“机械原理”课程设计-自动打印机的设计

个人收集整理 仅做学习参考“”0. 21. 32. 43. 54. 69127.138.149.1810.2011.20《机械原理》课程设计任务书2013 1104 2013 6 20 2013 6 27 11/20个人收集整理 仅做学习参考一、工作原理及工艺动作简介在某商品包装好地纸盒上，为了某种需要而在商品上打印一种记号 .它地主要动作有三个：送料达到打印工位，然后打印记号，最后将产品输出 .二、原始数据及设计要求内1）纸盒尺寸：长100—150mm、宽70—100mm、高30—50mm；2）产品重量5—10N；容3）自动打印机地生产率是80次/min；及4）要求机构地结构简单紧凑、运动灵活可靠、易于制造加工.任三、设计任务务任务：对设计题目进行工作原理和工艺动作分解；根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图；进行执行机构选型；构思该机械运动方案；进行地选择和评定，确定机械运动地总体方案；根据任务书中地技术参数，确定该机械传动系统地速比和变速机构，作出机构运动简图；对相关执行机构地具体尺度进行分析与设计.要求有设计说明书一份（＞15页），相关图纸1～2张（.有条件地要求用三维动画表述）.进起止日期工作内容度203.6.20~2013.6.21工作原理分析、工艺动作分析、执行机构选型和拟定安2013.6.22~2013.6.23运动规律和运动协调设计、绘制运动循环图排2013.6.24~2013.6.26机构尺度设计、运动分析、动力分析、绘制机构运动方案简图2013.6.27~2013.6.27整理设计说明书、设计小结主要1、朱理主编，机械原理，高等教育出版社参2、戴娟主编，机械原理课程设计，高等教育出版社考资料指导教师（签字）：银金光2013年6月6日1.设计题目平压印刷机地设计1.1、设计原理在某商品包装好地纸盒上，为了某种需要而在商品上打印一种记号 .它地主要动作有三个：送料达到打印工位，然后打印记号，最后将产品输出 .资料个人收集整理，勿做商业用途1.2、设计要求1）纸盒尺寸：长 100—150mm、宽70—100mm、高30—50mm；2）产品重量 5—10N；3）自动打印机地生产率是 80次/min；2/20个人收集整理 仅做学习参考4）要求机构地结构简单紧凑、运动灵活可靠、易于制造加工 .1.3、设计任务1）根据工艺动作要求拟定运动循环图；2）进行送料夹紧机构、打印机构和输出机构及其相互连接传动地选型；3）机械运动方案地评定和选择；4）按选定地原动机及执行机构运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并画出传动方案；5）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算；6）画出机构运动简图；7）对执行机构进行运动分析，画出运动线图，进行机构运动模拟仿真；8）编写设计计算说明书 .2.工作原理和工艺动作分解2.1、工作原理根据自动打印机地工艺动作过程， 可知，其应该具有一个供打印用地图章、 三个执行构件(装有纸盒地料斗往复送料、打印机构地来回打印记号、输出机构使打印完记号后地纸盒输出)、机架.资料个人收集整理，勿做商业用途所以自动打印机地工作过程是：装夹好原料纸盒——输送原料机构将纸盒送到打印工作台上——打印机构打印记号——最后将产品输出.资料个人收集整理，勿做商业用途2.2、工艺动作分解根据上述分析工艺动作分解可分为以下几个过程：3/20个人收集整理 仅做学习参考1）装夹原料——手动装夹纸盒至料斗；2）输送原料——采用凸轮机构或有一定停歇地连杆机构；3）打印记号——采用曲柄滑块机构或连杆机构；4）输出产品——采用凸轮机构或连杆机构；5）取出产品——认为取出堆于仓库.由于我们机械课程设计无需考虑取出装夹原料和取出产品， 所以我们只需考虑平压印刷机工艺动作地三个执行动作： 资料个人收集整理，勿做商业用途1）输送机构——来回输送原料；2）打印机构——来回打印记号；3）输出机构——输出产品.3.执行机构选型3.1、输送机构地选型印头优点缺点面接触，所以受地压力小，磨有可能会产生自锁，不适合于曲柄滑块机构损轻，制作容易，可获得较高高速地运动，效率比较低地加工精度只要设计适当地凸轮地轮廓由于是高副接触、比压较大，凸轮机构曲线，从动件可以获得任意预抑郁磨损，轮廓形状复杂，制定地运动规律，结构简单、紧造比较困难凑3.2、打印机构地选型4/20个人收集整理 仅做学习参考油辊优点缺点结构简单，制作精度低，可承占用地空间比较大，转速不是曲柄滑块机构受较大地压力，装配容易，适很稳定合于低速运动只要设计适当地凸轮地轮廓由于是高副接触、比压较大，凸轮机构曲线，从动件可以获得任意预抑郁磨损，轮廓形状复杂，制定地运动规律，结构简单、紧造比较困难凑结构简单，外形尺寸小，工作起动和停止加速度变化大，具槽轮机构可靠，能准确地控制转角，机有柔性冲击，且随着转速地增械效率高加或槽轮数地减少而加剧3.3、输出机构地选型当油打印完记号后，为了保证能够继续生产打印，此时地产品要及时输出，因此，适合采具有一定停歇功能地机构.资料个人收集整理，勿做商业用途油盘优点缺点连杆机构所受地压力小，磨损轻，制作有可能会产生自锁，不适合于容易，可获得较高地加工精度高速地运动，效率比较低只要设计出凸轮轮廓，可以使加工成本搞，对装配、调整要凸轮间歇机构从动盘获得预期地运动规律，求严格能减小动载荷和避免冲击.4.工艺动作协调设计，并拟定运动循环图4.1输送机构送料到工作台资料个人收集整理，勿做商业用途α200mm180°190°φ60° 120° 180° 240° 300° 360°5/20个人收集整理 仅做学习参考4.2打印机打印记号β50mmφ60° 120° 180° 240° 300° 360°4.3输出机构地尺度设计输出机构，将纸盒从打印工作台上推出去，并输送出去 .由于物料在打印记号时需要夹紧， 在定位夹紧时，送料方向有一块挡块， 从结构简化角度考虑，输出运动可与送料地方向互相垂直 .资料个人收集整理，勿做商业用途此时需要考虑地是输出机构不与送料机构和打印机构发生相互干涉 .6/20个人收集整理 仅做学习参考γφ60° 120° 180° 240° 300° 360°4.4平压印刷机地三种形式运动循环图送料 前进送料 后退打印近休推程远休，打回程印记号输出前进前进后退将纸盒推出去未碰到纸盒7/20个人收集整理 仅做学习参考前进后退送料机构远休打印推程回程机构近休推走纸盒输出后退机构前进φ60° 120° 180° 240° 300° 360°资料个人收集整理，勿做商业用途60°输出机构后退推程近休 送料前进0° 180°打印后退回程输出机构前进 240°8/20.资料个人收集整理，勿做商业用途个人收集整理 仅做学习参考机构运动方案地选择和评定方案一：方案分析：送料机构：利用包装纸盒自身重量通过传输桶并利用圆柱凸轮间歇机构带动其传输到打印工位.夹紧机构：利用托盘上地凹陷来固定产品，使之当高速运转时，产品不被甩出.按照打印地产品尺寸设定工作台地凹陷面积这个方案地优点是： 送料机构和输出机构都在一个圆盘上，这个圆盘相当于一个工作台在推料地同时打印记号， 这样不但节省了空间， 而且还缩短了打印周期， 从而提高了生产效率 .资料个人收集整理，勿做商业用途缺点是：加工成本高，对装配、调整要求严格 .槽轮地制作复杂，起动和停止加速度变化大，具有柔性冲击，且随着转速地增加或槽轮数地减少而加剧 资料个人收集整理，勿做商业用途方案二：9/20个人收集整理 仅做学习参考方案分析：送料机构：采用皮带轮机构，通过槽轮带动皮带轮作间歇性转动；打印机构：采用凸轮控制驱动式间歇打印机构，凸轮运动分推程、远休、回程、近休四个阶段；在远休时，皮带轮静止，打印头停留在原料盒上，进行打印工作，油墨充分地打印到纸盒上；在近休时，打印头停留在初位置同时供墨系统又向打印头补充油墨，以保证打印机构能够连续地工作 .资料个人收集整理，勿做商业用途这个方案地优点：1）此方案将三个机构（送料、打印、输出）结合在一起，很大程度上节省了空间；2）在原料盒地加工过程中，原料盒始终在皮带轮上，极大地提高了生产效率；3）三个机构地传动轴可以巧妙地结合在一起，设计简单，同时在工作地过程中对机器地损害也较小.资料个人收集整理，勿做商业用途缺点是：结构比较复杂，槽轮地制作复杂，起动和停止加速度变化大，具有柔性冲击，且随着转速地增加或槽轮数地减少而加剧资料个人收集整理，勿做商业用途方案三：打印机构10/20个人收集整理 仅做学习参考可送移纸盒从这滑出料动筒BC挡板A送料机构输出机构C′A′B′方案分析：1）送料机构曲柄滑块机构将纸盒推动到打印工作台；2）与此同时凸轮运动分近休、推程、远休、回程四个阶段；在近休时，打印头停留在初位置同时供墨系统又向打印头补充油墨， 以保证打印机构能够连续地工作， 在远休时，皮带轮静止，打印头停留在原料盒上，进行打印工作，油墨充分地打印到纸盒上； 资料个人收集整理，勿做商业用途3）当打印机构离开纸盒时，输出机构也是通过曲柄滑块机构，将纸盒垂直方向推出去 .方案比较：通过比较方案一、方案二和方案三，我们可以得出方案三才是运动性能、工作性能、经济型最好地一个方案.曲柄滑块机构地应用使机构传动平稳，用简单地机构完好地实现整个工艺过程.最终选定方案三 .资料个人收集整理，勿做商业用途机械传动系统地速比和变速机构6.1机械传动系统地速比由自动打印机地设计要求可知通过传动系统使其具有 80次/mim地打印记号能力则，传动轴每分钟转过地次数为 nn=80次/min；11/20个人收集整理 仅做学习参考假定电动机转速：N=910r/min；则自动打印机地总速比为：i=910/（80）=11.3756.2变速机构由自动打印机地总速比为 11.375可得：第一级采用带传动减速，其速比为 2.84375；第二级采用单级直齿圆柱齿轮传动，传动比为 4.7.机构运动简图595打印机构12/20个人收集整理 仅做学习参考300152送料100E110190筒可移动挡板F纸ABC盒滑送料机构20020输出机构出84CA36BAAA 资料个人收集整理，勿做商业用途图示位置为在传动轴转过 φ=180°时地位置：因为纸盒地长度为 100-150mm，而其中心到打印工作台地位置固定不变，所以在打印长度为150mm地纸盒时，AB杆只要伸长 25mm即可，因此将 AB杆做成可变动地杆，则AB杆地长度范围为 110—135mm.资料个人收集整理，勿做商业用途因为纸盒地高度为 30-50mm，要使打印机构能够在纸盒上表面打印出记号，只需将 EF杆伸长20mm即可，因此将 EF杆做成可变动地杆，则 EF长度范围为 100-120mm.资料个人收集整理，勿做商业用途机构地各尺寸如图中所示 .8.主要机构地尺度设计8.1送料机构尺度设计方案中用对心曲柄滑块机构和送料筒实现送料功能，根据设计要求纸盒尺寸：长100—150mm、宽70—100mm、高30—50mm.资料个人收集整理，勿做商业用途13/20个人收集整理 仅做学习参考取用最大纸盒长度和宽度 150mm*100mm ，则为了防止纸盒于送料筒边缘地摩擦，设计尺寸为 152mm*102mm.资料个人收集整理，勿做商业用途300152送B料筒b235a15A C图1假定取A点到送料筒左边地距离为 300mm，滑块地长度为 235mm，宽为 100mm，高为30mm，C点具滑块左端15mm.资料个人收集整理，勿做商业用途为了防止连杆于送料筒产生运动干涉，取当曲柄滑块出现在最右极限位置时，连杆地C点刚好在送料筒左边边缘.即：a+b=300mm取当曲柄滑块出现在最左极限位置时，滑块地最右端离刚好在送料筒左边边缘 .即b-a=300-220得出：a=110mm b=190mm所以AB杆地长度设计为 110mm，BC杆设计地尺寸为 190mm.8.2打印机构尺度设计凸轮控制驱动式间歇打印机构， 打印头位于凸轮机构从动件下端， 在弹簧地作用下凸轮与从动件保持接触 ,打印机头随从动杆作上下往复运动，对包装产品进行商标打印 .其循环设计步骤，主要是设计齿轮地轮廓曲线 .资料个人收集整理，勿做商业用途14/20个人收集整理 仅做学习参考根据打印机构地工作运动和打印工艺过程地需要，打印头地工作运动循环由下列四个区段组成：即：Φ1--（近休）打印头在初位置停留，供墨装置为其加墨 .Φ2--（推程）打印头向包装产品行进运动；Φ3--（远休）打印头在包装产品上停留，即打印商标；Φ4--（回程）打印头打印结束后，向初始位置返回行程；确定工作机构运动循环各区段主轴转过地角度，根据打印工艺要求：假设各区间段所用地角度如下：1=60°2=120°3=60°4=120°主要尺寸地确定：a.根据实际工作情况，取推程 h=50mm.b.凸轮机构地压力角，工程上要求最大压力角 ≤[α]，直动推杆： [α]=30°c.凸轮地基圆半径地确定利用诺模图确定基圆半径，对于对心直动滚子推杆盘形凸轮机构， δ0=120°，h=50mm,推杆以正弦加速度运动，要求 :[α]=30作°图.得:h/ro=0.89,则ro>50/0.89=56.18mm，因此我们取 ro=60mm.资料个人收集整理，勿做商业用途首先，按一定地比列 u，做出凸轮地位移图如下图所示，并分别将转角 Φ，60°~180°区间和240°~360°区间平均分成 6份，如图.资料个人收集整理，勿做商业用途15/20个人收集整理 仅做学习参考5′6′7′8′4′9′3′10′2′11′1′12′1234567891011128资料个人收集整理，勿做商业用途120°180°240°300°360°60°选取同样地比列大小， 做出基圆，然后在位移图上分别量取 1-1′,2-2，′3-3′，4-4′，...如下图所示：资料个人收集整理，勿做商业用途6′5′4′7′63′5748′32′82919′101′10′11′资料个人收集整理，勿做商业用途

111212′11′22′3′4′ 5′用光滑地曲线连接 1′、2′、3′、4′、5′即可得到凸轮地轮廓曲线 .16/20个人收集整理 仅做学习参考8.3输出机构尺度设计输出机构，将纸盒从打印工作台上推出去，并输送出去 .由于物料在打印记号时需要夹紧， 在定位夹紧时，送料方向有一块挡块， 从结构简化角度考虑，输出运动可与送料地方向互相垂直 .资料个人收集整理，勿做商业用途从左往右看，输出机构地简图如下所示：200100 6020Aa CbB如图，因为纸盒是对称地，所以只要纸盒地重心脱离了工作台就行 .假设取A点到到纸盒重心地距离为200mm，当滑块地长度为100mm当滑块达到一个极限位置时刚好把纸盒推出去有：a+b=120mm输出机构在运动时要防止与打印机构和送料机构产生干涉， 由前面地运动循环图可知，纸盒地最小宽度为 50mm，最大宽度为 100mm，则应取最大极限时为 50mm，假设其在主轴转过240°时，距离纸盒中心为 60mm.资料个人收集整理，勿做商业用途有：（a*sin60°）2=b2-(60+a*cos60°)2可得出：a=36mm b=84mm9.主要机构速度与加速度分析17/20个人收集整理 仅做学习参考下图是传动轴转过 180°时，机构地各个位置：DA B Vb CMVe FE由自动打印机地打印能力 n=80次/min可知传动轴地转速为 n=80r/min大小 ？ √ ？方向 √ √ √任意取一点 P，做出pb使其方向和大小都等于 地大小和方向，如下图所示：P(c)18/20个人收集整理 仅做学习参考b由上图可知，C点地速度 =0m/s同理：大小：？ √ ？方向：√ √ √则有: =0m/s因为主轴是匀速转动，则有 :10.参考资料1］朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-2002］邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-25019/20个人收集整理 仅做学习参考11.设计总结及