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新式灌装机的设计与工程分析
速低于750r/min的电动机。
传动装置的设计功率通常按实际所需要的电动机工作功率考虑，而转速则按电动机额定功率时的转速（满载转速，它不等于同步转速）计算。
通过计算可知，中心轴下面安装的推力球轴承在工作时，所受的摩擦力大约为40N，所以灌装机主轴的启动转矩不大，根据《机械设计手册（新）》上电动机选择时应综合考虑的问题和考虑到运行可靠性、设备的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易，以及产品的价格、建设费用、运行和维修费用、生产过程中前后期电动机功率变化关系等各种因素，选择电动机为Y2型系列电动机。
所选电动机的型号为Y2-90S-4型电机，它的额定转速为1400r/min,额定功率1.1KW。
3.2 减速器的选择
减速器是原动机与工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。在某些场合也用来增速，称为增速器。
减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们相互组合起来的减速器；按照传动的级数可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器以及圆锥-圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器[8]。
由于所选电动机的额度转速为1400r/min，灌装机的生产能力Q为4000~5000瓶/小时，灌装机的灌装阀头数为12头，故实际生产时灌装机每转生产t=12瓶，所以灌装机主轴的转速
Q5000~6000??416.66r/h~500r/h t12取整值420r/h，即7r/min。首先设锥齿轮主轴上大带轮与减速器上小带轮的传动比i?5，电 n?动机的小带轮与减速器上大带轮的传动比i?2，则减速器上输入的转速为700r/min，输出的转速为35r/min，根据以上条件，选择CW型减速器，减速器的型号为CW63-20-IF JB/T7935-1999，该型号的减速器的额定输入转速为750r/min，额定输入功率为1.32KW，额定输入转矩为252Nm。因为电动机的功率为1.1KW，所以选择该型号的减速器符合要求。
3.3 带传动的设计
带传动是一种挠性传动。带传动的基本组成零件为带轮（主动带轮和从动带轮）和传
动带轮。当主动带轮转动时，利用带轮和传动带轮间的摩擦或啮合作用，将运动和动力通过传动带传递给从动带轮。带轮具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸震等特点，并且它工作时噪声小，能够实现较大距离间两周的传动，通过改变带长，能够满足不同中心距的要求，在近代机械中广泛应用[9]。
但是V带运转一定时间以后，会因为带的塑性变性和磨损而松弛。为了保证带传动正常工作，应定期检查带的松弛程度，才去相应的补救措施。常见的方法有：定期张紧装置、自动张紧装置、采用张紧轮的张紧装置等。安装张紧轮时应注意，一般放在松边内侧，尽量靠近大带轮并且轮槽尺寸和带轮相同。
在本设计中：已知，该电动机的额定功率P=1.1kW，转速为n1?1400r/min，电动机传动到减速器上的传动比i=2，估计一天运转时间10-16个小时，根据这些条件，设计计算出
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适合的大小带轮。
1、确定计算功率Pca
查询《机械设计》第八版表8-7查的工况系数1.1，故
Pca?KAP?1.1?1.1?1.21kW 2、选择V带的带型
根据Pca、n1，查得《机械设计》第八版图8-11选用Z型带。
3、确定带轮的基准直径dd并验算带速v
1）、初选小带轮的直径dd1。由《机械设计》第八版表8-6和8-8，取小带轮的基准
直径dd1?71mm 2）、验算带速。 v??dd1n160?1000???71?140060?1000?5.20m/s
因为5m/s dd2?i?dd1?142mm 4、确定V带的中心距a和基准长度Ld 1）、根据《机械设计》第八版，初定中心距a0 0.（7dd1?dd2）?a0?2(dd1?dd2) （3.4） 即 149.1mm?a0?426mm 取a0?300mm。 2）、由式3.5计算带所需的基准长度 (dd2?dd1)2 Ld0?2a0??dd1?dd2?? （3.5） 24a0?2???142-71?? ??2?300???71?142???mm?938.78mm 24?300?? 由《机械设计》第八版表8-2选带的基准长度Ld?900mm。 3）、按式（3.6）计算实际中心距a。 a?a0?Ld-Ld0?900-939???300??mm?280mm （3.6） 22?? 中心距的变化范围为266.5mm~307mm 5、验算小带轮上的包角?1 57.5?57.3?-dd2-dd1）?180?（-142-71）?165??90? ?1?180?（?280 6、计算带的根数 16 新式灌装机的设计与工程分析 1）、计算单根的V带的额定功率Pr 由dd1?71mm、n1?1400r/min，查《机械设计》第八版表8-4a得 P0?0.294kW；根据n1?1400r/min，i=2和Z型带，查表《机械设计》 第八版8-4b的?P?0.03kW。 查《机械设计》第八版表8-5得K??0.96，表8-2的KL?1.03，于是 （P0??P0）?K??KL （3.7） Pr? （0.294?0.03）?0.96?1.03?0.32Kw ? 2）、计算V带的根数z。 z? 取带的根数为4跟。 7、计算单根V带的初拉力的最小值?F0?min 由《机械设计》第八版表8-3得Z型带的单位长度质量q?0.06kg/m，所以 Pca1.21??3.78125 Pr0.32（2.5-K?）2??F?500?qv （3.8） 0min K?zv(2.5?0.96)?1.21?2??500??0.06?5.20?48.28N ??0.96?4?5.20?? 应使带的实际初拉力F0 8、计算压轴力Fp ?F?p??F0?min。 ?12?2?4?48.28?sin165?N?283N 2?2z?Fo?minsinmin9、带轮的结构设计图3.1和图3.2： 图3.1 小带轮的工程图 17 无锡太湖学院学士学位论文 图3.2 大带轮的工程图 3.4 中心轴的设计 轴的设计和其他零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算这两个方面的内容。 轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件的装配的困难等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。 轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂或者塑性变形。而对刚度要求高的轴（如车床主轴）和受力大的细长轴，还应经行刚度计算，以防止 工作时产生过大的弹性变形。对高速运转的轴，还应进行振动稳定性计算，以防止发生共振而破坏。 3.4.1 中心轴的材料 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接就用圆钢。 由于碳钢比合金钢廉价，对应力集中的敏感性又较低，同时也可以用热处理或者化学处理的办法来提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴是最为广泛的，其中最常用的是45钢。 必须指出：在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度和耐磨性，而不是轴的弯曲和扭转强度。但也应当注意，在既定的条件下，有时也可选择强度较低的钢材，而用适当增加轴截面面积的方法，来提高轴的刚度。 各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有显著的效果。 刚强度铸铁和球墨铸铁容易做成复杂的形状，且具有价廉、良好的吸振兴和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。 18