機械原理課程設計--自動蓋章機設計

1、<p><b>　　機 械 原 理</b></p><p><b>　　設計說明書</b></p><p>　　起止日期： 2016 年 6 月 20 日至2016年 6月24 日</p><p><b>　　機械工程學院（部）</b></p><p>　　2016

2、年 6 月24 日</p><p><b>　　目　錄</b></p><p>　　設計任務書·······················

3、················1</p><p>　　1. 功能分解···············

4、83;·························2</p><p>　　2. 機構(gòu)的選用······

5、;·································2</p><p>

6、;　　3. 機構(gòu)的組合···································

7、;····3</p><p>　　4. 方案詳述···························&#

8、183;·············9</p><p>　　5. 機構(gòu)的設計·················

9、3;····················10</p><p>　　6. 傳動方案設計··········

10、3;·························14</p><p>　　7. 參考資料······

11、··································15</p>&l

12、t;p>　　8. 總結(jié)··································&#

13、183;·········15</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　2015 —2016學年第 2 學期</p><p>　　機械工程 學院（系、部） 專業(yè) 班級</p><p>

14、　　課程名稱： 機械原理課程設計 </p><p>　　設計題目： 自動蓋章機的設計 </p><p>　　完成期

15、限：自 2016 年6 月 20 日至 2016 年 6月 24日共1 周</p><p>　　指導教師： 2016年6 月24 日</p><p><b>　　一、功能分解</b></p><p>　　為了實現(xiàn)在紙盒上自動打印記號的總功能，可將總功能分解為如下功能：</p>

16、<p>　?、偌埡兴偷缴w章的工位的功能；</p><p>　　②紙盒在蓋章工位定位功能；</p><p>　?、凵w章機的蓋章功能；</p><p><b>　?、苌w章后的輸出功能</b></p><p><b>　　二、機構(gòu)的選用</b></p><p>　　根據(jù)前

17、述設計要求，并且根據(jù)技術、經(jīng)濟及相容性要求，確定運動的執(zhí)行元件——紙張輸送機構(gòu)，定位機構(gòu)，蓋章機構(gòu)，輸送機構(gòu)，選用相應的機構(gòu)來實現(xiàn)各項運動的功能，。 </p><p>　　自動蓋章機的機構(gòu)選型</p><p><b>　　機構(gòu)的組合</b></p><p><b>　　紙張輸送機構(gòu)</b></p>

18、<p><b>　　備選方案一：</b></p><p>　　機構(gòu)特點：此方案采用凸輪機構(gòu)+搖桿滑塊機構(gòu)，當凸輪的旋轉(zhuǎn)時，推桿將繞支架擺動，從而帶動滑塊在來回運擺動。通過將凸輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成滑塊的有急回運動的間歇往復運動來實現(xiàn)間歇送料的目的。</p><p>　　優(yōu)點：凸輪的使用容易實現(xiàn)預期的運動規(guī)律，滑塊急回運動不明顯，對紙盒的沖擊小。</p>

19、;<p>　　缺點：凸輪的旋轉(zhuǎn)運動導致?lián)u桿的擺動角度較小，滑塊行程較短，對紙盒的撞擊速度不大，極易導致不能使紙盒送到預訂的打印工位，工作效率低。</p><p><b>　　備選方案二：</b></p><p>　　機構(gòu)特點：此方案采用曲柄滑塊機構(gòu)，當曲柄等速轉(zhuǎn)動時，從動件變速往復擺動，該機構(gòu)可在曲柄長度一定的情況下，使執(zhí)行構(gòu)件滑塊獲得較大的行程。通過將

20、軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成滑塊的有急回特性的往復移動，可實現(xiàn)間歇送料的功能。</p><p>　　優(yōu)點：均為低副，其運動副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，加工制造容易，且連桿機構(gòu)中的低副一般是幾何封閉，對保證工作的可靠有利。此機構(gòu)中滑塊在兩個極限位置時其瞬時速度為零，避免了當把紙盒送到工位出產(chǎn)生機械上的沖擊，從而避免了對紙盒的損害。此機構(gòu)被設置成偏置的，能實現(xiàn)快進慢回或慢進快回的運動特性。此設計中我

21、們選擇快進慢回的運動特性。</p><p>　　缺點：機構(gòu)的類型數(shù)據(jù)需精確，不然會對紙盒產(chǎn)生沖擊。</p><p><b>　　定位機構(gòu)：</b></p><p><b>　　備選方案一：</b></p><p>　　構(gòu)特點：此方案通過上置的凸輪機構(gòu)，推動滾子導桿，控制定位桿的伸出或縮進，從而控制物

22、塊運動或靜止。</p><p>　　優(yōu)點：凸輪機構(gòu)可以實現(xiàn)各種復雜的運動要求，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。易于控制，導桿的長度可以自由設定，凸輪的行程不致太大，便于加工制造。還可以控制輸出，作為輸出機構(gòu)。</p><p>　　缺點：需要彈簧的拉伸才能保證推桿緊貼凸輪運動，有一定的能量損失。</p><p><b>　　備選方案二：</b></p&

23、gt;<p>　　機構(gòu)特點：此方案采用凸輪+連桿機構(gòu)，通過將凸輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成定位桿的垂直方向的往復運動，從而實現(xiàn)對工件進行定位的目的。</p><p>　　優(yōu)點：機構(gòu)簡單，便于制造，節(jié)約成本。由于凸輪的近休和遠休位置，可以在定位時停留一段時間，保證了打印的精度，避免了打印時物塊移動導致的打印不清晰或打印不明顯的現(xiàn)象。</p><p>　　缺點：這樣的凸輪制造難度較大，而且

24、易磨損，容易損壞凸輪，需經(jīng)常更換，也就增加了成本。凸輪的行程較大時，才能保證打印頭遠離工件一定的距離。</p><p><b>　　蓋章機構(gòu)：</b></p><p><b>　　備選方案一：</b></p><p>　　機構(gòu)特點：此機構(gòu)由推桿滾子凸輪、彈簧和連桿等構(gòu)成。在此機構(gòu)中，通過凸輪+連桿機構(gòu)將轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成

25、連桿的往復擺動，從而實現(xiàn)打印功能。</p><p>　　優(yōu)點：機構(gòu)傳動路線較短，打印時可以產(chǎn)生一定的間歇，打印更清晰準確；通過主軸即可帶動打印，改變凸輪廓線即可改變打印時間，易于控制；加工簡單。</p><p>　　缺點：打印時占用空間較大，也需彈簧拉伸作用使?jié)L子推桿緊貼凸輪運動。凸輪的行程不大時，打印時距離工件較小，形成較大時，凸輪尺寸較大，占用空間較多。打印頭下部需裝有重物，使打印頭垂

26、直打印，否則打印時會出現(xiàn)摩擦痕跡。尺寸計算時有一定困難。</p><p><b>　　備選方案二：</b></p><p>　　機構(gòu)特點：此方案采用凸輪連桿機構(gòu)，將凸輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成打印桿的垂直方向的往復運動，從而實現(xiàn)對機構(gòu)進行打印的目的。</p><p>　　優(yōu)點：機構(gòu)簡單，便于制造，節(jié)約成本。由于凸輪的近休和遠休位置，可以在打印時停留一段

27、時間，保證了打印的清晰度，避免了打印時一閃而過的打印不清晰或打印不明顯的現(xiàn)象。這樣的凸輪制造難度過不大，且不易磨損，也就不需要高強度的合金，節(jié)約了成本。凸輪的行程不用很大，就能保證打印頭遠離工件一定的距離。</p><p>　　缺點：需要彈簧的拉伸才能保證推桿緊貼凸輪運動，有一定的能量損失。</p><p><b>　　輸送機構(gòu)：</b></p><

28、;p><b>　　備選方案一：</b></p><p>　　機構(gòu)特點：此方案的輸出采用凸輪+連桿機構(gòu)，通過將凸輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成連桿的旋轉(zhuǎn)擺動，來實現(xiàn)輸出的目的。</p><p>　　優(yōu)點：機構(gòu)傳動路線短，輸出的速度相對較快。</p><p>　　缺點：機構(gòu)的桿件形狀較為復雜，計算較為困難，易出現(xiàn)打印位置不水平，使打印出現(xiàn)偏差。桿件需要完

29、全的剛性，連接時也需要較緊，不能有錯位。桿件的分布設置難度較大，桿件的強度要求也較大。</p><p><b>　　備選方案二：</b></p><p>　　機構(gòu)特點：此方案通過上置的凸輪機構(gòu)，推動滾子導桿，控制定位桿的伸出或縮進，從而控制物塊運動或靜止。</p><p>　　優(yōu)點：凸輪機構(gòu)可以實現(xiàn)各種復雜的運動要求，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。易于控

30、制，導桿的長度可以自由設定，凸輪的行程不致太大，便于加工制造。</p><p>　　缺點：需要彈簧的拉伸才能保證推桿緊貼凸輪運動，有一定的能量損失。</p><p><b>　　方案詳述</b></p><p><b>　　最終方案：</b></p><p><b>　　選擇原因：<

31、/b></p><p>　　1）齒輪傳動機構(gòu)較為穩(wěn)定，傳動比穩(wěn)定。</p><p>　　2）蓋章處印章升程較小，根據(jù)杠桿原理采用凸輪機構(gòu)連接桿組較為合適。</p><p>　　3) 紙張輸送處用偏置曲柄滑塊機構(gòu)有急回特性，曲柄的回轉(zhuǎn)中心位于滑塊導路上方，這樣可以實現(xiàn)，快速送料，慢速返回的性能，且能保證送料行程的距離。當滑塊把紙盒送到工位之前滑塊的運動速度是逐漸

32、減小的而且送到工位時的瞬時速度為零，從而減少了機械沖擊對紙盒損害。</p><p>　　4) 用凸輪機構(gòu)連接三角形推塊，可同時實現(xiàn)輸出物料和固定當前印蓋物料，節(jié)省空間，簡化機構(gòu).</p><p>　　5）機構(gòu)簡單成本較低且易于裝配。</p><p><b>　　五、機構(gòu)設計：</b></p><p>　　紙張輸送機構(gòu)：曲

33、柄滑塊</p><p>　　尺寸確定：在本機構(gòu)中設置行程速比系數(shù)K=2，偏距e=50mm，滑塊行程為120mnm。由公式可以求得，該曲柄滑塊的極位夾角，用作圖法求出曲柄AB，連桿BC的長度，：</p><p>　　步驟一：作出行程長=120mm，作的垂直平分線，以的長為半徑畫圓，與垂直平分線交于點D，作D的外接圓，則在圓上的任意對應角為</p><p>　　步驟二：

34、，過點作與距離為50mm的直線與圓交于點A，連接、,以A為圓心，為半徑交于點E。</p><p>　　步驟三：作的垂直平分線，量取1/2的長度，以A為圓心畫圓，交于點，交的延長線于點。</p><p>　　步驟四：量取的長度即為連桿BC的長度，的長度即為曲柄AB的長度。AB=43mm,BC=94mm。因送料機構(gòu)為曲柄滑塊機構(gòu)，從動齒輪充當曲柄，所以從動錐齒輪的直徑不少于86mm,即從動錐齒

35、輪的齒數(shù)不可少于29<36,故所選的齒數(shù)合適。</p><p><b>　　蓋章機構(gòu)：凸輪機構(gòu)</b></p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)效率得出10次/ min，主軸轉(zhuǎn)速為1.05rad/s。</p><p>　　打印凸輪的行程可任意設定，不可太大，否則將增加成本，本設計中取H=10mm,基圓半徑為20mm,偏心距e=0，近休角為180度，推

36、程角為60度，遠休角為60度，回程角為60度。</p><p>　　定位機構(gòu)（輸出機構(gòu)）：凸輪機構(gòu)</p><p>　　輸出時，紙盒推至一半以上將發(fā)生傾斜，如圖所示：</p><p>　　假設定位時，定位檔桿只擋到紙盒的一半位置，即20mm,則輸出時，由于傾斜做用，擋板需要上升的距離為mm,故打印凸輪的行程需很大，凸輪的行程不少于51mm,本設計中取H=60mm。因

37、基圓半徑增大，可見小壓力角，從而改善機構(gòu)的傳動機構(gòu)的傳力特性，但系事機構(gòu)的尺寸也會增大，故取此凸輪的基圓半徑為60mm,偏心距e=0，近休角為60度，推程角為30度，遠休角為210度，回程角為60度。</p><p><b>　　六：傳動方案設計：</b></p><p><b>　　減速3 減速4</b></p><p&

38、gt;<b>　　紙張輸送的往復移動</b></p><p><b>　　電動機運動</b></p><p>　　分支 印章間歇往復移動</p><p><b>　　減速1 減速2</b></p><p&g

39、t;　　運動分支 定位機間歇往復移動</p><p><b>　　輸出機間歇往復移動</b></p><p><b>　　傳動裝置參數(shù)：</b></p><p>　　所選取的齒輪傳動的齒輪均為漸開線標準齒輪，其模數(shù)m=3，壓力角，齒頂高系數(shù)，標準直齒圓柱齒輪的頂隙系數(shù)，錐

40、齒輪的頂隙系數(shù)。</p><p>　　減速1為皮帶輪傳動，主動輪直徑為130mm，從動齒輪的直徑為390mm，傳動比為3。</p><p>　　減速2為標準直齒圓柱齒輪嚙合，主動輪齒數(shù)為18，從動齒輪的齒數(shù)為72，傳動比為4。</p><p>　　減速3為標準直齒圓柱齒輪嚙合，主動輪齒數(shù)為18，從動齒輪的齒數(shù)為72，傳動比為4。</p><p&g

41、t;　　減速4為標準直齒圓柱齒輪嚙合，主動輪齒數(shù)為18，從動齒輪的齒數(shù)為54，傳動比為3。</p><p>　　送料機構(gòu)采用錐齒輪，嚙合齒數(shù)均為36齒。</p><p>　　運動循環(huán)圖及運動分析：</p><p><b>　　1.運動循環(huán)表</b></p><p><b>　　2. 運動循環(huán)圖</b>

42、;</p><p><b>　　七、參考資料</b></p><p>　　1.《機械原理》（第二版）  朱理 編 高等教育出版社</p><p>　　2.《機械設計課程設計》朱文堅 黃平 編  華南理工大學出版社</p><p>　　3.《機

43、械設計基礎課程設計》 孫德志 張偉華 鄧子龍 編 科學出版社</p><p>　　4.《機械設計與理論》 李柱國 主編  科學出版社 </p><p>　　5.《機械原理設計課程設計指導書》 裘建新 主編  高等教育出版社 </p><p&g

44、t;<b>　　八、總結(jié)</b></p><p>　　這次課程設計，是將自己大一大二學到的知識綜合起來，根據(jù)實際要求來設計自己的課題。他成功地將理論跟實際結(jié)合起來，但從本質(zhì)上講還不完善，畢竟誰也不能保證設計的產(chǎn)品能一次性成功，只能靠后期不斷完善，就像羅馬不能一次完成一樣，我們所需的就是在自己的基礎上不斷改進，一遍一遍地建立模型再推翻它，如此反復才能讓自己的設計滿足性能要求。這次設計的是自動蓋

45、章機，主要是用來減少人力要求，以便人們更好地進行其他工作，取得更大經(jīng)濟利益。蓋章機要求在不同類型的紙張上工作，并且要能夠自由改變蓋章位置，所以首先就是要確定他的運動原理，然后再進行工藝動作的分解，通過運動確定機構(gòu)類型，機構(gòu)類型的確定比較麻煩，不僅要滿足預定運動規(guī)律要求，還要考慮位置及軌跡要求，如果都能滿足，這時還要從性能、速度等方面考慮。將滿足要求的機構(gòu)組合起來就能得到我們要求的產(chǎn)品。最后的就是進行尺寸設計了，比如齒輪模數(shù)，按照設計要求

46、每分鐘蓋章張數(shù)不少于10張，這就必須合理考慮齒輪的傳動比，也就是模數(shù)來滿足要求了。</p><p>　　進行一次課程設計不僅能回顧以前的知識，而且還能加深理解，畢竟只有理解之后才能跟好地運用，遇到不懂的地方就需要去查找資料，或者從他人設計產(chǎn)品中借鑒。這次課程設計，不僅讓我們把自己所學的知識運用到實際生活中去，設計一些對社會有用的機構(gòu)，也讓我們深刻體會到團體合作的重要性，因為在以后的學習和工作中，靠我們自己個人的力

47、量是遠遠不夠的，必須積聚大家的智慧，才能創(chuàng)造出令人滿意的產(chǎn)品來。同時進行一件產(chǎn)品的設計要考慮多方面，不僅滿足要求，還要讓人家能看懂你的產(chǎn)品設計，這是必須保證自己設計思路清晰，表達清楚，而且必要的圖紙還要簡單明了，來幫助理解。通過這次的設計，我學到了不少的東西，最主要的就是學會學習，不要被困難嚇到。平時還是要多看點書，這樣用的時候才不會感到措手不及，檢驗一個人的能力也是看你能不能運用知識，否則學更多也是沒用。發(fā)現(xiàn)困難就去解決它，這樣才能成