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书本打包机

机械原理课程设计

设计说明书

设计题目：

书本打包机

课程名称：

机械原理

设计课题：

书本打包机

专业名称：

计算机辅助设计与制造

设计成员：

指导教师：

张旦闻

洛阳理工学院

2009年12月20日

课程设计任务书

机电工程系计算机辅助设计与制造专业

学生姓名：

方园Z08031305

杨少磊Z08031330

焦保国Z08031332

课程名称：

机械原理

设计题目：

书本打包机

课程设计内容与要求：

1）做出书本打包过程的工作原理图。

2）做出各个部分的相关机构的运动简图。

3）对做出的运动简图做出运动分析及设计要求。

设计（论文）开始时间2009年12月20日

设计（论文）完成时间2009年12月30日

指导老师：

年月日

课程设计评语

机电工程系计算机辅助设计与制造专业

学生姓名：

方园Z08031305

杨少磊Z08031330

焦保国Z08031332

课程名称：

机械原理

课程设计篇幅：

图纸张

说明书页

指导教师评语：

年月日指导教师：

洛阳理工学院

一、绪论………………………………………………………………………………………5

二、设计题目及其简介……………………………………………………………………6

2.1、书本打包机主要介绍………………………………………………………………6

2.1、书本打包机的工作原理……………………………………………………………6

2.1、工作工艺过程（相关图示）………………………………………………………7

三、原始数据和设计要求………………………………………………………………………8

3.1、由总体设计规定的各部分的相对位置和有关尺寸………………………………8

3.2、推书运动循环介绍…………………………………………………………………8

四、横向推书机构………………………………………………………………………………9

4.1、机构运动原理：

………………………………………………………………………10

4.3、机构的运动要求………………………………………………………………………10

4.2、其工作过程……………………………………………………………………………10

五、纵向推书机构的工作原理及主要技术要求………………………………………………12

5.1、纵向推书机构说明……………………………………………………………………12

5.2、主要构件的设计说明…………………………………………………………………12

六、送纸机构有关数据及图示：

………………………………………………………………13

6.1、送纸机构简介及其相关设计…………………………………………………………13

6.2、送纸机构中相关数据…………………………………………………………………14

七、剪纸机构：

…………………………………………………………………………………14

7.1、剪纸机构图示…………………………………………………………………………14

7.2、剪纸机构的工作原理…………………………………………………………………14

八、贴标签机构工作原理及其设计：

…………………………………………………………15

8.1、贴标签机构图示及其相关简介…………………………………………………………15

8.2、根据上述数据设计要求设计凸轮过……………………………………………………15

8.3、机构的整体设计…………………………………………………………………………16

九、参考文献……………………………………………………………………………………17

十、感想与自我评价……………………………………………………………………………17

绪论

在人类的生产和生活中，大量使用各种机械设备，以减轻和代替人的劳动力，提高生产率，产品质量和生活水平。

随着科学技术和工业生产的发展，计算机技术、电子技术和机械技术有机结合，机电一体化的实现，促进机械产品向高速、高效、自动化、轻量化方向发展。

可见，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，努力设计出自己的完美设计，对社会左出大的贡献，做社会有用人才书本打包机主要是用在印刷厂里，在大量数印刷出来后，将其以一定数量为一堆，用牛皮纸将其包装起来，以便于销售和运输。

这种功能在很多地方都可以用到，比如：

包糖机，饭盒包装机等凡是设计到需要将东西分堆包装的地方都可以将其稍加改动即可用于其他地方。

这次设计，就是我们才华的一个展示，其中也体现了合作的重要。

以下是我们的设计内容：

Ⅰ内容提出：

为了让打包书本这个工作完全机械化，轻松、方便

Ⅱ设计对象：

书本打包机

Ⅲ设计内容：

根据给定的原始数据和工艺要求，构思并选定方案，内容包括纵向推书机构和送纸、裁纸机构.

根据选定的方案，给定的尺寸数据和运动性质的要求，利用优化设计纵向推书机构的简图尺寸。

对于传动机构及送纸，裁纸机构，确定与整体运动协调配合尺寸（宏观定性关系）。

最后感谢张老师对我们的指导，相信我们以后会做的更好。

一、设计题目：

书本打包机

2.1、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1书包打包机的功用

2.2、书本打包机的工作原理及工艺动作过程：

书摞包、封过程工艺顺序及各工位布置分别如图2、3所示，分述如下：

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。

8、在实现上一步工序的同时，工位

的书被推至工位

。

9、在工处向两端涂将糊。

10、在工位

贴封签。

11、在工位

、

，用电热器把浆糊烘干。

12、在工位

，人工将包封好的书摞取下。

2.3、工作工艺图示

推书送纸推书包三面折侧边

折前角折后角涂浆糊

贴封签烘干

图2包、封工艺顺序

三、原始数据和设计要求

图3包、封过程各工位布置（俯视图）

3.1、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

（3）纵向推书运动要求

3.2、推书运动循环：

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.

具体的每个运动周期内纵向推书机构从动件的工艺动作与主转轴的关系列于下表：

主轴转角

推书机构执行滑块的动作

主轴转角

推书机构执行滑块的动作

0º~80º

80º~120º

推单摞书前进

推七摞书前进，同时折后角

120º~220º220º360º

滑块退回

滑块停止不动

如图所示为推书机构运动循环图。

推书前进和退回时，要求采用等加速，等减速运动规律。

其他机构的运动关系列于下表表示

工艺动作

主轴转角

工艺动作

主轴转角

折侧边，折两边上、下边，折前角，涂浆糊，贴标签，烘干

150º~340º

180º~340º

180º~340º

送纸

裁纸

200º~360º~70º

70º~80º

四、横向推书机构

4.1、机构运动原理：

4.2、其工作过程：

通过主动件凸轮的转动将速度通过齿条—2传送给齿轮—2，齿轮—2与齿轮—1是齿轮啮合，通过传动比传给齿轮—1一个速度，使其通过齿条—1带动推头做横向进给运动，最后达到横向送书过程，完成横向送书阶段。

4.3、机构的运动要求：

由横向推书机构与主轴转角的关系得：

横向推书机构在120°~360°期间进行推书运动：

120°~240°推头推书，240°~360°推头退回，0°~120°推头不动。

横向推书行程H=600~700mm。

1、一个横向推书过程中，设计齿轮-1转动俩圈。

由H=600~700mm得，齿轮-1的直径应在190mm~220mm之间。

设计齿轮直径为200mm。

使用标准齿轮，压力角为20，模数是8.齿数是15。

齿轮-2的直径为40mm.，使用标准齿轮，模数为为4。

各个齿轮齿条的数据参数：

全部使用标准齿轮

齿轮-1直径D=200mmM=8Z=15

齿轮-2直径D=40mmM=4Z=10

齿条-1齿数Z=18

齿条-2齿数Z=12

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;120°~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。

凸轮的S-Φ曲线

修改凸轮的S-Φ方程：

s=h（

）+125.6。

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°~360°之间。

将上面的数据导入CAD中，得到的图形为：

3、机构的综合设计：

推头的行程范围为628mm;齿轮-1的直径200mm，凸轮的最大半径是251.2mm，则齿轮-1的轴与凸轮轴的垂直距离应大于351.2mm，设计为400mm。

五、纵向推书机构的工作原理及主要技术要求

5.1、在书本打包机的设计中，对纵向推书机构做出如图1的运动方案，纵向推书机构主要由凸轮连杆机构和齿轮齿条机构组成。

该机构要实现间歇推书动作，为确保书摞不倒，要求执行构件（推书滑块）工作行程等速运动，快速退回1。

具体运动过程为：

主轴转动带动凸轮做等角速度转动，摇杆在凸轮作用下做间歇往复摆动，连杆带动齿轮齿条机构做间歇性往复直动。

推书滑块固定在移动齿条上随齿条做往复运动实现推书过程，齿轮齿条机

构主要是增加推书滑块的行程。

纵向推书行程H=400mm,h1=100mm,h2=600mm,推书次数n=（10±0.1）r/min

推书机构的运动简图

5.2、主要构件的设计：

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=N

D=N

mZ,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

六、送纸机构有关数据及图示：

6.1、送纸机构简介及其相关设计

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°~360°~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）根据诺模图确定凸轮最小基圆半径rb。

3）对凸轮的设计过程：

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=20/0.26=77mm

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

=90°

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°~360°之间。

将上面的数据导入CAD中，得到的图形为：

6.2、送纸机构中相关数据：

基圆半径rb=77mm，与凸轮连接的连杆

1=300mm，压杆

2=300mm，其中

1与

2夹角为150°。

七、剪纸机构：

7.1、剪纸机构图示

7.2、剪纸机构的工作原理：

通过主轴的运动将速度V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。

主轴转速应与送纸机构中的速度相匹配，故剪刀的速度V=200mm/s。

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.

八、贴标签机构工作原理及其设计：

8.1、贴标签机构图示及其相关简介

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。

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。

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。

8.2、根据上述数据设计要求设计凸轮过程如下：

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

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°

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°~360°之间。

将上面的数据导入CAD中，得到的图形为

8.3、机构的整体设计：

从动轮滚子的半径设计为20mm。

与滚子相连的杆件长度设计为170mm。

其他各个部分主轴的之间的距离已在上图8.1中标出了。

贴标签机构的推头的水平移动距离是40mm.

参考文献

朱江《凸轮连杆组合机构优化设计》机械工业出版社

张永安《机械原理课程设计指导》高等教育出版社

文朴《机械设计》机械工业出版社

王继荣师忠秀《机械原理课程设计》机械工业出版社

王之烁王大康《机械设计综合课程设计》机械工业出版社

张建中《机械设计基础》高等教育出版社

陆凤仪《机械原理课程设计》机械工业出版社

感想与自我评价

经过这次短暂的课程设计，我们不但复习了以前所学过的知识，使以前千疮百孔的知识形成了一有机的知识网络体系，我还为自己补充了许多机械设计方面的知识。

这次的课程设计也让我看到了团队的力量，我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。

刚开始的时候，大家就分配好了各自的任务，大家有的绘制原理图，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。

在课程设计中只有一个人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。

团结协作是我们成功的一项非常重要的保证，而这次设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

在这个过程中，我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经绘图成功而热情高涨。

生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。

劳动是人类生存生活永恒不变的话题。

虽然这只是一次的极简单的课程制作（书本打包机），可是平心而论，也耗费了我们不少的心血，这就让我不得不佩服专门搞机械设计的前辈们，才意识到老一辈对我们社会的付出，为了人们的生活更美好，他们为我们社会所付出多少心血啊！

通过这次课程设计，我想说：

为完成这次课程设计我们确实很辛苦，但苦中仍有乐，和团队人员这十天的一起工作的日子，让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，以前种种艰辛这时就变成了最甜美的回忆！

对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。

让我知道了学无止境的道理。

我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。

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！

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。