書包打包機課程設計(機械原理)

1、17/17目 錄1.緒論2 1.1、課程設計題目2 1.2、工藝動作分解2 1.3、設計要求42.課程設計題目分析4 2.1、總功能要求4 2.2、總功能分解4 2.3、書本打包機設計參數(shù)的選擇5 2.4、各部分執(zhí)行機構的設計5 2.5、書本打包機整體機構簡圖7 2.6、整個機構的運動循環(huán)圖73.各部分機構的設計83.1、各部分機構的簡圖83.2、各部分機構的設計方案說明94.執(zhí)行機構的設計和傳動比的計算9 4.1、電動機到主軸間的減速機構計算94.2、推書機構的連桿機構計算104.3、凸輪機構的計算125.課程設計心得體會166.參考文獻161.緒論 在人類的生產(chǎn)和生活中，需要使用各種機械設

2、備，用來減輕，或者代替人的勞動力，提高生產(chǎn)率，產(chǎn)品質(zhì)量和生活水平。隨著科學技術和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，計算機技術，電子技術和機械技術有機結(jié)合，機電一體化的實現(xiàn)，促進機械產(chǎn)品向高速，高效，自動化方向發(fā)展。 可見，人們對機械設計要求越來越高，所以我們大學生要帶著自己的設計理念從理論到實踐中去，努力設計出方便人類使用的產(chǎn)品，對社會作出貢獻。本文設計的產(chǎn)品是書本打包機，主要是用在印刷廠里，在大量的書本印刷出來后，將其以一定的數(shù)量為一堆，用牛皮紙將其包裝起來，以便于銷售和運輸。其中設計機構主要分為推書機構，送紙機構，裁紙機構，折邊機構，折角機構，涂漿糊、帖簽、烘干機構和傳動機構。在包裝過程中，幾個機構相互配合

3、而進行打包。本次設計涉及到的課程有：機械原理、機械原理課程設計、CAD等一些機械專業(yè)課程以及一些工具書。1.1課程設計題目課程設計題目：書本打包機書本打包機主要是用在印刷廠里，在大量的書本印刷出來后，將其以一定的數(shù)量為一堆，用牛皮紙將其包裝起來，以便于銷售和運輸。這種功能在很多地方都可以用到，比如：包糖機，飯盒包裝機等凡是涉及到要將東西分堆包裝的地方，都可以將其稍微改動即可用于其它地方。1.2工藝動作分解 設計書本打包機，在生產(chǎn)線上實現(xiàn)自動送書，用牛皮紙將一摞（5本）書打包成一包，并在兩端貼好標簽（圖1-1），包，封的工藝順序如圖1-2所示。 圖1-1圖1-2其工藝過程如下所述 ：（1）送書，

4、橫向送一摞書進入流水線。（2）推書，縱向推書前進到工位a，使它與工位bg上的六摞書貼緊在一起。（3）送紙。包裝牛皮紙使用整卷筒紙，由上向下送夠長度后進行裁切。 （4）繼續(xù)推書前進到工位b，在工位b處書摞上下方設置有擋板，以擋住書摞上下方的包裝紙，所以書摞被推到工位b時實現(xiàn)三面包裝，這一工序共推動ag的七摞書。 （5）推書機構回程，折紙機構動作，先折側(cè)邊將紙包成筒狀，再折兩端上、下邊。（6）繼續(xù)折前角。 （7）再次推書前進折后角。推書機構又進到下一循環(huán)的工序（4），此時將工位b上的書推到工位c。在此過程中，利用工位c兩端設置的擋板實現(xiàn)折后角。 （8）在實現(xiàn)上一步工序的同時，工位c的書被推至工位d

5、。 （9）在工位d處向兩端涂漿糊。（10）在工位e貼封簽。 （11）在工位f、g，用電熱器把漿糊烘干。 （12）在工位h，人工將包封好的書摞取下。1.3 設計要求（l）書本打包機一般至少包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構在內(nèi)的三種機構。 （2）畫出機器的運動方案簡圖與運動循環(huán)圖。擬定運動循環(huán)圖時，執(zhí)行構件的動作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個動作的配合，在時間和空間上不能出現(xiàn)干涉。 （3）設計凸輪機構，自行確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，計算凸輪廓線。 （4）設計計算齒輪機構。 （5）對連桿機構進行運動設計。并進行連桿機構的運動分析，繪出運動線圖。

6、（6）編寫設計計算說明書。 （7）學生可進一步完成機器的計算機演示驗證、凸輪的數(shù)控加工等。2.課程設計題目分析2.1 總功能要求用牛皮紙將一摞（5本）書包成一包，并在兩端貼好封簽。2.2總功能分解設計書本打包機，其總功能可以分解為以下幾個工藝動作：（1）推書機構：為間歇性運動，分為橫向、縱向運輸機構。這一動作可以通過兩個槽輪帶動連桿運動來實現(xiàn)。（2）送紙機構：采用橡膠摩擦輪通過摩擦來實現(xiàn)傳動。（3）裁紙機構：裁刀為間歇性的進給運動。由皮帶帶動齒輪，在齒輪上安裝一凸輪，凸輪連接連桿機構帶動裁刀將牛皮紙裁斷。（4）折邊機構：用凸輪帶動連桿來實現(xiàn)折上下邊的兩塊擋板同時運動。（5）折角機構：折后角用一

7、個凸輪機構來實現(xiàn)。書通過擋板時則實現(xiàn)折前角。（6）涂漿糊、帖簽、烘干機構：可以通過凸輪連桿帶動滑塊來實現(xiàn)。（7）電動機到主軸間的傳動機構：通過齒輪系的變速來實現(xiàn)各個機構應有的轉(zhuǎn)動速度。2.3書本打包機設計參數(shù)的選擇電動機：電動機是機器中運動和動力的來源，其種類很多，有點動機、內(nèi)燃機、蒸汽機、水輪機、汽輪機等。電動機結(jié)構簡單、工作控制方便、維護容易，一般機械上大多數(shù)采用電動機。電動機設計參數(shù)的選擇：1.類型：三相異步電動機；2.轉(zhuǎn)速：1600r/min 生產(chǎn)率：20摞/min 成品尺寸：長：180220mm；寬：130140mm；高：180220mm； 2.4各部分執(zhí)行機構的設計 所選執(zhí)行機構優(yōu)

8、缺點詳細比較機械形式優(yōu)點缺點帶傳動1）能起緩沖和吸振作用，可使傳動平穩(wěn)，噪聲小。2）過載時，帶在輪面上打滑，可以防止損壞其他零件，起安全保護作用。3）適用于兩軸中心距較大的場合。4）結(jié)構簡單，容易制造，維護方便，成本低廉。1）因為帶傳動受摩擦力和帶的彈性交形的影響，所以不能保證準確的傳動比。2）效率較低 齒輪傳動1）能保證恒定的瞬時傳動比，傳遞運動準確可靠。2）傳遞功率的范圍比較寬，可以從很小的功率直到幾萬馬力經(jīng)過磨齒的齒輪傳動圓周速度可達100米秒；3）機械傳動效率比較高，一般圓柱齒輪傳動效率可達98以上，而且使用壽命也較長。4）齒輪機構的結(jié)構緊湊，體積比較小。1）傳動噪音比較大，對沖擊比較

9、放敏感，不宜用在軸線距離較大的部件上。2）齒輪制造精度要求比較高，不能緩沖，高速傳動精度不夠是有噪音，無過載保護，相應的成本也比較高凸輪機構設計適當?shù)耐馆嗇喞€便可以獲得任意預定的運動規(guī)律而且結(jié)構簡單、緊湊。凸輪和從動件之間為高副接觸，壓強較大，易于磨損，一般只用于傳遞動力不大的場合。連桿機構運動副均為低副，可承受較大的載荷，利于潤滑，磨損較小，形狀簡單，便于制造。但原動件的運動規(guī)律不變可用改變構件的相對長度得到不同的運動規(guī)律由于連桿結(jié)構的運動必須經(jīng)過中間關鍵進行傳遞，因而傳遞路線較長，易產(chǎn)生較大的誤差積累，機械效率降低。在運動過程中，連桿及滑塊的質(zhì)心都在做變速運動，所產(chǎn)生的慣性力難以消除，

10、不宜用于高速運動。各部分機構的選用方案： 基本功能執(zhí)行構件工藝動作 機構執(zhí)行 推書滑塊或推板直線往復運動槽輪機構和連桿機構折上下邊平板擺動往復運動凸輪連桿機構折后角扇形輪往復回轉(zhuǎn)運動凸輪回轉(zhuǎn)機構折前角擋板固定擋板圖漿糊、貼標簽、烘干滑塊直線往復運動連桿或凸輪機構2.5、書本打包機整體機構簡圖2.6、整個機構的運動循環(huán)圖 坐標軸示意圖如下：3.各部分機構的設計3.1各部分機構的結(jié)構簡圖 順序依次是：推書機構送紙機構裁紙機構折邊機構折角機構涂漿糊、貼封簽、烘干機構電動機到主軸間的傳動機構3.2各部分機構的設計方案說明 （1） 橫縱向推書機構 曲柄連桿滑塊機構 方案優(yōu)點：比較熟悉，可以運用的比較好，

11、機構較簡單，分析較明確。 缺點：機構比較復雜，強度剛度難以保證。 （2）送紙機構： 方案優(yōu)點：結(jié)構簡單，要求的目的動作易于實現(xiàn)，功耗較小，經(jīng)濟實惠。 缺點：此機構是由摩擦力來實現(xiàn)送紙，壓輪使用時間長可能會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。 （3）裁紙機構：圖中所示的是可控擺動剪紙機構，帶輪和凸輪為一整體機構。帶輪轉(zhuǎn)動從而凸輪也一起隨之而轉(zhuǎn)動，再由凸輪的回轉(zhuǎn)帶動桿做上下往復運動，再通過連桿將運動傳遞到擺叉上，擺叉做一定角度的擺動，隨之帶動裁刀作前后的間隙運動，從而實現(xiàn)裁紙的目的。 方案優(yōu)點：結(jié)構簡單且操作性強。 缺點：間隙時間不易控制，機構的精度要求較高。 （4）折邊機構： 方案優(yōu)點：通過凸輪機構帶動連桿做間歇性的

12、上下運動，使得折紙板能較為準確的完成折邊任務。 缺點: 凸輪和從動件之間為高副接觸，壓強較大，易于磨損。 （5）折角機構：利用凸輪機構來實現(xiàn)折后角，然后當書本經(jīng)過擋板時實現(xiàn)折前角。 （6）涂漿糊、帖簽、烘干機構： 方案優(yōu)點：涂漿糊、貼封簽、烘干三個動作均由一個整體機構完成，工作效率較高，且結(jié)構簡單方便，比較經(jīng)濟。 缺點：裝漿糊，裝標簽都需要人工操作，很難時時掌控盒內(nèi)是否滿足機構工作的需要；涂漿糊機構中可能會出現(xiàn)漿糊涂抹不均勻的情況，而江湖容易隨刷子的擺動而溢出，易造成浪費；貼封簽機構中標簽的多少直接影響彈簧的彈力大小，容易造成漏貼。 （7）電動機到主軸間的傳動機構（減速機構）：由于電動機的轉(zhuǎn)速

13、太大，不適合各機構的轉(zhuǎn)速要求。所以必須經(jīng)過變速后才能適應主軸的轉(zhuǎn)速。通過直齒輪的減速機構來減速容易計算和安裝，且可以得到較為穩(wěn)定的傳動比。4.執(zhí)行機構的設計和傳動比計算 4.1電動機到主軸間的減速機構計算減速機構的示意圖如下： 由選定的數(shù)據(jù)：電動機轉(zhuǎn)速n1=1600r/min，主軸轉(zhuǎn)速n4=10r/min 可通過計算得到各個齒輪的齒數(shù)，傳動比為160。計算過程： =（z2*z3*z4）（z1*z2*z3）=160可?。?z1=24 z2=120 z3=60 z4=160 z2=15 z3=20 模數(shù)m=20 壓力角=20 4.2推書機構的連桿機構計算圖四 縱向推書機構運動簡圖圖四 縱向推書機構

14、運動簡圖1、推書機構的基本數(shù)據(jù)為了保證工作安全、臺面整潔，推書機構最好放在工作臺面以下。2、工藝要求的數(shù)據(jù) 書摞尺寸：寬度130140mm；長度180220mm；高度180220mm。推書起始位置：表中數(shù)據(jù)。方案（mm）（mm）（mm）（mm）( o )（mm）( o )( o )（mm）( o )( o )( o )(kg)11103006501001002004045101201001405推書行程：400mm。推書次數(shù)(主軸轉(zhuǎn)速)： (100.1)rmin。（電動機轉(zhuǎn)速：1600r/min)主軸轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)：14。3、縱向推書運動要求 （1）推書運動循環(huán)：整個機器的運動以主軸回轉(zhuǎn)一周為

15、一個循環(huán)周期。因此，可以用主軸的轉(zhuǎn)角表示推書機構從動件(推頭或滑塊)的運動時間。 推書動作占時13周期，相當于主軸轉(zhuǎn)120 o； 快速退回動作占時小于13周期，相當于主軸轉(zhuǎn)角100 o； 停止不動占時大于13周期，相當于主軸轉(zhuǎn)角140 o。具體的每個運動時期內(nèi)縱向推書機構從動件的工藝動作與主軸轉(zhuǎn)角的關系如下表所示： 主軸轉(zhuǎn)角推書機構執(zhí)行滑塊的動作主軸轉(zhuǎn)角推書機構執(zhí)行滑塊的動作推單摞書前進滑塊退回推七摞書前進，同時折后角滑塊停止不動如圖五所示為推書機構運動循環(huán)圖（2）推書前進和退回時，要求采用等加速、等減速運動規(guī)律。4.3凸輪機構的計算 4.3.1裁紙機構的凸輪分析要使裁刀間歇性的進給運動，就必

16、須利用凸輪輪機構來實現(xiàn)。設計的凸輪機構如下圖所示：裁刀的進給距離與擺叉的擺動角度有關，由圖可看出滾子從動件的上下運動距離為OA，于是OA的長度可通過擺叉的所擺動的角度來計算。 4.3.2折邊機構的凸輪分析 由凸輪的轉(zhuǎn)動帶動滾子從動件上下運動，而凸輪的輪廓設計要通過折紙板的擺動角度來確定。假設折紙板的長度為L，最大擺動角度為，則滾子從動件所在的桿端A的運動距離可根據(jù)來計算。其距離為h=Lsin(90-)。假定該凸輪的基圓半徑為R，滾子從動件的半徑為r。設彈簧B到O的距離為S，則滾子從動件的推程為H（與S、r、R、h有關的代數(shù)式）。該機構的示意圖如下： AOB所夾的大于180的角為（-）。 AOB

17、所夾的小于180的角為。滾子從動件的運動線圖如下： 運動擬定：通過凸輪的轉(zhuǎn)動控制搖桿的擺動角度，用杠桿放大原理進行行程的放大，當凸輪達到最大推程時，杠桿把書剛好退到b的位置，而當回程到基圓時，凸輪近休，杠桿間歇停止140，等待系統(tǒng)的下一周期循環(huán)。優(yōu) 點： 杠桿結(jié)構簡單，加工和安裝比較方便，加工成本低，容易控制和調(diào)節(jié)，運動清晰明了，可滿足運動要求。缺 點： 杠桿的承載力不大，容易索性變形，杠桿結(jié)構運動擺幅大，占空間，效率低，凸輪加工難，易磨損，成本高。4.3.3涂漿糊、貼封簽、烘干機構的凸輪分析1）貼標簽工藝是在剪紙過程之后完成的，其工作時間為180340之間。2）凸輪從動件在推程時按等速運動規(guī)

18、律，設計其行程為h，凸輪機構的壓力角為。設凸輪基圓半徑為R，滾子從動件的半徑為r，通過彈簧的作用使?jié)L子從動件貼緊凸輪表面。從動件的推程可通過彈簧、連桿移動副的移動距離來計算。凸輪及從動件的位移線圖如下：4.3.4各工作阻力的數(shù)據(jù)（1） 每摞書的質(zhì)量為4.6kg，推書滑塊的質(zhì)量為8kg。（2） 橫向送書機構的阻力可假設為常數(shù)，相當于主軸上有等效阻力矩4Nm。（3） 送紙、裁紙機構的阻力也假設為常數(shù)，相當于主軸上有等效阻力矩6Nm。（4） 折后角機構的阻力，相當于四摞書的摩擦阻力。（5） 折邊、折前角機構的阻力總和，相當于主軸上受到等效阻力矩，其大小可用機器在縱向推書行程中（即主軸轉(zhuǎn)角從轉(zhuǎn)至范圍中）主軸所受縱向推書阻力矩的平均值表示為: 6 其中大小可由下式求出： 式中，為推程中各分點的阻力矩的值；n為推程中的分點數(shù)。（6） 涂漿糊、貼封簽和烘干機構的阻力總和，相當于主軸上受到等效阻力矩，其大小可用表示為 85課程設計心得體會 為期一周的機械原理課程設計結(jié)束了，但它卻是一次難忘的經(jīng)歷，從最初的熱情高漲，到中間過程中的失落，以及最后的喜悅感，成就感，可謂一波三折。 的確，課程設計挺難的，它是一個將你所學的知識展現(xiàn)出來的過程，簡單地說，就是學以致用，正是通過這個過程，來檢驗你