书本打包机课程设计大学论文.docx
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书本打包机课程设计大学论文
机械原理课程设计说明书
题目书本打包机
院部机电工程学院
设计时间:
2015年06月8日—2015年6月15日
目录
一、设计题目……………………………………………………………1
1、设计题目………………………………………………………………………………1
2、原始数据及设计要求…………………………………………………………………1
3、设计任务………………………………………………………………………………1
二、运动方案设计………………………………………………………1
1、工作原理和工艺动作分解……………………………………………………………1
2、机械执行机构的选择和评定…………………………………………………………6
3、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图………………………………………15
4、机械传动系统的设计选择和评定…………………………………………………15
三、执行机构尺寸设计………………………………………………16
1、执行机构各部分尺寸设计…………………………………………………………16
2、机构运动简图………………………………………………………………………
四、参考资料…………………………………………………………18
五、设计总结…………………………………………………………18
一、设计题目
1、设计题目：
书本打包机
2、原始数据及设计要求:
①书本打包机总体设计规定的各部分的相对位置及有关尺寸见图I-53所示，其中轴O是机器主轴的位置。
②机构的尺寸范围及其他数据
机器中机构的最大允许长度A和高度B：
；
。
工作台面高度：
距地面
；距主铀
。
主轴水平位置：
。
为了保证工作安全，台面整洁，推书机构最好放在台面以下。
③工艺要求的数据
书摞尺小：
；
。
推书起始位置：
。
推书行程：
。
推书次数（主铀转速）：
n＝10r／min。
3、设计任务
1）本题设计的时间为1周；
2）根据功能要求，确定工作原理和工艺动作分解；
3）执行机构选型与设计：
构思出至少3种运动方案，并在说明书中画出运动方案草图，经对所有运动方案进行分析比较后，选择其中你认为比较好的方案进行详细设计；
4）对选择的方案画出机构运动循环图；
5）机械传动系统的设计；
6）对选择的方案执行机构进行尺寸设计；
7）在2或3号图纸上画出最终方案的机构运动简图；
二、运动方案设计
1、工作原理和工艺动作分解
书本打包机的用途是要把一摞书（如20本一包）用牛皮纸包成一包，并在两端贴好封签,包、封的工艺顺序如图1-1所示。
图1-1
其工艺过程如下所述，如图1.-2：
①横向送书（送一摞书）。
②纵向推书前进（推一摞书）到工位a，使它与工位b～g上的6摞书贴紧。
③书推到工位a前，包装纸已先送到位。
包装纸原为整卷筒纸，由上向下送够长度后进行裁切。
④继续推书前进一摞书的位置到工位b，由于在工位b的书摞上下方设置有挡板，以挡住书摞上下方的包装纸，所以书摞推到b时实现包三面，这个工序中推书机构共推动a～g的7摞书。
⑤推书机构回程时，折纸机构动作，先折侧边（将纸卷包成筒状），折两端上、下边。
⑥继续折前角。
⑦上步动作完成后，推书机构已进到下一循环的工序④，此时将工位b上的书推到工位c。
在此过程中，利用工位c两端设置的挡板实现折后角。
⑧推书机构又一次循环到工序④时，将工位c的书摞推至工位d，此位置是两端涂糨糊的位置。
图1-2
2、机械执行机构的选择和评定
2.1横向送书机构
方案一：
横向送书机构的主要执行机构为凸轮机构和齿轮齿条机构，如图所示。
图2-1
其工作原理：
通过主动件凸轮的转动将速度通过齿条→齿条带动齿轮1,2转动，并且由齿轮1,2控制不同的传动比→齿轮1带动齿条1和其上推头横向运动完成横向推书动作。
方案二：
横向推书机构对比机构，如图2-2
图2-2横向曲柄滑块推书机构
方案三：
此方案采用传送带来完成横向送书的动作，其结构如图所示。
工作原理：
轮1为主动件，带动传送带顺时针转动，书本放在传送带上，利用摩擦力将书本送到工作台上。
图2-3
三者比较：
方案一优点：
精度高
缺点：
机构比较复杂，采用的构件较多，加工成本高。
方案二优点：
构结构简单，易于实现复杂的运动要求比较容易设计各种传动比的要求，而且结构紧凑。
缺点：
连杆所要承受的力较大，且会产生死点，磨损较大。
方案三优点：
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；能起缓冲和吸振作用，可使传动平稳，噪声小。
缺点：
因为带传动受摩擦力和带的弹性变形的影响，所以不能保证准确的传动比,效率较低。
结论：
课程设计以简单为主，设计成本低，占用空间小，所以选用方案二。
2.2纵向送书机构
方案一：
纵向送书机构的主要执行机构为凸轮机构和连杆滑块推头机构，其机构见图，
图2-4
图2-4纵向推书机构
工作原理：
通过主动件凸轮的转动带动连杆摆动再带动滑块做往复运动，从而完成纵向推书动作。
方案二：
曲柄滑块机构
图2-5纵向曲柄滑块推书机构
方案二机构较为简单，制造成本低，但连杆所要承受的力较大，且会产生死点，磨损较大。
方案一机构比较复杂，采用的构件较多，但精度高综上，所以设计采用方案一机构 。
方案三：
此方案采用传送带来完成横向送书的动作，其结构如图所示。
工作原理：
轮1为主动件，带动传送带顺时针转动，书本放在传送带上，利用摩擦力将书本送到工作台上。
图2-6
三者比较:
方案一优点：
机构紧凑，能实现停留运动和匀加速推程、匀加速退回等的复杂的运动。
凸轮容易控制和调节。
缺点：
机构比较复杂，采用的构件较多，凸轮易磨损，成本高。
方案二优点：
机构较为简单，制造成本低。
缺点：
连杆所要承受的力较大，且会产生死点，磨损较大。
方案三优点：
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；能起缓冲和吸振作用，可使传动平稳，噪声小。
缺点：
因为带传动受摩擦力和带的弹性变形的影响，所以不能保证准确的传动比,效率较低。
结论：
选择方案一。
2.3送纸机构
方案一:
送纸机构的主要执行机构为连杆弹簧机构和凸轮机构，其机构简图如图2-7。
图2-7
工作原理：
送纸机构主要实现当有一摞书推来时从包装纸筒上扯下一定长度的包装纸，然后剪断。
送纸采用橡胶摩擦轮传动，凸轮转动带动连杆摆动，与纸卷接触的滚子摩擦系数较大，连杆摆动使滚子与纸筒接触并产生相对滚动，从而将纸自上而下的传送，传送定量距离后将纸裁断。
方案二
图2-8
利用不完全齿轮来控制纸张的伸缩。
工作原理：
用皮带轮控制另一个主动轮，按额定的转速转动，通过不完全齿轮控制摩擦轮的运动，当需要送纸的时候使不完全齿轮与完全齿轮相啮合，实线送纸，不需要时使不完全齿轮的圆滑面与齿轮相切，实现传纸的间歇。
2.3二者比较
方案一优点：
设计简单，成本较低。
缺点：
其效率较低，长时间使用滚子与齿轮之间易打滑。
方案二优点：
不完全齿轮，运动精确。
缺点：
冲击，加工复杂，成本高，不完全齿轮不易设计。
结论：
选用方案一。
2.4裁纸机构:
方案一
图2-9
图2-9以凸轮机构实现剪纸动作，简洁明了，容易控制剪切时间，但是稳定太差，容易造成机械损坏。
方案二:
图2-10
工作原理：
皮带传动再利用凸轮与推杆机构完成纸的剪切。
优点：
凸轮运用简单容易识别。
缺点：
凸轮设计比较麻烦。
结论：
方案二的设计可行。
2.5折纸机构:
二个机构的对比:
图2=11图2-12
图2-13
图2-11所示的机构和图2-12所示的机构类似，为上下边机构，通过凸轮的回转带动杆件的上下运动进而带动假肢杆件的间隙闭合开启，实现书本的上下边折叠。
通过比较可以发现，用图2-11所示机构，对牛皮纸造成的破坏比图2-12的要小，所以选择图2-11适合。
图2-13为折叠所用的钢板形状
4、折边、折角机构
方案一的折前角机构的主要执行机构为一个随轴回转的半球形转子，该机构随轴转动，上下边折好后，半球形转子刚好转过来实现折前角的功能。
后角利用固定挡板折好。
图2-14
方案二的主要执行机构为一个随轴转动的矩形框和齿轮机构，该机构为由齿轮带动的，做圆周运动的机构。
初始状态下，两滚轮所在平面平行于书运动方向，以便书两边所带的纸能够顺利通过。
当侧边与两端上下边折起来之后，齿轮带动其绕竖直轴作半周圆周运动，使竖直滚轮掠过前角边，将其折起。
此方案的机构的工作效率更高，因此选择方案二。
图2-15
5、涂浆、贴标签、烘干机构
图2-16
图2-17
涂浆贴标签烘干机构的工作原理：
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，四个长方体相邻两长方体间隔130~140mm（书摞的宽度），恰好为两摞书中点之间的距离，在推书机构把第二摞书推到涂浆糊处，第一摞书恰好到达贴标签处。
直至最后完成烘干。
机构主要执行机构为移动凸轮和曲柄滑块机构，曲柄的转动带动移动凸轮上下移动，使涂浆贴标签烘干触头前后移动，从而完成涂浆贴标签和烘干的工作。
3、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
图2-18
4、机械传动系统的设计选择和评定
传动装置设计：
传动装置的高速级齿轮z1做成斜齿轮，低速级齿轮做成直齿轮。
结构较复杂，但齿轮对于轴承对称布置，载荷沿齿宽均匀发布，轴承受载均匀。
适合运用于变载荷场合。
电动机选择常用1000r/min的电机。
图2-19
传动比计算：
由选定的数据：
电动机转速n1=1000r/min，主轴转速n4=10r/min，传动比为100可通过计算得到各个齿轮的齿数。
计算过程：
i14=d2*z2*z4÷d1*z1*z3=100
取轮1直径d1=15mm，轮2直径d2=25mm，z1=20，z2=135，z3=18，z4=160，模数m=2，压力角α=20°
齿数
模数
压力角
分度圆
传动比
齿轮一
20
2
20
40
100
齿轮二
135
2
20
370
3、执行机构尺寸设计
1、执行机构各部分尺寸设计
1.横向送书机曲柄滑块的设计
曲柄滑块有两个极限位置C1，C2，其位移为250mm。
AC2=500mm，由此可得AB=375mm，BC=175mm。
2.纵向送书机构凸轮的设计
纵向推书机构在机构在0°~90°向推书机构在期间完成纵向推书动作
图3-1
3.送纸机构凸轮的设计
纸张的伸长量最大为900mm,所以凸轮的推程为900mm，图3-2
图3-2
4.裁纸机构凸轮的设计
由所学知识课纸，凸轮的推程为50mm可以了，见图3-3.
图3-3
5.折纸机构凸轮的设计
如图3.5.1所示折上下边是对称的，应此推程只需数高度的一半即可，所以推程=70mm，见图3-4。
图3-4
四、参考资料
[1]孙恒，陈作模主编.机械原理（第八版）.北京：
高等教育出版社，2013
[2]任崇桂主编.AutoCAD与工程制图实训教程.山东：
山东大学出版社，2013
5、设计总结
经过一段时间的工作，过程曲折可谓一语难尽。
在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。
从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。
为期一周的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中我学到了一些除书本知识以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化
自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。
通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
实习中只
知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。
而这次设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。
对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。
挫折是一份财富，经历是一份拥有。
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！
感谢老师对我们的无私奉献，在这里对我们的老师表示感谢！
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