機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--自動(dòng)蓋章機(jī)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī) 械 原 理</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)說(shuō)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(jī)械工程學(xué)院（部）</b></p><p>　　2016

2、年 6 月24 日</p><p><b>　　目　錄</b></p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書·······················

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

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

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

6、;　　3. 機(jī)構(gòu)的組合···································

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

8、183;·············9</p><p>　　5. 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)·················

9、3;····················10</p><p>　　6. 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)··········

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(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　2015 —2016學(xué)年第 2 學(xué)期</p><p>　　機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 專業(yè) 班級(jí)</p><p>

14、　　課程名稱： 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 自動(dòng)蓋章機(jī)的設(shè)計(jì) </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(dǎo)教師： 2016年6 月24 日</p><p><b>　　一、功能分解</b></p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)在紙盒上自動(dòng)打印記號(hào)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>　?、诩埡性谏w章工位定位功能；</p><p>　　③蓋章機(jī)的蓋章功能；</p><p><b>　　④蓋章后的輸出功能</b></p><p><b>　　二、機(jī)構(gòu)的選用</b></p><p>　　根據(jù)前

17、述設(shè)計(jì)要求，并且根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及相容性要求，確定運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件——紙張輸送機(jī)構(gòu)，定位機(jī)構(gòu)，蓋章機(jī)構(gòu)，輸送機(jī)構(gòu)，選用相應(yīng)的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的功能，。 </p><p>　　自動(dòng)蓋章機(jī)的機(jī)構(gòu)選型</p><p><b>　　機(jī)構(gòu)的組合</b></p><p><b>　　紙張輸送機(jī)構(gòu)</b></p>

18、<p><b>　　備選方案一：</b></p><p>　　機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：此方案采用凸輪機(jī)構(gòu)+搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)凸輪的旋轉(zhuǎn)時(shí)，推桿將繞支架擺動(dòng)，從而帶動(dòng)滑塊在來(lái)回運(yùn)擺動(dòng)。通過將凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成滑塊的有急回運(yùn)動(dòng)的間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)間歇送料的目的。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：凸輪的使用容易實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滑塊急回運(yùn)動(dòng)不明顯，對(duì)紙盒的沖擊小。</p>

19、;<p>　　缺點(diǎn)：凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致?lián)u桿的擺動(dòng)角度較小，滑塊行程較短，對(duì)紙盒的撞擊速度不大，極易導(dǎo)致不能使紙盒送到預(yù)訂的打印工位，工作效率低。</p><p><b>　　備選方案二：</b></p><p>　　機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：此方案采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件變速往復(fù)擺動(dòng)，該機(jī)構(gòu)可在曲柄長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成滑塊的有急回特性的往復(fù)移動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)間歇送料的功能。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：均為低副，其運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤(rùn)滑好，磨損小，加工制造容易，且連桿機(jī)構(gòu)中的低副一般是幾何封閉，對(duì)保證工作的可靠有利。此機(jī)構(gòu)中滑塊在兩個(gè)極限位置時(shí)其瞬時(shí)速度為零，避免了當(dāng)把紙盒送到工位出產(chǎn)生機(jī)械上的沖擊，從而避免了對(duì)紙盒的損害。此機(jī)構(gòu)被設(shè)置成偏置的，能實(shí)現(xiàn)快進(jìn)慢回或慢進(jìn)快回的運(yùn)動(dòng)特性。此設(shè)計(jì)中我

21、們選擇快進(jìn)慢回的運(yùn)動(dòng)特性。</p><p>　　缺點(diǎn)：機(jī)構(gòu)的類型數(shù)據(jù)需精確，不然會(huì)對(duì)紙盒產(chǎn)生沖擊。</p><p><b>　　定位機(jī)構(gòu)：</b></p><p><b>　　備選方案一：</b></p><p>　　構(gòu)特點(diǎn)：此方案通過上置的凸輪機(jī)構(gòu)，推動(dòng)滾子導(dǎo)桿，控制定位桿的伸出或縮進(jìn)，從而控制物

22、塊運(yùn)動(dòng)或靜止。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。易于控制，導(dǎo)桿的長(zhǎng)度可以自由設(shè)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(jī)構(gòu)。</p><p>　　缺點(diǎn)：需要彈簧的拉伸才能保證推桿緊貼凸輪運(yùn)動(dòng)，有一定的能量損失。</p><p><b>　　備選方案二：</b></p&

23、gt;<p>　　機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：此方案采用凸輪+連桿機(jī)構(gòu)，通過將凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成定位桿的垂直方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件進(jìn)行定位的目的。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，節(jié)約成本。由于凸輪的近休和遠(yuǎn)休位置，可以在定位時(shí)停留一段時(shí)間，保證了打印的精度，避免了打印時(shí)物塊移動(dòng)導(dǎo)致的打印不清晰或打印不明顯的現(xiàn)象。</p><p>　　缺點(diǎn)：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(shí)，才能保證打印頭遠(yuǎn)離工件一定的距離。</p><p><b>　　蓋章機(jī)構(gòu)：</b></p><p><b>　　備選方案一：</b></p><p>　　機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：此機(jī)構(gòu)由推桿滾子凸輪、彈簧和連桿等構(gòu)成。在此機(jī)構(gòu)中，通過凸輪+連桿機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成

25、連桿的往復(fù)擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)打印功能。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)傳動(dòng)路線較短，打印時(shí)可以產(chǎn)生一定的間歇，打印更清晰準(zhǔn)確；通過主軸即可帶動(dòng)打印，改變凸輪廓線即可改變打印時(shí)間，易于控制；加工簡(jiǎn)單。</p><p>　　缺點(diǎn)：打印時(shí)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(yùn)動(dòng)。凸輪的行程不大時(shí)，打印時(shí)距離工件較小，形成較大時(shí)，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(shí)會(huì)出現(xiàn)摩擦痕跡。尺寸計(jì)算時(shí)有一定困難。</p><p><b>　　備選方案二：</b></p><p>　　機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：此方案采用凸輪連桿機(jī)構(gòu)，將凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成打印桿的垂直方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行打印的目的。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，節(jié)約成本。由于凸輪的近休和遠(yuǎn)休位置，可以在打印時(shí)停留一段

27、時(shí)間，保證了打印的清晰度，避免了打印時(shí)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(qiáng)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(yuǎn)離工件一定的距離。</p><p>　　缺點(diǎn)：需要彈簧的拉伸才能保證推桿緊貼凸輪運(yùn)動(dòng)，有一定的能量損失。</p><p><b>　　輸送機(jī)構(gòu)：</b></p><

28、;p><b>　　備選方案一：</b></p><p>　　機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：此方案的輸出采用凸輪+連桿機(jī)構(gòu)，通過將凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成連桿的旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出的目的。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)傳動(dòng)路線短，輸出的速度相對(duì)較快。</p><p>　　缺點(diǎn)：機(jī)構(gòu)的桿件形狀較為復(fù)雜，計(jì)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(shí)也需要較緊，不能有錯(cuò)位。桿件的分布設(shè)置難度較大，桿件的強(qiáng)度要求也較大。</p><p><b>　　備選方案二：</b></p><p>　　機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：此方案通過上置的凸輪機(jī)構(gòu)，推動(dòng)滾子導(dǎo)桿，控制定位桿的伸出或縮進(jìn)，從而控制物塊運(yùn)動(dòng)或靜止。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。易于控

30、制，導(dǎo)桿的長(zhǎng)度可以自由設(shè)定，凸輪的行程不致太大，便于加工制造。</p><p>　　缺點(diǎn)：需要彈簧的拉伸才能保證推桿緊貼凸輪運(yùn)動(dòng)，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(dòng)機(jī)構(gòu)較為穩(wěn)定，傳動(dòng)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(jī)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(jī)構(gòu)有急回特性，曲柄的回轉(zhuǎn)中心位于滑塊導(dǎo)路上方，這樣可以實(shí)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(dāng)滑塊把紙盒送到工位之前滑塊的運(yùn)動(dòng)速度是逐漸

32、減小的而且送到工位時(shí)的瞬時(shí)速度為零，從而減少了機(jī)械沖擊對(duì)紙盒損害。</p><p>　　4) 用凸輪機(jī)構(gòu)連接三角形推塊，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸出物料和固定當(dāng)前印蓋物料，節(jié)省空間，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu).</p><p>　　5）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單成本較低且易于裝配。</p><p><b>　　五、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　紙張輸送機(jī)構(gòu)：曲

33、柄滑塊</p><p>　　尺寸確定：在本機(jī)構(gòu)中設(shè)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(zhǎng)度，：</p><p>　　步驟一：作出行程長(zhǎng)=120mm，作的垂直平分線，以的長(zhǎng)為半徑畫圓，與垂直平分線交于點(diǎn)D，作D的外接圓，則在圓上的任意對(duì)應(yīng)角為</p><p>　　步驟二：

34、，過點(diǎn)作與距離為50mm的直線與圓交于點(diǎn)A，連接、,以A為圓心，為半徑交于點(diǎn)E。</p><p>　　步驟三：作的垂直平分線，量取1/2的長(zhǎng)度，以A為圓心畫圓，交于點(diǎn)，交的延長(zhǎng)線于點(diǎn)。</p><p>　　步驟四：量取的長(zhǎng)度即為連桿BC的長(zhǎng)度，的長(zhǎng)度即為曲柄AB的長(zhǎng)度。AB=43mm,BC=94mm。因送料機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，從動(dòng)齒輪充當(dāng)曲柄，所以從動(dòng)錐齒輪的直徑不少于86mm,即從動(dòng)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(jī)構(gòu)：凸輪機(jī)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(shè)定，不可太大，否則將增加成本，本設(shè)計(jì)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(yuǎn)休角為60度，回程角為60度。</p><p>　　定位機(jī)構(gòu)（輸出機(jī)構(gòu)）：凸輪機(jī)構(gòu)</p><p>　　輸出時(shí)，紙盒推至一半以上將發(fā)生傾斜，如圖所示：</p><p>　　假設(shè)定位時(shí)，定位檔桿只擋到紙盒的一半位置，即20mm,則輸出時(shí)，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(shè)計(jì)中取H=60mm。因

37、基圓半徑增大，可見小壓力角，從而改善機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳力特性，但系事機(jī)構(gòu)的尺寸也會(huì)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(yuǎn)休角為210度，回程角為60度。</p><p><b>　　六：傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　減速3 減速4</b></p><p&

38、gt;<b>　　紙張輸送的往復(fù)移動(dòng)</b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)</b></p><p>　　分支 印章間歇往復(fù)移動(dòng)</p><p><b>　　減速1 減速2</b></p><p&g

39、t;　　運(yùn)動(dòng)分支 定位機(jī)間歇往復(fù)移動(dòng)</p><p><b>　　輸出機(jī)間歇往復(fù)移動(dòng)</b></p><p><b>　　傳動(dòng)裝置參數(shù)：</b></p><p>　　所選取的齒輪傳動(dòng)的齒輪均為漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其模數(shù)m=3，壓力角，齒頂高系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)，主動(dòng)輪直徑為130mm，從動(dòng)齒輪的直徑為390mm，傳動(dòng)比為3。</p><p>　　減速2為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪嚙合，主動(dòng)輪齒數(shù)為18，從動(dòng)齒輪的齒數(shù)為72，傳動(dòng)比為4。</p><p>　　減速3為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪嚙合，主動(dòng)輪齒數(shù)為18，從動(dòng)齒輪的齒數(shù)為72，傳動(dòng)比為4。</p><p&g

41、t;　　減速4為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪嚙合，主動(dòng)輪齒數(shù)為18，從動(dòng)齒輪的齒數(shù)為54，傳動(dòng)比為3。</p><p>　　送料機(jī)構(gòu)采用錐齒輪，嚙合齒數(shù)均為36齒。</p><p>　　運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖及運(yùn)動(dòng)分析：</p><p><b>　　1.運(yùn)動(dòng)循環(huán)表</b></p><p><b>　　2. 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</b>

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

43、械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》 孫德志 張偉華 鄧子龍 編 科學(xué)出版社</p><p>　　4.《機(jī)械設(shè)計(jì)與理論》 李柱國(guó) 主編  科學(xué)出版社 </p><p>　　5.《機(jī)械原理設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)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(shè)計(jì)，是將自己大一大二學(xué)到的知識(shí)綜合起來(lái)，根據(jù)實(shí)際要求來(lái)設(shè)計(jì)自己的課題。他成功地將理論跟實(shí)際結(jié)合起來(lái)，但從本質(zhì)上講還不完善，畢竟誰(shuí)也不能保證設(shè)計(jì)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(chǔ)上不斷改進(jìn)，一遍一遍地建立模型再推翻它，如此反復(fù)才能讓自己的設(shè)計(jì)滿足性能要求。這次設(shè)計(jì)的是自動(dòng)蓋

45、章機(jī)，主要是用來(lái)減少人力要求，以便人們更好地進(jìn)行其他工作，取得更大經(jīng)濟(jì)利益。蓋章機(jī)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(yùn)動(dòng)原理，然后再進(jìn)行工藝動(dòng)作的分解，通過運(yùn)動(dòng)確定機(jī)構(gòu)類型，機(jī)構(gòu)類型的確定比較麻煩，不僅要滿足預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求，還要考慮位置及軌跡要求，如果都能滿足，這時(shí)還要從性能、速度等方面考慮。將滿足要求的機(jī)構(gòu)組合起來(lái)就能得到我們要求的產(chǎn)品。最后的就是進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)了，比如齒輪模數(shù)，按照設(shè)計(jì)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(dòng)比，也就是模數(shù)來(lái)滿足要求了。</p><p>　　進(jìn)行一次課程設(shè)計(jì)不僅能回顧以前的知識(shí)，而且還能加深理解，畢竟只有理解之后才能跟好地運(yùn)用，遇到不懂的地方就需要去查找資料，或者從他人設(shè)計(jì)產(chǎn)品中借鑒。這次課程設(shè)計(jì)，不僅讓我們把自己所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中去，設(shè)計(jì)一些對(duì)社會(huì)有用的機(jī)構(gòu)，也讓我們深刻體會(huì)到團(tuán)體合作的重要性，因?yàn)樵谝院蟮膶W(xué)習(xí)和工作中，靠我們自己個(gè)人的力

47、量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(lái)。同時(shí)進(jìn)行一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，這是必須保證自己設(shè)計(jì)思路清晰，表達(dá)清楚，而且必要的圖紙還要簡(jiǎn)單明了，來(lái)幫助理解。通過這次的設(shè)計(jì)，我學(xué)到了不少的東西，最主要的就是學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，不要被困難嚇到。平時(shí)還是要多看點(diǎn)書，這樣用的時(shí)候才不會(huì)感到措手不及，檢驗(yàn)一個(gè)人的能力也是看你能不能運(yùn)用知識(shí)，否則學(xué)更多也是沒用。發(fā)現(xiàn)困難就去解決它，這樣才能成