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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