自動打印機(修改)

1、棗莊學院機械原理課程設計說明書題 目 自動打印機 院 部 機電工程學院 專業(yè)及班級 2012級 機電本一 設 計 人 譚慶明、蘇紅波、尹兆康、 牛立瑤、謝壯、張凱 學 號 指導教師 王梅 成 績 設計時間: 2014年6月12日7月4日2 棗莊學院課程設計目 錄一、設計任務書11、設計題目12、原始數(shù)據(jù)及設計要求13、設計任務1二、運動方案設計31、工作原理及工藝動作分解32、傳動機構的選擇與比較33、執(zhí)行機構的選擇與比較64、機械系統(tǒng)運動方案的擬定與比較75、機械系統(tǒng)的運動循環(huán)圖126、機構的功能分解圖與動作分解圖16三、執(zhí)行機構尺寸設計191、送料機構的設計192、打印機構的設計203、出

2、料機構的設計214、機構的運動簡圖23四、參考資料24五、設計總結25一、設計任務書1、設計題目自動打印機2、原始數(shù)據(jù)及設計要求 實現(xiàn)送料，凸輪，打印頭等運動機構由一個電動機帶動，通過一系列的減速機構，傳動機構使該機構具有80r/min的 打印速度。 電動機功率P=0.8kw,轉速n=980r/min.電機安放在整個裝置的正下位置。根據(jù)打印產(chǎn)品的要求：長100-150mm,寬70-100mm,高30-50mm.因此須在此范圍內(nèi)滿足要求設計如前一頁圖。并且要求打印設計，滿足產(chǎn)品的重量在5-10N之間曲柄滑塊由最左端向右運動過程中遇到如圖（1）所示的送料桶中落下的工件并把它推到指定的打印位置，其中

3、滑塊的兩極限位置間距為89mm。印頭擺角為4°，印頭工作行程與返回行程分別由凸輪的回程角1=120º和升程角0=70º決定。 3、設計任務1）本題設計的時間為3周；2）根據(jù)功能要求，確定工作原理和工藝動作分解；3）執(zhí)行機構選型與設計：構思出至少3種運動方案，并在說明書中畫出運動方案草圖，經(jīng)對所有運動方案進行分析比較后，選擇其中你認為比較好的方案進行詳細設計；4）對選擇的方案畫出機構運動循環(huán)圖；5）機械傳動系統(tǒng)的設計；6）對選擇的方案執(zhí)行機構進行尺寸設計；7）在2號或3號圖紙上畫出最終方案的機構運動簡圖；8）編寫設計說明書，附源程序和計算結果。二、運動方案

4、設計1、工作原理及工藝動作分解自動打印機系統(tǒng)的工作原理圖及工藝動作如圖（1）所示，該系統(tǒng)有電機驅動主軸上的執(zhí)行機構，完成打印任務。<1>首先是由送料曲柄滑塊機構1連續(xù)旋轉運動，帶動連桿2旋轉，再經(jīng)滑塊3往復移動，把工件6送到指定的位置<2>而此時凸輪8已由遠休止運動到近休止，擺桿7與凸輪保持接觸，并擺動一個角度Ø，從而帶動擺桿5也轉動Ø角，到打印工件所需位置<3>緊接著是打印印頭動作完成打印。2、傳動機構的選擇與比較（1）、傳動機構的選擇原則 對小功率傳動，應在滿足工作性能的需要下。選擇結構簡單的傳動裝置，盡可能降低初始費用。 對大功率傳

5、動。應優(yōu)先考慮，傳動的效率，節(jié)約能源。降低運轉費用和維修費用。 當執(zhí)行機構要求變速時。若能與動力機調速比相適應可直接聯(lián)接或采用定傳動比的傳動裝置。當執(zhí)行機構要求變速范圍大。用動力機調速不能滿足機械特性和經(jīng)濟性要求時，則應采用變傳動比傳動，除執(zhí)行機構要求連續(xù)變速者外，盡量采用有級變速。 執(zhí)行機構上載荷變化頻繁，且可能出現(xiàn)過載，這時應加過載保護裝置。 主、從動軸要求同步時，應采用無滑動傳動裝置。 傳動裝置的選用必須與制造水平相適應。盡可能選用專業(yè)廠生產(chǎn)的標準傳動裝置。如減速器、變速器和無級變速器等。（1） 、傳動機構的選用 把原動機輸出的速度降低或提高。以適應執(zhí)行機構的需要。 用原動機進行調速不經(jīng)

6、濟和不可能時，采用變速傳動來滿足執(zhí)行機構經(jīng)常調速的要求。 把原動機輸出的等速回轉運動變?yōu)閳?zhí)行機構所要求的。其速度按某種規(guī)律變化的回轉或非回轉運動。 把原動機輸出的轉矩變換為執(zhí)行機構所需多大的轉矩或力。 實現(xiàn)有一個或多個動力機驅動若干個速度相同或不相同的執(zhí)行機構。 由于受機體外形、尺寸的限制、或為了安全和操作方便，執(zhí)行機構不宜與原動機直接聯(lián)接時，也需要用傳動裝置來連接。（2） 、傳動機構的選擇根據(jù)自動打印機的設計要求，選擇齒輪傳動。其機構如下圖所示。根據(jù)齒輪傳動要求，設一級減速n減為280r/min，二級減速n為80r/min再由兩皮帶輪分別 傳給曲柄滑塊機構和凸輪機構。由設計方案，各齒輪的模數(shù)

7、m=4，齒輪1 的中經(jīng)為80mm,n=980r/min.i12 =n1/n2=Z1/Z2=20/70=2/7由此得Z2=280r/min.而Z3=20,Z4=70,因此i34=n3/n4=Z3/Z4=20/70=2/7所以n4=n3*2/7=280*2/7=80r/min.經(jīng)過以上減速后即可得到最終期望轉速n=80r/min. (4) 傳動機構的比較 由于齒輪傳動相對于帶輪傳動來說，齒輪機構的結構緊湊，且能滿足設計要求。所以在一級、二級傳動應用齒輪傳動平穩(wěn)，不會打滑能夠保證傳動的速度精度。在減速完成后，應用帶輪對傳動的精度影響不是很大，且能夠滿足長距離傳動，因此在減速后應用帶輪傳動簡化結構，設

8、計原則要求。3、執(zhí)行機構的選擇與比較每一臺機器都是按照某一需要的設計的，所以它們必須具有滿足需要的功能。這些功能是通過機械系統(tǒng)中與工作對象相關的構件的運動表現(xiàn)出來的。這些構件稱為執(zhí)行構件，有時也稱為輸出構件。在自動打印機的設計中，所采用的執(zhí)行機構是凸輪機構。通過傳動機構的帶動，自動打印機的壓頭要有往復運動。因為凸輪機構與其它機構相比易實現(xiàn)往復運動，而且結構簡單，所以宜選擇凸輪機構。在選擇壓頭與壓桿的連接方式時，我們用彈簧與鉸鏈與壓頭連接，這樣既保證了壓頭始終豎直向下，而且也保證了機構的最簡單，同時彈簧的使用，可以減少沖擊，保護產(chǎn)品和壓頭不被壓壞。在選擇產(chǎn)品的出料和固定方式時，我們選擇通過產(chǎn)品之

9、間的擠推來把產(chǎn)品推向斜面，使產(chǎn)品在重力的作用下通過斜面下滑，達到出料的目的,這樣使機構盡量簡單化；在斜面與工作臺之間用一小段凸起的圓弧過渡，這個凸起與壓頭的水平距離保持一定，這樣既可阻止產(chǎn)品由于慣性超過指定位置，起到定位產(chǎn)品的作用，又不會堵塞產(chǎn)品，從而使產(chǎn)品通過圓弧能光滑順利地從工作臺上滑到斜面上，從而達到與出料地連接·。4、機械系統(tǒng)運動方案的擬定與比較1、機械系統(tǒng)運動方案的構思與擬定原則（1）機械系統(tǒng)盡可能簡單（2）盡量縮小機構尺寸（3）機械系統(tǒng)應具有良好的人機性能（4）機構應具有較好的動力特性2、系統(tǒng)運動方案的擬定及工作原理圖1方案一：送料機構如圖所示。如圖1所示，當壓頭向上升起

10、的時候，曲柄滑塊機構在電機的傳動下正向右送料到壓頭正下方；壓頭下降的時候，曲柄滑塊機構的活塞向左運動，避免了活塞與壓頭產(chǎn)生干涉。為了能適應不同產(chǎn)品的長度，我們設計的時候，在曲柄GF的G端設計了槽a，只要調節(jié)鉸鏈G在槽的固結位置，然后與連桿GH鉸接，這樣就可以調節(jié)GF和GH桿的總長，從而可以把不同長度的產(chǎn)品推到壓頭的正下方位置，即適應了不同長度產(chǎn)品的打印。壓桿的往復運動由凸輪的回轉運動來實現(xiàn)，如圖1所示。電機通過齒輪機構和帶傳動機構帶動凸輪回轉，從而使得壓桿的往復壓下和上升的運動，同時壓頭隨著壓桿往復運動。壓桿CD與擺桿AC間是通過鉸鏈固定的，這個固定的位置可以在CD桿上一定的距離內(nèi)變化，只要調

11、整CD桿與AC桿的鉸接位置，就能保證適應不同高度的盒子的打印，與送料機構的曲柄滑塊機構相似。壓頭與CD桿的連接方式為：在壓頭與CD間鉸接一個彈簧，兩個鉸鏈的使用，保證了壓頭在重力作用下始終向下，這樣在打印產(chǎn)品時，不會把印打偏，而且為了能把打在盒子上的印打的更明顯，我們設計的時候，讓壓頭壓下的深度低于盒子頂部2mm，這時彈簧受壓收縮，起到了緩沖的作用，同時也把印記打印的更明顯。圖2方案二：曲柄滑塊機構的原理和方案一的曲柄滑塊機構的原理相似，如圖2。通過一個可滑動的槽a和鉸鏈在曲柄GH上的固結位置就可以調節(jié)曲柄GH和連桿HI的總長度，從而適應不同長度產(chǎn)品的打印。而壓頭與壓桿CD固結，壓頭的往復運動

12、是通過壓桿CD與凸輪機構的連接來實現(xiàn)的，如圖2。電機的回轉運動通過齒輪L、K、J和帶傳動機構減速，同時使凸輪回轉，凸輪回轉使凸輪機構的擺桿AC擺動，擺桿AC的擺動通過移動副和轉動副的連接使壓桿CD在移動副的約束下做上下往復運動，從而實現(xiàn)壓頭上下往復打印產(chǎn)品。同時，轉動副C在壓桿CD上的固結位置是可以上下在一定范圍內(nèi)調節(jié)的，只要調節(jié)C在壓桿CD上的位置，就能適應不同高度產(chǎn)品的打印，和曲柄滑塊機構的原理相似。圖3圖4圖5方案三：這個機構設計的時候是按照產(chǎn)品是在另外一個有傳動機構傳送到曲柄滑塊機構的工作行程范圍內(nèi)。如圖3、4所示，此機構負責送料的曲柄滑塊機構、負責打印的凸輪機構和負責出料的凸輪機構是

13、通過電機的分配軸的帶傳動實現(xiàn)的。當壓頭上升時，曲柄滑塊機構把從兩外一個傳動機構傳送過來的產(chǎn)品推向壓頭的正下方，壓頭的正下方是一個能容納產(chǎn)品的方形槽，這個方形的槽起到了定位的作用，使得產(chǎn)品能在壓頭正下方固定，從而使打印的時候不會太偏。槽的底部是兩塊可以轉動的版PN和KJ,這兩快板分別在鉸鏈N和K通過連桿NL和KG分別與T形桿ML和GF在L和G處鉸接，LL和GG是垂直于紙面固結于L點和G點的兩根等長平行桿件，俯視圖如圖5,這樣在槽的正下方是空的空間。 而T形桿在對稱凸輪H回轉作用和移動副約束的作用下，做完全對稱的左右往復運動，這樣就使得槽的底板PN和KJ在轉動副P和J的約束下做開啟和閉合的擺動。當

14、凸輪近休的時候，底板PN和KJ閉合，由于凸輪的近休，使得底板PN和KJ閉合一段時間，在這段時間內(nèi)，工作臺上完成把產(chǎn)品送到槽里并完成打印。當打印結束后，底板PN和KJ對稱的打開，從而使產(chǎn)品能順利的掉出槽，掉到另外的回收機構，這就完成了一個循環(huán)。此方案中，凸輪機構和壓頭、壓桿的連接以及曲柄滑塊機構的設計與方案一的相同。3、運動方案的比較首先，方案一與方案二比較是壓桿和壓頭的連接方式和壓桿和凸輪機構的連接方式的不同。方案一結構簡單，靠壓頭的重力作用使壓頭始終豎直向下；而且方案一在壓頭和壓桿之間連接時用了彈簧，這樣能保證壓頭在打印時可以起到緩沖作用，不至于壓頭和產(chǎn)品被壓壞，因此機構工作時各個機構承受的

15、沖擊載荷較方案二小，因此傳動特性好。方案一與方案二相比宜選取方案一。其次，方案一與方案三比較。方案一采用一個淺淺的槽實現(xiàn)定位，然后靠產(chǎn)品的擠推使產(chǎn)滑動到斜面，從而產(chǎn)品在自重的作用下，滑到下一個機構，從而達到出料的目的；而方案三采用的是一個底板可以開關的槽，槽起到了定位的作用；通過對稱凸輪的回轉，使得底板開關，這樣達到出料的目的。方案一與方案三相比，機構簡單，執(zhí)行機構少，這樣就易于實現(xiàn)機構的傳動，而且方案一的結構簡單，可以減少功率損耗，降低成本，因此宜采用方案一。綜上所述，系統(tǒng)機構宜采用方案一為最終方案。5、機械系統(tǒng)的運動循環(huán)圖機械系統(tǒng)的工作方式分為兩大類：一類是機械系統(tǒng)各執(zhí)行機構的運動沒有周期

16、性，執(zhí)行構件的運動常因工作條件不同而隨時改變。另一類是機械系統(tǒng)各執(zhí)行機構的運動是周期性地重復著，每經(jīng)過一定的時間間隔完成一個運動循環(huán)。生產(chǎn)中的大部分機械系統(tǒng)都是這種有周期性運動循環(huán)的機器。機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖就是用來描述機械系統(tǒng)各執(zhí)行構件之間運動協(xié)調配合關系的圖（通常又稱工作循環(huán)圖）。該圖將各執(zhí)行構件在一個循環(huán)中的運動狀態(tài)按同一時間（或分配軸的轉角）比例尺，并以某一主要執(zhí)行構件的運動起點為基準繪制在一起的總圖。機械運動循環(huán)圖能很清楚地表示各執(zhí)行機構循環(huán)的相對動作順序，因此，它是設計機器時首先要研究和繪制的圖紙，也是以后機器設計、安裝、調試的依據(jù)。形式繪制方法特點直線式將機械在一個運動循環(huán)中個執(zhí)行

17、構件運動的起止時間和先后順序，按比例繪制在直線坐標軸上繪制方法簡單，能清楚地表示出一個運動循環(huán)內(nèi)，各執(zhí)行構件運動的相互順序和時間關系；直觀性差，不能表示各執(zhí)行構件的運動規(guī)律同心圓式將機械在一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構件運動的起止時間和先后順序，按比例繪制在圓形坐標上能比較直觀地表示各執(zhí)行構件的運動在分配軸上所處的相位，便于各機構的設計、安裝和調試；執(zhí)行構件太多時，由于同心圓太多看起來不清楚，也不能表示各執(zhí)行構件的運動規(guī)律直角坐標用橫坐標表示機械主軸或分配軸轉角，以縱坐標表示各執(zhí)行構件的角位移或線位移能清楚表示各種執(zhí)行構件動作的先后順序，而且能表示出各執(zhí)行構件在個區(qū)間的運動規(guī)律（為了簡明起見，通常用線

18、性運動規(guī)律）。有利于指導各執(zhí)行機構的幾何尺寸設計圖6 如圖6所示，當活塞I向右運動的時候，完成送料到壓頭的下方，凸輪近休，壓頭壓下完成打印。當活塞向左移動的時候，凸輪遠休，壓頭升起。從而繼續(xù)下一個循環(huán)。機構運動循環(huán)圖如圖7。圖7如圖7所示，分配軸為0°時，曲柄滑塊位于最左端，凸輪遠休；當分配軸轉到80°時，凸輪開始回程，而此時曲柄滑塊機構正在送料。當分配軸轉到180°的時候，曲柄滑塊機構完成送料，把產(chǎn)品送到了壓頭的正下方的位置，而此時凸輪并沒有達到近休，即還沒有開始打印，而是延遲20°的時間，即當分配軸轉到200°的時候，曲柄滑塊已經(jīng)向左退回，

19、壓頭開始近休，即開始打印。當分配軸轉到300°的時候，凸輪開始升程，壓頭完成打印開始上升，曲柄滑塊繼續(xù)向左退回。當分配軸轉到360°的時候，曲柄滑塊機構和凸輪記過回到起始位置。當分配軸繼續(xù)回轉時，凸輪機構和曲柄滑塊機構配合完成下一個循環(huán)。這樣就可以連續(xù)的打印產(chǎn)品。6、機構的功能分解圖與動作分解圖1、機構的功能分解（1）滑塊的功能工作行程滑塊的工作行程完成送料功能（如下圖）（2）印頭的功能印頭的工作行程完成打印功能（如下圖）工作行程（3）出料槽的功能靠下一待印工件將已印好工件擠入出料槽送出（如下圖）2、功能分解圖如下3、動作分解圖動作分解圖如下圖所示三、執(zhí)行機構尺寸設計1、送

20、料機構的設計擬用對心曲柄滑塊機構和送料筒實現(xiàn)送料功能，同時用待印工件將已印好工件擠入出料槽。根據(jù)設計要求，曲柄滑塊有兩個極限位置，分別為最左和最右，當滑塊滑塊運行到右邊極限位置時，完成一次送料，即將工件推至打印位置等待打印?；瑝K退回至左邊極限位置，準備完成下一次送料，并擠走已打印好的工件，實現(xiàn)出料。由于滑塊的高度與長度，限制了在一次送料時其它待印工件進入送料槽?？紤]到工件的最大尺寸為150×100×50，最小尺寸為100×50×30，以及整個機構的功能要求，確定機構尺寸如下圖所示。計算方法：擬定A點到送料筒的距離為300mm，滑塊長度為200mm，高為3

21、0mm，寬度為100mm。A點與C點水平，C點距滑塊左端15mm。送料筒的截面大小為152×101。當滑塊處于左邊極限位置時，滑塊右端距送料筒左端距離為26mm。當滑塊處于右邊極限位置時,C點位于A點右邊300mm處。由曲柄滑塊機構兩極限位置可得：AB+BC=300mmBC-AB=300-26-185=89mm所以AB=105.5mmBC=194.5mm由于工件尺寸可變，擬在曲柄上加以可移動鉸鏈，通過人為改變曲柄的長度來實現(xiàn)對不同尺寸工件的送料，即AB的變化范圍為80.5mm105.5mm.當AB=105.5mm時打印最小工件。2、打印機構的設計擬用凸輪機構驅動印頭上下運動，實現(xiàn)打印功能?？紤]到工件的最大尺寸為150×100×50，最小尺寸為100×50×30，以及整個機構的功能要求，確定機構尺寸如下圖所示。由于工件大小可變，擬在G點處螺栓連接連接GH桿與GF桿，來實現(xiàn)GH桿的長度可調，從而滿足對不同大小工件的打印需要。設計當GH桿長為30mm時打印最小工件。3、出料機構的設計擬用待印工件擠出已印工件，所有工件在出