子的岗位上摆放瓶子和收拾瓶子，劳动力消耗多，而且效率低，如果设计出的洗瓶机能在实际中得到应用，只需两个工人，一个负责上料，一个负责下料，就能节省四个劳动了，而且生产效率也提高。通过在学校里学到的理论知识和外面工厂的生产需要紧密联系起来，使我们学到的东西不至于只是纸上谈兵，而是切切实实为社会解决一点实际问题。化妆品行业的旺盛和迎合国内市场的需要，是本课题研究的的主要意义，通过本次毕业设计来将以前所学的机械专业知识融会贯通，提高设计能力和丰富设计经验，使四年所学的知识和能力有个提升。1.2 国内外自动洗瓶机的研究现状及分析； 外国洗瓶机涉及到用电气保护，光电传感器，变频器调整速度，PLC等可编程控制等高新技术，集机械，电气，仪表一体化，结构紧凑，合理的材料选择，适当的平衡，安全可靠,一言蔽之，就是技术成熟，自动化水平高。国内的洗瓶机总体来说水平还是和外国的有一定的差距，主要是分类如下表1-1所示：表1-1 洗瓶机的特点 类型优点缺点转盘式洗瓶机成本低，易于制造半机械、半手工型的洗瓶机，机型落后，自动化水平低履片式洗瓶机采用了履片，履片前后各有两对气动机械手装卸玻璃瓶，玻璃瓶洗瓶的工位总是瓶口朝下，利于清洗效果洗瓶和出水或洗涤液不足之处是粗，精洗不能隔离，生产能力低，调试一定的难度，已逐步淘汰滚筒式洗瓶机这 种 洗 瓶 机 的 洗 瓶 工 艺 成 熟，生 产 特 性 符 合 我 国 的 洗 瓶 工 艺，并 适 用 酸 、碱 洗 二 种 工 艺 。 可 靠 较 高 ， 机 器 结 构 简 单 ， 制 造 和 调 试 方 便 ， 粗 洗 和 精 洗 两 道 工 序 可 以 分 离 ， 是 国 外 大 型 履 带 瓶 托 式 洗 瓶 机 的 一 种 雏 形对 玻 璃 瓶 几 何 尺 寸 要 求 精 度 ， 在 国 内 玻 璃 瓶尺 寸 的 实 际 情 况 下 ， 仍 需 要 逐 步 调 整 ； 而 且 每 道 洗 涤 工 序 后 ， 在 玻 璃 瓶 内 仍 有 少 量 残 留 液 体厢式异端进出洗瓶机自 动 化 水 平 高 ， 容 碱 液 、热 水、 毛 刷 、 清 水 等 洗 涤 功 能 于 一 体 ， 既 可 以 自 动 连 续 进 行 洗 瓶 作 业 ， 又 可 以 防 止 交 叉 污 染结构复杂，制造成本高1.3 本课题研究的主要内容；设计出一种适合于化妆品的瓶子清洁的洗瓶机，要求：（1）瓶子之间不能发生碰撞，以免刮花瓶子表面的电镀层（2）保证一秒钟左右清洗出一个瓶子的生产率，要求速度可调 （3）要求只用两名工人，一个上料，一个下料。1.4 具体研究方案和预期达到的目标；（1）通过各种渠道找资料，借鉴已经成功投产的洗瓶机的结构，确定翻转和夹紧的方式；（2）设计八工位旋转工作台，根据厂方要求，完成设计每个工位时间的确定分配；（3）选用合适的零部件实习自动喷洗涤液、清水和空气的功能（4）要求设计的系统能在现实应用；表1-2 瓶的尺寸 序号 瓶口直径（m m） 瓶身直径（m m） 瓶高（m m）16165342234514632444132418287251533（长）816343428图1-1 瓶子外形1.5 方案的拟订根据要求，1秒钟洗出一个瓶子，得出各种方案旋转工作台的角速度，初定旋转工作台布置八个工位。总体方案1：旋转工作台一个夹子一组，共有8个夹子，则旋转工作台的角速度为/4 rad/s，回转接头固定在旋转工作台上，和旋转工作台一起旋转，喷洗涤液和喷水、喷高压空气的喷头都再旋转工作台的上表面，在瓶子翻转180后先喷洗涤液，再喷清水，最后喷高压空气，将瓶子里面的水吹出来，通过如图所示绿色的轨道来控制夹子的翻转，还有一条如图所示红色的轨道控制夹子的开合。上下料的位置在对称与回转中心轴的两侧。 图1-2 方案1总体方案2：旋转工作台4个夹子一组，有8组，共有32个夹子，则旋转工作台的角速度为/16 rad/s，回转接头也是固定在旋转工作台上，和旋转工作台一起旋转，喷洗涤液和喷水、喷高压空气的喷头则都固定在夹子组下面的和圆筒相连接的板上（如图所示绿色的板上），在瓶子翻转180后先喷洗涤液，再喷清水，最后喷高压空气，将瓶子里面的水吹出来，通过在圆筒上的轨道来控制夹子组的翻转，也是通过用轨道来控制夹子的开合。圆筒是固定在机架上不运动的，里面空心，同步带轮和轴承都在里面。上下料的位置的角度是九十度，这样就可以多利用旋转工作台的工位，使喷洗涤液和喷水、喷高压空气有更多的时间来完成，也有利于液体从瓶里面排出来，干燥效果更好。图1-3方案2 图1-4 方案4总体方案3：方案3和方案2基本相同，是在方案2的基础上加以改动，主要的变动地方在于安装夹子组的安装和夹子组和旋转工作台的连接方式。还是通过轨道来控制夹子的开合和夹子组的翻转。不同的是中间部分没有圆筒，控制夹子组翻转的轨道和控制夹子开合的轨道均固定在机架上面。总体方案4：方案四为自动洗瓶机的最终方案，由于前面的方案忽略了动力的传动方向，如果只用三根轴的传动，瓶子的运动方向和夹子的运动方向相互矛盾，所以必须加多一根传动轴，将和电机通过联轴器相连接的传递动力的轴分离出来，不和旋转工作台相连接。整个清洗系统的动力源只有一个，通过一根传动轴将动力传递到旋转工作台和上下料架。传动轴上分别安装着两个同步带轮和一个圆柱直齿齿轮，旋转工作台是通过圆柱直齿齿轮来传递动力，这样通过齿轮传动，使得转动旋转工作台的方向和传动轴的方向相反，而上下料架和传动轴是通过同步带轮来传递动力的，上下料架的旋转方向和传动轴的旋转方向相同，这样就使得上下料架处的瓶子的运动方向和旋转工作台上夹子方向在相切处速度相同。而和旋转工作台相连接的旋转轴因为要安装控制喷射清水、洗涤液和高压空气用的回转接头，回转接头要固定好旋转和静止的两部分，安装部分又不能和输送清水、洗涤液和高压空气用的软管相干涉，所以只能将旋转轴做成空心的，在中间安放一根固定的轴来固定回转接头的静止的一端。时间分配方案： 根据1秒钟洗出一个化妆瓶子的要求，旋转工作台的旋转周期是32 s，时间分配如下：4个瓶子的夹紧4 s夹子组的翻转2 s洗涤液2.5 s清水2.5 s高压空气2s夹子组回翻2s松开瓶子2s。 而根据一秒钟洗出一个瓶子的生产要求，旋转工作台的角速度为=/16，每个夹子的角度为11.25，根据上述的时间分配，夹子组的反转和夹子夹瓶子的开合情况如下图所示：松开和夹紧相差90，两个翻转相差135。传动方案的拟订：动力从中间轴输入，电机通过和联轴器和中间输入轴相连，中间旋转轴安装了两个同步带轮，分别将动力传动到上料架和下料架的转轴，而料架和下料架则是通过链传动来带动瓶子的运输运动。 第二章：设计过程2.1 电机参数选择1、 由于自动洗瓶机的旋转工作台的转速很慢，导致传动轴的转速也很慢，每分钟只转3.75周，而一般的电机正常的转速是一千五百转每分钟左右，所以要选用减速电机，减速比是1:400左右。除了考虑功率方面的因素，还要考虑转矩、转速的要求及机械的其他方面要求；安装的空间要求。要求考虑安装的空间是否足够，安装固定是否可能，包括位置及固定的操作空间是否足够和减速电动机输出轴与工作机械传动件的连接方式；经济性，即同样的传动效果，选用哪一种类型的减速电动机的经济性更好些。此时需要考虑使用寿命、购置费和保养成本。 初步估算，由于夹子夹紧瓶子的运动中心的直径取D=1288 m m，上下料用的传动链链轮取5 3齿，根据机械设计的公式，链轮分度圆直径d =4 2 9 m m，带动旋转工作台旋转的扭矩大约需要30 0 N/ m，带动链轮转动的扭矩大约需要30 N/ m, 旋转工作台旋转的角速度为 0 =/ 16 rad / s。传动链的传动速度要和夹瓶子的夹子夹瓶子处的线速度相同，即D/ 2 x 0 =d/ 2 x 1， 1 =25/ 132rad / s。根据旋转工作台和传动链链轮的角速度，可得出两者的转速， ，。根据功率公式得，旋转工作台的功率为，=58.90+17.67x2=94.24w。根据生产要求，我们选用的电机功率要高于94.24w，转速比较低，按照设计方案，传动轴的转速为15/4 r/min3.75 r/min。一般电机的转速为1500 r/min，所以转速比大约为i=1500/3.75=400。由于设计的洗瓶机的传动轴是直接和电机通过联轴器相连的，所以要选用立式的电机。减速电动机的运行条件是正常工作条件（无高温、低温，一般温度，低载荷的工作条件），我们在网上浏览资料，决定选用淘宝网上型号为NCV40-380-400-S-BT-G1的立式三相减速电机。当齿轮减速电机在额定工况下运行时，定子相电压与相电流之间的相位差为cosN=0.75,效率4极=0.69,安全系数取K=3。电机总功率计算公式为P=P总cosK=94.240.750.693=546.32w，所以选用750w的电机。 图2-1 NCV立式电机2.2 同步带的设计中心轴和上下料架是通过同步带来连接，传动动力的。之所以选用同步带，是因为同步带的平带层轻而且薄，主要是靠平带层的齿来传递运动。由于齿带是用精密加工的模具铸造出来的，因此，和齿轮一样，同步带也具有一定精度的节距，因而可以保证传动的过程中的同步。另一方面，同步带是通过带齿来传动的，而不是通过摩擦传动的，所以同步带和V带、平带相比，体现出预紧力小，传动很平稳，没有噪音，不需要润滑等诸多优点。选用梯形齿同步带，确定计算功率Pca（Kw）：pca=Ka x P，Ka为同步带工作情况系数，P为梯形齿同步带的传动功率P=10.86（Kw），查机械设计表得，同步带工作情况系数Ka=1.6，则计算功率pca=Ka x P=1.6 x 10.86=17.38xKw，(pca=Ka x P=1.6 x 0.75=1.05Kw)而同步带的转速为。选用梯形齿同步带的类型：由得，同步带的计算功率pca=17.38 xKw，转速。查机械设计表得，选用L型的梯形齿同步带。确定带轮的齿数Z1 Z2 及带轮节圆直径、小带轮的齿数应满足：，查机械设计表6-2得=12。取=85，大小带轮的出动比为i=/=1.5，大带轮齿数取=i =127。查机械设计附表6-8得，L型的梯形齿同步带的节距=9.525 mm(=12.70 mm)，两个带轮的节圆直径分别为，验证梯形齿同步带的带速带速v应当满足50 m/s，符合要求。确定中心距及同步带长根据结构要求，按照V带的计算公式来初定中心距a0。=171.7+257.55=429.25mm，所以有343.4858.5，根据实际需要，将中心距选取为。(=1.8 x 477=858.6mm)由计算V带的基准长度的公式得，=2858.5+429.252+2.14=1534.90mm。查机械设计附表得，当选用带长代号为600的同步带时，它的节线长=1524，一共有160个齿。按照公式计算实际中心距，可得实际有中心a的实际长度距为 确定梯形齿同步带的宽度根据公式计算小同步带带轮啮合齿数得，=41.0941。确定基准额定功率，对应同步带型基准宽度的基准额定功率为，式中为同步带的基准额定功率（kw）；为宽度为时同步带的许用工作应力（N），q是宽度为时同步带的单位长度的质量（kg/m），查机械设计教材表6-3得，=25.4mm,=244.46N,q=0.095kg/m,v=0.035m/s。=0.008556kw。（=76.2mm,=2100.85N,q=0.448kg/m,v=0.035m/s。=0.0735kw）计算同步带带宽：由同步带的抗拉强度，计算同步带的带宽，带宽应当满足，因为同步带的小带轮的啮合齿数为16齿，大于6，所以=1，（）计算同步带轮轴上的压力2.3 传动链的设计上下料用的传动链链轮取85齿，根据机械设计的公式，链轮分度圆直径d =429 .61m m， 1 =25/ 132rad / s。根据旋转工作台和传动链链轮的角速度，可得出两者的转速，5.625 r / min。根据功率公式得，链要传动的功率为，选10A。链轮齿数及传动比的确定按照生产要求，上下料架的两个链轮选择大小一样，即传动比为1。确定链型号和节距P由于自动洗瓶机是载荷平稳，不反转的一般机械，动力源是电动机，所以工作系数=1.0，链传动工作在机械设计教材图711中高峰左侧，表明主要失效形式为链板疲劳破坏，即有：3.03。传送链中采用一排链，所以多排链系数=1。因为在设计链传动时的工作条件和确定额定功率时的工作条件不是完全一致的，所以，要将链传动的功率修正，当量单排链的功率为：验证链速传动链的传动速度为：，v为传动链链速（m/s），n为主动链轮的转速（r/min）；z为主动链轮的齿数；p为传动链的节距（mm），10 A型的滚子链的节距P =15.875 mm。所以传动链的传动速度=计算链节数和和中心距初选定中心距a=（3050）P=476.25793.75mm中心距因生产需要定为a=2000 mm，计算链节数的公式为：计算轴压力传动轴上链轮的有效压力Fe=1000P/v=17.671000/126.5=139.68N。由于传动链轮是水平放置的，所以压轴力系数KFP=1.15Fe=1.15139.68=160.64N。链轮的设计链轮的材料一般选用40号钢，热处理后表面硬度为4050HRC。链轮的分度圆直径为d =429 .61mm,中心孔直径取dk=42mm齿顶圆直径为da=P（0.54+cot）=15.875（0.54+27.04）=437.90 mm，链轮齿侧凸缘直径dgpcot-1.02h2-0.76，查机械设计手册得10A型传动链内链板高度h2为15.09mm，即得链轮齿侧凸缘直径dg413.11mm。轮毂厚度h=K+dk/6+0.01d，因为d=429.6mm150mm，所以K=9.5，即有h=K+dk/6+0.01d=9.5+7+4.29=16.79mm。轮毂长度l要求大于2.6h，而小于3.3h，43.654l55.01,取l=45mm。2.4 夹子设计夹瓶子的夹子的设计，主要是运用到机械原理中运动副的知识，确定连杆机构中连杆和连杆之间的位置关系。夹子由底座、夹头，夹板、推杆、销钉、螺钉和螺母组成。夹头是用橡胶来做的，由于瓶子的直径有，夹头是可以更换的，通过螺钉连接在夹板上。夹板就是用不锈钢板做成的，通过销钉、连杆和推杆相连。连接把四个夹子连接在一块圆弧板上，组成夹子组。自由度计算：F=3N2P=3x52x7=1514=1张开角度：夹板的张开角度和推杆的运动几何关系如图所示，当推杆推进35mm，一边夹板将会张开27，两边即张开54。工作原理：夹子中推杆一段和连杆相连，另一端装着滚子在机架的一个圆弧轨道上滑动，圆弧轨道只是在上料架和下料架之间的90安装，起着顶开夹子，使弹簧处于压缩状态。其他没有轨道，弹簧自动恢复原长，使夹子处于夹紧状态。图2-2 夹子的设计2.5 翻转机构的设计由于旋转工作台转动到和上料架相切处夹瓶子，也就是在之前22.5一定要完成翻转，翻转是有时间的限制的，要求翻转的角度和位置要准确，所以选用广泛应用于自动机和自动控制装置中的凸轮机构，根据实际情况，选用空间凸轮。选用凸轮机构的最大优点就是只要凸轮的轮廓曲线被设计好，在凸轮上运动的杆件就能按照预先设计好的运动轨迹进行运动，而且响应快，还能使机构显得紧凑，减少不必要的动力源。图2-3 翻转机构的设计空间凸轮的外形如图所示，外轮廓是个开了槽的圆环，上下两端直径相等的圆弧中间是直线段连接，圆弧过度，形成形封闭。 2.6 轴的设计 轴作为机器的重要零件，主要的作用有定位、安装支承作为输入输出传动件用的齿轮、同步带轮、联轴器，使各个部件之间有确定的位置，不互相干涉。另外，轴也传递功率、力和扭矩等，减少机器所要用的动力源。轴的材料： 轴的设计首先要根据工作条件要求，设计好适当的材料，第一就要选定能满足要求的强度的材料，对应力集中敏感度低，还应该满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性的要求，同时要求具有良好的加工性能。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，在满足材料物理性能时，还要考虑其经济性能。合金钢虽然力学性能好，质量轻，能适用于低温和高温的工作环境，但其应力集中性高，要通过各种热处理、化学处理及表面强化处理等才能充分显示其优越的力学性能。在一般的工作环境中，碳钢的弹性模量和合金钢的弹性模量十分相近，而且碳钢有足够的强度，对应力集中性低，容易进行机械加工，价格低，市场供应量足，应用最广。 洗瓶机里面所要用到的轴转速低，功率传递也比较小，所以选用45号钢即能满足各种要求。轴的材料为经过调质处理的45号钢，硬度为217255HBS。查机械手册得，调质过的45号钢的毛坯直径小于200HBS，屈服强度极限为640Mpa，弯曲疲劳极限为275Mpa，扭转疲劳极限为155Mpa。由于轴的直径最多处也小于150mm，用轴的毛坯用轧制圆钢材毛坯。和电机相连接的传递轴的设计 由于此轴和电机相连，要分别通过齿轮和同步带轮传递功率到旋转工作台和上料架、下料架。功率最大，扭矩也最大。、输入轴上的功率输入轴的总功率为=217.36+58.90=94.24w，转速为n=15/4=3.75r/min,2、初定轴的最小直径选轴的材料为钢，调质处理。根据表，取c=115于是由式初步估算轴的最小直径由于此处开键槽，所以取=40，由于传动轴连着联轴器，所以取 在直径为段的传动轴外径要开螺纹，所以直径要符合螺纹规格，取螺母的公称直径42mm，在范围内要安装两个规格为M42的螺母和一个垫圈，螺母厚度m=33mm，所以取长度=75mm。取略大于，=50mm，在范围内要安装两个同步带轮，还有一个避免两个同步带轮干涉的套筒，套筒取高为8mm，一个同步带轮的总高度为60mm，所以直径为段的总长度取135mm。直径为段的传动轴由于要安装圆锥滚子轴承，取=55mm，安装的圆锥滚子轴承为30311，为了使传动轴不是处于悬臂状态，所以两个轴承的距离要适当增大，取两个圆锥滚子轴承的距离为200mm，直径为段的传动轴的长度取215mm。直径为段的传动轴主要是为了配合圆锥滚子轴承的安装直径和减小应力，圆锥滚子轴承30311的安装直径最小为65mm，取装配时取安装为67mm，倒45度角，距离为1.5mm。=70mm，长度取15mm。取一个台阶直径为=75mm，主要作用是支承齿轮，长度为8mm。最后一段直径为的传动轴主要是安放轴承，并且在上端开螺纹，紧固齿轮，根据国标中螺纹的规格，选用M64的螺母，所以=64mm，长度取60mm。根据安装需要，在直径为、段的传动轴要开键槽。传动轴的工艺性：取传动轴的倒角为245，按照规定确定各轴肩的圆角半径，各个键槽都在传动轴的同一圆周方位上。3、 传动轴上的载荷由于传动轴上是竖直安装的，传递动力转矩的齿轮是直齿齿轮，齿轮和同步带轮受的力都是只有圆周力，径向力和轴向力都为零，也就是传动轴只是受到扭矩。电机和联轴器连接轴出的键槽规格为12850，键槽深度t，根据材料力学抗扭截面系数，查阅机械手册得轴上键槽深度=5mm，抗扭截面系数=12566.37-918.75=11647.62最大切应力可得，。同步带轮处的键槽规格为1610100，查阅机械手册得轴上键槽深度=5.5mm，根据传递的功率相等，传动链轮转动需要的扭矩为30N.m,由公式得传递功率为17.67w，进而求得大同步带轮的传递功率时的扭矩为44.99645.0N.m.抗扭截面系数=24543.69-1745.62=22801.07最大切应力齿轮处的键槽规格为181116，查阅机械手册得轴上键槽深度=7 mm，根据传递的功率相等，旋转工作台的扭矩为300N.m,由公式得传递功率为58.90w，进而求得小齿轮的传递功率时的扭矩为150N.m.抗扭截面系数=51471.85-3198.23=48273.62，最大切应力可得，所有的键槽处的最大切应力均小于调质过的45号钢的扭转疲劳极限=155Mpa，故安全。和旋转工作台相连的旋转轴的校核中间旋转轴由于是空心的，近似计算时键槽忽略不计，根据空心轴的抗扭截面系数，计算得=0.2270000.9375=5062.5，旋转轴的扭矩为T=300N.m,得在直径最小处的最大切应力，小于调质过的45号钢的扭转疲劳极限=155Mpa，故安全。上下料架处的传动链轮轴的校核由于驱动上下料架的传动链轮的扭矩为30N.m,在传动链链轮处的安装直径较小，为d=42mm的实心轴处开键槽，只需在此次校核即可。所用平键的规格为12832，键槽深度t，根据材料力学抗扭截面系数，查阅机械手册得轴上键槽深度=5mm，抗扭截面系数=14547.14-26.43=14520.71,最大切应力可得，,小于调质过的45号钢的扭转疲劳极限=155Mpa，故安全。2.7 传动轴轴端联轴器的选用 传动轴所需要传动的转矩为，查机械设计教材附表15-4查取联轴器的工作情况系数K=1.3，计算转矩=KT=312N.m。由于新型梅花联轴器具有缓冲减震，不需要润滑，维护方便等优点，而且还具有一定的补偿两轴偏移的能力，适用于载荷变化不大，工作启动频繁的中低速、中小功率的传动，比较适合洗瓶机的工作情况，根据转矩的大小，选用J型LMS5的联轴器。2.8键的设计普通平键的选择 因为轴上的载荷均为静载荷，没有冲击，而且安装零件要求有一定的定心要求，所以选用定位好的普通平键，键的材料取45号钢，查机械设计手册得：联轴器连接的平键为选单圆头平键GB/1095-2003 b=12mm h=8mm ,取l=32mm 链轮的平键为选A型圆头平键GB/1095-2003 b=12mm h=8mm ,取l=32mm同步带轮：选普通A型圆头平键 GB/1095-2003 b=14mm h=9mm,取l=100mm齿轮：选普通A型圆头平键 键 GB/1095-2003 b=18mm h=11mm,取l=28mm键的校核 对于静连接，普通平键的失效形式一般是键、轴或者是轴毂中较弱的零件的工作面被压溃，所以耐磨性计算和强度计算是键连接的只要计算。而相对而言，被连接件的轮毂的键槽深度较小，轮毂材料的强度也最弱，轮毂的计算为平键连接的校核计算。 齿轮处大齿轮传递的扭矩最大，而两个齿轮处的键是同一种规格的，因此只需要校核大齿轮处的键即可。键、轴、连接零件的轮毂的材料都是钢，键的工作长度l=L-b=28-18=10mm，接触高度为k=0.4h=0.411=4.4mm静连，接的强度条件为，查机械设计手册得，被连接零件为钢时，许用挤压应力为=7080Mpa，满足键连接的挤压强度要求，故安全。 链轮处的键强度校核：链轮处要传递的扭矩为30N.m，链轮处的键的规格尺寸为b=12mm h=8mm ,取l=32mm，链轮的材料是40号钢，键、轴、连接零件的轮毂的材料都是钢，键的工作长度l=L-b=32-12=20mm，接触高度为k=0.4h=0.48=3.2mm静连，接的强度条件为，查机械设计手册得，被连接零件为钢时，许用挤压应力为=7080Mpa，满足键连接的挤压强度要求，故安全。2.9 齿轮的设计根据传动方案，齿轮传动的力矩和功率都不大，传动速度较低，属于低速级，因此采用直齿圆柱齿轮传动。选择小齿轮材料为锻钢中的中碳合金钢（调质），硬度为241289HBS，取270，大齿轮材料为锻钢中的中碳钢钢（调质），硬度为217255HBS取240HBS，大小齿轮的硬度差为30HBS，选用8级精度。对于开式软齿面，小齿轮齿数不宜太大，选，安装设计要求，齿轮传动比为2，,大齿轮齿数。由机械设计计算公式进行试算，即确定公式各计算数值（） 试选载荷系数（） 计算小齿轮传递的转矩为T=150.0 N.m（） 查机械设计教科书得，悬臂布置的软齿面的圆柱齿轮齿宽系数中选取齿宽系数取0.4。（） 由表查得材料的弹性影响系数得锻钢的弹性影响系数（） 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限（） 由式计算应力循环次数假设该洗瓶机是平稳工作，转动的方向不变，工作寿命为10年，每年工作250天，一班制工作。（）由图查得接触疲劳强度寿命系数（）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为，安全系数为S=1，由式得试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值计算圆周速度v 计算低速轴的齿轮圆周力，则 查教材附表8-2的使用系数=1.0，由教材附图8-1查得动载荷系数=1.05根据未经表面硬化的齿轮齿间载荷分配系数，选择软齿面及装配时不做检验调整，7级精度载荷分布系数，则故按实际的载荷系数校正小齿轮的直径计算齿宽 取整后，模数取m=6mm