自動打印機機構設計課程設計

1、課 程 設 計 說 明課程名稱：自動打印機機構設計學校：專業(yè)： 機械設計制造及其自動化姓名：學號：年級：任課教師：日期：摘要機械原理課程設計是機械原理課程地一個重要實踐性教案環(huán)節(jié)同時又是機械類專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中地一個相對獨立地設計實踐，在培養(yǎng)學生地機械綜合設計能力及創(chuàng)新意識與能力方面起到十分重要地作用.通過此次課程設計, 可使學生將課本理論知識運用于實踐，從而更全面、系統(tǒng)地鞏固和加深對機械原理課程地基本原理和方法地掌握.同時學會確定機構地運動方案, 培養(yǎng)學生地機械設計能力,以及開發(fā)創(chuàng)新能力.,從幾何地觀點來研究機構各點地軌跡、位移、速度和加速度地求法,以及按已知條件來設計新地機構地方法.明確課

2、程設計目地、步驟，根據自己地設計題目對設計內容進行分析，確定輸入，輸出構件地運動型式喝恁潤屬鈴瘞睞楊尻賴。關鍵字 : 機構運動分析機構結構設計曲柄滑塊凸輪輪廓設計目錄1 .課程設計任務書42 .原動機地選擇 73 .機構方案分析與優(yōu)化比較 83.1 送料機構方案83.2 夾緊機構方案 103.3 打印機構方案 123.4 輸出機構方案 164 .最終選擇方案 184.1 機構地選擇 184.2 傳動地選擇 195 .機械系統(tǒng)地運動循環(huán) 225.1 運動循環(huán)表 225.2 運動循環(huán)圖 227.傳動機構和執(zhí)行機構地運動尺寸設計 237.1 送料機構地參數 237.2 夾緊機構地參數 237.3 打

3、印機構地參數 237.4 輸出機構地參數 246.5齒輪機構地參數 258.設計總結26、課程設計任務書題號10自動打印機設計1、功能要求及工藝動作分解提示1）總功能要求在產品上寸T印記號.它地主要動作有三個：送料到達打印工位夾緊，然后打印記號，最 后將產品輸出.2）工作原理及工藝動作分解提示自動打印機系統(tǒng)地工作原理及工藝動作如圖（1）所示，該系統(tǒng)由電機驅動主軸上地三個執(zhí)行機構，完成送料、夾緊和打印、輸出地任務.其系統(tǒng)功能如下：溝燧金富愛建譴凈。自動打印機系統(tǒng)統(tǒng)殘鴦樓靜鑄瀚湃淑®I。圖（1）2、原始數據和數據要求1）待打印產品尺寸：長 100150mm、寬70100mm、高3050m

4、m.;2）產品重量：約 510N;3）自動打印機地生產率：80 次 /min；4）要求機構地結構簡單緊湊、運動靈活可靠、易于制造加工3 運動方案構思提示1） 實現送料 夾緊功能地機構可以采用凸輪機構或有一定停歇時間地連桿機構. 當送料、夾緊機構地執(zhí)行構件將產品推至指定位置，執(zhí)行構件停止不動，維持推緊力（前有擋塊擠壓），待打印機構執(zhí)行件打完印記后，被推走.r鋼極鎮(zhèn)檜豬錐。2） 實現打印功能地機構可以采用平面連桿機構或直動（擺動）凸輪機構.3） 實現輸出功能地機構可以采用與送料、夾緊機構相類似地機構.為簡化結構，可考慮固定定位擋塊，而將輸出運動與送料運動地方向互相垂直理貿攝爾霽斃撰磚鹵尻。4）自動

5、打印機系統(tǒng)采用一個電機驅動主軸控制三個機構地執(zhí)行構件完成各自地功能運動，如何將三個執(zhí)行機構地主動件均固定在主軸上而達到設計要求是需要認真考慮.自動打印機系統(tǒng)地三個執(zhí)行機構都是有一臺電動機控制，因此實現三個分功能運動地機構必須聯動，且其主要動作要協調.所以首先要構思各個執(zhí)行機構執(zhí)行順序，然后勾畫出描述各機構動作協調配合地運動循環(huán)圖，最后按執(zhí)行路線連成整機，力求結構簡單，緊湊藕養(yǎng)技篋1W志類蔣薔。4、建議完成地設計工作量1）本題設計地時間為一周2）根據功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖.3）按工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖；4）構思系統(tǒng)運動方案（至少兩個以上），進行方案評價，選出較優(yōu)方案.5）對傳

6、動機構和執(zhí)行機構進行運動選型及尺寸設計.6）繪制系統(tǒng)機械運動方案簡圖.7）編寫設計說明書一原動機地選擇原動機是機械系統(tǒng)中地舉動部分，它為系統(tǒng)提供能量獲驅動，并將能量轉化為系統(tǒng)所需要地運動形式.如：轉動、往復移動、往復擺動，是機械系統(tǒng)中不可或缺地一部分，而機械系統(tǒng)仿真方案設計中必須根據系統(tǒng)地特點，考慮和合適地原動機.廈礴懇蹣駢畤繼0T騷。對于自動打印機來說，選擇地電動機地額定功率必須滿足負載要求，而且必須保證在啟動時可以順利地運行，所以選擇轉速960r/min地電動機比較合適，可以保證運行地穩(wěn)定性.考慮到現場能源供應情況，它常常工作在有電源地條件下，這樣我們就會選擇電力驅動，因為它地成本低，操作

7、控制方便，機械好地范圍廣，另一方面考慮到原動機地機械特性和工作制度與工作機相匹配，根據打印機工作地頻繁程度選取相應地工作制度.在此打印機工作中還需對原動機地啟動，過載，運轉平穩(wěn)性，掉速和控制等方面提出要求，需要保證打印機地印頭和夾緊機構運轉平穩(wěn)不然會使打印地記號模糊不清.煢楨廣鮑觸選塊網!淚。由于在此機械運動中執(zhí)行構件要求地效率不是很大，所以經過多方面地考慮我選了960轉/min地電動機.型號為Y2-132S-6.鵝婭盡揖鶴慘履宓麟I。型號功率/kw電流/A轉速 /(r/min)效率/%功率因數/(cos/)Y2-132S-637.496081.00.76堵轉電流/實際電流堵轉轉矩/額定轉矩最

8、大轉矩/額定轉矩6. 52.12.1機構方案分析與優(yōu)化比較為了實現自動打印功能，可將功能分解為如下地功能：送料功能、夾緊功能、打印功能、輸出功能.每個功能提出兩個以上地方案，并分析各個方案地功能和工作原理及各優(yōu)點 與缺點并從中選出最油地方案 .K叢媽翅為瞻債蛭練浮3.1送料機構方案1 機構見圖如下：結構和工作原理：該機構為可調行程地繞線機構，滑塊1通過滑槽帶動推桿 2左右移動.通過桿4可以調節(jié)桿2地推程血公）（圣僮蕨齦訝驊汆。優(yōu)點：可根據不同工件地尺寸來調節(jié)推桿地行程，使工件準確地送到打印機構正下方，而且行程調節(jié)也方便.此外，承載能力較強，運動速度高，提高了工作效率.滲彰嗆儼勻謂鱉調硯金帛。缺

9、點：結構復雜，加工難度大，使制造誤差加大.傳動路線比較長，易產生較大地誤差積累，而且可靠性一般3.1送料機構方案2機構見圖如下：結構和工作原理：采用凸輪推桿機構將工件推至指定位置.當壓頭向上升起地時在遠休候，凸輪在電機地傳動下在推程時將推桿和滑塊向右送料到壓頭正下方;角時推桿靜止不動，使印頭有足夠地時間打??；壓頭上升時，推桿回程，滑塊向左 運動，避免了滑塊與印頭產生干涉；當推桿處于近休角時，推桿靜止不動，使工件 可以有時間順利落下.錢臥瀉噬圣騁睨U（廉。優(yōu)點：凸輪機構可以有效地避免剛性沖擊，延長構建地工作壽命.凸輪在其近休止和遠休止時有一定地間歇時間，從而保證打印地時候工件處于靜止狀態(tài)；其次在

10、設 計使，使其推程運動角大于回程運動角，這樣就回產生急回地運動特性，從而達到 提高生產效率地作用.無需采用其他地定位裝置，就可獲得高地定位精度.且機構結構緊湊，節(jié)約使用空間 臃鳳襪備音晴M輪爛薔。缺點：此機構不夠平穩(wěn)，打印時不易隊中.而且凸輪地輪廓線比較難設計，制造難度過大又易磨損所以為保證一定地耐磨性就需要高強度地合金，也就增加了成本嬲熟俁畫1t直閶鄴錢原蚤。3.1 送料機構方案3機構見圖如下：結構和工作原理：采用曲柄滑塊機構，當壓頭向上升起地時候，曲柄在電機地帶動下通過連桿將滑塊向右送料到壓頭正下方；壓頭下降地時候，曲柄滑塊機構地滑塊向左運動，避免了滑塊與壓頭產生干涉.壇搏鄉(xiāng)懺簍鍥鈴優(yōu)點：

11、此連桿機構具有急回運動，從而提高了生產效率.其運動副是低副為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，加工制造容易，且連桿機構中地低副一般是幾何封閉，對保證工作地可靠有利.凸輪地使用容易實現預期地運動規(guī)律.機構簡單，定位準確，便于制造，節(jié)約成本.蠟燮夥寤幸艮住鉉錨金市贅。缺點：不能實現間歇運動，傳動力度不夠大，機構不夠靈活.而且連桿機構地運動必須經過中間構件進行傳遞，因而傳動路線較長，易產生較大地誤差積累，同時也 使效率降彳氐度般而Of曇jf遙閆擷凄。3.2 夾緊機構方案1機構見圖如下：,引結構和工作原理：此夾緊機構是通過在旋轉臺上加擋板來固定工件，擋板按工件地 尺寸大小來設計.由槽輪機

12、構來帶動旋轉臺，當旋轉臺高速運轉時，產品不被甩出 鋪鵬蹤韋轅耀。優(yōu)點：利用槽輪機構地間歇運動來驅動旋轉臺，使旋轉臺可以準確地定位接收送料 機構推來地工件.旋轉臺上設有四個擋板，當一個擋板裝一個工件進行打印時，槽 輪旋轉90度可以繼續(xù)接收第二個工件，提高了工作效率.而且機構簡單，加工難度也本目對較/、.H蹶震彥決綏飴夏錦。缺點：利用旋轉臺加大了機構地重量，而且利用槽輪機構來驅動對裝配、調整要求 嚴格.3.3 夾緊機構方案2機構見圖如下：結構和工作原理：當凸輪在推程時，將推桿往下壓，迫使桿 3和桿4張開；在遠休角時有間歇運動，工件靜止，使壓頭有時間進行打印.當回程地時候，彈簧將推桿2往上彈，使桿

13、3和桿4收縮加緊工件.當其在近休角地時，由于間歇運動，課使下一個工件有足夠時間到達壓頭下方 .貓蠶1!繪燎舶誅髏既尻。優(yōu)點：結構較為緊湊，承載能力較強，而且可以實現間歇運動缺點：結構相對加緊機構方案1較為復雜，可靠性和耐磨性較差，而且加工難度加大，使制造地誤差也增大.3.3打印機構方案1機構見圖如下:結構和工作原理：采用曲柄滑桿機構將印頭打在工件上，實現打印功能 優(yōu)點：連桿機構為低副.其運動副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑 好，磨損小，加工制造容易，且連桿機構中地低副一般是幾何封閉，對保證工作地 可靠有利.凸輪地使用容易實現預期地運動規(guī)律.機構簡單，定位準確，便于制造，節(jié)約成本.鍬

14、籟饕逕瑣奧鷗婭薔。缺點：不能實現間歇運動，傳動力度不夠大，機構不夠靈活.在連桿機構運動中，連桿所產生地慣性力難以用一般方法消除，因而此機構不宜用于高速運動.配合要求相對較高，并且各桿地長度及擺放位置比較難確定.而且各桿尺寸要求高，所以很難實現生產橇氽if簧碩飩算齦話鴦。 3.3打印機構方案2 機構見圖如下：結構和工作原理：此機構由凸輪，推桿和彈簧組成.當凸輪在遠休止時，將彈簧壓縮來實現打印.當凸輪回程時，彈簧將推桿彈上去，在進休角時等待送料過來，然 后繼續(xù)進行打印下一個工件 鼐峰隔槿籥都掰!虢滎。優(yōu)點：有一定得間歇運動，結構簡單緊湊，占地空間比較少.而且承載能力強，傳動速率大而平穩(wěn).缺點：凸輪

15、設計難度較大，配合要求高，并且對送料裝置地擺放與類型地選擇造成 一定地麻煩，很難實現批量地生產.堯側閨H絳絢翻盛f。3.4 打印機構方案3機構見圖如下：結構和工作原理：凸輪 1轉動，通過滑塊 3來帶動桿2擺動，從而使桿 4和印頭上 下運動以達到沖壓地目地.優(yōu)點：具有急回運動，可提高生產效率.缺點：運動地不夠平穩(wěn)，而且凸輪結構設計較為復雜，制造難度過大，又容易磨損，質量也大.3.5 打印機構方案4機構見圖如下結構和工作原理：此機構為復合機構，在凸輪 5上開有凹槽，擺桿 4上地滾子6嵌 在奧凹槽中，當桿 1轉動，在桿2和桿3地帶動下擺桿4上下擺動，最后使 8實現 沖壓運動.識金昆縊螺竟嗜儼凄。優(yōu)點

16、：連桿機構為低副，其運動副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑 好，磨損小，加工制造容易，且連桿機構中地低副一般是幾何封閉，對保證工作地 可靠有利而結合凸輪地使用容易實現預期地運動規(guī)律 朦勞月鼠錨癇嫦脛汆。缺點：此機構結構較為復雜，而且運動必須經過中間構件進行傳遞，故傳動路線較長，易產生較大地誤差積累，同時也使工作效率降低.此外連桿須較高地運動精度以及凸輪地輪廓需要嚴格制作才會達到預期要求.而且改機構所需地空間較大，造成經濟上地浪費.朧、鵠滅縈歡蜴鷲金帛。3.6 輸出機構方案1機構見圖如下：結構和工作原理：當凸輪在回程時，推桿回收，將工件推出工作臺.在推程時，其恢復到上圖位置并且在遠休角

17、時有間歇運動，使下一個工件有時間到達推桿下方.鯊督輸，出槌金甲灑懵統(tǒng)ML優(yōu)點：只要適當設計出凸輪輪廓曲線以及推桿尺寸及位置，就可使從動盤獲得所預期運動規(guī)律.其動載荷小，無剛性和柔性沖擊.無需采用其他地定位裝置，就可獲得高地定位精度.且機構結構緊湊，節(jié)約使用空間.碩防頁詒攆槨揣H數。缺點：該機構穩(wěn)定性較差，調整也不方便，而且運轉速度和傳動速度較低.3.7 輸出機構方案2機構見圖如下：結構和工作原理：此機構由齒輪和齒條組成，齒條往右運動而帶動桿件往右運動并 推走工件.優(yōu)點：機構簡單，占地空間小 .缺點：運動速度較低，使得生產效率降低.四、最終選擇方案4.1機構選擇選用理由：1）齒輪傳動機構較為穩(wěn)定

18、，傳動比穩(wěn)定2）送料處用偏置曲柄滑塊機構有急回特性，且能保證送料行程地距離3）夾緊機構直接用旋轉臺上地夾板，而且用槽輪間隙機構來控制旋轉臺，其間歇運動可 實現我們預期地目地.（槽輪間歇機構如下圖）闋擻例舞擇植秘篇。4）打印處印章升程較小，根據杠桿原理采用凸輪機構連接桿組較為合適5）用凸輪機構連接推桿，實現輸出物料，節(jié)省空間，簡化機構6）整個機構簡單成本較低且易于裝配 .附圖：槽輪間歇機構4.2傳動地選擇機械傳動機構，可以將動力所提供地運動地方式、方向或速度加以改變等作用地中間 裝置.傳動機構常見地有齒輪傳動機構，摩擦傳動機構，帶傳動機構、鏈傳動機構等，他們 地特點如下：量嚕除鼠貿懇彈濾頷杲。(

19、1)齒輪傳動：齒輪傳動機構是在各種機構中應用最為廣泛地一種傳動機 構.它依靠輪齒齒廓直接接觸來傳遞空間任意兩軸建地運動和動力， 并具有傳遞功率范圍大、傳動效率高、傳動比準確、使用壽命長、工 作可靠等優(yōu)點；但也存在對制造和安裝精度要求高以及成本較高登缺 點血鶴瓷羸田孫園肺贅。(2)帶傳動：這種傳動機構是靠帶擁護帶輪之間地摩擦力來傳動地，它地 主要優(yōu)點是可以緩和載荷沖擊、運行平穩(wěn)無噪聲、制造和安裝精度不 像嚙合傳動那樣嚴格，過載時引起打滑，防止其他零件損壞、增加帶 長以適應中心距較大地工作條件.缺點是有彈性滑動和打滑，失使效 率降低和不能保持準確地傳動比，傳遞同樣大地圓周力時，輪廓尺寸 和軸上壓力

20、都比嚙合傳動大，帶地壽命較短.慫闡逕醇嘯"涼。(3)摩擦傳動：摩擦傳動地主要功能是通過兩構件之間地摩擦來傳遞運動和動力.其主要優(yōu)點：摩擦輪輪面沒有輪齒，制造簡單，而且工作時不會發(fā)生類似齒輪節(jié)距誤差所引起地周期性沖擊，因而運動平穩(wěn)，噪 聲小，過載時發(fā)生打滑，故能防止機器中重要零件地損壞，而且能無級地改變傳動比等.主要缺點：效率較低，當傳遞同樣大地功率時，輪廓尺寸和作用在軸與軸承上地載荷都比齒輪傳動大，不能傳遞很大地功率，同時必須采用壓緊裝置做輔助且不能保持準確地傳動比，干摩擦時磨損大、壽命短等.諺辭解臉諂動律瀉熟（ 4）鏈傳動：鏈傳動是通過鏈條將具有特殊齒形地主動鏈輪地運動和動力傳遞到

21、具有特殊齒形地從動鏈輪地一種傳動方式.其優(yōu)點:和齒輪傳動比較 ,它可以在兩軸中心相距較遠地情況下傳遞運動和動力。能在低速、重載和高溫條件下及灰土飛揚地不良環(huán)境中工作。和帶傳動比較,它能保證準確地平均傳動比,傳遞功率較大,且作用在軸和軸承上地力較小。傳遞效率較高，一般可達0.950.97.缺點：僅能用于兩平行軸間地傳動；成本高，易磨損，易伸長，傳動平穩(wěn)性差；鏈條地鉸鏈磨損后,使得節(jié)距變大造成脫落現象。安裝和維修要求較高，工作時有噪聲；存在沖擊、振動；鏈輪材料一般是結構鋼等.啜覲言圭緣錫囁偏祚合鑄。選擇原因：1 ）此機構為打印機，需要進行空間傳遞離，而且打印機作為辦公室工具需要噪聲小，所.2）摩檫

22、傳動精確度低，且傳遞不穩(wěn)定，故不用此傳動.3）送料 夾緊 打印 輸出，各原動件存在一定地距離，用齒輪帶傳動，可以保證傳遞運動地精確性，而且可以滿足各原動件之間地定位要求.受紿iBE寞輜檄庫。4）選擇齒輪作為減速元件，理由是傳動準確，平衡，穩(wěn)定，機械效率高.5）因為電機轉速是960r/min ，生產率是80個 / min ，所以傳動比是12： 1.五、機械系統(tǒng)地運動循環(huán)5.1運動循環(huán)表送料向右退回夾緊定位旋轉打印向卜停向上停輸出停推出停5.2運動循環(huán)圖在同一時間段，工作旋轉臺與打印機構地同步化循環(huán)圖如下圖所示（工作轉臺與間歇機構地從動盤同軸轉動）打印機構打印一次，凸輪轉動一周，槽輪間歇機構要轉四

23、分之一周送料機構夾案機構打印機構輸出機構六、傳動機構和執(zhí)行機構地運動尺寸設計6.1 送料機構：曲柄滑塊尺寸確定：在本機構中設置滑塊長為180mm,行程速比系數定位K=2,最小傳動角為20°,滑塊地沖程 H為275 mm,偏距e=50mm.fl漬蜩郭映J鯽胃暹藏。解：極位夾角 0 =180 ( K1)/ ( K+1)=60°cos 丫 =(L1+e)/L2cos 0 = (L1+L2) 2+(L2L1) 2-H2/2(L1+L2) (L2-L1)解得：L1=120 mm L2=180 mm6.2 夾緊機構地參數旋轉臺直徑400 mm擋板長150 mm,寬100 mm,高20.

24、旋轉臺上有四個夾緊機構，每個機 構間隔90°.封憂蔣氯if蒼憫鴦。旋轉臺上地拔輪由槽輪來控制，拔輪與槽輪地中心距 L為200 mm ,槽輪地槽數為 Z= 4.R=L*sin(兀 /Z)=140 mm S= L*cos( 兀 /Z)= 140 mm.6.3 打印機構地參數凸輪推程角120°,回程角為140°,近休角為60°,遠休角為40°,基圓半徑為 50 mm,偏距為10 mm,滾子半徑 5 mm；印頭與工件距離50 mm,推桿長150 mm；彈簧原長 60mm,壓縮后長10 mm.穎芻蟆悖億頓裳賠洸。017.91詢i耀膽設計凸輪保存結梟6.4輸出機構地參數凸輪推程角為150。，回程角為120。，近休角為30。，遠休角為60。，偏距為0mm；推桿推通過凸輪輪廓設計軟件繪出凸輪輪廓如下圖:球新劇雌&猴撲12 50-25.00-50 OQ-23.3735.8。-A7.7i角速度 角加速度推理許用壓力諳。囪回程許用壓力出75基圖華役由017 = 0-035.G0-071. EO能位移苴或從舌件髭曲凸蛇設計設計要來設計怎知盤形凸輪基本尺寸率子豐徑"理程運動挽律黨運動現譚 000.00 0.01-053.7