書本打包機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書

1、溝命丿孑/事屛挾孝覘COLLEGE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY HNUT課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：書本打包機(jī)設(shè)計(jì)專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班級：0902學(xué)生姓名：宋錚錚 學(xué)號：0912110201指導(dǎo)教師：湯迎紅湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院教務(wù)部制2011 年 6 月 25 日-1-目錄1. 緒論.2 21.1、 課程設(shè)計(jì)題目.2 21.2、 工藝動作分解.2 21.3、 設(shè)計(jì)要求.3 32. 課程設(shè)計(jì)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(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 .4 42.4、 各部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2、.5 52.5、 書本打包機(jī)整體機(jī)構(gòu)簡圖 .7 72.6、 整個機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)圖 .7 73. 各部分機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .8 83.1、 各部分機(jī)構(gòu)的 Pro/E 結(jié)構(gòu)簡圖（附錄）8 83.2、 各部分機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案說明 .9 94. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和傳動比的計(jì)算 10104.1、電動機(jī)到主軸間的減速機(jī)構(gòu)計(jì)算 10104.2 、推書機(jī)構(gòu)的連桿機(jī)構(gòu)計(jì)算 10104.3 、推書機(jī)構(gòu)中的槽輪機(jī)構(gòu)分析 11114.4 、凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算 12125. 課程設(shè)計(jì)心得體會 1515附：各部分機(jī)構(gòu)的 Pro/E結(jié)構(gòu)圖-2-1 緒論隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展， 國民經(jīng)濟(jì)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(jià)格廉的機(jī)械產(chǎn)品。其中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品性 能、質(zhì)量、水平、市場競爭能力和經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)包括機(jī)械設(shè) 備的功能分析、 工作原理方案設(shè)計(jì)和機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計(jì)等。 這些設(shè)計(jì)內(nèi)容可作為 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。 很明顯， 產(chǎn)品設(shè)計(jì)本身如果存在問題，常常屬于根本 性的問題， 可能造成機(jī)械產(chǎn)品災(zāi)難性的失誤。 因此我們必須重視對學(xué)生進(jìn)行機(jī)械 原理設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。為了培養(yǎng)學(xué)生的開發(fā)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的能力， 高等學(xué)校工科本科 機(jī)械原理 課程教學(xué)基本要求中對機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)提出的要求是： “結(jié)合一個簡單的機(jī) 械系統(tǒng)，綜合運(yùn)用所學(xué)理論和方法，使學(xué)生受到擬定機(jī)械運(yùn)動方案的初步訓(xùn)練， 并能對方案

4、中的某些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。 ”在機(jī)械原理課程中加強(qiáng)機(jī)械運(yùn)動簡 圖能力的培養(yǎng)，已越來越為廣大師生所認(rèn)識。課程設(shè)計(jì)題目課程設(shè)計(jì)題目：自動壓片成形機(jī)書本打包機(jī)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(yùn)輸。 這種功能在很多地方 都可以用到，比如：包糖機(jī)，飯盒包裝機(jī)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(jī)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(jìn)（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?jiān)瓰檎硗布垼缮舷?下送夠長度后進(jìn)行裁切。椀洀勻甀渀 繼續(xù)推書前進(jìn)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(shè)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(shí)現(xiàn)包三面，這個工序中推書機(jī)構(gòu)共推動 a ag g 的 7 7 摞書。椀洀勻甀渀推書機(jī)構(gòu)回程時，折紙機(jī)構(gòu)動作，先折側(cè)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(jī)構(gòu)已進(jìn)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(shè)置的擋板實(shí)現(xiàn)折后 角。椀洀勻甀渀推書機(jī)構(gòu)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(shè)計(jì)要求（ l l ）書本打包機(jī)一般至少包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三 種機(jī)構(gòu)。（ 2 2 ）畫出機(jī)器的運(yùn)動方案簡圖與運(yùn)動循環(huán)圖。擬定運(yùn)動循環(huán)圖時，執(zhí)行 構(gòu)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(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)，自行確定運(yùn)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(jì)算凸輪廓線。（ 4 4 ）設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)。（ 5 5 ）對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動設(shè)計(jì)。并進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析，繪出運(yùn)動 線圖。（ 6 6 ）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。（ 7 7 ）學(xué)生可進(jìn)一步完成機(jī)器的計(jì)算機(jī)演示驗(yàn)證、凸輪的數(shù)控加工等。2 課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)書本打包機(jī)，其總功能可以分解為以下幾個工藝動作：（1 1） 、推書機(jī)構(gòu)：為間歇性運(yùn)動，分為橫向、縱向運(yùn)輸機(jī)構(gòu)。這一動作可以通過兩個槽輪帶動連桿運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。（2 2） 、送紙機(jī)構(gòu)：采用橡膠摩擦輪通過摩擦來實(shí)現(xiàn)傳動。

8、（3 3） 、裁制機(jī)構(gòu)：裁刀為間歇性的進(jìn)給運(yùn)動。由皮帶帶動齒輪，在齒輪上安裝一凸輪，凸輪連接連桿機(jī)構(gòu)帶動裁刀將牛皮紙裁斷。（4 4） 、折邊機(jī)構(gòu)：用凸輪帶動連桿來實(shí)現(xiàn)折上下邊的兩塊擋板同時運(yùn)動。（5 5） 、折角機(jī)構(gòu)：折后角用一個凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。書通過擋板時則實(shí)現(xiàn)折前角。（6 6）、涂漿糊、帖簽、烘干機(jī)構(gòu)：可以通過凸輪連桿帶動滑塊來實(shí)現(xiàn)。（7 7）。電動機(jī)到主軸間的傳動機(jī)構(gòu)：通過齒輪系的變速來實(shí)現(xiàn)各個機(jī)構(gòu)應(yīng)有的轉(zhuǎn)動速度。-5-2.3 書本打包機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇電動機(jī)：電動機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動和動力的來源，其種類很多，有點(diǎn)動機(jī)、內(nèi) 燃機(jī)、蒸汽機(jī)、水輪機(jī)、汽輪機(jī)等。電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、 控制方便、維

9、護(hù)容易，一般機(jī)械上大多數(shù)采用電動機(jī)。電動機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇：1 1、類型：三相異步電動機(jī)；2 2、轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)所選執(zhí)行機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)詳細(xì)比較機(jī)械形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1）能起緩沖和吸振作1）因?yàn)閹鲃邮苣Σ劣?，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(zhǔn)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(hù)作用。3）適用于兩軸中心距較大的場合。4）結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，維

10、護(hù)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(yùn)動準(zhǔn)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(dá)傳動精度不夠是有噪音，100 米/秒；無過載保護(hù)，相應(yīng)的成本3）機(jī)械傳動效率比較高，一般圓柱齒輪傳動效 率可達(dá) 98 %以上，而且使 用壽命也較長。4）齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊，體積比較小。也比較咼凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞馆喓蛷膭蛹g為曲線便可以獲得任意預(yù)定咼副接觸，壓強(qiáng)較大，易的運(yùn)動規(guī)律而且結(jié)構(gòu)簡于磨損，一般

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

12、凸輪機(jī)構(gòu)2202202.5、書本打包機(jī)整體機(jī)構(gòu)簡圖2.6、整個機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)圖程I。180180歇貼回200340送向迖9090 80807070前金上120120-8-坐標(biāo)軸示意圖如下:送紙3.各部分機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1 各部分機(jī)構(gòu)的 Pro/E 結(jié)構(gòu)簡圖（見附錄）順序依次是：1 1、推書機(jī)構(gòu)2 2、送紙機(jī)構(gòu)3 3、裁紙機(jī)構(gòu)4 4、折邊機(jī)構(gòu)5 5、折角機(jī)構(gòu)6 6 涂漿糊、貼封簽、烘干機(jī)構(gòu)7 7、電動機(jī)到主軸間的傳動機(jī)構(gòu)（見第四章的齒輪系傳動比計(jì)算）3.2 各部分機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案說明. .橫縱向推書機(jī)構(gòu) 方案比較如下：-9-縱橫推進(jìn)機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)傳動運(yùn)動機(jī)構(gòu)直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪凸輪機(jī)構(gòu)圓

13、柱齒輪圓錐齒輪蝸輪蝸桿曲柄滑塊凸輪機(jī)構(gòu)簡單，易實(shí) 現(xiàn)，成本低運(yùn)動精確運(yùn)動 精確沒沖擊易實(shí)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(yùn)動精確，沒沖擊運(yùn)動不精確有沖擊，加工復(fù) 雜，成本 高易磨損，加工成 本高只可同向傳動加工復(fù)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(jī)構(gòu)的對比，選擇間歇性運(yùn)動機(jī)構(gòu)當(dāng)中的槽輪機(jī)構(gòu)送紙機(jī)構(gòu)：方案優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，要求的目的動作易于實(shí)現(xiàn)，功耗較小，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 缺點(diǎn)：此機(jī)構(gòu)是由摩擦力來實(shí)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(jī)構(gòu)：圖中所示的是可控?cái)[動剪紙機(jī)構(gòu)，帶輪和凸輪為一整體機(jī)構(gòu)。帶輪轉(zhuǎn)動從而凸輪也一起隨之而轉(zhuǎn)動， 再由凸輪的

14、回 轉(zhuǎn)帶動桿做上下往復(fù)運(yùn)動，再通過連桿將運(yùn)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(yùn) 動，從而實(shí)現(xiàn)裁紙的目的。方案優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單且操作性強(qiáng)。缺點(diǎn)：間隙時間不易控制，機(jī)構(gòu)的精度要求較高。折邊機(jī)構(gòu)：方案優(yōu)點(diǎn)：通過凸輪機(jī)構(gòu)帶動連桿做間歇性的上下運(yùn)動，使得折紙板 能較為準(zhǔn)確的完成折邊任務(wù)。缺點(diǎn)：凸輪和從動件之間為高副接觸，壓強(qiáng)較大，易于磨損。折角機(jī)構(gòu)：利用凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)折后角，然后當(dāng)書本經(jīng)過擋板時實(shí)現(xiàn)折前角。涂漿糊、帖簽、烘干機(jī)構(gòu)：方案優(yōu)點(diǎn)：涂漿糊、貼封簽、烘干三個動作均由一個整體機(jī)構(gòu)完成，工作效率較高，且結(jié)構(gòu)簡單方便，比較經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：裝漿糊，裝標(biāo)簽都需要人工操作，很難時時掌控

15、盒內(nèi)是否 滿足機(jī)構(gòu)工作的需要；涂漿糊機(jī)構(gòu)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(fèi)； 貼封簽機(jī)構(gòu)中標(biāo)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(jī)到主軸間的傳動機(jī)構(gòu)（減速機(jī)構(gòu)）：由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速太 大，不適合各機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速要求。所以必須經(jīng)過變速后才能適 應(yīng)主軸的轉(zhuǎn)速。通過直齒輪的減速機(jī)構(gòu)來減速容易計(jì)算和安 裝，且可以得到較為穩(wěn)定的傳動比。-10-執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和傳動比計(jì)算4.1 電動機(jī)到主軸間的減速機(jī)構(gòu)計(jì)算減速機(jī)構(gòu)的示意圖如下：由選定的數(shù)據(jù)：電動機(jī)轉(zhuǎn)速 齒輪的齒數(shù)，傳動比為 10。n 仁 1000r/min，主軸轉(zhuǎn)速 n4=10r/min 可通

16、過計(jì)算得到各個計(jì)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(jī)構(gòu)的連桿機(jī)構(gòu)計(jì)算連桿機(jī)構(gòu)的示意圖如下所示：ABC-11-B B 為連桿機(jī)構(gòu)的一般位置，A A 和 C C 分別為連桿端點(diǎn)的左右極限位置。又因?yàn)橥茣?行程為 H=|H=| AC|AC| =400mm=400mm設(shè) R R 為等效曲柄半徑，d d 為連桿長度，丨 aA|aA| =x=x 當(dāng)機(jī)構(gòu)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(guān)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(guān)系式可?。篟=300mmR=300mm d=1100mmd=1100mm4.3 推書機(jī)構(gòu)中的槽輪機(jī)構(gòu)分析槽輪機(jī)構(gòu)的示意圖：-12-兩槽輪的運(yùn)動時序如下:主軸轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)運(yùn)動規(guī)律0-900-90 度橫向槽輪運(yùn)動 9090 度：帶動橫向推進(jìn)機(jī)構(gòu)運(yùn) 來回90-11090-110 度橫縱向機(jī)構(gòu)均不運(yùn)動110-200110-200 度縱向槽輪運(yùn)動 9090 度：帶動縱向推進(jìn)機(jī)構(gòu)運(yùn) 來回200-360200-360 度送書機(jī)構(gòu)停止，包書機(jī)構(gòu)工作4.4 凸輪機(jī)構(gòu)的

18、計(jì)算441 裁紙機(jī)構(gòu)的凸輪分析要使裁刀間歇性的進(jìn)給運(yùn)動，就必須利用凸輪輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)如 下圖所示：-13-裁刀的進(jìn)給距離與擺叉的擺動角度有關(guān)，由圖可看出滾子從動件的上下運(yùn)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(jì)算。442 折邊機(jī)構(gòu)的凸輪分析由凸輪的轉(zhuǎn)動帶動滾子從動件上下運(yùn)動， 而凸輪的輪廓設(shè)計(jì)要通過折紙板的 擺動角度來確定。假設(shè)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(yùn)動距離可根據(jù) a來計(jì)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(shè)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(guān)的代數(shù)式)。該機(jī)構(gòu)的示意圖如下：I In-14-滾子從動件的運(yùn)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(jī)構(gòu)的凸輪分析1 1） 貼標(biāo)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(yùn)動規(guī)律， 設(shè)計(jì)其行程為 h h,凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角為a。設(shè)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(jì)算。凸輪及從動