機(jī)械原理設(shè)計(jì)自動(dòng)打印機(jī)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)打印機(jī) 院 系： 工學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 年 級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 小組成員： 2012年1月目錄一機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的與任務(wù) 3二課程設(shè)計(jì)任務(wù)書4三課程任務(wù)設(shè)計(jì)分析5四機(jī)械運(yùn)動(dòng)的構(gòu)思與設(shè)計(jì)5 五整體設(shè)計(jì)方案運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖11六方案設(shè)計(jì)的比較13七設(shè)計(jì)心得體會(huì)15八參考文獻(xiàn)16附CAD二維簡(jiǎn)圖，Pro/E三維立體結(jié)構(gòu)圖電子版一 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的與任務(wù) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的是使學(xué)生較全面、系統(tǒng)地掌握和深化機(jī)械原理課程所學(xué)的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生“初步具有擬定機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案、分析和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的能力”及“增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械技術(shù)工作的適應(yīng)能

2、力和開發(fā)創(chuàng)造與創(chuàng)新能力”的一種手段。其目的是：（1）.以現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬定與設(shè)計(jì)為主線，將機(jī)械原理課程中分散基本理論與方法聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握。（2）.使學(xué)生在討論機(jī)械運(yùn)動(dòng)多的變換與傳遞及力的傳遞的過程中，對(duì)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力分析與設(shè)計(jì)有一個(gè)較完整的概念。（3）.進(jìn)一步提高學(xué)生的繪圖，運(yùn)用計(jì)算機(jī)和技術(shù)資源的能力。（4）.通過編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書，培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)，歸納，總結(jié)，獨(dú)立思考的能力。機(jī)械設(shè)計(jì)的任務(wù)是按照給定的機(jī)械總功能的要求，分解形成分功能，再進(jìn)行機(jī)構(gòu)的選型與組合；設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)的若干運(yùn)動(dòng)方案中，對(duì)各運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行對(duì)比和選擇；對(duì)選定方案中的機(jī)構(gòu)（如連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)

3、、凸輪機(jī)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)、其他常用機(jī)構(gòu)等）進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)；制定機(jī)構(gòu)運(yùn)功循環(huán)圖；設(shè)計(jì)飛輪；進(jìn)行機(jī)械動(dòng)力分析。二 課程設(shè)計(jì)任務(wù)自動(dòng)打印機(jī) 1. 工作原理及工藝動(dòng)作過程在某商品包裝好的紙盒上，為了某種需要而在商品上打印一種記號(hào)。它的主要?jiǎng)幼饔腥齻€(gè)：送料到達(dá)打印工位，然后打印記號(hào)，最后將產(chǎn)品輸出。 2.原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求（1）紙盒尺寸：長(zhǎng)100150mm、寬70100mm、高3050mm。（2）產(chǎn)品重量：510N；（3）自動(dòng)打印機(jī)的生產(chǎn)率：80次/min；（4）要求機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、運(yùn)動(dòng)靈活可靠、易于制造加工。3.設(shè)計(jì)方案提示 （1）從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化考慮將送料夾緊機(jī)構(gòu)合為一體，可以采用凸輪機(jī)構(gòu)或有一定間歇運(yùn)動(dòng)

4、的連桿機(jī)構(gòu)。 2)打印機(jī)構(gòu)可以采用平面連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)。3)輸出機(jī)構(gòu)可以采用連桿機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)。 4)由于定位夾緊時(shí)在送料方向有一擋塊，從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化考慮，輸出運(yùn)動(dòng)可與送料運(yùn)動(dòng)的方向互相垂直。如何使三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原動(dòng)機(jī)在一根主軸上是需要認(rèn)真考慮的。三.課程任務(wù)設(shè)計(jì)分析 自動(dòng)打印機(jī)的工作主要有三個(gè)步驟，即送料到打印臺(tái)，打印商標(biāo)，將打印好的商品送出，進(jìn)行下個(gè)商品的打印?？紤]到商品的尺寸有不確定性，所以我們必須要考慮到對(duì)不同大小的商品要有精確地定位和打印頭的長(zhǎng)度，對(duì)于不同的商品有不同的調(diào)節(jié)來(lái)進(jìn)行定位打印。自動(dòng)打印機(jī)功能自動(dòng)送料功能自動(dòng)輸出功能自動(dòng)打印功能四機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)思與設(shè)計(jì)1.電動(dòng)機(jī)的選擇 選擇的電動(dòng)

5、機(jī)的額定功率必須滿足負(fù)載要求，而且必須保證在啟動(dòng)時(shí)可以順利地運(yùn)行。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求每分鐘必須完成80個(gè)零件（80次/min），那么就要求我們對(duì)電動(dòng)機(jī)必須要減速，所以我們選擇的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能太高，否則在減速過程中會(huì)帶來(lái)不必要的麻煩，造成機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的過分龐大和制造成本的顯著增加。通過查閱資料，轉(zhuǎn)速選擇960r/min較為適合，可以保證運(yùn)行的穩(wěn)定性，另外轉(zhuǎn)速也不太高，傳動(dòng)比也較為容易計(jì)算(i=960/80=12/1)。經(jīng)過多方面的考慮我選960轉(zhuǎn)/min的電動(dòng)機(jī)。型號(hào)為Y2-132S-6型號(hào)功率/kw電流/A轉(zhuǎn)速/(r/min)滿載效率/%功率因數(shù)/(cos/)Y2-132S-637.49608

6、1.00.76堵轉(zhuǎn)電流/實(shí)際電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩652.12.12.自動(dòng)送料功能 自動(dòng)送料功能采用有間歇運(yùn)動(dòng)的槽輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。CAD二維圖Pro/E三維立體圖 槽輪機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng)可以有效的實(shí)現(xiàn)送料到工作臺(tái)上，打印頭的正下方，等待的打印頭的打印。打印結(jié)束后又可以將商品有效的撤離打印工作臺(tái)，最終實(shí)現(xiàn)送料打印輸出。由于打印機(jī)需要完成對(duì)不同尺寸商品都進(jìn)行打印的功能，所以就必須考慮對(duì)不同尺寸的商品進(jìn)行定位。我們把統(tǒng)一尺寸的商品分成一類，同一類商品一次打印完，對(duì)打印機(jī)只需進(jìn)行一次調(diào)整。設(shè)計(jì)了如下的定位： Pro/E三維立體圖 對(duì)于不同尺寸的商品,我們首先將商品進(jìn)行分類,將同一尺寸的商品

7、分成一類,然后再按分類打印商標(biāo)。同一尺寸的商品只需要進(jìn)行一次調(diào)整定位即可。即在未打印時(shí)將商品放在打印臺(tái)上，調(diào)整打印臺(tái)上的擋板，將商品夾持穩(wěn)，但不要緊夾持住商品，否則打印完后不能將商品正常輸出和下一次打印時(shí)商品不能正確到達(dá)打印工作臺(tái)上。3.自動(dòng)打印功能 自動(dòng)打印功能采用偏心輪裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。Pro/E三維立體圖打印裝置考慮到商品的高度有所不一致，所以打印頭的連桿設(shè)計(jì)成伸縮式的，可以根據(jù)商品的高度來(lái)調(diào)節(jié)打印桿的長(zhǎng)度。如圖：Pro/E三維立體圖對(duì)于不同尺寸的商品，它的高度不一致，將打印連接桿設(shè)計(jì)成伸縮式的，可以對(duì)不同尺寸的商品進(jìn)行調(diào)整。通過螺釘來(lái)固定伸縮桿的位置，調(diào)整后只要將螺釘擰緊，就可以固定打印頭打

8、印商標(biāo)。4.自動(dòng)輸出功能商品自身所具有的重力功能，當(dāng)商品轉(zhuǎn)到?jīng)]有底板支撐時(shí)，商品就會(huì)自動(dòng)掉出，進(jìn)入到商品輸出槽中，最終輸送出打印機(jī)。如下圖： Pro/E三維立體圖五整體設(shè)計(jì)方案運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 1工作原理： 打印頭的工作：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過兩條V帶傳動(dòng)，帶動(dòng)減速齒輪減速，減速齒輪帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，偏心輪就帶動(dòng)打印頭做上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)打印功能。工作臺(tái)的工作：另一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)通過減速就帶動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)做間歇運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)工作臺(tái)做間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，間歇轉(zhuǎn)動(dòng)過程中就有轉(zhuǎn)動(dòng)停止，在停止時(shí)工作臺(tái)上的商品加緊位置剛好在商品進(jìn)輸入的正下方，商品通過它自身的重力自動(dòng)調(diào)入工作臺(tái)的加緊裝置中。然后由槽輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)工作臺(tái)和商品一起轉(zhuǎn)動(dòng)到打印頭的正

9、下方。打印頭剛好向下運(yùn)動(dòng)，將商標(biāo)打印在商品上。打印頭向上運(yùn)動(dòng)，脫離商品。此時(shí)，另一工作加緊槽也剛好轉(zhuǎn)入到商品輸入的正下方，商品自動(dòng)掉入到工作槽中。再由槽輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)將打好商標(biāo)的商品轉(zhuǎn)出打印頭的下方，進(jìn)入到輸出裝置中。由商品自身的重力自動(dòng)的調(diào)入到商品輸出槽中，由輸出槽將打印好商標(biāo)的商品輸出。此時(shí)，后一工作臺(tái)上的商品也轉(zhuǎn)入到了打印頭的正下方，又進(jìn)入到工作臺(tái)的打印，重復(fù)上一個(gè)工作過程，最終實(shí)現(xiàn)商品商標(biāo)的自動(dòng)打印功能。CAD二維運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 Pro/E三維立體圖 1，2,3,4分別表示四個(gè)工作工位，對(duì)應(yīng)工作運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖解中的1,2,3,4 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖解 注：圖解是從打印機(jī)開始時(shí)表示的，只表示槽輪機(jī)構(gòu)只是轉(zhuǎn)動(dòng)

10、360度的打印過程。“無(wú)”表示沒有商品在上面。當(dāng)進(jìn)行下一個(gè)過程是就全部工位都在工作中。六方案設(shè)計(jì)的比較方案一圖（a） 優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)緊湊，使傳動(dòng)效率增大，由于機(jī)構(gòu)的緊湊性，減少了占地面積，圓盤式的傳動(dòng)式送料更為平穩(wěn)。 缺點(diǎn)：槽輪機(jī)構(gòu)的配合要求較高。方案二 如圖（6）所示為整體設(shè)計(jì)方案的三維機(jī)械運(yùn)動(dòng)圖。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過帶傳動(dòng)傳給兩個(gè)主軸，再通過減速器進(jìn)行相應(yīng)的減速。蝸桿帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)附在渦輪上，當(dāng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到最左端時(shí)紙盒由送料口進(jìn)入到滑槽中，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)帶滑塊向右推動(dòng)，將紙盒送到指定位置，此時(shí)蓋頭正好朝下打印標(biāo)記，與此同時(shí)三角形物塊朝上對(duì)紙盒進(jìn)行固定。曲柄滑塊回轉(zhuǎn)，蓋頭朝上，三角形物塊朝

11、下，下一個(gè)紙盒送過來(lái)時(shí)將上一個(gè)已完成打印的紙盒推出，紙盒由出料口被送出，完成一次工作。如此往復(fù)運(yùn)動(dòng)，就能實(shí)現(xiàn)目的。 優(yōu)點(diǎn)：用凸輪和連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)易實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能夠達(dá)到運(yùn)動(dòng)多的要求，對(duì)經(jīng)濟(jì)方面也比較便宜。 缺點(diǎn)：凸輪易磨損，常久使用會(huì)使打印精度降低。最終方案：綜合經(jīng)濟(jì)方面的考慮，選擇方案二。七設(shè)計(jì)心得體會(huì) 通過本次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，將理論付諸實(shí)踐是本次課程設(shè)計(jì)中我得到的最大收獲，以往的學(xué)習(xí)中，我們只是學(xué)學(xué)理論記一記公式，然后做些傳統(tǒng)的題目，這樣的學(xué)習(xí)考完試后就會(huì)把知識(shí)遺忘。設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)之初，腦中有許多構(gòu)想，然而落實(shí)到紙上發(fā)現(xiàn)很多機(jī)構(gòu)的自由度都不為1，這使我明白了結(jié)合理論的重要性，在確定傳動(dòng)比和減速機(jī)構(gòu)時(shí)亦是如此。在設(shè)計(jì)中需要用到cad制圖、機(jī)械制圖和Pro/E等幾門學(xué)科的知識(shí)，將所學(xué)知識(shí)相結(jié)合，將知識(shí)點(diǎn)編織成知識(shí)網(wǎng)也讓我對(duì)機(jī)械學(xué)科有了橫向的認(rèn)識(shí)。本次設(shè)計(jì)以小組為單位，增進(jìn)了同學(xué)自己彼此的了解，使我們學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)之間的合作，受益