自动打印机课程设计 - 图文

机械原理课程设计

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

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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

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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

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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。

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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……………………………………11 1. 功能分解………………………………………………………11 2. 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………………………………………14 1. 传动装置的选择与比较………………………………………15

1.1 传动装置的类型及特点…………………………………15 1.2 确定传动方案及确定原因………………………………16 2. 机械系统运动方案的拟定与优选……………………………17

2.1 备选方案…………………………………………………17 2.1.1 送料机构……………………………………………17 2.1.2 定位机构……………………………………………20 2.1.3 打印机构……………………………………………23 2.1.4 输出机构……………………………………………26 2.2 确定最终传动方案及确定原因…………………………28

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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……………………30 1. 尺寸参数计算…………………………………………………30 1.1 打印纸盒…………………………………………………30 1.2 传动装置参数……………………………………………30

1.3 送料机构…………………………………………………31 1.4 打印机构…………………………………………………33 1.5 定位机构（输出机构）…………………………………33 2. 机械系统运动方案……………………………………………34 第九节 拟定运动循环图及运动分析…………………………………35 1. 运动循环表……………………………………………………35 2. 运动循环图……………………………………………………35 3. 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

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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

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表1.1 类型 一 般 异 步 电 动 机 名称 机构特征 优缺点及应用范围 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 该系列电动机能Y系列防止水滴，灰尘，三相异步铁屑或其他杂物侵电动机 入电机内部，它是我国近年来研制成功的节能型电动机 具有较高的机械强度及过载能力，能承受YZ,YZR 经常的机械冲击及振动，转动惯量小，过载系列起重采用封闭式外部能力大，适用于经常快速启动及逆转，电气及冶金用风冷机构 及机械制动的场合，还适用于有过负荷，有三相异步显著振动和冲击的设备，如：各种形式的起电动机 重，牵引机械及冶金设备的电力拖动 具有双速，三速，四速三种调整范围，转是取代JDO2系列变速 YD系列速可逐级调节，适用于各式万能和专用金属异步 变极多速变级多速三相异步切削机床，木工机床以及起重传动设备等需电动三相异步电动机的更新换代要多级调速传动的装置，还可驱动高频发电机 电动机 产品，其机械结构机，借以改变高频电动机的转速 与Y系列相同 防爆 具有运行可靠，使用安全，寿命长，维修OYB、JA2异步结构与Y系列相方便，性能优良，重量轻，体积小，转动惯电动系列防爆似，为了满足防暴，量小和用料省等优点。适用于具有爆炸危险机 异步电机 适当加固 性混合物的场所 电磁调速三相异步电动机 有组合式和整体YCD电式两种结构。这两磁调速三种调速电动机均为相异步电防护式，空气自冷，动机 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Z4系列电动直流电动机 机 采用多角形结 构，空间利用率高。具有运行可靠，技术经济指标较高，用料定子磁扼为叠片省，体积小，质量轻，性能好，工艺先进合式，磁极安装有准理，广泛用于金属切削机床和造纸，水泥，确定位，因而换向钢铁，染织等部门 良好

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控 制 电 机 步进电动机的机BF系列械角位移与脉冲数步进电动量严格成正比，以机 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 其功用是将电信号转变为轴上的机械转SL系列SL系列交流伺矩。它具有良好的可控性，启动和制动迅速，交流伺服服电机为鼠笼转子无自转现象，电机运行平稳。转速随转矩的电机 式两相伺服电动机 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SL系列直流伺它具有机械特性，调节特性线性度好。调直流伺服服电机系电磁式直速范围广，启动转矩大等优点。广泛用于自电机 流伺服电机 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 功率型号 /kw Y2-132S-6 3 7.4 电流/A 转速/(r/min) 960 满载 功率因数效率/% /(cos/) 81.0 0.76 堵转电流/实际电流 6．5

堵转转矩/额定转矩 最大转矩/额定转矩 2.1 2.1 第 9 页 共 47 页

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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。

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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：

纸盒上自动打印记号总功能 纸盒送到打印机的工位的功能 送料功能 纸盒在打印工位定位功能 定位功能 纸盒的打印功能 打印功能 纸盒打印后输出功能 输出功能

图3.1

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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3.2

② 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、打印和输出功能。

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图3.3

第四节 根据工艺过程确定执行构件的运动形式

1.由送料机构的工作原理和结构可知，它的执行构件是滑块，其执行构件做水平的往复移动。

2.定位机构由凸轮和推杆组成，执行构件是推杆，此执行构件做的是连续的垂直方向的间歇往复移动。

3.打印机构是由凸轮和推杆组成，其执行构件是推杆，此执行构件的动作是连续的在铅直方向的间歇往复移动。

4.输出机构也即定位机构，由凸轮和推杆组成，执行构件是推杆，此执行构件做的是连续的垂直方向的间歇往复移动。

第五节 机构系统运动转换功能图

根据执行构件的运动形式，绘制机械系统运动转换功能图如图5.1所示：

减速3 减速4

送料杆的往复移动

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电动机

运动

分支 减速1 减速2 打印头间歇往复移动

运动分支 定位板间歇往复移动 输出板间歇往复移动 图5.1

第六节 根据执行构件的运动形式选择机构

1.送料机构

执行构件运动形式：送料推杆的水平的往复移动。

可选择机构：可选用凸轮机构，连杆机构，组合机构（如凸轮+连杆机构）等。

2.定位机构

执行构件运动形式：定位推杆的垂直方向的间歇往复移动。 可选择机构：可选用凸轮机构，连杆机构，组合机构（如凸轮+连杆机构）等。

3.打印机构

执行构件运动形式：打印头的铅直方向的间歇往复移动。

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可选择机构：可选用凸轮机构，连杆机构，组合机构（如凸轮+连杆机构）等。

4.输出机构

执行构件运动形式：输出机构也即定位机构，输出控制杆也即输出控制杆，作垂直方向的间歇往复移动。

可选择机构：可选用凸轮机构，连杆机构，组合机构（如凸轮+连杆机构）等。

第七节 创建机械系统运动方案

1.传动装置的选择与比较

机械系统中的传动装置是指把原动机输出的机械能传递给执行构件并兼实现能力量的分配、转速的改变和运动形式的改成等作用的中间装置。

1.1 传动装置的类型及特点

常见的机械传动装置有带传动、齿轮传动、链传动，其特点和性能如表7.1所示：

表7.1 类别 特点 带传动 轴间距范围大，工作平稳，噪声小，能缓和冲击，吸收震动；摩擦性带传动有过载保护作用；结构简单，成本低，安装要求不高；外廓尺寸较大；摩擦型带有滑动，不能用于分度链，由于带的摩擦起点，不已用于易燃易爆的地方；轴和轴承上的作用力大，带的寿命比较短 齿轮传动 承载能力和速度范围大；传动比恒定，采用行星传动可获得很大的传动比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高 制造和安装精度要求高，精度低时，运转有噪音；无过载保护作用 链传动 轴间距范围大；传动比恒定，链条组成件间形成的油膜能吸震，对恶劣环境有一定的适应能力，工作可靠；作用在轴上的载荷小；运转的瞬时速度不平均，高速时不如带传动平稳（齿形键较好）；链条工作时，特别是因磨损产生伸长以后，容易引起共振，因而需增设张紧和减震装置

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效率 平带0.94-0.98 V带0.90-0.94 同步带0.96-0.98 与速度和制造精度有关 圆柱齿轮 直齿 0.95-0.98 斜齿和螺旋齿 0.96-0.99 圆锥齿轮 直齿 0.95-0.98 曲线齿 0.96-0.98 受结构尺寸的限制 一般 <=10 滚子链 v<=10m/s 0.95-0.97 v>10m/s 0.92_0.96 单级 受小带轮的包角和外廓传动 尺寸的限制 比i 平带 <=4~5 V带 <=7~10 同步带 <=10 受小链轮包角的限制 通常，<=8 工作条件良好可达10 与制造质量有关 5000~15000h 寿命 带轮直径大，带的寿命长 取决于轮齿材料的接触和弯曲强度以及抗胶合与抗磨损能力 2.2 确定传动方案及确定原因

最终选择传动装置：带传动、齿轮传动，其中减速1为带传动，其余减速机构为齿轮传动。

原因：

（1）链传动运转的瞬时速度不平均，高速时不如带传动平稳（齿形键较好）；链条工作时，特别是因磨损产生伸长以后，容易引起共振，因而需增设张紧和减震装置。故不用此传动。

（2）送料——定位——打印——输出，各原动件存在一定的距离，用齿轮带传动，可以保证传递运动的精确性，而且可以满足各原动件之间的定位要求。

（3）选择齿轮作为减速元件，理由是传动准确、平稳，承载能力和速度范围大，传动比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，传动效率高。

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（4）选择带传动作为减速装置，是因为其轴间距范围大，工作平稳，噪声小，能缓和冲击，吸收震动，结构简单，成本低，安装要求不高；摩擦性带传动又有过载保护作用。但其外廓尺寸较大，故可用于初级减速。

（5）因为电机转速是960r/min，生产率是80个/ min，所以传动比是12：1。带传动（减速1）传动比为3，减速2传动比为4，减速3传动比为4，减速4传动比为3。

3.机械系统运动方案的拟定与优选

3.1 备选方案 3.1.1送料机构

送料备选方案一：（图7.1）

图7.1

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机构特点：此方案采用凸轮机构+摇杆滑块机构，当凸轮的旋转时，推杆将绕支架摆动，从而带动滑块在来回运摆动。通过将凸轮的旋转运动转换成滑块的有急回运动的间歇往复运动来实现间歇送料的目的。

优点：凸轮的使用容易实现预期的运动规律，滑块急回运动

不明显，对纸盒的冲击小。

缺点：凸轮的旋转运动导致摇杆的摆动角度较小，滑块行程

较短，对纸盒的撞击速度不大，极易导致不能使纸盒送到预订的打印工位，工作效率低。

送料备选方案二：（图7.2）

图7.2

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机构特点：此方案采取的是凸轮机构，通过凸轮的旋转运动

转化为滚子推杆的往复直线运动，从而达到间歇送料的目的。

优点：凸轮的使用容易实现预期的运动规律，凸轮有一定的间歇，可以实现间歇送料。机构也较为简单，便与制造，成本较低。

缺点：打印时占用空间较大，也需弹簧拉伸作用使滚子推杆

紧贴凸轮运动。凸轮的行程不大时，送料时推动工件距离较短；形成较大时，凸轮尺寸较大，占用空间较多。尺寸计算时有一定困难。送料机构所需的空间较大，造成经济上的浪费。

送料备选方案三：（图7.3）

图7.3

机构特点：此方案采用曲柄滑块机构，当曲柄等速转动时，从动件变速往复摆动，该机构可在曲柄长度一定的情况下，使执行构件

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滑块获得较大的行程。通过将轴的旋转运动转换成滑块的有急回特性的往复移动，可实现间歇送料的功能。

优点：均为低副，其运动副元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造容易，且连杆机构中的低副一般是几何封闭，对保证工作的可靠有利。此机构中滑块在两个极限位置时其瞬时速度为零，避免了当把纸盒送到工位出产生机械上的冲击，从而避免了对纸盒的损害。此机构被设置成偏置的，能实现快进慢回或慢进快回的运动特性。此设计中我们选择快进慢回的运动特性。

缺点：机构的类型数据需精确，不然会对纸盒产生冲击。

3.1.2定位机构

定位备选方案一：（图7.4）

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图7.4

机构特点：此方案通过上置的凸轮机构，推动滚子导杆，控制定位杆的伸出或缩进，从而控制物块运动或静止。

优点：凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构

简单、紧凑。易于控制，导杆的长度可以自由设定，凸轮的行程不致太大，便于加工制造。还可以控制输出，作为输出机构。

缺点：需要弹簧的拉伸才能保证推杆紧贴凸轮运动，有一定的能量损失。

定位备选方案二：（图7.5）

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图7.5

机构特点：此方案采用曲柄滑块机构，通过偏心1将转轴的旋转运动转换成杆件的往复移动，从而达到定位的目的。

优点：均为低副，其运动副元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造容易，且连杆机构中的低副一般是几何封闭，对保证工作的可靠有利。

缺点：定位是一直运动的，不能产生间歇，执行打印工作时，挡板的运动与纸盒之间产生摩擦，使纸盒打印出现偏差。连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递，因而传动路线较长，易产生较大的误差积累，同时也使效率降低。

定位备选方案三：（图7.6）

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图7.6

机构特点：此方案采用凸轮+连杆机构，通过将凸轮的旋转运动转换成定位杆的垂直方向的往复运动，从而实现对工件进行定位的目的。

优点：机构简单，便于制造，节约成本。由于凸轮的近休和远休位置，可以在定位时停留一段时间，保证了打印的精度，避免了打印时物块移动导致的打印不清晰或打印不明显的现象。

缺点：这样的凸轮制造难度较大，而且易磨损，容易损坏凸轮，需经常更换，也就增加了成本。凸轮的行程较大时，才能保证打印头远离工件一定的距离。

3.1.3打印机构

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打印备选方案一：（图7.7）

图7.7

机构特点：采用曲柄滑块机构，将轴的旋转运动转换成了滑块的往复运动，滑块的往复运动即可实现打印工作。

优点：机构简单，便于制造，成本较少。结构紧凑，打印位置相对精确。

缺点：结构占用空间较大，滑块在导轨中运动，打印时需脱离导轨，同时又不可偏离导轨过多，以防发生脱离导轨运动，导致工作错误，这就要求具有较好的计算数据。滑块在导轨中有摩擦力的作用，会损失一部分的能量。此方案进行打印相对困难，需要综合的实验。

打印备选方案二：（图7.8）

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图7.8

机构特点：此机构由推杆滚子凸轮、弹簧和连杆等构成。在

此机构中，通过凸轮+连杆机构将转轴的旋转运动转换成连杆的往复摆动，从而实现打印功能。

优点：机构传动路线较短，打印时可以产生一定的间歇，打印更清晰准确；通过主轴即可带动打印，改变凸轮廓线即可改变打印时间，易于控制；加工简单。

缺点：打印时占用空间较大，也需弹簧拉伸作用使滚子推杆紧贴凸轮运动。凸轮的行程不大时，打印时距离工件较小，形成较大时，凸轮尺寸较大，占用空间较多。打印头下部需装有重物，使打印头垂直打印，否则打印时会出现摩擦痕迹。尺寸计算时有一定困难。

打印备选方案三：（图7.9）

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图7.9

机构特点：此方案采用凸轮连杆机构，将凸轮的旋转运动转换成打印杆的垂直方向的往复运动，从而实现对机构进行打印的目的。

优点：机构简单，便于制造，节约成本。由于凸轮的近休和远休位置，可以在打印时停留一段时间，保证了打印的清晰度，避免了打印时一闪而过的打印不清晰或打印不明显的现象。这样的凸轮制造难度过不大，且不易磨损，也就不需要高强度的合金，节约了成本。凸轮的行程不用很大，就能保证打印头远离工件一定的距离。

缺点：需要弹簧的拉伸才能保证推杆紧贴凸轮运动，有一定的能量损失。

3.1.4输出机构

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输出备选方案一：

见定位机构方案一：第20页 图7.4。 输出备选方案二：（图7.10）

图7.10

机构特点：此方案的输出采用传送带和棘轮机构，利用传送带的传送作用，将物块自动打印后送出。 优点：机构连续性强，传送稳定。

缺点：由于包装盒是由人工摆放的，对摆放位置的要求较高，而且由于是人工摆放，包装盒的位置浮动较大。印章的位置的浮动性也较大，打印时不能存在一定的间歇，易出现打印拉痕。另外槽轮不是很好加工，切运行时有一定的刚性冲击。

输出备选方案三：（图7.11）

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图7.11

机构特点：此方案的输出采用凸轮+连杆机构，通过将凸轮的旋转运动转换成连杆的旋转摆动，来实现输出的目的。

优点：机构传动路线短，输出的速度相对较快。

缺点：机构的杆件形状较为复杂，计算较为困难，易出现打印位置不水平，使打印出现偏差。杆件需要完全的刚性，连接时也需要较紧，不能有错位。杆件的分布设置难度较大，杆件的强度要求也较大。

3.2 确定最终传动方案及确定原因

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最终方案：（图7.12）

电动机图7.12

选择原因：

1）齿轮传动机构较为稳定，传动比稳定。

2）打印处印章升程较小，根据杠杆原理采用凸轮机构连接杆组较为合适。

3) 送料处用偏置曲柄滑块机构有急回特性，曲柄的回转中心位于滑块导路上方，这样可以实现，快速送料，慢速返回的性能，且能保证送料行程的距离。当滑块把纸盒送到工位之前滑块的运动速度是逐渐减小的而且送到工位时的瞬时速度为零，从而减少了机械冲击对纸盒损害。

4) 用凸轮机构连接三角形推块，可同时实现输出物料和固定当前打印物料，节省空间，简化机构.

5）机构简单成本较低且易于装配。

3.机构系统运动方案转换功能表（如表7.2所示）

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表7.2 功能元 功能元解（匹配机构） 1 2 齿轮传动 齿轮传动 3 链传动 链传动 链传动 链传动 凸轮+连杆 组合机构 减速1 带传动 减速2 带传动 带传动 减速3 减速4 齿轮传动 齿轮传动 带传动 凸轮机构 连杆机构 送料杆往复运动 定位板间歇往复运动 打印头间歇往复运动 输出板间歇往复运动

凸轮机构 连杆机构 凸轮+连杆 组合机构 凸轮+连杆 凸轮机构 连杆机构 组合机构 凸轮机构 传送带+棘轮机构 凸轮+连杆 组合机构 第八节 尺寸参数计算并创建机械系统运动方案

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1.尺寸参数计算

1.1 打印纸盒：

易于计算，我们所选择的打印的纸盒参数为：纸盒长120mm,宽80mm，高40mm

1.2 传动装置参数：

所选取的齿轮传动的齿轮均为渐开线标准齿轮，其模数m=3，压

*力角??20?，齿顶高系数ha?1.0，标准直齿圆柱齿轮的顶隙系数

c*?0.25，锥齿轮的顶隙系数c*?0.2。

减速1为皮带轮传动，主动轮直径为130mm，从动齿轮的直径为390mm，传动比为3。

减速2为标准直齿圆柱齿轮啮合，主动轮齿数为18，从动齿轮的齿数为72，传动比为4。

减速3为标准直齿圆柱齿轮啮合，主动轮齿数为18，从动齿轮的齿数为72，传动比为4。

减速4为标准直齿圆柱齿轮啮合，主动轮齿数为18，从动齿轮的齿数为54，传动比为3。

送料机构采用锥齿轮，啮合齿数均为36齿。

1.3 送料机构：曲柄滑块

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尺寸确定：在本机构中设置行程速比系数K=2，偏距e=50mm，滑块行程为120mnm。由公式??180?K?1可以求得，该曲柄滑块的极位K?1夹角??60?，用作图法求出曲柄AB，连杆BC的长度，其作图方法如图所示：

D60°C1120C2

图8.1 步骤一：如图8.1，作出行程长C1C2=120mm，作C1C2的垂直平分线，以C1C2的长为半径画圆，与垂直平分线交于点D，作C1C2D的外接圆，则C1C2在圆上的任意对应角为??60?

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机械原理课程设计 D60°A°6050EC1120C2 图8.2

步骤二：如图8.2所示，过C1点作与C1C2距离为50mm的直线与圆交于点A，连接AC1、AC2,以A为圆心，AC1为半径交AC2于点E。

DB160°50步骤三：如图8.3所示，作C2E的垂直平分线，量取1/2C2E的长度，以A为圆心画圆，交AC2于B2点，交AC1的延长线于B1点。

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R4992,A°60B2E42,99C1120C2

图8.3 机械原理课程设计

DB160°992,R4A°605042,B299E93,9C1120C2

图8.4 AB1步骤四：如图8.4所示，量取B2C2的长度即为连杆BC的长度，的长度即为曲柄AB的长度。AB=43mm,BC=94mm。因送料机构为曲柄滑块机构，从动齿轮充当曲柄，所以从动锥齿轮的直径不少于86mm,即从动锥齿轮的齿数不可少于29<36,故所选的齿数合适。

1.4 打印机构：凸轮机构

根据生产效率得出80次/ min，主轴转速为8.37rad/s。

打印凸轮的行程可任意设定，不可太大，否则将增加成本，本设计中取H=10mm,基圆半径为20mm,偏心距e=0，近休角为180度，推程角为60度，远休角为60度，回程角为60度。

用电脑模拟凸轮图形见附图1、附图2、附图3。

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1.5 定位机构（输出机构）：凸轮机构

输出时，纸盒推至一半以上将发生倾斜，如图8.5所示：

图8.5

假设定位时，定位档杆只挡到纸盒的一半位置，即20mm,则输出

（502-20）?51mm,故打印时，由于倾斜做用，挡板需要上升的距离为

凸轮的行程需很大，凸轮的行程不少于51mm,本设计中取H=60mm。因基圆半径增大，可见小压力角，从而改善机构的传动机构的传力特性，但系事机构的尺寸也会增大，故取此凸轮的基圆半径为60mm,偏心距e=0，近休角为60度，推程角为30度，远休角为210度，回程角为60度。

用电脑模拟凸轮图形见附图4、附图5、附图6。

3. 机械系统运动方案

运动方案图平面图如附图7所示。 运动方案图三维图如附图8、附图9所示。

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第九节 拟定运动循环图及运动分析

1.运动循环表（表9.1）

表9.1

送料 定位 打印 输出

送料 向下 停 停 推出 停 退回 停 向上 向下 停 向上 停 停 推出 2. 运动循环图（图9.1）

图9.1

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对应时间表如表9.2所示：

表9.2 执行构件 送料机构 动作 推程 回程 初始位置停歇 推程 时间/s 4s 98T12?s 92T21?s 91T22?s 97T23?s 92T24?s 94T31?s 92T32?s 92T33?s 92T34?s 92T35?s 92T41?s 91T42?s 97T43?s 92T44?s 9T11?分配轴转角 ?11?120? ?12?240? ?21?60? ?22?30? ?23?270? 定位机构 定位停歇 回程 初始位置停歇 推程 打印机构 打印停歇 回程 结束位置停歇 输出停歇 回程 输出机构 停止 推程 ?24?60? ?31?120? ?32?60? ?33?60? ?34?60? ?35?60? ?41?60? ?42?30? ?43?270? ?44?60? 3. 运动分析：送料机构

送料机构的位移分析见附图10，速度分析见附图11，加速度分

析见附图12

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附录：

附图1：打印凸轮凸轮类型

附图2：打印凸轮运动分段

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附图3：打印凸轮轮廓线

附图4：定位凸轮凸轮类型

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附图5：定位凸轮运动分段

附图6：定位凸轮轮廓线

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附图7：设计方案平面图

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附图8：设计方案三维图1

附图9：设计方案三维图2

附图10：位移分析

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附图11：速度分析

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附图11：加速度分析

设计总结

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这次课程设计虽然只有这短短的十几天时间，但我感觉在这次实践的过程中我学到了许多东西。

首先，作为一个设计者应该对机构能实现的功能有充分的理解和掌握。在进行设计时，一定要注意各个机构在时间和空间上动作的协调性和一致性，同时再设计机构时应该从工作需要的角度出发进行设计。我们设计的自动打印机的定位凸轮既要满足定位功能又要满足输出纸盒的功能，所以再设计时我们就按工作需要，将凸轮分配4个工作转角，使它们在某一特定工作转角内实现特定的功能。

其次，我认识到设计是一个持续的工作，从提出方案到最后整体设计的完成需要充分的考虑。我们在进行设计时不断的发现问题，解决问题，在这个过程中获得了极大提高。

最后，在设计过程中感受到了别人较好的专业技能,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制。独立思考能力固然重要，但倾听别人的思想和思路，对你的设计思考也有很大的启发，很多困难问题的解决我们都是讨论完成的。

总之，这次课程设计我学到了很多，但是，我们也不能为之骄傲，因为我们的设计作品一定会有很大的不足，甚至错误。我要汲取这次课程设计的经验，总结设计失误的原因，在以后更多更复杂的设计中做的更好。我相信通过越来越多的实践体验，我们一定能够实现自己学习机械专业的价值观的！

致谢

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机械原理课程设计

在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。我在这里不得不感谢我们辛苦的老师和我的设计同伴。

首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。谢谢你，戴老师。

其次，我要感谢帮助过我的同学，我的设计伙伴。没有他的勤劳和汗水，我这份课程设计书是无论如何也完不成这么快的。这份课程说明书的三维图纸都是他绘制的。我们在设计过程中互相鼓励与帮助，通过这次设计，我们从不太熟悉的同学到现在亲密的伙伴。谢谢你，亲爱的朋友。

最后，感谢学院为我提供的良好的做毕业设计的环境。 在此，我再次郑重表达我对辛勤指导我们设计的老师和我的设计伙伴的感谢，谢谢你们！

参考文献

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机械原理课程设计

在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。我在这里不得不感谢我们辛苦的老师和我的设计同伴。

首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。谢谢你，戴老师。

其次，我要感谢帮助过我的同学，我的设计伙伴。没有他的勤劳和汗水，我这份课程设计书是无论如何也完不成这么快的。这份课程说明书的三维图纸都是他绘制的。我们在设计过程中互相鼓励与帮助，通过这次设计，我们从不太熟悉的同学到现在亲密的伙伴。谢谢你，亲爱的朋友。

最后，感谢学院为我提供的良好的做毕业设计的环境。 在此，我再次郑重表达我对辛勤指导我们设计的老师和我的设计伙伴的感谢，谢谢你们！

参考文献

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