机械原理课程设计说明书图书馆图书标签自动粘贴机Word格式.docx
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引言…………………………………………………………1
1课程设计题目简介……………………………………3
1.1设计背景……………………………………………………3
1.2初步设计功能……………………………………………………4
1.3设计要求………………………………………………………4
2设计方案与选择………………………………………3
2.1对称弹簧夹………………………………………………………3
2.2凸轮驱动松紧夹………………………………………………………4
2.3方案的选择以及优化…………………………………………………4
3主要机构尺寸计算和工艺参数的确定…………………6
3.1整体构造图及零件图……………………………………………4
3.2动力源参数………………………………………………………4
3.3为实现裁纸功能的凸轮机构的尺寸设计及计算………………4
3.4为实现贴纸功能的曲柄滑块机构的尺寸设计与计算…………4
3.5间歇功能-槽轮尺寸设计与计算…………………………………4
3.6传送带的设计与计算……………………………………………4
3.7锥齿轮的设计与计算……………………………………………4
3.8滚子链传动设计…………………………………………………4
3.9齿轮的传动设计及计算…………………………………………4
4工作性能分析…………………………………………6
4.1运动性能………………………………………………………4
4.2传动性能………………………………………………………4
4.3安全性……………………………………………………………4
4.4经济适用性………………………………………………………4
4.5操作性……………………………………………………………4
4.6使用和维护………………………………………………………4
5特点与应用前景…………………………………………34
5.1系统特点………………………………………………………4
5.2应用前景………………………………………………………4
6总结………………………………………………………34
参考文献……………………………………………………35
附录…………………………………………………………36
附录一：
整体二维结构图
附录二：
机构运动循环图
引言
图书馆是大学重要的组成部分，他为我们提供了广泛、及时的资料帮助我们的学习及生活，图书馆每天会购入大量新书，每本新书都需要贴上标签，因为图书侧面上的标签是图书流动管理登记的重要识别标签，没有该标签，图书的借出、归还登记、上架、下架等管理工作将异常复杂。
而对于新进的大量图书，贴标签无疑是一个巨大的挑战，如果用手工完成不仅工作量大，还会由于疏忽造成难以挽回的损失。
基于这种现状，我们设计了一种能够以流水线的形式来完成图书馆新书贴标签的任务，解放人力，也让图书的身份证更加美观。
Asweallknow,libraryisanimportantpartofaunivwesity.Itprovidesalotofresourcetohelpuswithourstudyandlife.Everyyearouruniversitybuysmanynewbooksforthelibrary.Andweneedtotipeverybookinordertomanagethem.withoutthetips,itwillbedifficultforustoborrowandreturnthebooks.Buttipthenewbooksbyhandisahardandcomplexwork.Sowedesignthismachinetomaketheworkfasterandmoreconvenient.
1课程设计题目简介
1.1图书标签粘贴机的设计背景
对于图书馆的图书，起侧边上的标签可谓是图书的身份证，在图书的借出、回收以及整理的过程中有着极为重要的作用。
图书馆每天会购入大量新书，每本新书都需要贴上标签，如果考纯手工完成，不紧工作量巨大，还会由于疏忽造成贴歪，贴皱甚至贴错的情况。
1.2初步设计功能
初步设计的机器包含一个夹取传输机构、一个标签切割机构、一个标签粘贴机构和一个书本收集机构。
夹取机构能够稳定夹取任意厚度的书本，并且能够定位其中心，在运动到末端能自动松开放下书本；
标签切割机构能够周期性有间歇的运动，每次切下大小相等的书签并配合粘贴机构完成粘贴；
标签粘贴机构也做周期运动，能够对不同厚度的书本完成从侧面至正反两面共三面的标签粘贴；
最后的书本收集机构能在夹取机构松开后将书本收集或者堆叠。
1.2设计要求
1）完成预想的功能；
2）结构简单，尺寸紧凑；
3）工作可靠，安全性高；
4）操作简单，维护方便；
2设计方案与选择
2.1夹取机构
夹取机构是循环运动机构，在运动过程中的特定时刻需要完成加紧书本和松开书本的运动，可以采用对称弹簧夹结构或者由凸轮控制的自动松紧夹机构。
1、对称弹簧夹结构
对称弹簧夹机构简图如下：
由连杆滑块机构组成，夹面滑块能在短导轨上运动，导轨固定于传送带上随传送带循环运动，在运动到需松开的位置时，由固定于机架上的挡块挤压连杆，使弹簧夹自动松开放下书本。
优点：
结构简单，体积小，设计方便，无需提供额外动力驱动夹子夹紧和松开。
缺点：
若要设置在特定时刻自动夹紧步骤则会很难实现，故书本的装夹需人力完成。
2、由凸轮控制的自动松紧夹机构
由凸轮控制的自动松紧夹机构简图如下：
由凸轮及连杆机构组成，凸轮随松紧夹循环运动同时凸轮转动控制松紧夹松开夹紧运动。
全自动，不需要人力，运动过程可控。
由于凸轮随夹子运动，故凸轮的动力提供需要用到万向节，结构将非常复杂，空间体积也将较大。
3、方案选择
在经过讨论之后，我们选择了对称弹簧夹机构。
本着结构简单，尺寸紧凑，维护方便的原则，弹簧夹机构更能满足要求，而且其对人力参与程度要求并不高，并且弹簧夹的适应性较高，能够夹取书本之外的其他物体，使得本机器的实用性更大；
反观凸轮控制的自动松紧夹，其复杂的传动装置以及夹子的单一性使该机构的实用性受到了极大的限制。
故我们选择了第一个方案，弹簧夹。
3主要机构尺寸计算和工艺参数的确定
3.1整体构造图及零件图
3.1.1整体构造
其中，3号轮为电动机带动的主动轮，1号轮是和3号轮配合的齿轮，通过滚子链传动，带动凸轮及2好轮转动；
2号轮为曲柄结构，与剪切头构成曲柄滑块机构；
4号轮为槽轮1+锥齿轮，通过主动轮带动，与5号锥齿轮配合提供动传送带做间歇运动的动力；
6号轮为带动传送带运动的主动轮；
7号轮是与6号轮同轴的皮带轮通过皮带与10号轮传动；
11号轮是与10号轮同轴的齿轮，做间隙运动带动收集书本的小车运动；
8号轮与3号轮配合传动并带动槽轮9做间歇运动带动纸带运动。
3.1.2部分零件图
3.2电机选型
3.2.1电动机类型和结构形式的选择
电动机主要有Y、YZ、YZR系列，无特殊需要，一般选取Y系列的三相交流异步电动机；
而YZ、YZR系列一般用于频繁启动，制动和换向，具有较小的转动惯量和较大的过载能力。
我们设计的自动图书贴标签机没有特殊要求，故选用Y系列的三相交流异步电动机。
3.2.2电动机功率的确定
本机械消耗功率由以下几个部分组成：
1.夹书皮带轮传送机构
皮带上共有5个夹子在线运动，可以同时有3个夹子夹书工作。
书本以汉语词典为最重案例，重600g。
三个夹子夹着3本汉语词典以速度V=0.4m/s运动为最大功率
=7.2w
圆整为10w.
2.小车传送机构
小车本身重2kg,共有10个书位，在放满书的情况下重8kg
已知小车运动速度为0.08m/s.故最大功率为：
=6.4w
圆整为10w
3.凸轮剪切标签机构
根据查阅资料得，因贴纸较难剪切，故需大约100N的力。
取剪切的功率为200W。
4.曲柄摇杆贴标签冲压运动
通过查阅资料，我们对本机械定义为小型机器，故取冲压功率为200W
5.齿轮传动消耗功率
机械系统中用了3组齿轮啮合，两组滚子链，两组槽轮，一组皮带轮传动，故会产生较大的摩擦分享功率，为了保险起见应当在前者计算基础上多增加200w功率。
故最终=620w
取总体，故=775w
5.3电动机转速的确定
根据尺寸计算已知W6=10rad/s,n6=95r/min
W5=W6,W4=W3
且4,5的传动比为4，故W4=2.5rad/s=W3
3为主动轮，求得n3=23.9r/min
圆整为24r/min
5.4电动机型号的确定
额定功率为775W,转速24r/min。
3.3为实现裁纸功能的凸轮机构的尺寸设计及计算
1.已知单个运动行程为8秒，其中运动时间为2秒，静止时间为6秒。
在静止时间6秒内进行贴标签行为，因此要求裁纸动作在前两秒内完成，故设计凸轮形状如下。
2.运动方向：
顺时针凸轮类型：
凹槽凸轮（为实现往复运动）凸轮基圆半径：
30mm
.
因回程的过程是裁纸的过程，而裁纸需要比较大的冲力，所以回程设计较快。
3.软件仿真凸轮形状：
3.4为实现贴纸功能的曲柄滑块机构的尺寸设计与计算
1）已知推程H=60mme=0;
根据公式：
解得=30mm
2）确定最小传动角：
>
=[r]
式中[r]为机械的许用传动角。
一般机械中推荐[r]=
取最小传动角为，带入已知条件解得
=60mm
3.5间歇功能——槽轮尺寸设计与计算
在我们所设计的机器中，共需两个槽轮，一个槽轮控制皮带轮的间歇运动，另一个控制纸带的间歇运动。
已知一个运动循环为8秒，动2秒，停6秒。
1）槽轮槽数和拨盘圆销数的选择
由运动循环图可知槽轮机构的运动系数τ=1/4，τ=K（z-2）/2z，由于槽轮的制造工艺，机构尺寸等条件的限制，槽轮的槽数不宜过多，所以选择比较普遍，简单的四槽槽轮，圆销为1。
2）槽轮外形尺寸设计：
圆销中心回转半径R
R=asin（π/z）
圆销半径r
R≈R/6
槽顶高A
A=acos（π/z）
槽底高b
b≤a-（R-r）
或b=a-（R+r）-（3~5）mm
槽深h
H=A-b
槽顶侧壁厚e
e=（0.6~0.8）r,但不小于3mm
锁止弧半径
=R-r-e
外凸锁止弧张开角
=2π/K-2
取中心距a=200mm,由机械原理相关计算公式得到该机构基本尺寸：
算得z=4a=200mmR=141.4r=23.6A=141.4b=32e=14.16Rr=103.64
3.6传送带的设计与计算
已知传送带总长4m,共有五个夹子平均分布，平均0.8m一个夹子。
已知一个运动循环为8秒，其中运动2秒，停止6秒。
则有：
取皮带轮R6=40mm
3.7锥齿轮的设计与计算
1）锥齿轮模数为2
2）传动比：
=4
3）齿数：
=80=20
4）节锥角：
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