全自動(dòng)翻書(shū)機(jī)說(shuō)明書(shū)

1、令配卷預(yù)HefeiUniversity機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽題目：自動(dòng)翻書(shū)機(jī)系別：機(jī)械工程系專(zhuān)業(yè)：10級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化成員：楊兆曜：32喻松林：19李珍：35王學(xué)良：31干震宇：25指導(dǎo)老師：王錫明2012年11月28日目錄第1章自動(dòng)翻書(shū)機(jī)設(shè)計(jì)背景與分析-3-.摘要-3-.設(shè)計(jì)背景-3-.設(shè)計(jì)分析-4-第2章自動(dòng)翻書(shū)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)-5-.摩擦式翻書(shū)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)-5-凸輪1部分設(shè)計(jì)-5-凸輪2部分設(shè)計(jì)-7-兩個(gè)凸輪裝配示意圖-8-摩擦塊材料的選擇-8-.翻書(shū)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)-9-翻書(shū)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理-9-翻書(shū)桿機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)的配合-9-翻書(shū)桿機(jī)構(gòu)的三維效果圖-10-翻書(shū)桿機(jī)構(gòu)材料的選擇-10-翻書(shū)桿

2、機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速器的選擇-10-.夾板機(jī)構(gòu)及托架機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)-12-夾板整體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)-12-托書(shū)架的設(shè)計(jì)-14-可移動(dòng)書(shū)夾的設(shè)計(jì)-14-腳踏板及連桿的設(shè)計(jì)-15-托架機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)-16-第3章自動(dòng)翻書(shū)工作流程圖-17-第4章自動(dòng)翻書(shū)機(jī)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)-18-采用腳踏驅(qū)動(dòng)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的方式-18-采用摩擦式翻書(shū)方法-18-價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便-18-翻書(shū)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)電壓較低-19-第5章自動(dòng)翻書(shū)機(jī)市場(chǎng)分析-19-第6章自動(dòng)翻書(shū)機(jī)設(shè)計(jì)總結(jié)-20-參考文獻(xiàn)-21-第1章自動(dòng)翻書(shū)機(jī)設(shè)計(jì)背景與分析.摘要我們?cè)O(shè)計(jì)的適用于經(jīng)常從事樂(lè)器演奏工作，且工作時(shí)不方便用手進(jìn)行翻閱書(shū)籍及樂(lè)譜的人員，還包括手部殘

3、疾的殘疾人士的自動(dòng)翻書(shū)機(jī)。整套裝置由一個(gè)電機(jī)及腳踏板驅(qū)動(dòng)，完全由機(jī)械結(jié)構(gòu)控制，能夠自動(dòng)翻頁(yè)過(guò)程，并且可以適用于絕大多數(shù)的書(shū)籍翻頁(yè)。本文首先對(duì)市場(chǎng)上較為成熟成熟的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析、研究，提出我們的總體設(shè)計(jì)方案，再對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì)方案、制作方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹，最后做出總結(jié)、評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞：自動(dòng)翻書(shū)機(jī)電動(dòng)機(jī)腳踏板翻頁(yè).設(shè)計(jì)背景如今的市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了一些自動(dòng)翻書(shū)機(jī)構(gòu)。最著名的如日本Sony公司推出的BooktTime和適用于樂(lè)隊(duì)指揮者的翻頁(yè)器等。目前翻書(shū)機(jī)或翻譜儀常用的取紙方式大概有以下幾種：1、吸頁(yè)方式：采用流體力學(xué)原理，利用大氣壓來(lái)進(jìn)行取紙,但這種方式時(shí)間久之后取紙效果就比較差，機(jī)構(gòu)也比較龐大，效

4、果并不理想。2、定紙方式：即做若干翻書(shū)桿，每個(gè)翻書(shū)桿負(fù)責(zé)翻一頁(yè)書(shū)這種翻書(shū)機(jī)構(gòu)成功率是百分之百的,卻比較差。但是由于翻書(shū)桿有限，應(yīng)用程度這些機(jī)構(gòu)大多數(shù)都可以直接由機(jī)械結(jié)構(gòu)控制，由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，成本較低?；谝陨蟽蓚€(gè)方面的分析，我們?cè)O(shè)計(jì)一種應(yīng)用于普通書(shū)籍和樂(lè)譜的自動(dòng)翻書(shū)機(jī)。其具有體積小，成本低，兼容性較好等優(yōu)勢(shì)，具有一定的市場(chǎng)空間。.設(shè)計(jì)分析1、設(shè)計(jì)要求：全機(jī)械結(jié)構(gòu)控制，利用一個(gè)電機(jī)和腳踏板驅(qū)動(dòng)各類(lèi)齒輪、桿等機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確有效的翻書(shū)運(yùn)動(dòng)。做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，體積合適，并應(yīng)考慮到制造工藝要求、材料強(qiáng)度等因素，使方案真實(shí)合理，可實(shí)際執(zhí)行。具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將在下面的設(shè)計(jì)部分給出。2、設(shè)計(jì)中，所有齒輪

5、均采用標(biāo)準(zhǔn)備參數(shù)，各連桿、梢輪、凸輪、機(jī)架等結(jié)構(gòu)均根據(jù)工件制造加工工藝及材料強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)。3、在設(shè)計(jì)中我們還應(yīng)考慮一下因素：A、將任何一種書(shū)放置好以后，能夠保證固定在儀器上不會(huì)掉下來(lái)或者自動(dòng)合上。并且能方便固定與取下。B、翻頁(yè)速度：最初設(shè)計(jì)對(duì)翻頁(yè)速度不加什么要求，但是不能過(guò)慢，通過(guò)電動(dòng)機(jī)與腳踏板的驅(qū)動(dòng)，應(yīng)該在較短時(shí)間之內(nèi)完成一次翻頁(yè)。并且翻完頁(yè)后要能回到初始位置，保證下一頁(yè)的順利翻成。C、兼容性：比較起不同的書(shū)本，應(yīng)該都可以實(shí)現(xiàn)翻頁(yè)。D、紙張保護(hù)：選擇合適的摩擦塊材料，不能對(duì)書(shū)本有太大的磨損，否則會(huì)損壞書(shū)本。第2章自動(dòng)翻書(shū)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).摩擦式翻書(shū)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，我們采用摩擦式翻書(shū)機(jī)構(gòu)。

6、該機(jī)構(gòu)主要模擬人手翻書(shū)動(dòng)作，由兩部分構(gòu)成：摩擦取頁(yè)，轉(zhuǎn)動(dòng)桿翻頁(yè)。兩個(gè)動(dòng)作分先后進(jìn)行。為實(shí)現(xiàn)該動(dòng)作，我們將采用兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)完成。凸輪1部分設(shè)計(jì)凸輪1在凸輪半徑增大時(shí)，推動(dòng)摩擦塊向右運(yùn)動(dòng)，翻動(dòng)書(shū)頁(yè)，使書(shū)翻起一定高度，從而方便翻書(shū)擺桿插入進(jìn)行翻頁(yè)。因此凸輪一的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，其簡(jiǎn)圖為：三維效果圖如下:摩擦塊在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸時(shí)，要考慮的一個(gè)非常重要的參數(shù)是壓力角。在實(shí)際中為了提高機(jī)械效率、改善傳動(dòng)性能，我們要保證%maxwla,對(duì)于擺動(dòng)從動(dòng)件】=4045。此翻書(shū)機(jī)構(gòu)中應(yīng)選取較小的基圓半徑。這時(shí)可考慮按許用壓力角要求求出。根據(jù)檔書(shū)板的位置我們已確定凸輪中心從動(dòng)件導(dǎo)路的偏置方位正確，偏據(jù)e已選定，

7、根據(jù)公式tan取=【般應(yīng)使tan口具體實(shí)際取值，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)后根據(jù)摩擦起頁(yè)的實(shí)現(xiàn)情況取定。凸輪大徑與小徑長(zhǎng)度之差即是摩擦塊在頁(yè)面上平動(dòng)的距離，此距離也應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)后才能得出較好的數(shù)值，初步設(shè)計(jì)3到4厘米。凸輪2部分設(shè)計(jì)凸輪2的作用控制摩擦塊旋轉(zhuǎn)的角度。凸輪2從基圓轉(zhuǎn)向大圓位置時(shí)，壓下摩擦塊，為凸輪1水平推動(dòng)摩擦塊做準(zhǔn)備。當(dāng)凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)到基圓位置，水平推動(dòng)動(dòng)作結(jié)束后，凸輪2半徑變?yōu)榛鶊A半徑，使得摩擦塊上升，脫離書(shū)本。如果需要達(dá)到這種效果，需要兩種凸輪配合好，所以需要滿(mǎn)足一下條件：（32=%2,這樣，能保證滑塊落在頁(yè)面上即開(kāi)始平動(dòng)，而在平動(dòng)完成時(shí)能立即離開(kāi)頁(yè)面，從而最大程度節(jié)省了翻頁(yè)時(shí)間，提高工作效率。凸

8、輪2的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：三維效果圖如下:兩個(gè)凸輪裝配示意圖摩擦塊材料的選擇在選擇摩擦塊材料的時(shí)候，我們需要考慮到摩擦塊自身的摩擦系數(shù)以及書(shū)本的摩擦系數(shù)。由于不同的書(shū)本紙張的摩擦系數(shù)不同，所以我們盡可能的選擇摩擦系數(shù)較大的摩擦塊材料。這里我們選用硅橡膠。有機(jī)硅橡膠是由線性聚硅氧烷混入補(bǔ)強(qiáng)填料，在加熱加壓條件下硫化生成的特殊合成彈性體。它完美地平衡了機(jī)械性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，因而能滿(mǎn)足今天許多苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合要求。而且橡膠自身的表面粗糙程度很大，所以我們選用硅橡膠作為摩擦塊的材料。.翻書(shū)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)翻書(shū)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理翻書(shū)桿固定在托板上，當(dāng)摩擦翻頁(yè)機(jī)構(gòu)將頁(yè)面翻起一定高度后，翻書(shū)桿能轉(zhuǎn)入空隙中插入并帶動(dòng)頁(yè)面，最終

9、完成翻頁(yè)過(guò)程。翻書(shū)桿由齒輪，皮帶輪（黃色翻書(shū)桿上方的皮帶輪，小輪與皮帶、電動(dòng)機(jī)及減速器未畫(huà)出）進(jìn)行傳動(dòng)。我們選擇合適的傳動(dòng)比，保證翻書(shū)桿的運(yùn)動(dòng)周期與凸輪的周期相同，從而達(dá)到同步的目的。翻書(shū)桿機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)的配合好片翻書(shū)桿機(jī)構(gòu)的三維效果圖皮帶輪交錯(cuò)齒輪傳動(dòng)凸輪部分同時(shí)為了保證轉(zhuǎn)動(dòng)周期一致，其傳動(dòng)比為1:1,我們用了2個(gè)斜齒輪交錯(cuò)軸傳動(dòng)來(lái)保證傳動(dòng)比以及傳動(dòng)方向的改變。翻書(shū)桿機(jī)構(gòu)材料的選擇考慮到此翻書(shū)機(jī)構(gòu)的重量不能太重，所以我們選擇較輕的工程塑料來(lái)制作翻書(shū)桿機(jī)構(gòu)的零件包括各連桿、齒輪、凸輪等，這樣大大減輕了翻書(shū)桿機(jī)構(gòu)的重量，使得此翻書(shū)機(jī)更加的輕便。翻書(shū)桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速器的選擇由于此翻書(shū)機(jī)構(gòu)需要在只

10、用一個(gè)電機(jī)的情況下必須同時(shí)帶動(dòng)數(shù)個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，故需要較大的扭矩，并且考慮到輕便等因素不能選用交流電機(jī)，所以經(jīng)過(guò)考量和查閱資料，我們最終選定了ZGB37RH171i-530(M速直流電機(jī)，該直流減速電機(jī)24W的輸出功率和30r/min的轉(zhuǎn)速及15kg-cm的力矩足以滿(mǎn)足我們機(jī)構(gòu)中的動(dòng)力需要。下面是此電機(jī)的相關(guān)參數(shù)：ZGB37RH術(shù)手BtrbdudalQaia電(tVMt里cAE12V12V：I2V12V12V24V24VMVMY24V用茸型號(hào)祝m軸出(w售M.I舒H常m；7R第H打”利曲浦也也Ricdkriiai故腳1/171國(guó)71L/W1.31Lri1/171rw19Ml由輪軸K型Leiig

11、tibmn195!9.526S54_5H3班加，X5猿$U5空就婀黑川即1|1534)1(2002030&a10&M立事速2d|貨即擊ias21工加1融144270140款定力擔(dān)心出【帆歸”.加15IS1QBinO.1515I0J,JJ9JM定電詼口注HCum:nlfA1mp.u1114箝人器LUIM13.夾板機(jī)構(gòu)及托架機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)夾板整體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)翻書(shū)夾，通過(guò)踩動(dòng)腳踏板控制夾子的夾緊與放松，從而配合翻書(shū)機(jī)構(gòu)的反書(shū)動(dòng)作，從而達(dá)到，摩擦翻頁(yè)一一連桿翻書(shū)一一松開(kāi)夾子一一夾緊夾子整個(gè)翻書(shū)過(guò)程的流暢進(jìn)行。細(xì)節(jié)效果圖:翻書(shū)夾二維示意圖如下:翻書(shū)前：翻書(shū)中:托書(shū)架的設(shè)計(jì)此托書(shū)架的作用在于放置書(shū)本以便于固定書(shū)

12、本，中間鏤空方便書(shū)背的放置，兩邊鏤空是為了按裝可移動(dòng)書(shū)夾，以便于實(shí)現(xiàn)不同大小書(shū)籍的翻頁(yè)過(guò)程?？梢苿?dòng)書(shū)夾的設(shè)計(jì)為了保證書(shū)本放在托書(shū)架上的時(shí)候便于固定，且適用于不同大小的書(shū)本，同時(shí)要較好的配合整個(gè)翻書(shū)過(guò)程，所以在夾書(shū)板機(jī)構(gòu)的的上面安裝兩個(gè)可移動(dòng)書(shū)夾，用于實(shí)現(xiàn)以上目的。眩與+t市4t：架腳踏板及連桿的設(shè)計(jì)為了適應(yīng)不同年齡段或者處于不同姿勢(shì)（站姿或坐姿）的人群，我們特意設(shè)計(jì)了可伸縮式的連桿來(lái)控制翻書(shū)夾。同時(shí)為了考慮攜帶方便及重量輕便等因素，我們決定采用鋁合金作為材料，鋁合金密度低,但強(qiáng)度比較高，接近或超過(guò)優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用，使用量?jī)H次于鋼

13、。腳踏板I托架機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)為了配合腳踏板控制書(shū)夾張緊，托架部分的連桿同樣采用伸縮式的，材料依然采用鋁合金以達(dá)到輕便、簡(jiǎn)潔的目的。第3章自動(dòng)翻書(shū)工作流程圖開(kāi)始口踩下腳踏板|夾書(shū)夾松開(kāi)V電機(jī)啟動(dòng)摩擦塊帶起書(shū)頁(yè)翻書(shū)桿執(zhí)行翻書(shū)動(dòng)作摩擦塊回到起點(diǎn)7松開(kāi)腳踏板夾書(shū)夾夾緊電機(jī)停止一次翻書(shū)過(guò)程結(jié)束第4章自動(dòng)翻書(shū)機(jī)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)采用腳踏驅(qū)動(dòng)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的方式本自動(dòng)翻書(shū)機(jī)產(chǎn)品采用腳踏驅(qū)動(dòng)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化的自動(dòng)翻書(shū)的目的，與市場(chǎng)上全自動(dòng)的翻書(shū)機(jī)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，且價(jià)格低廉，更加適用于普通大眾人群。采用摩擦式翻書(shū)方法目前市面上的一些自動(dòng)翻書(shū)機(jī)的取頁(yè)方式一般是真空泵吸紙方式和靜電吸紙方式

14、，不僅機(jī)構(gòu)復(fù)雜，且價(jià)格昂貴，我們采用的摩擦翻書(shū)的模式，采用的摩擦塊材料為自身摩擦性能相當(dāng)好的硅橡膠，不進(jìn)減小了對(duì)紙張的損害，同時(shí)價(jià)格低廉，也容易采購(gòu)。價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便相比市面上的其他類(lèi)似產(chǎn)品，本產(chǎn)品具有很大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，大部分零件、機(jī)構(gòu)采用鋁合金和塑料作為材料，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的價(jià)格也很便宜（在45元左右），相比其他上千元的產(chǎn)品，我們具有很大的優(yōu)勢(shì)。翻書(shū)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)電壓較低此翻書(shū)機(jī)的翻書(shū)機(jī)構(gòu)中核心部分只有兩個(gè)凸輪的配合傳動(dòng)，再就是翻書(shū)桿與摩擦塊的配合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大部分為全機(jī)械傳動(dòng)，不易損壞，能長(zhǎng)時(shí)間使用。且驅(qū)動(dòng)電壓較低一一12V,用鋰電池完全可以勝任長(zhǎng)時(shí)間的驅(qū)動(dòng)。第5章自動(dòng)翻書(shū)機(jī)市場(chǎng)分析本次我

15、們做的是全自動(dòng)翻書(shū)機(jī)的設(shè)計(jì)，這個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)于廣大不方便翻書(shū)的人來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的福音。首先，像演奏時(shí)翻閱樂(lè)譜這個(gè)必不可少，這時(shí)不可能演奏一半去翻頁(yè)，樂(lè)譜也不能做的太大，這樣不方便查看。這時(shí)，自動(dòng)翻書(shū)機(jī)的功能就能體現(xiàn)了出來(lái)，它能幫助演奏者順利流暢的演奏一篇樂(lè)曲。因此，本次設(shè)計(jì)對(duì)于樂(lè)者有著意想不到的作用。其次，對(duì)于有手部殘疾的人也很重要。他們可以通過(guò)這個(gè)翻書(shū)機(jī)來(lái)幫助他們完成書(shū)籍的閱讀，了解并接觸國(guó)際最新產(chǎn)品信息，幫助殘疾人士自主閱讀?？梢哉f(shuō)，在生活上給他們帶來(lái)了很大的便利。由此可見(jiàn)，市場(chǎng)上對(duì)該翻書(shū)機(jī)的需求量還是較大的。而我們的設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求：第一該設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求，可以較好的完成自動(dòng)翻不同大小，

16、不同厚度的書(shū)籍的動(dòng)作。第二該設(shè)計(jì)全部由簡(jiǎn)單的零件組成，加工工藝要求不高，而且部分使用標(biāo)準(zhǔn)件，互換性好。第三，該設(shè)計(jì)成本低廉，廠家有一定的利潤(rùn)空間。第6章自動(dòng)翻書(shū)機(jī)設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)此次機(jī)械創(chuàng)新大賽一一自動(dòng)翻書(shū)機(jī)的設(shè)計(jì)，我們將課堂上學(xué)習(xí)的只是運(yùn)用到實(shí)踐中來(lái)。因?yàn)橐粋€(gè)好的創(chuàng)意，不僅可以讓我們確定我們的方向，還可以調(diào)動(dòng)我們團(tuán)隊(duì)中每個(gè)人的積極性。好的創(chuàng)意可以讓我找的我們所要研究的方向，同時(shí)，使我們不在那樣漫無(wú)目的的亂想，使我們的精力不再分散，讓我們可以更集中精力來(lái)對(duì)我們的創(chuàng)意進(jìn)行改進(jìn)和完善。與此同時(shí)，好的創(chuàng)意還可以調(diào)動(dòng)我們團(tuán)隊(duì)的積極性，因?yàn)閯?chuàng)意使我們團(tuán)隊(duì)的人想出來(lái)，經(jīng)過(guò)商議得來(lái)的，只有你的創(chuàng)意讓每個(gè)人都讓同才能讓別人同意。所以，好的創(chuàng)意