机械原理自动打印机课程设计报告说明书

一． 设计题目

自动打印机的设计

1.题目简介

此自动打印机是当产品包装好后，为了商品的某种需要而用来在包装好的纸盒上，打印

一种记号的专用设备。它的主要动作有三个：纸盒送到打印工位；打印记号；然后将打印好的纸盒输出。

2.设计参数

（1）纸盒尺寸：长100～150mm ，宽70～100mm ，高30～50mm ； （2）自动打印机的生产效率：80次 /min 。

3.设计容

（1）打印机构

①动作要求：将减速器输送来的匀速圆周运动转化为打印头的往复运动； ②运动要求：动力特性好，并有急回特性。 （2）送料机构

要求与打印机构动作协调。 （3）减速机构

计算总传动比，分配各级传动比和确定传动方案组合方式。例如带传动和定轴轮系串连或采用行星轮系等；有自锁要求而功率又不大时，可采用蜗杆机构。对定轴轮系要合理分配各对齿轮的传动比，这是传动装置的一个重要问题，它将直接影响机器的外廓尺寸、重量、润滑和整个机器的工作能力，根据/i n n 总电执行，确定传动机构。

二． 方案构思及分析

1.方案构思

根据设计要求，打印机构和送料机构有多种实现方式，现列表如下

表 1

2.方案分析

实现上述要求的机构组合方案可以有许多种，下面仅介绍其中的几例以供参考。（1）直动凸轮－摇杆滑块机构为打印机构和间歇机构为送料机构

如图1所示，打印机构选择为凸轮和摇杆滑块的组合机构，适当的设计凸轮廓线可以满足工作要求，打印瞬间无冲击，机构有急回特性，摇杆滑块机构为放大机构，可以减小凸轮的尺寸。送料机构采用盘式的传动，由间歇机构控制，使其能在预定时间将工件推送到待打印位置。

采用这种方式，优点是机构紧凑，使传动效率增大。由于机构的紧凑性，减少了占地面积。圆盘式的传动使送料更为平稳。

图 1

（2）六杆机构为打印机构和凸轮（摆动）—连杆机构为送料机构

图 2所示打印机构选为六杆机构，送料机构选择为凸轮和连杆机构。这种传动方案的优点是用凸轮和平面四杆机构传动，易实现运动规律，能达到所要的运动方式，对于经济方面也较便宜。缺点是送料，出料不连续快捷，使之效率降低。

A

E

B

C D

F

G H

J

K

I

L

图 2

（3）齿轮—连杆机构为打印机构和齿轮—连杆机构为送料机构

图 3所示这种传动方式的优点是齿轮传动使之传动比恒定，送料平稳，用连杆来实现打印过程，容易实现传动要求。缺点是送料机构所需的空间过大，一方面造成经济方面的损失，一方面使盒子的摆放成为制约效率的一个问题。

图 3

3.方案选择

比较众多方案，选择图 1所示直动凸轮－摇杆滑块机构为打印机构和间歇机构为送料机构。该方案的优点如上述。

三． 各机构的设计计算及分析

1.打印机构

（1）放大机构：

① 如图 4所示：任作一直线，在上取12100E E mm =； ② 选取DE 长度，分别以1E 2E 为圆心，画圆弧； ③ 在1D 2D 的垂直平分线上选取一点C ；

④ 分别在1D C 2D C 上选取在一条竖直线上的点1B 2B ，使1250B B mm =；

图 4

按此设计的摇杆滑块机构放大系数2=k 。 （2）凸轮机构： ①基圆半径的确定:

根据运动要求：动力特性要好：取[]

︒=30推α；[]

︒=60回α，见附录由程序可知，当

500=r 时，︒=1.28推α；3.40=回α，满足要求，所以取500=r 。

②滚子半径的确定：

滚子半径的选取根据两点1）滚子半径取的过大，廓线会失真；2）从结构、强度方面考虑，滚子半径不能太小。

所以根据经验公式0)5.0~1.0(r r r ⋅=；取10=r r ②从动件运动规律的选取：

根据打印机的性能要求，打印时应无冲击，所以在推程从动件的运动规律选取摆线运动规律，在回程无冲击要求，所以可选用等加速等减速运动规律，且要求在打印时，打印头与纸盒要有一定的接触时间，所以从动件要有一段远休止。

根据打印机的效率得s /378.8弧度凸轮=ω，可绘出凸轮运动规律曲线图如图 5所示：

图 5

③凸轮轮廓曲线

图 6

（3） 打印头速度和加速度的分析

B3B2B2B3v v v

+=

大小 ？ √ ？ 方向

垂直AB 杆

竖直向上

沿AB 杆方向

DC C D v v v +=

大小 ？ √ ？ 方向

竖直向下

垂直AC

垂直DC

r B3B2K B3B2B2n B3τB3a a a a a ++=+

大小

？

23ωAB l

√ 2332B B v ω

？ 方向 垂直AB 杆

沿AB 杆

竖直方向

垂直AB 杆

沿AB 杆

τ

DC n DC C D a a a a ++=

大小 ？ √ CD l 24ω

？ 方向

竖直方向

√

沿CD 杆

垂直CD 杆

其矢量图如图 7 所示：

c

b

b3

c'3

"

图7

2.送料机构

（1

）根据此打印机构的运动协调关系绘出此机构的运动循环图,如表2所示：

表2