机械原理课程设计.docx
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机械原理课程设计
湖南工业大学
课程设计
资料袋
机械工程学院(系、部)2011~2012学年第二学期
课程名称机械原理课程设计指导教师职称教授
学生姓名专业班级学号
题目自动打印机
成绩起止日期2012年6月11日~2012年6月15日
目录清单
序号
材料名称
资料数量
备注
1
课程设计任务书
1
2
课程设计说明书
1
3
课程设计图纸
若干
张
4
5
6
机械原理
设计说明书
自动打印机
起止日期:
2012年6月11日至2012年6月15日
学生姓名
班级
学号
成绩
指导教师(签字)
机械工程学院(部)
2012年6月11日
目 录
0.设计任务书………………………………………………3
1.工作原理和工艺动作分解………………………………4
2.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图……………5
3.送料-夹紧机构,打印机构与输出机构的选型………6
4.机械运动方案的选择和评定……………………………7
5.机械传动机构的选择与比较……………………………10
6.机械传动系统的速比和变速机构……………………12
7.自动打印机的机构运动简图…………………………13
8.执行机构的尺度设计…………………………………14
9.参考资料………………………………………………18
10.设计总结…………………………………………………19
湖南工业大学
课程设计任务书
2011—2012学年第2学期
机械工程学院(系、部)机械专业1004班级
课程名称:
机械原理课程设计
设计题目:
自动打印机
完成期限:
自2012年6月11日至2012年6月15日共1周
内
容
及
任
务
一、设计的任务与主要技术参数
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:
送料到达打印工位;然后打印记号;将产品输出。
设计参数:
(1)纸盒尺寸,长为100~150mm,宽为70~100mm,高为30~50mm。
(2)产品重量为5~10N。
(3)自动打印机的生产率为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。
二、设计工作量
要求:
对设计任务课题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,并进行的选择和评定,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,相关图纸一至两张。
(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
6.11-6.12
构思该机械运动方案
6.13-6.14
运动分析及作图
6.15
整理说明书与答辩
主要
参考
资料
[1]朱理.机械原理[M].北京:
高等教育出版社,2008:
15-200
[2]邹慧君.机械原理课程设计[M].北京:
高等教育出版社,2009:
15-250
指导教师:
刘扬2012年6月11日
第1章工作原理和工艺动作分解
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:
送料到达打印工位;然后打印记号;将产品输出。
运动循环表
送料
送料
退回
定位
向下停向上
停
盖章
向上停
向下停
输出
停推出
停
第2章.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位,以利于设计、装配和调试。
以主动件的转角作为横坐标(0°、360°),以各机构执行构件的位移为纵坐标作出位移曲线。
主动轴每转一圈为其准拟定的运动循环图如下图2-1所示:
图2-1
第3章.送料-夹紧机构,打印机构与输出机构机构选型。
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方向互相垂直。
第4章.机械运动方案的选择和评定
4.1方案一:
机构特点:
送料和打印均采用凸轮连杆机构
优点:
机构简单,便于制造,节约成本。
缺点:
印章时由于惯性原因以及送料及定位都采用同一凸轮,导致定位不准确。
另外这样的凸轮制造难度过大,而且易磨损,为保证一定的耐磨性就需要高强度的合金,也就增加了成本。
4.2方案二:
机构特点:
送料采用6杆机构打印和输出采用凸轮连杆机构
优点:
机构传动路线短,印章的精度相对较高。
缺点:
印章与输出机构的配合要求很高,用同一个凸轮控制印章与输出,对凸轮强度有了更高的要求,另外一个凸轮运行两个杆件,杆件的分布设置难度加大,对强度的要求也加大。
机构的杆件形状较为复杂,特别是控制输出的杆件。
4.3方案三:
机构特点:
送料采用6杆机构打印采用凸轮连杆机构依靠皮带轮实现推进和输出
优点:
定位准确,皮带传输设计简单成本低
缺点:
是这几种方案中,配合要求最高的一个,并且对送料装置的摆放与类型的选择造成一定的麻烦,很难实现批量的生产,人工操作的参与性占了很大一部分。
将导致效率不高。
4.4方案四:
机构特点:
送料采用曲柄滑块打印采用凸轮机构定位和输出槽轮机构
优点:
由于槽轮的间歇运动,印章效果好。
机构连续性强。
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。
另外槽轮不是很好加工,切运行时有一定的刚性冲击。
最终选择方案
选用理由:
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,且能保证送料行程的距离
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)整个机构简单成本较低且易于装配。
第5章.机械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,他们的特点如下:
(1)齿轮传动:
齿轮传动机构是现代机械系统中应用最为广泛的一种。
它可以用来传递空间任意两轴之间的运动和力,而且传动准确,平衡,稳定,机械效率高,使用寿命长,工作可靠。
(2)摩擦传动:
摩擦传动的主要功能是通过两构件之间的摩擦来传递运动和动力的,其主要优点是机构简单,而且实现无级变速传动,同时,当过载时,由于两轮间可发生滑动,因而不致造成机器的损坏。
但是,这种传动的最大缺点是传动不准确,同时,由传动过程中两轮必须压紧,以求产生足够大的摩擦力而达到传动的目的,所以两轮子、容易疲劳破坏,而且传动的机械效率也比较低。
(3)带传动:
这种传动机构是靠带拥护带轮之间的摩擦力来传动的,它的主要优点是机构简单,传动平稳,造价低廉以及缓冲吸震等,可用于传递距离较远的两轴间的运动,且与摩擦轮转动一样也有过载保安性。
但是由于不能安全避免带与带轮之间的相对滑动,所以传动的精度比较低。
此外,为了使带与带轮间产生足够的摩擦里,必张紧在两轮上,这将增大带轮轴中的压力,从而加大轴承轴颈的磨损,并降低了机械效率。
5.1选择原因:
(1)摩檫传动精确度低,且传递不稳定,故不用此传动.
(2)送料—定位——输出——盖章,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,平衡,稳定,机械效率高。
5.2最后选择:
齿轮传动、带传动
5.3齿轮选择列表
根据曲柄摇杆的大致长度为74,故选择模数为3,齿数为22的锥齿轮Z7与摇杆安装配合。
m=3a=20°
齿轮号
模数
压力角
齿数
Z1
3
20°
90
Z2
3
20°
30
Z3
3
20°
40
Z4
3
20°
20
Z5
3
20°
80
Z6
3
20°
33
Z7
3
20°
22
第6章.机械传动系统的速比和变速机构
总传动比计算:
(5-1)
第一级采用带传动,取传动比为2,第二级采用双级齿轮减速器,传动比为6,
机构传动运动简图如图所示:
第七章.自动打印机的机构运动简图
综合本组李进,李春泉,王圣永同学的机构选型,做出自动打印机的总体机构运动简图,如图7-1所示
图7-1自动打印机的总体机构运动简图
第8章.执行机构的尺度设计
8.1送料机构:
曲柄滑块
尺寸确定:
在本机构中设置滑块为160mm,行程速比系数定位K=2
因此Ø=60°。
偏距e=20mm
根据上述数据确定曲柄回转回转中心点A
根据尺寸画出极位B1B2C1C2
在CAD上量取尺寸AC2=169.77AC1=21.76计算
曲柄AB=(AC2-AC1)/2=74.005连杆BC=(AC1+AC2)/2=95.765
将滑块添加上去,确定最终机构
8.1.2最小传动角与压力角:
根据CAD图示标注所示
最小传动角为11°最小压力角为34°
8.2打印头杆组参数
DF=100mmEF=300mm打印头与物料最远距离为20mm
8.3固定与输出机构:
由凸轮1推动的三角形物块实现固定和推出的
第9章.参考资料
[1]朱理.机械原理[M].北京:
高等教育出版社,2010.4
[2]邹慧君.机械原理课程设计[M].北京:
高等教育出版社,2010.6
第10章设计总结
经过这段时间的努力,在老师的指导下,我终于将机械设计课程设计自动打印机做完了.在这次作业过程中我遇到了许多困难,刚开始不知道该如何下手,其次就是分析过程中有许多不懂得的地方,后面经过好好地把课程设计书看了看,慢慢地也就懂了,在运用CAD画图发现自己很多都不记得了,于是自己跑到自学网上看了看视频,之后完成了自己的绘制,这让我认识到了把CAD,PROE等等学习好的重要性,尽管在有许多的困难在其中,但和同组的人真正完成课程设计之后,感觉还是蛮有成就感的,同时更锻炼了我们的各个方面。
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