書本打包機機構(gòu)設(shè)計

1、精品文檔機械原理課程設(shè)計設(shè) 計 題 目：書本打包機機構(gòu)設(shè)計學(xué)院：機電工程學(xué)院專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)姓 名: 學(xué) 號：指 導(dǎo) 老 師：目錄一：設(shè)計題目書本打包機設(shè)計及說二：工作流程及工藝動作過三原始數(shù)據(jù)與設(shè)計要求四 機構(gòu)設(shè)計方案初選（一） 橫向送書機構(gòu)（二） 縱向送書機構(gòu) （三） 送紙機構(gòu)（四） 裁紙機構(gòu) （五）折邊、折角機構(gòu) （六）涂膠、貼封簽、烘干機構(gòu)五、電動機的選擇六整體方案圖七課程總結(jié)一：設(shè)計題目書本打包機設(shè)計及說設(shè)計書本打包機中的推書機構(gòu)，送紙機構(gòu)及裁紙機構(gòu)1書本打包機是用牛皮紙將一摞書（5本一摞）包成一包，并在兩端涂漿糊和貼好標(biāo)簽，如下圖所示：二：工作流程及工藝動作過書摞包

2、、封過程工藝順序及各工位布置分別如圖二、三所示，分述如下：（1）橫向送書(送一摞書)。（2）縱向推書前進(jìn)(推一摞書)到工位a，使它與工位bg上的六摞書貼緊在一起。（3）送包裝紙。包裝紙原為整卷筒紙，由上向下送夠長度后進(jìn)行裁切。（4）繼續(xù)推書前進(jìn)到工位b，在工位b處書摞上下方設(shè)置有擋板，以擋住書摞上下方的包裝紙，所以書摞被推到工位b時實現(xiàn)三面包，這一工序共推動ag的七摞書。（5）推書機構(gòu)回程，折紙機構(gòu)動作，先折側(cè)邊將紙包成筒狀，再折兩端上、下邊。（6）繼續(xù)折前角。將包裝紙折成如圖三實線所示位置的形狀。（7）再次推書前進(jìn)折后角。推書機構(gòu)又進(jìn)到下一循環(huán)的工序（4），此時將工位b上的書推到工位c。在此

3、過程中，利用工位c兩端設(shè)置的擋板實現(xiàn)折后角。（8）在實現(xiàn)上一步工序的同時，工位c的書被推至工位d。（9）在工位d處向兩端涂漿糊。（10）在工位e貼封簽。（11）在工位f、g，用電熱器把漿糊烘干。（12）在工位h，人工將包封好的書摞取下三原始數(shù)據(jù)與設(shè)計要求： 打包機各部分的相對位置及有關(guān)尺寸和范圍1.機構(gòu)的尺寸范圍A= 2000 mm，B= 1600 mm。工作臺面位置： = 400 mm主軸位置：x = 10001100 mm，y = 300400 mm；紙卷位置： = 300 mm， = 300 mm。為了保證工作安全、臺面整潔，推書機構(gòu)最好放在工作臺面以下。2.工藝要求的數(shù)據(jù)書摞尺寸：寬度

4、a= 130140 mm；長度b= 180220 mm；高度c= 180220 mm。 推書起始位置： = 200 mm。推書行程：H= 400 mm。推書次數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速）：n=10 r/min四 機構(gòu)設(shè)計方案初選機構(gòu)設(shè)計主要包括橫向送書機構(gòu)、縱向送書機構(gòu)、送紙機構(gòu)、裁紙機構(gòu)、折角、折邊機構(gòu)、涂漿糊貼標(biāo)簽烘干機構(gòu)的設(shè)計，以實現(xiàn)書本打包的功能。（一） 橫向送書機構(gòu)1.機構(gòu)的運動要求：由橫向推書機構(gòu)與主軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系得：橫向推書機構(gòu)在120340期間進(jìn)行推書運動：120340推頭推書，340360推頭退回，0120推頭不動。2.運動方案的比較與選擇：初步設(shè)計方案如下面三圖所示：方案一方案二方案三對于

5、橫向送書機構(gòu)來說，有三種機構(gòu)方案可以選擇。其優(yōu)缺點對比如下圖所示。方案一方案二方案三 優(yōu)點運動機構(gòu)比較簡單能夠比較精確的控制推書的速度，便于在適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)把書推到相應(yīng)位置運動機構(gòu)比較簡單，只有連桿和滑塊組成，容易加工制造，并且制造成本比較低。能夠精確的控制推書的速度，便于在適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)把書推到相應(yīng)位置，不妨礙其他機構(gòu)的執(zhí)行。缺點由齒輪和焊接在齒輪上的連桿組成，容易磨損，加工成本高。運動機構(gòu)的運動速度比較難控制，不能精確地在規(guī)定時間內(nèi)把書推到規(guī)定的地點。運動復(fù)雜，制造成本高 綜合上述對三個方案的全方位比較，選擇方案一機構(gòu)比較符合我們對于打包過程的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟的適用性。3.所選方案的工作原理：通過

6、主動件齒輪的轉(zhuǎn)動帶動焊接在齒輪上的連桿運動，從而推動滑塊向前運動，達(dá)到推書目的，又因為齒輪和連桿相當(dāng)于曲柄滑塊運動，所以推書到一定距離后，滑塊退回來，準(zhǔn)備進(jìn)行第二次推書，以此循環(huán)運動下去。4所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計因為齒輪和連桿、滑塊相當(dāng)于做曲柄滑塊運動，所以必須滿足桿長條件，且在設(shè)計的時候把齒輪的圓心和滑塊的中心設(shè)計在同一水平面上，即e=0，所以其桿長條件為：rL,又因為滑塊運動距離為H=200+400=600mm，所以可設(shè)定L=400mm，r=200mm，齒輪的直徑D=440mm,（二 ） 縱向送書機構(gòu)1.機構(gòu)的運動要求:縱向推書機構(gòu)在機構(gòu)在0120向推書機構(gòu)在期間完成縱向推書動作：080完成單

7、摞推書，80120完成七摞推書，120220推頭回退，220360推頭不動。2.運動方案的比較與選擇：初步設(shè)計方案如下面三圖所示方案一方案二方案三方案一方案二方案三優(yōu)點能夠比較精確的控制推書的速度，便于在適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)把書推到相應(yīng)位置。整個機構(gòu)較簡單，運動也比較簡單。機構(gòu)簡單，占用空間小，成本低。缺點凸輪的制造成本高，占用空間大。擺桿的運動規(guī)律難以控制。難以控制推書的規(guī)律。綜合上述對三個方案的全方位比較，選擇圖三機構(gòu)比較符合我們對于打包過程的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟的適用性。3所選方案的工作原理：通過主動件凸輪的轉(zhuǎn)動帶動連桿擺動再帶動滑塊做往復(fù)運動，從而完成縱向推書動作。4所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計由主軸轉(zhuǎn)過的角度

8、和推書的距離可得知凸輪推程運動角為120。為了防止推書過程中書本出現(xiàn)灑落要求推書過程中加速度從零開始，根據(jù)要求凸輪的加速度按正弦規(guī)律變化?；爻踢^程中加速度沒有要求，仍舊按正弦加速度規(guī)律設(shè)計凸輪。凸輪和機構(gòu)整體的具體設(shè)計尺寸如下圖所示：(1) 按（max）min確定H1和L用圖解法初選L桿長度，找出max和min的大致范圍，并保證滑塊能達(dá)到行程H.根據(jù)凸輪機構(gòu)壓力角11，且尺寸愈小愈好的原則設(shè)計凸輪輪廓，確定尺寸H1 和基圓半徑R，并求出最大（最?。毫恰?shù)據(jù)如下：X1(mm)L5(mm)L4(mm)L6(mm)H(mm)max()min()r(mm) R (mm)20337010011504

9、0022.118.9 40 250具體計算如下：L1=250mm，L2=453mm,d=40mm;max = arctan(X2/ Y1)=22.1L3=(L1-L2)/2=(453-250)/2min = arctan(L3/Y1)=18.9L=800mmH1=400mm（三） 送紙機構(gòu)1.機構(gòu)的運動要求:送書機構(gòu)在機構(gòu)在0200時停止不動，從200到360再到70這一區(qū)間內(nèi)完成送紙運動，在轉(zhuǎn)動130送書機構(gòu)再次進(jìn)行運書運動，以此一直循環(huán)運動。2.運動方案的比較與選擇：方案一 方案二方案一方案二優(yōu)點能夠有效的在主軸轉(zhuǎn)過一定角度后控制所放紙的長度，運動比較精確。機構(gòu)比較簡單，成本低，占用空間小

10、。缺點所需的構(gòu)件比較復(fù)雜，成本高，齒輪較容易磨損。不能有效的控制放紙的長度，容易影響整個書本打包機構(gòu)的運行。通過上表對于兩種機構(gòu)的優(yōu)缺點的綜合比較，選擇方案一比較符合我們的設(shè)計要求。3所選方案的工作原理： 如圖所示，1為紙筒，2、3和5為半徑相等的橡膠摩擦圓，4為與摩擦圓3相連接在一起的齒輪，6為不完全齒輪，7為與不完全齒輪相連接在一起的傳動輪不完全齒輪6隨著主軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，從而帶動齒輪4轉(zhuǎn)動，不完全齒輪6又通過齒輪4帶動橡膠摩擦圓3的轉(zhuǎn)動。最終，橡膠摩擦圓3帶動紙筒轉(zhuǎn)動，完成送書過程。4.所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計：（1）對于橡膠摩擦圓2和3的設(shè)計根據(jù)書摞的高度b=180220mm，寬度a=130

11、140mm,且所需紙的長度l=3a+b，可以算出所需紙的長度l=570640mm。假設(shè)橡膠摩擦圓3轉(zhuǎn)動1圈完成送紙，即d=l，求出橡膠摩擦圓3的直徑d=181203mm。因此可以選擇d=200mm。因為橡膠摩擦圓2和5的作用為使紙張沿著膠摩擦圓3的切線方向垂直向下傳動，所以橡膠摩擦圓2和5的直徑應(yīng)該與橡膠摩擦圓3的直徑相等。（2）不完全齒輪5，傳動輪6和齒輪4的的設(shè)計先假設(shè)齒輪4的直徑為100mm。使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，齒數(shù)為20，模數(shù)為5，則不完全齒輪6轉(zhuǎn)過230（360-200+70）時，齒輪4轉(zhuǎn)過1圈。即100=D*（230/180），推出不完全齒輪5直徑D=78mm，并且其光滑面為130。傳動

12、輪7只起到傳動作用，所以可以設(shè)定其直徑為50mm。（四） 裁紙機構(gòu)1.機構(gòu)的運動要求:裁紙機構(gòu)在主軸開始轉(zhuǎn)動70開始進(jìn)行裁切，到80時裁切過程結(jié)束。80到360之間，裁紙機構(gòu)不進(jìn)行裁切工作，只是繼續(xù)轉(zhuǎn)動回到原位。2.運動方案的比較與選擇：方案一方案二方案一方案二優(yōu)點能夠通過凸輪的轉(zhuǎn)動使擺桿和裁切刃轉(zhuǎn)動達(dá)到裁切目的，運動過程簡單且有效。機構(gòu)比較簡單缺點凸輪磨損，擺桿的擺動角度容易受到凸輪對桿的沖擊的影響。很難控制裁紙的長度和裁紙時間。通過上表對于兩種機構(gòu)的優(yōu)缺點的綜合比較，選擇方案一比較符合我們的設(shè)計要求。3所選方案的工作原理：如圖所示，1為凸輪，2為傳動輪， 4為與連桿連接的滾子。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動7

13、0時，其開始與滾子5接觸，并推動連桿繞鉸鏈4向下做圓周轉(zhuǎn)動，通過鉸鏈的作用使裁切刃往上轉(zhuǎn)動，達(dá)到裁切目的。在凸輪輪2轉(zhuǎn)動到80時，開始與滾子5分開，繼續(xù)轉(zhuǎn)動，而滾子在彈簧的作用下回到原位，裁切刃也隨著回到原位。4.所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計：設(shè)定傳動輪2直徑為75mm。因為裁切過程為10，所以可設(shè)定ABD=10，L1長度為200mm，L2長度為200mm。滾子4直徑d為40mm，根據(jù)裁切機構(gòu)的運動過程可設(shè)定凸輪1的運動規(guī)律為正弦加速度運動，最小基圓半徑為58.8，推程為98.8mm，壓力角為20。（五）折邊、折角機構(gòu)1.機構(gòu)的運動要求:折邊機構(gòu)的作用區(qū)間為180到340，0到180之間折邊機構(gòu)不進(jìn)行折

14、邊工作，340到360，折邊機構(gòu)退回原位。2.運動方案的比較與選擇：（1）折邊機構(gòu)方案一 方案二方案一方案二優(yōu)點能夠一次性完成折邊工作，效率高機構(gòu)較簡單，占用空間小缺點占用空間較大，機構(gòu)比較復(fù)雜只能折上面和兩側(cè)的邊，工作效率低通過上表對于兩種機構(gòu)的優(yōu)缺點的綜合比較，選擇方案一比較符合我們的設(shè)計要求。1）所選方案的工作原理：如圖所示，1、2、3、4、5、6、都是長方形的板塊，齒輪輪隨著主軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，通過焊接在齒輪上的連桿推動，是長方形板塊1、2、3向下移動，4、5、6向上移動，從而達(dá)到折邊目的。1、2、3、4、5、6、都是長方形的板塊示意圖如下：2）.所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計：根據(jù)書摞的高度和寬度

15、，可以算出長方形板塊1和4的長為300mm，寬為100mm。而長方形板塊2,3,5,6的長度為100mm，寬度為100mm。又因為齒輪和連桿、滑塊相當(dāng)于做曲柄滑塊運動，所以必須滿足桿長條件，且在設(shè)計的時候把齒輪的圓心和滑塊的中心設(shè)計在同一水平面上，即e=0，所以其桿長條件為：r2L1以及rL4.設(shè)定書摞高度H=200mm根據(jù)其運動規(guī)律可算出其他桿的尺寸，如下圖所示L1(mm)L2(mm)L3(mm)L4(mm)r(mm)R(mm)r2 (mm)R2(mm)200100100200100240100240（2）折角機構(gòu)折前角機構(gòu)的主要執(zhí)行機構(gòu)為一個隨軸回轉(zhuǎn)的長方形轉(zhuǎn)子。如下圖所示:該機構(gòu)隨軸轉(zhuǎn)動

16、，上下邊折好后，長方形轉(zhuǎn)子剛好轉(zhuǎn)過來實現(xiàn)折前角的功能。后角利用固定擋板折好。折前角機構(gòu)十分簡單，容易實現(xiàn)，而且制造成本低，性價比很高。其中1和2為直齒錐齒輪，可設(shè)定1和2直齒錐齒輪的齒數(shù)為25，直徑為100mm，模數(shù)m=4. 長方形轉(zhuǎn)子的寬L1=75mm，長度L2=100mm。（六）涂膠、貼封簽、烘干機構(gòu)1.機構(gòu)的運動要求:涂膠、貼封簽、烘干機構(gòu)的作用區(qū)間為180到340，0到180之間涂膠、貼封簽、烘干機構(gòu)不進(jìn)行工作，340到360，涂膠、貼封簽、烘干機構(gòu)退回原位。2.運動方案的比較與選擇：方案一方案二方案一方案二優(yōu)點能夠一次性完成涂膠、貼封簽，烘干工作，占用空間小。傳動更為穩(wěn)定機構(gòu)運動比較

17、簡單缺點運動有不確定性很難控制其運動規(guī)律，凸輪制造成本高，其有兩個凸輪，成本比方案一的高3所選方案的工作原理：如圖所示，1、2、3都是長方形的板塊，其中1為涂膠，2為貼封簽,3為烘干。齒輪輪隨著主軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，通過焊接在齒輪上的連桿推動三個長方形板塊向下移動，從而達(dá)到涂膠、貼封簽、烘干目的。當(dāng)轉(zhuǎn)過一定角度后，三個長方形板塊開始向上回收。達(dá)到循環(huán)運動下去。4.所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計：根據(jù)書摞的高度和寬度，長方形的板塊1、2、3的長度都可設(shè)為100mm，寬度可設(shè)為50mm。又因為齒輪和連桿、滑塊相當(dāng)于做曲柄滑塊運動，所以必須滿足桿長條件，且在設(shè)計的時候把齒輪的圓心和滑塊的中心設(shè)計在同一水平面上，即e

18、=0，所以其桿長條件為：rL1，設(shè)定書摞高度H=200mm，因為涂膠、貼封簽、烘干的區(qū)域在書摞的中間部位，所以三個長方形板塊需向下移動150mm，所以可設(shè)定r=150mm，L1=300mm，L2=150mm，L4=50mm。又根據(jù)書摞的寬度a=135mm，可設(shè)定L3=270mm。五、電動機的選擇根據(jù)主軸的轉(zhuǎn)速n=10r/min,所選的電動機轉(zhuǎn)速n=1000r/min，所以i=1000/10=100,設(shè)有六個齒輪進(jìn)行減速。計算過程：i14=（z2*z3*z4）（z1*z2*z3）=100可?。?z1=24 z2=75 z3=60 z4=160 z2=15 z3=20 模數(shù)m=3 壓力角=20 根據(jù)D=mz可知，D1=-72mm，D2=225mm，D3=480mm，D2=45mm，D3=60mm。 減速機構(gòu)的示意圖如下：六整體方案圖如下：七課程總結(jié)在短暫的課程設(shè)計期間中，我收益良多，不但復(fù)習(xí)了以前所學(xué)過機械原理、理論力