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1、机械原理课程设计第 1 页 共 47 页课程设计课程名称：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 日名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 2 页 共 47 页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
2、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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 3 页 共 47 页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
3、 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 100150mm、宽 70100mm、高 3050mm。（2）产品重量：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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 4 页 共 47 页歇时间的连杆机构。当
4、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
5、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。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 5 页 共 47 页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
6、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 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 6 页 共 47 页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
7、.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 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 7 页 共 47 页第一节 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
8、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：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；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%）；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；考虑到工作环境的因素，应防爆、防尘、防腐蚀；电动机应工作可靠、操作简单、维修方便；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
9、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 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 8 页 共 47 页表 1.1 类型名称机构特征优缺点及应用范围一般异步电动机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
10、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 JD2O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
11、动机YB、JA2O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
12、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，染织等部门名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 9 页 共 47 页控制电机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
13、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，亦可作驱动元件根据各种电动机特点和应用范围
14、，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 型号功率/kw 电流/A 转速/(r/min)满载效率/%功率因数/(cos/)Y2-132S-6 3 7.4 960 81.0 0.76 堵转电流/实际电流堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩65 2.1 2.1 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 10 页 共 47 页第二节 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
15、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。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 46 页 -机械原理课程设计第
16、11 页 共 47 页第三节 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：纸盒送到打印机的工位的功能；纸盒在打印工位定位功能；纸盒的打印功能；纸盒打印后输出功能；其功能逻辑图如3.1 所示：图 3.1 纸盒上自动打印记号总功能纸盒在打印工位定位功能纸盒的打印功能纸盒打印后输出功能送料功能定位功能打印功能输出功能纸盒送到打印机的工位的功能名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 12 页 共 47 页2.功能原理的工艺过程分解：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，
17、来实现送料的功能。如图3.2 所示。图 3.2 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。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。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。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 13 页 共 47 页图 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
18、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 送料杆的往复移动名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 14 页 共 47 页电动机运动分支打印头间歇往复移动减速 1 减速 2 运动分支定位板间歇
19、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。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 15 页 共 47 页可选择机构：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
20、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 类别带传动齿轮传动链传动特点轴间距范围大，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
21、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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 46 页 -机
22、械原理课程设计第 16 页 共 47 页效率平带 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 滚子链v10m/s 0.92_0.96 单级传动比 i 受小带轮的包角和外廓尺寸的限制平带 =45 V带=710 同步带 =10 受结构尺寸的限制一般 =10 受小链轮包角的限制通常，=8 工作条件良好可达10 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与制造质量有关500015000h 2
23、.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。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 46 页 -机械
24、原理课程设计第 17 页 共 47 页（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 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 46
25、页 -机械原理课程设计第 18 页 共 47 页机构特点：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 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 19 页 共 47 页机构
26、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，使执行构件名师资料总结-精品
27、资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 20 页 共 47 页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.
28、1.2 定位机构定位备选方案一：（图 7.4）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 21 页 共 47 页图 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）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 21 页，共 46 页
29、 -机械原理课程设计第 22 页 共 47 页图 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）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 22
30、页，共 46 页 -机械原理课程设计第 23 页 共 47 页图 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 打印机构名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 23 页，共 46 页 -机械原理课程
31、设计第 24 页 共 47 页打印备选方案一：（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）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 24 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 25
32、 页 共 47 页图 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）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名
33、师精心整理-第 25 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 26 页 共 47 页图 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 输出机构名师资料总结-精品
34、资料欢迎下载-名师精心整理-第 26 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 27 页 共 47 页输出备选方案一：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）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名
35、师精心整理-第 27 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 28 页 共 47 页图 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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 28 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 29 页 共 47 页最终方案：（图 7.12）电
36、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）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2
37、9 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 30 页 共 47 页表 7.2 功能元功能元解（匹配机构）1 2 3 减速 1 带传动齿轮传动链传动减速 2 带传动齿轮传动链传动减速 3 带传动齿轮传动链传动减速 4 带传动齿轮传动链传动送料杆往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆组合机构定位板间歇往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆组合机构打印头间歇往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆组合机构输出板间歇往复运动凸轮机构传送带+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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 30 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 31 页 共 4
38、7 页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0.1*ah，标准直齿圆柱齿轮的顶隙系数25.0*c，锥齿轮的顶隙系数2.0*c。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
39、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：曲柄滑块名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 31 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 32 页 共 47 页尺寸确定：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11180KK可以求得，该曲柄滑块的极位夹角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：C1C260120D图 8.1 步骤一：如图8.1，作出行程长21CC=120mm，作21CC的垂直平分线，以21CC的长为半径画圆，与垂直平分
40、线交于点D，作21CCD 的外接圆，则21CC在圆上的任意对应角为60名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 32 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 33 页 共 47 页C1C26012050A60DE图 8.2 步骤二：如图8.2 所示，过1C点作与21CC距离为 50mm 的直线与圆交于点 A，连接1AC、2AC,以 A为圆心，1AC为半径交2AC于点 E。C1C26012050A6042,99R42,99B2B1DE图 8.3 步骤三：如图8.3 所示，作EC2的垂直平分线，量取1/2EC2的长度，以 A为圆心画圆，交2AC于2B点，交1AC的延长线于1B点。名师资料总
41、结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 33 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 34 页 共 47 页C1C26012050A6042,99R42,99B2B193,9DE图 8.4 步骤四：如图 8.4 所示，量取22CB的长度即为连杆 BC的长度，1AB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2936,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
42、，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。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 34 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 35 页 共 47 页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,则输出时，由于倾斜做用，挡板需要上升的距离为5120-250）（mm,故打印凸轮的行程需很大，凸轮的行程不少于51mm,本设计中
43、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。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 35 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 36 页 共 47 页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 送料送料退回定位向下 停停 向上打印停
44、向下 停 向上 停输出推出 停停 推出2.运动循环图（图9.1）图 9.1 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 36 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 37 页 共 47 页对应时间表如表 9.2 所示：表 9.2 执行构件动作时间/s 分配轴转角送料机构推程回程1149Ts1289Ts1112012240定位机构初始位置停歇推程定位停歇回程2129Ts2219Ts2379Ts2429Ts21602230232702460打印机构初始位置停歇推程打印停歇回程结束位置停歇3149Ts3229Ts3329Ts3429Ts3529Ts311203260336034603560输出
45、机构输出停歇回程停止推程4129Ts4219Ts4379Ts4429Ts416042304327044603.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 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 37 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 38 页 共 47 页附录：附图 1：打印凸轮凸轮类型附图 2：打印凸轮运动分段名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 38 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 39 页 共 47 页附图 3：打印凸轮轮廓线附图 4：定位凸轮凸轮类型名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 39
46、 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 40 页 共 47 页附图 5：定位凸轮运动分段附图 6：定位凸轮轮廓线名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 40 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 41 页 共 47 页附图 7：设计方案平面图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 41 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 42 页 共 47 页附图 8：设计方案三维图1 附图 9：设计方案三维图2 附图 10：位移分析名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 42 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 43 页 共 47 页附图 11：速度分析名师资料总结
47、-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 43 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 44 页 共 47 页附图 11：加速度分析设计总结名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 44 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 45 页 共 47 页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
48、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
49、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！致谢名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 45 页，共 46 页 -机械原理课程设计第 46 页 共 47 页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！参考文献名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 46 页，共 46 页 -