机械原理 自动打印机课程设计说明书

河南科技大學机械原理课程设计说明书第1页一．设计题目自动打印机的设计1.题目简介此自动打印机是当产品包装好后，为了商品的某种需要而用来在包装好的纸盒上，打印一种记号的专用设备。它的主要动作有三个：纸盒送到打印工位；打印记号；然后将打印好的纸盒输出。2.设计参数（1）纸盒尺寸：长100～150mm，宽70～100mm，高30～50mm；（2）自动打印机的生产效率：80次/min。3.设计内容（1）打印机构①动作要求：将减速器输送来的匀速圆周运动转化为打印头的往复运动；②运动要求：动力特性好，并有急回特性。（2）送料机构要求与打印机构动作协调。（3）减速机构计算总传动比，分配各级传动比和确定传动方案组合方式。例如带传动和定轴轮系串连或采用行星轮系等；有自锁要求而功率又不大时，可采用蜗杆机构。对定轴轮系要合理分配各对齿轮的传动比，这是传动装置的一个重要问题，它将直接影响机器的外廓尺寸、重量、润滑和整个机器的工作能力，根据/inn总电执行，确定传动机构。二．方案构思及分析1.方案构思根据设计要求，打印机构和送料机构有多种实现方式，现列表如下河南科技大學机械原理课程设计说明书第2页表1偏置曲柄滑块机构直动推杆凸轮机构齿轮—连杆机构六杆机构直动推杆凸轮－摇杆滑块直动凸轮机构凸轮（直动）、连杆机构凸轮（摆动）、连杆机构√间歇机构√齿轮连杆机构√2.方案分析实现上述要求的机构组合方案可以有许多种，下面仅介绍其中的几例以供参考。（1）直动凸轮－摇杆滑块机构为打印机构和间歇机构为送料机构如图1所示，打印机构选择为凸轮和摇杆滑块的组合机构，适当的设计凸轮廓线可以满足工作要求，打印瞬间无冲击，机构有急回特性，摇杆滑块机构为放大机构，可以减小凸轮的尺寸。送料机构采用盘式的传动，由间歇机构控制，使其能在预定时间将工件推送到待打印位置。采用这种方式，优点是机构紧凑，使传动效率增大。由于机构的紧凑性，减少了占地面积。圆盘式的传动使送料更为平稳。图1打印机构方案号送料机构河南科技大學机械原理课程设计说明书第3页（2）六杆机构为打印机构和凸轮（摆动）—连杆机构为送料机构图2所示打印机构选为六杆机构，送料机构选择为凸轮和连杆机构。这种传动方案的优点是用凸轮和平面四杆机构传动，易实现运动规律，能达到所要的运动方式，对于经济方面也较便宜。缺点是送料，出料不连续快捷，使之效率降低。AEBCDFGHJKIL图2（3）齿轮—连杆机构为打印机构和齿轮—连杆机构为送料机构图3所示这种传动方式的优点是齿轮传动使之传动比恒定，送料平稳，用连杆来实现打印过程，容易实现传动要求。缺点是送料机构所需的空间过大，一方面造成经济方面的损失，一方面使盒子的摆放成为制约效率的一个问题。图3河南科技大學机械原理课程设计说明书第4页3.方案选择比较众多方案，选择图1所示直动凸轮－摇杆滑块机构为打印机构和间歇机构为送料机构。该方案的优点如上述。三．各机构的设计计算及分析1.打印机构（1）放大机构：①如图4所示：任作一直线，在上取12100EEmm；②选取DE长度，分别以1E2E为圆心，画圆弧；③在1D2D的垂直平分线上选取一点C；④分别在1DC2DC上选取在一条竖直线上的点1B2B，使1250BBmm；E1E2D2D1B2B1C96501001165925753图4河南科技大學机械原理课程设计说明书第5页按此设计的摇杆滑块机构放大系数2k。（2）凸轮机构：①基圆半径的确定:根据运动要求：动力特性要好：取30推；60回，见附录由程序可知，当500r时，1.28推；3.40回，满足要求，所以取500r。②滚子半径的确定：滚子半径的选取根据两点1）滚子半径取的过大，廓线会失真；2）从结构、强度方面考虑，滚子半径不能太小。所以根据经验公式0)5.0~1.0(rrr；取10rr②从动件运动规律的选取：根据打印机的性能要求，打印时应无冲击，所以在推程从动件的运动规律选取摆线运动规律，在回程无冲击要求，所以可选用等加速等减速运动规律，且要求在打印时，打印头与纸盒要有一定的接触时间，所以从动件要有一段远休止。根据打印机的效率得s/378.8弧度凸轮，可绘出凸轮运动规律曲线图如图5所示：036060150300v/mm/s270150750a/mm/s2210150750mm-6826-3860φ°φ°φ°360360503210300210384300270386096288306826图5河南科技大學机械原理课程设计说明书第6页③凸轮轮廓曲线:60°150°90°60°图6（3）打印头速度和加速度的分析B3B2B2B3vvv大小？√？方向垂直AB杆竖直向上沿AB杆方向DCCDvvv大小？√？方向竖直向下垂直AC垂直DCrB3B2KB3B2B2nB3τB3aaaaa大小？23ABl√2332BBv？方向垂直AB杆沿AB杆竖直方向垂直AB杆沿AB杆DCnDCCDaaaa大小？√CDl24？方向竖直方向√沿CD杆垂直CD杆其矢量图如图7所示：河南科技大學机械原理课程设计说明书第7页12345CDABpb3b3b2(b1)cd'dp'b3b'2b'3c'3d'dd'图72.送料机构（1）根据此打印机构的运动协调关系绘出此机构的运动循环图,如表2所示：表2蜗杆连续运动拨盘连续运动槽轮转停托盘转停凸轮回程近休推程远休凸轮转角()906015060时间()s0.18750.1250.250.1875河南科技大學机械原理课程设计说明书第8页（2）设计槽轮尺寸：根据前面的数据，可计算出槽轮的相关尺寸：4z，1n，100Lmm，5rmm，4bmmsin(/4SRL）=70.7hS≥（L-R-r）=36.4取55hmm12()2(10070.7)58.6dLS22()2(10070.75)48.6dLRr取1220dd（3）槽轮轮廓图：100202090°551070.770.72R53.72图8河南科技大學机械原理课程设计说明书第9页3.减速机构（1）方案确定：为了便于实现各个工艺动作的运动协调关系，要求设计的减速机构实现将一个电动机输出的运动，分几路分别输送到执行机构。可以有如图9；图10两种方式。151716181920131211109876图9比较这两种方式可知，图10的方式更加紧凑合理，所以选择此方案。拨盘槽轮图10（2）传动比的确定：因为是低转速小功率，所以驱动电机选为Y90S-4，转速为1400/minnr电，分两路分别传给凸轮机构，槽轮机构。凸轮的转速和拨盘的转速相同，80/minnr工。可算得河南科技大學机械原理课程设计说明书第10页35/2i总。可分配传动比为35/2i蜗轮蜗杆，1i齿轮。则蜗杆头数1z取2，蜗轮齿数2z取35。两锥齿轮只用来改变方向，不改变传动比，所以取1230zz锥锥＝。河南科技大學机械原理课程设计说明书第11页四．参考文献（1）孙桓陈作模葛文杰.机械原理.高等教育出版社（2）濮良贵纪名刚.机械设计.高等教育出版社（3）王昆何小柏等.机械设计课程设计.高等教育出版社（4）邹慧君等.机械原理课程设计手册.高等教育出版社河南科技大學机械原理课程设计说明书第12页五．设计小结经过一星期的设计，我收获很多。这次设计使我在多方面得到了提高。首先使我加深了对机械原理这门课的理解。我也深深体会到，知识只有会运用了才是真正掌握了，也才是你的。以前我在工作学习中总是忽略基础知识的学习，经过这次设计我意识到了自己的基础还很不扎实。以后一定要加强基础知识的学习。通过这次设计，我掌握了方案分析的正确方法，这很利于我以后的工作和学习。这次设计还使我的计算机水平有了一定的提高。通过编程判断压力角，画凸轮廓线及包络线，使我达到了可以熟练运用VB的程度。而且这次设计还提高了我的CAD绘图及使用word的能力。这次设计使我学会了，在遇到问题时，如何查阅相关的技术资料，独立解决问题的能力。总之，这一星期的设计，使我受益匪浅。