书本打包机设计说明书

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1、机械原理课程设计机械原理课程设计 题目题目 书本打包机书本打包机 学院学院 XXXX 专业年级专业年级 XXXXXXXXXXX 学号姓名学号姓名 XXXX 指导教师指导教师 XXXX 二二 一四年一四年 X X 月月 机械原理课程设计任务书机械原理课程设计任务书 专业专业 XXXX 学号学号 XXXXXXXX 姓名姓名 XXXXXX 一 一 设计题目设计题目 书本打包机是用牛皮纸将一摞书 5 本一摞 包成一包 并在两端涂浆糊和贴 好标签 如下图所示 二 工作原理及工艺动作过程 二 工作原理及工艺动作过程 包封工艺位置对应功能分解 1 横向送书 送一摞书 2 纵向推一摞书前进到工位 a 使 它与

2、工位 b g 上的六摞书贴紧在一起 3 送纸 书推到工位 a 前 包装 纸已经先送到位 包装牛皮纸使用整 卷筒纸 由上向下送够长度后裁切 4 继续推书前进到工位 b 在工位 b 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 b 时实现三面包装 这一工序共推动 a g 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 折前角 推书 送书 折后角 后角 涂浆糊 推书 烘干 贴封签 推书包三面 送纸 折侧边 d b d c a c 书本打包机工艺顺序书本打包机工艺顺序 6 继续折前角 将包装纸折成如图 2 1 实线所示位置的形状 7 再次推书

3、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 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 在实现上一步工序的同时 工位 c 的书被推至工位 d 9 在工位 d 向两端涂浆糊 10 在工位 e 贴封签 11 在工位 f g 用电热器把浆糊烘 干 12 在工位 h 人工将包封好的书摞取下 综上分析 可以看出 书本打包机中的主要机构包括 横向送书机构 纵向送书机构 送纸机构 裁纸机构 折 角机构 涂浆糊贴标签机构以及烘干机构 三 原始数据及设计要求 三 原始数据及设计要求 下图所示为由总体设计规定的各部分的相对位置和有关尺寸 打包机各部分的相对位置

4、及 有关尺寸和范围 0 0 1 1 地面 卷纸 工作台面 O 其中O为机器主轴的位置 A为机器中机构的最大允许长度 B为最大允许高度 0 y 为工 作台面距主轴的高度 x y 为主轴的位置坐标 11 y x 为纸卷的位置坐标 书本打包机具体技术要求为 1 机构的尺寸范围 A 2000 mm B 1600 mm 工作台面位置 0 y 400 mm 推书行程 abcd efgh 挡板 工位布置 俯视图 工位布置 俯视图 主轴位置 x 1000 1100 mm y 300 400 mm 纸卷位置 1 x 300 mm 1 y 300 mm 为了保证工作安全 台面整洁 推书机构最好放在工作台面以下 2

5、 工艺要求的数据 书摞尺寸 宽度 a 130 140 mm 长度 b 180 220 mm 高度 c 180 220 mm 推书起始位置 0 x 200 mm 推书行程 H 400 mm 推书次数 主轴转速 n 10 0 1 r min 电动机转速 1440 r min 主轴转速不均匀系数 1 4 纸卷直径 d 400 mm 四 设计方案提示 四 设计方案提示 1 此题包含较丰富的机构设计与分析内容 由一组学生完成全题 2 推书机构 送纸机构 裁纸机构之间有严格的时间匹配与顺序关系 应考虑这些机构之 间的传动链设计 五 设计的主要任务五 设计的主要任务 1 根据给定的原始数据和工艺要求 构思并

6、选定机构方案 内容包括纵向推书机构和送纸 裁纸机构 以及从电动机到主轴之间的传动机构 确定传动比分配 2 书本打包机一般应包括凸轮机构 齿轮机构 平面连杆机构等三种以上常用机构 3 按比例画出机构运动简图 标注出主要尺寸 画出包 封全过程中机构的运动循环图 全部工艺动作与主轴转角的关系图 4 设计平面连杆机构 并进行运动分析 绘制运动线图 5 设计凸轮机构 确定运动规律 选择基圆半径 校核最大压力角与最小曲率半径 计算 凸轮廓线 6 设计计算其中一对齿轮机构 7 编写设计计算说明书 8 学生可进一步完成书本打包机的计算机演示验证等 完成日期完成日期 2014 年 xx 月 XX 日 指导教师

7、指导教师 XXXXXX 摘要 摘要 本设计说明书为书本打包机的具体机构设计及部分参数的计算 整个设计过程分为 提出构思 分析可行性 画出机构运动简图 参数测 定及计算等几个阶段 期间运用某些画图软件以及对各种资料的查阅 经 过小组讨论逐步确定方案并进行分工设计 最终确定机构包括横向送书机 构 纵向推书机构 送纸机构 裁纸机构 折角机构 涂浆糊贴标签机构 以及烘干机构 传动机构的设计 第一章第一章 机构设计机构设计 7 第一节第一节 横向送书机构横向送书机构 7 1 1 1 书本打包机书本打包机 横向送书机构横向送书机构 7 1 1 2 横向送书机构的工作原理横向送书机构的工作原理 7 1 1

8、3 横向送书机构对比机构横向送书机构对比机构 8 第二节第二节 纵向送书机构纵向送书机构 9 1 2 1 书本打包机书本打包机 纵向推书机构纵向推书机构 9 1 2 2 纵向推书机构的工作原理纵向推书机构的工作原理 9 1 2 3 纵向送书机构的平面连杆运动线图纵向送书机构的平面连杆运动线图 10 第三节第三节 送纸机构送纸机构 11 1 3 1 书本打包机书本打包机 送纸机构送纸机构 11 1 3 2 送纸机构的工作原理送纸机构的工作原理 11 1 3 3 送纸机构对比送纸机构对比 11 第四节第四节 裁纸机构裁纸机构 12 1 4 1 书本打包机书本打包机 裁纸机构裁纸机构 12 1 4

9、2 凸轮参数计算凸轮参数计算 13 第五节第五节 折角机构折角机构 14 1 5 1 书本打包机书本打包机 折上下边机构折上下边机构 14 1 5 2 折前角机构折前角机构 15 第六节第六节 涂浆糊 贴标签 烘干机构涂浆糊 贴标签 烘干机构 15 1 6 1 书本打包机书本打包机 涂浆糊 贴标签 烘干机构涂浆糊 贴标签 烘干机构 15 1 6 2 涂浆糊贴标签烘干机构的工作原理涂浆糊贴标签烘干机构的工作原理 16 第二章第二章 机构组合及传动机构机构组合及传动机构 17 第一节第一节 所有机构简图汇总所有机构简图汇总 17 第二节第二节 机构总运动循环图机构总运动循环图 17 第三节第三节

10、传动机构设计及电机选择传动机构设计及电机选择 18 2 3 1 传动机构选择传动机构选择 18 2 3 2 数据计算数据计算 18 第三章第三章 人员分工及设计心得体会人员分工及设计心得体会 19 一 人员分工一 人员分工 19 二 设计心得体会二 设计心得体会 19 参考文献参考文献 20 目目 录录 第一章第一章 机构设计机构设计 机构设计主要包括横向送书机构 纵向推书机构 送纸机构 裁纸机 构 折角机构 涂浆糊贴标签机构以及烘干机构的设计 以实现书本打包 的功能 第一节第一节 横向送书机构横向送书机构 1 1 1 书本打包机 横向送书机构 横向送书机构的主要执行机构为凸轮机构和齿轮齿条机

11、构 其机构简图如图所示 横向送书机构横向送书机构 1 1 2 横向送书机构的工作原理 横向送书机构的工作流程 通过主动件凸轮的转动将速度通过齿条 2 齿条 2 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 向运动完成横向送书动作 1 1 3 横向送书机构对比机构 横向送书机构对比机构横向送书机构对比机构 上图所示的连杆滑块机构也可以实现横向送书的功能 但是通过对比凸轮齿条机 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 连杆滑块机构制造容易 但设计较为困难 连杆机构随着构件和运动副数目的增 加 积累误差较

12、大 传动精度不高 因此我们确定凸轮齿条方案为横向送书机构 第二节第二节 纵向送书机构纵向送书机构 1 2 1 书本打包机 纵向推书机构 纵向推书机构的主要执行机构为凸轮机构和连杆滑块推头机构 其机构如图所示 纵向推书机构纵向推书机构 1 2 2 纵向推书机构的工作原理 一 纵向推书机构的工作流程 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 二 机构运动循环图 纵向推书机构运动循环图纵向推书机构运动循环图 纵向推书机构在机构在 0 120 向推书机构在期间完成纵向推书动作 0 80 完成单摞推书 80 120 完成七摞推书 120 220 推头回退 220 36

13、0 推头不动 1 2 3 纵向送书机构的平面连杆运动线图 对机构进行高副低代并进行杆组分析得如下两个 级杆组和一个主动件 具体运动分析由于过于复杂 在此省略 杆组分析杆组分析 第三节第三节 送纸机构送纸机构 1 3 1 书本打包机 送纸机构 送纸机构的主要执行机构为连杆弹簧机构和凸轮机构 其机构简图如图所示 送纸机构送纸机构 1 3 2 送纸机构的工作原理 一 送纸机构工作原理 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 根据书本尺寸 每份包装纸的尺寸 700mm 400mm 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

14、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 二 送纸机构设计 送纸机构中的滚纸筒直径 D 50mm 可绕纸筒中心轴自由转动 凸轮运动规律与 横向送书机构的凸轮运动规律相似 故其轮廓与其相似 1 3 3 送纸机构对比 摩擦轮与不完全齿轮组合机构送纸如下图所示 一 运动原理 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 实现送纸 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 二 优点 空间构件灵活 简单 稳定性好 设计简单 缺点 经济性较差 三 方案选择 比较两个方案 选

15、用了第二个方案 因它结构简单 容易制造 装配 稳定性好 并 满足送纸要求 另外 由不完全齿轮对送纸的时间实现控制 与其它机构的配合度高 第四节第四节 裁纸机构裁纸机构 1 4 1 书本打包机 裁纸机构 工艺动作主轴转角工艺动作主轴转角 横向送书 150 340 送纸 200 360 70 折侧边 折两端上下边 折前角 180 340 裁纸裁纸 70 80 70 80 涂浆糊 贴封签 烘干 180 340 各机构运动要求 送纸机构对比机构送纸机构对比机构 由上表知裁纸过程中主轴转角为 70 80 为了防止从动件运动过程中产生冲击 要求推程时从动件运动规律按正弦规律变化 回程过程中仍旧按正弦加速度

16、规律设计凸轮 凸轮的最大推程为 50mm 设计凸轮从动件是直动型的 基圆半径 50mm 滚子半径 10mm 设计裁纸刀距离纸张 40mm 下图为从动件运动位移与凸轮转角关系 凸轮运动位移 转角示意图凸轮运动位移 转角示意图 所以通过上图 运用图解法可得凸轮轮廓线轮廓线及裁纸机构大致为如下机构 裁纸机构裁纸机构 1 4 2 凸轮参数计算 一 最大压力角 凸轮机构在运动过程中 其压力角 是不断变化的 为了观察机构压力角的变化 情况 以找出最大压力角 可对机构进行高副低代高副低代 换成低副机构加以观察 滚子中 心可视为从动件尖端 它与理论轮廓线形成高副接触 计算时可将某一位置时滚子中心与凸轮接触点的曲率中心分别代以转动副铰接一 个虚拟构件来代替高副 从而得到一个曲柄滑块机构 经作图计算 最大压力角为 36 5 30 38 二 最小曲率半径 校核实际轮廓线的最小曲率半径时 由 a min 滚子半径r min得最小曲率 半径 由高数公式 x2 y2 2 3 x y x y 并逐点求解得最小曲率半径 min 第五节第五节 折角机构折角机构 1 5 1 书本打包机 折上下边机构 一 折上下边机构的主