课程设计----冷霜自动灌装机设计说明书

机械原理课程设计说明书
冷霜自动灌装机
学院：机电工程
专业：农业机械化及其自动化
班级：09农机（1）班
姓名：
学号：
指导教师：
成绩：
日期：2011 年 6 月 18 日
目录1、摘要
2、前言
3、设计任务
4、方案设计
5、评价
6、机械运动简图
7、心得体会
8、参考文献
1.摘要在设计时它的工作原理是将空盒送进六工位转盘，利用转盘间歇运动变换不同工位；然后在灌装工位上空盒上升灌入冷霜在贴锡纸工位上粘贴锡纸(利用锡纸下降)；在盖盒盖工位上将盒盖压下；最后送出成品。

通过一些传动机构和送料机构来实现，从而完成冷霜的自动灌装并自动送出冷霜。

2.前言
电动机输出1500r/min的转速，通过皮带传动减速为300r/min，再通过行星轮减速为60r/min，控制各机构的周期为1s。

用两相同直齿锥齿轮将运动传给槽轮机构，槽轮机构带动六工位转盘实现间歇运动，周期为1s，每次转60度，转动时间为1/3s,停歇时间2/3s。

六工位转盘停歇时，匀速传送带正好将空盒由上料口送到工位处，靠摩擦力将空盒加压进入工位准确位置，接着正弦加速度运动规律的凸轮机构将空盒上顶起，接着灌入冷霜，然后下降，整个运动在2/3s内完成。

该凸轮机构的运动加停歇一周期的总时间为1s
六工位转盘停歇时，用封闭式凸轮机构同时控制贴锡纸和压盖，该动作历时2/3s，停歇1/3s，即周期1s。

利用蜗干机构和皮带传动机构带动传送带运动，每秒带入一空盒，每秒带出一加工好的产品。

3.设计任务
A、原始数据及设计要求
1）冷霜自动灌装机的生产能力：60盒/min。

2）冷霜盒尺寸：直径D=30～50 mm，高度h=10～15 mm。

3）工作台面离地面的距离约1 100～1 200 mm。

4）要求机构的结构简单紧凑，运动灵活可靠，易于制造。

B、设计任务
1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行转盘间歇运动机构、空盒上升机构、锡纸库下降机构、压盖机构的选型。

3）机械运动方案的评定和选择。

4）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。

5）画出机械运动方案简图。

6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

4.方案设计
设计方案提示：
1）六工位转盘机构可采用槽轮、不完全齿轮、凸轮式间歇运动机构。

2）空盒上升可采用凸轮机构。

3）锡纸纸库下降可采用凸轮机构。

4）压盖机构也可采用凸轮机构。

为了使上述各机构实现同步、协调工艺动作，三个凸轮可装在一根轴上。

1）直线式运动循环图：
分配转角0︒120︒210︒300︒360︒
2）传动机构和执行机构运动尺寸计算
①皮带轮传动机构
由于电动机转速很高，达到1500r/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，以便行星轮系能够承受。

一般皮带传动不是定比传动，故采用带牙皮带轮机构，以实现定比传动。

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60mm，大轮2的直径为300mm，
实现5倍减速。

皮带轮机构横向结构简图
②行星轮系
如图所示：传动比 13i = 1 - 13H i =1-（-
3
1
Z Z ）=1 +
3
1
Z Z 为实现5被减速，使得13i =5，因此
3
1
Z Z = 4 ，综合考虑齿轮的强度和实际安装空间情况，三个齿轮的参数设计为：m=5，*
a h =1mm,
*
c
=0.25mm,
α=20︒,1
Z =20,2
Z
=30,3Z =80
行星轮系结构简图
③锥齿轮机构
锥齿轮传动机构结构简图
如图，主轴的转速是60r/min，所以不用变速，只换向即可，故两个锥齿轮的齿数相同，结合实际安装空间，锥齿轮参数设计为：m=6,Z=50,其他为标准值。

④外槽轮机构
外槽轮机构图示
按工作要求得圆销个数n=1，槽数Z=6,根据实际安装空间设计中心距L=600mm, 圆销半径r=20；根据外槽轮的几何关系：R=Lsin(π/z)
S=Lcos(π/z)
h≥s-(L-R-r)
拨盘轴直径≤2（L-s）
槽轮轴直径≤2（L-R-r）
设计外槽轮机构参数为：
R=300mm,s=520mm,h=240,拨盘轴直径30mm,槽轮轴直径40mm。

⑤直动滚子推杆凸轮机构
此机构实现空盒上升，周期1秒；
设计基圆半径r=300mm，滚子半径r r=30mm。

近休止： 0≤δ≤2
3
π， s=0;
推程运动：2
3π＜
δ≤7
6
π，s=25[1-cos(2δ-4
3
π)];
远休止：7
6π＜
δ≤5
3
π，s=50;
回程运动：5
3π＜
δ≤2π， s=25 [1+cos(3δ-5π)]
凸轮工作廓线方程：
x=(270+s)sinδ,
y=(270+s)cosδ
⑥封闭式直动滚子推杆凸轮机构
该机构用来实现同时压锡纸和压盖动作，周期为1秒；设计基圆半径r=300mm，滚子半径r r=30mm。

近休止： 0≤δ≤2
3
π， s=80;
推程运动：2
3π＜
δ≤7
6
π，s=80（7
3
-2δ
π
）;
远休止：7
6π＜
δ≤5
3
π，s=0;
回程运动：5
3π＜
δ≤2π， s=40[1+cos(3δ-5π)]
凸轮工作廓线方程：
内廓线：1x=(270+s)sinδ,1y =(270+s)cosδ；外廓线：2x=(330+s)sinδ，2y=(330+s)cosδ；
⑦六工位转盘设计
图中在传送带送空盒的入口处设计一托盘，其下联接推杆，通过制动滚子推杆凸轮的运动推动托盘实现空盒上升下降的运动。

转动盘直径600mm，固定盘直径590mm，工位圆弧直径51mm。

⑧传送带的传动设计
1、锥齿轮和斜齿轮传动
2、蜗杆和皮带传动
1、用交错轴斜齿轮传动带动传送带1的运动将空盒运到工位；
2、主轴上安装蜗杆涡轮机构，实现传动方向的转换，涡轮上
联皮带轮，再由皮带轮传动带动传送带2的运行以输出产品。

5.机械运动见图（见附件）
6.评价该方案能很好的满足冷霜下降量的控制，对于题目要求的60盒/min能够通过轴的传动来实现，传递的平稳性能够满足要求，压盖的受力，是利用凸轮完成的，但是用力不能过大，也许整个系统不是很好，可以再改进，能达到更高的要求。

7.心得体会这次机械原理课程设计经过我们的一番忙碌，终于稍有成果。

这期间，虽然很忙很累，但是我觉得我们从中确实学到了很多东西。

本次课程设计属于机械原理课程的综合性应用，应了学以致用的说法，有一点点的难度。

经过我们忙忙碌碌，终于完成了这份作业，从中我觉得受益匪浅。

通过这次课程设计让我领悟到了一种方法，一种态度，为以后毕业设计打下了良好的基础。

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。

8.参考书目
1、《机械原理》（第七版）西北工业大学机械原理及机械零件教研组编，
陈作模等主编；
2、《工程材料》（第三版）朱张校主编；
3、《金属工艺学》（第五版）邓文英、郭晓鹏主编。