机械原理设计自动打印机讲解

1、机械原理课程设计自动打印机院系：工学院专业：机械工程及自动化年 级：学生姓名：学 号：指导教师：小组成员：2012 年 1 月目录一机械原理课程设计的目的与任务 3 二课程设计任务书 4 三课程任务设计分析 5 四机械运动的构思与设计 5 五整体设计方案运动简图 11 六方案设计的比较 13 七设计心得体会 15 八参考文献 16附 CAD二维简图， Pro/E 三维立体结构图电子版机械原理课程设计的目的与任务机械原理课程设计的目的是使学生较全面、系统地掌握和深化 机械原理课程所学的基本原理和方法的重要环节， 是培养学生 “初步 具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力”及“增强学生对机 械

2、技术工作的适应能力和开发创造与创新能力” 的一种手段。 其目的 是：（1）. 以现代机械系统运动方案拟定与设计为主线，将机械原理 课程中分散基本理论与方法联系起来， 进一步巩固和加深学生对知识 的理解和掌握。（2）. 使学生在讨论机械运动多的变换与传递及力的传递的过程 中，对机械的运动，动力分析与设计有一个较完整的概念。（3）. 进一步提高学生的绘图，运用计算机和技术资源的能力。（4）. 通过编写课程设计说明书，培养学生表达，归纳，总结， 独立思考的能力。机械设计的任务是按照给定的机械总功能的要求，分解形成分 功能，再进行机构的选型与组合；设计该机构的若干运动方案中，对 各运动方案进行对比和选

3、择；对选定方案中的机构（如连杆机构、齿 轮机构、凸轮机构、组合结构、其他常用机构等）进行分析与设计； 制定机构运功循环图；设计飞轮；进行机械动力分析。课程设计任务自动打印机1. 工作原理及工艺动作过程 在某商品包装好的纸盒上，为了某种需要而在商品上打印一 种记号。它的主要动作有三个：送料到达打印工位，然后打印记号， 最后将产品输出。2. 原始数据和设计要求1）纸盒尺寸：长 100 150mm、宽 70 100mm、高 3050mm。2）产品重量： 5 10N；3）自动打印机的生产率： 80 次/min ；4）要求机构的结构简单紧凑、运动灵活可靠、易于制造加工。3. 设计方案提示（1）从结构简化

4、考虑将送料夹紧机构合为一体，可以采用 凸轮机构或有一定间歇运动的连杆机构。2）打印机构可以采用平面连杆机构凸轮机构。3）输出机构可以采用连杆机构或凸轮机构。4）由于定位夹紧时在送料方向有一挡块，从结构简化考虑， 输出运动可与送料运动的方向互相垂直。 如何使三个执行机构的原 动机在一根主轴上是需要认真考虑的。三 . 课程任务设计分析 自动打印机的工作主要有三个步骤，即送料到打印台，打印商 标，将打印好的商品送出，进行下个商品的打印。考虑到商品的尺寸有不确定性， 所以我们必须要考虑到对不同大 小的商品要有精确地定位和打印头的长度， 对于不同的商品有不同的 调节来进行定位打印。自动打印自动送料功能自

5、动打印功能自动输出功能四机构运动的构思与设计1. 电动机的选择选择的电动机的额定功率必须满足负载要求，而且必须保证 在启动时可以顺利地运行。根据设计任务要求每分钟必须完成 80 个 零件（ 80次/min ），那么就要求我们对电动机必须要减速，所以我们 选择的电动机的转速不能太高， 否则在减速过程中会带来不必要的麻 烦，造成机械传动系统的过分庞大和制造成本的显著增加。 通过查阅 资料，转速选择 960r/min 较为适合，可以保证运行的稳定性，另外转速也不太高，传动比也较为容易计算 (i=960/80=12/1) 。经过多方 面的考虑我选 960 转/min 的电动机。型号为 Y2-132S-

6、6型号功率 /kw电流/A转速/(r/min)满载 效率/%功率因数/(cos/)Y2-132S-637.496081.00.76堵转电流 / 实际电流堵转转矩 / 额定转矩最大转矩 / 额定转矩652.12.12. 自动送料功能自动送料功能采用有间歇运动的槽轮机构来实现。CAD二维图Pro/E 三维立体图槽轮机构的间歇运动可以有效的实现送料到工作台上， 打印头的 正下方，等待的打印头的打印。 打印结束后又可以将商品有效的撤离 打印工作台，最终实现送料打印输出。由于打印机需要完成对不同尺寸商品都进行打印的功能， 所以就 必须考虑对不同尺寸的商品进行定位。 我们把统一尺寸的商品分成一 类，同一类

7、商品一次打印完，对打印机只需进行一次调整。设计了如 下的定位：Pro/E 三维立体图对于不同尺寸的商品 ,我们首先将商品进行分类 , 将同一尺寸 的商品分成一类 , 然后再按分类打印商标。同一尺寸的商品只需要进 行一次调整定位即可。 即在未打印时将商品放在打印台上， 调整打印 台上的挡板，将商品夹持稳，但不要紧夹持住商品，否则打印完后不 能将商品正常输出和下一次打印时商品不能正确到达打印工作台上。3. 自动打印功能自动打印功能采用偏心轮装置来实现打印装置考虑到商品的高度有所不一致，所以打印头的连杆设计成伸缩式的，可以根据商品的高度来调节打印杆的长度。如图：Pro/E 三维立体图对于不同尺寸的商

8、品， 它的高度不一致， 将打印连接杆设计成 伸缩式的， 可以对不同尺寸的商品进行调整。 通过螺钉来固定伸缩杆 的位置，调整后只要将螺钉拧紧，就可以固定打印头打印商标。104. 自动输出功能商品自身所具有的重力功能，当商品转到没有底板支撑时，商品就会自动掉出，进入到商品输出槽中，最终输送出打印机。如下图：Pro/E 三维立体图五整体设计方案运动简图1 工作原理 ：打印头的工作 ：电机转动，通过两条 V 带传动，带动减速齿 轮减速， 减速齿轮带动偏心轮转动后， 偏心轮就带动打印头做上下移11动，实现打印功能工作台的工作： 另一轴的转动通过减速就带动槽轮机构做 间歇运动， 带动工作台做间歇转动， 间

9、歇转动过程中就有转动 停止，在停止时工作台上的商品加紧位置刚好在商品进输入的正下 方，商品通过它自身的重力自动调入工作台的加紧装置中。 然后由槽 轮机构转动就带动工作台和商品一起转动到打印头的正下方。 打印头 刚好向下运动，将商标打印在商品上。打印头向上运动，脱离商品。 此时，另一工作加紧槽也刚好转入到商品输入的正下方， 商品自动掉 入到工作槽中。再由槽轮机构的转动将打好商标的商品转出打印头的 下方，进入到输出装置中。 由商品自身的重力自动的调入到商品输出 槽中，由输出槽将打印好商标的商品输出。此时，后一工作台上的商 品也转入到了打印头的正下方， 又进入到工作台的打印， 重复上一个 工作过程，

10、最终实现商品商标的自动打印功能。1213CAD二维运动简图14Pro/E 三维立体图1，2,3,4 分别表示四个工作工位， 对应工作运动循环图解中的 1,2,3,4运动循环图解15注： 图解是从打印机开始时表示的，只表示槽轮机构只是转动 360 度的打印过程。“无”表示没有商品在上面。当进行下一个过程是就 全部工位都在工作中。六方案设计的比较方案一16图（a）优点：机构紧凑，使传动效率增大，由于机构的紧凑性，减少了占地面积，圆盘式的传动式送料更为平稳。缺点：槽轮机构的配合要求较高。17方案二如图（ 6）所示为整体设计方案的三维机械运动图。 电机转动， 通过带传动传给两个主轴， 再通过减速器进行

11、相应的减速。 蜗杆带动 涡轮转动， 曲柄摇杆机构附在涡轮上， 当曲柄滑块机构运动到最左端 时纸盒由送料口进入到滑槽中， 曲柄转动带滑块向右推动， 将纸盒送 到指定位置， 此时盖头正好朝下打印标记， 与此同时三角形物块朝上 对纸盒进行固定。曲柄滑块回转，盖头朝上，三角形物块朝下，下一 个纸盒送过来时将上一个已完成打印的纸盒推出， 纸盒由出料口被送 出，完成一次工作。如此往复运动，就能实现目的。优点： 用凸轮和连杆机构传动易实现运动规律，能够达到运动多 的要求，对经济方面也比较便宜18缺点： 凸轮易磨损，常久使用会使打印精度降低最终方案： 综合经济方面的考虑，选择方案二。七设计心得体会通过本次机械原理课程设计，将理论付诸实践是本次课程设 计中我得到的最大收获， 以往的学习中， 我们只是学学理论记一记公 式，然后做些传统的题目， 这样的学习考完试后就会把知识遗忘。设 计机构之初， 脑中有许多构想， 然而落实到纸上发现很多机构的自由 度都不为 1，这使我明白了结合理论的重要性，在确定传动比和减速 机构时亦是如此。在设计中需要用到 cad制图、机械制图和 Pro/E 等几门学科的 知识，将所学知识相结合， 将知识点编织成知识网也让我对机械学科 有了横向的认识。 本次设计以小组为单位， 增进了同学自己彼此的了 解，使我们学会团队之间的合作