冷霜自动灌装机课程设计

目录
0.设计任务书 (3)
1.工作原理和工艺动作分解 (4)
2.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 (5)
3.执行机构选型 (7)
4.机械运动方案的选择和评定 (13)
5.机械传动系统的速比和变速机构 (13)
6.机构运动简图 (14)
7.冷霜自动灌装机机构的尺度设计 (15)
8.冷霜自动灌装机机构减速器和多工位转盘的装配图 (18)
9,冷霜自动灌装机机构三维建模 (18)
10.灌装机机构速度与加速度分析（分析一个位置） (19)
11.参考资料 (20)
12.设计总结 (21)
课程设计任务书
学年第学期
学院（系、部）专业班级课程名称：机械原理课程设计
设计题目：冷霜自动灌装机设计
完成期限：自年月日至年月日共周
内容及任务一、工作原理及工艺动作简介
通过出料活塞杆上下往复运动实现冷霜灌装入盒内。

其主要工艺动作有：
1．将空盒送进六工位转盘，利用转盘间歇运动变换不同工位；
2．在灌装工位上空盒上升灌入冷霜；
3．在盖盒盖工位上将盒盖压下；
4．进行粘贴商标；
5．送出成品。

二、原始数据
1．灌装物料：护肤霜、乳液等；
2．灌装能力：60盒/min；
3．冷霜盒尺寸：直径D为30~50mm,高度h为10~15mm,（100~200）克/盒;
4. 工作台离地面距离为1100~1200mm;
5．定量灌装、加盖密封、粘贴商标工艺的工作行程:60mm；
6．电动机功率：2.8kW，
电机同步转速:1440 r/min；
7. 传动装置设计说明
工作转速允许误差：±3~5%；
开式圆锥齿轮传动比i≤4，带传动比i≤3.5
三、设计任务
1．总体方案设计
按工艺动作要求拟定机构的运动循环图；进行转盘间歇运动机构（自动转位机构）、定量罐装机构、压盖密封机构、粘贴商标机构的选型；结合设计要求，比较各方案的优缺点，选定合理的机械运动方案；按给定的电机和执行机构运动参数，拟定机械传动方案；画出机械运动方案简图；对传动机构和执行机构进行运动学尺寸计算；对选定的某一机构进行运动分析，绘制其执行构件的运动线图；计算总传动比，传动系统
选择及分析；齿轮机构的设计计算;编写设计计算说明书。

2.减速器设计
按给定的电机和选定传动方案，分配传动比；齿轮传动、带传动、开式齿轮、链传动设计；选联轴器，设计轴，选轴承及验算，选键及验算；设计减速器箱体、箱盖及其它附件；选定齿轮和轴承的润滑方式，选定润滑剂；完成减速器装配图设计。

进度安排
起止日期工作内容
6.1-6.4 构思该机械运动方案
6.5-6.7 运动分析及作图
6.8 整理说明书
主要参考资料1.朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社
2.邹慧君．张青机械原理课程设计手册［Ｍ］高等教育出版社
3.邹慧君. 机械原理教程［Ｍ］机械工业出版社
4.王淑仁. 机械原理课程设计［Ｍ］科学出版社
5.李翔鹏. 零件设计［Ｍ］中国铁道出版社
指导教师：年月日
系（教研室）主任：年月日
1. 工作原理和工艺动作分解
冷霜自动灌装机是通过出料活塞杆上下往复运动实现冷霜灌装入盒内。

其主要
工艺动作有：
1．将空盒送进六工位转盘，利用转盘间歇运动变换不同工位；
2．在灌装工位上空盒上升灌入冷霜；
3．在盖盒盖工位上将盒盖压下；
4．进行粘贴商标；
5．送出成品。

冷霜自动灌装机工作原理：
灌装机采用连续式灌注形式，即包装容器在运行中自动完成灌注动作。

由于灌装过程中包装容器沿圆周方向作等速回转运动，运动中同时完
成灌装和封盖操作，因此旋转型灌装机连续生产，自动化程度高、占地少、生产能力大，生产效率较高。

根据任务书的要求，冷霜自动灌装机应有的工艺过程是，机构应具有两个传送装置：一个传送空盒装置，一个传送压盖后盒子的装置。

一个多工位装盘，一个定量灌装装置，一个压盖机构，一个贴标签机构。

先由传动装置将空盒送至多工位转盘，并自动定位，转盘通过间歇性运动，实现定量灌装和压盖密封。

然后通过传送装置和贴标签装置进行贴标签。

冷霜自动灌装机其工艺动作分解是：
(1)将空盒送至多工位转盘，并自动定位；
(2)实现定量灌装；
(3)进行压盖密封；
(4)进行粘贴商标；
(5)将成品送出。

2.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。

根据任务书的要求，该机械的应有的工艺过程是，机构应具有一个模具(圆筒形型腔)和四个执行构件(自动转位机构、定量灌装机构、压盖密封机构、粘贴商标机构)。

四个执行构件的运动形式为：
1.自动转为机构：要求盒子随机器转动一定的距离，然后停止一段时间。

机构一直作间歇性运动，其运动循环图大致如图1—1所示：
图1-1 间歇转盘机构位移线图
2.定量灌装机构：要求能实现冷霜的定量灌装。

该机构分为三个部分，即移出——静止——返回，所以该机构必须在自动转位机构静止的时候完成移出和静止两个过程，然后在下一次转位的同时返回。

则该机构的循环图大致如图1—2所示
图1-2 灌装机构位移线图
3.压盖密封机构：与定量灌装机构一样，该机构也分为三个部分，移出——静止——返回，则其循环图如图1—3所示：
图1-3压盖密封机构位移线图
4.粘贴商标机构：机构与前两个机构的原理基本一样，也分为移出——静止——返回等部分，其循环图如图1—4所示：
图1-4 商标粘贴机构位移线图
冷霜自动灌装机每完成一个循环由自动转位机构、定量灌装机构、压盖密封机构和粘贴商标机构组成。

以主动件的转角为横坐标、以各机构执行构件的位移为纵坐标作出位移曲线。

以自动转位机构开始动作为起始位置，则其运动循环图如图2-1所示：
图2-1 总循环图
3.执行机构选型
由上述分析可知，冷霜自动灌装机应有的工艺过程是，机构应具有一个传送空盒的机构，一个多工位装盘，一个定量灌装机构，一个压盖机构，一个贴标
签机构，一个传送成品的机构。

此外，当各机构按运动循环图确定的相位关系安装以后应能作适当的调整，故在机构之间还需设置能调整相位的环节。

主要设计思路如下：
1.采用多工位转盘使包装容器在运行中自动完成灌注动作，灌装泵灌
装流体，泵固定在某工位的上方。

2采用塑料型冠盖封口，它们可以由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机构压入（或通过压盖模将瓶盖紧固在瓶口）。

设计作直线往复运动的压盖机构。

压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。

3.此外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台的间歇传动。

为保证
停歇可靠，还应有定位（缩紧）机构。

间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构等。

定位缩紧机构可采用凸轮机构等。

主要机构的设计如下：
（1）传送空盒的机构的设计：
方案1 ：
如图3—1，所示为一种实现间歇传送运动的齿轮连——杆组合机构，一对曲柄1与1’由齿轮2经两个齿轮3和3’推动同步回转。

曲柄使连杆4产生平动，5为工作滑轨，6为被推动的空盒。

由于动梁上任一点的运动轨迹如图中双点画线所示，故可间歇地推送空盒。

图3—1 间歇传送运动的齿轮连—杆组合机构方案1
方案2：
图3—2传送装置方案2
（2）多工位装盘的设计。

转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连续灌装流体（如饮料、酒、冷霜等），转台有多工位停歇，以实现灌装，封口等工序为保证这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。

如图3—3中，工位1：输入空盒；工位2：灌装；工位3：封口；工位4：输出包装好的容器。

图3—3 多工位装盘
（3）定量灌装机构的设计。

图3—4定量灌装机方案1 方案2
图3—5定量灌装机方案2 （4）压盖机构的设计。

方案1：
图3—6压盖机构方案一
方案2：
图3—7压盖机构方案二方案3:
（5）贴标签机构的设计。

图3-9
取上述(1)、(2)、(3)、（4）、（5）五种必须具备的功能来组成机构方案。

若
每一功能仅由一类基本机构来实现，如图上所示，可组合成2*1*2*3*1＝12种方
案。

4.机械运动方案的选择和评定
图3-1：间歇传送运动的齿轮连—杆组合机构方案1：该机构能够实现间歇地推动传送空盒，因为瓶与瓶之间距离相等，能够高精度地配合多工位转盘接收空盒。

实现准确地定位。

图3-2：传送带传送装置方案2：该机构虽然是常用传送装置，但在本灌装机构中，若进行传送空盒，由于精度不够，难以与多工位转盘配合。

图3-3：该多工位转盘在转动工作台上对空盒连续地灌装，转台有多工位停歇，以实现灌装。

由于灌装过程中包装容器沿圆周方向作等速回转运动，运动中同时完成灌装和封盖操作，因此旋转型灌装机连续生产，自动化程度高、占地少、生产能力大，生产效率较高。

图3-4：该机构遵循正弦曲线规律上下往复运动，能够平稳地运行，无冲击性。

图3-5：该机构加压时间长，无增力，但有一定的冲击性，磨损易变形，加工难度大。

图3-6:该机构加压时间长，无增力，但有一定的冲击性，磨损易变形，加工难度大。

图3-7:该机构能实现压盖功能，加压时间长，增力强，工作平稳，结构简单，加工装配容易，成本低。

图3-8：该机构能实现压盖功能，加压时间长，增力强，工作平稳，无冲击性。

图3-9：该机构能实现加添标签商标的功能。

，机构运行平稳有效.
5.机械传动系统的速比和变速机构
驱动电动机的转速为1440r/min,槽轮机构主动拨盘的转速为60r/min.则机械传动系统的总传动比计算：
i总=n机/n轴=1440/60= 24
采用一级带传动，一级齿轮传动，它们的传动比分别为：
一级采用带传动：取传动比为2.。

圆柱齿轮传动：传动比为2。

锥齿轮传动：锥齿轮传动比为(sin50°)/(sin40°)=1.19。

6.冷霜自动机构运动简图
综合本组的机构选型，做出冷霜自动机构运动简图，如图6-1所示
图6-1冷霜自动灌装机构的运动简图以上的运动简图工作时的状态分别说明：
（1）首先，未成品空盒子在传动带的带动下送到未成品输入口；
（2）接着，转盘按预定的时间和动作的距离转动，同时把空盒子送到灌装机构槽位，等待该机构对空盒子的灌装动作完成；
（3）然后，灌装完毕的盒子由转盘机构送达压盖密封、粘贴商标机构槽位，以完成对已灌装完毕的盒子的压盖密封和商标粘贴；
（4）最后，已加工完毕的产品由转位机构送到成品输出口槽位，再由传送
带直接把成品输出。

7. 冷霜自动灌装机机构的尺度设计
减速器机构示意图接下来，需要对七个齿轮尺寸进行分析其位置关系，如图7-1
图7-1
名称皮带轮1 齿轮2 齿轮3 齿轮4 齿轮5 齿轮6 齿轮7
模数M 2 2 3 2 3 2 2
齿数Z 20 120 20 120 20 40
压力角
α
20 20 20 20 20 20 20
分度圆
直径d
40 360 40 360 40 80
齿厚s 4.5 4.5 6.06 4.5 6.06 4.5 4.5
冷霜自动灌装机机构多工位转盘的尺度设计
1为皮带轮：i
1
=2。

2、3、4、5、6为齿轮：
z
2=20 z
3
=120 z
4
=20 z
5
=120 z
6
=20
i 23=z 3/z 2=120/20=6
i 45=z 5/z 4=120/20=6
n 1=n/(i 1*i 23 *i 45)=1440/（2*6*6）=20 r/min
减速器由齿轮6输出20 r/min 的转速，经过一级齿轮传动后，减少到10 r/min ，6、7为齿轮：z 6=20 z 7=40； i 67 =z 7/z 6=40/20=2 n 2=n 1/i 67=10 r/min
图7-2。

槽轮的设计
模筒转盘机构采用单圆销槽轮机构实现周期性间歇运动，主动拨盘的转速为60r/min, 中心距a=100，按工位要求槽数选Z=6，槽轮厚度取10mm 。

槽轮的几何尺寸：
1）槽间角为600 2）槽轮运动角为1200 3）圆销回转半径R 1=50 4) 槽轮半径R 2=87
5) 锁止弧张角为2400 6) 销半径r=8
7) 轮齿顶厚e=2 8）锁止弧半径Rs=R
-r-e=39
1
9）槽轮槽深h=36 10）槽轮槽宽C=18
11) 运动系数K=1/3
外槽轮机构图：
.
图7-3
图7-4
8.冷霜自动灌装机机构减速器和多工位转盘的装配图
图8-1
9 .自动灌装机机构的三维建模
图9-1
图9-2
图9-3
10.自动灌装机机构速度与加速度分析（分析一个位置）滑块的速度分析
滑块的加速度分析
由上述运动曲线图知：该机构具有急回特性，由加速度曲线知，该机构冲击较小。

11参考资料
1.朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社
2.邹慧君．张青机械原理课程设计手册［Ｍ］高等教育出版社
3.邹慧君. 机械原理教程［Ｍ］机械工业出版社
4.王淑仁. 机械原理课程设计［Ｍ］科学出版社
5.李翔鹏. 零件设计［Ｍ］中国铁道出版社
12设计总结
经过一周的课程设计，我充分的体会了什么叫做“书到用时方恨少”。

平时一直悠闲地觉得只要把要考试的内容学好就行，但到了做课程设计的时候突然发现自己的学习其实很松懈，很多东西无法系统的将其联系起来。

此次我们查找了很多资料，看别人做的优秀作品，发现自己和别人的差距，认识到自己的不足，然后反思自己的学习，恶补了相关方面的知识。

从查找资料构思方案到运动机构的设计再到方案的评价确定，我们每一个人都付出了自己的努力，提出了自己的想法和思考，一起将这些融合到设计中去，相互批评相互学习，得到了许多过去学不到的东西，尤其是团队协作的重要性。

在完成这次课程设计的过程中，也逐渐的暴露出了自己的缺点。

学习松散浅尝辄止，设计经验一片空白，没有感性的认识空有理论知识，有些东西很可能与实际脱节。

在设计中将所学的内容统合成一份设计稿就花了很大的精力，还将书重新仔细的看了一遍，后期的方案选择和完善时也去图书馆查找了一些书籍。

虽然困难较多，但在大家一起合作，努力的去克服，不断地提出问题解决问题，一步步的走了过来，最终还是完成了设计任务。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。

这次课程设计虽然没有接触到实际生产，但也将所学的知识与实际的运用相接轨，系统的结合了所学的知识完成了设计。

我深深地感觉到自己所学知识的肤浅和在实际运用中的专业知识的匮乏.一旦接触到实际的运用，才发现自己知道的是多么少，这时才真正领悟到“学无止境”的含义。

我相信经过了这次的课程设计，学到了这么多的东西，也积累了一点经验，在今后的设计中会做出更好的作品。

同时也感谢老师和同组同学们的帮助，有了你们的帮助这次的课程设计才减少了很多困难，我才能最终完成任务。