書本打包機課程設計說明書

1、溝命丿孑/事屛挾孝覘COLLEGE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY HNUT課程設計說明書課程名稱：機械原理課程設計設計題目：書本打包機設計專業(yè)： 機械設計制造及其自動化班級：0902學生姓名：宋錚錚 學號：0912110201指導教師：湯迎紅湖南工業(yè)大學科技學院教務部制2011 年 6 月 25 日-1-目錄1. 緒論.2 21.1、 課程設計題目.2 21.2、 工藝動作分解.2 21.3、 設計要求.3 32. 課程設計題目分析 .4 42.1、 總功能要求.4 42.2、 總功能分解.4 42.3、 書本打包機設計參數(shù)的選擇 .4 42.4、 各部分執(zhí)行機構的設計

2、.5 52.5、 書本打包機整體機構簡圖 .7 72.6、 整個機構的運動循環(huán)圖 .7 73. 各部分機構的設計 .8 83.1、 各部分機構的 Pro/E 結構簡圖（附錄）8 83.2、 各部分機構的設計方案說明 .9 94. 執(zhí)行機構的設計和傳動比的計算 10104.1、電動機到主軸間的減速機構計算 10104.2 、推書機構的連桿機構計算 10104.3 、推書機構中的槽輪機構分析 11114.4 、凸輪機構的計算 12125. 課程設計心得體會 1515附：各部分機構的 Pro/E結構圖-2-1 緒論隨著科學技術和工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展， 國民經(jīng)濟各個部門迫切需要各種各樣 的質(zhì)量優(yōu)、性能好

3、、能耗低、價格廉的機械產(chǎn)品。其中，產(chǎn)品設計是決定產(chǎn)品性 能、質(zhì)量、水平、市場競爭能力和經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)。產(chǎn)品的設計包括機械設 備的功能分析、 工作原理方案設計和機械運動方案設計等。 這些設計內(nèi)容可作為 機械原理課程設計的內(nèi)容。 很明顯， 產(chǎn)品設計本身如果存在問題，常常屬于根本 性的問題， 可能造成機械產(chǎn)品災難性的失誤。 因此我們必須重視對學生進行機械 原理設計能力的培養(yǎng)。為了培養(yǎng)學生的開發(fā)和創(chuàng)新機械產(chǎn)品的能力， 高等學校工科本科 機械原理 課程教學基本要求中對機械原理課程設計提出的要求是： “結合一個簡單的機 械系統(tǒng)，綜合運用所學理論和方法，使學生受到擬定機械運動方案的初步訓練， 并能對方案

4、中的某些機構進行分析和設計。 ”在機械原理課程中加強機械運動簡 圖能力的培養(yǎng)，已越來越為廣大師生所認識。課程設計題目課程設計題目：自動壓片成形機書本打包機主要是用在印刷廠里，在大量的書本印刷出來后，將其以一定的 數(shù)量為一堆，用牛皮紙將其包裝起來， 以便于銷售和運輸。 這種功能在很多地方 都可以用到，比如：包糖機，飯盒包裝機等凡是涉及到要將東西分堆包裝的地方， 都可以將其稍微改動即可用于其它地方。工藝動作分解書本打包機的用途是要把一摞書 （如 2020 本一包） 用牛皮紙包成一包，并在兩 端貼好封簽 （圖 1-11-1 ）。包、封的工藝順序如圖 1-21-2 所示。-3-圖 1-1析謫角折后侑涂

5、漿闇帖封簽烘亍圖 1-2其工藝過程如下所述：椀洀勻甀渀 橫向送書（送一摞書）。椀洀勻甀渀 縱向推書前進（推一摞書）到工位 a a ,使它與工位 b bg g 上的 6 6 摞 書貼緊。椀洀勻甀渀 書推到工位 a a 前，包裝紙已先送到位。包裝紙原為整卷筒紙，由上向 下送夠長度后進行裁切。椀洀勻甀渀 繼續(xù)推書前進一摞書的位置到工位 b b，由于在工位 b b 的書摞上下方設置有擋板，以擋住書摞上下方的包裝紙，所以書摞推到b b 時實現(xiàn)包三面，這個工序中推書機構共推動 a ag g 的 7 7 摞書。椀洀勻甀渀推書機構回程時，折紙機構動作，先折側邊（將紙卷包成筒狀），再折 兩端上、下邊。-4-椀洀

6、勻甀渀繼續(xù)折前角。椀洀勻甀渀上步動作完成后，推書機構已進到下一循環(huán)的工序，此時將工位 b b 上 的書推到工位 c c 。在此過程中，利用工位 c c 兩端設置的擋板實現(xiàn)折后 角。椀洀勻甀渀推書機構又一次循環(huán)到工序時，將工位 c c 的書摞推至工位 d d，此位 置是兩端涂糨糊的位置。設計要求（ l l ）書本打包機一般至少包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構在內(nèi)的三 種機構。（ 2 2 ）畫出機器的運動方案簡圖與運動循環(huán)圖。擬定運動循環(huán)圖時，執(zhí)行 構件的動作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排， 但必須滿足工藝上各個動作的配 合，在時間和空間上不能出現(xiàn)干涉。（ 3 3 ）設計凸輪機構，自行確定運動規(guī)律

7、，選擇基圓半徑，校核最大壓力 角與最小曲率半徑，計算凸輪廓線。（ 4 4 ）設計計算齒輪機構。（ 5 5 ）對連桿機構進行運動設計。并進行連桿機構的運動分析，繪出運動 線圖。（ 6 6 ）編寫設計計算說明書。（ 7 7 ）學生可進一步完成機器的計算機演示驗證、凸輪的數(shù)控加工等。2 課程設計題目分析2.1 總功能要求將若干本一摞書用牛皮紙包成一包，并在兩端貼好封簽。2.2 總功能分解設計書本打包機，其總功能可以分解為以下幾個工藝動作：（1 1） 、推書機構：為間歇性運動，分為橫向、縱向運輸機構。這一動作可以通過兩個槽輪帶動連桿運動來實現(xiàn)。（2 2） 、送紙機構：采用橡膠摩擦輪通過摩擦來實現(xiàn)傳動。

8、（3 3） 、裁制機構：裁刀為間歇性的進給運動。由皮帶帶動齒輪，在齒輪上安裝一凸輪，凸輪連接連桿機構帶動裁刀將牛皮紙裁斷。（4 4） 、折邊機構：用凸輪帶動連桿來實現(xiàn)折上下邊的兩塊擋板同時運動。（5 5） 、折角機構：折后角用一個凸輪機構來實現(xiàn)。書通過擋板時則實現(xiàn)折前角。（6 6）、涂漿糊、帖簽、烘干機構：可以通過凸輪連桿帶動滑塊來實現(xiàn)。（7 7）。電動機到主軸間的傳動機構：通過齒輪系的變速來實現(xiàn)各個機構應有的轉動速度。-5-2.3 書本打包機設計參數(shù)的選擇電動機：電動機是機器中運動和動力的來源，其種類很多，有點動機、內(nèi) 燃機、蒸汽機、水輪機、汽輪機等。電動機結構簡單、工作可靠、 控制方便、維

9、護容易，一般機械上大多數(shù)采用電動機。電動機設計參數(shù)的選擇：1 1、類型：三相異步電動機；2 2、轉速：10001000 r/minr/min生產(chǎn)率：2020 摞/min/min成品尺寸：長，180220;180220;寬，130140;130140;高，180220;180220;2.4 各部分執(zhí)行機構的設計所選執(zhí)行機構優(yōu)缺點詳細比較機械形式優(yōu)點缺點1）能起緩沖和吸振作1）因為帶傳動受摩擦用，可使傳動平穩(wěn)，噪聲力和帶的彈性交形的影小。響，所以不能保證準確的2）過載時，帶在輪面?zhèn)鲃颖?。帶傳動上打滑，可以防止損壞其 他零件，起安全保護作用。3）適用于兩軸中心距較大的場合。4）結構簡單，容易制造，維

10、護方便，成本低廉。2）效率較低-6-1）能保證恒定的瞬時1）傳動噪音比較大，傳動比，傳遞運動準確可對沖擊比較放敏感，不宜靠。用在軸線距離較大的部件2）傳遞功率的范圍比上。較寬，可以從很小的功率2）齒輪制造精度要求直到幾萬馬力經(jīng)過磨齒的比較咼，不能緩沖，咼速齒輪傳動齒輪傳 動圓周速度可 達傳動精度不夠是有噪音，100 米/秒；無過載保護，相應的成本3）機械傳動效率比較高，一般圓柱齒輪傳動效 率可達 98 %以上，而且使 用壽命也較長。4）齒輪機構的結構緊湊，體積比較小。也比較咼凸輪機構設計適當?shù)耐馆嗇喞馆喓蛷膭蛹g為曲線便可以獲得任意預定咼副接觸，壓強較大，易的運動規(guī)律而且結構簡于磨損，一般

11、只用于傳遞單、緊湊。動力不大的場合。運動副均為低副，可由于連桿結構的運動承受較大的載荷，利于潤必須經(jīng)過中間關鍵進行傳滑，磨損較小，形狀簡單，遞，因而傳遞路線較長，連桿機構便于制造。但原動件的運易產(chǎn)生較大的誤差積累，動規(guī)律不變可用改變構件機械效率降低。在運動過的相對長度得到不同的運程中，連桿及滑塊的質(zhì)心動規(guī)律都在做變速運動，所產(chǎn)生 的慣性力難以消除，不宜 用于咼速運動。各部分機構的選用方案:基本功能執(zhí)行構件工藝動作機構執(zhí)行推書滑塊或推板直線往復運動槽輪機構和連桿機構折上下邊平板擺動往復運動凸輪連桿機構折后角扇形輪往復回轉運動凸輪回轉機構折前角擋板固定擋板圖漿糊、貼標簽、烘干滑塊直線往復運動連桿或

12、凸輪機構2202202.5、書本打包機整體機構簡圖2.6、整個機構的運動循環(huán)圖程I。180180歇貼回200340送向迖9090 80807070前金上120120-8-坐標軸示意圖如下:送紙3.各部分機構的設計3.1 各部分機構的 Pro/E 結構簡圖（見附錄）順序依次是：1 1、推書機構2 2、送紙機構3 3、裁紙機構4 4、折邊機構5 5、折角機構6 6 涂漿糊、貼封簽、烘干機構7 7、電動機到主軸間的傳動機構（見第四章的齒輪系傳動比計算）3.2 各部分機構的設計方案說明. .橫縱向推書機構 方案比較如下：-9-縱橫推進機構間歇運動機構傳動運動機構直線運動機構槽輪機構不完全齒輪凸輪機構圓

13、柱齒輪圓錐齒輪蝸輪蝸桿曲柄滑塊凸輪機構簡單，易實 現(xiàn)，成本低運動精確運動 精確沒沖擊易實現(xiàn)同向變速不同方向傳動和變速垂直方向傳動加工簡單成本低運動精確，沒沖擊運動不精確有沖擊，加工復 雜，成本 高易磨損，加工成 本高只可同向傳動加工復雜成本高，角度不易變占空間，對桿長要求高易磨損，加工成本高通過三種機構的對比，選擇間歇性運動機構當中的槽輪機構送紙機構：方案優(yōu)點：結構簡單，要求的目的動作易于實現(xiàn)，功耗較小，經(jīng)濟實惠。 缺點：此機構是由摩擦力來實現(xiàn)送紙，壓輪使用時間長可能會出現(xiàn) 打滑現(xiàn)象。裁紙機構：圖中所示的是可控擺動剪紙機構，帶輪和凸輪為一整體機構。帶輪轉動從而凸輪也一起隨之而轉動， 再由凸輪的

14、回 轉帶動桿做上下往復運動，再通過連桿將運動傳遞到擺叉 上,擺叉做一定角度的擺動，隨之帶動裁刀作前后的間隙運 動，從而實現(xiàn)裁紙的目的。方案優(yōu)點：結構簡單且操作性強。缺點：間隙時間不易控制，機構的精度要求較高。折邊機構：方案優(yōu)點：通過凸輪機構帶動連桿做間歇性的上下運動，使得折紙板 能較為準確的完成折邊任務。缺點：凸輪和從動件之間為高副接觸，壓強較大，易于磨損。折角機構：利用凸輪機構來實現(xiàn)折后角，然后當書本經(jīng)過擋板時實現(xiàn)折前角。涂漿糊、帖簽、烘干機構：方案優(yōu)點：涂漿糊、貼封簽、烘干三個動作均由一個整體機構完成，工作效率較高，且結構簡單方便，比較經(jīng)濟。缺點：裝漿糊，裝標簽都需要人工操作，很難時時掌控

15、盒內(nèi)是否 滿足機構工作的需要；涂漿糊機構中可能會出現(xiàn)漿糊涂抹不 均勻的情況，而江湖容易隨刷子的擺動而溢出，易造成浪費； 貼封簽機構中標簽的多少直接影響彈簧的彈力大小，容易造 成漏貼。（7 7）電動機到主軸間的傳動機構（減速機構）：由于電動機的轉速太 大，不適合各機構的轉速要求。所以必須經(jīng)過變速后才能適 應主軸的轉速。通過直齒輪的減速機構來減速容易計算和安 裝，且可以得到較為穩(wěn)定的傳動比。-10-執(zhí)行機構的設計和傳動比計算4.1 電動機到主軸間的減速機構計算減速機構的示意圖如下：由選定的數(shù)據(jù)：電動機轉速 齒輪的齒數(shù)，傳動比為 10。n 仁 1000r/min，主軸轉速 n4=10r/min 可通

16、過計算得到各個計算過程：i14=z2*z3*z 4 - z1*z2 z3 100可?。?z1=24z2=75z3=60z4=160z2 15 z3=20模數(shù) m=2 壓力角a=20 4.2 推書機構的連桿機構計算連桿機構的示意圖如下所示：ABC-11-B B 為連桿機構的一般位置，A A 和 C C 分別為連桿端點的左右極限位置。又因為推書 行程為 H=|H=| AC|AC| =400mm=400mm設 R R 為等效曲柄半徑，d d 為連桿長度，丨 aA|aA| =x=x 當機構出于拉直共線和重合共線兩種位置時，連桿的推程分別取最大值和最 小值。由幾何關系可列出：(d+R)2=R2+(d+R

17、)2=R2+ (H+x)H+x)22Rd2Rd x=d-H/2x=d-H/2聯(lián)立上式解得：R R (d+1d+1) =36=36 單位：m m 根據(jù)關系式可?。篟=300mmR=300mm d=1100mmd=1100mm4.3 推書機構中的槽輪機構分析槽輪機構的示意圖：-12-兩槽輪的運動時序如下:主軸轉角機構運動規(guī)律0-900-90 度橫向槽輪運動 9090 度：帶動橫向推進機構運 來回90-11090-110 度橫縱向機構均不運動110-200110-200 度縱向槽輪運動 9090 度：帶動縱向推進機構運 來回200-360200-360 度送書機構停止，包書機構工作4.4 凸輪機構的

18、計算441 裁紙機構的凸輪分析要使裁刀間歇性的進給運動，就必須利用凸輪輪機構來實現(xiàn)。設計的凸輪機構如 下圖所示：-13-裁刀的進給距離與擺叉的擺動角度有關，由圖可看出滾子從動件的上下運動距離 為OA于是 0A0A 勺長度可通過擺叉的所擺動的角度來計算。442 折邊機構的凸輪分析由凸輪的轉動帶動滾子從動件上下運動， 而凸輪的輪廓設計要通過折紙板的 擺動角度來確定。假設折紙板的長度為 L L,最大擺動角度為 a，則滾子從動件所 在的桿端 A A 的運動距離可根據(jù) a來計算。其距離為h=Lsin(90h=Lsin(90 - - a ) )。假定該凸 輪的基圓半徑為 R,R,滾子從動件的半徑為 r r

19、。設彈簧 B B 到O的距離為 S S,則滾子 從動件的推程為 H H (與 S S、r r、R R、h h 有關的代數(shù)式)。該機構的示意圖如下：I In-14-滾子從動件的運動線圖如下:1凸輪的示意圖如下:AOBAOB 所夾的大于 180180的角為 B - - a o AOBAOB 所夾的小于 180180的角為 a。443 涂漿糊、貼封簽、烘干機構的凸輪分析1 1） 貼標簽工藝是在剪紙過程之后完成的，其工作時間為180180 340340之間 c c-15-2 2）凸輪從動件在推程時按等速運動規(guī)律， 設計其行程為 h h,凸輪機構的壓力角為a。設凸輪基圓半徑為 R,R,滾子從動件的半徑為 r r，通過彈簧的作用使?jié)L子從動件貼緊凸輪表面。從動件的推程可通過彈簧、連桿移動副的移動距離來計算。凸輪及從動