机械原理课程设计Word文件下载.docx

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4.4涂浆糊、贴标签、烘干机构…………………………………………………14

第5章选择原动机以及传动机构………………………………………………………16

5.1原动机的选择…………………………………………………………………16

5.2传动机构………………………………………………………………………16

第6章心得体会与总结…………………………………………………………………17

第7章参考文献…………………………………………………………………………18

第1章绪论

通过一学期的《机械原理》课程的学习，我对机械的了解有了很大的一个提升，对机械也是有了一个从无到有的概念。

机械在现代社会扮演着越来越重要的角色，对现代文明和进步起着越来越重要的作用。

随着学习的需要和时代的变化，对我们学生的综合素质的要求也越来越高。

人们对机械设计要求越来越高，所以我们大学生要带着自己的设计理念从理论到实践中去，努力做出属于我们自己的完美设计，真正将所学知识运用到实践中去。

为此，学院特组织了此次机械原理课程设计教程，在袁逸萍老师和穆塔里夫老师的精心指导下，在查阅各种资料的前提下，我设计的是非常实用且比较经典的书本打包机。

设计的内容如下：

Ⅰ内容提出：

运用所学的知识解决要求完成的运动

Ⅱ设计题目：

书本打包机

Ⅲ设计内容：

根据给定的技术参数和工艺要求，构思所需机构并将这些机构组合最终选定方案，内容包括横、纵向推书机构和送纸、裁纸机构，涂浆糊、贴标签机构以及包装纸折叠机构

Ⅳ综合评价：

对提出的方案进行综合评价，选出最佳方案并对其做尺度综合，选定原动机及传动机构

其次，附上本人作此课程设计时查阅或参考过的相关文献，以反映设计的科学依据和本人尊重他人研究成果的严肃态度以及向读者提供相关信息的出处。

最后，写出本人此次机械原理课程设计的心得体会以及感谢袁老师和穆老师对此次设计的认真指导。

第2章设计题目及其功能分析

2.1书本打包机简介

书本打包机是用牛皮纸将一摞书包成一包，并在两端贴好标签，如下图所示：

图2.1书本打包机功能

2.2书本打包机的工作原理及工艺流程

1、横向送书（送一摞书）。

2、纵向推书前进（推一摞书）到工位

使它与工位

上的六摞书贴紧在一起。

3、送包装纸。

包装纸原为整卷筒纸，由上向下送够长度后进行裁切。

4、继续推书前进到工位

，在工位

处书摞上下方设置有挡板，以挡住书摞上下方的包装纸，所以书摞被推到工位

时实现三面包，这一工序共推动

的七摞书。

5、推书机构回程，折纸机构动作，先折侧边将纸包成筒状，再折两端上、下边。

6、继续折前角。

将包装纸折成如图3实线所示位置的形状。

7、再次推书前进折后角。

推书机构又进到下一循环的工序4，此时

8、将工位

上的书推到工位

。

在此过程中，利用工位

两端设置的挡板实现折后角。

9、在实现上一步工序的同时，工位

的书被推至工位

10、在工处向两端涂将糊。

11、在工位

贴封签。

12、在工位

、

，用电热器把浆糊烘干。

13、在工位

，人工将包封好的书摞取下。

图2.2书本打包机各工位布置

由总体设计规定的各部分的相对位置和有关尺寸（上图3）。

其中O为主轴的位置，A为机器中机构的最大允许长度，B为最大允许高度。

Y为工作台面距主轴的高度，（x,y）为主轴的坐标。

（）为纸卷的位置坐标。

（1）机构的尺寸范围及其他数据

A=2000mm;

B=1600mm。

工作台面位置：

y0=400mm

主轴位置：

X=1000~1100mm，Y=300~400mm;

为了保证工作台安全、吧面整洁，失忆机构最好放在工作台面以下。

（2）工艺要求的数据

书摞尺寸：

宽度=130~140mm长度=180~220mm高度=180~220mm

推书起始位置：

=200mm

推书次数（主轴转速）:

n=（10±

0.1）r/min

纸卷直径：

d=400mm

2.3机构运动循环图

2.3.1推书机构运动循环：

整个机器的运动以主轴回转一周为一个周期。

因此，可以有主轴的转角推书机构从动件（推头或滑块）的运动时间。

推书动作占时1/3周期，相当于主轴转120º

；

快速退回动作占时小于1/3周期，相当于主轴转角100º

停止不动占时大于1/3周期，相当于转角140º

.

具体的推书机构从动件的工艺动作与主转轴的关系列于下表：

表2.3.1推书机构的运动循环图

主轴转角

推书机构执行的运动

0º

～80º

80º

～120º

120º

～220º

220º

～360º

推单摞书前进

推七摞书前进，同时折后角

滑块退回

滑块停止不动

2.3.2其他机构的运动关系列于下表表示：

表2.3.2其他机构的运动循环图

机构执行的运动

70º

~80º

200º

~360º

~70º

150º

~340º

180º

裁纸

送纸

折侧边，折两边上、下边，

折前角，涂浆糊，贴标签，

烘干

第3章机构的选择与最优方案

3.1横、纵向推书机构

送书机构需要实现横向和纵向的运动，并且是分时进行的，需要等到横向将书推到制定位置时，纵向的推书机构才能开始动作，将书向前方的包书机构推进。

各个机构的方案以及比较如下表所示：

纵横推进机构

间歇运动机构

传动运动机构

直线运动机构

槽轮机构

不完全齿轮

凸轮机构

圆柱齿轮

圆锥齿轮

蜗轮蜗杆

曲柄滑块

简单

，易实现，成本低

运动精确

运动精确

没冲击

易实现同向变速

不同方向传动和变速

垂直方向传动

加工简单成本低

运动精确，没冲击

运动不精确

有冲击，加工复杂，成本高

易磨损，加工成本高

只可同向传动

加工复杂

成本高，角度不易变

占空间，对杆长要求高

经过比较选择并最终确定凸轮机构为最佳机构。

3.2送纸机构

送纸机构主要实现当有一摞书推来时从牛皮纸筒上扯下一定长的牛皮纸，然后剪断。

方案1：

曲柄滑块机构

优点：

加工简单，成本低，易实现，便于机构简化，负载能力强，易装配

缺点：

运动精度低，运动速度极限低，占空间，累计误差大

方案2：

凸轮压杆机构

优点；

运动精度高，能很好地实现预定轨迹，占地少

缺点;

加工复杂，成本高，易磨损

3.3剪纸机构

凸轮连接连杆机构带动裁刀将牛皮纸裁断。

凸轮摇杆机构

优点：

运动精确，能很好的实现预定轨迹，设计简单

加工复杂，易磨损

不完全齿轮机构

缺点：

很难实现复杂精确的运动，故淘汰

3.4包装纸折叠机构

折纸机构需要各个方向上的直线往复运动，可以考虑使用曲柄滑块机构或者圆柱凸轮机构。

而折纸机构要求在180°

～340°

范围内工作，运动具有间歇性，因此考虑在其中加入不完全齿轮机构，并用齿轮系连接各个方向的运动。

再加上空间条件的限制综合考虑，选择机构为圆柱凸轮机构、不完全齿轮机构和齿轮系。

无法满足任务说明书的空间和轨迹要求，我们将它淘汰

曲柄摇杆机构

它对空间要求更大，设计要求高

方案3：

凸轮机构

能够很好的满足设计说明书的要求而且具有运动精确、加工精度高的特点

成本高，加工复杂，易磨损

综合分析最终确定凸轮机构为最佳机构

3.5涂浆糊、贴标签、烘干机构

凸轮摆杆机构：

通过凸轮的转动带动与凸轮连接的轮轴，并使其上面的水平板块做水平往复运动，最后完成相应的操作过程。

这三个机构都可以采用凸轮摆杆机构来实现

3.6最优方案的确定

各部分机构的选用方案：

表3.6.1实现各功能的机构

基本功能

执行构件

工艺动作

机构执行

推书

滑块或推板

直线往复运动

凸轮齿轮齿条机构

折上下边

平板

摆动往复运动

折后角

扇形轮

往复回转运动

凸轮回转机构

折前角

挡板

固定

图浆糊、贴标签、烘干

滑块

凸轮摆杆机构

由上述几种机构的不同方案可以组合成许多种方案，但是通过以上分析比较可以确定出一个最佳方案，现将最佳方案列于下表：

表3.6.2最佳方案

横、纵向推书机构

送纸机构

剪纸机构

凸轮摆杆滑块机构

包装纸折叠机构

凸轮齿轮机构

涂浆糊、贴标签、烘干机构

第4章最优方案的尺度综合

4.1横、纵向推书机构

4.1.1横向推书机构

机构选择：

凸轮齿轮齿条机构如图4.1所示：

图4.1凸轮齿轮齿条机构

1.横向推书机构在120°

～360°

期间进行推书运动：

120°

～240°

推头推书，240°

推头退回，0°

～120°

推头不动。

横向推书行程H=600～700mm。

2.凸轮设计：

由上面得知凸轮推程运动角=120°

为了防止推书过程中出现书本洒落，要求推书过程中加速度从零开始，根据要求凸轮的加速度按正弦规律变化。

回程过程中加速度没有要求，建议用正弦加速度规律设计凸轮，我是按正弦加速度规律设计回程的。

凸轮的行程h=125.6mm，设计凸轮的从动件是直动型的，其压力角的范围是30~38之间，采用压力角为32，由诺模图知，h/r=1,则其基圆半径是125.6mm。

凸轮轮廓按正弦加速度的要求来做，凸轮的S-Φ方程：

s=h（），其中=120°

，0°

~120°

，凸轮的行程为0;

~240°

凸轮按正弦加速度加速，直到s达到125.6mm；

240°

~360°

，凸轮按正弦加速度减速，直到s达到0。

3、机构的综合设计：

推头的行程范围为600mm;

齿轮的直径200mm，凸轮的最大半径是251.2mm，则齿轮的轴与凸轮轴的垂直距离应大于351.2mm，设计为400mm。

4.1.2纵向推书机构

图4.1.2纵向推书机构

纵向推书行程H=400mm,推书次数n=（10±

连杆及其尺寸确定

根据图所示书本打包机机械设计所限定的安装尺寸及机器的轮廓尺寸，为使机器有良好的传力性能，优化后的机器尺寸l1=624.528，l2=224.585，l3=302.473.

根据推书行程H=400，由H=ND=NmZ,H=H1+H2H1:

H2=2:

所以H1=155.6mmH2=244.4mm齿轮尺寸m=4Z=15齿条尺寸与相应齿轮配合，移动齿条长为220mm

4.2送纸机构

图示为凸轮压杆机构：

图4.2送纸机构

1.该图所示为送纸机构的简易图，其工作原理为：

主轴带动凸轮的转动，使得压杆压住卷纸与连接在转动主轴上的圆柱杆相接触，并使得圆柱杆同时带动纸卷做向下进给运动，当送纸达到适当长度时，压杆将脱离与纸卷、圆柱的接触，并最后达到送纸的一个过程。

2.对于凸轮设计的要求：

1）送纸过程是在推书过程阶段完成的，故要求凸轮的行程时间为2/3期,

220°

~70°

部分

2）凸轮推程运动角φ0=45°

，从动件在推程时按正弦加速度运动，设计其行程h

为20mm，凸轮机构的许用压力角［α］=30°

3）凸轮最小基圆半径rb。

4.3剪纸机构

通过主轴的运动将速度传递到凸轮上，使其转动，将力与速度通过连杆传给剪刀，通过剪刀截断合适尺寸的纸，最后达到剪纸工作过程。

纸的有效长度为400mm，故要使得其送的纸的长度大于400mm，故此凸轮设计要求其陷进的部分应大于120°

，设其工作部分为140°

其中剪刀设计与竖直纸相隔50mm.

图4.3剪纸机构

4.4涂浆糊、贴标签、烘干机构

4.4.1工作原理

通过凸轮的转动带动与凸轮连接的轮轴，并使其上面的水平板块做水平往复运动，最后完成贴标签这一过程。

4.4.2对于凸轮设计的要求

1）贴标签工艺是在剪纸过程之后完成的，故其工作时间为180°

~340°

之间。

，从动件在推程时按正弦加速度运动，设计其行程h。

为24mm，凸轮机构的许用压力角［α］=30°

3）根据诺模图确定凸轮最小基圆半径rb。

图4.4.1涂浆糊机构

根据诺模图中的虚线与正弦加速度运动规律标尺的交点求得：

h/rb=0.26

由此可近似确定最小基圆半径rb=h/0.26=25/0.26=73mm

运用Excel电子表格计算，将ψ平分360份，计算出相应的s。

再运用工式:

X=s×

Sin（π）+400

Y=s×

Cos（π）+400

其中为0°

将上面的数据导入CAD中，得到的图形为:

图4.4.2运动轨迹图

第5章选择原动机以及传动机构

5.1原动机的选择

电动机：

电动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，电动机结构简单、工作可靠、控制方便、维护容易，一般机械上大多数采用电动机。

电动机设计参数的选择：

1、类型：

三相异步电动机；

2、转速：

1000r/min

生产率：

10摞/min

宽度=130～140mm长度=180～220mm高度=180～220mm

5.2传动机构

电动机带动主轴转动，然后经皮带传递到减速箱，再经不同的途径传递到各个机构。

由减速箱分出来的两根轴分别带动横向送书机构和纵向推书机构，由另外一根轴带动链条，再由链条带动链轮实现送纸，裁纸机构的运动。

表5.2.1传动机构的比较

机械形式

优点

缺点

带传动

1）能起缓冲和吸振作用，可使传动平稳，噪声小。

2）过载时，带在轮面上打滑，可以防止损坏其他零件，起安全保护作用。

3）适用于两轴中心距较大的场合。

4）结构简单，容易制造，维护方便，成本低廉。

1）因为带传动受摩擦力和带的弹性交形的影响，所以不能保证准确的传动比。

2）效率较低

齿轮传动

1）能保证恒定的瞬时传动比，传递运动准确可靠。

2）传递功率的范围比较宽，可以从很小的功率直到几万马力经过磨齿的齿轮传动圆周速度可达100米／秒；

3）机械传动效率比较高，一般圆柱齿轮传动效率可达98％以上，而且使用寿命也较长。

4）齿轮机构的结构紧凑，体积比较小。

1）传动噪音比较大，对冲击比较放敏感，不宜用在轴线距离较大的部件上。

2）齿轮制造精度要求比较高，不能缓冲，高速传动精度不够是有噪音，无过载保护，相应的成本也比较高

第6章心得体会与总结

这是一次真正的实践，它要求我们运用所学的知识解决预想的运动，通过对常见机构的分析以及选择并进行组合，从而实现机构所要完成的功能。

通过此次机械原理课程设计，使我对课堂上学到的常见机构的了解有了进一步的加深，不仅体现在原理上，更多的是体现在用途上。

与此同时，我也发现我对机构知识的掌握还很缺乏，主要问题是机构运动的计算以及参数的确定。

另外，确定机构的运动轨迹也是一大难题。

经过这次短暂的课程设计，我不但复习了以前所学过的知识，我还为自己补充了许多机械设计方面的知识。

刚开始的时候，大家就分配好了各自的设计题目，基本都不一样。

大家有的绘图，有的积极查询相关资料，并且经常聚在一起讨论各个方案的可行性，互相学习，互相请教。

这让我看到了集体的力量，同时也让我体验到了学习的乐趣。

本次机械原理课程设计中我们充分运用了机械原理课程中所学的方法，对机构的方案进行选择，分析和评价，并更深地理解了所学的方法。

同时我们也充分发挥了自己的创造力，设计了很多复杂的机构。

但我们也因为将过多精力放在机构的设计上，而忽视了更细一步的工作。

在动力学分析和电动机减速机构的设计上做得不够完善。

但总的来说，这次课程设计对我们都是一次很大的锻炼，对我们理解自己的学科和专业起到了很大的作用。

对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。

与此同时我们还发现机械在社会生产中发挥的重要作用，它可以大大降低生产时间并节省劳力，对中国的发展起着重大的作用。

它还不断地改变着人们的生活方式和思维方式。

它是人类进步的推进剂，因此我认为学习机械是一件光荣的事情，所以我们更有必要学好机械制造这一行业。

这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

这次课程设计让我发现了很多的知识盲点，也让我体验到了付出之后的喜悦。

最后。

感谢学院给了我们这次实习的机会，也真心的感谢袁老师以及穆老师对我们本次设计的精心指导，在此，真心的对老师说声谢谢！

在今后学习的道路上我一定会更加努力的。

第7章参考文献

[1]孙桓，陈作模.机械原理[M].7版.北京：

高等教育出版社，2006.

[2]吴宗泽.高等机械设计.北京：

清华大学出版社.2005.

[3]黄锡恺郑文伟.机械原理.北京：

高等教育出版社.2004.

[4]陈立德机械设计基础，北京：

高等教育出版社.2002.

[5]苏建修.机械制造基础.北京：

机械工业出版社.2005.

[6]穆塔里夫.机械原理课程设计指导书.新疆大学机械设计教研室.2004.

[7]孙桓.机械原理教学指南[M].北京：

高等教育出版社.1998.