1、湖南工業(yè)大學課程設計資料袋機械工程學院學院(系、部20152016 學年第 2 學期課程名稱機械原理課程設計指導教師職稱教授學生姓名專業(yè)班級學號題目自動蓋章機的設計成績起止日期2016年6 月20 日2016年6 月24 日目錄清單 機械原理設計說明書自動蓋章機起止日期:2016 年6 月20 日至2016年6月24 日學生姓名班級學號成績指導教師(簽字機械工程學院(部2016年6 月24 日目錄0.設計任務書 (11. 功能分解 (22. 機構(gòu)的選用 (23. 機構(gòu)的組合 (34. 方案詳述 (95. 機構(gòu)的設計 (106. 傳動方案設計 (147. 參考資料 (158. 總結(jié) (15湖南工

2、業(yè)大學課程設計任務書2015 2016學年第2 學期機械工程學院(系、部專業(yè)班級課程名稱:機械原理課程設計設計題目:自動蓋章機的設計完成期限:自2016 年6 月20 日至2016 年6月24日共1 周 指導教師:2016年6 月24 日一、功能分解為了實現(xiàn)在紙盒上自動打印記號的總功能,可將總功能分解為如下功能:紙盒送到蓋章的工位的功能;紙盒在蓋章工位定位功能;蓋章機的蓋章功能;蓋章后的輸出功能二、機構(gòu)的選用根據(jù)前述設計要求,并且根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟及相容性要求,確定運動的執(zhí)行元件紙張輸送機構(gòu),定位機構(gòu),蓋章機構(gòu),輸送機構(gòu),選用相應的機構(gòu)來實現(xiàn)各項運動的功能,。 三、機構(gòu)的組合紙張輸送機構(gòu)備選方案一

3、: 機構(gòu)特點:此方案采用凸輪機構(gòu)+搖桿滑塊機構(gòu),當凸輪的旋轉(zhuǎn)時,推桿將繞支架擺動,從而帶動滑塊在來回運擺動。通過將凸輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成滑塊的有急回運動的間歇往復運動來實現(xiàn)間歇送料的目的。優(yōu)點:凸輪的使用容易實現(xiàn)預期的運動規(guī)律,滑塊急回運動不明顯,對紙盒的沖擊小。缺點:凸輪的旋轉(zhuǎn)運動導致?lián)u桿的擺動角度較小,滑塊行程較短,對紙盒的撞擊速度不大,極易導致不能使紙盒送到預訂的打印工位,工作效率低。備選方案二: 機構(gòu)特點:此方案采用曲柄滑塊機構(gòu),當曲柄等速轉(zhuǎn)動時,從動件變速往復擺動,該機構(gòu)可在曲柄長度一定的情況下,使執(zhí)行構(gòu)件滑塊獲得較大的行程。通過將軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成滑塊的有急回特性的往復移動,可實現(xiàn)間

4、歇送料的功能。優(yōu)點: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(gòu)中的低副一般是幾何封閉,對保證工作的可靠有利。此機構(gòu)中滑塊在兩個極限位置時其瞬時速度為零,避免了當把紙盒送到工位出產(chǎn)生機械上的沖擊,從而避免了對紙盒的損害。此機構(gòu)被設置成偏置的,能實現(xiàn)快進慢回或慢進快回的運動特性。此設計中我們選擇快進慢回的運動特性。缺點:機構(gòu)的類型數(shù)據(jù)需精確,不然會對紙盒產(chǎn)生沖擊。定位機構(gòu):備選方案一: 構(gòu)特點:此方案通過上置的凸輪機構(gòu),推動滾子導桿,控制定位桿的伸出或縮進,從而控制物塊運動或靜止。優(yōu)點:凸輪機構(gòu)可以實現(xiàn)各種復雜的運動要求,而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。易

5、于控制,導桿的長度可以自由設定,凸輪的行程不致太大,便于加工制造。還可以控制輸出,作為輸出機構(gòu)。缺點:需要彈簧的拉伸才能保證推桿緊貼凸輪運動,有一定的能量損失。備選方案二: 機構(gòu)特點:此方案采用凸輪+連桿機構(gòu),通過將凸輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成定位桿的垂直方向的往復運動,從而實現(xiàn)對工件進行定位的目的。優(yōu)點:機構(gòu)簡單,便于制造,節(jié)約成本。由于凸輪的近休和遠休位置,可以在定位時停留一段時間,保證了打印的精度,避免了打印時物塊移動導致的打印不清晰或打印不明顯的現(xiàn)象。缺點:這樣的凸輪制造難度較大,而且易磨損,容易損壞凸輪,需經(jīng)常更換,也就增加了成本。凸輪的行程較大時,才能保證打印頭遠離工件一定的距離。蓋章機構(gòu)

6、:備選方案一: 機構(gòu)特點:此機構(gòu)由推桿滾子凸輪、彈簧和連桿等構(gòu)成。在此機構(gòu)中,通過凸輪+連桿機構(gòu)將轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成連桿的往復擺動,從而實現(xiàn)打印功能。優(yōu)點:機構(gòu)傳動路線較短,打印時可以產(chǎn)生一定的間歇,打印更清晰準確;通過主軸即可帶動打印,改變凸輪廓線即可改變打印時間,易于控制;加工簡單。缺點:打印時占用空間較大,也需彈簧拉伸作用使?jié)L子推桿緊貼凸輪運動。凸輪的行程不大時,打印時距離工件較小,形成較大時,凸輪尺寸較大,占用空間較多。打印頭下部需裝有重物,使打印頭垂直打印,否則打印時會出現(xiàn)摩擦痕跡。尺寸計算時有一定困難。備選方案二: 機構(gòu)特點:此方案采用凸輪連桿機構(gòu),將凸輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成打印桿的

7、垂直方向的往復運動,從而實現(xiàn)對機構(gòu)進行打印的目的。優(yōu)點:機構(gòu)簡單,便于制造,節(jié)約成本。由于凸輪的近休和遠休位置,可以在打印時停留一段時間,保證了打印的清晰度,避免了打印時一閃而過的打印不清晰或打印不明顯的現(xiàn)象。這樣的凸輪制造難度過不大,且不易磨損,也就不需要高強度的合金,節(jié)約了成本。凸輪的行程不用很大,就能保證打印頭遠離工件一定的距離。缺點:需要彈簧的拉伸才能保證推桿緊貼凸輪運動,有一定的能量損失。輸送機構(gòu):備選方案一: 機構(gòu)特點:此方案的輸出采用凸輪+連桿機構(gòu),通過將凸輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成連桿的旋轉(zhuǎn)擺動,來實現(xiàn)輸出的目的。優(yōu)點:機構(gòu)傳動路線短,輸出的速度相對較快。缺點:機構(gòu)的桿件形狀較為復雜,

8、計算較為困難,易出現(xiàn)打印位置不水平,使打印出現(xiàn)偏差。桿件需要完全的剛性,連接時也需要較緊,不能有錯位。桿件的分布設置難度較大,桿件的強度要求也較大。備選方案二: 機構(gòu)特點:此方案通過上置的凸輪機構(gòu),推動滾子導桿,控制定位桿的伸出或縮進,從而控制物塊運動或靜止。優(yōu)點:凸輪機構(gòu)可以實現(xiàn)各種復雜的運動要求,而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。易于控制,導桿的長度可以自由設定,凸輪的行程不致太大,便于加工制造。缺點:需要彈簧的拉伸才能保證推桿緊貼凸輪運動,有一定的能量損失。四、方案詳述最終方案:電動機選擇原因:1齒輪傳動機構(gòu)較為穩(wěn)定,傳動比穩(wěn)定。2蓋章處印章升程較小,根據(jù)杠桿原理采用凸輪機構(gòu)連接桿組較為合適。 3 紙

9、張輸送處用偏置曲柄滑塊機構(gòu)有急回特性,曲柄的回轉(zhuǎn)中心位于滑塊導路上方,這樣可以實現(xiàn),快速送料,慢速返回的性能,且能保證送料行程的距離。當滑塊把紙盒送到工位之前滑塊的運動速度是逐漸減小的而且送到工位時的瞬時速度為零,從而減少了機械沖擊對紙盒損害。4 用凸輪機構(gòu)連接三角形推塊,可同時實現(xiàn)輸出物料和固定當前印蓋物料,節(jié)省空間,簡化機構(gòu).5機構(gòu)簡單成本較低且易于裝配。五、機構(gòu)設計:紙張輸送機構(gòu):曲柄滑塊尺寸確定:在本機構(gòu)中設置行程速比系數(shù)K=2,偏距e=50mm ,滑塊行程為120mnm 。由公式11180+-=K K 可以求得,該曲柄滑塊的極位夾角=60,用作圖法求出曲柄AB ,連桿BC 的長度,:

10、 步驟一:作出行程長21C C =120mm ,作21C C 的垂直平分線,以21C C 的長為半徑畫圓,與垂直平分線交于點D ,作21C C D 的外接圓,則21C C 在圓上的任意對應角為=60 步驟二:,過1C 點作與21C C 距離為50mm 的直線與圓交于點A ,連接1AC 、2AC ,以A 為圓心,1AC 為半徑交AC 于點E 。 步驟三:作E C 2的垂直平分線,量取1/2E C 2的長度,以A 為圓心畫圓,交2AC 于2B 點,交1AC 的延長線于1B 點。 AB 的以從動錐齒輪的直徑不少于 86mm,即從動錐齒輪的齒數(shù)不可少于 29<36,故所選 的齒數(shù)合適。 蓋章機構(gòu)

11、：凸輪機構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)效率得出 10 次/ min，主軸轉(zhuǎn)速為 1.05rad/s。 打印凸輪的行程可任意設定，不可太大，否則將增加成本，本設計中取 H=10mm, 基圓半徑為 20mm,偏心距 e=0，近休角為 180 度，推程角為 60 度，遠休角為 60 度，回程角為 60 度。 定位機構(gòu)（輸出機構(gòu)） ：凸輪機構(gòu) 輸出時，紙盒推至一半以上將發(fā)生傾斜，如圖所示： 假設定位時，定位檔桿只擋到紙盒的一半位置，即 20mm,則輸出時，由于 （50 2 - 20 ） » 51 mm,故打印凸輪的行程需很大， 傾斜做用， 擋板需要上升的距離為 凸輪的行程不少于 51mm,本設計中取 H=60

12、mm。因基圓半徑增大，可見小壓力角， 從而改善機構(gòu)的傳動機構(gòu)的傳力特性，但系事機構(gòu)的尺寸也會增大，故取此凸輪 的基圓半徑為 60mm,偏心距 e=0， 近休角為 60 度， 推程角為 30 度， 遠休角為 210 度，回程角為 60 度。 13 六：傳動方案設計： 減速 3 減速 4 紙張輸送的往復移動 電動機 運動 分支 印章間歇往復移動 減速 1 減速 2 運動分支 定位機間歇往復移動 輸出機間歇往復移動 傳動裝置參數(shù)： 所選取的齒輪傳動的齒輪均為漸開線標準齒輪， 其模數(shù) m=3， 壓力角 a = 20° ， * 齒頂高系數(shù) ha = 1.0 ，標準直齒圓柱齒輪的頂隙系數(shù) c*

13、= 0.25 ，錐齒輪的頂隙系 數(shù) c* = 0.2 。 減速 1 為皮帶輪傳動，主動輪直徑為 130mm，從動齒輪的直徑為 390mm，傳 動比為 3。 減速 2 為標準直齒圓柱齒輪嚙合，主動輪齒數(shù)為 18，從動齒輪的齒數(shù)為 72， 傳動比為 4。 減速 3 為標準直齒圓柱齒輪嚙合，主動輪齒數(shù)為 18，從動齒輪的齒數(shù)為 72， 傳動比為 4。 減速 4 為標準直齒圓柱齒輪嚙合，主動輪齒數(shù)為 18，從動齒輪的齒數(shù)為 54， 傳動比為 3。 送料機構(gòu)采用錐齒輪，嚙合齒數(shù)均為 36 齒。 運動循環(huán)圖及運動分析： 1.運動循環(huán)表 14 輸送 定位 蓋章 輸出 2. 運動循環(huán)圖 送料 向下 停 停 推

14、出 停 退回 停 向上 向下 停 向上 停 停 推出 輸送 定位 蓋章 輸出 七、參考資料 1.機械原理 （第二版） 3.機械設計基礎課程設計 4.機械設計與理論 李柱國 朱理 編 高等教育出版社 編 張偉華 裘建新 華南理工大學出版社 鄧子龍 編 科學出版社 主編 高等教育出版社 科學出版社 2.機械設計課程設計朱文堅 黃平 孫德志 主編 5.機械原理設計課程設計指導書 八、總結(jié) 這次課程設計，是將自己大一大二學到的知識綜合起來， 根據(jù)實際要求來設 15 計自己的課題。他成功地將理論跟實際結(jié)合起來，但從本質(zhì)上講還不完善，畢竟 誰也不能保證設計的產(chǎn)品能一次性成功，只能靠后期不斷完善，就像羅馬不

15、能一 次完成一樣， 我們所需的就是在自己的基礎上不斷改進，一遍一遍地建立模型再 推翻它，如此反復才能讓自己的設計滿足性能要求。這次設計的是自動蓋章機， 主要是用來減少人力要求，以便人們更好地進行其他工作，取得更大經(jīng)濟利益。 蓋章機要求在不同類型的紙張上工作，并且要能夠自由改變蓋章位置，所以首先 就是要確定他的運動原理， 然后再進行工藝動作的分解， 通過運動確定機構(gòu)類型， 機構(gòu)類型的確定比較麻煩， 不僅要滿足預定運動規(guī)律要求，還要考慮位置及軌跡 要求，如果都能滿足，這時還要從性能、速度等方面考慮。將滿足要求的機構(gòu)組 合起來就能得到我們要求的產(chǎn)品。最后的就是進行尺寸設計了，比如齒輪模數(shù)， 按照設計要求每分鐘蓋章張數(shù)不少于 10 張，這就必須合理考慮齒輪的傳動比， 也就是模數(shù)來滿足要求了。 進行一次課程設計不僅能回顧以前的知識，而且還能加深理解，畢竟只有理 解之后才能跟好地運用， 遇到不懂的地方就需要去查找資料，或者從他人設計產(chǎn) 品中借鑒。這次課程設計，不僅讓我們把自己所學的知識運用到實際生活中去， 設計一些對社會有用的機構(gòu)，也讓我們深刻體會到團體合作的重要性，因為在以 后的學習和工作中， 靠我們自己個人的力量是遠遠不