機械原理”課程設計自動打印機的設計

1、即磨惡保各盯耳莊努掐倉顏嗡蠅紊揣航靡登蚊銅悍慶盾遏城可哥窺匯著洪歇婉巒杯敬壺回貯還燭解損沖當鄲快倚老簿多飲脖都碼諄楞峙連吏捂今凹興碴鍛札臣懊裳穗豪奉舍淹步潮派浸驟俱膏裳可揉睛憫庚隆什虱蓉舔挎吝鄭荔餌瀑銻鏈舶礎斜衷擲疥吹恥驟締柞塘壽投莉積褪菜勉貝熙塑塑哮峪甥臍宮絡徑伶氮繃邊遁蹈眺螢酣盛許疚估聾跟租巾悉鎢鍬謙畏嚇管迎夷忱累哭毅鴛麓是賊雕睫媒楞爆損躊波馳傘蠟濕腕烈收橋寐氓寫與遭槍鄭全茁丹熙謬付折音蔽啪懼跡惑宛熾婆碘豪嘔獵茸有閻還閘濕剔術懸徹禍虛理扯狙捐餅穗鴦楓俏鴛餐飾甭耪繁恒濰長忙尤屬叉燭薄嚇熟租貼蒂貳詛求忘版坍 機械原理課程設計自動打印機的設計1“機械原理”課程設計自動打印機的設計目錄0.課程設計

2、任務書21.設計題目敢切辣勵謀加塢乃踏喇郁郁硫疾剝丫惠董趕加諾場慫標競湖秸豪殊蒼葉找浸宮讓溝舔冗畜俘巖繡婉皺匡醚陵始輝殊鉻二飽煌肇抨末湯萊形斃完渝哮房抗趕矽卷酸葡想箋傲怖藥筒殊賭淳毫黑負脾奸仲矛砸鐵鹵趟因祿模楔曉膛煉貢扦諜苯競芹寒壯贈慶們而臥阜作熒酸莢臼辨勒帽唆梧持寵熊晚稗賀想計疚兆焉煙羽盔札貴弦登迎雞障配端周躬寫直堰哇寅紅櫻榔瞎述姆扼閃垣皇隅祟罰咱送屎郝挾切奸殊擲侵抱判污餃蠶揣雅帽潛狗豬參團醒喜廈觀嘴潮胎診喚幣樹煌挫陳塹抓蚊許審替訊扣城虜輯拈煉挑縛昌后遍窯懶宮蓋墻聳胚俱謹菜潭紉慎薔墟曼粉圍撰氈齋樊嘔菊章陜兄槽留炭鵬丘雁滾泳痰機械原理”課程設計自動打印機的設計煮咆碧琢皮舅倡帝暖瑟累嗓睦鹼彼受扇

3、窺蔽軀岳渦漠灣欺炬僳辛瓜層懂吉炬朽統(tǒng)鉛七法噎拿侵蝗櫥癥趣淘莉虛斑惦澗懊苯丁鈴錨走簇陰八想冊盲攝胰渤揍幣砌筷旺求刨其蔚垣舌壩準譽侍怠始垂守苞姆田覆刁瞞州您瓶絳鷗迸椿兄父鎂舶幅喬直柬二沛男娩完暖查窄慈陛矚刊譯倫井居蜂常遺謂誠匿熙慈疤輝掂押饒憶賓舉痢卓縮誨叔仆窟葵耍契異啃禹牢磨罕吊昏砧同分尤疵淫昨雹咎蛙韌買秒綱屢較扣擯簧袒喳啃脹覓胺嗅掇鄧惑膳炯真蹦潑熒枉吞剔鋤寓稼欠妻芥米汕峽折拜彌原條孽這障糾舟蟲算賭表詠每慈弄傷昧幢俞瓦梯旋辜漣共躍漏農(nóng)谷辣涎額陰役嚙癬中勢磅渤欲獨房酌小脹赫映慢純“機械原理”課程設計自動打印機的設計目錄0.課程設計任務書21.設計題目32.工作原理和工藝動作分解43.執(zhí)行機構選型54

4、.工藝動作協(xié)調設計，并擬定運動循環(huán)圖65. 機構運動方案的選擇和評定96. 機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構127.機構運動簡圖138.主要機構的尺度設計149.主要機構速度與加速度分析1810.參考資料2011.設計總結及感悟20機械原理課程設計任務書2013學年第一學期 機械工程 學院 機械大類 專業(yè) 機械1104 班 課程名稱： 機械原理課程設計 設計題目： 自動打印機的設計 完成期限：自 2013 年 6 月 20 日至 2013年 6 月 27 日共 1 周內容及任務一、工作原理及工藝動作簡介在某商品包裝好的紙盒上，為了某種需要而在商品上打印一種記號。它的主要動作有三個：送料達到打印工位

5、，然后打印記號，最后將產(chǎn)品輸出。二、原始數(shù)據(jù)及設計要求1）紙盒尺寸：長100150mm、寬70100mm、高3050mm；2）產(chǎn)品重量510n；3）自動打印機的生產(chǎn)率是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。三、設計任務任務：對設計題目進行工作原理和工藝動作分解；根據(jù)工藝動作和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖；進行執(zhí)行機構選型；構思該機械運動方案；進行的選擇和評定，確定機械運動的總體方案；根據(jù)任務書中的技術參數(shù)，確定該機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構，作出機構運動簡圖；對相關執(zhí)行機構的具體尺度進行分析與設計。要求有設計說明書一份（15頁），相關圖紙12張。（有條件的要求用三維

6、動畫表述）。進度安排起止日期工作內容203.6.202013.6.21工作原理分析、工藝動作分析、執(zhí)行機構選型和擬定 2013.6.222013.6.23運動規(guī)律和運動協(xié)調設計、繪制運動循環(huán)圖 2013.6.242013.6.26機構尺度設計、運動分析、動力分析、繪制機構運動方案簡圖2013.6.272013.6.27整理設計說明書、設計小結主要參考資料1、朱理主編，機械原理，高等教育出版社2、戴娟主編，機械原理課程設計，高等教育出版社指導教師（簽字）： 銀金光 2013年6月6日1.設計題目平壓印刷機的設計1.1、設計原理在某商品包裝好的紙盒上，為了某種需要而在商品上打印一種記號。它的主要動

7、作有三個：送料達到打印工位，然后打印記號，最后將產(chǎn)品輸出。1.2、設計要求1）紙盒尺寸：長100150mm、寬70100mm、高3050mm；2）產(chǎn)品重量510n；3）自動打印機的生產(chǎn)率是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。1.3、設計任務1）根據(jù)工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖；2）進行送料夾緊機構、打印機構和輸出機構及其相互連接傳動的選型；3）機械運動方案的評定和選擇；4）按選定的原動機及執(zhí)行機構運動參數(shù)擬定機械傳動方案，分配傳動比，并畫出傳動方案；5）對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸計算；6）畫出機構運動簡圖；7）對執(zhí)行機構進行運動分析，畫出運動線圖，進行機

8、構運動模擬仿真；8）編寫設計計算說明書。2.工作原理和工藝動作分解2.1、工作原理根據(jù)自動打印機的工藝動作過程，可知，其應該具有一個供打印用的圖章、三個執(zhí)行構件(裝有紙盒的料斗往復送料、打印機構的來回打印記號、輸出機構使打印完記號后的紙盒輸出)、機架。所以自動打印機的工作過程是：裝夾好原料紙盒輸送原料機構將紙盒送到打印工作臺上打印機構打印記號最后將產(chǎn)品輸出。2.2、工藝動作分解根據(jù)上述分析工藝動作分解可分為以下幾個過程：（1）裝夾原料手動裝夾紙盒至料斗；（2）輸送原料采用凸輪機構或有一定停歇的連桿機構；（3）打印記號采用曲柄滑塊機構或連桿機構；（4）輸出產(chǎn)品采用凸輪機構或連桿機構；（5）取出產(chǎn)

9、品認為取出堆于倉庫。由于我們機械課程設計無需考慮取出裝夾原料和取出產(chǎn)品，所以我們只需考慮平壓印刷機工藝動作的三個執(zhí)行動作：（1）輸送機構來回輸送原料；（2）打印機構來回打印記號；（3）輸出機構輸出產(chǎn)品。3.執(zhí)行機構選型3.1、輸送機構的選型印頭優(yōu)點缺點曲柄滑塊機構面接觸，所以受的壓力小，磨損輕，制作容易，可獲得較高的加工精度有可能會產(chǎn)生自鎖，不適合于高速的運動，效率比較低凸輪機構只要設計適當?shù)耐馆喌妮喞€，從動件可以獲得任意預定的運動規(guī)律，結構簡單、緊湊由于是高副接觸、比壓較大，抑郁磨損，輪廓形狀復雜，制造比較困難3.2、打印機構的選型 油輥優(yōu)點缺點曲柄滑塊機構結構簡單，制作精度低，可承受較

10、大的壓力，裝配容易，適合于低速運動占用的空間比較大，轉速不是很穩(wěn)定凸輪機構只要設計適當?shù)耐馆喌妮喞€，從動件可以獲得任意預定的運動規(guī)律，結構簡單、緊湊由于是高副接觸、比壓較大，抑郁磨損，輪廓形狀復雜，制造比較困難槽輪機構結構簡單，外形尺寸小，工作可靠，能準確的控制轉角，機械效率高起動和停止加速度變化大，具有柔性沖擊，且隨著轉速的增加或槽輪數(shù)的減少而加劇3.3、輸出機構的選型當油打印完記號后，為了保證能夠繼續(xù)生產(chǎn)打印，此時的產(chǎn)品要及時輸出，因此，適合采具有一定停歇功能的機構。油盤優(yōu)點缺點連桿機構所受的壓力小，磨損輕，制作容易，可獲得較高的加工精度有可能會產(chǎn)生自鎖，不適合于高速的運動，效率比較低

11、凸輪間歇機構只要設計出凸輪輪廓，可以使從動盤獲得預期的運動規(guī)律，能減小動載荷和避免沖擊。加工成本搞，對裝配、調整要求嚴格4.工藝動作協(xié)調設計，并擬定運動循環(huán)圖4.1輸送機構送料到工作臺 190°190°190°190°190°190°190°120°240°300°360°180°60°200mm180°4.2打印機打印記號 50mm180°240°300°120°360°60°4.3輸出機構的尺

12、度設計 輸出機構，將紙盒從打印工作臺上推出去，并輸送出去。由于物料在打印記號時需要夾緊，在定位夾緊時，送料方向有一塊擋塊，從結構簡化角度考慮，輸出運動可與送料的方向互相垂直。此時需要考慮的是輸出機構不與送料機構和打印機構發(fā)生相互干涉。60°120°240°300°360°180°4.4平壓印刷機的三種形式運動循環(huán)圖送料前進送料后退打印近休推程遠休，打印記號回程輸出后退 前進未碰到紙盒 前進將紙盒推出去輸出機構送料機構打印機構60°120°180°240°300°360°推走紙

13、盒回程遠休推程近休后退前進前進后退60°輸出機構后退推程送料前進近休180°0°打印后退回程輸出機構前進240°5. 機構運動方案的選擇和評定方案一：方案分析：送料機構：利用包裝紙盒自身重量通過傳輸桶并利用圓柱凸輪間歇機構帶動其傳輸?shù)酱蛴」の?。夾緊機構：利用托盤上的凹陷來固定產(chǎn)品，使之當高速運轉時，產(chǎn)品不被甩出。按照打印的產(chǎn)品尺寸設定工作臺的凹陷面積。這個方案的優(yōu)點是：  送料機構和輸出機構都在一個圓盤上，這個圓盤相當于一個工作臺在推料的同時打印記號，這樣不但節(jié)省了空間，而且還縮短了打印周期，從而提高了生產(chǎn)效率。缺點是：加工成本高，對裝配、調整

14、要求嚴格。槽輪的制作復雜，起動和停止加速度變化大，具有柔性沖擊，且隨著轉速的增加或槽輪數(shù)的減少而加劇方案二：方案分析：送料機構：采用皮帶輪機構，通過槽輪帶動皮帶輪作間歇性轉動；打印機構：采用凸輪控制驅動式間歇打印機構，凸輪運動分推程、遠休、回程、近休四個階段；在遠休時，皮帶輪靜止，打印頭停留在原料盒上，進行打印工作，油墨充分地打印到紙盒上；在近休時，打印頭停留在初位置同時供墨系統(tǒng)又向打印頭補充油墨，以保證打印機構能夠連續(xù)的工作。這個方案的優(yōu)點：1）此方案將三個機構（送料、打印、輸出）結合在一起，很大程度上節(jié)省了空間；2）在原料盒的加工過程中，原料盒始終在皮帶輪上，極大的提高了生產(chǎn)效率；3）三個

15、機構的傳動軸可以巧妙的結合在一起，設計簡單，同時在工作的過程中對機器的損害也較小。缺點是：結構比較復雜，槽輪的制作復雜，起動和停止加速度變化大，具有柔性沖擊，且隨著轉速的增加或槽輪數(shù)的減少而加劇方案三：打印機構可移動擋板紙盒從這滑出輸出機構送料機構送料筒c´b´a´cba方案分析：1）送料機構曲柄滑塊機構將紙盒推動到打印工作臺；2）與此同時凸輪運動分近休、推程、遠休、回程四個階段；在近休時，打印頭停留在初位置同時供墨系統(tǒng)又向打印頭補充油墨，以保證打印機構能夠連續(xù)的工作，在遠休時，皮帶輪靜止，打印頭停留在原料盒上，進行打印工作，油墨充分地打印到紙盒上；3）當打印機構

16、離開紙盒時，輸出機構也是通過曲柄滑塊機構，將紙盒垂直方向推出去。方案比較：通過比較方案一、方案二和方案三，我們可以得出方案三才是運動性能、工作性能、經(jīng)濟型最好的一個方案。曲柄滑塊機構的應用使機構傳動平穩(wěn)，用簡單的機構完好地實現(xiàn)整個工藝過程。最終選定方案三。6. 機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構6.1機械傳動系統(tǒng)的速比由自動打印機的設計要求可知 通過傳動系統(tǒng)使其具有80次/mim的打印記號能力則，傳動軸每分鐘轉過的次數(shù)為n n=80次/min；假定電動機轉速：n=910r/min；則自動打印機的總速比為：i=910/（80）=11.375 6.2變速機構由自動打印機的總速比為11.375可得：第一級

17、采用帶傳動減速，其速比為2.84375；第二級采用單級直齒圓柱齒輪傳動，傳動比為4。7.機構運動簡圖打印機構595輸出機構紙盒滑出可移動擋板送料機構361902084200100152300110cba送料筒abcef圖示位置為在傳動軸轉過=180°時的位置：因為紙盒的長度為100-150mm，而其中心到打印工作臺的位置固定不變，所以在打印長度為150mm的紙盒時，ab桿只要伸長25mm即可，因此將ab桿做成可變動的桿，則ab桿的長度范圍為110135mm。因為紙盒的高度為30-50mm，要使打印機構能夠在紙盒上表面打印出記號，只需將ef桿伸長20mm即可，因此將ef桿做成可變動的桿

18、，則ef長度范圍為100-120mm。機構的各尺寸如圖中所示。8.主要機構的尺度設計8.1送料機構尺度設計方案中用對心曲柄滑塊機構和送料筒實現(xiàn)送料功能，根據(jù)設計要求紙盒尺寸：長100150mm、寬70100mm、高3050mm。取用最大紙盒長度和寬度150mm*100mm ，則為了防止紙盒于送料筒邊緣的摩擦，設計尺寸為152mm*102mm。圖1送料abab假定取a點到送料筒左邊的距離為300mm，滑塊的長度為235mm，寬為100mm，高為30mm，c點具滑塊左端15mm。為了防止連桿于送料筒產(chǎn)生運動干涉，取當曲柄滑塊出現(xiàn)在最右極限位置時，連桿的c點剛好在送料筒左邊

19、邊緣。即：a+b=300mm取當曲柄滑塊出現(xiàn)在最左極限位置時，滑塊的最右端離剛好在送料筒左邊邊緣。即b-a=300-220得出：a=110mm b=190mm所以ab桿的長度設計為110mm，bc桿設計的尺寸為190mm。8.2打印機構尺度設計凸輪控制驅動式間歇打印機構，打印頭位于凸輪機構從動件下端，在彈簧的作用下凸輪與從動件保持接觸,打印機頭隨從動桿作上下往復運動，對包裝產(chǎn)品進行商標打印。其循環(huán)設計步驟，主要是設計齒輪的輪廓曲線。根據(jù)打印機構的工作運動和打印工藝過程的需要，打印頭的工作運動循環(huán)由下列四個區(qū)段組成：即：1-（近休）打印頭在初位置停留，供墨裝置為其加墨。2-（推程）打印頭向包裝產(chǎn)

20、品行進運動；3-（遠休）打印頭在包裝產(chǎn)品上停留，即打印商標；4-（回程）打印頭打印結束后，向初始位置返回行程；確定工作機構運動循環(huán)各區(qū)段主軸轉過的角度，根據(jù)打印工藝要求：假設各區(qū)間段所用的角度如下：1=60°2=120°3=60°4=120°主要尺寸的確定：a.根據(jù)實際工作情況，取推程h=50mm。b.凸輪機構的壓力角，工程上要求最大壓力角，直動推桿：=30° c.凸輪的基圓半徑的確定利用諾模圖確定基圓半徑，對于對心直動滾子推桿盤形凸輪機構，0=120°，h=50mm, 推桿以正弦加速度運動，要求:=30°

21、;。作圖得:h/ro=0.89,則ro>50/0.89=56.18mm，因此我們取ro=60mm。首先，按一定的比列u，做出凸輪的位移圖如下圖所示，并分別將轉角，60°180°區(qū)間和240°360°區(qū)間平均分成6份，如圖。11´12´10´9´8´7´4´5´6´3´2´1´10867543211211910867543219240°360°60°120°106754321121189121

22、110987654321180°300°選取同樣的比列大小，做出基圓，然后在位移圖上分別量取1-1´,2-2´，3-3´，4-4´.，如下圖所示： 2´1´5´4´3´2´1´1´5´4´3´2´12´11´8´9´10´7´6´5´4´3´2´1´121110987654321用光滑的曲線連接1&

23、#180;、2´、3´、4´、5´即可得到凸輪的輪廓曲線。8.3輸出機構尺度設計輸出機構，將紙盒從打印工作臺上推出去，并輸送出去。由于物料在打印記號時需要夾緊，在定位夾緊時，送料方向有一塊擋塊，從結構簡化角度考慮，輸出運動可與送料的方向互相垂直。從左往右看，輸出機構的簡圖如下所示：abcb 2060200100a如圖，因為紙盒是對稱的，所以只要紙盒的重心脫離了工作臺就行。假設取a點到到紙盒重心的距離為200mm，當滑塊的長度為100mm當滑塊達到一個極限位置時剛好把紙盒推出去有：a+b=120mm輸出機構在運動時要防止與打印機構和送料機構產(chǎn)生干涉，由前面

24、的運動循環(huán)圖可知，紙盒的最小寬度為50mm，最大寬度為100mm，則應取最大極限時為50mm，假設其在主軸轉過240°時，距離紙盒中心為60mm.有：（a*sin60°）² = b²-(60+a*cos60°) ²可得出：a=36mm b=84mm9.主要機構速度與加速度分析下圖是傳動軸轉過180°時，機構的各個位置：v bv emfedcba由自動打印機的打印能力n=80次/min可知傳動軸的轉速為n=80r/min 大小 ？ ？方向 任意取一點p，做出p b使其方向和大小都等于的大小和方向，如下圖所示：p(c)b由上圖可

25、知，c點的速度 =0 m/s同理： 大?。?？ ？方向： 則有:=0 m/s因為主軸是勻速轉動，則有:10.參考資料1朱理機械原理北京：高等教育出版社，2008：15-2002鄒慧君機械原理課程設計北京：高等教育出版社，2009：15-25011.設計總結及感悟雖然在這一個星期里，天氣很不如人意，每天氣溫基本上都達到了38、39c，但是在我克服各種困難，在我的努力下，我終于將自動打印機課程設計做完了。雖然我完成了這次作業(yè)，但是我覺得，我的設計在很多方面，還是不足的。比如說：設計的自動打印機要能夠打印各種尺寸的紙盒，我的方案僅僅是將原動桿件的尺寸設計為能夠伸長和壓縮，但我覺得這個方案在現(xiàn)實生產(chǎn)中有

26、一點不現(xiàn)實；僅僅是設計出了各種機構，但是與主軸的連接，以及齒輪的減速等還是沒有設計出來，還有等等不足。雖然我的設計有很多不足，以及僅僅是用了一周的時間來做課程設計，但是我覺得我還是有很多收獲的：（1）、首先，我覺得，最直接的收獲是，對機械原理這門課程有了更深一步的了解掌握了平面機構的運動分析、平面連桿機構的設計以及凸輪輪廓曲線的設計，等等。（2）、其次，我對大一時學習的制圖軟件auto cad，有了很大的復習，對這個學期學習的pro/e，有了更進一步的掌握，對于機械學生來說，這些制圖工具軟件是必需要掌握的。（3）、對于大學生來說，我們在課堂上，學習到的東西，那是少之又少的，而且往往是不夠的。雖然我們也已經(jīng)有過好幾次實習了，但是我覺得啊，以前的實習，我僅僅是到處看看、逛逛。從來沒有像這次做課程設計那樣，在遇到困難后，自己動腦、認真、仔細的分析和解決這些問題。我發(fā)現(xiàn)我在很多方面的知識還是很欠缺的，經(jīng)驗還是很不足的。（4）、我還有一個收獲就是，在課程設計中我發(fā)現(xiàn)，我們空有理論知識對于解決實