中北大学
冷霜自动灌装机运动方案设计
目录
一．题目和设计任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２二．运动方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２三．运动循环图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２四．装盘的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３五．运动的分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４六．行星轮的尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 七．皮带轮的尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５八．槽轮机构的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６九．凸轮机构的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６十．力封闭式凸轮的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７十一．圆锥齿轮的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８十二．总的设计运动简图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９十三．参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０
一题目和设计任务
1.题目：冷霜自动灌装机设计
2.设计任务：(1)按工艺动作要求拟定运动循环图；(2)进行转盘简谐运动机构、空盒
的相对上升机构、锡纸库下降机构、压盖机构的方案构思；(3)按参数要求进行电动机和执行机构的运动进行方案进行选择，并拟定机构传动方案。

二．运动方案：
用行星轮机构实现减速，以皮带轮传动，采用槽轮机构实现转台的间歇性转动，灌装空盒相对上升采用凸轮机构使冷霜灌装管道的下降得以实现，同样使用凸轮机构实现锡纸库的下降和实现压盖动作。

最后采用步进式传输机构输
入空瓶和输出包装好的冷霜。

在主轴和传送带连接可以采用斜齿轮以实现其如
图所示的传送。

三．运动循环图
A.空盒进入、灌装、贴锡纸、加盖工艺流程：
1.空盒通过传送带传送至六位盘位置1；
2.六工位盘做间歇转动，每次转动60 ,转动是其他机构不执行动作;
3.当转盘停止时,灌装顶杆下降至工作位进行灌装,同时贴锡纸,加盖压杆远休结束
后进行工艺动作。

４.灌装机构达到指定位置完成灌装后回到初始位置，同时贴锡纸、加盖杆回升到高位，一次循环结束。

B.工艺过程的执行构件：
1.送料机构：步进式传送带机构，该机构主要是实现输送的连续运动，把空盒送入工位，并将成品输出。

2.槽轮机构：它是在主轴Ⅱ上通过变向连接槽轮，带动六工作位盘实现间歇运动。

3.灌装机构：该机构由固定在轴Ⅱ上的自动推杆凸轮机构组成，通过高低往复运动实现灌装动作。

4.贴锡纸、加盖机构：该机构由固定在轴Ⅱ上的自动推杆凸轮机构，和压杆以及压杆上固定的锡纸、加盖部件组成，通过高低往复运动，一次性完成两个动作。

C ．各执行构件的运动协调： 1.计算机械运动循环周期：
因为生产率60/min α=盒，所以周期是T=1s ，此时定标构件对应分配轴转角
360ψ=︒。

2.T 时间各执行件的进行区段： 传输带区段：连续传动（0~360︒）； 六工位盘区段：六工位盘的转动和停歇，
所占时间比：(2)/(2)(62)/(62)1:2K Z Z =-+=-+=，
所以在一个循环周期内，六工位盘1/3(120︒)时间转动，2/3（240︒）时间
停歇。

灌装顶杆行程区段：1120ψ=︒（停）290ψ=︒（上升）、360ψ=︒（停）、
490ψ=︒（下降）。

贴锡纸、加盖机构行程区段：1120ψ=︒（停）290ψ=︒（上升）、360ψ=︒（停）、490ψ=︒（下降）。

四． 装盘的设计：
在转动工作台上对灌装容器连续灌装，转台有多工作停歇，封口和盖瓶盖时应有定位装置。

如下图中，工位1：输入空瓶；工作位2：冷霜灌装：工位3：锡纸库下降并封口；工位4：压盖机构工作位；工位5：输出包装好的冷霜。

转盘设计图
该机构采用槽轮机构共作以实现其间歇式的工作特性
转盘的技术参数
五． 运动尺寸计算及分析：
由任务要求可知主轴的转速是1/r s 。

选用电动机的转速为1440/r s 。

在整套机构由两次变速，一次是行星轮，一次是皮带轮。

在整套机构的24i =，所以可以在行星轮的18i =，皮带轮的23i =及可以满足要求。

六． 行星轮的尺寸设计：
齿轮的模数m=2.5 130z = 290z = 3210z =
313
111H H
z i
i z =-=- 31121011830
H z i z =+=+= 运动简图及其设计尺寸：
七． 皮带轮的尺寸设计：皮带轮需要的传动比为23i =所以R 60
=
==3R 20
i Ⅱ轮Ⅰ 设计简图及其尺寸：
八．槽轮机构的设计：
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。

九．凸轮机构的设计：
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)]
十．力封闭式凸轮的设计：
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；设计尺寸及其简图：
十一．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，传动比1
230
1 30
z
i
z
===设计简图及其尺寸：
Z 1=30
Z 2=30
十二．总的设计运动简图：
13
121110987
6
54
3
21
1电动机，2行星轮，3皮带轮机构，4力封闭式凸轮，5槽轮机构，6输出传送带，7贴锡纸和压盖机构，8六工作位盘，9冷霜自动灌装机构，10输入传送带，11主轴与传送带的连接机构，12凸轮机构，13斜齿轮机构。

十三．参考文献：
机械原理（第七版）；工程制图与计算机绘图；机械原理课程设计。

11。