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

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i总?n电/n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

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表 1

送 打 方 印 机 案 构 号 直动推杆偏置曲柄滑块机构 直动推杆凸轮机构 齿轮—连六杆机构 杆机构 杆滑块 凸轮－摇料 机 构 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

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（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。

KJIHLCBDEAGF

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

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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E1E2?100mm； ② 选取DE长度，分别以E1E2为圆心，画圆弧； ③ 在D1D2的垂直平分线上选取一点C；

④ 分别在D1CD2C上选取在一条竖直线上的点B1B2，使B1B2?50mm；

D2B2116965053C59B1D1E2 E1100257

图 4

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按此设计的摇杆滑块机构放大系数k?2。 （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?；????60?，见附录由程序可知，当

推回r0?50时，?推?28.1?；?回?40.3，满足要求，所以取r0?50。

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rr?(0.1~0.5)?r0；取rr?10 ②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?凸轮?8.378 弧度/s，可绘出凸轮运动规律曲线图如图 5所示：

mm60300150210300360φ°v/mm/s38428896210360φ°075150270300503a/mm/s268263860-3860-6826075150210270300360φ°

图 5

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③凸轮轮廓曲线: 150°90°60°（3） 打印头速度和加速度的分析

60°

图 6

???vB3 ? vB2 ? vB3B2

大小 方向

？ 垂直AB杆

√ 竖直向上

？ 沿AB杆方向

???vD ? vC ? vDC

大小 方向

？ 竖直向下

√ 垂直AC

？ 垂直DC

?τ???K?r aB3 ? an ? a ? a ? aB3B2B3B2B3B2

大小

？

2 lAB?3√ 竖直方向

2?3vB3B2

垂直AB杆

？ 沿AB杆

方向 垂直AB杆 沿AB杆

????? aD ? aC ? an ? aDCDC

大小 方向

？ 竖直方向

√ √

2?4lCD

？ 垂直CD杆

沿CD杆

其矢量图如图 7 所示：

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23CAB1b3b3b2(b1)pd'd\d\c'34Ddcd'5p'b\3b'2b'3图 7

2.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 拨盘 槽轮 托盘 凸轮 凸轮转角(?) 时间(s) 转 转 回程 90 0.1875 近休 60 0.125 连续运动 连续运动 停 停 推程 150 0.25 远休 60 0.1875

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（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：

z?4，n?1，L?100mm，r?5mm，b?4mm

S?R?Lsin(?/4）=70.7 h≥S?（L-R-r）=36.4

取h?55mm

d1?2(L?S)?2?(100?70.7)?58.6 d2?2(L?R?r)?2?(100?70.7?5)?48.6

取 d1?d2?20 （3）槽轮轮廓图：

20R570.7290°20100103.

图 8

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7270.755河南科技大學 机械原理课程设计说明书

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。

201715161819131110698712

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n电?1400r/min，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，n工?80r/min。可算得

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i总?35/2。可分配传动比为i蜗轮蜗杆?35/2，i齿轮?1。则蜗杆头数z1取2，蜗轮齿数z2取

35。两锥齿轮只用来改变方向，不改变传动比，所以取z锥1?z锥2＝30。

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四． 参考文献

（1） （2） （3） （4）

孙桓 陈作模 葛文杰 .机械原理 .高等教育出版社 濮良贵 纪名刚 .机械设计 .高等教育出版社

王昆 何小柏 等 .机械设计课程设计 .高等教育出版社 邹慧君 等 . 机械原理课程设计手册 . 高等教育出版社

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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。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/34xp.html