高速打印机结构系统设计_带图纸
高速打印机结构系统设计[20191210110601]
摘 要
目前，高速打印机在国外处于较先进水平，是专门用于铅笔的成型加工打印设备，它可以灵活的根据不同要求的铅笔图案更换相应的膜进行铅笔打印，具有运行高速平稳，振动小，噪音低，工作效率高，产品质量好等优点。
本课题主要是对高速铅笔打印机的结构进行设计与分析。包括对其总体方案的论证，打印机由电机带动工作，偏心轮推动曲柄连杆机构，在进给过程中对铅笔进行图案打印。本文还详细阐述了传动装置的设计计算步骤、主轴的设计校核和一些辅助装置的介绍。
该设备大大提高了铅笔打印的生产效率，且结构简单，使用方便，而且适用于不同图案的铅笔打印，能够很好的应对市场需求，有利于激烈的市场竞争。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:高速打印机总体方案传动装置主轴计算校核
目 录
第1章 绪论 1
1.1 铅笔市场 1
1.2 铅笔的制作及流程 1
1.3 制笔行业的发展 1
1.4 制笔设备的国内外发展现状 2
1.5 课题来源及研究目的与意义 3
1.6 国内先进铅笔打印机的图例 4
第2章 方案论证 6
2.1 本设计与国内其他机器比较 6
2.2 设计使用软件与UG以及PRO-E比较 6
2.2.1 SolidWorks概述 6
2.2.2 UG概述 6
2.2.3 PRO-E 概述 6
2.2.4 三者比较结果 7
第3章 总体设计 8
3.1 总体设计方案分析 8
3.2 从结构组成论证高速打印机的设计方案 9
3.3从工作原理论证高速打印机设计方案 14
第4章 机械传动装置总体设计 15
4.1传动装置的方案确定 15
4.1.1 方案概述 15
4.1.2 各级传动结构的初步确定 15
4.2 主电动机的选择 15
4.2.1 选择主电动机的类型 15
4.2.2 计算主电动机额定功率 16
4.2.3 确定主电动机的型号 18
4.3 伺服电机的选择 19
4.3.1 伺服电机的概述 19
4.3.2 设计实现传动要求 19
4.3.3 选择电动机类型 19
4.3.4 选择电动机容量 19
4.4 蜗杆减速器的选择 21
4.5 总传动比的计算以及各级传动比的分配 22
4.5.1 计算打印部分的各轴运动参数 22
4.5.2 计算辊筒部分的各轴运动参数 24
4.6 链传动的设计计算（以下表均为机械设计基础书上查得） 25
4.7 同步带传动的设计计算（以下表均为机械设计基础书上查得） 28
4.7.1带传动的概述 28
4.7.2 同步齿形带概述 28
4.7.3 同步齿形带的设计计算 29
4.8 凸轮连杆机构的设计计算 32
第5章 主轴的设计与校核 35
5.1 主轴的结构设计概述 35
5.2 主轴的尺寸结构设计（以下表均为机械设计基础书上查得） 35
5.3 轴的强度校核 37
第6章 其他辅助装置工作原理概述 40
6.1 调节装置作用概述 40
6.1.1打印头温度调节装置 40
6.1.2 辊筒校准调节装置 40
6.1.3 笔斗中铅笔的调节装置 41
6.2 挡笔装置 42
6.3 防铅笔掉落装置 42
6.4 脱笔装置 43
6.5 动力盘 43
6.6 重锤 44
结语 45
参考文献 46
致谢 47
第1章 绪论
1.1 铅笔市场
我们国家是铅笔的主要生产基地，而且我们拥有庞大的学生市场，尤其是高校艺术生以及美术专业人士，铅笔是他们日常学习生活中必不可少的文具，并且需求也在日趋的增加，因此铅笔是一种必须大批量出产的产品。这就需要我们的生产商开发出更多的产品来提高铅笔各个环节的生产效率与生产质量，来满足广大铅笔消费市场的不同需求，以及提高铅笔市场的竞争力。
1.2 铅笔的制作及流程
铅笔的制作最要紧的就是铅笔杆的制作，制作可分为铅笔板、铅笔芯、制作加工、成品装饰等工艺进程：
（1）铅笔板的加工就是将原木截断，锯成木块外形的，经过用水热处理后，再经过切板机切成铅笔板，最后经过加热高温变性处理，使铅笔板达到软化易切削的程度。
（2）铅笔芯的加工是将石墨与黏土按照固有的比例调制好，再用捏炼机、三辊机混合搅拌后，通过压芯机挤压出标准尺寸规格的铅笔芯，然后加热干燥、高温焙烧使其具有需求的强度和硬度，最后经过油浸处理而制成成品。
（3）铅笔杆的制作加工是使用刨槽机将铅笔板削到厚度约为4.1到4.2mm并有与铅芯直径配套的芯槽的槽板，然后用胶合剂将铅芯与铅笔板粘到一起，在夹紧状态下用（50到120℃）温度加热1至8个小时后制成。
（4）成品装饰主要是利用铅笔打印机进行的压膜过程，将卷膜固定在打印机装备中，加热在16等分辊筒中热电偶至200摄氏度，利用电动机带动的曲柄连杆机构的推力，将所需要的卷膜压入木杆铅笔表面，完成木杆铅笔的装饰过程。
本次毕业设计的重点就是最后的环节——成品装饰过程设计。
1.3 制笔行业的发展
中国制笔行业经过最近几年的发展行业整体上了新台阶，成为了世界上生产铅笔的大国。每年铅笔的产量都呈现一定幅度的增加，并且随着铅笔种类的增加、质量档次的提高，铅笔销售的增长高于产量的增长。当前我国铅笔行业也通过对产品结构的调整已经开始逐步适应市场的变化。随着国际贸易化，国内外市场进一步扩大，铅笔市场前途一片光明。
国际制笔产业结构正在进行调整和转移，一些发达的国家因为劳动力成本还有环境保护的因素正在将劳动密集型产业和影响环境的产业转向发展中国家，减少自己的产业成本，而自己则转向高质量的新技术、新产品的发展。就像美国、日本等国家正在将大量笔类产业转向中国，而他们自己则专心于高质量、高档次铅笔的生产与研究。从而他们既是高档次铅笔的出口国，也是低档次产品的进口国。
中国面临这样的一个铅笔行业发展现状，日益增长的市场竞争压力，在这种高速发展中机遇与挑战并存着。一个国家制造业的发展是经济硬实力的体现，也代表着一个国家的形象。对于铅笔制造业的发展它需要一个完整的产业链，需要规模与投入。前些年，我们国家铅笔制造企业投入了大量资金，用于购买设备、培养人才、扩大产能、研究设计、开发新产品，快速提高了我们国家制笔业的制造能力。而近几年又出现了新的困惑，各种因素的变化导致铅笔制造成本增加，利润减少，使我们国家铅笔制造业又面临新的挑战，而要想把我们的制笔大国变为制笔强国我们要做的是直面挑战努力提高制造业的产能，把铅笔制造业向规模化、高水平化发展。这样才能使铅笔制造业稳步发展。练好内功是关键，制笔设备的研究无疑能够推动制笔业产能的提高，对于提高制笔的生产效率与生产质量也有重要的实用价值。
1.4 制笔设备的国内外发展现状
铅笔的发展史，假如是从欧洲的放牧人用炭棒在野外的地上画图与写字开始计算的话，到现今已足足有十几世纪了。
但是，如今世界铅笔制造业的规模和制笔的工艺和成就，应该说是从18世纪中叶，欧洲的几位先驱者，建立了以木加工为主体的家庭式铅笔制造作坊，他们花了人力，物力，财力和他们的聪明才智，花了几乎近一个世纪的努力，铅笔制造业发展了，技术进步了。
现在的铅笔制造工艺可以说到20世纪初期已基本定型，不管您走到国内和国外的大小铅笔厂，其生产流程和工序基本类同，所不同的只是装备有好有坏，管理是先进还是落后。
在制笔过程中，铅笔打印机是必不可少的元素。它可以在笔杆的对称表面上印制标记，也可在单面印制标记，这种机器具有印箔间歇输送和回收，钢印温度可调等功能。一种常用的打印方法是钢印热压法。铅笔由送笔机构送出送入笔杆定位座。钢印模装入钢印夹具的槽内，钢印座装有热电管。通过热传导加热钢印模。彩色卷箔装入放箔架上。卷箔按设定路线通过导辊，间歇送箔辊，绕于卷箔轴上。当压印机构向笔杆定位座运动时，加热的钢印模推向卷箔上的色彩按钢印上刻制的图案和文字热压制在铅笔的表面。间歇送箔辊由摩擦式棘轮机构带动。
1.5 课题来源及研究目的与意义
以市场需求为向导，消费者的是需求什么，我们就设计什么。消费者喜欢什么样的，我们就做什么样的，这就是市场经济的规律。随着社会科技的发展和经济的逐渐发展，人们的生活水平越来越好，生活品质越来越高，因而对日常用品的要求也越来越高。对于文具行业而言，也随着消费者的需求越来越高，生产商，们就需要不断改进和完善自己的产品。现在的消费群体也越来越冷静，除了在乎其功能的强弱、使用是否方便，让使用者舒适的要求之外，也尤其关注其外观的漂亮和美观，这个也是本行业的一种潜默的自我要求。
在我们的日常学习生活中铅笔是必不可少的文具，对于艺术生更是需要各式各样的铅笔。铅笔生产企业需要开发出更多的产品来满足人们日益增长的需求，所以铅笔是一种需要大批量生产的产品。因此高速打印机的设计制造对铅笔制造行业而言在提高生产效率方面无疑具有重要的实用价值。本课题的主要任务就是要分工合作设计一种能用于生产实际的高速打印机，高速打印机结构系统设计是本课题的主要内容。中国制笔行业通过最近一段时间的飞速发展，使中国已经成为世界制笔大国之一，在这飞速的发展中机遇与挑战并存着，要如何来应对日渐增长的市场竞争，只能通过不断提高产品的质量和提升生产效率的办法才能适应于现代的制笔行业。
高速打印机的研究旨在提高铅笔制造的生产质量与效率，使产业与产品结构逐步适应国内外市场的变化与需求，对于我国制笔行业的总体水平的提高和总体经济效益增长有着很大的推动作用。
1.6 国内先进铅笔打印机的图例
图1.1 上海铅笔制造S431A 鼓式打印机
图1.2 S432 双面打印机第2章 方案论证
2.1 本设计与国内其他机器比较
国内先进的制造铅笔机械主要是中华牌铅笔制造商上海铅笔制造有限公司，他的打印铅笔机器主要是S432双面打印机和S431A鼓式打印机。其中S432双面打印机生产能力120支/分，S431A鼓式打印机生产能力250支/分，而我此次设计的高速打印机可以达到约300支/分的速度。因此单单与他们比较每分钟的生产效率而言，此次设计的高速打印机有一定的优势。
2.2 设计使用软件与UG以及PRO-E比较
2.2.1 SolidWorks概述
本次毕业设计使用的三维设计软件为SolidWorks，SolidWorks是达索系统（Dassault Systemes S.A）下的一个子公司的产品，这个公司是专门负责研发与机械设计相关的视窗产品以及这类产品的销售和售后服务。Solidworks是专门用来做三维造型，而且比较易学，主要适用于windows系统，人机界面做得很适合新手。
2.2.2 UG概述
UG是Unigraphics的简写，也可以简称为NX,UG是一个个交互式的CAD/CAM(计算机辅助设计 与计算机辅助制造)系统，它具有很强大的功能，可以轻松的实现各类复杂实体的模型构造。UG研发初是一款在工作站上使用的软件，但是随着科技的进步，PC硬件的发展和个人PC用户的逐步变多，UG逐步发展到个人PC上也流畅使用，至今UG已经成为模具行业三维设计的一个主流应用软件。
2.2.3 PRO-E 概述
pro-e是Pro/Engineer的简写，其他常用简称为ProE或Pro/E，Pro/E作为一款美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）旗下重要的应用软件，在当前三维造型软件 领域中占有着决定性地位，功能最为强大。此款软件在如今世界机械CAD/CAE/CAM领域中是新标准，因而它获得了业界的广泛认可，是如今主流的模具和产品三维设计软件之一。
2.2.4 三者比较结果
摘 要
目前，高速打印机在国外处于较先进水平，是专门用于铅笔的成型加工打印设备，它可以灵活的根据不同要求的铅笔图案更换相应的膜进行铅笔打印，具有运行高速平稳，振动小，噪音低，工作效率高，产品质量好等优点。
本课题主要是对高速铅笔打印机的结构进行设计与分析。包括对其总体方案的论证，打印机由电机带动工作，偏心轮推动曲柄连杆机构，在进给过程中对铅笔进行图案打印。本文还详细阐述了传动装置的设计计算步骤、主轴的设计校核和一些辅助装置的介绍。
该设备大大提高了铅笔打印的生产效率，且结构简单，使用方便，而且适用于不同图案的铅笔打印，能够很好的应对市场需求，有利于激烈的市场竞争。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:高速打印机总体方案传动装置主轴计算校核
目 录
第1章 绪论 1
1.1 铅笔市场 1
1.2 铅笔的制作及流程 1
1.3 制笔行业的发展 1
1.4 制笔设备的国内外发展现状 2
1.5 课题来源及研究目的与意义 3
1.6 国内先进铅笔打印机的图例 4
第2章 方案论证 6
2.1 本设计与国内其他机器比较 6
2.2 设计使用软件与UG以及PRO-E比较 6
2.2.1 SolidWorks概述 6
2.2.2 UG概述 6
2.2.3 PRO-E 概述 6
2.2.4 三者比较结果 7
第3章 总体设计 8
3.1 总体设计方案分析 8
3.2 从结构组成论证高速打印机的设计方案 9
3.3从工作原理论证高速打印机设计方案 14
第4章 机械传动装置总体设计 15
4.1传动装置的方案确定 15
4.1.1 方案概述 15
4.1.2 各级传动结构的初步确定 15
4.2 主电动机的选择 15
4.2.1 选择主电动机的类型 15
4.2.2 计算主电动机额定功率 16
4.2.3 确定主电动机的型号 18
4.3 伺服电机的选择 19
4.3.1 伺服电机的概述 19
4.3.2 设计实现传动要求 19
4.3.3 选择电动机类型 19
4.3.4 选择电动机容量 19
4.4 蜗杆减速器的选择 21
4.5 总传动比的计算以及各级传动比的分配 22
4.5.1 计算打印部分的各轴运动参数 22
4.5.2 计算辊筒部分的各轴运动参数 24
4.6 链传动的设计计算（以下表均为机械设计基础书上查得） 25
4.7 同步带传动的设计计算（以下表均为机械设计基础书上查得） 28
4.7.1带传动的概述 28
4.7.2 同步齿形带概述 28
4.7.3 同步齿形带的设计计算 29
4.8 凸轮连杆机构的设计计算 32
第5章 主轴的设计与校核 35
5.1 主轴的结构设计概述 35
5.2 主轴的尺寸结构设计（以下表均为机械设计基础书上查得） 35
5.3 轴的强度校核 37
第6章 其他辅助装置工作原理概述 40
6.1 调节装置作用概述 40
6.1.1打印头温度调节装置 40
6.1.2 辊筒校准调节装置 40
6.1.3 笔斗中铅笔的调节装置 41
6.2 挡笔装置 42
6.3 防铅笔掉落装置 42
6.4 脱笔装置 43
6.5 动力盘 43
6.6 重锤 44
结语 45
参考文献 46
致谢 47
第1章 绪论
1.1 铅笔市场
我们国家是铅笔的主要生产基地，而且我们拥有庞大的学生市场，尤其是高校艺术生以及美术专业人士，铅笔是他们日常学习生活中必不可少的文具，并且需求也在日趋的增加，因此铅笔是一种必须大批量出产的产品。这就需要我们的生产商开发出更多的产品来提高铅笔各个环节的生产效率与生产质量，来满足广大铅笔消费市场的不同需求，以及提高铅笔市场的竞争力。
1.2 铅笔的制作及流程
铅笔的制作最要紧的就是铅笔杆的制作，制作可分为铅笔板、铅笔芯、制作加工、成品装饰等工艺进程：
（1）铅笔板的加工就是将原木截断，锯成木块外形的，经过用水热处理后，再经过切板机切成铅笔板，最后经过加热高温变性处理，使铅笔板达到软化易切削的程度。
（2）铅笔芯的加工是将石墨与黏土按照固有的比例调制好，再用捏炼机、三辊机混合搅拌后，通过压芯机挤压出标准尺寸规格的铅笔芯，然后加热干燥、高温焙烧使其具有需求的强度和硬度，最后经过油浸处理而制成成品。
（3）铅笔杆的制作加工是使用刨槽机将铅笔板削到厚度约为4.1到4.2mm并有与铅芯直径配套的芯槽的槽板，然后用胶合剂将铅芯与铅笔板粘到一起，在夹紧状态下用（50到120℃）温度加热1至8个小时后制成。
（4）成品装饰主要是利用铅笔打印机进行的压膜过程，将卷膜固定在打印机装备中，加热在16等分辊筒中热电偶至200摄氏度，利用电动机带动的曲柄连杆机构的推力，将所需要的卷膜压入木杆铅笔表面，完成木杆铅笔的装饰过程。
本次毕业设计的重点就是最后的环节——成品装饰过程设计。
1.3 制笔行业的发展
中国制笔行业经过最近几年的发展行业整体上了新台阶，成为了世界上生产铅笔的大国。每年铅笔的产量都呈现一定幅度的增加，并且随着铅笔种类的增加、质量档次的提高，铅笔销售的增长高于产量的增长。当前我国铅笔行业也通过对产品结构的调整已经开始逐步适应市场的变化。随着国际贸易化，国内外市场进一步扩大，铅笔市场前途一片光明。
国际制笔产业结构正在进行调整和转移，一些发达的国家因为劳动力成本还有环境保护的因素正在将劳动密集型产业和影响环境的产业转向发展中国家，减少自己的产业成本，而自己则转向高质量的新技术、新产品的发展。就像美国、日本等国家正在将大量笔类产业转向中国，而他们自己则专心于高质量、高档次铅笔的生产与研究。从而他们既是高档次铅笔的出口国，也是低档次产品的进口国。
中国面临这样的一个铅笔行业发展现状，日益增长的市场竞争压力，在这种高速发展中机遇与挑战并存着。一个国家制造业的发展是经济硬实力的体现，也代表着一个国家的形象。对于铅笔制造业的发展它需要一个完整的产业链，需要规模与投入。前些年，我们国家铅笔制造企业投入了大量资金，用于购买设备、培养人才、扩大产能、研究设计、开发新产品，快速提高了我们国家制笔业的制造能力。而近几年又出现了新的困惑，各种因素的变化导致铅笔制造成本增加，利润减少，使我们国家铅笔制造业又面临新的挑战，而要想把我们的制笔大国变为制笔强国我们要做的是直面挑战努力提高制造业的产能，把铅笔制造业向规模化、高水平化发展。这样才能使铅笔制造业稳步发展。练好内功是关键，制笔设备的研究无疑能够推动制笔业产能的提高，对于提高制笔的生产效率与生产质量也有重要的实用价值。
1.4 制笔设备的国内外发展现状
铅笔的发展史，假如是从欧洲的放牧人用炭棒在野外的地上画图与写字开始计算的话，到现今已足足有十几世纪了。
但是，如今世界铅笔制造业的规模和制笔的工艺和成就，应该说是从18世纪中叶，欧洲的几位先驱者，建立了以木加工为主体的家庭式铅笔制造作坊，他们花了人力，物力，财力和他们的聪明才智，花了几乎近一个世纪的努力，铅笔制造业发展了，技术进步了。
现在的铅笔制造工艺可以说到20世纪初期已基本定型，不管您走到国内和国外的大小铅笔厂，其生产流程和工序基本类同，所不同的只是装备有好有坏，管理是先进还是落后。
在制笔过程中，铅笔打印机是必不可少的元素。它可以在笔杆的对称表面上印制标记，也可在单面印制标记，这种机器具有印箔间歇输送和回收，钢印温度可调等功能。一种常用的打印方法是钢印热压法。铅笔由送笔机构送出送入笔杆定位座。钢印模装入钢印夹具的槽内，钢印座装有热电管。通过热传导加热钢印模。彩色卷箔装入放箔架上。卷箔按设定路线通过导辊，间歇送箔辊，绕于卷箔轴上。当压印机构向笔杆定位座运动时，加热的钢印模推向卷箔上的色彩按钢印上刻制的图案和文字热压制在铅笔的表面。间歇送箔辊由摩擦式棘轮机构带动。
1.5 课题来源及研究目的与意义
以市场需求为向导，消费者的是需求什么，我们就设计什么。消费者喜欢什么样的，我们就做什么样的，这就是市场经济的规律。随着社会科技的发展和经济的逐渐发展，人们的生活水平越来越好，生活品质越来越高，因而对日常用品的要求也越来越高。对于文具行业而言，也随着消费者的需求越来越高，生产商，们就需要不断改进和完善自己的产品。现在的消费群体也越来越冷静，除了在乎其功能的强弱、使用是否方便，让使用者舒适的要求之外，也尤其关注其外观的漂亮和美观，这个也是本行业的一种潜默的自我要求。
在我们的日常学习生活中铅笔是必不可少的文具，对于艺术生更是需要各式各样的铅笔。铅笔生产企业需要开发出更多的产品来满足人们日益增长的需求，所以铅笔是一种需要大批量生产的产品。因此高速打印机的设计制造对铅笔制造行业而言在提高生产效率方面无疑具有重要的实用价值。本课题的主要任务就是要分工合作设计一种能用于生产实际的高速打印机，高速打印机结构系统设计是本课题的主要内容。中国制笔行业通过最近一段时间的飞速发展，使中国已经成为世界制笔大国之一，在这飞速的发展中机遇与挑战并存着，要如何来应对日渐增长的市场竞争，只能通过不断提高产品的质量和提升生产效率的办法才能适应于现代的制笔行业。
高速打印机的研究旨在提高铅笔制造的生产质量与效率，使产业与产品结构逐步适应国内外市场的变化与需求，对于我国制笔行业的总体水平的提高和总体经济效益增长有着很大的推动作用。
1.6 国内先进铅笔打印机的图例
图1.1 上海铅笔制造S431A 鼓式打印机
图1.2 S432 双面打印机第2章 方案论证
2.1 本设计与国内其他机器比较
国内先进的制造铅笔机械主要是中华牌铅笔制造商上海铅笔制造有限公司，他的打印铅笔机器主要是S432双面打印机和S431A鼓式打印机。其中S432双面打印机生产能力120支/分，S431A鼓式打印机生产能力250支/分，而我此次设计的高速打印机可以达到约300支/分的速度。因此单单与他们比较每分钟的生产效率而言，此次设计的高速打印机有一定的优势。
2.2 设计使用软件与UG以及PRO-E比较
2.2.1 SolidWorks概述
本次毕业设计使用的三维设计软件为SolidWorks，SolidWorks是达索系统（Dassault Systemes S.A）下的一个子公司的产品，这个公司是专门负责研发与机械设计相关的视窗产品以及这类产品的销售和售后服务。Solidworks是专门用来做三维造型，而且比较易学，主要适用于windows系统，人机界面做得很适合新手。
2.2.2 UG概述
UG是Unigraphics的简写，也可以简称为NX,UG是一个个交互式的CAD
2.2.3 PRO-E 概述
pro-e是Pro/Engineer的简写，其他常用简称为ProE或Pro/E，Pro/E作为一款美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）旗下重要的应用软件，在当前三维造型
2.2.4 三者比较结果
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/jdgc/2017.html
