自動打印機機構設計畢業(yè)

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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：

1

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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的一個重要實踐性教學環(huán)節(jié)同時又是機械類專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中的一個相對獨立的設計實踐，在培養(yǎng)學生的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的作用。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)的穩(wěn)定和加深對機械原理課程的基本原理和方法的把握。同時學會確定機構的運動方案,培養(yǎng)學生的機械設計能力,以及開發(fā)創(chuàng)新能力。,從幾何的觀點來研究機構各點的軌跡、位移、速度和加速度的求法,以及按已知條件來設計新的機構的方法。明確課程設計目的、步驟，根據(jù)自己的設計題目對設計內容進行分析，確定輸入，輸出構件的運動型式。

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

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書(4)

2．原動機的選擇(7)

3．機構方案分析與優(yōu)化比較(8)

3.1送料機構方案(8)

3.2夾緊機構方案(10)

3.3打印機構方案(12)

3.4輸出機構方案(16)

4.最終選擇方案(18)

4.1機構的選擇(18)

4.2傳動的選

擇(19)

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5.機械系統(tǒng)的運動循環(huán)(22)

5.1運動循環(huán)表(22)

5.2運動循環(huán)圖(22)

7.傳動機構和執(zhí)行機構的運動尺寸設計(23)

7.1送料機構的參數(shù)(23)

7.2夾緊機構的參數(shù)(23)

7.3打印機構的參數(shù)(23)

7.4輸出機構的參數(shù)(24)

6.5齒輪機構的參數(shù)(25)

8．設計總

4

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結(26)

一、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醒

1）總功能要求

在產品上打印記號。它的主要動作有三個：送料到達打印工位夾緊，然后打印記號，最終將產品輸出。

2）工作原理及工藝動作分解提醒

自動打印機系統(tǒng)的工作原理及工藝動作如圖（1）所示，該系統(tǒng)由電機驅動主軸上的三個執(zhí)行機構，完成送料、夾緊和打印、輸出的任務。其系統(tǒng)功能如下：

2、原始數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)要求

1）待打印產品尺寸：長100～150mm、寬70～100mm、高30～50mm。；

2）產品重量：約5～10N；

3）自動打印機的生產率：80次min；

4）要求機構的結構簡單緊湊、運動靈活可靠、易于制造加工。

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3運動方案構思提醒

1)實現(xiàn)送料——夾緊功能的機構可以采用凸輪機構或有一

定停即刻間的連桿機構。當送料、夾緊機構的執(zhí)行構件將產品推至指定位置，執(zhí)行構件中止不動，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。

2)實現(xiàn)打印功能的機構可以采用平面連桿機構或直動(搖擺)凸輪機構。

3)實現(xiàn)輸出功能的機構可以采用與送料、夾緊機構相類似的機構。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的方向相互垂直。

4)自動打印機系統(tǒng)采用一個電機驅動主軸控制三個機構的

執(zhí)行構件完成各自的功能運動，如何將三個執(zhí)行機構的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)的三個執(zhí)行機構都是有一臺電動機控制，因此實現(xiàn)三個分功能運動的機構必需聯(lián)動，且其主要動作要協(xié)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(xié)調協(xié)同的運動循環(huán)圖，最終按執(zhí)行路線連成整機，力求結構簡單，緊湊。

4、建議完成的設計工作量

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1）此題設計的時間為一周

2）根據(jù)功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。

3）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。

二、原動機的選擇

原動機是機械系統(tǒng)中的舉動部分，它為系統(tǒng)提供能量獲驅動，并將能量轉化為系統(tǒng)所需要的運動形式。如：轉動、往復移動、往復搖擺，是機械系統(tǒng)中不可或缺的一部分，而機械系統(tǒng)仿真方案設計中必需根據(jù)系統(tǒng)的特點，考慮和適合的原動機。

對于自動打印機來說，選擇的電動機的額定功率必需滿足負載要求，而且必需保證在啟動時可以順利地運行，所以選擇轉速960rmin的電動機比較適合，可以保證運行的穩(wěn)定性?？紤]到現(xiàn)場能源供應狀況，它往往工作在有電源的條件下，這樣我們就會選擇電力驅動，由于它的成本低，操作控制便利，機

械好的范圍廣，另一方面考慮到原動機的機械特性和工作制度

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與工作機相匹配，根據(jù)打印機工作的頻繁程度選取相應的工作

制度。在此打印機工作中還需對原動機的啟動，過載，運轉平穩(wěn)性，掉速和控制等方面提出要求，需要保證打印機的印頭和夾緊機構運轉平穩(wěn)不然會使打印的記號模糊不清。

由于在此機械運動中執(zhí)行構件要求的效率不是很大，所以經過多方面的考慮我選了960轉min的電動機。型號為Y2-132S-6。

三、機構方案分析與優(yōu)化

比較

為了實現(xiàn)自動打印功能，可將功能分解為如下的功能：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的方案，并分析各個方案的功能和工作原理及各優(yōu)點與缺

點并從中選出最油的方案。

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3.1送料機構方案1

機構見圖如下：

結構和工作原理：該機構為可調行程的繞線機構，滑塊1通過滑槽帶動推桿2左右移動。通過桿4可以調理桿2的推程。

優(yōu)點：可根據(jù)不同工件的尺寸來調理推桿的行程，使工件確鑿的送到打印機構正下方，而且行程調理也便利。此外，承載能力較強，運動速度高，提高了工作效率。

缺點：結構繁雜，加工難度大，使制造誤差加大。傳動路線比較長，易產生較大的誤差積累，而且可靠性一般

3.1送料機構方案2

機構見圖如下：

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10結構和工作原理：采用凸輪推桿機構將工件推至指定位置。當壓頭向上升起的時候，凸輪在電機的傳動下在推程時將推桿和滑塊向右送料到壓頭正下方；在遠休角時推桿靜止不動，使印頭有足夠的時間打?。粔侯^上升時，推桿回程，滑塊向左運動，避免了滑塊與印頭產生干擾；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。

優(yōu)點：凸輪機構可以有效的避免剛性沖擊，延長構建的工作壽命。凸輪在其近休止和遠休止時有一定的間歇時間，從而保證打印的時候工件處于靜止狀態(tài)；其次在設計使，使其推程運動角大于回程運動角，這樣就回產生急回的運動特性，從而達到提高生產效率的作用。無需采用其他的

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定位裝置，就可獲得高的定位精度。且機構結構緊湊，儉約使用空間。

缺點：此機構不夠平穩(wěn)，打印時不易隊中。而且凸輪的輪廓線比較難設計，制造難度過大又易磨損所以為保證一定的耐磨性就需要高強度的合金，也就增加了成本。

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，當壓頭向上升起的時候，曲柄在電機的帶動下通過連桿將滑塊向右送料到壓頭正下方；壓頭下降的時候，曲柄滑塊機構的滑塊向左運動，避免了滑塊與壓頭產生干擾。

優(yōu)點：此連桿機構具有急回運動，從而提高了生產效率。

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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，加工制造簡單，且連桿機構中的低副一般是幾何封閉，對保證工作的可靠有利。凸輪的使用簡單實現(xiàn)預期的運動規(guī)律。機構簡單，定位確鑿，便于制造，儉約成本。

缺點：不能實現(xiàn)間歇運動，傳動力度不夠大，機構不夠靈活。而且連桿機構的運動必需經過中間構件進行傳遞，因而傳動路線較長，易產生較大的誤差積累，同時也使效率降低。

3.2夾緊機構方案1

機構見圖如下：

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，擋板按工件的尺寸大小來設計。由槽輪機構來帶動旋轉臺，當旋轉臺高速運轉時，產品不被甩出。

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優(yōu)點：利用槽輪機構的間歇運動來驅動旋轉臺，使旋轉臺

可以確鑿的定位接收送料機構推來的工件。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)接收其次個工件，提高了工作效率。而且機構簡單，加工難度也相對較小。

缺點：利用旋轉臺加大了機構的重量，而且利用槽輪機構來驅動對裝配、調整要求嚴格。

3.2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

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壓頭有時間進行打印。當回程的時候，彈簧將推桿2往上彈，使桿3和桿4收縮加緊工件。當其在近休角的時，由于間歇運動，課使下一個工件有足夠時間到達壓頭下方。優(yōu)點：結構較為緊湊，承載能力較強，而且可以實現(xiàn)間歇運動。

缺點：結構相對加緊機構方案1較為繁雜，可靠性和耐磨性較差，而且加工難度加大，使制造的誤差也增大。

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(xiàn)打印功能。

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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，加工制造簡單，且連桿機構中的低副一般是幾何封閉，對保證工作的可靠有利。凸輪的使用簡單實現(xiàn)預期的運動規(guī)律。機構簡單，定位確鑿，便于制造，儉約成本。

缺點：不能實現(xiàn)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，連桿所產生的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。協(xié)同要求相對較高，并且各桿的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(xiàn)生產。

3.3打印機構方案2

機構見圖如下：

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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(xiàn)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。

優(yōu)點：有一定得間歇運動，結構簡單緊湊，占的空間比較少。而且承載能力強，傳動速率大而平穩(wěn)。

缺點：凸輪設計難度較大，協(xié)同要求高，并且對送料裝置的擺放與類型的選擇造成一定的麻煩，很難實現(xiàn)批量的生產。

3.3打印機構方案3

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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搖擺，從而使桿4和印頭上下運動以達到沖壓的目的。

優(yōu)點：具有急回運動，可提高生產效率。

缺點：運動的不夠平穩(wěn)，而且凸輪結構設計較為繁雜，制造難度過大，又簡單磨損，質量也大。。

3.3打印機構方案4

機構見圖如下

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