目 录目 录 1第一章 前言 11.1课题研究的意义 11.2 国内外研究概况 11.2.1 国外技术研究概况 11.2.2国内技术研究概况 21.3本课题研究的内容 4第二章 自动翻书机结构设计 52.1翻书动作方案确定 52.2搓纸机构 52.2.1机构选择 52.2.2 机构各部件设计及尺寸计算 72.3 压页机构 92.4 机体设计 10第三章 自动翻书机电气控制设计 113.1 电气控制电路设计 113.1.1电机选择 113.1.2 电气控制系统设计应注意的问题 113.1.3 电气控制线路设计 133.2 供电方式设计 153.2.1 插电工作方式 153.2.2 电池供电 163.3 遥控控制 163.3.1 红外遥控系统 173.3.2频分制多路红外遥控开关电路设计方案 173.3.3 红外发射电路设计 183.3.4 红外接收电路设计 19第四章 总结 21致 谢 22参考文献 2319第一章 前言1.1课题研究的意义电子读物大行其道的今天，仍有许多人偏爱纸质书籍，习惯是很难改变的，尤其是在你不想改变的时候随着时代的进步和科技的发展，人们对弱势群体的关注不仅仅在于丰富他们的物质生活，而且深入到怎么满足他们的精神需求。
对于双手残疾的朋友们来说，想要看书相对比较困难这是因为他们无法像正常人一样用手翻书虽然报刊杂志报道曾有残疾朋友历尽千辛万苦学会用脚翻书，但是书离眼睛的距离太远，不利于阅读虽然他们也可以选择用电脑和特质的鼠标阅读电子书，但是长时间面对电脑会对眼睛造成一定的伤害，而且不太经济，同样，对于双手被束缚的伤员来说翻书这样简单的动作也成为一个很不方便的事情于是，自动翻书机应需而生查阅现有的国内外自动翻书装置，发现有的是通过机械操纵实现翻书功能，有的是通过机电控制实现，但是控制电路比较复杂所以如果能在已有技术基础上设计一款结构简单紧凑、自动控制电路简单、可折叠易携带、价格低的翻书机，一定很有市场发展前景1.2 国内外研究概况1.2.1 国外技术研究概况目前正式走进市场的自动翻书机为数不多，最具代表是BOOK TIME 5000自动翻书机BOOK TIME 5000自动翻书机（如图1-1所示）是国外最具代表性的一款翻书机这台自动翻书机大小和21寸电视机相仿，适用于大部分规格的书籍，按钮控制翻页同时也具备自动模式，翻页间隔时间可随意调整价格高达3000美金此翻书机过于庞大，不够简便，而且价格过于昂贵，对于大部分人不能接受他的价格。
图1-1 BOOK TIME 5000自动翻书机图1-2远程控制的page-turner远程控制的page-turner（见图1-2）的特点： （1）根据纸质，薄厚自动调节 （2）可以选择直接操作，如果用户能操作远程控制器的按钮（或其他辅助装置），否则，自动扫描操作 （3）选择灯的明暗程度 （4）交流装置和环境控制单元同样可连接上 （5）此装置如果安装在架子上则可移动并且可以调节角度1.2.2国内技术研究概况国内对自动翻页机的研究较多，大体可分为以下三类[1]：（1）阅读架自动翻页机一种阅读架自动翻页装置，它包括一架板及其周边上的若干夹具，一在架板上角的弹片，一在架板上方中央的旋转头及其中间的一凹槽，两摆臂则以其后段活动轴接在凹槽中，其中第一和第二摆臂尾端各藉一拉持件分别固定在旋转头右、左侧的架板上，第一摆臂前端有一吸纸构件当吸纸构件吸纸时，即由旋转头使两摆臂同时转至架板另一侧，吸纸构件即松开纸，同时在拉持件作用下，使第一、二摆臂分别上、下移，以卡持已被翻之纸 （2） 脚踏式自动翻页谱架 在已有谱架的基础上，支脚上设踏板和滑轮组，斜置板的支撑面上设转轴，该轴上有摆杆和重锤，穿经滑轮组，一端与踏板连接，另一端与转轴固定。
下踩踏板，传动绳带动转轴，使摆杆由一侧翻转到谱板另一侧，松开踏板，重锤作用，摆杆回转，随即带动乐谱纸张翻页本实用新型实现脚动式自动翻页，可保证演奏者或指挥者的双手自始至终可用于演奏或指挥，结构简单，使用方便3）自动翻页器 本实用新型提供一种自动翻页器， 它是一个盒体 书刊展放在盒面上， 用真空吸盘吸附书页，靠旋臂带动书页偏转，旋臂是装在传动轴上，传动轴上还带有三只凸轮，其中一只凸轮与电磁铁连使轴偏转，一只凸轮带动真空泵使吸盘产生负压，另一只凸轮控制活动夹的张开和压紧电磁铁的控制，根据使用情况选配，供无手指功能的人和演奏、打字专业人员自动翻页此外还出现了很多专利和新型设计如王侃设计的自动翻书机[2]，采用自动控制电路控制前翻页、后翻页、复位等功能，对书页的幅面具有很好的适应性，调节方便吴永立、吴毓湘设计的自动翻页器[3]（专利申请号94227732），是一个盒体书刊展放在盒面上，用真空吸盘吸附书页，靠旋臂带动书页偏转，旋臂是装在传动轴上，传动轴上还带有三只凸轮，其中一只凸轮与电磁铁连接使轴偏转，一只凸轮带动真空泵使吸盘产生负压，另一只凸轮控制活动夹的张开和压紧电磁铁的控制，根据使用情况选配，供无手指功能的人和演奏、打字专业人员自动翻页。
李俊儒设计的自动翻页器[4]（专利号200520063162）包括书档、托书板和翻压臂，所述书档内设有齿轮机构、主电机，以及供齿轮机构作往返运动的引导机构；所述翻压臂的一端通过枢轴与齿轮机构活动枢接，另一端装有翻页轮，该翻页轮通过蜗杆与书档内的齿轮机构联动另外，翻压臂上还设有用于压书页的磁铁和用于检测页边的屋顶型反射镜，可以有效防止翻页过程中出现的重复翻页动作苏杰、闫洪波等设计的自动翻书器[5](申请号200620102963.0) 由载书台、控制箱组成载书台由电磁式书夹和载书板构成控制箱由吸纸装置、翻页装置（同步带、同步带轮、翻书棒）、电动机和控制电路构成1.3本课题研究的内容通过分析和借鉴现有的自动翻书机设计，本课题设计一种能够满足使用要求的结构简单、线路控制简单、体积较小易携带、可折叠、成本低廉的自动翻书机该翻书机应满足的技术要求为：（1）模拟人手翻书方式，提取一页2）书页进行180°翻转3）复位，并夹紧书4）可携带，可折叠；（5）自动完成翻书工作；（6）使用电路控制；（7）可使用电池工作，也可用插电方式工作；（8）可遥控控制第二章 自动翻书机结构设计2.1翻书动作方案确定自动翻书机的功能就是代替人手完成书页的翻转动作。
在翻书的过程中，人们主要完成的动作是把书页从一侧翻动到另一侧，即相当于在书页的移动过程中伴随着书页绕其装订边翻转180度本翻书机设计的动作过程为：左侧向右侧翻转书页时，用左侧搓纸机构搓左侧书页，当书页一半脱离原位置时，左侧的压页机构压住这侧其他的书页，防止多页翻转当书页接触右侧书页一半时，右侧侧的压页机构动作，压住新的书页，从而使左侧搓纸机构顺利的空回到原位置，准备下一次的翻页动作右侧向左侧翻书页，当书页一半脱离原位置时，右侧的压页机构压住这侧其他的书页，防止多页翻转当书页接触左侧书页一半时，左侧的压页机构动作，压住新的书页，从而使右侧搓纸机构顺利的空回到原位置，准备下一次的翻页动作本翻书机基本方案设计是使用搓纸机构和压页机构两个部分来完成以上动作过程，并用控制电路实现考虑到翻书机能够折叠，故每个机构都分为左右两个机构，以完成各侧的功能2.2搓纸机构搓纸机构主要是完成书页从一侧翻转到另一侧现有的许多翻书机在实现书页翻转功能时采用两种机构：捏纸机构和翻页机构我经过多次试验，发现只要搓纸块与书页之间的摩擦力达到一定范围，增加搓纸距离就可以将书页翻转过去这样就可以只用搓纸机构即可实现单张书页的移动、翻转。
2.2.1机构选择本翻书机翻书采用直线式推进方式能够实现往复直线运动的机构有很多，但是最常见的机构[6][7]是凸轮机构、曲柄滑块机构、螺旋机构、齿轮-齿条机构、链传动[8]，此外，现在市场上出现的工业直线执行器[9]也能实现直线运动六种机构的比较如下：表2-1 六种机构比较机构名称优点缺点凸轮机构几乎可以实现从动件的无限多种运动规律可以将凸轮的转动，变换为从动件的连续或间隙的往复运动或摆动凸轮从动件是高副接触，压强较大，易磨损，凸轮轮廓线的制造精度对动力影响很敏感凸轮副对材料的选用和加工以及热处理要求较高曲柄滑块机构连杆机构构件之间是转动低副连接，传动可靠，承载能力大，耐磨性好能实现多种运动形式的变换和多种运动规律的输出连杆机构中运动副元素多为圆柱面或平面，无需特殊机床加工，且加工精度容易得到保证机械效率低，有惯性力螺旋机构能将回转运动变换为直线运动运动准确性高，且有很大的减速比；工作平稳、无噪声，可以传递很大的轴向力结构简单，制造方便由于螺旋副为面接触，且接触面间的相对滑动速度较大，故运动副表面摩擦、磨损较大，传动效率较低齿轮-齿条机构承载大；移动速度中等制造、安装精度要求较高，因而成本也较高。
链传动链传动平均传动比准确,传动效率高，轴间距离适应范围较大传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声工业直线执行器易于接线；设计紧凑，适合在较小空间内使用；免维护；双向，可推动和拉动；坚固可靠；容易安装，运行仅需2条导线成本高本设计主要是结构简单紧凑、易操作、经济性好且考虑电气控制设计之后，选择曲柄滑块机构作为搓纸机构的动作机构曲柄滑块机构分为对心滑块机构和偏置曲柄滑块机构对心滑块机构中影响运动特性的尺寸参数是曲柄长度和连杆长度该机构的主要特征是：滑块行程H等于2倍曲柄长度2；当较小时，在连杆与曲柄重合成一直线区域附近，滑块运动缓慢，有一段近似停顿；在连杆与曲柄拉直成直线区域附近，滑块的最大速度显著增大，影响滑块运动的平稳性在偏置曲柄滑块机构中，滑块的行程大于2倍曲柄长度；当曲柄等角速度旋转时，滑块的往返行程快慢不同——推出方向的平均速度比收回方向的平均速度小在本设计中，刚好在推送和压页功能中要求尽可能平稳无冲击，偏置曲柄滑块机构满足这一要求而且偏置曲柄滑块机构的急回特性，可以节省辅助时间偏置曲柄滑块机构简图如图2-1所示图2-1 曲柄滑块机构在本设计中，翻页电机带动曲柄1旋转，曲柄1通过连杆2推动推杆3沿滑槽做往复直线运动，推杆3顶端的搓纸块随着推杆3的运动做搓纸和复位动作。
为适应厚薄不同的书本，在推杆和搓纸块之间安装有弹簧，弹簧力保证搓纸块与书页之间的摩擦力实现书页的翻转2.2.2 机构各部件设计及尺寸计算搓纸机构包括曲柄、连杆、推杆、搓纸块、弹簧本设计中搓纸块最大行程，偏距，连杆长度与曲柄长度的比值利用图解法设计该机构图2-2 曲柄滑块机构图解设计设计分析：在图2-2中 （2-1） （2-2）式（2-2）-（2-1）得 （2-3）式（2-2）+（2-1）得 （2-4）式（2-2）÷（2-1）得 （2-5）式（2-5）表明，曲柄轴心至滑块上两极限位置，的距离比值为常数由数学知，符合上述条件的点的轨迹必在某圆周上，该圆做法如下：段及其延长线上，按分别确定内分点和外分点，再以为直径作圆，该圆周上任意点至和的距离之比都等于，即符合上述给定条件的曲柄轴心必在该圆周上设计步骤：（1）作。