冷霜自动灌装机课程设计完成稿

机械设计课程设计说明书
冷霜自动灌装机设计
学生姓名：蔡美华学号：1301014633
学院：机械工程
专业：机械设计制造及其自动化
题目：冷霜自动灌装机方案设计
指导教师：马长安职称: 教授
2015年7月1日
目录
1工作原理及工艺动作过程...................................................... 2原始数据及设计要求.............................................................. 3设计过程 ..................................................................................
（一）运动循环图：..............................................................
（二）机构的初步选型..........................................................
（四）运动尺寸计算及分析：..............................................
1）电动机的选择：...........................................................
2）V带传动的设计及参数选择.......................................
3）圆锥齿轮的设计...........................................................
4）凸轮机构的设计...........................................................
5）执行构件相关参数的确定：....................................... 4参考书目： ................................................................................ 5心得体会.....................................................................................
6 附图
冷霜自动灌装机设计说明书
1工作原理及工艺动作过程
冷霜自动灌装机是通过出料活塞干上下往复运动实现冷霜灌装入盒内。

其主要工艺动作有：
1）将空盒送进五工位盘，利用转盘间歇运动变换不同工位；
2）在灌装工位上空盒灌入冷霜；
3）在贴锡纸工位上粘贴锡纸（利用锡纸下降）；
4）在盖盒盖工位上将盒盖压下；
5）送出成品。

2原始数据及设计要求
1）冷霜自动灌装机的生产能力：45盒／min。

2）冷霜盒尺寸：直径D=50mm,高度h=20mm。

3）工作台面里地面的距离约1200mm。

4）要求机构的结构简单紧凑，运动灵活可靠，易于制造。

5.传动系统电机为三相异步电动机，转速 1000 r/min。

3设计过程
四个基本运动：
1.输送带的连续运动；
2.五工位盘的间歇转动;
3.灌霜、锡纸压贴、加盖---三工位联动工架的往复运动;
4.送出成品。

（一）运动循环流程：
运动循环图的设计:
a)灌装、贴锡、加盖工艺流程：
1)空盒通过输送带至五工位盘位置1。

2)五工位盘做间歇转动，每次转动72°，转动时其他机构不执行动作。

3)当转盘停止时，灌装、贴锡、加盖压杆工艺同时进行动作。

4)灌装、贴锡、加盖三工位联动工架完成工作，一次循环结束。

b)工艺过程的执行构件：
1)送料机构：该机构主要是实现输送带的间歇运动，把空盒送入工位，并
将成品输出。

2)槽轮机构：它是在轴上通过圆锥齿轮连接槽轮，带动五工位盘实现间歇
运动。

3)灌装、贴锡、加盖机构：该机构有固定在轴上的直动推杆凸轮机构组成，
通过高低往复运动实现灌装、贴锡、加盖动作。

c)各执行构件的运动协调：
1) 协调原则：输送带是间歇运动，既不能与工位盘发生摩擦，也要求它不
干涉其它几个机构的完整运动，所以传动轮尺寸要求有限制。

五工位盘
间歇时要实现三个执行动作，设计凸轮尺寸不应太大，各动作之间应互
不影响。

各构件要准确定位，以免回撞到其它构件。

2) 计算机械运动循环周期：
因为生产率Q=45盒/min ，所以五工位转盘的周期T=60s/45=1.33s ，圆
柱凸轮的周期1.064s ，传送带周期1.33s
3) T 时间个别执行构件的行程区段：
输送带区段：间歇传动
五工位盘区段：五工位盘的转动盒停歇，所占时间比：
K=(z-2)/(z+2)=(5-2)/（5+2）=3:7，所以在一个循环周期内，五工位盘3/10
（108°）时间转动，7/10（252°）时间停歇。

（二）机构的初步选型
㈠转盘间歇运动机构
槽轮机构：
执行机构1：送料机构
连 续 运 动 执行机构2：槽轮机构
转 动 停 歇 执行机构3：灌霜*锡纸压
贴*加盖---三工位联动工
架 上升下降
停
优点：结构简单，工作可靠，容易制造。

转位迅速，其机械效率高，故能平稳地，间歇地进行转位。

缺点：其运动规律不能选择，调节性能差，在拨销进入和脱出槽轮时会产生柔性冲击，故常使用于速度要求不太高的运动中，我们所需要设计的冷霜自动灌装机中的五工位转盘转速不高，此缺点可以忽略，故比较合理，因而选用此机构。

㈡灌装、贴纸、压盖机构
直动滚子盘形凸轮机构:
优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各项预期的运动规律，而且机构简单紧凑。

缺点：凸轮廓线与推杆之间为点线接触，易磨损，但是综合比较之下，这种机构最为合适。

㈢贴锡纸压盒盖机构
（三）冷霜自动灌装机总体布置图
（四）运动尺寸计算及分析：
1）电动机的选择：
参考《机械设计手册》可知，电动机在同一额定功率下有几种同步转速可供选用，同步转速越高，尺寸重量越小，价格越低，且效率越高。

设计时可优先选取同步转速为1500r/min 和1000r/min 的电动机，在我们的设计中，选用n=1000r/min 的电动机。

ππω3.33602==n 电电动机的齿轮角速度
πω61=轮
的角速度电动机齿轮带动的小齿
18z 100z 509z z 111====电电电，得：设定由
ωω
2）V 带传动的设计及参数选择：
皮带轮传动机构
由于电动机转速很高，达到1000r/min ，因此冲击很大，用皮带传动可起到缓冲作用，同时将转速减低。

这里设计减速五倍，结合实际空间尺寸，设计的皮带轮两轮直径参数为：小轮1的直径为50mm ，大轮2的直径为200mm ，实现4倍减速。

皮带轮机构横向结构简图
根据传送带运动周期T=1.33s,所以拨盘圆销的T=1.33s, 拨盘圆销与大皮带轮
ππω5.122=T =拨盘圆销的角速度
πω6=杆杆上的角速度
πωπω65.1==小大，带传动轮：
确定窄V 带的基准长度和传动中心距：
根据0.7（D1+D2）＜0a ＜2（D1+D2），初步确定中心距0a =300mm 。

3）圆锥齿轮的设计：
由于圆锥齿轮只是用来改变轴的传动方向，以满足槽轮机构的运行，所以其的模数设置为
m=2.5， 15z 60z ,41z z 433443====，得锥齿轮：由ωω
设计简图及其尺寸：
4）凸轮机构的设计：
此机构实现灌装、贴锡、加盖上升，周期1.33秒；
设计基圆半径r=300mm ，滚子半径r r =30mm 。

近休止： 0≤δ≤82， s=0;
推程运动：82＜δ≤167，s=25[1-cos(2δ-
43
π)]; 远休止： 167 ＜δ≤275，s=50;
回程运动：275＜δ≤360， s=25 [1+cos(3δ-5π)]
5）执行构件相关参数的确定：
1.由于五工位要实现每次72°较的间歇转动，所以，槽数设为z=5。

2.槽轮尺寸的计算：
ππω5.12=T =槽槽轮的角速度
拨销盘的角速度w=1.33π
（1）槽数z 按工位数要求选定为5。

（2）中心距a 按结构情况确定 a=300mm
（3）圆销半径r 按结构情况确定为 r=30mm
（4）槽轮每次转位时主动件的转角2α=180(1-2/z)=108
（5）槽间角2β 2β=360/z=72
（6）主动件圆销中心半径R1 R1=asin β=176.3mm
（7）R1与a 的比值λ λ=R1/a=sin β=0.587
（8）槽轮外圆半径
mm r a R 6.244)cos (222=+=β
（9）槽轮槽深h
h>a(λ+cos β-1)＋ r
h>148.8mm 取h=149mm
（10）运动系数k =1(1/2-1/5)=0.3
（n=1，n 为圆销数）
(11) 槽轮轮毂直径d ᵣ=80mm
(12) 拨盘轮毂直径d=40mm
3．应用比较广泛的外槽轮（径向槽均布） 4参考书目：
1、陈明. 机械原理课程设计. 武汉：华中科技出版社，2014.5
2、乔峰丽 郑江. 机械设计基础. 北京：电子工业出版社，2011.1
3、李虹，暴建岗，程军.画法几何及机械制图 .北京：国防工业出版社，2010.1
5心得体会
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关自动机械设计方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

本次课程设计属于计算机绘图软件与自动机械设计课程的综合性结合应用，因此我个人觉得难度比较大，颇具挑战性。

经过忙忙碌碌的一个周，我终于完成了这份作业，从中我觉得受益匪浅，还是谈谈我们的体会吧。

这次设计题我是做总体设计的所以对于传动和机构的选型也要有一定的了解，总的来说工作量比较大。

与此同时还要自学绘图软件，并且能够熟悉掌握。

做这一切都是最基本的，其实最重要的是通过这次课程设计让我领悟到了一种方法，一种思想，为以后相关工作打下了良好的基础。

所以类似于这种作业还是应该多去尝试，尽管比较繁琐，那种成就感是很独特的。

过而能改，善莫大焉。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后和伙伴的讨论下，终于游逆而解。

在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可。

虽说是自己单独设计，但像机构选型和传动系统设计都是我们合作完成的在设计过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。

果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。

此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教老师或查阅相关资料询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，实践出真知。