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1、毕业设计题 目 单列啤酒输瓶机 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机自 学 生 学 号 指导教师 二一一年五月二十九日摘 要单列啤酒输瓶机主要完成啤酒生产线上贴标、灌装、清洗等工艺过程中的单列输送的任务，其性能优劣会影响多种设备的生产效率，所以研究单列啤酒输瓶机有重要的实际意义。本文概要介绍了国内外输瓶机的发展过程和趋势，分析了输瓶机的工作环境和性能要求，研究了输瓶机的工作原理，确定了单列啤酒输瓶机总体结构，计算选取了合适的电机、减速器、输送带等部件，对链轮、传动轴等关键零部件进行了详细的设计计算和结构设计，完成了单列啤酒输瓶机的总装配图和关键零件部件的零件图。该输瓶机采
2、用平顶输送链进行输送，在平顶链上方使用导轨实现酒瓶的稳速线性运动。本机输送速率稳定、运送平稳、耗能低，整机结构简单、运输方便，便于维护和修理，可以满足啤酒生产线对输瓶机的要求。关键词：单列；输瓶；设计；ABSTRACTSingle row beer bottle conveyor mainly complete the tasks on the beer producting line of labeling,fulling,cleaning and so on.Its performance can have a significant impacton production efficie
3、ncy,so,its significant for us to study that. This articleoutlinedthe development and trends ofdomestic and international bottle conveyor,analyzedbottle conveyingmachineworking environment andperformance requirements,studied theprincipleofbottleconvey, then determinedthe overall structure of thesingl
4、e row beer bottle conveyor, selectedthe appropriatethemotor, reducer,beltand other components thoughcalculation,and then designed on the sprockets,shaftsand other keycomponents in detail, in the end ,completedthe totaltransmissionassembly of thesingle row beer bottle conveyor and diagrams of key par
5、ts.This kind of single row beer bottle conveyor use flat topconveyor chains fordelivery, using therailto achievesteady speedlinear motion of bottles, Theconveyorspeed is stability, withsteady delivering, low energy consumption,and the wholestructure is simple, easy to transport, easy to maintainand
6、repair.it can meet the requirements production lineof beerbottleson theinput.Key words：single row；bottle conveyor；design；目 录摘 要IABSTRACTII1 前言11.1 国内外现状11.2发展方向11.3选题意义22 单列输瓶机的总体设计32.1 单列输瓶机的工作环境32.2 设计任务与设计参数32.3 啤酒瓶数据信息42.4 单列输瓶机的组成52.5 单列输瓶机设计的步骤63关键零部件设计83.1输送带选择83.2电机的选取103.3减速器的选取123.4链轮设计标准1
7、23.4.1主动链轮的设计133.4.2从动链轮的设计153.5主动轮轴的初步设计153.5.1参数计算163.5.2材料选取173.6联轴器的选型173.7滚动轴承的选型183.8主动轮轴的结构设计203.9从动轮轴的设计213.10键的选型223.11传动齿轮的设计224 结 论24参 考 文 献25致 谢261 前言输瓶机是啤酒工业生产的必要设备，完成啤酒生产线上输送瓶装啤酒或啤酒瓶的任务，使特定数量的瓶子从一单机以适当速度、最小的功耗和损失、较低的噪音及干扰传送到另一单机1。单列输瓶机是输瓶机的一种，可以用于贴标、灌装、清洗等工序。1.1 国内外现状通过阅览网上的文章了解到，我国的啤酒
8、灌装生产线是最早引进国外先进技术的设备制造行业之一。早在上个世纪八十年代初，我国就从东欧、西欧、日本等国家进口了大量的灌装生产线设备，经过多年的努力，不断的消化吸收国外的先进技术，逐步实现国产化，其中一些国产生产线达到了很高的技术水平。我国的生产线与国外的先进生产技术水平的差距正在逐步的缩小。输瓶设备在灌装生产线中的作用十分重要，其性能优劣将直接影响到整个生产线的产量，效率与成本。瓶装线即使配备最好的单机,由受过高度培训的人员操作,其状况也难令人满意。此种状态, 在多数情况下,是由于输瓶系统不力造成的2。输瓶设备与理瓶设备、灌装设备、贴标设备、装箱设备等关系密切，是灌装生产线中不可缺少的一部分
9、。据调查, 国外瓶装生产线的效率大多都超过80 % , 而我国国标规定的仅为70 % 。虽然造成这一现象的因素很多, 但输送系统设计得合理与否却是其中的重要因素。虽然我国的灌装生产线产品技术水平总的来说与国际上的先进技术相比还处于落后状态，主要在控制水平方面，高新技术应用方面不够好，新材料新工艺的推广应用也十分缓慢，只有少数的产品能够达到有先进技术的国家上世纪90年代初期的水平，但是，我国的灌装线输瓶设备已经能够基本达到或接近国外同类产品的技术水平，并且基本实现了国产化。1.2发展方向随着社会的发展，人们的物质文化需求也在不断地增加，酒类饮料作为人们最喜爱的饮料之一，其需求量也与日俱增，有需求
10、就会有供应，因此刺激了酒类饮料的生产。啤酒生产商想方设法提高产量，在这种刺激下啤酒生产设备不断更新换代，输瓶机也随之发展。经过查阅了大量文献23456，梳理分析了解到，未来输瓶机的发展方向应该包括以下几点：（1）高速化输瓶机的输送速度可以影响产量，在生产商追求高产的今天，输送速度已经成为输瓶机的一条重要指标。（2）输送平稳输瓶机应平稳地输送瓶子，尽量降低瓶子的倒瓶率和破损率，减少损失。（3）高效低耗高效低耗的设备可以降低生产成本，使生产商们更具有生产竞争力，因此这也是输瓶机的一个重要发展方向。（4）灵活性更强在机械产品不断升级换代的今天，产品的兼容性也受到了重视，购买输瓶机的用户希望机器可以大
11、量生产的同时，可以灵活的应对未来的需要。6（5）自动化更快速、更智能的输瓶系统可以实现动作精准，效率极高，同时减少了劳动成本以及人力失误造成的损失。（6）便于清理啤酒行业也是食品行业之一，食品行业的卫生标准是十分严格的，的每个涉及食品的企业都要根据相关部门的相关要求，定期对生产设备进行消毒清洗，因次便于清洗的输瓶机将在未来更具有竞争力，从而占据市场。1.3选题意义啤酒的工业化生产离不开啤酒生产线，啤酒生产线由很多分管不同工序的机械组成，如理瓶机、洗瓶机、杀菌机、灌装机等，如要进行生产，必需要有输瓶机做为各工序间的连接。另外输瓶机还起到协调瓶流的作用，这意味着性能优秀的输瓶机可以提高生产线的产量
12、、效率，甚至降低成本。因此，本次毕业设计选择单列啤酒输瓶机作为设计题目。本次毕业设计的单列啤酒输瓶机，需要满足贴标、灌装、清洗等设备的单列输送的要求，其性能优劣将会影响多种设备的实际生产效率，所以单列啤酒输瓶机有重要的实用意义和研究意义。另外，通过进行单列啤酒输瓶机的设计，可以让我对单列啤酒输瓶机的设计方法有深入的了解，通过理解、模仿和改进这些设备的设计工作，不断巩固加深各方面的基础专业知识，与实际应用融会贯通，更好更熟练地综合运用大学所学的各科专业应用知识。在设计过程中，可以加深画法几何与机械制图的知识、提高手工绘图计算机绘图的能力，理解和掌握机械设计的一般方法和基本过程，了解设备设计的一般
13、流程和工作方法。此次毕业设计给我提供了实践的机会，将给我以后的职场工作带来不小的帮助。2 单列输瓶机的总体设计本次设计是设计一台单列输瓶机，鉴于单列输瓶机是根据厂商的订单生产，有时还需要生产厂家进行必要的改装，故不需要大批量生产。拟选用输送链带的形式进行输送，输送链带选用符合JBT 10867-2008要求的塑料平顶链，输送带上使用导轨规范瓶子的运动路径，同时，链板带运动较为准确，技术十分成熟，并且平顶链是标准化部件，利于链带的维修和更换；外壳和内部部件拟使用不锈钢材料，因为输送带上要使用润滑液（本次设计拟用肥皂液），所以为防生锈而选用不锈钢，大大减少了内部零件的损耗，提高了产品的使用寿命，不
14、仅实用并且也比较美观。零件尽量使用标准化部件或通用部件，有利于降低生产成本并便于产品的维护，提高产品竞争力。单列输瓶机的链轮及轮轴等零部件涉及配合和输送性能，所以加工要求比较高，其余都是标准件与普通零部件，加工要求不高。另外，单列输瓶机的输送速度应有限制，不能过快亦不能过慢，理论上输瓶机的带速应不低于0.2m/s，同时不应超过1520m/min。178在设计中应尽量采用现代机械设计方法及计算机的应用，以适应时代的需要和为将来的工作积累经验。设计过程中应注重以下重要要素：（1）输瓶速度，输瓶时应具备适当的输瓶速度，以使机器维持良好的生产秩序；（2）平稳的输送，输瓶机的输送平稳，可以有效的减少冲击
15、、噪音等问题；（3）适当的加工成本。2.1 单列输瓶机的工作环境单列输瓶机主要用于贴标、灌装、清洗等加工工序中，与贴标机、灌装机、洗瓶机等机器配合完成生产动作，由于涉及食品生产卫生，车间工作环境比较干净，但往往潮湿度较大。 2.2 设计任务与设计参数设计任务如下：（1）理解单列输瓶机的工作原理、基本参数和基本结构；（2）确定单列输瓶机的工作方案和详细结构。设计参数如下：（1）输瓶量：约9600瓶/小时（2）输瓶带线速度：根据水平式输瓶机标准的阐述，主要技术要求如下：（1）输瓶机应符合标准要求，并按经规定程序批准的图样和技术文件制造。输瓶机主要应包括下列部件：1）机架；2）输送带和链轮；3）传动
16、部件。（2）平顶链的形式有单铰链式和双铰链式两种。（3）平顶链的材料，若用于食品工业应采用不锈钢制造，若用于其他场合也可用低碳钢或其他材料制造。（4）平顶链应能承受规定的极限拉伸载荷。（5）输瓶机的结构应能保证不用取下传动轴就能方便的检查和润滑有关零部件、更换减速器和电动机及张紧平顶链。（6）输瓶机运动时应平稳、无卡组，在伏在运行时不应有卡瓶倒瓶等现象。2.3 啤酒瓶数据信息在设计开始之前，首先应明确此次设计所要服务的对象，了解它的数据信息和基本特性。单列啤酒输瓶机的输送对象是啤酒瓶或瓶装啤酒，它的数据信息或物质特性直接决定单列输瓶机的某些结构设计。本次设计主要针对啤酒瓶来进行设计，下面简单的
17、介绍一下啤酒瓶的基本数据。其基本标准外形如图2.1。图2.1 啤酒瓶外形结构由上图所示，结合啤酒瓶的国家标准9，可以得知啤酒瓶瓶底尺寸为751.8mm，瓶高2901.8mm。啤酒瓶使用玻璃为制作材料，玻璃材料具有易碎的特性，所以它在移动时不能承受太大冲击震荡。根据实际调查得知，一瓶成品啤酒的重量约为0.6kg。2.4 单列输瓶机的组成市场上的单列输瓶机有很多种，外形结构各不相同，但它们的工作原理基本相同，将几类功能作用相同的机构和部件加以归纳概括，就会发现它们都是由几类装置系统组成的，各部功能相互联系，共同完成输瓶任务。（1）动力装置，输瓶机一般使用电机作为动力装置，为整机提供能源和动力。（2
18、）传动装置，由于一般电动机输出地动力转速较高，力矩较低，不能直接用于驱动，所以一般由传动装置改变了速度，力矩，方向后传递给后续的驱动装置。（3）啤酒瓶输送装置，用于为酒瓶提供向前移动的动力，其一般形式为链轮带动链板带，链板带带动酒瓶向前，并且链板带上有润滑液，可以减少啤酒瓶与链板带的摩擦力，与此同时还能减少啤酒瓶间的冲击震动。（4）啤酒瓶导向装置，为保证啤酒瓶的运动方向，防止跑偏和歪倒，必须在输瓶机两侧，链板带上方安装导轨，规范啤酒瓶的运动，使其单行排列沿直线输送。（5）润滑装置，由于在链板上使用润滑液后可以极大地减少啤酒瓶与链板的摩擦力，大幅减少啤酒瓶间的碰撞冲击以及瓶与瓶的压力，否则，不使
19、用润滑液使瓶子的挤压力增大 ,从而使瓶子的破损率增大 ,直接影响操作者的安全和生产成本。10所以润滑装置的存在是极其必要的，一般低速的输瓶机采用肥皂液作为润滑液浸入式润滑就可以满足要求，高速输瓶机由于速度高的原因，必须使用高级的润滑液以及喷洒式润滑。（6）机架，机架用来支撑容纳各装置，使输瓶机安稳的固定于地面。根据水平式输瓶机标准JB/T 7213-94,整机高度应介于0.5-2.1m11，机架上的高度应设计合理，并有高度调节机构。2.5 单列输瓶机设计的步骤经过良好设计和合理布置的输瓶机会给整条生产线带来产量、质量、以及效率上的提高，或许还会降低生产成本。通常，理想的设计不是要得到一个最快，
20、最坚固，最精确或者是成本最低的方案，事实上，理想的解决方案是性能，寿命和成本这几方面能够达到最佳平衡的方案。12本次单列输瓶机设计的基本步骤可以概述如下：（1）研究原始资料，明确设计任务本次单列输瓶机的设计任务是：通过查阅文献，了解单列输瓶机设计的相关基础知识，并根据所查阅的相关文献资料以及所学相关专业知识，设计一台单列输瓶机；通过本次毕业设计，达到熟练运用所学各门专业知识、熟悉掌握机械设计的一般方法和流程的目的。（2）确定单列输瓶机的结构方案，其内容如下拟选用输送链带加导向导轨的形式进行输送，外壳和内部部件拟使用不锈钢材料，零件尽量使用标准化部件或通用部件，有利于降低生产成本并便于产品的维护
21、，提高产品竞争力。具体结构有以下章节详细阐述（3）绘制单列输瓶机总装图单列输瓶机总装图应遵循国家标准绘制，选取适当比例，视图布置位置适当，结构合理，投影正确，表达清楚，合乎制图规则，有正确的特征尺寸，配合尺寸与配合，安装尺寸，明确的明细表以及必要的技术要求。（4）绘制单列输瓶机零件图单列输瓶机中的非标准件必须要画零件图。选取适当比例，合理布置视图位置，在确定这些零件的尺寸、公差和技术条件时，应注意使其满足单列输瓶机的总装图要求。（5）编写设计说明书，字数至少1.2万字（含插图折合字数），对单列输瓶机的设计过程进行详细说明。3关键零部件设计本章节主要对单列啤酒输瓶机的关键零部件（输送带、电机、减
22、速器、轴承、链轮以及相关轴类零件）进行设计、计算、选型。其中输送带、电机、减速器、轴承是标准件，可根据计算结果，查找国家标准进行选型。链轮与轮轴需要根据需要进行设计定型。3.1输送带选择输送带是本机执行装置中的重要部件，它直接与啤酒瓶接触，拖动啤酒瓶运动，其材料与外形尺寸的选择十分重要。本机采用输送带输送加输送导轨导向的方式进行输送动作，拟选用输送链带的形式进行输送，输送链带选用符合JBT 10867-2008要求的塑料平顶链，因为平顶链带运动较为准确，技术十分成熟，并且平顶链是标准化部件，利于链带的维修、更换，提高产品竞争力。本次设计拟选用塑料平顶链。塑料平顶链是由一系列的具有标准规定宽度的
23、平板链节组成。塑料平板的两端各带有铰卷，在相连接铰卷孔中穿人销轴，使各板相互连接成能作单向自由弯曲的平顶链(见图3.1)。销轴通常用不锈钢制成，与固定铰卷采用压力配合或滚花来固定。塑料平顶链是利用铰卷的外径与链轮的齿槽相互啮合来完成传动。13图3.1 塑料平顶链根据上一章啤酒瓶的尺寸数据中的瓶底直径（751.8mm），以及中国机械行业标准JBT 10867-2008提供的选型，选用PC14N型塑料平顶链，其中PC为塑料平顶链链号，14为顶板宽度代号，N表示窄铰链型，其外形如下图3.2数据如下表3.1：图3.2 PC14N型平顶链的链条结构形式表3.1 PC14N型平顶链的主要尺寸、抗拉强度及测
24、量载荷链号节距PNom/mm销轴直径 max/mm铰卷外径dmax/mm固定铰卷外宽bmin/mm顶板厚度tnom/mm顶板长度l仅供参考顶板宽度bmax/mm活动铰卷孔径min/mmPC14N38.16.3814.6142.044.139.588.96.4链号活动铰宽度bmax/mm固定铰卷内宽bmin/mm中央铰卷宽度bmax/mm中央铰卷间隙宽度bmin/mm测量力/N抗拉强度fmin/kN重量/Kg/mPC14N25.9336.295.876.05893.780.87验算抗拉强度：本次设计的单列输瓶机拟定输送长度为6m，据2.3节以及本节所得到的啤酒瓶瓶底尺寸以及平顶带单位长度的重量：
25、啤酒瓶瓶底直径751.8mm，一瓶成品啤酒重约为0.6kg/瓶，链带重量0.87kg/m，则6m的输送平顶带上理论上最多可以放置的瓶数N为：80瓶啤酒的重量G约为：计算额定带速时平顶链张力的公式为：平顶链张力F=（80瓶酒重+2输送长度单位长度链带重）摩擦系数f（3.1）由上式可得链带张力为：由以上计算结果得知F远小于抗拉强度，所以可以使用PC14N型塑料平顶链。3.2电机的选取动力装置是任何机械所不可缺少的部分，该单列啤酒输瓶机拟选用电动机提供动力，选择电机之前，首先计算输送机构输送时的输出功率。本次设计的单列输瓶机输送示意图如下图3.3:图3.3 单列输瓶机输送示意图1-输送导轨 2-啤酒
26、瓶 3-输送带齿轮 4平顶链带由电动机产生动力输入减速器，再由减速器传输动力到驱动轴（动力装置与传动装置图中未画出）。在此过程中减速器起到提高转矩降低转速的作用。驱动轴带动主动链轮转动，由主动链轮带动平顶链运行，平顶链上载有啤酒瓶或啤酒，并由平顶链拖动啤酒瓶或啤酒运动，在链轮运行过程中由链槽规范平顶链的运动，避免其发生跑偏现象，同时在单列输瓶机左右设有输送导轨以避免啤酒瓶的跑偏或者掉落。输瓶机的输出功率的计算公式： （3.2）式中：F被输送物所受牵引力，N V被输送物的速度，m/s本次设计设定带速参数为0.2m/s，则输瓶所需要的功率为：=FV=57.270.2=11.45（w）输瓶机装置简图
27、如图3.4图3.4 输瓶装置简图所需电机的功率P可以由以下公式计算： （3.3）式中：-执行装置所需功率 -功率传递过程中所经过的装置的效率的总乘积查阅机械设计课程设计手册中的机械传动和摩擦副的效率值表14，可以得到如下表3.2的数值：表3.2 机械传动和摩擦副的效率值凸缘联轴器球轴承（一对）减速器效率0.980.990.95由表3.2与图3.4以及式3.3可的出所需电机的功率：根据计算得出的功率，因为其数值较小，所以拟选用小功率异步电动机，查电动机技术数据后选择YS4524型电动机，YS系列为取代AO2系列的三相异步电动机，其具有优良的启动和运行性能，并且结构简单，使用维修方便，适合于使用三
28、相电源的小型机械，其性能指标如下：功率：16w电压：380v频率：50Hz额定转矩:2.2nm转速：1400r/min外形尺寸： 3.3减速器的选取根据机械设计手册中的电动机部分的阐述，通常，当功率为确定数值时，电动机转速越低，其尺寸越大，价格越昂贵，效率越低，所以电动机的转速一般不低于500r/min。因此电机输出的动力具有转矩低、转速高的特性，不能直接用于驱动执行机构，所以系统需要减速机来进行这种转换，因此选择一台适当的减速器是十分重要的。由以上章节所得主动轮分度圆直径以及设计参数带速0.2m/s计算主动轮转速n：使用主动轮转速与电机转速计算传动比：经过在网上查找减速器产品，选取NGW-S
29、42-18-I JB3723-84型减速器。其技术数据如下：传动比i=80高速轴许用输入功率=4.66kw高速轴转速不大于1500r/min下面验算带速：计算装备NGW-S42-18-I JB3723-84之后的平顶链带速：与额定带速相比，偏差小于等于5%，所以此减速机可以使用。3.4链轮设计标准根据中国机械行业标准JBT 10867-2008链轮的外形特征及其尺寸数据如图3.5、图3.6：图3.5 链轮齿槽形状图3.6 链轮轴向齿廓3.4.1主动链轮的设计主动链轮安装于主动轮轴上主要用于带动输送用平顶链移动，由平顶带数据得知其节距p=38.1mm，链轮分度圆直径公式为： （3.4）式中：d链
30、轮分度圆直径，mmP平顶链节距，mmZ齿数。现确定主动链轮齿数z=19个，则将数据带入公式3.4得到：齿顶圆最大直径公式如下： （3.5）式中：链轮齿顶圆最大直径，Z齿数。注：是指链轮齿与链板地面将开始发生碰撞的齿顶圆直径。则将数据代入公式3.5得链轮齿顶圆最大直径为：取齿顶圆直径为da=230（mm）最大齿根圆直径公式如下： (3.6)将数据代入公式3.6得最大齿根圆直径设计选用的齿槽圆弧半径的计算公式： （3.7）将数据代入公式3.7计算得：根据中国机械行业标准JBT 10867-2008，齿槽中心分离量s取2.03mm，齿宽取41.28mm。链轮公差齿轮齿根圆直径对孔轴心线的圆跳动公差应
31、符合机械工程手册上的规定，经过查表，齿根圆径向圆跳动应为：从动轮径向圆跳动=0.25+0.001df=0.47mm端面圆跳动=0.003df=0.65mm由于考虑到链轮的工作环境空气湿度较大，工作时必须与沾满肥皂水润滑液的平顶链接触，所以链轮的材料拟选用1Cr18Ni9Ti不锈钢，由于链轮的工作环境较好，受力较小，使用要求不高，所以不做热处理。3.4.2从动链轮的设计由公式3.4计算从动链轮数据，现确定主动链轮齿数z=27个，则分度圆直径：据公式3.5计算从动链轮数据，现确定主动链轮齿数z=27个，则链轮齿顶圆最大直径：取齿顶圆直径为=328（mm）将数据代入公式3.6得最大齿根圆直径由上3.
32、7式计算：根据中国机械行业标准JBT 10867-2008，齿槽中心分离量s取2.03mm，齿宽取41.28mm。链轮公差齿轮齿根圆直径对孔轴心线的圆跳动公差应符合机械工程手册上的规定，经过查表，齿根圆径向圆跳动应为：从动轮径向圆跳动=0.25+0.001df=0.47mm端面圆跳动=0.003df=0.97mm由于考虑到链轮的工作环境空气湿度较大，工作时必须与沾满肥皂水润滑液的平顶链接触，甚至浸入润滑液液面以下，所以从动链轮的材料拟选用1Cr18Ni9Ti不锈钢，受力较小，使用要求不高，所以不做热处理。3.5主动轮轴的初步设计查阅机械设计手册，根据其阐述，轴是重要的机械零件之一。很多零件（如
33、齿轮、链轮，带轮等）都需要安装在轴上，并在轴承的支撑下与各零部件一起绕轴心回转，传递转矩，它们在一起共同组成了一个个轴系。轴的设计与这些安装在轴上的零部件有关。所以，在轴的设计中，不能仅考虑其本身，还必须要考虑装在轴上的零部件。按轴受载情况分为：（1）转轴不仅支撑传动零件而且传递动力，即同时承受扭矩和弯矩。（2）心轴只支撑回转零件而不传递动力，即只承受弯矩。心轴又分为固定心轴（工作时轴不转动）和转动心轴（工作时轴转动）。（3）传动轴主要起传递动力作用，即主要承受扭矩本章节的主动轮轴既承受扭矩也承受弯矩，既支撑传动零件也传递动力，应属于第一类，即转轴类。轴的设计包括轴的结构设计和轴的计算。轴的计
34、算包括轴的强度计算、轴的刚度计算等。轴设计的设计原则是，在满足结构要求和强度、刚度要求的条件下，设计出尺寸小、重量轻、安全可靠，工艺上经济合理，便于维护检修的轴。轴的设计程序如下。（1）根据机械传动方案整体布局，确定轴上零部件的布置和装配方案；（2）选择轴的材料；（3）在支点间跨距和力的作用点还不能准确确定的情况下，按纯扭矩工况初步估算轴的最小直径；（4）进行轴的结构设计，（轴肩、键槽、圆角等）；（5）根据轴的使用工况及受载情况，进行轴的强度计算与刚度计算；（6）必要时进行轴强度的精确校核计算；（7）对于转速较高、跨度较大、外伸较长的轴要进行临界转速计算；（8）如果计算结果不能满足强度、刚度等
35、要求时，必须采取措施修改轴的的设计；（9）绘制轴的工作图。3.5.1参数计算计算最小直径的公式 （3.7）查得=12515由式.1计算最小直径为11.07mm，但由于其太小，考虑链轮大小以及经济性问题，拟加大直径，考虑到联轴器的配合，故先选取联轴器的型号。3.5.2材料选取由2.1章节得知，啤酒是液体饮料，所以啤酒生产线所在车间往往潮湿度较大，导致金属零部件比较容易发生锈蚀，因此，本次设计的主动轮轴材料拟选用1Cr18Ni9Ti不锈钢，因受力较小，使用要求不高，因此不作热处理。3.6联轴器的选型通过查阅机械设计手册，根据其中的阐述，得知：联轴器是连接两轴的或连接轴和回转件的一个部件，在传递运动
36、和动力过程中和轴连接并一同回转，联轴器不仅具有连接两轴的功能，也可以起到安全防护的功能。选择一种合适的联轴器类型可以考虑以下几点：（1）所需传递的转矩大小与性质以及对减震或缓冲功能的要求比如，大功率的重载传动，可选用齿式联轴器；存在较严重的冲击载荷或要求消除轴的扭转振动的传动，可以选用轮胎式的联轴器等有弹性缓冲功能的联轴器。（2）联轴器的工作转速方面与引起的离心力方面对高速运转的轴系，应当选取平衡精度较高的联轴器，比如膜片联轴器等，而不宜选用存在偏心的联轴器。（3）两周相对位移的大小与方向。在安装调试的过程中，很难保证两轴是准确对中的，或工作时，两轴间会产生较大的相对位移的时候，应选取挠性联轴
37、器。例如，当径向位移存在并且较大时，应选滑块型联轴器，相交两轴的连接可以选用万向轴联轴器等。（4）联轴器工作环境和可靠性。一般来说金属制造的不需润滑的联轴器是比较可靠，需要润滑的联轴器，由润滑的完善程度决定其性能，且有可能污染环境。有橡胶类元件的联轴器对强光、温度与腐蚀性物质比较敏感，而且比较容易变质。（5）联轴器的制造、安装维护、成本。在满足性能的前提条件下，应使用成本低廉，安装维护简单方便的联轴器，比如刚性联轴器，其结构简单，并且拆装方便，适用于低速刚性大的传动轴。一般的弹性元件联轴器如弹性柱销联轴器等由于具有良好的综合性能，广泛的适用于普通的中小功率传动系统上。本次设计中的电机与减速器连
38、接处选用普通的刚性联轴器就可以满足传动要求。此处选用刚性联轴器。下面进行联轴器的选取计算。联轴器的计算转矩 （3.8）式中：-计算转矩 ； T-理论转矩 ； -公称转矩 ； K-工矿系数查机械设计手册得K=1.25，所以按照计算转矩应该小于联轴器的公称转矩的条件来说，由于计算转矩较小，经查找机械设计手册中的型号，满足要求的型号较多，现选用GY2型联轴器，半联轴器的孔径，故该轴与联轴器的半联轴器连接部的直径为=25mm，半联轴器长度L=44mm。3.7滚动轴承的选型 参考机械设计16，据其相关阐述得知，选用轴承时，首先要选择轴承类型。选择轴承类型时应考虑如下主要因素：(1)轴承的载荷轴承所受载荷
39、的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。根据载荷大小来选择轴承的类型时，由于滚子轴承中的主要元件之间是线接触，适用于承载较大的载荷，承载时的弹性变形也比较小，球轴承则是点接触，适用于中等以下的载荷，故载荷较小时，可以优先选用球轴承。(2)轴承的转速在一般转速下，转速的高低对类型的选择不发生什么影响，只有在转速达到较高水平时，才会有比较明显的影响。轴承样本中列入了各种类型与各种尺寸轴承的极限转速值。此转速是指载荷不太大，冷却正常，且为0级公差轴承时能被允许的最大转速。(3)轴承的调心性能当轴的中心线不与轴承座中心线重合时，或因受力而倾斜时，会造成轴承自身内外圈轴线产生偏斜，导致轴承磨损加剧
40、。此时，应采用具有调心能力的调心轴承或带座外球面球轴承。这种轴承在轴与轴承座的轴线相对偏斜不大时仍然能够正常工作。滚子轴承对轴承的内外圈偏斜十分敏感，这种轴承偏斜时的承载能力甚至低于球轴承因此在轴的刚度和轴承座的孔支撑能力较低些时或偏转力矩较大时，应该尽量的避免使用这类轴承。(4)轴承的安装和拆卸便于拆装，也是选择轴承时的一个重要因素。在轴承座没剖分面并且必须沿轴向安装和拆卸时，应该优先选取内外圈可分离的轴承。安装于长轴上的轴承，为方便安装，可以选取内圈为圆锥孔的轴承。因为轴只承受径向力的作用，且受力不大，故选用深沟球轴承。预计使用寿命为10000小时。下面计算基本额定动载荷：公式： （3.9
41、）式中，C基本额定动载荷计算值； P当量动载荷； -寿命因数 -速度因数 -力矩载荷因数-冲击载荷因数-温度因数Cr-基本额定动载荷查机械工程手册得=2.71，=1.252，=1.5，=1.2，=1由式3.9计算得下面计算额定静载荷： （3.10）式中：-基本额定静载荷计算值 -当量静载荷 -安全因数 -基本额定静载荷由式3.10计算得：经过查阅机械设计手册中的表，选择6006型深沟球轴承就可满足需求。3.8主动轮轴的结构设计本章节的任务是根据轴的装配方案和各轴段的选型其他具体情况确定各轴段的具体尺寸与配合。（1）拟选用的装配方案的简易示意图，如下图3.7图3.7 装配方案简易示意图（2）根据
42、轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）与联轴器连接的轴段的尺寸确定为了满足半联轴器的轴向定位要求，I-II轴段需要制出一轴肩，故取II-III段的直径=28mm，左方用轴端挡圈定位，按轴段直径去挡圈直径D=30mm，半联轴器长度L=44mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-II的长度应该比L短一些，现取=40。同时确定=30mm。2)根据所选轴承的数据：6006的尺寸为，所以确定，=30mm。而其左端应有轴肩对轴承进行定位由于轴肩高度4.2mm，所以取=36mm。3）取安装齿轮的的轴段直径=38mm。齿轮座短语周成建采用套筒定位。已知齿轮轮毂宽41.28mm，为使套
43、筒端面可靠地押金齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取，齿轮右端采用轴肩定位h0.07d,故取h=3mm，则轴环的直径为=44mm，长度为=5mm。最终确定，。至此已确定所有轴段的长度。图如下3.8。图3.8 轴的各轴段与各轴段直径直径（4)确定轴上倒角，由上图3.8图中所标示，其中倒角全部为2。由于轮轴最小的直径确定为25mm，大大超过了理论上被允许的最小直径，同时轮轴轴长度较短，负载不大，所受转矩，弯矩都比较小，所以根据经验，此轴完全符合使用要求。3.9从动轮轴的设计由于从动轮轴的负载对于主动轮来说相对较小，对轮轴的要求不如主动轴，拟采用与主动轮轴相关部分相同的粗细程度，并去除其外伸部分的设计
44、，其图如下图3.8。.图3.8 从动轮各轴段长度与各轴段直径3.10键的选型根据机械设计手册的阐述，轴与轴上的零部件可以通过键来实现其周向定位以及传递运动和转矩。键有许多类型，有些可以实现轴向定位和传递轴向力，还有些可以实现轴向动连接，如花键等。查阅机械设计手册，根据此处齿轮与轴的数据，拟周向定位采用平键，齿轮部分平键截面为10mm8mm，L=36mm。为保证良好的对中性，故选用轮毂与轴的配合为。校核键强度公式： （3.11）经计算此数值远小于许用值，可以使用。联轴器部分采用平键截面为，L=36mm，传动齿轮与轴的配合为，轴承的周向定位是由过渡配合保证的，所以此处的直径尺寸公差为m6。3.11传动齿轮的设计根据电机与减速器的尺寸，当电机与减速器和设计的支架安装好时，减速器轴与主动链轮轴间有250mm的垂直轴间距，此处拟采用两个同样分度圆直径的齿轮来传动动力，由于中心距为250mm，所以齿轮分度圆直径为250mm，齿数选取25，模数选10，压力角选取20，材料选用1Cr18Ni9Ti。其中大齿轮孔径40mm，小齿轮孔径25mm，因为齿轮工作环境良好，受力较小，受力情况良好，所以其满足使用要求。齿轮径结构设计简图如下图3.9。图3.9 齿轮径结构设计简图4 结
