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课设

一、设计背景和目的2

二、设计要求和数据3

1、工作原理及工艺动作过程3

2、原始数据和设计要求4

3、运动方案构思提示4

三、机构方案比较及选择4

四、总体设计6

1、电机选择6

2、系统运动循环图7

五、机构尺寸设计7

1、齿轮的设计7

2、凸轮设计8

六、总结13

参考文献：

一、设计背景和目的

随着我国国民经济的快速稳步发展，各行各业取得了飞速发展。

产品打印标签，到目前为止还主要以人工操作为主，生产效率低下。

限制了产品生产率的提高。

这也与现代化生产要求不符。

因此根据包装行业需求和发展趋势，设计高质量、高可靠性的全自动刚才打捆机，已非常必要，且形势紧迫。

该设计目的就是要设计出能够实现自动送料、打印、输出的自动打印机构。

个步骤之间运动配合良好，传动效率高，打印速度快且机构稳定性高。

二、设计要求和数据

1、工作原理及工艺动作过程

1）功能及设计要求

2）总功能要求：

在产品上打印记号

3）工作原理及工艺动作分解提示

自动打印机系统的工作原理及工艺动作如下图所示：

该系统有电机驱动主轴上的三个执行机构，完成送料、夹紧和打印、输出的任务。

自动打印机系统的功能图如下所示：

2、原始数据和设计要求

1）待打印产品尺寸，长100~150mm、宽70~100mm、高30~50mm。

2）产品重量，约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、易于加工制造。

3、运动方案构思提示

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。

三、机构方案比较及选择

1、方案一

送料元件：

凸轮16和杆13组成的运动机构

打印：

凸轮11和杆12组成的机构

输出：

凸轮16和杆13组成的机构

运动过程：

首先由凸轮16控制杆13送料，并夹紧物体。

然后凸轮11控制杆12打印。

打印完成后，凸轮11控制杆12抬起，然后凸轮16和17配合输出。

完成。

2、方案二

送料执行元件：

不完全齿轮组合（如图中1、2），曲柄滑块（图中9）

打印执行元件：

凸轮机构（图中5）

夹紧元件：

凸轮机构（图中6）

传动机构：

斜齿轮传动（图中3）

方案运动分析：

不完全齿轮作为原动件做间隙运动带动齿轮上的曲柄滑块，使其做水平来回运动；从动件上的齿轮轴带动斜齿轮转动，通过斜齿轮传动，带动凸轮机构，凸轮机构同时作用于打印机以及夹紧机构，对于输出，通过改变工作台长度使其自由落体输出，即由送料的过程中同时进行，完成。

3、方案三

送料执行元件：

飞轮

打印执行元件：

凸轮机构

传动机构：

传送带

方案运动分析：

齿轮作为原动件运动带动飞轮旋转，使滑块做圆周运动，实现送料；通过传送带传动，带动凸轮机构，凸轮机构作用于打印机，实现打印功能；对于输出，通过改变工作台长度使其自由落体输出，即由送料的过程中同时进行，完成。

4、方案比较

方案一的优点：

构件简单紧凑，明了；成本低廉，传送带传动效率高，且输入输出用同一个机构控制，减少了构架数目。

方案二的优点：

此构件设计新颖独特，用变位齿轮传动，传动效率较高，多处用凸轮实现运动，使得运动的间歇运动稳定，且各执行元件配合良好。

此构件具有夹紧机构，保证打印位置准确稳定。

缺点：

构件结构复杂，连杆过长使其运动磨损大，实用了两处变位齿轮，对齿轮要求高，成本高昂。

靠改变导轨长度实现输出功能，产品之间有轻微的碰撞，不利于产品的完整性。

方案三的优点：

构件简单紧凑；成本不高，机构用不完全齿轮作运动件，使得整个机构做间歇运动配合良好，协调配合准确，稳定。

机构运动灵活：

送料机构中，可通过简单地改变连杆在齿轮上的位置来改变曲柄的长度，从而实现对不同尺寸产品的加工。

缺点：

使用斜齿轮传动，效率低；无输出执行构件，靠改变导轨长度实现输出功能，产品之间有轻微的碰撞，不利于产品的完整性。

所以选用方案一

四、总体设计

1、电机选择

在本设计中，不管从滑块的受力以及整个系统的配合运动，都可知道，本系统是负载非恒定工作方式，故其负载持续率Fs%的计算公式为

FS％＝tg/（tg+to）×100％

式中 tg为工作时间，t。

为停止时间min；tg十to为工作周期，因为系统要求80次/min,即80r/min,原动件运动一周花的时间t=60/80=0.75s又因为不完全齿轮中有36°的过渡轮齿，所以工作停止时间to=0.075s,即tg=0.675s.

FS％＝0.0675/0.75×100％=90%

而选择电机功率可根据P=P1/n1n2

式中 n1为生产机械的效率；n2为电动机的效率。

即传动效

率。

其中生产功率通过保守估计P1=10N*（200/0.75）=2.67KW

假设电动机的效率为0.7，则P=P1/n1n2=2.67KW/0.7*0.9=4.24KW

根据任务要求，选择功率为4.5KW,转速为1000r/min的三相异步电动机适合该系统。

2、系统运动循环图

运转角/度

0—50

50—

100—

110

110—140

140—240

240—

270

270—280

280—

310

310—340

340—

360

凸轮11

远休止

回程

近休止

推程

远休止

凸轮16

近休止

推程

保持位移

推程

回程

凸轮17

推程

远休止

回程

近休止

五、机构尺寸设计

1、齿轮的设计

（1）齿轮系传动设计

该系统电动机选用1000r/min,i1/i2=6.25;

n2=n1*i2/i1=1000/6.25r/min=160r/min;

z3=20,z4=40,z5=20,z6=40,z7=20,z8=8,z10=32;

i2/i10=i3/i10=（z10*z7*z5*z4）/（z3*z4*z6*z8）

=（40*20*20*32）/（20*40*40*8）

=2;

n10=80r/min;

n4=z3/（z4*n2）=80r/min;

（2）直齿轮参数计算

尺寸名称

齿轮3

齿轮4

齿数

模数

压力角

齿根高

2.4

齿顶高

分度圆直径

齿顶圆直径

43.577

81.7889

齿根圆直径

35.7067

77.853

重合度

1.722

1.7122

分度圆齿厚

3.1416

（3）锥齿轮参数计算

尺寸名称

齿轮6

齿轮7

模数

齿数

分度圆锥角

26.565

63.435

齿顶锥角

29.1256

65.9956

齿根锥角

23.4931

60.3632

齿宽

13.0

当量齿数

22.3607

89.4434

顶隙

0.4

分度圆直径

44.72

89.4434

齿顶圆直径

48.72

91.4434

（4）蜗杆、蜗轮尺寸设计

尺寸名称

蜗杆

蜗轮

齿顶高

齿根高

2.4

齿全高

4.4

分度圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

13.2

59.2

导程角/螺旋角

6.34

节圆直径

中心距

2、凸轮设计

（1）凸轮11的设计

1）运动分析图

2）凸轮外形

3）设计结果

主动转角

从动摆角

摆杆角速度

摆杆角加速度

压力角

-8.4041

1.955

0.5

3.4641

54.2527

8.045

0.5

-3.4641

44.1066

-13.4041

100

-13.4041

110

-13.4041

120

-13.4041

130

-13.4041

140

-13.4041

150

-13.4041

160

-13.4041

170

-13.4041

180

-13.4041

200

-13.4041

210

-13.4041

230

-13.4041

240

8.045

-0.5

-3.4641

-54.6548

250

1.955

-0.5

3.4641

-59.8217

260

-8.4041

270

-8.4041

280

-8.4041

290

-8.4041

300

-8.4041

310

-8.4041

320

-8.4041

330

-8.4041

340

-8.4041

350

-8.4041

360

-8.4041

（2）凸轮16的设计

1）运动分析图

2）凸轮外形

（3）凸轮17的设计

1）运动分析图

2）凸轮形状

3）运算数据

主动转角fei1

从动件位移

从动件速度

从动件加速度

压力角

理论x坐标

实际x坐标

.0113

.0678

15.5418

.1023

.3316

37.9988

.2761

29.998

93.429

25.410

238.949

32.667

7.1541

38.979

10.185

31.576

551.827

63.169

135.2412

52.983

16.6029

44.6439

20.9111

37.903

1216.795

61.1388

-155.366

45.905

29.976

51.0928

32.1146

43.3839

1646.642

21.7225

-230.136

18.029

43.3437

50.749

40.286

43.3564

1718.873

52.4703

43.2535

46.2973

38.1649

1718.873

59.184

33.4852

52.2212

29.5457

1718.873

64.0994

22.6994

56.5583

20.0289

1718.873

67.0673

11.224

59.177

9.9035

1718.873

67.9974

-.5924

59.9977

-.5227

100

1718.873

66.8615

-12.390

58.9955

-10.933

110

1718.873

63.6942

-23.812

56.2007

-21.011

120

1718.873

58.5915

-34.511

51.6984

-30.451

130

1718.873

51.7086

-44.161

45.6252

-38.965

140

1718.873

43.2539

-52.47

38.1652

-46.297

150

1718.873

33.4848

-59.184

29.5454

-52.221

160

1718.873

22.81

-64.060

20.1265

-56.523

170

1718.873

11.3389

-67.048

10.0049

-59.16

180

1718.873

-.4769

-67.998

-.4208

-59.99

190

1718.873

-12.278

-66.882

-10.833

-59.01

200

1718.87

-23.706

-63.733

-20.917

-56.23

210

1718.87

-34.414

-58.648

-30.365

-51.74

220

1718.87

-44.076

-51.781

-38.890

-45.68

230

1718.87

-52.398

-43.340

-46.234

-38.24

240

1718.87

-59.128

-33.582

-52.172

-29.63

250

1718.87

-64.062

-22.803

-56.525

-20.12

260

1718.87

-67.049

-11.33

-59.160

-9.999

270

1718.87

-67.998

-59.998

.4265

280

1718.08

-3.843

-539.50

3.235

-66.867

12.282

-59.093

10.395

290

1256.93

-79.79

-249.75

53.08

-56.175

20.900

-53.902

13.230

300

398.2348

-75.943

289.7817

59.378

-38.766

22.7526

-38.737

14.7527

310

-28.9343

24.6335

-22.8428

19.4475

320

-24.216

29.283

-19.118

23.118

330

-18.763

33.044

-14.813

26.087

340

-12.739

35.800

-10.057

28.263

350

-6.3293

37.469

-4.9968

29.580

360

-.0579

-.0457

六、总结

工欲善其事，必先利其器，结束了课程设计，让我学到了很多书本上没有的知识，也在一定程度上弥补了我在实践操作上的不足，在如今的社会上，拥有丰富理论知识的我们，如果没有实际操作的经验和能力，只能是纸上谈兵。

经过几天的努力以及参考了各种资料，最终还是完成了本次课设。

其运动效果和性能基本能达到了预期的目标，各个运动配合良好，能够很好的满足生产需要，运动稳定性高。

通过这次课程设计，我有了很多收获。

首先，通过这一次的课程设计，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力。

对平面连杆机构和凸轮有了更加深刻的理解。

其次通过这次课程设计，对自动打印机的工作原理及其内部个传动机构以及机构选型、运动方案的确定以及对导杆机构进行运动分析有了初步详细精确话的了解，这都将为我以后参加工作实践有很大的帮助。

非常有成就感，培养了很深的学习兴趣。

衷心感谢匡兵副教授能给我们这次很好的学习实践机会，让我收获了很多，也学会了认真做好每一件事情。

参考文献：

[1]孙桓,陈作模.葛文杰.机械原理[M].北京：

高等教育出版社,2005.

[2]徐灏.机械设计手册.机械工业出版社,1991.

[3]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].北京：

高等教育出版社,2005.

[4]刘三生.反求工程设计[M].北京：

机械工业出版社，1992.

[5]于运满.精密间歇机构[M].北京:

机械工业出版社，2000.

[6]刘正昆.间歇运动机构[M].大连：

大连理工大学出版社，1991.

[7]吕仲文.机械创新设计[M].北京：

机械工业出版社，2004.

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