OLAY香皂商標(biāo)自動(dòng)壓印機(jī)

PAGEPAGE13目錄TOC\o"1-2"\h\z一設(shè)計(jì)題目 41.1問題的提出 41.2設(shè)計(jì)目的及相關(guān)數(shù)據(jù) 4二總功能的分解2.1總功能的分析 52.2功能分解 52.3功能元求解 52.4實(shí)現(xiàn)分功能的機(jī)構(gòu)方案的初步擬定 6三機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 103.1方案一及相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)分析 113.2方案二及相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)分析 123.3方案三及相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)分析 12四選定方案的具體數(shù)據(jù)分析 134.1方案的簡(jiǎn)圖 144.2方案的具體要求所確定的尺寸 15五設(shè)計(jì)心得 17參考書目 18機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)書一設(shè)計(jì)題目1.1問題的提出工作原理及工藝動(dòng)作過程：OLAY香皂商標(biāo)自動(dòng)壓印機(jī)的工作情況如下：生產(chǎn)好的香皂進(jìn)流水線進(jìn)入傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，由傳送機(jī)構(gòu)帶著做直線運(yùn)動(dòng)，輸送到打印機(jī)構(gòu)的下面，這是輸送機(jī)構(gòu)暫時(shí)停歇二打印機(jī)構(gòu)在上面打印一個(gè)OLAY字樣，然后輸送機(jī)構(gòu)又進(jìn)入運(yùn)動(dòng)階段，把生產(chǎn)號(hào)的香皂進(jìn)入另一個(gè)生產(chǎn)線包裝階段，另一塊香皂又進(jìn)入待加工階段。OLAY香皂商標(biāo)自動(dòng)壓印機(jī)的工藝動(dòng)作有兩個(gè)：一是香皂輸送到打印機(jī)構(gòu)下面，二是打印機(jī)構(gòu)對(duì)香皂進(jìn)行沖壓。1.2設(shè)計(jì)目的及相關(guān)數(shù)據(jù)（1）原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求：1：香皂的尺寸應(yīng)是：長(zhǎng)度：95105mm，寬度：6575mm，高度：2535mm，重量：510N。2：壓印的沖頭le=400mm,沖壓力度增大。3：生產(chǎn)機(jī)構(gòu)要求推程的平均速度V=1m\s,返程時(shí)的速度為工作行程的2倍。4：機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。5：推頭E的軌跡應(yīng)該是直線運(yùn)動(dòng)。6：在組合機(jī)構(gòu)時(shí)，其中有一個(gè)機(jī)會(huì)運(yùn)動(dòng)的基本機(jī)構(gòu)，綜合尺寸時(shí)最小傳動(dòng)角Rmin《=200（2）設(shè)計(jì)方案提示：1：OLAY香皂商標(biāo)自動(dòng)壓印機(jī)有三個(gè)動(dòng)作：送料到打印工位，打印記號(hào)，產(chǎn)品輸出。2：由牙印過程可知，此組合機(jī)構(gòu)應(yīng)含三個(gè)分機(jī)構(gòu)。第一；水平運(yùn)動(dòng)的傳送機(jī)構(gòu)。第二，上下運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。第三對(duì)方向要求不太嚴(yán)格的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。3針對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)分別精心設(shè)計(jì)，然后組合出最佳的搭配機(jī)構(gòu)。（3）設(shè)計(jì)任務(wù)：1：按工藝要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。2：進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型。3：機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)和選擇。4：按選定的電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案。5：畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的簡(jiǎn)圖。6：對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸的計(jì)算。二總功能的分解2.1總功能的分析OLAY香皂商標(biāo)自動(dòng)壓印機(jī)是對(duì)生產(chǎn)好的香皂進(jìn)行打印商標(biāo)的專用機(jī)構(gòu)，其主要功能是運(yùn)送和沖壓。2.2功能分解根據(jù)工藝要求可以將總功能分解成兩個(gè)小功能：將香皂運(yùn)送到打印機(jī)構(gòu)的正下方，要求運(yùn)送機(jī)構(gòu)要有間歇運(yùn)送的功能。要讓香皂停下來(lái)，打印記號(hào)后才能送走，接著送過來(lái)下一個(gè)。此功能完成的是香皂間歇的移動(dòng)。進(jìn)行香皂的沖壓；沖壓過程要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)壓頭上下萬(wàn)福移動(dòng)，以達(dá)到壓痕的功能。因此這個(gè)功能的主要作用就是保證沖壓構(gòu)件，沖頭的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。但是設(shè)計(jì)要求規(guī)定返程時(shí)的速度為工作行程的速度的兩倍。所以執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該還有機(jī)會(huì)特性。2.3功能元求解表2-1形態(tài)學(xué)矩陣功能功能元分解運(yùn)送香皂帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)四桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沖頭沖壓曲柄滑塊機(jī)構(gòu)凸輪推桿機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)2.4實(shí)現(xiàn)分功能的機(jī)構(gòu)方案的初步擬定根據(jù)功能元求解的形態(tài)學(xué)矩陣，可以求出OLAY香皂商標(biāo)自動(dòng)壓印機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的數(shù)目為：N=3X2=6現(xiàn)在我們可以根據(jù)給定的條件、各機(jī)構(gòu)的相容性和盡量使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單等要求來(lái)選擇方案：根據(jù)機(jī)構(gòu)的功能，運(yùn)動(dòng)規(guī)律的形式，傳動(dòng)進(jìn)度高低，機(jī)構(gòu)工作性能，應(yīng)用范圍可調(diào)性，運(yùn)轉(zhuǎn)速度，承載能力，機(jī)構(gòu)動(dòng)力性能，加速度峰值，可靠性，經(jīng)濟(jì)性，（制造難易，能耗大小），結(jié)構(gòu)緊湊(尺寸，重量，機(jī)構(gòu)，復(fù)雜性）等要求來(lái)選擇方案。下面為壓刀的三種上下運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給方案：壓刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案一：圖1凸輪推桿機(jī)構(gòu)如圖1所示，可以利用桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。壓刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案二：圖2偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖2所示，可利用桿的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)具有偏心距，具有急回運(yùn)動(dòng)特性。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可根據(jù)已經(jīng)給定的尺寸要求設(shè)計(jì)出機(jī)構(gòu)中各連桿的長(zhǎng)度。此機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)，具有連桿機(jī)構(gòu)的共同優(yōu)點(diǎn)?？沙惺茌^大的載荷，并且有利于潤(rùn)滑，運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀較簡(jiǎn)單，便于加工制造。改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度來(lái)使從動(dòng)件得到預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。香皂的間歇進(jìn)給方案有如下三種：方案一：如圖3圖3齒輪機(jī)構(gòu)方案二：如圖4圖4四桿機(jī)構(gòu)和鏈條的組合機(jī)構(gòu)方案三：如圖5圖5不完全齒輪和內(nèi)齒輪的組合機(jī)構(gòu)把這三種機(jī)構(gòu)相互組合得到下面三種不同的方案：方案一：不完全齒輪和齒條作為香皂的傳送機(jī)構(gòu)，凸輪和沖頭組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)。方案二：四桿機(jī)構(gòu)上連桿上焊接的齒帶動(dòng)齒條作為香皂的傳送機(jī)構(gòu)，偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和沖頭組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)。方案三：不完全齒輪帶動(dòng)內(nèi)齒輪，內(nèi)齒輪帶動(dòng)皮帶作為香皂的傳送機(jī)構(gòu)，齒輪和兩個(gè)不完全齒和沖頭組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)。表2-2功能求解表香皂運(yùn)送機(jī)構(gòu)商標(biāo)打印機(jī)構(gòu)方案一不完全齒輪和齒輪齒條凸輪推桿機(jī)構(gòu)方案二四桿機(jī)構(gòu)和齒輪齒條偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案三齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu)三種方案不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)決定了他們?cè)诓煌瑱C(jī)械性能上的優(yōu)勢(shì)以及相應(yīng)的缺陷。對(duì)于這三種方案，下面我們進(jìn)行模糊的綜合評(píng)選和優(yōu)選。三種機(jī)構(gòu)各項(xiàng)功能指標(biāo)的評(píng)價(jià)如表2-3和表2-4：表2-3運(yùn)送方案比較表性能指標(biāo)具體項(xiàng)目方案一運(yùn)送方案二運(yùn)送方案三運(yùn)送A功能運(yùn)動(dòng)規(guī)律傳動(dòng)精度基本上可以任意較高任意性差一般基本上任意較高B工作性能可調(diào)性運(yùn)轉(zhuǎn)速度承載能力較高較高較大較好一般較低較高較高較高C動(dòng)力性能加速度耐磨性可靠性較小耐磨可靠較高較低一般較低較高可靠D經(jīng)濟(jì)性制造難易能耗大小調(diào)整方便性一般一般方便簡(jiǎn)單一般不方便較難一般方便E結(jié)構(gòu)緊湊尺寸重量結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較小較重一般一般輕簡(jiǎn)單一般較重一般表2-4壓印方案比較表性能指標(biāo)具體項(xiàng)目方案一執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案二執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案三執(zhí)行機(jī)構(gòu)A功能運(yùn)動(dòng)規(guī)律傳動(dòng)精度基本上可以任意較高任意性較差較高一般較高B工作性能可調(diào)性運(yùn)轉(zhuǎn)速度承載能力較好較高較高較好較高較大較好較高較高C動(dòng)力性能加速度耐磨性可靠性較小耐磨可靠較大較差可靠較小較好較好D經(jīng)濟(jì)性制造難易能耗大小調(diào)整方便性較難一般較便容易一般一般較難一般一般E結(jié)構(gòu)緊湊尺寸重量結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較小較重復(fù)雜較大較輕簡(jiǎn)答一般較重一般三機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)3.1方案一及相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)分析在此方案中，凸輪的設(shè)計(jì)最重要。因?yàn)橐笸瞥趟俣葹樾谐痰膬杀叮酝瞥探菫樾谐探堑膬杀?。最大輪廓距離回轉(zhuǎn)中心的距離就是推桿的行程。推桿的速度取決于推程角及推桿的行程。由于香皂的厚度較小。所以推桿的行程也不需要那么大。但由于要求推程的平均速度為1m/s。所以推程角設(shè)計(jì)時(shí)不能太大。這樣才能使凸輪的轉(zhuǎn)速不至于過高。圖6方案一的簡(jiǎn)圖凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)推桿，在彈簧的作用力下共同實(shí)現(xiàn)壓印機(jī)的壓印。下面的不完全齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒條實(shí)現(xiàn)香皂的間歇進(jìn)給。這樣就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壓印的功能了。根據(jù)要求返程時(shí)速度為工作行程的兩倍。所以凸輪的推程角是回程角的兩倍。壓印的時(shí)間由凸輪的轉(zhuǎn)速和遠(yuǎn)休止角控制?，F(xiàn)在凸輪的相關(guān)數(shù)據(jù)如表3-1所示表3-1凸輪角度設(shè)計(jì)表近休止角推程角遠(yuǎn)休止角回程角角度（度）4020020100K=200/100=2這樣就滿足了機(jī)會(huì)特性的要求。因?yàn)樯a(chǎn)要求推程的平均速度V=1m/s?，F(xiàn)在設(shè)推桿的行程H=150mm。則凸輪的相應(yīng)的尺寸要求如表3-2所示：表3-2凸輪尺寸表基圓半徑輪廓線最遠(yuǎn)距離回程中移動(dòng)的距離尺寸（mm)600750150表6由推程的速度要求，相關(guān)設(shè)計(jì)尺寸如下：V=1m/s(1)V=h/t(2)t=（3）由這三個(gè)方程得出w=18.62rad/s至于香皂的間歇運(yùn)送的速度與香皂之間的間距相關(guān)。這里不再做具體的運(yùn)算。如果沖壓一次就完成一塊香皂商標(biāo)的壓印，一臺(tái)機(jī)器的工作時(shí)間為24小時(shí)，則這臺(tái)香皂商標(biāo)壓印機(jī)的日生產(chǎn)量為25.86萬(wàn)/天3.2方案二及相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)分析圖7方案二的簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析：上圖7為偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，原動(dòng)件的連續(xù)回轉(zhuǎn)使得滑塊上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；瑝K上的沖頭就能上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)商標(biāo)的壓印。下面是一個(gè)雙曲柄機(jī)構(gòu)，連桿上的一個(gè)齒撥動(dòng)齒條，使得香皂做間歇的運(yùn)送。3.3方案三及相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)分析圖8方案三的簡(jiǎn)圖此機(jī)構(gòu)（圖8）的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一個(gè)齒條和兩個(gè)不完全齒輪。其中控制行程的齒輪的轉(zhuǎn)速為控制回程的齒輪的轉(zhuǎn)速的兩倍。下面的運(yùn)送機(jī)構(gòu)跟方案一的類似。這里不再做具體的介紹。四選定方案的具體數(shù)據(jù)分析4.1方案的簡(jiǎn)圖最終方案如圖10：圖10最終的方案簡(jiǎn)圖4.2方案的具體要求所確定的尺寸由返程的速度是行程兩倍的要求得出極位夾角為60度，所以必須采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)以產(chǎn)生機(jī)會(huì)特性，又因?yàn)樽钚鲃?dòng)角為20度。由作圖法如圖11所示：圖11曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的求解圖因?yàn)榛瑝K的行程速比系數(shù)為K=2，解得θ=60度。先確定滑塊的行程為S=400mm，C1、C2為滑塊的兩個(gè)極限位置，三角形0C1C2為等腰三角形，頂角為2θ.然后做偏心距e，直線與園交與A點(diǎn)，以A為圓心，以AC1為半徑與大圓交與E點(diǎn)取EF的一半為直徑，以A點(diǎn)為圓心做圓。這個(gè)圓就是B點(diǎn)的實(shí)際軌跡。其中ABC重合時(shí)為極限位置。當(dāng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最上方的時(shí)候BC雨豎直方向的夾角為最小傳動(dòng)角。這樣就得到了兩個(gè)三角形.如圖12:圖12機(jī)構(gòu)尺寸關(guān)系第二個(gè)三角形的兩個(gè)非直角分別為80度和20度。根據(jù)這些關(guān)系得到Sin80o=(a+b)/(a+e)Cos30o=我最終確定了一組數(shù)據(jù)，如表4-1所示：表4-1尺寸數(shù)據(jù)表a的長(zhǎng)度b的長(zhǎng)度e的長(zhǎng)度s的距離數(shù)值（mm)98375.5100200根據(jù)沖頭速度要求得到原動(dòng)件的速度。V=1m/sV=S/TT=[(180+60)/180x2x3.14]/w計(jì)算出原動(dòng)件的角速度W=6.98rad/s。下面的香皂間歇運(yùn)送機(jī)構(gòu)是一個(gè)雙曲柄的機(jī)構(gòu)，原動(dòng)件和從動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)，連桿做平面運(yùn)動(dòng)，固定在連桿上的齒間歇撥動(dòng)齒條。因?yàn)樗臈U的長(zhǎng)度必須滿足桿長(zhǎng)條件，即最短桿和最長(zhǎng)桿的和必須小于其他兩桿之和。而且最短桿必須是機(jī)架。設(shè)四桿的長(zhǎng)度分別用A、B、C、D表示。聯(lián)系相關(guān)實(shí)際得到一組數(shù)據(jù)。A=350mmB=500mmC=450mmD=250mm原動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇：生產(chǎn)香皂的工廠都有自己獨(dú)立的電力系統(tǒng)。同時(shí)也有一個(gè)比較好的環(huán)境。所以采用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力原件。這樣不僅僅能提供平穩(wěn)的動(dòng)力，而且從經(jīng)濟(jì)成本上來(lái)說也很劃算?，F(xiàn)在的電動(dòng)機(jī)都相對(duì)其他較便宜，而且電費(fèi)比油費(fèi)便宜更多，這樣就能大大降低生產(chǎn)成本。為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)取得一定優(yōu)勢(shì)。如果選擇1500r/min的電動(dòng)機(jī)。則按需求設(shè)計(jì)如下的一個(gè)減速機(jī)構(gòu)。圖13減速器的設(shè)置設(shè)減速器的從電機(jī)開始的齒輪依次為Z1、Z2、Z2'、Z3、Z3'、Z4、Z4'、Z5。模數(shù)都為5。他們各自的齒數(shù)為：Z1=Z2'=Z3'=20Z2=Z3=Z4=40Z5=50Z4'=18由公式=n1=1500r/min得到減速箱輸出的轉(zhuǎn)速為：n2=66.65r/min≈6.98rad/s符合凸輪轉(zhuǎn)速的相應(yīng)要求。這樣的設(shè)計(jì)就可以滿足推程的速度為1m/s五設(shè)計(jì)心得這是上大學(xué)以來(lái)完成的第一次課程設(shè)計(jì)，在這期間我們遇到了很多的困難，但對(duì)于我們來(lái)說這是一次難得的學(xué)習(xí)與鍛煉的機(jī)會(huì)。在困難面前我迷茫過，也想放棄過，但是當(dāng)最終堅(jiān)持下來(lái)并且最終圓滿完成時(shí)，我終于體會(huì)到了久違的成就感。這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)時(shí)間上雖有些緊張，做設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮的也并不周全，但我們利用這段時(shí)間鞏固了所學(xué)