課程設計說明書題目：自動打印機機構設計院（系）：機電工程學院專業：學生姓名：學號：指導教師：職稱：講師2009年1月16日目錄TOC\o"1-3"\h\u目錄 I1題目 1設計題目 1設計任務及要求 1設計數據 1運動方案構思及提示………13運動方案 24運動循環圖 65設計計算 7電動機的選擇 7渦輪蝸桿機構設計 7齒輪機構設計 7圓柱凸輪間歇機構設計 8打印凸輪機構設計 86打印機構運動曲線分析 97總結…………11參考文獻 12一、題目：自動打印機機構設計二、設計題目以及任務設計題目設計自動打印機機構。2.1.1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的工作原理及工藝動作如圖所示該系統由電機驅動主軸上的三個執行機構，完成送料、夾緊和打印、輸出的任務。自動打印機系統的系統功能圖如下所示。自動打印機系統送料、加緊自動打印機系統送料、加緊打印輸出執行構件作間隙運動執行構件作間隙運動執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設計任務及要求1）本題設計的時間為一周。2）根據功能要求，確定工作原理和繪制系統功能圖。3）構思系統方案（至少兩個以上），進行方案評價，選出較優方案。4）按工藝動作過程擬定運動循環圖。5）對傳動機構和執行機構進行運動尺寸設計。6)繪制系統機械運動方案簡圖。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。設計數據1）待打印產品尺寸，長100mm，寬70mm2）產品重量，約5-10N3）自動打印機的生產率，80次/min。運動方案構思提示1）實現送料-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、夾緊機構的執行構件將產品推至指定位置，執行構件停止不動，維持推緊力（前有擋塊擠壓），待打印機構執行件打完印后，被推出。2）實現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）自動打印機系統采用一個電機驅動主軸控制三個機構的執行構件完成各自的功能運動，如何將三個執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。三、運動方案方案1：機構簡圖如下方案分析：此方案采取的是用偏心凸輪和若干個連桿構成的。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預期的運動規律。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。（2）在連桿機構運動中，連桿所產生的慣性力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。2、方案2：機構簡圖如下傳動部分采取槽輪機構，平面圖如下方案分析：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，能準確控制轉動的角度。缺點：槽輪的配合要求比較高。槽輪的轉角大小不能夠調節，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。3、方案3：機構簡圖如下帶動部分為凸輪式間歇運動機構。其平面圖如下方案分析：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間歇運動機構來帶動，使之實現間歇運動；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，節約使用空間。缺點：加工成本高，對裝配、調整要求嚴格。綜上所述，根據技術、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到打印工位.。夾緊機構：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。四、運動循環圖在同一時間段，工作轉臺與打印機構的同步化循環圖如下圖所示（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五設計計算電動機的選擇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-41400渦輪蝸桿機構設計齒數模數（mm）壓力角（0）直徑（mm）螺旋角蝸輪35520175蝸桿452090齒輪機構設計序列號齒數模數（mm）壓力角（°）直徑（mm）齒輪1262065齒輪2262065齒輪3262065齒輪45220130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柱銷直徑柱銷數主動凸輪直徑R1°135508100打印凸輪機構設計（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（°）50306060120120六、打印機構運動曲線分析。推程段：推桿推程運動方程為S=h[(δ/δ0)–sin(2πδ/δ0)/(2π)]V=πw[1-cos(2πδ/δ0)]/δ0a=2πhw2sin(2πδ/δ0)/δ02凸輪主要用于帶動打印頭的運動，而物料的長、寬、高為：100mm×70mm×30mm，參考可取推桿行程h=50mm結合運動循環圖得δ0=120°，已定條件n=80(r/min)所以得出以下數據凸輪升程段：滑塊的位移分析滑塊的速度分析滑塊的加速度分析由以上數據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。七、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，各種參數的選擇等，參數不同對結果的影響很大，甚至實現不了要求的運動動作。通過自己對各種參數的選擇，了解了這些參數的選擇方法。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，踏踏實實學習專業知識，能做到學有所用。參考文獻孔凌嘉，張春林。機械基礎綜合課程設計北京理工大學出版社2004于惠力，張春宜，潘承怡.機械設計課程設計[M].北京：科學出版社，2007.劉躍南機械系