机械原理课程设计.docx

海南大学机械原理课程设计论文名称：自动打标机的设计 学 院： 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 设计题目与要求自动打标机1、设计任务图1 自动打标机实现在产品表面自动打制印章的要求。产品由运送带运送到推头1的前端（如图1所示），然后由推送机构将产品3推送到打印头2的下部，此后打印头2向下运动，与产品上表面接触，完成打印操作。在打印头退回原位时，推送机构再推送另一产品，并把打印好的产品推走。2、原始数据及设计要求产品尺寸为：长*宽*高=200mm*200mm*100mm，生产率为10件/min,要求打印机头在与产品接触时，有一秒的停歇时间以保证在产品上形成清晰的印字。设打印机头在打印过程中对产品的压力为500吨。3、参与人数 5人，每人设计一个方案。4、结题要求 1、设计能能满足上述一、二两项要求的机构方案，交绘制机构运动简图一张(1号图纸)； 2、进行运动、力及动力学分析，交设计说明书一份。1、 功能要求与设计任务1、工作原理与工艺动作过程图1 自动打标机产品由运送带运送到推头1的前端（如图1所示），然后由推送机构将产品3推送到打印头2的下部，此后打印头2向下运动，与产品上表面接触，完成打印操作。在打印头退回原位时，推送机构再推送另一产品，并把打印好的产品推走。2、原始数据及设计要求产品尺寸为：长*宽*高=200mm*200mm*100mm，生产率为10件/min,要求打印机头在与产品接触时，有一秒的停歇时间以保证在产品上形成清晰的印字。设打印机头在打印过程中对产品的压力为500吨。3、 设计任务（1） 画出打标机机构的运动循环图。（2） 设计打标机冲压机构和推送机构的运动方案。（3） 对打标机冲压机构和推送机构进行尺寸综合，并绘制运动简图。（4） 打标机机构的运动分析和力分析。2、 运动循环图冲压机构冲头停止不动工作行程冲压停歇回程推送机构推送产品回程3、 运动方案设计 1、工艺动作过程：（1） 打印机头的竖直下降打标。在工作时，需要打印机头竖直下降，完成打标的任务，可以采用连杆机构、曲柄滑块机构等。（2） 打印机头的竖直上升功能。在工作时，需要打印机头竖直上升完成退回的任务。可以采用连杆机构、曲柄滑块机构、双滑块机构等。（3） 打印机头在工件上的停留。在工作时，打印机头需要在工件上停留一秒，以保证在产品上形成清洗的印字。可以采用连杆机构、凸轮机构等来实现。（4） 打印机头在最高处的停留。在工作时，打印机头需要在最高处停留三秒，以保证推件完成。可以采用凸轮机构、不完全齿轮与齿轮的啮合等来实现。2、执行机构的选择（1）冲压机构（2） 推送机构机构的构型：4、 运动简图1-主动轮 2、3、4、9-皮带轮 5-不完全齿轮 6-标准齿轮 7、8、10、11-连杆 12-机架13、14-皮带 1、2、3为同一构件，其中1为主动轮，2、3与后面的4、9为皮带轮，4、5为同一构件，其中5为不完全齿轮，6为标准齿轮，两齿轮的齿数相同，模数相同，压力角相同，且均为。构件7、8、10、11均为连杆，其中连杆7具有一定的弹性，12为机架，13、14为皮带。构件1、4、6、9分别与机架间是转动副，为低副，2、3、4、9分别与皮带间是转动副，为低副，5与6齿轮啮合，为高副，6与7、7与8、9与10、10与11间均为转动副，为低副，8与12、11与12间为移动副。 综上所述，该机构一共有10个运动构件，14个低副，1个高副。故该机构的自由度F=3n-(2p l+p h)=310-142-11=1 5、 运动和力分析 主动轮1转动,皮带轮2、3轮随着1轮转动,再通过皮带13、14分别带动皮带轮4与9的转动,皮带轮9带动连杆10运动,连杆11随着连杆10运动,来回移动推着产品至打印机头的正下方。同时不完全齿轮5和皮带轮4一起运动,不完全齿轮5与齿轮6啮合,使齿轮6转动连杆7在齿轮6的作用下运动带着装有打印机头的连杆8运动,使连杆8沿着机架上下运动,从而能够使打印机头作用在产品上,完成打标的任务。如上图所示为自动打标示意图,点a为连杆10与皮带轮9相连接处,点b为连杆7与齿轮6的连接处,半圆ced部分为不完全齿轮5带齿部分,另一半没有齿,c、d两点为齿的边缘处。主动轮1开始转动,假设运动方向如上图所示: （1）当a点处运动到皮带轮的最左端时,连杆11正要向推着产品前进的方向运动，此时不完全齿轮5的齿边缘d、c分别位于不完全齿轮5的最左端和最右端，半圆ced部分位于上方，不完全齿轮5刚好与齿轮6啮合完毕，下一时刻齿轮6停止运动，b点位于齿轮6的最上端，此时连杆7与连杆8在竖直方向上，且连杆8位于其运动路线的最高端。 （2）下一时刻齿轮6、连杆7与连杆8将一起停留3s，在这3s内，不完全齿轮5仍然随着皮带轮4运动，靠近齿轮6那端的不完全齿轮5部分为无齿部分，此时两齿轮间处于空挡，同时连杆11推着产品向打印机头正下方运动。 （3）当到第3s时，产品刚好被推送到打印机头正下方，a点处于其运动路线的最右段，连杆10与连杆11处于一条水平线上，此时不完全齿轮5的齿边缘c、d分别位于不完全齿轮5的最左端和最右端，半圆ced部分位于下方，不完全齿轮5刚好与齿轮6开始啮合。 （4）在下一时刻，连杆11将随着连杆10运动而开始返程，经过3s，点又运动到最左端，准备进入下一个周期的运动，而在这3s内，齿轮6将在不完全齿轮5的啮合作用下转动，从而带动连杆7的运动，连杆8将在连杆7运动的作用下，开始向下运动，到达最低端后，再向上运动，直到达到其运动路线的最高端。在此期间，当齿轮6从开始转动至处（1/3圆周），连杆8的底端刚好与产品的上表面接触，等到齿轮6再次运动时，连杆8的底端刚好与产品的上表面离开，此时连杆8的底端面与产品的上表面接触时间为1s,再经过1s时间运动，连杆7与连杆8在竖直方向上，且连杆8位于其运动路线的最高端。此时又开始进入下一周期运动，整个机构做周期性运动。 5、 有关参数的相关计算 主动轮1的转速=10r/min，=10r/min，对齿轮整周传动而言，不论两齿轮的齿形如何，其平均传动比总等于齿数的反比，即不完全齿轮5与标准齿轮6的平均传动比为=/=/=1，即=10r/min，两齿轮模数都为4，压力角和模数均取标准值=20，m=4。各个轮的半径分别为：=400mm，=200mm，=600mm并且=300mm，连杆7与齿轮6的偏心距为=200mm，连杆7的长度=300mm， =555mm。 皮带轮9的中心与产品下表面的接触面在同一平面上，齿轮6与皮带轮9的水平距离为1500mm，竖直距离为1