自動(dòng)打印機(jī)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說明書題目： 自動(dòng)打印機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)院 （系）：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：學(xué)生姓名 ：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師 ：職稱：講師2009年 1月16日目錄!1!2.1 設(shè)計(jì)題目錯(cuò) 誤!未指定書簽。2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求錯(cuò) 誤!未指定書簽。2.3 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)錯(cuò) 誤!未指定書簽。2.413246575.175.275.375.485.586971112一、題目：自動(dòng)打印機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)題目以及任務(wù)2.1 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)自動(dòng)打印機(jī)機(jī)構(gòu)。功能要求及工藝動(dòng)作分解提示1）總功能要求：在產(chǎn)品上打印記號(hào)2）工作原理及工藝動(dòng)作分解提示自動(dòng)打印機(jī)系統(tǒng)的工作原理及工藝動(dòng)作如圖10.1 所示該系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸上的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成送料

2、、夾緊和打印、輸出的任務(wù)。自動(dòng)打印機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)功能圖如下所示。直線或曲線運(yùn)動(dòng)送料、加緊執(zhí)行構(gòu)件作間隙運(yùn)動(dòng)停止自直線或曲線運(yùn)動(dòng)動(dòng)打印執(zhí)行構(gòu)件作間隙運(yùn)動(dòng)打印停止機(jī)系統(tǒng)直線或曲線運(yùn)動(dòng)輸出執(zhí)行構(gòu)件作間隙運(yùn)動(dòng)停止2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1）本題設(shè)計(jì)的時(shí)間為3 周。2）根據(jù)功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。3）構(gòu)思系統(tǒng)方案（至少兩個(gè)以上） ，進(jìn)行方案評(píng)價(jià)，選出較優(yōu)方案。4）按工藝動(dòng)作過程擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。5）對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)。6) 繪制系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖。7）編寫設(shè)計(jì)說明書。8）要求機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，運(yùn)動(dòng)靈活可靠、易于加工制造。2.3 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1）待打印產(chǎn)品尺寸，長(zhǎng)100mm，寬

3、 70mm，高 30mm2）產(chǎn)品重量，約 5-10N3）自動(dòng)打印機(jī)的生產(chǎn)率，80 次/min 。2.4 運(yùn)動(dòng)方案構(gòu)思提示1） 實(shí)現(xiàn)送料 -夾緊功能的機(jī)構(gòu)可以采用凸輪機(jī)構(gòu)或有一定停歇時(shí)間的連桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)送料、夾緊機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件將產(chǎn)品推至指定位置，執(zhí)行構(gòu)件停止不動(dòng)，維持推緊力（前有擋塊擠壓），待打印機(jī)構(gòu)執(zhí)行件打完印后，被推出。2） 實(shí)現(xiàn)打印功能的機(jī)構(gòu)可以采用平面連桿機(jī)構(gòu)或直動(dòng)（擺動(dòng)）凸輪機(jī)構(gòu)。3） 實(shí)現(xiàn)輸出功能的機(jī)構(gòu)可以采用與送料、夾緊機(jī)構(gòu)相類似的機(jī)構(gòu)。為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可考慮固定定位擋塊，而將輸出運(yùn)動(dòng)與送料運(yùn)動(dòng)的方向互相垂直。4）自動(dòng)打印機(jī)系統(tǒng)采用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸控制三個(gè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件完成各自的功能運(yùn)動(dòng)

4、，如何將三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件均固定在主軸上而達(dá)到設(shè)計(jì)要求是需要認(rèn)真考慮。三、運(yùn)動(dòng)方案1、方案 1：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下2、方案分析 ：此方案采取的是用偏心凸輪和若干個(gè)連桿構(gòu)成的。輸送桿垂直方向的運(yùn)動(dòng)是有偏心輪驅(qū)動(dòng)的， 而水平方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)則有曲柄驅(qū)動(dòng)。 從而達(dá)到間歇送料的目的。當(dāng)傳帶翻轉(zhuǎn)時(shí)， 已加工好的產(chǎn)品自動(dòng)輸出。 產(chǎn)品的夾緊主要是采用固定口的方法夾緊。優(yōu)點(diǎn)：連桿機(jī)構(gòu)一般均為低副。其運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，加工制造容易，且連桿機(jī)構(gòu)中的低副一般是幾何封閉，對(duì)保證工作的可靠有利。凸輪的使用容易實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。缺點(diǎn)：（1）由于連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)必須經(jīng)過中間構(gòu)件進(jìn)行傳遞，

5、因而傳動(dòng)路線較長(zhǎng)，易產(chǎn)生較大的誤差積累，同時(shí)也使效率降低。（ 2）在連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中，連桿所產(chǎn)生的慣性力難以用一般方法消除，因而此機(jī)構(gòu)不宜用于高速運(yùn)動(dòng)。（ 3）連桿須較高的運(yùn)動(dòng)精度。（ 4）送料機(jī)構(gòu)所需的空間較大，造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。2、方案 2：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下傳動(dòng)部分采取槽輪機(jī)構(gòu)，平面圖如下方案分析 ：此機(jī)構(gòu)的送料部分采取的是盤型結(jié)構(gòu)，盤的轉(zhuǎn)動(dòng)通過槽輪帶轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)其間歇送料的目的。 夾緊部分采取的是固定位置夾緊。 產(chǎn)品輸出利用定位固定擋塊的方法，將產(chǎn)品垂直方向輸出。輸出運(yùn)動(dòng)于送料運(yùn)動(dòng)的方向互相垂直。優(yōu)點(diǎn)： 機(jī)構(gòu)緊湊，使傳動(dòng)速率增大。因?yàn)橛芯o湊的機(jī)構(gòu)，所以減少占地面積。用槽輪傳動(dòng)，所以工作可靠，在

6、圓銷進(jìn)入和脫離嚙合時(shí)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。缺點(diǎn)：槽輪的配合要求比較高。槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能夠調(diào)節(jié)，在轉(zhuǎn)位始末有沖擊。因此此機(jī)構(gòu)只能應(yīng)用于轉(zhuǎn)速要求不高的裝置中。3、方案 3：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下帶動(dòng)部分為凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。其平面圖如下方案分析 ：打印機(jī)構(gòu)通過凸輪來達(dá)到間歇運(yùn)動(dòng)目的，在遠(yuǎn)休止處打印，近休止處等待送料過來。 與凸輪連接的滾子通過彈簧使其始終與凸輪相連， 本來凸輪具有易磨損的特點(diǎn)，滾子的應(yīng)用很好的解決了這個(gè)問題； ；夾緊部分采取的是固定位置夾緊；盤的轉(zhuǎn)動(dòng)通過應(yīng)用凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)， 使之實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)； 產(chǎn)品輸出利用定位固定擋塊的方法，將產(chǎn)品從下輸出。輸出運(yùn)動(dòng)于送料運(yùn)動(dòng)的方向互

7、相垂直。優(yōu)點(diǎn)：只要適當(dāng)設(shè)計(jì)出凸輪輪廓曲線，就可使從動(dòng)盤獲得所預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其動(dòng)載荷小，無剛性和柔性沖擊。無需采用其他的定位裝置，就可獲得高的定位精度。且機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約使用空間。缺點(diǎn)：加工成本高，對(duì)裝配、調(diào)整要求嚴(yán)格。綜上所述，根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全可靠及實(shí)際的可能性四個(gè)方面的內(nèi)容，選用方案機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下。送料機(jī)構(gòu)：利用包裝紙盒自身重量 ,通過傳輸桶 ,并利用圓柱凸輪間歇機(jī)構(gòu)帶動(dòng)其傳輸?shù)酱蛴」の?.。夾緊機(jī)構(gòu)：利用托盤上的凹陷來固定產(chǎn)品，使之當(dāng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)品不被甩出。工作臺(tái)機(jī)構(gòu)如下圖所示。按照打印的產(chǎn)品尺寸設(shè)定工作臺(tái)的凹陷面積。四、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖在同一時(shí)間段，工作轉(zhuǎn)臺(tái)與打印機(jī)構(gòu)的同步化循環(huán)圖如下圖

8、所示（工作轉(zhuǎn)臺(tái)與間歇機(jī)構(gòu)的從動(dòng)盤同軸轉(zhuǎn)動(dòng)）打印機(jī)構(gòu)打印一次， 凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周， 則圓柱凸輪間歇機(jī)構(gòu)要轉(zhuǎn)兩周，所以當(dāng)凸輪的轉(zhuǎn)速為 80r/min，圓柱凸輪的轉(zhuǎn)速為 160r/min五 設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 電動(dòng)機(jī)的選擇5.2 渦輪蝸桿 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)齒數(shù)模數(shù)（ mm）壓力角（ 0）直徑（ mm）螺旋角蝸輪3552017514.04蝸桿45209014.045.3 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)序列號(hào)齒數(shù)模數(shù)（ mm）壓力角（°）直徑（ mm）齒輪 1262.52065電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率 /(kW)滿 載轉(zhuǎn)速/ 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 / 額定轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)矩 / 最大轉(zhuǎn)（ r*min-1 ）矩矩同步轉(zhuǎn)速 1500r/min ， 4 級(jí)Y

9、90S-41.114002.22.2齒輪 2262.52065齒輪 3262.52065齒輪 4522.5201305.4 圓柱式凸輪間歇 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)單位（ mm）弦距銷距半角兩柱銷最柱銷中心柱銷直徑柱銷數(shù)主動(dòng)凸輪小距離圓半徑 R2直徑 R1103.32522.5°53.3251355081005.5打印凸輪 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（如下圖所示）基圓半徑升程（ mm）近休止角遠(yuǎn)休止角推程角（°）回程角（°）(mm)（°）（°）50306060120120六、打印機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)曲線分析。推程段：推桿推程運(yùn)動(dòng)方程為S=h( /0) sin(2 / 0)/(2 )V= w

10、1-cos(2 / 0)/ 0a=2 hw 2sin(2 / 0)/0 2凸輪主要用于帶動(dòng)打印頭的運(yùn)動(dòng)，而物料的長(zhǎng)、寬、高為：100mm × 70mm× 30mm ，參考可取推桿行程h=50mm 。結(jié)合運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖得0=120°，已定條件n=80(r/min)所以得出以下數(shù)據(jù)凸輪升程段：滑塊的位移分析滑塊的速度分析滑塊的加速度分析由以上數(shù)據(jù)表面該機(jī)構(gòu)沒有剛性與柔性沖擊，對(duì)凸輪的正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作沒有太大影響。七、總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)， 我對(duì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)加深了理解與認(rèn)識(shí)。 對(duì)連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，學(xué)到了一些實(shí)踐性的東西。首先，經(jīng)過計(jì)算機(jī)

11、模擬運(yùn)動(dòng)分析可以得到直觀的運(yùn)動(dòng)曲線，從而對(duì)各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性有了更深一步的理解。對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及方法，其中包括選擇模型， 運(yùn)動(dòng)方案的確定，運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析和整體設(shè)計(jì)等，并提高了我的計(jì)算，分析，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，繪圖以及查閱和使用文獻(xiàn)的綜合能力。其次，對(duì)于一些在機(jī)械原理課程中提到的比較抽象或者很少提及的概念有了一個(gè)認(rèn)識(shí)，例如傳動(dòng)比的分配，各種參數(shù)的選擇等，參數(shù)不同對(duì)結(jié)果的影響很大，甚至實(shí)現(xiàn)不了要求的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作。通過自己對(duì)各種參數(shù)的選擇，了解了這些參數(shù)的選擇方法。最后，通過這一次的課程設(shè)計(jì)， 我明白自己對(duì)本課程的很多概念沒有做到真正的理解，所以造成設(shè)計(jì)時(shí)的茫然。 所以，這就要求我在以后的學(xué)習(xí)中， 在理解概念的基礎(chǔ)上，把握課程的本質(zhì)，踏踏實(shí)實(shí)學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，能做到學(xué)有所用。參考文獻(xiàn)1孔凌嘉，張春林。機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)北京理工大學(xué)出版社20042 于惠力，張春宜，潘承怡 . 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) M. 北京：科學(xué)出版社， 2007.3 劉躍南 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 1999.4 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì) . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·單行本·輪系 M