機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)自動(dòng)打印機(jī)

1、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)原動(dòng)機(jī)的選擇5傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與比較7執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較9機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的擬定與比較10機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖16機(jī)構(gòu)功能分解圖與動(dòng)作分解圖20機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)22機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖26必要的計(jì)算公式與有關(guān)調(diào)用子程序27程序圖33參考文獻(xiàn)一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1 ) 、功能要求及工藝動(dòng)動(dòng)作分解 總功能要求在產(chǎn)品上打印記號(hào) 工作原理及工藝動(dòng)作分解自動(dòng)打印機(jī)系統(tǒng)的工作原理圖及工藝動(dòng)作如圖（ 1）所示，該系統(tǒng)有 電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成打印任務(wù)。 <1>首先是由送料曲柄滑塊 機(jī)構(gòu) 1 連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿 2 旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)滑塊 3 往復(fù)移動(dòng)，把工件 6 送到指定的位置 <2>而

2、此時(shí)凸輪 8已由遠(yuǎn)休止運(yùn)動(dòng)到近休止，擺桿 7 與凸 輪保持接觸，并擺動(dòng)一個(gè)角度 ?，從而帶動(dòng)擺桿 5 也轉(zhuǎn)動(dòng) ? 角，到打印工 件所需位置 <3>緊接著是打印印頭動(dòng)作完成打印。（2）、原始數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)要求 實(shí)現(xiàn)送料，凸輪，打印頭等運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由一個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，通過(guò)一系 列的減速機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使該機(jī)構(gòu)具有 80r/min 的 打印速度。 電動(dòng)機(jī)功率P=0.8kw,轉(zhuǎn)速n=980r/min.電機(jī)安放在整個(gè)裝置的正 下位置。 根據(jù)打印產(chǎn)品的要求：長(zhǎng)100-150mm寬70-100mm高30-50mm因此 須在此范圍內(nèi)滿足要求設(shè)計(jì)如前一頁(yè)圖。 并且要求打印設(shè)計(jì)，滿足產(chǎn)品的重量在 5-10N之間曲

3、柄滑塊由最左端向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遇到如圖（1）所示的送料桶中 落下的工件并把它推到指定的打印位置，其中滑塊的兩極限位置間距為 89mm。印頭擺角為4°,印頭工作行程與返回行程分別由凸輪的回程角© i=120o和升程角© o=70o決定。（ 3） 、運(yùn)動(dòng)方案構(gòu)思提示1 實(shí)現(xiàn)送料機(jī)構(gòu) -夾緊功能的機(jī)構(gòu)可以采用凸輪機(jī)構(gòu)或有一定停歇時(shí) 間的連桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)送料，夾緊機(jī)構(gòu)的執(zhí)行件將產(chǎn)品送到指定位置，執(zhí)行機(jī) 構(gòu)停止不動(dòng)，維持推緊力，待打印機(jī)構(gòu)執(zhí)行件打印完之后被推走。最終我 們經(jīng)過(guò)一系列方案的構(gòu)思與分析，決定由一對(duì)心曲柄滑塊來(lái)完成送料和出 料。滑塊的兩極限位置如下圖（ 2），極限間距為

4、 L. 實(shí)現(xiàn)打印功能的機(jī)構(gòu)可以采用平面連桿機(jī)構(gòu)或直動(dòng)（擺動(dòng)）凸輪機(jī) 構(gòu)。初步設(shè)計(jì)思路如下圖（ 3）.凸輪 1轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)桿 2從而帶動(dòng)桿 3擺動(dòng)， 印頭 4在擺下是動(dòng)作完成打印。 實(shí)現(xiàn)出料動(dòng)作的機(jī)構(gòu)由送料機(jī)構(gòu)來(lái)完成，當(dāng)打印完第一個(gè)工件時(shí)， 曲柄旋轉(zhuǎn)一周，又送來(lái)另一個(gè)工件，當(dāng)?shù)诙€(gè)工件送到時(shí)把第一個(gè)工件推 出打印位置沿著出料帶送出。 動(dòng)力控制：自動(dòng)打印機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)控 制，因此實(shí)現(xiàn)三個(gè)分功能運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)必須聯(lián)動(dòng)，且其主要?jiǎng)幼饕獏f(xié)調(diào)。所 以首先要構(gòu)思各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行順序，然后勾畫(huà)出描述各機(jī)構(gòu)動(dòng)作協(xié)調(diào)配 合的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，最后按執(zhí)行路線連成整機(jī)，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊。初步 設(shè)計(jì)的傳動(dòng)如下

5、圖。二、原動(dòng)機(jī)的選擇（1）原動(dòng)機(jī)的分類(lèi)a. 一次原動(dòng)機(jī) 此類(lèi)原動(dòng)機(jī)是把自然界的能源直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能， 因此陳偉一次原動(dòng)機(jī)。屬于此類(lèi)原動(dòng)機(jī)有柴油機(jī)、汽油機(jī)、汽輪機(jī)和燃?xì)?輪機(jī)等。b. 二次原動(dòng)機(jī) 此類(lèi)原動(dòng)機(jī)是將發(fā)電機(jī)等變能機(jī)所產(chǎn)生的各種形 狀的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，因此稱(chēng)為二次原動(dòng)機(jī)。屬于此類(lèi)原動(dòng)機(jī)的有電動(dòng) 機(jī)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)、汽缸、和液壓缸等。（2）選擇原動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)考慮的因素 必須考慮到現(xiàn)場(chǎng)能源供應(yīng)情況。在有電源的條件下盡可能選擇電 力驅(qū)動(dòng)，因?yàn)樗某杀镜?，操作控制方便，機(jī)械活動(dòng)范圍廣，離電源遠(yuǎn)或 無(wú)電源時(shí)可考慮選擇柴油機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。當(dāng)有現(xiàn)成氣源時(shí)（如鑄造車(chē)間） 可選用氣力驅(qū)動(dòng)（氣動(dòng)馬達(dá)和汽缸）

6、 。 必須考慮到原動(dòng)機(jī)的機(jī)械性能和工作制度與工作機(jī)相匹配。例 如，挖掘機(jī)在工作中當(dāng)遇到大阻力（如巨石、古樹(shù)根根等）時(shí)，為保護(hù)整 個(gè)機(jī)械裝置，它應(yīng)能立即停止工作（稱(chēng)之為挖掘特性） ，所選原動(dòng)機(jī)也必 須具有此特性。又如紡織機(jī)械上用的電動(dòng)機(jī)應(yīng)選用連續(xù)工作制，而起重機(jī) 械上用的電動(dòng)機(jī)應(yīng)根據(jù)該起重機(jī)工作的頻繁程度選取相應(yīng)的工作制度 （FC=15% 60%）。E必須考慮工作機(jī)對(duì)原動(dòng)機(jī)提出的啟動(dòng)、過(guò)載、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、調(diào)速 和控制等方面的要求。如電力機(jī)車(chē)要求原動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩大、調(diào)速范圍寬。旦 必須考慮到環(huán)境工作因素。如防爆、防塵、防腐蝕等。例如，對(duì) 于食品機(jī)械必須考慮到不能污染食品以及便于清洗等要求。因此，在考慮

7、 選擇汽缸和油缸作為原動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)選擇汽缸，而油缸的漏油會(huì)污染食品。（55必須考慮工作可靠，操作簡(jiǎn)便，維修方便。比如再單機(jī)集中驅(qū)動(dòng) 和多機(jī)分別驅(qū)動(dòng)之間，考慮到操作維修方便往往選擇多機(jī)分別驅(qū)動(dòng)為好。56 為了提高機(jī)械系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，必須考慮經(jīng)濟(jì)成本：包括初始成 本和運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)成本。此外，所選原動(dòng)機(jī)的額定功率必須滿足負(fù)載需要，但也不宜過(guò)大。 對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)所選電動(dòng)機(jī)功率過(guò)大造成功率因素過(guò)低也是不經(jīng)濟(jì)的。（3）電機(jī)的選擇 根據(jù)原動(dòng)機(jī)的選擇因素以及自動(dòng)打印機(jī)的功能原理要求和設(shè)計(jì)要求， 需選擇二次原動(dòng)機(jī)運(yùn)用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出帶動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)。因電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn) 輸出功率穩(wěn)定、易控制、效率高、噪音小。初始成本低、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用

8、低、維 修及維護(hù)方便、功率范圍廣（0.3-1000KW）,符合原動(dòng)機(jī)選擇考慮因素、以 及自動(dòng)打印機(jī)的功能原理和設(shè)計(jì)需求。故選用 n電=980r/min三相異步電動(dòng) 機(jī)作為此設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原動(dòng)機(jī)。三、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與比較（1）、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇原則 對(duì)小功率傳動(dòng)，應(yīng)在滿足工作性能的需要下。選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的傳 動(dòng)裝置，盡可能降低初始費(fèi)用。 對(duì)大功率傳動(dòng)。應(yīng)優(yōu)先考慮，傳動(dòng)的效率，節(jié)約能源。降低運(yùn)轉(zhuǎn) 費(fèi)用和維修費(fèi)用。 當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速時(shí)。若能與動(dòng)力機(jī)調(diào)速比相適應(yīng)可直接聯(lián)接 或采用定傳動(dòng)比的傳動(dòng)裝置。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速范圍大。用動(dòng)力機(jī)調(diào)速 不能滿足機(jī)械特性和經(jīng)濟(jì)性要求時(shí)，則應(yīng)采用變傳動(dòng)比傳動(dòng)，除執(zhí)行機(jī)構(gòu) 要求

9、連續(xù)變速者外，盡量采用有級(jí)變速。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)上載荷變化頻繁，且可能出現(xiàn)過(guò)載，這時(shí)應(yīng)加過(guò)載保護(hù) 裝置。主、從動(dòng)軸要求同步時(shí)，應(yīng)采用無(wú)滑動(dòng)傳動(dòng)裝置。傳動(dòng)裝置的選用必須與制造水平相適應(yīng)。盡可能選用專(zhuān)業(yè)廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)裝置。如減速器、變速器和無(wú)級(jí)變速器等。（2）、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選用 把原動(dòng)機(jī)輸出的速度降低或提高。以適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的需要。 用原動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速不經(jīng)濟(jì)和不可能時(shí)，采用變速傳動(dòng)來(lái)滿足執(zhí)行 機(jī)構(gòu)經(jīng)常調(diào)速的要求。 把原動(dòng)機(jī)輸出的等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)所要求的。其速度按 某種規(guī)律變化的回轉(zhuǎn)或非回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 把原動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩變換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需多大的轉(zhuǎn)矩或力。 實(shí)現(xiàn)有一個(gè)或多個(gè)動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)若干個(gè)速度相同或不相同的

10、執(zhí)行機(jī) 構(gòu)。由于受機(jī)體外形、尺寸的限制、或?yàn)榱税踩筒僮鞣奖?，?zhí)行機(jī) 構(gòu)不宜與原動(dòng)機(jī)直接聯(lián)接時(shí)，也需要用傳動(dòng)裝置來(lái)連接。（3）、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 根據(jù)自動(dòng)打印機(jī)的設(shè)計(jì)要求，選擇齒輪傳動(dòng)。其機(jī)構(gòu)如下圖所示。根據(jù)齒輪傳動(dòng)要求，設(shè)一級(jí)減速 n 減為 280r/min ，二級(jí)減速 n 為 80r/min 再由兩皮帶輪分別 傳給曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)。由設(shè)計(jì)方案，各齒輪的模數(shù) m=4齒輪1的中經(jīng)為80mm,n=980r/min.i 12 =n 1/ n2=Z1/Z 2=20/70=2/7由此得 Z2=280r/min.而 Z3=20,Z4=70, 因此i 34=n3/n 4=Z3/Z 4=20/70=2/

11、7所以 n4=n3*2/7=280*2/7=80r/min.經(jīng)過(guò)以上減速后即可得到最終期望轉(zhuǎn)速 n=80r/min.(4) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的比較由于齒輪傳動(dòng)相對(duì)于帶輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊，且能滿 足設(shè)計(jì)要求。所以在一級(jí)、二級(jí)傳動(dòng)應(yīng)用齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，不會(huì)打滑能夠保 證傳動(dòng)的速度精度。 在減速完成后， 應(yīng)用帶輪對(duì)傳動(dòng)的精度影響不是很大， 且能夠滿足長(zhǎng)距離傳動(dòng)，因此在減速后應(yīng)用帶輪傳動(dòng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)原則 要求。四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較每一臺(tái)機(jī)器都是按照某一需要的設(shè)計(jì)的，所以它們必須具有滿足需要 的功能。這些功能是通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)中與工作對(duì)象相關(guān)的構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出 來(lái)的。這些構(gòu)件稱(chēng)為執(zhí)行構(gòu)件，有時(shí)也稱(chēng)為輸

12、出構(gòu)件。在自動(dòng)打印機(jī)的設(shè) 計(jì)中，所采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是凸輪機(jī)構(gòu)。通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)，自動(dòng)打印機(jī) 的壓頭要有往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)橥馆啓C(jī)構(gòu)與其它機(jī)構(gòu)相比易實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而 且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以宜選擇凸輪機(jī)構(gòu)。在選擇壓頭與壓桿的連接方式時(shí)，我 們用彈簧與鉸鏈與壓頭連接，這樣既保證了壓頭始終豎直向下，而且也保 證了機(jī)構(gòu)的最簡(jiǎn)單，同時(shí)彈簧的使用，可以減少?zèng)_擊，保護(hù)產(chǎn)品和壓頭不 被壓壞。在選擇產(chǎn)品的出料和固定方式時(shí)，我們選擇通過(guò)產(chǎn)品之間的擠推來(lái)把 產(chǎn)品推向斜面，使產(chǎn)品在重力的作用下通過(guò)斜面下滑，達(dá)到出料的目的 這樣使機(jī)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單化；在斜面與工作臺(tái)之間用一小段凸起的圓弧過(guò)渡， 這個(gè)凸起與壓頭的水平距離保持一定，這樣既可阻

13、止產(chǎn)品由于慣性超過(guò)指 定位置，起到定位產(chǎn)品的作用，又不會(huì)堵塞產(chǎn)品，從而使產(chǎn)品通過(guò)圓弧能 光滑順利地從工作臺(tái)上滑到斜面上，從而達(dá)到與出料地連接。五、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的擬定與比較1、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的構(gòu)思與擬定原則（1）機(jī)械系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)單（2）盡量縮小機(jī)構(gòu)尺寸（3）機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)具有良好的人機(jī)性能（4）機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的動(dòng)力特性2、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的擬定及工作原理圖1 方案一：送料機(jī)構(gòu)如圖所示。如圖 1所示，當(dāng)壓頭向上升起的時(shí) 候，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在電機(jī)的傳動(dòng)下正向右送料到壓頭正下方；壓頭下降的 時(shí)候，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的活塞向左運(yùn)動(dòng)，避免了活塞與壓頭產(chǎn)生干涉。為了 能適應(yīng)不同產(chǎn)品的長(zhǎng)度，我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候，在曲柄 GF

14、的G端設(shè)計(jì)了槽a, 只要調(diào)節(jié)鉸鏈G在槽的固結(jié)位置，然后與連桿 GH鉸接，這樣就可以調(diào)節(jié) GF和 GH桿的總長(zhǎng)，從而可以把不同長(zhǎng)度的產(chǎn)品推到壓頭的正下方位置， 即適應(yīng)了不同長(zhǎng)度產(chǎn)品的打印。壓桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)由凸輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí) 現(xiàn),如圖 1 所示。電機(jī)通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)和帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)凸輪回轉(zhuǎn),從而使 得壓桿的往復(fù)壓下和上升的運(yùn)動(dòng),同時(shí)壓頭隨著壓桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)。壓桿 CD 與擺桿AC間是通過(guò)鉸鏈固定的，這個(gè)固定的位置可以在 CD桿上一定的距 離內(nèi)變化，只要調(diào)整CD桿與AC桿的鉸接位置，就能保證適應(yīng)不同高度的 盒子的打印，與送料機(jī)構(gòu)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)相似。壓頭與 CD桿的連接方式 為：在壓頭與CD間鉸接一個(gè)彈簧，兩

15、個(gè)鉸鏈的使用，保證了壓頭在重力作用下始終向下，這樣在打印產(chǎn)品時(shí)，不會(huì)把印打偏，而且為了能把打在 盒子上的印打的更明顯，我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候，讓壓頭壓下的深度低于盒子頂 部2mm這時(shí)彈簧受壓收縮，起到了緩沖的作用，同時(shí)也把印記打印的更 明顯。圖2方案二：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的原理和方案一的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的原理相似， 如圖2。通過(guò)一個(gè)可滑動(dòng)的槽a和鉸鏈在曲柄GH上的固結(jié)位置就可以調(diào)節(jié) 曲柄GH和連桿HI的總長(zhǎng)度，從而適應(yīng)不同長(zhǎng)度產(chǎn)品的打印。而壓頭與壓 桿CD固結(jié)，壓頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)壓桿 CD與凸輪機(jī)構(gòu)的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 如圖2。電機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)齒輪L、K J和帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速，同時(shí)使凸 輪回轉(zhuǎn)，凸輪回轉(zhuǎn)使凸輪機(jī)構(gòu)

16、的擺桿 AC擺動(dòng)，擺桿AC的擺動(dòng)通過(guò)移動(dòng)副 和轉(zhuǎn)動(dòng)副的連接使壓桿CD在移動(dòng)副的約束下做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn) 壓頭上下往復(fù)打印產(chǎn)品。同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)副 C在壓桿CD上的固結(jié)位置是可以 上下在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的，只要調(diào)節(jié) C在壓桿CD上的位置，就能適應(yīng)不 同高度產(chǎn)品的打印，和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的原理相似。圖5方案三：這個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候是按照產(chǎn)品是在另外一個(gè)有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳 送到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的工作行程范圍內(nèi)。如圖 3、4 所示，此機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)送料 的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、負(fù)責(zé)打印的凸輪機(jī)構(gòu)和負(fù)責(zé)出料的凸輪機(jī)構(gòu)是通過(guò)電機(jī) 的分配軸的帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)壓頭上升時(shí)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)把從兩外一個(gè)傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)傳送過(guò)來(lái)的產(chǎn)品推向壓頭的正下方，壓頭

17、的正下方是一個(gè)能容納產(chǎn) 品的方形槽，這個(gè)方形的槽起到了定位的作用，使得產(chǎn)品能在壓頭正下方 固定，從而使打印的時(shí)候不會(huì)太偏。槽的底部是兩塊可以轉(zhuǎn)動(dòng)的版PN和KJ,這兩快板分別在鉸鏈N和K通過(guò)連桿NL'和KG分別與T形桿ML和 GF在L'和G處鉸接，LL'和GG是垂直于紙面固結(jié)于L點(diǎn)和G點(diǎn)的兩 根等長(zhǎng)平行桿件，俯視圖如圖5,這樣在槽的正下方是空的空間。而T形桿在對(duì)稱(chēng)凸輪H回轉(zhuǎn)作用和移動(dòng)副約束的作用下，做完全對(duì)稱(chēng)的左右往復(fù) 運(yùn)動(dòng)，這樣就使得槽的底板 PN和KJ在轉(zhuǎn)動(dòng)副P(pán)和J的約束下做開(kāi)啟和閉 合的擺動(dòng)。當(dāng)凸輪近休的時(shí)候，底板 PN和KJ閉合，由于凸輪的近休，使 得底板PN和K

18、J閉合一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，工作臺(tái)上完成把產(chǎn)品送到 槽里并完成打印。當(dāng)打印結(jié)束后，底板 PN和KJ對(duì)稱(chēng)的打開(kāi)，從而使產(chǎn)品 能順利的掉出槽， 掉到另外的回收機(jī)構(gòu)， 這就完成了一個(gè)循環(huán)。 此方案中， 凸輪機(jī)構(gòu)和壓頭、壓桿的連接以及曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與方案一的相同。3、運(yùn)動(dòng)方案的比較 首先，方案一與方案二比較是壓桿和壓頭的連接方式和壓桿和凸輪機(jī) 構(gòu)的連接方式的不同。方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靠壓頭的重力作用使壓頭始終豎 直向下；而且方案一在壓頭和壓桿之間連接時(shí)用了彈簧，這樣能保證壓頭 在打印時(shí)可以起到緩沖作用，不至于壓頭和產(chǎn)品被壓壞，因此機(jī)構(gòu)工作時(shí)各個(gè)機(jī)構(gòu)承受的沖擊載荷較方案二小，因此傳動(dòng)特性好。方案一與方

19、案二 相比宜選取方案一。其次，方案一與方案三比較。方案一采用一個(gè)淺淺的槽實(shí)現(xiàn)定位，然 后靠產(chǎn)品的擠推使產(chǎn)滑動(dòng)到斜面，從而產(chǎn)品在自重的作用下，滑到下一個(gè) 機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到出料的目的；而方案三采用的是一個(gè)底板可以開(kāi)關(guān)的槽， 槽起到了定位的作用；通過(guò)對(duì)稱(chēng)凸輪的回轉(zhuǎn)，使得底板開(kāi)關(guān)，這樣達(dá)到出 料的目的。方案一與方案三相比，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，執(zhí)行機(jī)構(gòu)少，這樣就易于實(shí) 現(xiàn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)，而且方案一的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以減少功率損耗，降低成本， 因此宜采用方案一。綜上所述，系統(tǒng)機(jī)構(gòu)宜采用方案一為最終方案。六、機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖機(jī)械系統(tǒng)的工作方式分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是機(jī)械系統(tǒng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 沒(méi)有周期性，執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)常因工作條件

20、不同而隨時(shí)改變。另一類(lèi)是機(jī) 械系統(tǒng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是周期性地重復(fù)著，每經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間間隔完成 一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。生產(chǎn)中的大部分機(jī)械系統(tǒng)都是這種有周期性運(yùn)動(dòng)循環(huán)的機(jī) 器。機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖就是用來(lái)描述機(jī)械系統(tǒng)各執(zhí)行構(gòu)件之間運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào) 配合關(guān)系的圖（通常又稱(chēng)工作循環(huán)圖）。該圖將各執(zhí)行構(gòu)件在一個(gè)循環(huán)中 的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)按同一時(shí)間（或分配軸的轉(zhuǎn)角）比例尺，并以某一主要執(zhí)行構(gòu) 件的運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)為基準(zhǔn)繪制在一起的總圖。機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖能很清楚地表示 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)循環(huán)的相對(duì)動(dòng)作順序，因此，它是設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)首先要研究和繪 制的圖紙，也是以后機(jī)器設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的依據(jù)。形繪制方法特點(diǎn)式直線式將機(jī)械在一個(gè)運(yùn) 動(dòng)循環(huán)中個(gè)執(zhí)行構(gòu)件 運(yùn)動(dòng)的

21、起止時(shí)間和先 后順序，按比例繪制在 直線坐標(biāo)軸上繪制方法簡(jiǎn)單，能清楚地表示 出一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，各執(zhí)行構(gòu)件運(yùn) 動(dòng)的相互順序和時(shí)間關(guān)系；直觀性 差，不能表示各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī) 律同心圓式將機(jī)械在一個(gè)運(yùn) 動(dòng)循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件 運(yùn)動(dòng)的起止時(shí)間和先 后順序，按比例繪制在 圓形坐標(biāo)上能比較直觀地表示各執(zhí)行構(gòu)件 的運(yùn)動(dòng)在分配軸上所處的相位，便 于各機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試；執(zhí) 行構(gòu)件太多時(shí)，由于同心圓太多看 起來(lái)不清楚，也不能表示各執(zhí)行構(gòu) 件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律直角坐標(biāo)用橫坐標(biāo)表示機(jī) 械主軸或分配軸轉(zhuǎn)角， 以縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行 構(gòu)件的角位移或線位 移能清楚表示各種執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作 的先后順序，而且能表示出各執(zhí)行 構(gòu)件在個(gè)區(qū)間的

22、運(yùn)動(dòng)規(guī)律（為了簡(jiǎn) 明起見(jiàn)，通常用線性運(yùn)動(dòng)規(guī)律）。有 利于指導(dǎo)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè) 計(jì)圖6如圖6所示，當(dāng)活塞I向右運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，完成送料到壓頭的下方， 凸輪近休，壓頭壓下完成打印。當(dāng)活塞向左移動(dòng)的時(shí)候，凸輪遠(yuǎn)休，壓頭 升起。從而繼續(xù)下一個(gè)循環(huán)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖 7。圖7如圖7所示，分配軸為0°時(shí)，曲柄滑塊位于最左端，凸輪遠(yuǎn)休；當(dāng) 分配軸轉(zhuǎn)到80°時(shí)，凸輪開(kāi)始回程，而此時(shí)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)正在送料。當(dāng)分 配軸轉(zhuǎn)到180°的時(shí)候，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)完成送料，把產(chǎn)品送到了壓頭的正 下方的位置，而此時(shí)凸輪并沒(méi)有達(dá)到近休，即還沒(méi)有開(kāi)始打印，而是延遲 20°的時(shí)間，即當(dāng)分配軸轉(zhuǎn)

23、到200°的時(shí)候，曲柄滑塊已經(jīng)向左退回，壓 頭開(kāi)始近休，即開(kāi)始打印。當(dāng)分配軸轉(zhuǎn)到300°的時(shí)候，凸輪開(kāi)始升程，壓頭完成打印開(kāi)始上升，曲柄滑塊繼續(xù)向左退回。當(dāng)分配軸轉(zhuǎn)到360。的時(shí)候，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪記過(guò)回到起始位置。當(dāng)分配軸繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)配合完成下一 個(gè)循環(huán)。這樣就可以連續(xù)的打印產(chǎn)品。七、機(jī)構(gòu)的功能分解圖與動(dòng)作分解圖1、機(jī)構(gòu)的功能分解（1）滑塊的功能工作行程滑塊的工作行程完成送料功能（如下圖）（2）印頭的功能印頭的工作行程完成打印功能（如下圖）工作行程（3）出料槽的功能靠下一待印工件將已印好工件擠入出料槽送出（如下圖）2、功能分解圖如下3、動(dòng)作分解圖動(dòng)

24、作分解圖如下圖所示八、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1、送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)擬用對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和送料筒實(shí)現(xiàn)送料功能，同時(shí)用待印工件將已 印好工件擠入出料槽。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，曲柄滑塊有兩個(gè)極限位置，分別為最左和最右，當(dāng)滑 塊滑塊運(yùn)行到右邊極限位置時(shí)，完成一次送料，即將工件推至打印位置等 待打印?；瑝K退回至左邊極限位置，準(zhǔn)備完成下一次送料，并擠走已打印 好的工件，實(shí)現(xiàn)出料。由于滑塊的高度與長(zhǎng)度，限制了在一次送料時(shí)其它 待印工件進(jìn)入送料槽?？紤]到工件的最大尺寸為150X 100X 50,最小尺寸為100X 50X 30,以及整個(gè)機(jī)構(gòu)的功能要求，確定機(jī)構(gòu)尺寸如下圖所示。計(jì)算方法：擬定A點(diǎn)到送料筒的距離為300mm滑塊長(zhǎng)度為20

25、0mm高為30mm 寬度為100mm A點(diǎn)與C點(diǎn)水平，C點(diǎn)距滑塊左端15mm送料筒的截面大 小為 152X 101。當(dāng)滑塊處于左邊極限位置時(shí), 滑塊右端距送料筒左端距離 為26mm當(dāng)滑塊處于右邊極限位置時(shí)，C點(diǎn)位于A點(diǎn)右邊300mn處。由曲 柄滑塊機(jī)構(gòu)兩極限位置可得：AB+BC=300mmBC-AB=300-26-185=89mm所以AB=105.5mmBC=194.5mm由于工件尺寸可變,擬在曲柄上加以可移動(dòng)鉸鏈,通過(guò)人為改變曲柄 的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同尺寸工件的送料，即 AB的變化范圍為80.5mm- 105.5mm.當(dāng)AB=105.5mnB寸打印最小工件。2、打印機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)擬用凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)印

26、頭上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)打印功能?？紤]到工件的最大尺寸為150X 100X 50,最小尺寸為100X 50X 30, 以及整個(gè)機(jī)構(gòu)的功能要求，確定機(jī)構(gòu)尺寸如下圖所示。由于工件大小可變，擬在 G點(diǎn)處螺栓連接連接GH桿與GF桿，來(lái)實(shí)現(xiàn) GH桿的長(zhǎng)度可調(diào)，從而滿足對(duì)不同大小工件的打印需要。設(shè)計(jì)當(dāng) GH桿長(zhǎng) 為30mm時(shí)寸打印最小工件。3、出料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)擬用待印工件擠出已印工件，所有工件在出料槽內(nèi)滑動(dòng)。考慮到工件 的最大尺寸為150X 100X 50,最小尺寸為100X 50X 30,以及整個(gè)機(jī)構(gòu)的 功能要求，所以底板用兩部分組成，彼此位置可調(diào)以滿足對(duì)不同大工件的為了方便定位，在A處加一凸起，如下圖所示九、機(jī)

27、構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖與布局如下圖所示十、必要的計(jì)算公式與有關(guān)調(diào)用的子程序Private Sub Command1_Click()Dim b(6), c(6), d(3), t As Stringpai = Atn(1#) * 4 / 180For fi = 0 To 360 Step 10Fi1 = fi * paiCall 單桿運(yùn)動(dòng)分析子程序 (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.1055, 0, Fi1,8.378, 0, _xB, yB, vBx, vBy, aBx, aBy)Call RRP 運(yùn)動(dòng)分析子程序 (1, xB, yB, vBx, vBy, aBx, aBy, 0,

28、0, 0, 0, 0, 0, _0.195, 0, 0, 0, xC, yC, vCx, vCy, aCx, aCy, fi2, omega2, t = t + "epsilon2(rad/S)= " + Str(epsilon2) + vbCrLfepsilon2, sr, vsr, asr) t = t + "Fi1= t = t + "xC(m)= t = t + "vC(m/S)= t = t + "aC(m/S2)=t = t + "omega1(rad/S)= t = t + "omega2(rad/S

29、)= t = t + "epsilon1(rad/S)=" + Str(fi) + vbCrLf" + Str(xC) + vbCrLf" + Str(vCx) + vbCrLf" + Str(aCx) + vbCrLf+ Str(omega1) + vbCrLf + Str(omega2) + vbCrLf + Str(epsilon1) + vbCrLft = t + vbCrLfNext fiText1.Text = tEnd SubSub 單桿運(yùn)動(dòng)分析子程序 (xA, yA, vAx, vAy, aAx, aAy, S, theta,

30、fi, omega, epsilon, _xm, ym, vmx, vmy, amx, amy)xm = xA + S * Cos(fi + theta)ym = yA + S * Sin(fi + theta)vmx = vAx - S * omega * Sin(fi + theta)vmy = vAy + S * omega * Cos(fi + theta)amx= aAx - S * epsilon * Sin(fi + theta) - S * omegaA 2 * Cos(fi+ theta)amy= aAy + S * epsilon * Cos(fi + theta) - S

31、 * omegaA 2 * Sin(fi+ theta)End SubSub RRP運(yùn)動(dòng)分析子程序(m, xB, yB, vBx, vBy, aBx, aBy, xP, yP, vPx, vPy, aPx, aPy, _L2, fi3, omega3, epsilon3, xC, yC, vCx,vCy, _aCx,aCy, fi2, omega2, epsilon2, sr, vsr,asr)Dim pi, d2, e, F, yCB, xCB, E1, F1, Q, E2, F2pi = Atn(1#) * 4d2 = (xB - xP)八 2 + (yB - yP)八 2)e = 2 *

32、 (xP - xB) * Cos(fi3) + 2 * (yP - yB) * Sin(fi3)F = d2 - L2 八 2If e 八 2 < 4 * F The nMsgBox "此位置不能裝配 "GoTo n1ElseEnd IfIf m = 1 Thensr = Abs(-e + (e 八 2 - 4 * F)八 0.5) / 2)Else: sr = Abs(-e - (e 八 2 - 4 * F)八 0.5) / 2)End IfxC = xP + sr * Cos(fi3)yC = yP + sr * Sin(fi3)yCB = yC - yBxCB

33、= xC - xBCall atn1(xB, yB, xC, yC, fi2)E1 = (vPx - vBx) - sr * omega3 * Sin(fi3) F1 = (vPy - vBy) + sr * omega3 * Cos(fi3)Q = yCB * Sin(fi3) + xCB * Cos(fi3) omega2 = (F1 * Cos(fi3) - E1 * Sin(fi3) / Q vsr = -(F1 * yCB + E1 * xCB) / Q vCx = vBx - omega2 * yCB vCy = vBy + omega2 * xCBE2 = aPx - aBx +

34、 omega2 八 2 * xCB - 2 * omega3 * vsr * Sin (fi3)-epsilo n3 * (yC - yP) - omega3 八 2 * (xC - xP)F2 = aPy - aBy + omega2 八 2 * yCB + 2 * omega3 * vsr * Cos(fi3)+ epsilo n3 * (xC - xP) - omega3 八 2 * (yC - yP)epsilon2 = (F2 * Cos(fi3) - E2 * Sin(fi3) / Q asr = -(F2 * yCB + E2 * xCB) / QaCx = aBx - omeg

35、a2 八 2 * xCB - epsilo n2 * yCBaCy = aBy - omega2 八 2 * yCB + epsilo n2 * xCBn1: End SubSub atn1(x1, y1, x2, y2, fi)Dim pi, y21, x21pi = Atn(1#) * 4y21 = y2 - y1x21 = x2 - x1If x21 = 0 Then ' 判斷BD線段與x軸的夾角If y21 > 0 Thenfi = pi / 2ElseIf y21 = 0 ThenMsgBox "B 、D 兩點(diǎn)重合，不能確定 "Else: fi = 3 * pi / 2End IfElseIf x21 < 0 Thenfi = Atn(y21 / x21) + piElseIf