包书机说明书.doc

机械原理课程设计书本打包机（一）书本打包机说明书一、 设计题目设计书本打包机，在连续生产线上实现自动送书，用牛皮纸将一摞（5本）书包成一包，并在两端贴好标签，如图1所示。图1 书本打包机的功用书摞的包、封过程工艺顺序及各工位布置分别如图2、3所示：1.送书。横向送一摞书进入流水线。2.推书。纵向推一摞书前进到工位a，使它与工位bg上的六摞书贴紧在一起。3.送纸。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ag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11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。图2 包、封工艺顺序图3 包、封工位布置（俯视图）图4所示为由总体设计规定的各部分的相对位置和有关尺寸。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，为工作台面距主轴的高度，（x，y）为主轴的位置坐标，（）为纸卷的位置坐标。图4 打包机各部分的相对位置及有关尺寸和范围书本打包机具体技术要求为：1.机构的尺寸范围A=2000mm，B=1600mm。工作台面位置=400mm主轴位置x =10001100mm，y =300400mm；纸卷位置=300mm，=300mm。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.工艺要求的数据书摞尺寸：宽度a=130140mm；长度b=180220mm；高度c=180220mm。推书起始位置=200mm。推书行程H=400mm。推书次数（主轴转速）n=(100.1)r/min。主轴转速不均匀系数1/4。纸卷直径d=400mm。每个运动时期纵向推书机构从动件的工艺动作与主轴转角的关系见下表1：主轴转角推书机构执行滑块的工作主轴转角推书机构执行滑块的动作0 8080 120推单摞书前进推七摞书前进，同时折后角120 220220 360滑块退回滑块停止不动表1 纵向推书机构工艺动作与主轴转角的关系3.纵向推书运动要求（1）推书运动循环：整个机器的运动以主轴回转一周为一个循环周期。因此可以用主轴的转角表示推书机构从动件（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120；快速退回动作占时小于1/3周期，相当于主轴转角100；停止不动占时大于1/3周期，相当于主轴转角140。图5为推书机构运动循环图：图5 纵向推书机构运动循环图（2）推书前进和退回时，要求采用等加速、等减速运动规律。4.其他机构的运动关系见表2。工艺动作主轴转角工艺动作主轴转角横向送书折侧边，折两端上下边，折前角涂浆糊,贴封签,烘干150 340180 340180 340送纸裁纸200 360707080表2 其他机构运动要求二、 设计任务1.根据给定的原始数据和工艺要求，构思并选定机构方案。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.编写设计计算说明书。7.学生可进一步完成书本打包机的计算机演示验证、凸轮的数控加工等。三、 设计提示1.此题包含较丰富的机构设计与分析内容，教师可以根据情况确定学生全部或部分完成该题设计任务，也可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。（二）机构动作过程1、机构动作分解：（1）纵向推书机构（2）送纸机构（3）裁纸机构（4）变速机构*（5）包书机构*（6）标签机构2、各个机构实现方案：（1）纵向推书机构方案1：带凹槽的圆柱凸轮摇杆机构运动原理：当具有凹槽的圆柱凸轮回转时，其凹槽通过嵌于凹槽的滚子迫使杆3带动杆2作往复摆动，从而控制推板进退.优点：机构紧凑，通过设计凸轮的凹槽可较精确控制推板的运动过程。缺点：凸轮的凹槽与滚子易损坏与变形，相对来说占较多空间.方案2：凸轮摇杆机构运动原理：运用凸轮的轮廓特点实现杆1的特定的规律运动，从而使杆3形成复合的摇摆，带动推板做来回运动。优点：机构紧凑，能实现停留运动和匀加速推程、匀加速退回等的复杂的运动。凸轮容易控制和调节。缺点：受力小，杠杆的承载力不大，容易索性变形，杠杆结构运动摆幅大，占空间，效率低，凸轮易磨损，成本高。方案3：弧形导杆连杆机构运动原理：摇杆4做圆周运动带动弧形导杆摆动，进而导致杆3带动杆2摆动，使推板实现进退运动.优点：推板轻松实现推板的急进与后退停滞动作，滑块的摆动可与主轴的摆动同步，从而使动作更精确缺点：整体安装调配与弧形导杆的制造要求高精度与主轴的转动同步。小结：纵向推书机构我选择方案3，因其滑块的转动可模拟主轴转动，达到与主轴转动同步的效果，而其它2个方案显然在这方面无法匹敌；而且相对与两个凸轮来说，弧形导杆在工艺要求方面比较低.（2）送纸机构方案1：凸轮连杆机构运动原理：主动轮为偏心凸轮。凸轮的转动带动滑轮8上下摆动，通过连杆2.3的传动带动4上下运动，推杆4推动从动摩擦轮上下运动，致使主动摩擦轮与从动摩擦轮之间产生脱离-磨合的运动循环，控制纸张的传送.优点：机构紧凑，较易控制与调节，凸轮能很好得地完成预定动作。缺点：摩擦轮在上下的运动循环中容易造成轮与纸的摩擦损失，且由于主动摩擦轮一直与纸张摩擦，对于纸张的动作控制准确度不高.方案2：槽轮与不完全槽轮的组合运动原理：不完全槽轮为主动轮，槽轮作为摩擦轮，随着不完全槽轮的转动，槽轮做间歇运动，只有当不完全齿轮唯一的齿转动到与槽轮的齿轮接触时槽轮才转动，从而实现通过控制不完全齿轮的圆周运动达到控制送纸的功能.优点：动作精确，控制简单方便，结构紧凑，占用空间小。缺点：槽轮机构较复杂，制造不容易，与不完全齿轮的配合度有很高的精度要求。小结：送纸机构选择方案2，其相对于方案1有很好的动作精确度，控制简单方便，摩擦损失小，但是工艺要求更高.（3）裁纸机构方案1：凸轮机构运动原理：凸轮的作用就是利用凸轮的轮廓特点实现弹簧的压缩与释放运动。当推程达到一定程度时，弹簧另一端的刀头就会切割牛皮纸，之后就退回到低位。优点：机构简单，能简易地完成裁纸运动。缺点：凸轮的制造有一定困难。方案2：齿轮滑块组合机构运动原理：利用齿轮的传动来获得一定速度与运动轨迹，轮系的转动致使滑块左右摆动带动刀片前后运动以裁剪牛皮纸.优点：承载力大。缺点：运动控制不精确机构较复杂。小结：裁剪机构采用方案1，方案1结构简单，凸轮机构对于运动的控制有较高精确度.（4）变速机构方案1：定轴轮系减速运动原理：发动机主动齿轮通过传动比实现变速运动。由于一般定轴轮系传动比较小，所以可以通过多级齿轮减速，达到转速要求。优点：机构稳定，承载力大，齿轮造价低。缺点：体积大，占用生产面积或者生产空间大。方案2：周转轮系减速运动原理：利用周转轮系的大传动比实现减速运动。优点：占用空间小。缺点：机构比较复杂。方案3：涡轮蜗杆（图略）运动原理：发动机通过转轴把转动传到蜗杆，利用蜗杆大的传动比通过涡轮达到转速要求。优点：蜗杆是连续的传动,传动时平稳,振动,冲击和噪声均很小.并能以单级传动获得较大的传动比,机构紧凑。缺点：摩擦较大,易发热升温,磨损较快。小结：（4）变速机构一般情况下都用定轴轮系减速箱，但是在有空间要求的情况下，为保证符合空间要求，所以采用周转轮系减速。（5）包书机构（6）标签机构（三）机构系统的