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

1、湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)資 料 袋 機(jī)械工程學(xué)院 學(xué)院（系、部） 20152016 學(xué)年第 2 學(xué)期 課程名稱 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 職稱 教授 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 題 目 自動(dòng)蓋章機(jī)的設(shè)計(jì) 成 績 起止日期 2016年 6 月 20 日 2016年 6 月24 日目 錄 清 單序號(hào)材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書12課程設(shè)計(jì)說明書13課程設(shè)計(jì)圖紙張456機(jī) 械 原 理設(shè)計(jì)說明書自動(dòng)蓋章機(jī) 起止日期： 2016 年 6 月 20 日至2016年 6月24 日學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)成績指導(dǎo)教師(簽字)機(jī)械工程學(xué)院（部）2016年 6 月24 日目錄0. 設(shè)計(jì)任務(wù)書·

2、······································11. 功能分解··········

3、3;······························22. 機(jī)構(gòu)的選用··················&

4、#183;····················23. 機(jī)構(gòu)的組合···························

5、3;···········34. 方案詳述·····································&#

6、183;···95. 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)······································106. 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)·····

7、·······························147. 參考資料·················

8、83;······················158. 總結(jié)··························&#

9、183;·················15湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2015 2016學(xué)年第 2 學(xué)期 機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 專業(yè) 班級(jí)課程名稱： 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 自動(dòng)蓋章機(jī)的設(shè)計(jì) 完成期限：自 2016 年6 月 20 日至 2016 年 6月 24日共1 周內(nèi)容及任務(wù)Ø 設(shè)計(jì)任務(wù)(1) 可采用目前傳統(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(shí)現(xiàn)在單頁A3 ,B4，B5紙上

10、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)；(4) 每分鐘蓋章次數(shù)不少于10頁；(5) 電源電壓為220V；(6) 對(duì)于工作中出現(xiàn)的非正常情況或危險(xiǎn)情況具有保護(hù)措施；(7) 適合于桌面工作，操作簡(jiǎn)單安全，蓋章質(zhì)量可靠，工作噪音低，結(jié)構(gòu)輕巧，外形美觀。Ø 設(shè)計(jì)提示 （1） 將紙盒中的一疊紙分成單頁的方法很多，如靠機(jī)械推拉，離心力，摩擦力，靜電等分離紙張。（2） 在蓋章的瞬間要求紙靜止；因此，紙的輸送機(jī)構(gòu)應(yīng)含有間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容6.20-6.21構(gòu)思該機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案6.22-6.23運(yùn)動(dòng)分析及作圖 6.24整理說明書

11、與答辯主要參考資料1 朱理機(jī)械原理北京：高等教育出版社，2008：15-2002 鄒慧君機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)北京：高等教育出版社，2009：15-250指導(dǎo)教師： 2016年6 月24 日一、功能分解為了實(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：紙盒送到蓋章的工位的功能；紙盒在蓋章工位定位功能；蓋章機(jī)的蓋章功能；蓋章后的輸出功能二、機(jī)構(gòu)的選用根據(jù)前述設(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)來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的功能，。 自動(dòng)蓋章機(jī)的機(jī)構(gòu)選型功能執(zhí)行構(gòu)件工藝動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸送紙張紙張輸送機(jī)構(gòu)水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)

12、凸輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)紙盒定位定位機(jī)構(gòu)垂直間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)蓋章蓋章機(jī)構(gòu)鉛直間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)紙張輸送輸送機(jī)構(gòu)垂直間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu) 三、 機(jī)構(gòu)的組合紙張輸送機(jī)構(gòu)備選方案一：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)來實(shí)現(xiàn)間歇送料的目的。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。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。備選

13、方案二：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(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。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)中我們選擇快進(jìn)慢回的運(yùn)動(dòng)特性。缺點(diǎn)：機(jī)構(gòu)的類型數(shù)據(jù)需精確，不然

14、會(huì)對(duì)紙盒產(chǎn)生沖擊。定位機(jī)構(gòu)：備選方案一：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。 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)。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。備選方案二：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。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，

15、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。缺點(diǎn)：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(shí)，才能保證打印頭遠(yuǎn)離工件一定的距離。蓋章機(jī)構(gòu)：備選方案一：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)換成連桿的往復(fù)擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)打印功能。 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。 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

16、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。備選方案二：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。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。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

17、。輸送機(jī)構(gòu)：備選方案一：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)，來實(shí)現(xiàn)輸出的目的。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)傳動(dòng)路線短，輸出的速度相對(duì)較快。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。備選方案二：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。 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(diǎn)：需要彈

18、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。4、 方案詳述最終方案：選擇原因：1）齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為穩(wěn)定，傳動(dòng)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(jī)構(gòu)連接桿組較為合適。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。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).5）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單成本較低且易于裝配。五、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： 紙張輸送機(jī)構(gòu)：曲柄滑

19、塊尺寸確定：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的長度，：步驟一：作出行程長=120mm，作的垂直平分線，以的長為半徑畫圓，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)角為步驟二：，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。步驟三：作的垂直平分線，量取1/2的長度，以A為圓心畫圓，交于點(diǎn)，交的延長線于點(diǎn)。步驟四：量取的長度即為連桿BC的長度，的長度即為曲柄AB的長度。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，

20、所以從動(dòng)錐齒輪的直徑不少于86mm,即從動(dòng)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(jī)構(gòu)：凸輪機(jī)構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)效率得出10次/ min，主軸轉(zhuǎn)速為1.05rad/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(jì)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(yuǎn)休角為60度，回程角為60度。定位機(jī)構(gòu)（輸出機(jī)構(gòu)）：凸輪機(jī)構(gòu)輸出時(shí)，紙盒推至一半以上將發(fā)生傾斜，如圖所示：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

21、=60mm。因基圓半徑增大，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。六：傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)： 減速3 減速4 紙張輸送的往復(fù)移動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)分支 印章間歇往復(fù)移動(dòng) 減速1 減速2 運(yùn)動(dòng)分支 定位機(jī)間歇往復(fù)移動(dòng) 輸出機(jī)間歇往復(fù)移動(dòng)傳動(dòng)裝置參數(shù)：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)，錐齒輪的頂隙系數(shù)。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。減速2為標(biāo)準(zhǔn)直

22、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。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。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。送料機(jī)構(gòu)采用錐齒輪，嚙合齒數(shù)均為36齒。運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖及運(yùn)動(dòng)分析：1.運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)循環(huán)圖輸送定位蓋章輸出七、參考資料 1.機(jī)械原理（第二版）  朱理 編 高等教育出版社 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 3.機(jī)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 4.機(jī)械設(shè)計(jì)與理論 李柱國 主編  科學(xué)出版社  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 八、總結(jié)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，根據(jù)實(shí)際要求來設(shè)計(jì)自己的課題。他成功地將理論跟實(shí)際結(jié)合起來，但從本質(zhì)上講還不完善，畢竟