机械原理课程设计自动打印机的设计学位论文Word格式.docx
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内
容
及
任
务
一、工作原理及工艺动作简介
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:
送料达到打印工位,然后打印记号,最后将产品输出。
二、原始数据及设计要求
1)纸盒尺寸:
长100—150mm、宽70—100mm、高30—50mm;
2)产品重量5—10N;
3)自动打印机的生产率是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、设计任务
任务:
对设计题目进行工作原理和工艺动作分解;
根据工艺动作和协调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;
进行的选择和评定,确定机械运动的总体方案;
根据任务书中的技术参数,确定该机械传动系统的速比和变速机构,作出机构运动简图;
对相关执行机构的具体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。
(有条件的要求用三维动画表述)。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
203.6.20~2013.6.21
工作原理分析、工艺动作分析、执行机构选型和拟定
2013.6.22~2013.6.23
运动规律和运动协调设计、绘制运动循环图
2013.6.24~2013.6.26
机构尺度设计、运动分析、动力分析、绘制机构运动方案简图
2013.6.27~2013.6.27
整理设计说明书、设计小结
主
要
参
考
资
料
1、朱理主编,机械原理,高等教育出版社
2、戴娟主编,机械原理课程设计,高等教育出版社
指导教师(签字):
银金光2013年6月6日
1.设计题目
平压印刷机的设计
1.1、设计原理
1.2、设计要求
1.3、设计任务
1)根据工艺动作要求拟定运动循环图;
2)进行送料夹紧机构、打印机构和输出机构及其相互连接传动的选型;
3)机械运动方案的评定和选择;
4)按选定的原动机及执行机构运动参数拟定机械传动方案,分配传动比,并画出传动方案;
5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算;
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)编写设计计算说明书。
2.工作原理和工艺动作分解
2.1、工作原理
根据自动打印机的工艺动作过程,可知,其应该具有一个供打印用的图章、三个执行构件(装有纸盒的料斗往复送料、打印机构的来回打印记号、输出机构使打印完记号后的纸盒输出)、机架。
所以自动打印机的工作过程是:
装夹好原料纸盒——输送原料机构将纸盒送到打印工作台上——打印机构打印记号——最后将产品输出。
2.2、工艺动作分解
根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;
(2)输送原料——采用凸轮机构或有一定停歇的连杆机构;
(3)打印记号——采用曲柄滑块机构或连杆机构;
(4)输出产品——采用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的三个执行动作:
(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
3.1、输送机构的选型
印头
优点
缺点
曲柄滑块机构
面接触,所以受的压力小,磨损轻,制作容易,可获得较高的加工精度
有可能会产生自锁,不适合于高速的运动,效率比较低
凸轮机构
只要设计适当的凸轮的轮廓曲线,从动件可以获得任意预定的运动规律,结构简单、紧凑
由于是高副接触、比压较大,抑郁磨损,轮廓形状复杂,制造比较困难
3.2、打印机构的选型
油辊
结构简单,制作精度低,可承受较大的压力,装配容易,适合于低速运动
占用的空间比较大,转速不是很稳定
槽轮机构
结构简单,外形尺寸小,工作可靠,能准确的控制转角,机械效率高
起动和停止加速度变化大,具有柔性冲击,且随着转速的增加或槽轮数的减少而加剧
3.3、输出机构的选型
当油打印完记号后,为了保证能够继续生产打印,此时的产品要及时输出,因此,适合采具有一定停歇功能的机构。
油盘
连杆机构
所受的压力小,磨损轻,制作容易,可获得较高的加工精度
凸轮间歇机构
只要设计出凸轮轮廓,可以使从动盘获得预期的运动规律,能减小动载荷和避免冲击。
加工成本搞,对装配、调整要求严格
4.工艺动作协调设计,并拟定运动循环图
4.1输送机构送料到工作台
190°
120°
240°
300°
360°
180°
60°
α
200mm
φ
4.2打印机打印记号
β
50mm
4.3输出机构的尺度设计
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,输出运动可与送料的方向互相垂直。
此时需要考虑的是输出机构不与送料机构和打印机构发生相互干涉。
4.4平压印刷机的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
前进
未碰到纸盒
前进
将纸盒推出去
机构
输出机构后退
送料前进
0°
输出机构前进
5.机构运动方案的选择和评定
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:
利用托盘上的凹陷来固定产品,使之当高速运转时,产品不被甩出。
按照打印的产品尺寸设定工作台的凹陷面积。
这个方案的优点是:
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的同时打印记号,这样不但节省了空间,而且还缩短了打印周期,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。
槽轮的制作复杂,起动和停止加速度变化大,具有柔性冲击,且随着转速的增加或槽轮数的减少而加剧
方案二:
采用皮带轮机构,通过槽轮带动皮带轮作间歇性转动;
打印机构:
采用凸轮控制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的工作。
这个方案的优点:
1)此方案将三个机构(送料、打印、输出)结合在一起,很大程度上节省了空间;
2)在原料盒的加工过程中,原料盒始终在皮带轮上,极大的提高了生产效率;
3)三个机构的传动轴可以巧妙的结合在一起,设计简单,同时在工作的过程中对机器的损害也较小。
结构比较复杂,槽轮的制作复杂,起动和停止加速度变化大,具有柔性冲击,且随着转速的增加或槽轮数的减少而加剧
方案三:
打印机构
可移动挡板
纸盒从这滑出
输出机构
送料机构
送
筒
C´
B´
A´
C
B
A
1)送料机构曲柄滑块机构将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的工作,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、经济型最好的一个方案。
曲柄滑块机构的应用使机构传动平稳,用简单的机构完好地实现整个工艺过程。
最终选定方案三。
6.机械传动系统的速比和变速机构
6.1机械传动系统的速比
由自动打印机的设计要求可知
通过传动系统使其具有80次/mim的打印记号能力
则,传动轴每分钟转过的次数为n
n=80次/min;
假定电动机转速:
N=910r/min;
则自动打印机的总速比为:
i=910/(80)=11.375
6.2变速机构
由自动打印机的总速比为11.375可得:
第一级采用带传动减速,其速比为2.84375;
第二级采用单级直齿圆柱齿轮传动,传动比为4。
7.机构运动简图
595
纸盒滑出
36
190
20
84
200
100
152
300
110
送料筒
E
F
图示位置为在传动轴转过φ=180°
时的位置:
因为纸盒的长度为100-150mm,而其中心到打印工作台的位置固定不变,所以在打印长度为150mm的纸盒时,AB杆只要伸长25mm即可,因此将AB杆做成可变动的杆,则AB杆的长度范围为110—135mm。
因为纸盒的高度为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杆做成可变动的杆,则EF长度范围为100-120mm。
机构的各尺寸如图中所示。
8.主要机构的尺度设计
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,根据设计要求纸盒尺寸:
长10
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