机械原理课程设计--自动打印机

目录

设计任务书 (2)

原动机的选择 (5)

传动机构的选择与比较 (7)

执行机构的选择与比较 (9)

机构系统运动方案的拟定与比较 (10)

机构系统的运动循环图 (16)

机构功能分解图与动作分解图 (20)

机构的设计 (22)

机构的运动简图 (26)

必要的计算公式与有关调用子程序 (27)

程序图 (33)

参考文献··································

一、设计任务书

（1）、功能要求及工艺动动作分解

○1总功能要求

在产品上打印记号

○2工作原理及工艺动作分解

自动打印机系统的工作原理图及工艺动作如图(1)所示,该系统有电机驱动主轴上的执行机构,完成打印任务。<1>首先就是由送料曲柄滑块机构1连续旋转运动,带动连杆2旋转,再经滑块3往复移动,把工件6送到指定的位置<2>而此时凸轮8已由远休止运动到近休止,摆杆7与凸轮保持接触,并摆动一个角度Ø,从而带动摆杆5也转动Ø角,到打印工件所需位置<3>紧接着就是打印印头动作完成打印。

(2)、原始数据与数据要求

○1实现送料,凸轮,打印头等运动机构由一个电动机带动,通过一系列的减速机构,传动机构使该机构具有80r/min的打印速度。

○2电动机功率P=0、8kw,转速n=980r/min、电机安放在整个装置的正下位置。

○3根据打印产品的要求:长100-150mm,宽70-100mm,高30-50mm、因此须在此范围内满足要求设计如前一页图。

○4并且要求打印设计,满足产品的重量在5-10N之间

○5曲柄滑块由最左端向右运动过程中遇到如图(1)所示的送料桶中落下的工件并把它推到指定的打印位置,其中滑块的两极限位置间距为89mm。

○6印头摆角为4°,印头工作行程与返回行程分别由凸轮的回程角φ1=120º与升程角φ0=70º决定。

（3）、运动方案构思提示

○1实现送料机构-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,夹紧机构的执行件将产品送到指定位置,执行机构停止不动,维持推紧力,待打印机构执行件打印完之后被推走。最终我们经过一系列方案的构思与分析,决定由一对心曲柄滑块来完成送料与出料。滑块的两极限位置如下图(2),极限间距为L、

○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。初步设计思路如下图(3)、凸轮1转动带动杆2从而带动杆3摆动,印头4在摆下就是动作完成打印。

○3实现出料动作的机构由送料机构来完成,当打印完第一个工件时,曲柄旋转一周,又送来另一个工件,当第二个工件送到时把第一个工件推出打印位置沿着出料带送出。

○4动力控制:自动打印机系统的三个执行机构都就是有一台电动机控制,因此实现三个分功能运动的机构必须联动,且其主要动作要协调。所以首先要构思各个执行机构执行顺序,然后勾画出描述各机构动作协调配合的运动循环图,最后按执行路线连成整机,力求结构简单,紧凑。初步设计的传动如下图。

二、原动机的选择

(1)原动机的分类

a、一次原动机此类原动机就是把自然界的能源直接转变为机械能,因此陈伟一次原动机。属于此类原动机有柴油机、汽油机、汽轮机与燃气轮机等。

b、二次原动机此类原动机就是将发电机等变能机所产生的各种形状的能量转变为机械能,因此称为二次原动机。属于此类原动机的有电动机、液压马达、气动马达、汽缸、与液压缸等。

(2)选择原动机时应考虑的因素

○1必须考虑到现场能源供应情况。在有电源的条件下尽可能选择电力驱动,因为它的成本低,操作控制方便,机械活动范围广,离电源远或无电源时可考虑选择柴油机作为原动机。当有现成气源时(如铸造车间)可选用气力驱动(气动马达与汽缸)。

○2必须考虑到原动机的机械性能与工作制度与工作机相匹配。例如,挖掘机在工作中当遇到大阻力(如巨石、古树根根等)时,为保护整个机械装置,它应能立即停止工作(称之为挖掘特性),所选原动机也必须具有此特性。又如纺织机械上用的电动机应选用连续工作制,而起重机械上用的电动机应根据该起重机工作的频繁程度选取相应的工作制度(FC=15% ~60%)。

○3必须考虑工作机对原动机提出的启动、过载、运转平稳性、调速与控制等方面的要求。如电力机车要求原动机启动力矩大、调速范围宽。

○4必须考虑到环境工作因素。如防爆、防尘、防腐蚀等。例如,对于食品机械必须考虑到不能污染食品以及便于清洗等要求。因此,在考虑选择汽缸与油缸作为原动机时,应选择汽缸,而油缸的漏油会污染食品。

○5必须考虑工作可靠,操作简便,维修方便。比如再单机集中驱动与多机分别驱动之间,考虑到操作维修方便往往选择多机分别驱动为好。

○6为了提高机械系统的经济效益,必须考虑经济成本:包括初始成本与运转维护成本。

此外,所选原动机的额定功率必须满足负载需要,但也不宜过大。对电动机来说所选电动机功率过大造成功率因素过低也就是不经济的。

(3)电机的选择

根据原动机的选择因素以及自动打印机的功能原理要求与设计

要求,需选择二次原动机运用电动机的转动输出带动机构运转。因电动机的运转输出功率稳定、易控制、效率高、噪音小。初始成本低、运转费用低、维修及维护方便、功率范围广(0、3-1000KW),符合原动机选择考虑因素、以及自动打印机的功能原理与设计需求。故选用n

三相异步电动机作为此设计系统的原动机。

电=980r/min

三、传动机构的选择与比较

(1)、传动机构的选择原则

○1对小功率传动,应在满足工作性能的需要下。选择结构简单的传动装置,尽可能降低初始费用。

○2对大功率传动。应优先考虑,传动的效率,节约能源。降低运转费用与维修费用。

○3当执行机构要求变速时。若能与动力机调速比相适应可直接联接或采用定传动比的传动装置。当执行机构要求变速范围大。用动力机调速不能满足机械特性与经济性要求时,则应采用变传动比传动,除执行机构要求连续变速者外,尽量采用有级变速。

○4执行机构上载荷变化频繁,且可能出现过载,这时应加过载保护装置。

○5主、从动轴要求同步时,应采用无滑动传动装置。

○6传动装置的选用必须与制造水平相适应。尽可能选用专业厂生产的标准传动装置。如减速器、变速器与无级变速器等。

（2）、传动机构的选用