一． 设计题目
自动打印机的设计
1.题目简介
此自动打印机是当产品包装好后，为了商品的某种需要而用来在包装好的纸盒上，打印
一种记号的专用设备。

它的主要动作有三个：纸盒送到打印工位；打印记号；然后将打印好的纸盒输出。

2.设计参数
（1）纸盒尺寸：长100～150mm ，宽70～100mm ，高30～50mm ； （2）自动打印机的生产效率：80次 /min 。

3.设计容
（1）打印机构
①动作要求：将减速器输送来的匀速圆周运动转化为打印头的往复运动； ②运动要求：动力特性好，并有急回特性。

（2）送料机构
要求与打印机构动作协调。

（3）减速机构
计算总传动比，分配各级传动比和确定传动方案组合方式。

例如带传动和定轴轮系串连或采用行星轮系等；有自锁要求而功率又不大时，可采用蜗杆机构。

对定轴轮系要合理分配各对齿轮的传动比，这是传动装置的一个重要问题，它将直接影响机器的外廓尺寸、重量、润滑和整个机器的工作能力，根据/i n n 总电执行，确定传动机构。

二． 方案构思及分析
1.方案构思
根据设计要求，打印机构和送料机构有多种实现方式，现列表如下
表 1
2.方案分析
实现上述要求的机构组合方案可以有许多种，下面仅介绍其中的几例以供参考。

（1）直动凸轮－摇杆滑块机构为打印机构和间歇机构为送料机构
如图1所示，打印机构选择为凸轮和摇杆滑块的组合机构，适当的设计凸轮廓线可以满足工作要求，打印瞬间无冲击，机构有急回特性，摇杆滑块机构为放大机构，可以减小凸轮的尺寸。

送料机构采用盘式的传动，由间歇机构控制，使其能在预定时间将工件推送到待打印位置。

采用这种方式，优点是机构紧凑，使传动效率增大。

由于机构的紧凑性，减少了占地面积。

圆盘式的传动使送料更为平稳。

图 1
（2）六杆机构为打印机构和凸轮（摆动）—连杆机构为送料机构
图 2所示打印机构选为六杆机构，送料机构选择为凸轮和连杆机构。

这种传动方案的优点是用凸轮和平面四杆机构传动，易实现运动规律，能达到所要的运动方式，对于经济方面也较便宜。

缺点是送料，出料不连续快捷，使之效率降低。

A
E
B
C D
F
G H
J
K
I
L
图 2
（3）齿轮—连杆机构为打印机构和齿轮—连杆机构为送料机构
图 3所示这种传动方式的优点是齿轮传动使之传动比恒定，送料平稳，用连杆来实现打印过程，容易实现传动要求。

缺点是送料机构所需的空间过大，一方面造成经济方面的损失，一方面使盒子的摆放成为制约效率的一个问题。

图 3
3.方案选择
比较众多方案，选择图 1所示直动凸轮－摇杆滑块机构为打印机构和间歇机构为送料机构。

该方案的优点如上述。

三． 各机构的设计计算及分析
1.打印机构
（1）放大机构：
① 如图 4所示：任作一直线，在上取12100E E mm =； ② 选取DE 长度，分别以1E 2E 为圆心，画圆弧； ③ 在1D 2D 的垂直平分线上选取一点C ；
④ 分别在1D C 2D C 上选取在一条竖直线上的点1B 2B ，使1250B B mm =；
图 4
按此设计的摇杆滑块机构放大系数2=k 。

（2）凸轮机构： ①基圆半径的确定:
根据运动要求：动力特性要好：取[]
︒=30推α；[]
︒=60回α，见附录由程序可知，当
500=r 时，︒=1.28推α；3.40=回α，满足要求，所以取500=r 。

②滚子半径的确定：
滚子半径的选取根据两点1）滚子半径取的过大，廓线会失真；2）从结构、强度方面考虑，滚子半径不能太小。

所以根据经验公式0)5.0~1.0(r r r ⋅=；取10=r r ②从动件运动规律的选取：
根据打印机的性能要求，打印时应无冲击，所以在推程从动件的运动规律选取摆线运动规律，在回程无冲击要求，所以可选用等加速等减速运动规律，且要求在打印时，打印头与纸盒要有一定的接触时间，所以从动件要有一段远休止。

根据打印机的效率得s /378.8弧度凸轮=ω，可绘出凸轮运动规律曲线图如图 5所示：
图 5
③凸轮轮廓曲线
图 6
（3） 打印头速度和加速度的分析
B3B2B2B3v v v
+=
大小 ？ √ ？ 方向
垂直AB 杆
竖直向上
沿AB 杆方向
DC C D v v v +=
大小 ？ √ ？ 方向
竖直向下
垂直AC
垂直DC
r B3B2K B3B2B2n B3τB3a a a a a ++=+
大小
？
23ωAB l
√ 2332B B v ω
？ 方向 垂直AB 杆
沿AB 杆
竖直方向
垂直AB 杆
沿AB 杆
τ
DC n DC C D a a a a ++=
大小 ？ √ CD l 24ω
？ 方向
竖直方向
√
沿CD 杆
垂直CD 杆
其矢量图如图 7 所示：
c
b
b3
c'3
"
图7
2.送料机构
（1
）根据此打印机构的运动协调关系绘出此机构的运动循环图,如表2所示：
表2
（2）设计槽轮尺寸：
根据前面的数据，可计算出槽轮的相关尺寸：
4z =，1n =，100L mm =，5r mm =，4b mm =
sin(/4S R L π==）=70.7
h S -≥（L-R-r ）=36.4
取55h mm =
12()2(10070.7)58.6d L S ≤-=⨯-= 22()2(10070.75)48.6d L R r ≤--=⨯--=
取 1220d d == （3）槽轮轮廓图：
图 8
3.减速机构
（1）方案确定：
为了便于实现各个工艺动作的运动协调关系，要求设计的减速机构实现将一个电动机输出的运动，分几路分别输送到执行机构。

可以有如图 9；图 10两种方式。

15
171618
19
20
13
12
11
10
9
8
7
6
图 9
比较这两种方式可知，图
10的方式更加紧凑合理，所以选择此方案。

图 10
（2）传动比的确定：
因为是低转速小功率，所以驱动电机选为Y90S-4，转速为1400/min n r =电，分两路分别传给凸轮机构，槽轮机构。

凸轮的转速和拨盘的转速相同，80/min n r =工。

可算得
35/2i =总。

可分配传动比为35/2i =蜗轮蜗杆，1i =齿轮。

则蜗杆头数1z 取2，蜗轮齿数2z 取
35。

两锥齿轮只用来改变方向，不改变传动比，所以取1230z z =锥锥＝。

四．参考文献
（1）桓作模文杰.机械原理.高等教育
（2）濮良贵纪名刚 .机械设计.高等教育
（3）王昆何小柏等.机械设计课程设计.高等教育（4）邹慧君等 . 机械原理课程设计手册. 高等教育
五．设计小结
经过一星期的设计，我收获很多。

这次设计使我在多方面得到了提高。

首先使我加深了对机械原理这门课的理解。

我也深深体会到，知识只有会运用了才是真正掌握了，也才是你的。

以前我在工作学习中总是忽略基础知识的学习，经过这次设计我意识到了自己的基础还很不扎实。

以后一定要加强基础知识的学习。

通过这次设计，我掌握了方案分析的正确方法，这很利于我以后的工作和学习。

这次设计还使我的计算机水平有了一定的提高。

通过编程判断压力角，画凸轮廓线及包络线，使我达到了可以熟练运用VB的程度。

而且这次设计还提高了我的CAD绘图及使用word 的能力。

这次设计使我学会了，在遇到问题时，如何查阅相关的技术资料，独立解决问题的能力。

总之，这一星期的设计，使我受益匪浅。