自动打印机机械设计

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1、荆楚理工学院课程设计成果学院： 机械工程学院 班级： 11级机制三班学生姓名：学号：设计地点（单位）： A1-101设计题目：自动打印机设计完成日期：2015年1月6日指导教师评语：成绩（五级记分制）： 教师签名：目录课程设计任务书1前言第一部分机构设计1.1自动打印机的功能和设计要求31.1.1产品数据设计31.2原动机的选择31.3功能原理图及其解释51.4功能分解61.5传动机构的选择和传动路线图确定71.5.1传动结构的选择与比较71.5.2传动比的计算91.6执行结构的选择与比较1.6.1各送料结构备选方案比较与选择101.6.2各定位结构备选方案比较与选择121.6.3各打印结构备

2、选方案比较与选择131.6.4各输出结构备选方案比较与选择151.7结构系统运动转换功能图及形态学矩阵表的绘制161.7.1机构系统运动转换功能图171.7.2形态学矩阵表171.8机械系统运动方案简图171.9根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图181.9.1运动循环表181.9.2运动循环图19第二部分机构尺寸计算与确定192.1送料机构的尺寸与计算202.2打印机构的尺寸与计算202.3曲柄滑块机构基本尺寸的确定20总体安装图21课程设计总结22参考文献及编号23自动打印机设计方案与分析1、工作原理及工艺动作过程对于包装好的纸盒上，为了商品某种需要而打印一种记号。它的动作主要有三个:

3、送 料到达打印工位;然后打印记号;最后将产品输出。2、原始数据及设计要求1）纸盒尺寸，长100150 mm、宽70100 mm、高3050 mm。2）产品重量，约510N。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、易于加工制造。3、设计方案提示1）从结构简化考虑将送料-夹紧机构合为一体，可以采用凸轮机构或有一定停歇运动 的连杆机构。2）打印机构可以采用平面连杆机构或凸轮机构。3）输出机构可以采用连杆机构或凸轮机构。4）由于定位夹紧时在送料方向有一挡块，从结构简化考虑，输出运动可与送料运动的 方向互相垂直。如何使三个执行机构的原动件在一根主轴上是需要认真考

4、虑的。4、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机构选型。3）机械运动方案的评定和选择。4）按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）画出机械运动方案简图。6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。7）制作机构运动模拟动画图，并配音演示。时长为三分钟左右。8）按照格式要求，完成设计说明书一份，（打印稿）。草稿同时上交。9）完成时间 2014.9.252014.11.25前言随着科学技术的发展，工业生产水平的不断发展和人们生活条件的不断改善，消费者的价值观念变化很快，市场需求出现多样化的特征，机械产品的种类日益增多，同时这些机械 产品的

5、寿命周期也相应缩短，企业为了赢得市场，必须不断开发符合市场需求的产品。新产 品的开发包括产品的设计与制造，其中设计是产品开发的第一步，是决定产品的性能、质量、 水平、市场竞争力和经济效益的最主要因素。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、机构的结构尺寸、力和能量的传递方式、各个零件 的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思分析与计算，并将其转化为具体的描述以作为制造 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。机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要

6、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 力方面起到十分重要的作用。通过课程设计这一环节使学生更好的掌握和加深理解本课程的 基本理论和方法进一步提高学生查阅技术资料，绘制工程图和应用计算机的能力。在课程设 计中要重视培养学生创新设计的能力。我们将从机构的运动学以及机器的动力学入手,研究机构运动的确定性和可能性,并进 一步讨论的组成原理，从几何的观点来研究机构各点的轨迹、位移、速度和加速度的求法, 以及按已知条件来设计新的机构的方法。第一部分机构设计1.1自动打印机的功能和设计要求如图如图1-1.1所示为学院打印的纸盒，

7、上方所示为自动打印机印头，其功能是在纸盒打印上 所要求的印记，并实现自动打印生产功能。1.1.1产品数据设计1. 打印印头如图1-1.1所示；2. 所要打印的产品质量为510N；3. 自动打印机的生产率为80件/min；4. 产品数据参数如下：长*宽*高=100*80*50；5要求的机构简单紧凑、运动灵活可靠、易于制造加工1.2原动机的选择类型名称机构特征优缺点及应用范围般 异 步 电 动 机Y系列三 相异步电 动机该系列电动机能防 止水滴，灰尘，铁屑 或其他杂物侵入电机 内部，它是我国近年 来研制成功的节能型 电动机运行可靠寿命长，使用维护方便，性能优良， 体积小，质量轻，转动惯量小，用料省

8、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YZ,YZR 系列起重 及冶金用 三相异步 电动机采用封闭式外部风 冷机构具有较高的机械强度及过载能力，能承受经常 的机械冲击及振动，转动惯量小，过载能力大， 适用于经常快速启动及逆转，电气及机械制动的 场合，还适用于有过负荷，有显著振动和冲击的 设备，如：各种形式的起重，牵引机械及冶金设 备的电力拖动变速 异步 电动 机YD系列 变极多速 三相异步 电动机是取代JD 2系列变 级多速三相异步电动 机的更新换代产品， 其机械结构与Y系列 相同具

9、有双速，三速，四速三种调整范围，转速可 逐级调节，适用于各式万能和专用金属切削机床， 木工机床以及起重传动设备等需要多级调速传动 的装置，还可驱动高频发电机，借以改变高频电 动机的转速防爆 异步 电动 机YB、 JA 2 系列防爆 异步电机结构与Y系列相似， 为了满足防暴，适当 加固具有运行可靠，使用安全，寿命长，维修方便， 性能优良，重量轻，体积小，转动惯量小和用料 省等优点。适用于具有爆炸危险性混合物的场所电磁 调速 三相 异步 电动 机YCD电磁 调速三相 异步电动 机有组合式和整体式 两种结构。这两种调 速电动机均为防护 式，空气自冷，卧式 安装，且无碳刷，集 电环等滑动接触部件具有结

10、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 电动 机Z4系列 直流电动 机采用多角形结构， 空间利用率高。定子 磁扼为叠片式，磁极 安装有准确定位，因 而换向良好具有运行可靠，技术经济指标较高，用料省， 体积小，质量轻，性能好，工艺先进合理，广泛 用于金属切削机床和造纸，水泥，钢铁

11、，染织等 部门控 制 电 机BF系列 步进电动 机步进电动机的机械 角位移与脉冲数量严 格成正比，以改变脉 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SL系列 交流伺服 电机SL系列交流伺服电 机为鼠笼转子式两相 伺服电动机其功用是将电信号转变为轴上的机械转矩。它 具有良好的可控性，启动和制动迅速，无自转现 象，电机运行平稳。转速随转矩的增加而均匀下 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 直

12、流伺服 电机SL系列直流伺服电 机系电磁式直流伺服 电机它具有机械特性，调节特性线性度好。调速范 围广，启动转矩大等优点。广泛用于自动控制系 统中作执行元件，亦可作驱动元件表 1.2-1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1.2-2型号功率/kw电流/A转速 /(r/min)、,4+- +1、. 满载效率/%功率因数/(cos/)Y2-132S-637.496081.00.76堵转电流/实际电流堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩6. 52.12.1表 1.2-21.3.功能原理设计自动打印机的工作原理图如图1

13、.3-1所示图 1.3T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

14、通过这些机构完成的。1.4功能分解为实现将图1-1.1所示的产品上打印出所需印记，可将总功能分解为如下分功能：1. 自动送料功能2. 自动定位功能3. 自动打印功能4. 产品自动输出功能1.5传动机构的选择与比较以及传动比的计算和传动路线图1.5.1传动机构的选择与比较机械系统中传动机构是由原动机输出的机械能动、传递给执行机构并实现能量的分配，转速的改变和运动形式的改变等作用的中间装置。传动机构常见的有齿轮传动机构，摩擦传动机构，带传动机构，蜗杆传动等；他们的特点如表1-5.1：特点寿命应用可以用来传递空间任意两轴取决于金属切削机床、汽车、起重齿轮传动之间的运动和力，而且传动准确，齿轮材料的接运输机械，冶金矿山机械、以及平衡，稳定，机械效率高触和弯曲疲劳仪器等强度以及抗胶合与抗磨损的机构简单，而且实现无级变 速传动，冋时，当过载时，由于能力金属切削机床、农业机械和纺织机械、冶金矿山机械摩擦传动两轮间可发生滑动，因而不致造 成机器的损坏最大缺点是传动不 准确，两轮子、容易疲劳破坏， 而且传动的机械效率也比较低使用寿命较低机构简单，传动平稳，造价带轮直金属切削机床、锻压机床、带传动低廉以及缓冲吸震等，可用于传径大，带的寿输送机、通风机、农业机械和纺递距离较远的两轴间的运动，且命长织机械与摩擦轮转动一样也有过载保安性。结构紧凑，单级传动能得到制造精金属切削机