2022年“机械原理”课程设计_自动打印机的设计.docx

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1、精品学习资源“机械原理 ”课程设计自动打印机地设计目录0.课程设计任务书 21.设计题目 32.工作原理和工艺动作分解43.执行机构选型 54. 工艺动作和谐设计，并拟定运动循环图65. 机构运动方案地挑选和评定96. 机械传动系统地速比和变速机构127.机构运动简图 138.主要机构地尺度设计 149.主要机构速度与加速度分析1810.参考资料 2011.设计总结及感悟 20机械原理课程设计任务书2021 学年第一学期机械工程学院机械大类专业机械 1104班课程名称：机械原理课程设计设计题目：自动打印机地设计完成期限：自2021 年 6 月 20 日至 2021 年 6 月 27 日共1 周

2、欢迎下载精品学习资源一、工作原理及工艺动作简介在某商品包装好地纸盒上，为了某种需要而在商品上打印一种记号.它地主要动作有三个：送料达到打印工位，然后打印记号，最终将产品输出.二、原始数据及设计要求1）纸盒尺寸：长100 150mm 、宽 70 100mm、高 30 50mm； 内2）产品重量 5 10N ；容3）自动打印机地生产率是80 次/min ；及4）要求机构地结构简洁紧凑、运动敏捷牢靠、易于制造加工.任三、设计任务务 任务：对设计题目进行工作原理和工艺动作分解；依据工艺动作和和谐要求拟定运动循环图；进行执行机构选型；构思该机械运动方案；进行地挑选和评定，确定机械运动地总体方案；依据任务

3、书中地技术参数，确定该机械传动系统地速比和变速机构，作出机构运动简图；对相关执行机构地详细尺度进行分析与设计 .要求有设计说明书一份（ 15 页），相关图纸 1 2 张.（有条件地要求用三维动画表述） .起止日期工作内容进度203.6.202021.6.21工作原理分析、工艺动作分析、执行机构选型和拟定安2021.6.222021.6.23运动规律和运动和谐设计、绘制运动循环图排2021.6.242021.6.26机构尺度设计、运动分析、动力分析、绘制机构运动方案简图2021.6.272021.6.27整理设计说明书、设计小结主要1、朱理主编，机械原理，高等训练出版社参2、戴娟主编，机械原理课

4、程设计，高等训练出版社考资料指导老师（签字）：银金光2021 年 6 月 6 日1. 设计题目平压印刷机地设计1.1 、设计原理在某商品包装好地纸盒上，为了某种需要而在商品上打印一种记号.它地主要动作有三个：送料达到打印工位，然后打印记号，最终将产品输出.1.2 、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） 自动打印机地生产率是80 次/min ；4） 要求机构地结构简洁紧凑、运动敏捷牢靠、易于制造加工.欢迎下载精品学习资源1.3 、设计任务1） 依据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

5、出机构及其相互连接传动地选型；3） 机械运动方案地评定和挑选；4） 按选定地原动机及执行机构运动参数拟定机械传动方案，安排传动比，并画出传动方案；5） 对传动机构和执行机构进行运动尺寸运算；6） 画出机构运动简图；7） 对执行机构进行运动分析，画出运动线图，进行机构运动模拟仿真；8） 编写设计运算说明书.2. 工作原理和工艺动作分解2.1 、工作原理依据自动打印机地工艺动作过程，可知，其应当具有一个供打印用地图章、三个执行构件 装有纸盒地料斗往复送料、打印机构地来回打印记号、输出机构使打印完记号后地纸盒输出 、机架 .所以自动打印机地工作过程是：装夹好原料纸盒 输送原料机构将纸盒送到打印工作台

6、上 打印机构打印记号 最终将产品输出 .2.2 、工艺动作分解依据上述分析工艺动作分解可分为以下几个过程：（ 1）装夹原料 手动装夹纸盒至料斗；欢迎下载精品学习资源（ 2）输送原料 采纳凸轮机构或有肯定停留地连杆机构；（ 3）打印记号 采纳曲柄滑块机构或连杆机构；（ 4）输出产品 采纳凸轮机构或连杆机构；（ 5）取出产品 认为取出堆于仓库 .由于我们机械课程设计无需考虑取出装夹原料和取出产品，所以我们只需考虑平压印刷机工艺动作地三个执行动作：（ 1）输送机构 来回输送原料；（ 2）打印机构 来回打印记号；（ 3）输出机构 输出产品 .3. 执行机构选型印头曲柄滑块机构凸轮机构优点面接触，所以受

7、地压力小， 磨损轻，制作简洁，可获得较高地加工精度只要设计适当地凸轮地轮廓 曲线，从动件可以获得任意 预 定 地 运 动 规 律 ， 结 构 简单、紧凑缺点有可能会产生自锁，不适合于高速地运动，效率比较低由 于 是 高 副 接 触 、 比 压 较大，抑郁磨损，轮廓外形复杂，制造比较困难3.2、打印机构地选型油辊曲柄滑块机构优点结构简洁，制作精度低，可缺点占用地空间比较大，转速不3.1、输送机构地选型欢迎下载精品学习资源凸轮机构槽轮机构承 受 较 大 地 压 力 ， 装 配 简洁，适合于低速运动只要设计适当地凸轮地轮廓 曲线，从动件可以获得任意 预 定 地 运 动 规 律 ， 结 构 简洁、紧凑

8、结构简洁，外形尺寸小，工 作 可 靠 ， 能 准 确 地 控 制 转角，机械效率高是很稳固由 于 是 高 副 接 触 、 比 压 较大，抑郁磨损，轮廓外形复杂，制造比较困难起动和停止加速度变化大， 具有柔性冲击，且随着转速地增加或槽轮数地削减而加剧欢迎下载精品学习资源3.3、输出机构地选型当油打印完记号后，为了保证能够连续生产打印，此时地产品要准时输出，因此，适合采具有肯定停留功能地机构.油盘优点缺点欢迎下载精品学习资源连杆机构凸轮间歇机构所受地压力小，磨损轻，制作简洁，可获得较高地加工精度只要设计出凸轮轮廓，可以使从动盘获得预期地运动规律，能减小动载荷和防止冲击.有可能会产生自锁，不适合于高

9、速地运动，效率比较低加工成本搞，对装配、调整要求严格欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源4.1 输送机构送料到工作台4. 工艺动作和谐设计，并拟定运动循环图欢迎下载精品学习资源200mm18019060120180240300360欢迎下载精品学习资源4.2 打印机打印记号50mm601201802403003604.3 输出机构地尺度设计输出机构，将纸盒从打印工作台上推出去，并输送出去.由于物料在打印记号时需要夹紧，在定位夹紧时，送料方向有一块挡块，从结构简化角度考虑，输出运动可与送料地方向相互垂直.此时需要考虑地是输出机构不与送料机构和打印机构发生相互干涉.欢迎下载精品学习资源6012

10、01802403003604.4 平压印刷机地三种形式运动循环图送料前进送料后退打印近休推程远休，打印记号回程输出后退前进未遇到纸盒前进将纸盒推出去欢迎下载精品学习资源前进送料后退机构远休推程回程打印机构近休欢迎下载精品学习资源输出后退机构推走纸盒前进欢迎下载精品学习资源6012018024030036060输出机构后退推程近休送料前进0180 打印后退回程输出机构前进240 5. 机构运动方案地挑选和评定欢迎下载精品学习资源方案一：方案分析：送料机构：利用包装纸盒自身重量通过传输桶并利用圆柱凸轮间歇机构带动其 传输到打印工位 .夹紧机构：利用托盘上地凹陷来固定产品，使之当高速运转时，产品不被

11、甩出 .依据打印地产品尺寸设定工作台地凹陷面积.这个方案地优点是：送料机构和输出机构都在一个圆盘上，这个圆盘相当于一个工作台在推料地同时打印记号，这样不但节约了空间，而且仍缩短了打印周期，从而提高了生产效 率.缺点是：加工成本高，对装配、调整要求严格.槽轮地制作复杂，起动和停止加速度变化大，具有柔性冲击，且随着转速地增加或槽轮数地削减而加剧方案二：欢迎下载精品学习资源方案分析：送料机构：采纳皮带轮机构，通过槽轮带动皮带轮作间歇性转动；打印机构： 采纳凸轮掌握驱动式间歇打印机构，凸轮运动分推程、远休、回程、近休四个阶段；在远休时，皮带轮静止，打印头停留在原料盒上，进行打印工作，油墨充分地打印到纸

12、盒上； 在近休时，打印头停留在初位置同时供墨系统又向打印头补充油墨，以保证打印机构能够连续地工作 .这个方案地优点： 1）此方案将三个机构（送料、打印、输出）结合在一起，很大程度上节约了空间； 2）在原料盒地加工过程中，原料盒始终在皮带轮上，极大地提高了生产效率；3） 三个机构地传动轴可以奇妙地结合在一起，设计简洁，同时在工作地过程中对机器地损害也较小 .缺点是：结构比较复杂，槽轮地制作复杂，起动和停止加速度变化大，具有柔性冲击，且随着转速地增加或槽轮数地削减而加剧方案三：打印机构欢迎下载精品学习资源送料筒A可移动挡板纸盒从这滑出BC送料机构输出机构CAB方案分析：1） 送料机构曲柄滑块机构将

13、纸盒推动到打印工作台；2） 与此同时凸轮运动分近休、推程、远休、回程四个阶段；在近休时，打印头停留在初位置同时供墨系统又向打印头补充油墨，以保证打印机构能够连续地工作，在远休时， 皮带轮静止，打印头停留在原料盒上，进行打印工作，油墨充分地打印到纸盒上；3） 当打印机构离开纸盒时，输出机构也是通过曲柄滑块机构，将纸盒垂直方向推出去.方案比较：通过比较方案一、方案二和方案三，我们可以得出方案三才是运动性能、工作性能、 经济型最好地一个方案.曲柄滑块机构地应用使机构传动平稳，用简洁地机构完好地实现整个工艺过程 .最终选定方案三 .6. 机械传动系统地速比和变速机构6.1 机械传动系统地速比由自动打印

14、机地设计要求可知通过传动系统使其具有80 次/mim 地打印记号才能就，传动轴每分钟转过地次数为nn=80 次/min ； 假定电动机转速：欢迎下载精品学习资源N=910r/min ； 就自动打印机地总速比为：i=910/ （ 80）=11.3756.2 变速机构由自动打印机地总速比为11.375 可得：第一级采纳带传动减速，其速比为2.84375； 其次级采纳单级直齿圆柱齿轮传动，传动比为4.7. 机构运动简图595打印机构欢迎下载精品学习资源300152送110190料筒100EF可移动挡板纸ABC送料机构20020输出机构盒滑出84C A36B AAA图示位置为在传动轴转过=180时位置

15、置：由于纸盒地长度为100-150mm ，而其中心到打印工作台位置置固定不变，所以在打印长度为 150mm 地纸盒时， AB 杆只要伸长25mm 即可，因此将 AB 杆做成可变动地杆，就AB 杆地长度范畴为 110 135mm.由于纸盒地高度为30-50mm ，要使打印机构能够在纸盒上表面打印出记号，只需将EF 杆伸长 20mm 即可，因此将EF 杆做成可变动地杆，就EF 长度范畴为 100-120mm.机构地各尺寸如图中所示.8. 主要机构地尺度设计8.1 送料机构尺度设计方案中用对心曲柄滑块机构和送料筒实现送料功能，依据设计要求纸盒尺寸：长100 150mm 、宽 70 100mm、高 3

16、0 50mm.取用最大纸盒长度和宽度150mm*100mm，就为了防止纸盒于送料筒边缘地摩擦，设计尺寸为 152mm*102mm.欢迎下载精品学习资源300152送Bb235料筒a15C图 1A假定取 A 点到送料筒左边地距离为300mm，滑块地长度为235mm，宽为 100mm，高为 30mm， C 点具滑块左端15mm.为了防止连杆于送料筒产生运动干涉，取当曲柄滑块显现在最右极限位置时，连杆地C 点刚好在送料筒左边边缘.即： a+b=300mm取当曲柄滑块显现在最左极限位置时，滑块地最右端离刚好在送料筒左边边缘.即 b-a=300-220得出： a=110mmb=190mm所以 AB 杆地

17、长度设计为 110mm， BC 杆设计地尺寸为 190mm.8.2 打印机构尺度设计凸轮掌握驱动式间歇打印机构，打印头位于凸轮机构从动件下端，在弹簧地作用下凸轮与从动件保持接触 ,打印机头随从动杆作上下往复运动，对包装产品进行商标打印.其循环设计步骤，主要是设计齿轮地轮廓曲线.欢迎下载精品学习资源依据打印机构地工作运动和打印工艺过程地需要，打印头地工作运动循环由以下四个区段组成：即： 1-（近休）打印头在初位置停留，供墨装置为其加墨.2-（推程）打印头向包装产品德进运动；3-（远休）打印头在包装产品上停留，即打印商标； 4-（回程）打印头打印终止后，向初始位置返回行程；确定工作机构运动循环各区

18、段主轴转过地角度，依据打印工艺要求：假设各区间段所用地角度如下： 1=60 2=120 3=60 4=120 主要尺寸地确定：a. 依据实际工作情形，取推程h=50mm.b. 凸轮机构地压力角，工程上要求最大压力角 ，直动推杆： =30 c. 凸轮地基圆半径地确定利用诺模图确定基圆半径，对于对心直动滚子推杆盘形凸轮机构， 0=120， h=50mm, 推杆以正弦加速度运动，要求: =30 作.图得 :h/ro=0.89, 就ro50/0.89=56.18mm ，因此我们取 ro=60mm.第一，按肯定地比列u，做出凸轮位置移图如下图所示，并分别将转角，60180区间和 240360区间平均分成

19、 6 份，如图 .欢迎下载精品学习资源567849310211112116022334455661807788120240991100 1111 1122300360选取同样地比列大小，做出基圆，然后在位移图上分别量取4 ，.如下图所示：1-1 ,2-2 ，3-3 ， 4-65476354873892219110111012111211223 4 5用光滑地曲线连接1、2、3、4、5即可得到凸轮地轮廓曲线.欢迎下载精品学习资源8.3 输出机构尺度设计输出机构，将纸盒从打印工作台上推出去，并输送出去.由于物料在打印记号时需要夹紧，在定位夹紧时，送料方向有一块挡块，从结构简化角度考虑，输出运动可与

20、送料地方向相互垂直.从左往右看，输出机构地简图如下所示：2001006020ACbaB如图，由于纸盒是对称地，所以只要纸盒地重心脱离了工作台就行. 假设取 A 点到到纸盒重心地距离为200mm，当滑块地长度为100mm 当滑块达到一个极限位置时刚好把纸盒推出去有： a+b=120mm输出机构在运动时要防止与打印机构和送料机构产生干涉，由前面地运动循环图可知，纸盒地最小宽度为50mm，最大宽度为100mm ，就应取最大极限时为50mm，假设其在主轴转过 240时，距离纸盒中心为60mm.有：（ a*sin60 ） 2= b2-60+a*cos60 2可得出： a=36mmb=84mm9. 主要机

21、构速度与加速度分析下图是传动轴转过180时，机构地各个位置：欢迎下载精品学习资源DABV bCMV eFE由自动打印机地打印才能n=80 次/min 可知传动轴地转速为 n=80r/min大小 ？ ？ 方向 任意取一点 P，做出 p b 使其方向和大小都等于地大小和方向，如下图所示：Pc欢迎下载精品学习资源b由上图可知， C 点地速度=0 m/s同理：大小：？ ？ 方向： 就有 :=0 m/s由于主轴是匀速转动，就有:10. 参考资料1 朱理机械原理北京：高等训练出版社，2021 ： 15-2002 邹慧君机械原理课程设计北京：高等训练出版社，2021： 15-250欢迎下载精品学习资源11.

22、 设计总结及感悟虽然在这一个星期里，天气很不如人意，每天气温基本上都达到了38、39. C，但是在我克服各种困难，在我地努力下，我最终将自动打印机课程设计做完了.虽然我完成了这次作业，但是我觉得，我地设计在许多方面，仍是不足地.比如说：设计地自动打印机要能够打印各种尺寸地纸盒，我地方案仅仅是将原动杆件地尺寸设计为能够伸长和压缩，但我觉得这个方案在现实生产中有一点不现实；仅仅是设计出了各种机构，但是与主轴地连接，以及齿轮地减速等仍是没有设计出来，仍有等等不足.虽然我地设计有许多不足，以及仅仅是用了一周地时间来做课程设计，但是我觉得我仍是有许多收成地：（ 1）、第一，我觉得，最直接地收成是，对机械

23、原理这门课程有了更深一步地了解把握了平面机构地运动分析、平面连杆机构地设计以及凸轮轮廓曲线地设计，等等.（ 2）、其次，我对大一时学习地制图软件AutoCAD ，有了很大地复习，对这个学期学习地Pro/E，有了更进一步地把握，对于机械同学来说，这些制图工具软件是必需要把握地 .（ 3）、对于高校生来说，我们在课堂上，学习到地东西，那是少之又少地，而且往往是不够地 .虽然我们也已经有过好几次实习了，但是我觉得啊，以前地实习，我仅仅是处处看看、逛逛.从来没有像这次做课程设计那样，在遇到困难后，自己动脑、认真、认真地分析和解决这些问题.我发觉我在许多方面地学问仍是很欠缺地，体会仍是很不足地 .（ 4）、我仍有一个收成就是，在课程设计中我发觉，我们空有理论学问对于解决实际问题是不足地，我们将学过地相关学问联系实践，在实践中发觉问题，解决问题， 在实践中成长 .欢迎下载