自动 杠减剑新 作都冀 罗贵锋一 李宁嘉
自动打标机 产品设计说明书 作者：冀 坤 王杰平 罗贵锋 李宁嘉 机械创新设计
产品说明书 作者:冀坤罗贵锋 李宁嘉王杰平 设计题目:自动打标机 工作原理及工艺动作过程 图1
产品说明书 作者： 冀 坤 罗贵锋 李宁嘉 王杰平 设计题目： 自动打标机 工作原理及工艺动作过程 图1
自动打标机能实现在产品表面自动打制印章的要求。产品 由运送带运送到推头1的前端(如图所示),然后由推送 机构将产品3推送到打印头2的下部,此后打印头2向下运 动,与产品上表面接触,完成打印操作。在打印头退回原 位时,推送机构再推送另一产品,并把打印好的产品推走 原始数据及设计要求 产品尺寸为:长*宽*高=200mm*200mm*100mm,生产率 为10件/min,要求打印机头在与产品接触时,有一秒的停 歇时间以保证在产品上形成清晰的印字。设打印机头在打 印过程中对产品的压力为500吨 系统运动方案设计的构思
自动打标机能实现在产品表面自动打制印章的要求。产品 由运送带运送到推头1的前端（如图所示），然后由推送 机构将产品3推送到打印头2的下部，此后打印头2向下运 动，与产品上表面接触，完成打印操作。在打印头退回原 位时，推送机构再推送另一产品，并把打印好的产品推走。 1． 原始数据及设计要求 产品尺寸为：长*宽*高=200mm*200mm*100mm，生产率 为10件/min ,要求打印机头在与产品接触时，有一秒的停 歇时间以保证在产品上形成清晰的印字。设打印机头在打 印过程中对产品的压力为500吨。 系统运动方案设计的构思
方案选择与分析 自动打标机中的打印头完成的是冲压功能,推送头完成送 料功能。冲压机构和送料机构都要求它们各自的主动件做 回转运动。从动件(执行机构)做直线往复运动,且冲压 机构行程中有等速运动段,送料机构要求间歇送进。这类 要求,用单一的基本机构是无法满足的,需要将几个基本 机构恰当的组合在一起, 我们分别列举了几个方案,然后根据设计要求注意分析, 排除了一部分不合理的方案,并对最后定下的方案进行了 一些必要的修改与补充
（一） 方案选择与分析 自动打标机中的打印头完成的是冲压功能，推送头完成送 料功能。冲压机构和送料机构都要求它们各自的主动件做 回转运动。从动件（执行机构）做直线往复运动，且冲压 机构行程中有等速运动段，送料机构要求间歇送进。这类 要求，用单一的基本机构是无法满足的，需要将几个基本 机构恰当的组合在一起。 我们分别列举了几个方案，然后根据设计要求注意分析， 排除了一部分不合理的方案，并对最后定下的方案进行了 一些必要的修改与补充
图2 图3
图 2 图 3
我们的改进方案如图三所示: 图三中打印(即冲压)机构是一个凸轮机构构成的。依 据滑块D的运动要求可确定凸轮的轮廓曲线。送料机构是 由曲柄摇杄(扇形齿轮)与齿条机构串联而成的。根据机 构运动循环图可确定曲柄摇杆机构的尺寸,机构的可以在 预定时间将产品送至待加工位置。这一机构可以很方便地 进行运动之间的相互协调,也很容易选择恰当的尺寸实现 设计要求。 (二运动循环图设计 根据设计要求,以凸轮旋转一周为一个循环。在这个循 环中,推头要完成一次送料并且退回的动作,冲头要按要 求完成一次冲压。根据这些动作要求及相互协调配合关系 ,绘制的运动循环图如图四所示
我们的改进方案如图三所示： 图三中打印（即冲压）机构是一个凸轮机构构成的。依 据滑块D的运动要求可确定凸轮的轮廓曲线。送料机构是 由曲柄摇杆（扇形齿轮）与齿条机构串联而成的。根据机 构运动循环图可确定曲柄摇杆机构的尺寸，机构的可以在 预定时间将产品送至待加工位置。这一机构可以很方便地 进行运动之间的相互协调，也很容易选择恰当的尺寸实现 设计要求。 （二运动循环图设计 根据设计要求，以凸轮旋转一周为一个循环。在这个循 环中，推头要完成一次送料并且退回的动作，冲头要按要 求完成一次冲压。根据这些动作要求及相互协调配合关系 ，绘制的运动循环图如图四所示
主轴 转角0180210240 300360 凸轮冲头停工作行 回程 机构止不动程 冲压停 歇 曲柄推送产品 急回 摇杆 机构 图4 传动系统设计 根据生产率为10件/分的条件,可以确定凸轮及曲柄的 转速为10转/分。假定所选电机的转速为300转分,则传动 比为30。采用二级减速系统,第一级采用皮带减速,选取 皮带传动比为6;第二级采用齿轮减速,由总传动比可得 齿轮传动比为5
主 轴 转角 0 180 210 240 300 360 凸 轮 机构 冲头停 止不动 工作行 程 冲 压 停 歇 回程 曲 柄 摇 杆 机构 推送产品 急回 传动系统设计 根据生产率为10件/分的条件，可以确定凸轮及曲柄的 转速为10转/分。假定所选电机的转速为300转/分，则传动 比为30。采用二级减速系统，第一级采用皮带减速，选取 皮带传动比为6；第二级采用齿轮减速，由总传动比可得 齿轮传动比为5。 图4
皮带轮直径:d1=20,d2=120 齿轮齿数Z1=20Z2=100 执行系统设计 ()齿扇齿条的选择 1确定模数m,齿数z,齿条行程s 取:m=5mm,z=6 s=Zp,p=PIm S=6*PI*5=942mm 2选择与之相配合的齿轮模数m,齿数z,分度圆 半径r,夹角a 取:m=5mm,z24(则齿扇齿数为6) 图五
皮带轮直径：d1=20, d2=120 齿轮齿数 Z1 =20 Z2=100 执行系统设计 (一) 齿扇齿条的选择。 1 .确定模数m,齿数z,齿条行程s 取：m=5mm,z=6 s=z*p,p=PI*m s=6*PI*5=94.2mm 2 .选择与之相配合的齿轮模数m,齿数z,分度圆 半径r，夹角α 取：m=5mm,z=24(则齿扇齿数为6） 图五
齿扇弧长 L=ra=s=94.2mm L己 又因为r=1/2*m*z=60 L3 所以a=94.2/60=PT2 -- L4 曲柄摇杆机构的选择 1.几何结构 令L1为曲柄,L3为摇杆 图6 则1)Ll与最长杆之和小于其余二杆之和 2)L1最短 3)L1+L2+L3xL4 齿扇弧长综合考虑几何结构和运动特性 求出各杆长: AB=LI BC=L2 CD=L3 AD=L4 令L1=100,L2=200
齿扇弧长 L=r*a=s=94.2mm 又因为 r=1/2*m*z=60 所以 a=94.2/60=PI/2 曲柄摇杆机构的选择 1．几何结构 令L1为曲柄，L3为摇杆 图6 则1）L1与最长杆之和小于其余二杆之和 2）L1最短 3) L1+L2+L3>L4 齿扇弧长综合考虑几何结构和运动特性 求出各杆长： AB=L1 BC=L2 CD=L3 AD=L4 令L1=100,L2=200
求L3L4 △AC1C2中: AC1*AC2+AC2* AC2-2AC1*AC2 COSO =C1C2*C1C2 ACl=L2L1,AC2=L2+L1,C1C2=(L3)12 0=PI6 2)COS(β+γ)=(AC1*AC2+C1C2*C1C2 AC2*AC2/2*AC1*C1C2 △ACD中: 3)ACI*AC1+CID*CID-2 AC1*CID*COSy=AD*AD 假设L2=k*L1 由1)得:L3=k*k(1-(L3)22)+(1+(L3)22) 令k=2,则L3=1.55*L1, 由2)推出y=92
求L3,L4 △AC1C2中： 1） AC1*AC2+AC2*AC2-2*AC1*AC2*COSθ =C1C2*C1C2 AC1=L2-L1,AC2=L2+L1,C1C2=( L3) 1/2 θ=PI/6 2)COS(β+γ)=(AC1*AC2+C1C2*C1C2- AC2*AC2/2*AC1*C1C2 △AC1D中： 3)AC1*AC1+C1D*C1D-2*AC1*C1D*COSγ=AD*AD 假设 L2=k*L1 由1）得：L3=k*k(1- ( L3) 1/2 /2)+(1+( L3) 1/2 /2)*L1 令k=2,则L3=1.55*L1, 由2）推出γ =92
