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凸轮16和杆13组成的运动机构
打印:
凸轮11和杆12组成的机构
输出:
凸轮16和杆13组成的机构
运动过程:
首先由凸轮16控制杆13送料,并夹紧物体。
然后凸轮11控制杆12打印。
打印完成后,凸轮11控制杆12抬起,然后凸轮16和17配合输出。
完成。
2、方案二
送料执行元件:
不完全齿轮组合(如图中1、2),曲柄滑块(图中9)
打印执行元件:
凸轮机构(图中5)
夹紧元件:
凸轮机构(图中6)
传动机构:
斜齿轮传动(图中3)
方案运动分析:
不完全齿轮作为原动件做间隙运动带动齿轮上的曲柄滑块,使其做水平来回运动;
从动件上的齿轮轴带动斜齿轮转动,通过斜齿轮传动,带动凸轮机构,凸轮机构同时作用于打印机以及夹紧机构,对于输出,通过改变工作台长度使其自由落体输出,即由送料的过程中同时进行,完成。
3、方案三
飞轮
凸轮机构
传送带
齿轮作为原动件运动带动飞轮旋转,使滑块做圆周运动,实现送料;
通过传送带传动,带动凸轮机构,凸轮机构作用于打印机,实现打印功能;
对于输出,通过改变工作台长度使其自由落体输出,即由送料的过程中同时进行,完成。
4、方案比较
方案一的优点:
构件简单紧凑,明了;
成本低廉,传送带传动效率高,且输入输出用同一个机构控制,减少了构架数目。
方案二的优点:
此构件设计新颖独特,用变位齿轮传动,传动效率较高,多处用凸轮实现运动,使得运动的间歇运动稳定,且各执行元件配合良好。
此构件具有夹紧机构,保证打印位置准确稳定。
缺点:
构件结构复杂,连杆过长使其运动磨损大,实用了两处变位齿轮,对齿轮要求高,成本高昂。
靠改变导轨长度实现输出功能,产品之间有轻微的碰撞,不利于产品的完整性。
方案三的优点:
构件简单紧凑;
成本不高,机构用不完全齿轮作运动件,使得整个机构做间歇运动配合良好,协调配合准确,稳定。
机构运动灵活:
送料机构中,可通过简单地改变连杆在齿轮上的位置来改变曲柄的长度,从而实现对不同尺寸产品的加工。
使用斜齿轮传动,效率低;
无输出执行构件,靠改变导轨长度实现输出功能,产品之间有轻微的碰撞,不利于产品的完整性。
所以选用方案一
四、总体设计
1、电机选择
在本设计中,不管从滑块的受力以及整个系统的配合运动,都可知道,本系统是负载非恒定工作方式,故其负载持续率Fs%的计算公式为
FS%=tg/(tg+to)×
100%
式中
tg为工作时间,t。
为停止时间min;
tg十to为工作周期,因为系统要求80次/min,即80r/min,原动件运动一周花的时间t=60/80=0.75s又因为不完全齿轮中有36°
的过渡轮齿,所以工作停止时间to=0.075s,即tg=0.675s.
FS%=0.0675/0.75×
100%=90%
而选择电机功率可根据P=P1/n1n2
n1为生产机械的效率;
n2为电动机的效率。
即传动效
率。
其中生产功率通过保守估计P1=10N*(200/0.75)=2.67KW
假设电动机的效率为0.7,则P=P1/n1n2=2.67KW/0.7*0.9=4.24KW
根据任务要求,选择功率为4.5KW,转速为1000r/min的三相异步电动机适合该系统。
2、系统运动循环图
运转角/度
0—50
50—
00
100—
110
110—140
140—240
240—
270
270—280
280—
310
310—340
340—
360
凸轮11
远休止
回程
近休止
推程
凸轮16
保持位移
凸轮17
五、机构尺寸设计
1、齿轮的设计
(1)齿轮系传动设计
该系统电动机选用1000r/min,i1/i2=6.25;
n2=n1*i2/i1=1000/6.25r/min=160r/min;
z3=20,z4=40,z5=20,z6=40,z7=20,z8=8,z10=32;
i2/i10=i3/i10=(z10*z7*z5*z4)/(z3*z4*z6*z8)
=(40*20*20*32)/(20*40*40*8)
=2;
n10=80r/min;
n4=z3/(z4*n2)=80r/min;
(2)直齿轮参数计算
尺寸名称
齿轮3
齿轮4
齿数
20
40
模数
2
压力角
齿根高
2.4
齿顶高
分度圆直径
80
齿顶圆直径
43.577
81.7889
齿根圆直径
35.7067
77.853
重合度
1.722
1.7122
分度圆齿厚
3.1416
(3)锥齿轮参数计算
齿轮6
齿轮7
分度圆锥角
26.565
63.435
齿顶锥角
29.1256
65.9956
齿根锥角
23.4931
60.3632
齿宽
13.0
当量齿数
22.3607
89.4434
顶隙
0.4
44.72
48.72
91.4434
(4)蜗杆、蜗轮尺寸设计
蜗杆
蜗轮
齿全高
4.4
18
64
22
68
13.2
59.2
导程角/螺旋角
6.34
节圆直径
中心距
41
2、凸轮设计
(1)凸轮11的设计
1)运动分析图
2)凸轮外形
3)设计结果
主动转角
从动摆角
摆杆角速度
摆杆角加速度
-8.4041
10
1.955
0.5
3.4641
54.2527
8.045
-3.4641
44.1066
30
-13.4041
50
60
70
90
100
120
130
140
150
160
170
180
200
210
230
240
-0.5
-54.6548
250
-59.8217
260
280
290
300
320
330
340
350
(2)凸轮16的设计
(3)凸轮17的设计
1)运动分析图
2)凸轮形状
3)运算数据
主动转角fei1
从动件位移
从动件速度
从动件加速度
理论x坐标
实际x坐标
.0113
.0678
15.5418
.1023
.3316
37.9988
.2761
29.998
93.429
25.410
238.949
32.667
7.1541
38.979
10.185
31.576
551.827
63.169
135.2412
52.983
16.6029
44.6439
20.9111
37.903
1216.795
61.1388
-155.366
45.905
29.976
51.0928
32.1146
43.3839
1646.642
21.7225
-230.136
18.029
43.3437
50.749
40.286
43.3564
1718.873
52.4703
43.2535
46.2973
38.1649
59.184
33.4852
52.2212
29.5457
64.0994
22.6994
56.5583
20.0289
67.0673
11.224
59.177
9.9035
67.9974
-.5924
59.9977
-.5227
66.8615
-12.390
58.9955
-10.933
63.6942
-23.812
56.2007
-21.011
58.5915
-34.511
51.6984
-30.451
51.7086
-44.161
45.6252
-38.965
43.2539
-52.47
38.1652
-46.297
33.4848
-59.184
29.5454
-52.221
22.81
-64.060
20.1265
-56.523
11.3389
-67.048
10.0049
-59.16
-.4769
-67.998
-.4208
-59.99
190
-12.278
-66.882
-10.833
-59.01
1718.87
-23.706
-63.733
-20.917
-56.23
-34.414
-58.648
-30.365
-51.74
220
-44.076
-51.781
-38.890
-45.68
-52.398
-43.340
-46.234
-38.24
-59.128
-33.582
-52.172
-29.63
-64.062
-22.803
-56.525
-20.12
-67.049
-11.33
-59.160
-9.999
-59.998
.4265
1718.08
-3.843
-539.50
3.235
-66.867
12.282
-59.093
10.395
1256.93
-79.79
-249.75
53.08
-56.175
20.900
-53.902
13.230
398.2348
-75.943
289.7817
59.378
-38.766
22.7526
-38.737
14.7527
-28.9343
24.6335
-22.8428
19.4475
-24.216
29.283
-19.118
23.118
-18.763
33.044
-14.813
26.087
-12.739
35.800
-10.057
28.263
-6.3293
37.469
-4.9968
29.580
-.0579
38
-.0457
六、总结
经过五天的思考与计算,我成功的设计出了自动打印机。
其运动效果和性能达到了预期的目标,各个运动配合良好,能够很好的满足生产需要,运动稳定性高。
通过这次课程设计,我有了很多收获。
首先,通过这一次的课程设计,我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识,培养了自己分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力。
对平面连杆机构和凸轮有了更加深刻的理解,为后续课程的学习奠定了坚实的基础。
而且,这次课程设计过程中,与同学们激烈讨论,团结合作,最终完美的实现了预期的目的,大家都收益匪浅,也对这次经历难以忘怀。
其次通过这次课程设计,对自动打印机的工作原理及其内部个传动机构以及机构选型、运动方案的确定以及对导杆机构进行运动分析有了初步详细精确话的了解,这都将为我以后参加工作实践有很大的帮助。
非常有成就感,培养了很深的学习兴趣。
衷心感谢匡兵副教授这个学期以来的悉心教导与鼓励,在匡兵老师的耐心指导下,我才能完成了这次的课程设计,并从中学到了非常多的知识。
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