自动打印机课程设计

机械原理课程设计第1页共46页课程设计课程名称：机械原理学院：机械工程学院专业：机械制造姓名：学号：年级：2010级任课教师：2013年1月18日机械原理课程设计第2页共46页序机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要实践性教学环节，同时，又是机械类专业人才培养计划中的一个相对独立的设计实践，在培养学生的机械综合设计能力及创新意识与能力方面，起着十分重要的作用。机械产品的设计是对产品的功能、工作原理、系统运动方案、机构的运动与动力设计、机构的结果尺寸、力与能量的传动方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化为制造依据的工作过程。其中机械产品的功能、工作原理、系统运动方案、机构的运动与动力设计、机构的结构尺寸、力和能量的传递方式等设计内容是机械原理课程的教学内容。机械设计的努力目标是：在各种限定的条件下（如材料、加工能力、理论知识和计算手段等），按具体情况权衡轻重、统筹兼顾，设计出具有最优综合技术经济效果的机械，即作出优化设计。关键词：机构传动分析机构结构设计曲柄滑块凸轮机械原理课程设计第3页共46页课程任务设计书贵州大学机械工程学院机械原理课程设计任务书题号12自动打印机设计一、工作原理及工艺动作过程在某商品包装好的纸盒上，为了某种需要而在商品上打印一种记号。它的主要动作有三个：送料到达打印工位，然后打印记号，最后将产品输出。二、原始数据和设计要求（1）纸盒尺寸：长100～150mm、宽70～100mm、高30～50mm。（2）产品重量：5～10N；（3）自动打印机的生产率：80次/min；（4）要求机构的结构简单紧凑、运动灵活可靠、易于制造加工。三、设计方案提示（1）实现送料——夹紧功能的机构可以采用凸轮机构或有一定停机械原理课程设计第4页共46页歇时间的连杆机构。当送料、夹紧机构的执行构件将产品推至指定位置，执行构件停止不动，维持推紧力(前有挡块挤压)，待打印机构执行件打完印记后，被推走。（2）实现打印功能的机构可以采用平面连杆机构或直动(摆动)凸轮机构。（3）实现输出功能的机构可以采用与送料、夹紧机构相类似的机构。为简化结构，可考虑固定定位挡块，而将输出运动与送料运动的（4）自动打印机系统采用一个电机驱动主轴控制三个机构的执行构件完成各自的功能运动，如何将三个执行机构的主动件均固定在主四、设计任务（1）按工艺动作要求拟定运动循环图；（2）进行送料夹紧机构、打印机构和输出机构的选型；（3）机械运动方案的评定和选择：(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方案。（4）按选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画出传动方案图；（5）对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；（6）绘制系统机械运动方案简图；（7）对执行机构进行运动分析，画出运动线图；（8）编写设计计算说明书。机械原理课程设计第5页共46页目录第一节电动机的选择…………………………………………………7第二节功能原理设计…………………………………………………10第三节功能分解及工艺过程分解……………………………………111.功能分解………………………………………………………112.功能原理的工艺过程分解……………………………………12第四节根据工艺过程确定执行构件的运动形式……………………13第五节机构系统运动转换功能图……………………………………13第六节根据执行构件的运动形式选择机构…………………………14第七节创建机械系统运动方案………………………………………141.传动装置的选择与比较………………………………………151.1传动装置的类型及特点…………………………………151.2确定传动方案及确定原因………………………………162.机械系统运动方案的拟定与优选……………………………172.1备选方案…………………………………………………172.1.1送料机构……………………………………………172.1.2定位机构……………………………………………202.1.3打印机构……………………………………………232.1.4输出机构……………………………………………262.2确定最终传动方案及确定原因…………………………28机械原理课程设计第6页共46页3.机构系统运动方案转换功能表………………………………29第八节尺寸参数计算并创建机械系统运动方案……………………301.尺寸参数计算…………………………………………………301.1打印纸盒…………………………………………………301.2传动装置参数……………………………………………301.3送料机构…………………………………………………311.4打印机构…………………………………………………331.5定位机构（输出机构）…………………………………332.机械系统运动方案……………………………………………34第九节拟定运动循环图及运动分析…………………………………351.运动循环表……………………………………………………352.运动循环图……………………………………………………353.运动分析（送料机构）………………………………………36附录……………………………………………………………………37设计总结………………………………………………………………45致谢……………………………………………………………………46参考文献………………………………………………………………47机械原理课程设计第7页共46页第一节电动机的选择电动机是机械系统中的驱动部分，它为系统提供能量或动力，并将能量转换为系统需要的运动形式——转动，是机械系统中必不可少的，在机械系统方案中必须根据系统的特点、考虑和选择合适的电动机。对于驱动自动打印机工作的电动机的参数和性能的选择，我们应考虑到以下因素：①考虑到现场能源的供应情况，有电源的情况下，应尽可能选择电力驱动，因为它的成本低，控制操作方便，机械活动范围广；②考虑到原动件的机械特性和工作制度与工作机相匹配，电动机根据打印机在工作的频繁程度选取相应的工作制度（FC=15%~60%）；③打印机对电动机提出启动、过载、运转平稳性、调速和控制等方面的要求，需要保证打印头和加紧机构运转平稳；④考虑到工作环境的因素，应防爆、防尘、防腐蚀；⑤电动机应工作可靠、操作简单、维修方便；⑥为了提高机械系统的经济效益，选择电动机应考虑经济成本，电动机的额定功率必须满足负载需要，但也不能过大。对电动机来说所选电动机功率过大造成功率因素过低也是不经济的。常用电动机的结构特性、优缺点及应用范围见表1.1机械原理课程设计第8页共46页表1.1类型名称机构特征优缺点及应用范围一般异步电动机Y系列三相异步电动机该系列电动机能防止水滴，灰尘，铁屑或其他杂物侵入电机内部，它是我国近年来研制成功的节能型电动机运行可靠寿命长，使用维护方便，性能优良，体积小，质量轻，转动惯量小，用料省等适用于不含易燃，易爆或腐蚀性气体的场所和无特殊性能要求的机械上，如：金属切削机床，水泵，鼓风机，运输机械，矿山机械，搅拌机，农业机械，食品机械等YZ,YZR系列起重及冶金用三相异步电动机采用封闭式外部风冷机构具有较高的机械强度及过载能力，能承受经常的机械冲击及振动，转动惯量小，过载能力大，适用于经常快速启动及逆转，电气及机械制动的场合，还适用于有过负荷，有显著振动和冲击的设备，如：各种形式的起重，牵引机械及冶金设备的电力拖动变速异步电动机YD系列变极多速三相异步电动机是取代JD2O系列变级多速三相异步电动机的更新换代产品，其机械结构与Y系列相同具有双速，三速，四速三种调整范围，转速可逐级调节，适用于各式万能和专用金属切削机床，木工机床以及起重传动设备等需要多级调速传动的装置，还可驱动高频发电机，借以改变高频电动机的转速防爆异步电动机YB、JA2O系列防爆异步电机结构与Y系列相似，为了满足防暴，适当加固具有运行可靠，使用安全，寿命长，维修方便，性能优良，重量轻，体积小，转动惯量小和用料省等优点。适用于具有爆炸危险性混合物的场所电磁调速三相异步电动机YCD电磁调速三相异步电动机有组合式和整体式两种结构。这两种调速电动机均为防护式，空气自冷，卧式安装，且无碳刷，集电环等滑动接触部件具有结构简单，可靠，速度调节均匀平滑，无失控区，使用维护方便等优点。对于启动力矩高，惯性大的负载有缓冲启动的作用，同时有防止过载等保护作用。适用于恒转矩负载的速度调节和张力控制的场合。更适用于鼓风机和泵类负载场合。它广泛用于纺织，印染，水泥，造纸，印刷，食品，冶金，橡胶，塑料，制糖，搅拌，鼓风，水泵，纤维，线缆等工业部门，作动力，传输，自控用等直流电动机Z4系列直流电动机采用多角形结构，空间利用率高。定子磁扼为叠片式，磁极安装有准确定位，因而换向良好具有运行可靠，技术经济指标较高，用料省，体积小，质量轻，性能好，工艺先进合理，广泛用于金属切削机床和造纸，水泥，钢铁，染织等部门机械原理课程设计第9页共46页控制电机BF系列步进电动机步进电动机的机械角位移与脉冲数量严格成正比，以改变脉冲频率实现调速BF系列步进电动机具有定位精度高，同步运行特性好，调速范围宽，能快速启动，反转和定位等特点，广泛应用于数控机床，计算机外围设备，各种自动控制装置，自动调节仪表装置中作执行和驱动元件SL系列交流伺服电机SL系列交流伺服电机为鼠笼转子式两相伺服电动机其功用是将电信号转变为轴上的机械转矩。它具有良好的可控性，启动和制动迅速，无自转现象，电机运行平稳。转速随转矩的增加而均匀下降。本系列伺服电动机广泛用于自动控制随动系统和计算机技术装置中作执行元件SZ系列直流伺服电机SL系列直流伺服电机系电磁式直流伺服电机它具有机械特性，调节特性线性度好。调速范围广，启动转矩大等优点。广泛用于自动控制系统中作执行元件，亦可作驱动元件根据各种电动机特点和应用范围，以及设计的自动打印机的结构特点，工作环境等各方面的综合因素，我们选择的电动机及其参数如下表1.2表1.2型号功率/kw电流/A转速/(r/min)满载效率/%功率因数/(cos/)Y2-132S-637.496081.00.76堵转电流/实际电流堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩6．52.12.1机械原理课程设计第10页共46页第二节功能原理设计自动打印机的工作原理图如图2.1所示：图2.1此系统有送料机构1、定位机构、打印机构3-4-5-6、纸盒输出机构和减速传动机构等组成，由电动机驱动主轴上的几个执行机构，完成送料、定位、打印和送出的任务。电动机输出的转速经过减速机构将轴的转速减到主轴上执行机构需要的转速，再将轴的旋转运动通过不同的机构转换成各个执行构件所需的运动。如：通过曲柄滑块机构将转轴的旋转运动转换成曲柄滑块中滑块的往复移动，从而达到送料的功能；通过直动滚子推杆盘形凸轮机构将转轴的旋转运动转换成推杆的间歇往复移动，从而实现定位和送出两个功能；通过凸轮机构将转轴的旋转运动转换成推杆的间歇往复移动，从而实现打印功能；自动打印机的打印功能就是通过这些机构完成的。机械原理课程设计第11页共46页第三节功能分解及工艺过程分解1.功能分解：为了实现在纸盒上自动打印记号的总功能，可将总功能分解为如下功能：①纸盒送到打印机的工位的功能；②纸盒在打印工位定位功能；③纸盒的打印功能；④纸盒打印后输出功能；其功能逻辑图如3.1所示：图3.1纸盒上自动打印记号总功能纸盒在打印工位定位功能纸盒的打印功能纸盒打印后输出功能送料功能定位功能打印功能输出功能纸盒送到打印机的工位的功能机械原理课程设计第12页共46页2.功能原理的工艺过程分解：①纸盒送到打印机的工位的功能：用偏置曲柄滑块中滑块的往复移动，来实现送料的功能。如图3.2所示。图3.2②纸盒在打印工位定位功能：直动滚子推杆盘形凸轮机构的推杆的间歇往复移动，来实现定位功能。③纸盒的打印功能：通过凸轮机构的推杆的间歇往复移动，从而实现打印功能。④纸盒打印后输出功能：直动滚子推杆盘形凸轮机构的推杆的间歇往复移动，从而实现送出功能。图3.3能实现定位、打印和