商品打印记号机械原理课程设计计划书一、工作原理及工艺动作过程在某商品包装好的纸盒上，为了某种需要而在商品上打印一种记号。它的主要动作有三个：送料到达打印工位，然后打印记号，最后将产品输出。二、原始数据和设计要求（1） 纸盒尺寸：长100150mm、宽70100mm、高3050mm。（2） 产品重量：510N；（3） 自动打印机的生产率：80次/min；（4） 要求机构的结构简单紧凑、运动灵活可靠、易于制造加工。三、设计方案提示（1）实现送料夹紧功能的机构可以采用凸轮机构或有一定停歇时间的连杆机构。当送料、夹紧机构的执行构件将产品推至指定位置，执行构件停止不动，维持推紧力(前有挡块挤压)，待打印机构执行件打完印记后，被推走。（2）实现打印功能的机构可以采用平面连杆机构或直动(摆动)凸轮机构。（3）实现输出功能的机构可以采用与送料、夹紧机构相类似的机构。为简化结构，可考虑固定定位挡块，而将输出运动与送料运动的方向互相垂直。（4）自动打印机系统采用一个电机驱动主轴控制三个机构的执行构件完成各自的功能运动，如何将三个执行机构的主动件均固定在主轴上而达到设计要求是需要认真考虑的。四、设计任务（1）按工艺动作要求拟定运动循环图；（2）进行送料夹紧机构、打印机构和输出机构的选型；（3）机械运动方案的评定和选择：(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方案。（4）按选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画出传动方案图；（5）对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；（6）绘制系统机械运动方案简图；（7）对执行机构进行运动分析，画出运动线图；（8）编写设计计算说明书。第一节 电动机的选择电动机是机械系统中的驱动部分，它为系统提供能量或动力，并将能量转换为系统需要的运动形式转动，是机械系统中必不可少的，在机械系统方案中必须根据系统的特点、考虑和选择合适的电动机。对于驱动自动打印机工作的电动机的参数和性能的选择，我们应考虑到以下因素：考虑到现场能源的供应情况，有电源的情况下，应尽可能选择电力驱动，因为它的成本低，控制操作方便，机械活动范围广；考虑到原动件的机械特性和工作制度与工作机相匹配，电动机根据打印机在工作的频繁程度选取相应的工作制度（FC=15%60%）；打印机对电动机提出启动、过载、运转平稳性、调速和控制等方面的要求，需要保证打印头和加紧机构运转平稳；考虑到工作环境的因素，应防爆、防尘、防腐蚀；电动机应工作可靠、操作简单、维修方便；为了提高机械系统的经济效益，选择电动机应考虑经济成本，电动机的额定功率必须满足负载需要，但也不能过大。对电动机来说所选电动机功率过大造成功率因素过低也是不经济的。常用电动机的结构特性、优缺点及应用范围见表1.1表1.1类型名称机构特征优缺点及应用范围一般异步电动机Y系列三相异步电动机该系列电动机能防止水滴，灰尘，铁屑或其他杂物侵入电机内部，它是我国近年来研制成功的节能型电动机运行可靠寿命长，使用维护方便，性能优良，体积小，质量轻，转动惯量小，用料省等 适用于不含易燃，易爆或腐蚀性气体的场所和无特殊性能要求的机械上，如：金属切削机床，水泵，鼓风机，运输机械，矿山机械，搅拌机，农业机械，食品机械等YZ,YZR系列起重及冶金用三相异步电动机采用封闭式外部风冷机构具有较高的机械强度及过载能力，能承受经常的机械冲击及振动，转动惯量小，过载能力大，适用于经常快速启动及逆转，电气及机械制动的场合，还适用于有过负荷，有显著振动和冲击的设备，如：各种形式的起重，牵引机械及冶金设备的电力拖动变速异步电动机YD系列变极多速三相异步电动机是取代JD系列变级多速三相异步电动机的更新换代产品，其机械结构与Y系列相同具有双速，三速，四速三种调整范围，转速可逐级调节，适用于各式万能和专用金属切削机床，木工机床以及起重传动设备等需要多级调速传动的装置，还可驱动高频发电机，借以改变高频电动机的转速防爆异步电动机YB、JA系列防爆异步电机结构与Y系列相似，为了满足防暴，适当加固具有运行可靠，使用安全，寿命长，维修方便，性能优良，重量轻，体积小，转动惯量小和用料省等优点。适用于具有爆炸危险性混合物的场所电磁调速三相异步电动机YCD电磁调速三相异步电动机有组合式和整体式两种结构。这两种调速电动机均为防护式，空气自冷，卧式安装，且无碳刷，集电环等滑动接触部件具有结构简单，可靠，速度调节均匀平滑，无失控区，使用维护方便等优点。对于启动力矩高，惯性大的负载有缓冲启动的作用，同时有防止过载等保护作用。适用于恒转矩负载的速度调节和张力控制的场合。更适用于鼓风机和泵类负载场合。它广泛用于纺织，印染，水泥，造纸，印刷，食品，冶金，橡胶，塑料，制糖，搅拌，鼓风，水泵，纤维，线缆等工业部门，作动力，传输，自控用等直流电动机 Z4系列直流电动机采用多角形结构，空间利用率高。定子磁扼为叠片式，磁极安装有准确定位，因而换向良好具有运行可靠，技术经济指标较高，用料省，体积小，质量轻，性能好，工艺先进合理，广泛用于金属切削机床和造纸，水泥，钢铁，染织等部门控制电机BF系列步进电动机步进电动机的机械角位移与脉冲数量严格成正比，以改变脉冲频率实现调速BF系列步进电动机具有定位精度高，同步运行特性好，调速范围宽，能快速启动，反转和定位等特点，广泛应用于数控机床，计算机外围设备，各种自动控制装置，自动调节仪表装置中作执行和驱动元件SL系列交流伺服电机SL系列交流伺服电机为鼠笼转子式两相伺服电动机其功用是将电信号转变为轴上的机械转矩。它具有良好的可控性，启动和制动迅速，无自转现象，电机运行平稳。转速随转矩的增加而均匀下降。本系列伺服电动机广泛用于自动控制随动系统和计算机技术装置中作执行元件SZ系列直流伺服电机SL系列直流伺服电机系电磁式直流伺服电机它具有机械特性，调节特性线性度好。调速范围广，启动转矩大等优点。广泛用于自动控制系统中作执行元件，亦可作驱动元件根据各种电动机特点和应用范围，以及设计的自动打印机的结构特点，工作环境等各方面的综合因素，我们选择的电动机及其参数如下表1.2表1.2型号功率/kw电流/A转速/(r/min)满载效率/%功率因数/(cos/)Y2-132S-637.496081.00.76堵转电流/实际电流堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩652.12.1第二节 功能原理设计自动打印机的工作原理图如图2.1所示：图2.1此系统有送料机构1、定位机构、打印机构3-4-5-6、纸盒输出机构和减速传动机构等组成，由电动机驱动主轴上的几个执行机构，完成送料、定位、打印和送出的任务。电动机输出的转速经过减速机构将轴的转速减到主轴上执行机构需要的转速，再将轴的旋转运动通过不同的机构转换成各个执行构件所需的运动。如：通过曲柄滑块机构将转轴的旋转运动转换成曲柄滑块中滑块的往复移动，从而达到送料的功能；通过直动滚子推杆盘形凸轮机构将转轴的旋转运动转换成推杆的间歇往复移动，从而实现定位和送出两个功能；通过凸轮机构将转轴的旋转运动转换成推杆的间歇往复移动，从而实现打印功能；自动打印机的打印功能就是通过这些机构完成的。第三节 功能分解及工艺过程分解1.功能分解：为了实现在纸盒上自动打印记号的总功能，可将总功能分解为如下功能： 纸盒送到打印机的工位的功能； 纸盒在打印工位定位功能； 纸盒的打印功能； 纸盒打印后输出功能；其功能逻辑图如3.1所示：纸盒上自动打印记号总功能纸盒在打印工位定位功能纸盒的打印功能纸盒打印后输出功能送料功能定位功能打印功能输出功能纸盒送到打印机的工位的功能图3.12.功能原理的工艺过程分解： 纸盒送到打印机的工位的功能：用偏置曲柄滑块中滑块的往复移动，来实现送料的功能。如图3.2所示。图3.2 纸盒在打印工位定位功能：直动滚子推杆盘形凸轮机构的推杆的间歇往复移动，来实现定位功能。 纸盒的打印功能：通过凸轮机构的推杆的间歇往复移动，从而实现打印功能。 纸盒打印后输出功能：直动滚子推杆盘形凸轮机构的推杆的间歇往复移动，从而实现送出功能。图3.3能实现定位、打印和输出功能。图3.3第四节 根据工艺过程确定执行构件的运动形式1.由送料机构的工作原理和结构可知，它的执行构件是滑块，其执行构件做水平的往复移动。2.定位机构由凸轮和推杆组成，执行构件是推杆，此执行构件做的是连续的垂直方向的间歇往复移动。3.打印机构是由凸轮和推杆组成，其执行构件是推杆，此执行构件的动作是连续的在铅直方向的间歇往复移动。4.输出机构也即定位机构，由凸轮和推杆组成，执行构件是推杆，此执行构件做的是连续的垂直方向的间歇往复移动。第五节 机构系统运动转换功能图根据执行构件的运动形式，绘制机械系统运动转换功能图如图5.1所示：减速3 减速4 送料杆的往复移动电动机运动分支 打印头间歇往复移动 减速1 减速2 运动分支 定位板间歇往复移动 输出板间歇往复移动图5.1第六节 根据执行构件的运动形式选择机构1.送料机构执行构件运动形式：送料推杆的水平的往复移动。可选择机构：可选用凸轮机构，连杆机构，组合机构（如凸轮+连杆机构）等。2.定位机构执行构件运动形式：定位推杆的垂直方向的间歇往复移动。可选择机构：可选用凸轮机构，连杆机构，组合机构（如凸轮+连杆机构）等。3.打印机构执行构件运动形式：打印头的铅直方向的间歇往复移动。可选择机构：可选用凸轮机构，连杆机构，组合机构（如凸轮+连杆机构）等。4.输出机构执行构件运动形式：输出机构也即定位机构，输出控制杆也即输出控制杆，作垂直方向的间歇往复移动。可选择机构：可选用凸轮机构，连杆机构，组合机构（如凸轮+连杆机构）等。第七节 创建机械系统运动方案1.传动装置的选择与比较机械系统中的传动装置是指把原动机输出的机械能传递给执行构件并兼实现能力量的分配、转速的改变和运动形式的改成等作用的中间装置。1.1 传动装置的类型及特点常见的机械传动装置有带传动、齿轮传动、链传动，其特点和性能如表7.1所示：表7.1类别带传动齿轮传动链传动特点轴间距范围大，工作平稳，噪声小，能缓和冲击，吸收震动；摩擦性带传动有过载保护作用；结构简单，成本低，安装要求不高；外廓尺寸较大；摩擦型带有滑动，不能用于分度链，由于带的摩擦起点，不已用于易燃易爆的地方；轴和轴承上的作用力大，带的寿命比较短承载能力和速度范围大；传动比恒定，采用行星传动可获得很大的传动比，外廓