機械原理實訓自動打印機

1、 電子科技大學電子科技大學成都學院成都學院電子工程系電子工程系 課課程程報報告告 課程名稱 機械原理實訓課 學生姓名 吳瀟 黃柏斌 學號 1340840317 1340840314 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 授課教師 華晨輝 2014 年 6 月制目錄目錄目 錄.I1 1 題目.11.1 設計題目 .11.2 設計任務及要求 .11.3 設計數(shù)據(jù) .11.4 運動方案構思 12 2 運動方案的設計.22.1 各種方案的比較 .62.2 選定的方案 .73 3 設計計算.73.1 電動機的選擇 .73.2 渦輪蝸桿機構設計.73.3 齒輪機構設計 .83.4 打印凸輪機構設計.83.5 圓柱

2、式凸輪間隙機構設計 .94 4 總結 11參考文獻.12電子科技大學成都學院課程設計說明書第 1 頁 共 14 頁1、題目：自動打印機機構設計1.1 設計題目設計自動打印機機構。1.1.1 功能要求及工藝動作分解提示1）總功能要求：在產品上打印記號2）工作原理及工藝動作分解提示 自動打印機系統(tǒng)的工作原理及工藝動作如圖 10.1 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。自動打印機系統(tǒng)的系統(tǒng)功能圖如下所示。送料、加緊打印輸出執(zhí)行構件作間隙運動執(zhí)行構件作間隙運動執(zhí)行構件作間隙運動直線或曲線運動停止直線或曲線運動直線或曲線運動停止停止1.2 設計任務及要求1）本題設

3、計的時間為三周。2）根據(jù)功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。3）構思系統(tǒng)方案，進行方案評價，選出較優(yōu)方案。4）按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。5）對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計。6) 繪制系統(tǒng)機械運動方案簡圖。7）編寫設計說明書。8）要求機構的結構簡單緊湊，運動靈活可靠、易于加工制造。1.3 設計數(shù)據(jù)1）待打印產品尺寸，長 100mm，寬 70mm，高 30mm2）產品重量，約 5-10N3）自動打印機的生產率，80 次/min。1.4 運動方案構思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歇時間的連桿機構。當送料、夾緊機構的執(zhí)行構件將產品推至指定位置，執(zhí)行構件停止不動，

4、維持推緊力（前有擋塊擠壓），待打印機構執(zhí)行件打完印后，被推出。2） 實現(xiàn)打印功能的機構可以采用平面連桿機構或直動（擺動）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，可考慮固定自動打印機系統(tǒng)電子科技大學成都學院課程設計說明書第 2 頁 共 14 頁定位擋塊，而將輸出運動與送料運動的方向互相垂直。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。2、 運動方案的設計2.1、各種方案的比較方案 1：機構簡圖如下 方案分析方案分析：此方案采取的是用偏心凸輪和若干

5、個連桿構成的。輸送桿垂直方向的運動是有偏心輪驅動的，而水平方向的往復運動則有曲柄驅動。從而達到間歇送料的目的。當傳帶翻轉時，已加工好的產品自動輸出。產品的夾緊主要是采用固定口的方法夾緊。 優(yōu)點：連桿機構一般均為低副。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，加工制造容易，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。凸輪的使用容易實現(xiàn)預期的運動規(guī)律。 缺點：（1）由于連桿機構的運動必須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。電子科技大學成都學院課程設計說明書第 3 頁 共 14 頁 （2）在連桿機構運動中，連桿所產生的慣性力

6、難以用一般方法消除，因而此機構不宜用于高速運動。 （3）連桿須較高的運動精度。 （4）送料機構所需的空間較大，造成經濟上的浪費。 方案 2：機構簡圖如下 傳動部分采取槽輪機構，平面圖如下電子科技大學成都學院課程設計說明書第 4 頁 共 14 頁 方案分析方案分析：此機構的送料部分采取的是盤型結構，盤的轉動通過槽輪帶轉，從而實現(xiàn)其間歇送料的目的。夾緊部分采取的是固定位置夾緊。產品輸出利用定位固定擋塊的方法，將產品垂直方向輸出。輸出運動于送料運動的方向互相垂直。優(yōu)點： 機構緊湊，使傳動速率增大。因為有緊湊的機構，所以減少占地面積。用槽輪傳動，所以工作可靠，在圓銷進入和脫離嚙合時，運動平穩(wěn)，能準確控

7、制轉動的角度。缺點：槽輪的配合要求比較高。槽輪的轉角大小不能夠調節(jié)，在轉位始末有沖擊。因此此機構只能應用于轉速要求不高的裝置中。 方案 3：機構簡圖如下電子科技大學成都學院課程設計說明書第 5 頁 共 14 頁 自由度的計算F=3*2-2*2-1=1 帶動部分為凸輪式間歇運動機構。其平面圖如下電子科技大學成都學院課程設計說明書第 6 頁 共 14 頁 方案分析方案分析：打印機構通過凸輪來達到間歇運動目的，在遠休止處打印，近休止處等待送料過來。與凸輪連接的滾子通過彈簧使其始終與凸輪相連，本來凸輪具有易磨損的特點，滾子的應用很好的解決了這個問題；夾緊部分采取的是固定位置夾緊；盤的轉動通過應用凸輪式

8、間歇運動機構來帶動，使之實現(xiàn)間歇運動；產品輸出利用定位固定擋塊的方法，將產品從下輸出。輸出運動于送料運動的方向互相垂直。 優(yōu)點：只要適當設計出凸輪輪廓曲線，就可使從動盤獲得所預期運動規(guī)律。其動載荷小，無剛性和柔性沖擊。無需采用其他的定位裝置，就可獲得高的定位精度。且機構結構緊湊，節(jié)約使用空間。缺點：加工成本高，對裝配、調整要求嚴格。電子科技大學成都學院課程設計說明書第 7 頁 共 14 頁2.2.1、選定的方案綜上所述，根據(jù)技術、經濟、安全可靠及實際的可能性四個方面的內容，選用方案機構簡圖如下。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：

9、利用托盤上的凹陷來固定產品，使之當高速運轉時，產品不被甩出。工作臺機構如下圖所示。按照打印的產品尺寸設定工作臺的凹陷面積。 電子科技大學成都學院課程設計說明書第 8 頁 共 14 頁2.2.2、運動循環(huán)圖在同一時間段，工作轉臺與打印機構的同步化循環(huán)圖如下圖所示（工作轉臺與間歇機構的從動盤同軸轉動）打印機構打印一次，凸輪轉動一周，則圓柱凸輪間歇機構要轉兩周，所以當凸輪的轉速為80r/min，圓柱凸輪的轉速為 160r/min電子科技大學成都學院課程設計說明書第 9 頁 共 14 頁3 設計計算3.1 電動機的選擇由設計方案可知，齒輪的模數(shù)為 m=2.5，齒輪 1、2、3 的中徑為 65mm，電機

10、的轉速為n=1400r/min，i12=z2/z1=1,i34=z4/z3=2。又因為蝸輪蝸桿 i7/8=4/35，由此可得凸輪的轉速為n=80r/min,下面的凸輪間歇式運動機構的轉速 n=160r/min.0.10.120.150.20.250.30.40.50.60.811.251.522.534568第一系列10121620253240500.350.70.91.752.252.75(3.25)3.5(3.75)4.55.5第二系列(6.5)78(11)14182228(30)36453.2 渦輪蝸桿渦輪蝸桿機構設計齒數(shù)模數(shù)（mm）壓力角（0）直徑（mm）螺旋角蝸輪3552017514

11、.04蝸桿45209014.04我們根據(jù)國家標準選定蝸輪和蝸桿的模數(shù)為 5，壓力角為 20選擇蝸輪的直徑為 175mm，蝸桿的直徑為 90mm，因為 d=mz,所以我們可以計算出蝸輪的齒數(shù) z=35，蝸桿的齒數(shù) z=4。電動機型號額定功率/(kW)滿載轉速/（r*min-1）堵轉轉矩/額定轉矩最大轉矩/最大轉矩同步轉速 1500r/min，4 級Y90S-41.114002.22.2電子科技大學成都學院課程設計說明書第 10 頁 共 14 頁3.3 齒輪齒輪機構設計序列號齒數(shù)模數(shù)（mm）壓力角（）直徑（mm）齒輪 1262.52065齒輪 2262.52065齒輪 3262.52065齒輪 4

12、522.520130根據(jù)國家標準，我們選擇齒輪 1、2、3、4 的模數(shù)為 2.5，壓力角為 20，齒輪 1、2、3 的直徑我們選擇 65mm，齒輪 4 的直徑我們選擇 130mm，所以我們可以計算出齒輪 1、2、3 的齒數(shù)為 26，齒輪 4 的直徑為 52.電子科技大學成都學院課程設計說明書第 11 頁 共 14 頁3.4 圓柱式凸輪間歇圓柱式凸輪間歇機構設計 單位（mm）弦距銷距半角兩柱銷最小距離柱銷中心圓半徑 R2柱銷直徑柱銷數(shù)主動凸輪直徑 R1103.32522.553.325135508100電子科技大學成都學院課程設計說明書第 12 頁 共 14 頁3.5 打印凸輪打印凸輪機構設計（

13、如下圖所示）基圓半徑(mm)升程（mm）近休止角（）遠休止角（）推程角（） 回程角（）50306060120120打印機構運動曲線分析。推程段：推程段：推桿推程運動方程為S=h(/0) sin(2/0)/(2)V=hw1-cos(2/0)/0a=2hw2sin(2/0)/02凸輪主要用于帶動打印頭的運動，而物料的長、寬、高為：100mm70mm30mm，參考可取推桿行程 h=50mm。 結合運動循環(huán)圖得 0=120，已定條件 n=80(r/min) 所以得出以下數(shù)據(jù)凸輪升程段：凸輪升程段：電子科技大學成都學院課程設計說明書第 13 頁 共 14 頁滑塊的位移分析位移（mm）0510152025

14、3035020406080100120140位移（mm）電子科技大學成都學院課程設計說明書第 14 頁 共 14 頁滑塊的速度分析速度曲線圖051015202530354045020406080100120140速度（mm/s）滑塊的加速度分析加速度曲線圖-100-80-60-40-20020406080100020406080100120140加速度(mm2/s)由以上數(shù)據(jù)表面該機構沒有剛性與柔性沖擊，對凸輪的正常運轉工作沒有太大影響。電子科技大學成都學院課程設計說明書第 15 頁 共 14 頁由以上的圖表可以設計出凸輪由下圖所示電子科技大學成都學院課程設計說明書第 16 頁 共 14 頁4

15、、總結通過這次課程設計，我對機械原理課程設計加深了理解與認識。對連桿機構，凸輪機構和齒輪機構的運動特點有了進一步的認識，學到了一些實踐性的東西。首先，經過計算機模擬運動分析可以得到直觀的運動曲線，從而對各種機構的運動特性有了更深一步的理解。對機械系統(tǒng)設計的步驟及方法，其中包括選擇模型，運動方案的確定，運動學和動力學的分析和整體設計等，并提高了我的計算，分析，計算機輔助設計，繪圖以及查閱和使用文獻的綜合能力。其次，對于一些在機械原理課程中提到的比較抽象或者很少提及的概念有了一個認識，例如傳動比的分配，各種參數(shù)的選擇等，參數(shù)不同對結果的影響很大，甚至實現(xiàn)不了要求的運動動作。通過自己對各種參數(shù)的選擇，了解了這些參數(shù)的選擇方法。 最后，通過這一次的課程設計，我明白自己對本課程的很多概念沒有做到真正的理解，所以造成設計時的茫然。所以，這就要求我在以后的學習中，在理解概念的基礎上，把握課程的本質，踏踏實實學習專業(yè)知識，能做到學有所用。 參考文獻1 孔凌嘉，張春林。機械基礎綜合課程設計 北京理工大學出版社 20042 于