機械原理課程設(shè)計自動蓋章機設(shè)計

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1、 湖南工業(yè)大學(xué) 課 程 設(shè) 計 資 料 袋 機械工程學(xué)院 學(xué)院（系、部） 2015~2016 學(xué)年第 2 學(xué)期 課程名稱 機械原理課程設(shè)計 指導(dǎo)教師 職稱 教授 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 學(xué)號 題 目 自動蓋章機的設(shè)計 成 績 起止日期 2016 年 6 月 20 日～ 2016 年 6 月24日 目 錄 清 單 序

2、號 材 料 名 稱 資料數(shù)量 備 注 1 課程設(shè)計任務(wù)書 1 2 課程設(shè)計說明書 1 3 課程設(shè)計圖紙 張 4 5 6 機械原理 設(shè)計說明書 自動蓋章機 起止日期： 2016 年 6 月 20 日至 2016 年 6 月 24 日 學(xué) 生 姓 名 班 級 學(xué) 號 成 績 指導(dǎo)教師(簽字)

3、 機械工程學(xué)院（部） 2016年6 月24 日 目 錄 0. 設(shè)計任務(wù)書1 1. 功能分解 2 2. 機構(gòu)的選用 2 3. 機構(gòu)的組合 3 4. 方案詳述 9 5. 機構(gòu)的設(shè)計 10 6. 傳動方案設(shè)計 14 7. 參考資料 15 8. 總結(jié) 15

4、 湖南工業(yè)大學(xué) 課程設(shè)計任務(wù)書 2015  — 2016  學(xué)年第  2  學(xué)期 機械工程 課程名稱： 設(shè)計題目：  學(xué)院（系、部） 專業(yè) 班級 機械原理課程設(shè)計 自動蓋章機的設(shè)計 完成期限：自  2016  年  6  月  20  日至  2016  年  6  月  24  日共  1  周 設(shè)計任務(wù) (1) 可采用

5、目前傳統(tǒng)印章（不用印泥） ，適用于常用的幾種辦公印章結(jié)構(gòu)形狀； (2) 實現(xiàn)在單頁 A3 ,B4 ，B5紙上蓋章，紙的厚度為常見厚度，最大容許裝紙量不少于 100張； (3) 紙面蓋章位置可任意調(diào)節(jié)；內(nèi) (4) 每分鐘蓋章次數(shù)不少于 10頁； 容 (5) 電源電壓為 220V； 及 (6) 對于工作中出現(xiàn)的非正常情況或危險情況具有保護措施； 任 (7) 適合于桌面工作，操作簡單安全，蓋章質(zhì)量可靠，工作噪音低，結(jié)構(gòu)輕巧，務(wù) 外形美觀。 設(shè)計提示 （ 1）將紙盒中的一疊紙分成單頁的方法很多， 如靠機械推拉， 離心力，摩擦力，靜電等分離紙張。 （

6、2）在蓋章的瞬間要求紙靜止；因此，紙的輸送機構(gòu)應(yīng)含有間歇運動機構(gòu)。 進  起止日期  工作內(nèi)容 度  構(gòu)思該機械運動方案 安  運動分析及作圖 排 主要 參考 資料  整理說明書與答辯 ［ 1］ 朱理．機械原理［Ｍ］ ．北京：高等教育出版社， 2008： 15-200 ［ 2］ 鄒慧君．機械原理課程設(shè)計［Ｍ］ ．北京：高等教育出版社， 2009： 15-2

7、50 指導(dǎo)教師： 2016 年6 月24 日 一、功能分解 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： ①紙盒送到蓋章的工位的功能； ②紙盒在蓋章工位定位功能； ③蓋章機的蓋章功能； ④蓋章后的輸出功能 二、機構(gòu)的選用 根據(jù)前述設(shè)計要求， 并且根據(jù)技術(shù)、 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(yīng)的機構(gòu)來實現(xiàn)各項運動的功能，。 自動蓋章機的機構(gòu)選型 功能 執(zhí)

8、行構(gòu)件 工藝動作 執(zhí)行機構(gòu) 輸送紙張 紙張輸送機構(gòu) 水平往復(fù)運動 凸輪機構(gòu) 連桿機構(gòu) 紙盒定位 定位機構(gòu) 垂直間歇往復(fù) 凸輪機構(gòu) 連桿機構(gòu) 運動 蓋章 蓋章機構(gòu) 鉛直間歇往復(fù) 凸輪機構(gòu) 連桿機構(gòu) 運動 紙張輸送 輸送機構(gòu) 垂直間歇往復(fù) 凸輪機構(gòu) 連桿機構(gòu) 運動 三、 機構(gòu)的組合 紙張輸送機構(gòu) 備選方案一：

9、 機構(gòu)特點： 此方案采用凸輪機構(gòu) +搖桿滑塊機構(gòu)，當(dāng)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(fù)運動來實現(xiàn)間歇送料的目的。 優(yōu)點： 凸輪的使用容易實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律，滑塊急回運動不明顯，對紙盒的沖擊小。 缺點： 凸輪的旋轉(zhuǎn)運動導(dǎo)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(dǎo)致不能使紙盒送到預(yù)訂的打印工位，工作效率低。 備選方案二：

10、 機構(gòu)特點：此方案采用曲柄滑塊機構(gòu)， 當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動時， 從動件變速往復(fù)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。 通過將軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成滑塊的有急回特性的往復(fù)移動，可實現(xiàn)間歇送料的功能。 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(dāng)把紙 盒送到

11、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(shè)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(shè)計中我們選擇快進慢回的運 動特性。 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。 定位機構(gòu)： 備選方案一： 構(gòu)特點：此方案通過上置的凸輪機構(gòu)，推動滾子導(dǎo)桿， 控制定位桿的伸出或縮進

12、，從而控制物塊運動或靜止。 優(yōu)點：凸輪機構(gòu)可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的運動要求， 而且結(jié)構(gòu)簡單、 緊湊。易于控制，導(dǎo)桿的長度可以自由設(shè)定，凸輪的行程不致太大，便于加工制造。還 可以控制輸出，作為輸出機構(gòu)。 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。 備選方案二： 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(fù)運

13、動，從而實現(xiàn)對工件進行定位的目的。 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(dǎo)致的打印不清晰或打印不明顯的現(xiàn)象。 缺點：這樣的凸輪制造難度較大，而且易磨損，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。 蓋章機構(gòu)： 備選方案一：

14、 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)換成連桿的往復(fù)擺動，從而實現(xiàn)打印功能。 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。 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。 備選方案二：

15、 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(fù)運動，從而實現(xiàn)對機構(gòu)進行打印的目的。 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

16、。 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。 輸送機構(gòu)： 備選方案一 ： 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。 優(yōu)點：機構(gòu)傳動路線短，輸出的速度相對較快。 缺點：機構(gòu)的桿件形狀較為復(fù)雜， 計算較為困難，

17、易出現(xiàn)打印位置不水平，使打印出現(xiàn)偏差。桿件需要完全的剛性，連接時也需要較緊，不能有錯位。桿件的分布設(shè)置難度較大，桿件的強度要求也較大。 備選方案二： 機構(gòu)特點： 此方案通過上置的凸輪機構(gòu)，推動滾子導(dǎo)桿， 控制定位桿的伸出或縮進，從而控制物塊運動或靜止。 優(yōu)點：凸輪機構(gòu)可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的運動要求，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。 易

18、于控制，導(dǎo)桿的長度可以自由設(shè)定，凸輪的行程不致太大，便于加工制造。 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。 四、方案詳述 最終方案： 電動機 選擇原因： 1）齒輪傳動機構(gòu)較為穩(wěn)定，傳動比穩(wěn)定。 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。 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(dǎo)路上方，這樣可以實現(xiàn)，快速送

19、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動速度是逐漸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。 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(dāng)前印蓋物料，節(jié)省空間，簡化機構(gòu) . 5）機構(gòu)簡單成本較低且易于裝配。 五、機構(gòu)設(shè)計： 紙張輸送機構(gòu)：曲柄滑塊 尺寸確定：在本機構(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180 K 1 可以求得，該曲柄滑塊的極位夾角 60 ，用作 K 1 圖法

20、求出曲柄 AB，連桿 BC的長度，： D 60 C1 120 C2 步驟一：作出行程長 C1C2 =120mm，作 C1C2 的垂直平分線，以 C1C2 的長為半 徑畫圓，與垂直平分線交于點 D，作 C1C 2 D 的外接圓，則 C1C 2 在圓上的任意對應(yīng) 角為 60 A 

21、 D 60 60 0 E 5 C1 120 C2 步驟二：，過 C1點作與 C1C2 距離為 50mm的直線與圓交于點 A，連接 AC1 、AC2 , 以 A 為圓心， AC1 為半徑交 AC 2 于點 E。 B1 D R 60 42,9 42 9 A , 9 B2 9 60 E 0 5 C1 120 C2

22、 步驟三：作 C 2 E 的垂直平分線，量取 1/2 C 2 E 的長度，以 A 為圓心畫圓，交 AC2 于 B2 點，交 AC1 的延長線于 B1 點。 D B1 R 60 42 ,9 42 9 A , 9 9 60 B2 E 0 5 93, 9 C1 120 C2 步驟四：量取 B2C 2 的長度即為連桿 BC 的長度， AB1 的長度即為曲柄 AB的長度。 AB=43mm,BC=9

23、4mm。因送料機構(gòu)為曲柄滑塊機構(gòu)，從動齒輪充當(dāng)曲柄，所 以從動錐齒輪的直徑不少于 86mm,即從動錐齒輪的齒數(shù)不可少于 29<36, 故所選的齒數(shù)合適。 蓋章機構(gòu)：凸輪機構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)效率得出 10 次 / min ，主軸轉(zhuǎn)速為 s。 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)計中取 H=10mm, 基圓半徑為 20mm,偏心距 e=0，近休角為 180 度，推程角為 60 度，遠休角為 60 度，回程角為 60 度。 定位機構(gòu)（輸出機構(gòu)）：凸輪機構(gòu) 輸出時，紙盒推

24、至一半以上將發(fā)生傾斜，如圖所示： 假設(shè)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 （50 2 - 20） 51 mm,故打印凸輪的行程需很大，凸輪的行程不少于 51mm,本設(shè)計中取 H=60mm。因基圓半徑增大，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 3

25、0 度，遠休角為 210 度，回程角為 60 度。 六：傳動方案設(shè)計： 減速3 減速4 紙張輸送的往復(fù)移動 電動機  運動 分支  印章間歇往復(fù)移動 減速1 減速2 運動分支  定位機間歇往復(fù)移動 輸出機間歇往復(fù)移動 傳動裝置參數(shù)： 所選

26、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 20 ， 齒頂高系數(shù) ha* 1.0 ，標準直齒圓柱齒輪的頂隙系數(shù) c* 0.25 ，錐齒輪的頂隙系 數(shù) c* 0.2 。 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。 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。 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。 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

27、的齒數(shù)為 54，傳動比為 3。 送料機構(gòu)采用錐齒輪，嚙合齒數(shù)均為 36 齒。 運動循環(huán)圖及運動分析： 1. 運動循環(huán)表 輸送 送料 退回 定位 向下 停 停 向上 蓋章 停 向下停向上停 輸出 推出 停 停 推出 2. 運動循環(huán)圖輸送 定位 蓋章 輸出 七、參考資料 1. 《機械原理》（第二版） 朱理 編 高等教育出版社 2.

28、《機械設(shè)計課程設(shè)計》朱文堅 黃平 編 華南理工大學(xué)出版社 3. 《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》 孫德志 張偉華 鄧子龍 編 科學(xué)出版社 4. 《機械設(shè)計與理論》 李柱國 主編 科學(xué)出版社 5. 《機械原理設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》 裘建新 主編 高等教育出版社 八、總結(jié) 這次課程設(shè)計， 是將自己大一大二學(xué)到的知識綜合起來， 根據(jù)實際要求來設(shè)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(shè)計的產(chǎn)品能一次性成功， 只能靠后期不斷

29、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， 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)計滿足性能要求。這次設(shè)計的是自動蓋章機， 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(yù)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(shè)計了，

30、比如齒輪模數(shù)，按照設(shè)計要求每分鐘蓋章張數(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。 進行一次課程設(shè)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(shè)計產(chǎn) 品中借鑒。這次課程設(shè)計，不僅讓我們把自己所學(xué)的知識運用到實際生活中去， 設(shè)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(xué)習(xí)和工作中，靠我們自己個人的力量是遠遠不夠的， 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(shè)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(shè)計， 這是必須保證自己設(shè)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(shè)計，我學(xué)到 了不少的東西，最主要的就是學(xué)會學(xué)習(xí)， 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(xué)更多也是沒用。發(fā)現(xiàn)困難就去解決它，這樣才能成長， ‘在大學(xué)多低頭，走出學(xué)校才能抬頭’。