OLAY香皂商标自动压印机

PAGEPAGE13目录TOC\o"1-2"\h\z一设计题目 41.1问题的提出 41.2设计目的及相关数据 4二总功能的分解2.1总功能的分析 52.2功能分解 52.3功能元求解 52.4实现分功能的机构方案的初步拟定 6三机械运动方案的设计 103.1方案一及相应的运动和机构分析 113.2方案二及相应的运动和机构分析 123.3方案三及相应的运动和机构分析 12四选定方案的具体数据分析 134.1方案的简图 144.2方案的具体要求所确定的尺寸 15五设计心得 17参考书目 18机械设计任务书一设计题目1.1问题的提出工作原理及工艺动作过程：OLAY香皂商标自动压印机的工作情况如下：生产好的香皂进流水线进入传动机构上，由传送机构带着做直线运动，输送到打印机构的下面，这是输送机构暂时停歇二打印机构在上面打印一个OLAY字样，然后输送机构又进入运动阶段，把生产号的香皂进入另一个生产线包装阶段，另一块香皂又进入待加工阶段。OLAY香皂商标自动压印机的工艺动作有两个：一是香皂输送到打印机构下面，二是打印机构对香皂进行冲压。1.2设计目的及相关数据（1）原始数据及设计要求：1：香皂的尺寸应是：长度：95105mm，宽度：6575mm，高度：2535mm，重量：510N。2：压印的冲头le=400mm,冲压力度增大。3：生产机构要求推程的平均速度V=1m\s,返程时的速度为工作行程的2倍。4：机构的传动性能好，结构紧凑，制造方便。5：推头E的轨迹应该是直线运动。6：在组合机构时，其中有一个机会运动的基本机构，综合尺寸时最小传动角Rmin《=200（2）设计方案提示：1：OLAY香皂商标自动压印机有三个动作：送料到打印工位，打印记号，产品输出。2：由牙印过程可知，此组合机构应含三个分机构。第一；水平运动的传送机构。第二，上下运动的执行机构。第三对方向要求不太严格的传动机构。3针对各个机构分别精心设计，然后组合出最佳的搭配机构。（3）设计任务：1：按工艺要求拟定运动循环图。2：进行机构选型。3：机械运动方案的评价和选择。4：按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5：画出机械运动方案的简图。6：对传动机构和执行机构进行运动尺寸的计算。二总功能的分解2.1总功能的分析OLAY香皂商标自动压印机是对生产好的香皂进行打印商标的专用机构，其主要功能是运送和冲压。2.2功能分解根据工艺要求可以将总功能分解成两个小功能：将香皂运送到打印机构的正下方，要求运送机构要有间歇运送的功能。要让香皂停下来，打印记号后才能送走，接着送过来下一个。此功能完成的是香皂间歇的移动。进行香皂的冲压；冲压过程要求执行机构带动压头上下万福移动，以达到压痕的功能。因此这个功能的主要作用就是保证冲压构件，冲头的上下往复运动。但是设计要求规定返程时的速度为工作行程的速度的两倍。所以执行机构应该还有机会特性。2.3功能元求解表2-1形态学矩阵功能功能元分解运送香皂带传动机构齿轮传动机构四杆传动机构冲头冲压曲柄滑块机构凸轮推杆机构不完全齿轮机构2.4实现分功能的机构方案的初步拟定根据功能元求解的形态学矩阵，可以求出OLAY香皂商标自动压印机的机械运动方案的数目为：N=3X2=6现在我们可以根据给定的条件、各机构的相容性和尽量使机构简单等要求来选择方案：根据机构的功能，运动规律的形式，传动进度高低，机构工作性能，应用范围可调性，运转速度，承载能力，机构动力性能，加速度峰值，可靠性，经济性，（制造难易，能耗大小），结构紧凑(尺寸，重量，机构，复杂性）等要求来选择方案。下面为压刀的三种上下运动的进给方案：压刀往复运动设计方案一：图1凸轮推杆机构如图1所示，可以利用杆的往复运动来实现压刀的上下往复运动。压刀往复运动设计方案二：图2偏心曲柄滑块机构如图2所示，可利用杆的运动实现压刀的往复运动。此偏置曲柄滑块机构的优点：机构具有偏心距，具有急回运动特性。机构结构简单，可根据已经给定的尺寸要求设计出机构中各连杆的长度。此机构为连杆机构，具有连杆机构的共同优点。可承受较大的载荷，并且有利于润滑，运动副元素的几何形状较简单，便于加工制造。改变各构件的相对长度来使从动件得到预期的运动规律。香皂的间歇进给方案有如下三种：方案一：如图3图3齿轮机构方案二：如图4图4四杆机构和链条的组合机构方案三：如图5图5不完全齿轮和内齿轮的组合机构把这三种机构相互组合得到下面三种不同的方案：方案一：不完全齿轮和齿条作为香皂的传送机构，凸轮和冲头组成执行机构。方案二：四杆机构上连杆上焊接的齿带动齿条作为香皂的传送机构，偏心曲柄滑块机构和冲头组成执行机构。方案三：不完全齿轮带动内齿轮，内齿轮带动皮带作为香皂的传送机构，齿轮和两个不完全齿和冲头组成执行机构。表2-2功能求解表香皂运送机构商标打印机构方案一不完全齿轮和齿轮齿条凸轮推杆机构方案二四杆机构和齿轮齿条偏心曲柄滑块机构方案三齿轮传动和带传动不完全齿轮齿条机构三种方案不同的传动机构和执行机构决定了他们在不同机械性能上的优势以及相应的缺陷。对于这三种方案，下面我们进行模糊的综合评选和优选。三种机构各项功能指标的评价如表2-3和表2-4：表2-3运送方案比较表性能指标具体项目方案一运送方案二运送方案三运送A功能运动规律传动精度基本上可以任意较高任意性差一般基本上任意较高B工作性能可调性运转速度承载能力较高较高较大较好一般较低较高较高较高C动力性能加速度耐磨性可靠性较小耐磨可靠较高较低一般较低较高可靠D经济性制造难易能耗大小调整方便性一般一般方便简单一般不方便较难一般方便E结构紧凑尺寸重量结构复杂性较小较重一般一般轻简单一般较重一般表2-4压印方案比较表性能指标具体项目方案一执行机构方案二执行机构方案三执行机构A功能运动规律传动精度基本上可以任意较高任意性较差较高一般较高B工作性能可调性运转速度承载能力较好较高较高较好较高较大较好较高较高C动力性能加速度耐磨性可靠性较小耐磨可靠较大较差可靠较小较好较好D经济性制造难易能耗大小调整方便性较难一般较便容易一般一般较难一般一般E结构紧凑尺寸重量结构复杂性较小较重复杂较大较轻简答一般较重一般三机械运动方案的设计3.1方案一及相应的运动和机构分析在此方案中，凸轮的设计最重要。因为要求推程速度为行程的两倍，所以推程角为行程角的两倍。最大轮廓距离回转中心的距离就是推杆的行程。推杆的速度取决于推程角及推杆的行程。由于香皂的厚度较小。所以推杆的行程也不需要那么大。但由于要求推程的平均速度为1m/s。所以推程角设计时不能太大。这样才能使凸轮的转速不至于过高。图6方案一的简图凸轮的转动带动推杆，在弹簧的作用力下共同实现压印机的压印。下面的不完全齿轮的转动带动齿条实现香皂的间歇进给。这样就能实现自动压印的功能了。根据要求返程时速度为工作行程的两倍。所以凸轮的推程角是回程角的两倍。压印的时间由凸轮的转速和远休止角控制。现在凸轮的相关数据如表3-1所示表3-1凸轮角度设计表近休止角推程角远休止角回程角角度（度）4020020100K=200/100=2这样就满足了机会特性的要求。因为生产要求推程的平均速度V=1m/s。现在设推杆的行程H=150mm。则凸轮的相应的尺寸要求如表3-2所示：表3-2凸轮尺寸表基圆半径轮廓线最远距离回程中移动的距离尺寸（mm)600750150表6由推程的速度要求，相关设计尺寸如下：V=1m/s(1)V=h/t(2)t=（3）由这三个方程得出w=18.62rad/s至于香皂的间歇运送的速度与香皂之间的间距相关。这里不再做具体的运算。如果冲压一次就完成一块香皂商标的压印，一台机器的工作时间为24小时，则这台香皂商标压印机的日生产量为25.86万/天3.2方案二及相应的运动和机构分析图7方案二的简图机构运动分析：上图7为偏心曲柄滑块机构，原动件的连续回转使得滑块上下往复运动。滑块上的冲头就能上下移动，实现商标的压印。下面是一个双曲柄机构，连杆上的一个齿拨动齿条，使得香皂做间歇的运送。3.3方案三及相应的运动和机构分析图8方案三的简图此机构（图8）的执行机构是一个齿条和两个不完全齿轮。其中控制行程的齿轮的转速为控制回程的齿轮的转速的两倍。下面的运送机构跟方案一的类似。这里不再做具体的介绍。四选定方案的具体数据分析4.1方案的简图最终方案如图10：图10最终的方案简图4.2方案的具体要求所确定的尺寸由返程的速度是行程两倍的要求得出极位夹角为60度，所以必须采用曲柄滑块机构以产生机会特性，又因为最小传动角为20度。由作图法如图11所示：图11曲柄滑块机构的求解图因为滑块的行程速比系数为K=2，解得θ=60度。先确定滑块的行程为S=400mm，C1、C2为滑块的两个极限位置，三角形0C1C2为等腰三角形，顶角为2θ.然后做偏心距e，直线与园交与A点，以A为圆心，以AC1为半径与大圆交与E点取EF的一半为直径，以A点为圆心做圆。这个圆就是B点的实际轨迹。其中ABC重合时为极限位置。当B点运动到最上方的时候BC雨竖直方向的夹角为最小传动角。这样就得到了两个三角形.如图12:图12机构尺寸关系第二个三角形的两个非直角分别为80度和20度。根据这些关系得到Sin80º=(a+b)/(a+e)Cos30º=我最终确定了一组数据，如表4-1所示：表4-1尺寸数据表a的长度b的长度e的长度s的距离数值（mm)98375.5100200根据冲头速度要求得到原动件的速度。V=1m/sV=S/TT=[(180+60)/180x2x3.14]/w计算出原动件的角速度W=6.98rad/s。下面的香皂间歇运送机构是一个双曲柄的机构，原动件和从动件的旋转，连杆做平面运动，固定在连杆上的齿间歇拨动齿条。因为四杆的长度必须满足杆长条件，即最短杆和最长杆的和必须小于其他两杆之和。而且最短杆必须是机架。设四杆的长度分别用A、B、C、D表示。联系相关实际得到一组数据。A=350mmB=500mmC=450mmD=250mm原动机构的选择：生产香皂的工厂都有自己独立的电力系统。同时也有一个比较好的环境。所以采用电动机作为动力原件。这样不仅仅能提供平稳的动力，而且从经济成本上来说也很划算。现在的电动机都相对其他较便宜，而且电费比油费便宜更多，这样就能大大降低生产成本。为市场竞争取得一定优势。如果选择1500r/min的电动机。则按需求设计如下的一个减速机构。图13减速器的设置设减速器的从电机开始的齿轮依次为Z1、Z2、Z2'、Z3、Z3'、Z4、Z4'、Z5。模数都为5。他们各自的齿数为：Z1=Z2'=Z3'=20Z2=Z3=Z4=40Z5=50Z4'=18由公式=n1=1500r/min得到减速箱输出的转速为：n2=66.65r/min≈6.98rad/s符合凸轮转速的相应要求。这样的设计就可以满足推程的速度为1m/s五设计心得这是上大学以来完成的第一次课程设计，在这期间我们遇到了很多的困难，但对于我们来说这是一次难得的学习与锻炼的机会。在困难面前我迷茫过，也想放弃过，但是当最终坚持下来并且最终圆满完成时，我终于体会到了久违的成就感。这次机械原理课程设计时间上虽有些紧张，做设计的时候考虑的也并不周全，但我们利用这段时间巩固了所学