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书本自动打包机的设计含19张CAD图,书本,自动,打包机,设计,19,CAD
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书本打包机的设计目 录摘要1Abstract2第一章 绪论31. 选题背景32. 国内外发展过程31.国外32.国内4第二章 自动打包机的具体设计61. 设计任务61.1 毕业设计名称61.2 设计需要62. 毕业设计题目分析62.1 总功能62.2 功能分解7 2.3 暂定达到功能的措施.7 2.4 选定的工作参数.73. 推书机构的选择93.1 方案拟定93.2 方案选择比较103.3 槽形凸轮的具体设计于计算123.4 齿条齿轮的具体设计15 3.5 齿条齿轮的重合度校核.16 3.6 齿轮的强度校核.164. 其他零部件的设计与计算17 4.1 轴.17 4.2 键.19 4.3 连杆.19 5. 送纸机构的设计与计算 .18 5.1 原理分析.20 5.2 摩擦力检验. .21 5.3 纸张检测装置.21 6. 折角机构的设计与计算.22 6.1 简单包裹.22 6.2 折上页.22 6.3 折下页.23 6.4 折角与折边.23第三章 结论25参考文献26致谢27 书本打包机设计摘要：为了应对在日常办公中以及社会生产中，成批成量的纸张以及书本，本文根据所学知识和在日常的观察后，设计出更高效且更灵活的书本打包机。先对国内外关于打包机的形势做出分析后，结合各个参数要求设计出具体的机构，并做出其图纸。关键词：书本打包机、各机构、图纸。Design of book packing machineAbstract: In order to deal with a large number of papers and books in daily office and social production, this paper designs a more efficient and flexible Book packing machine according to the knowledge learned and after daily observation. After analyzing the situation of the packer at home and abroad, the specific mechanism is designed according to the requirements of each parameter, and the drawings are made.Key words: Book packer, mechanism, drawing. 第一章 绪论 在飞速发展的今天，工作效率成为了我们在工作时常见的字眼。追求效率的过程中就不能少了一些有助于我们提升质量的工具。书本打包机是在生产中比较常见的一种机器，而且发展到现在并不是只有书本纸张类的企业需要用到此类机器。就如上面所说，我国乃至世界目前进入了飞速发展的时期，所以对书本打包类机器的要求也得更进一步。为了应对这种趋势，先阶段的书本打包机也更具智能化，更能方便人们使用，性能更是朝着优越节能的方向持续发展。1.选题背景：几年以前，一本的较好的书籍，价格一般较为昂贵。在了解了市场的运作后我发现，很多企业为了节省成本，往往会采用人工包装的方式来批量出售书籍。这种方式虽然省钱，但大大降低了生产效率。站在工人的角度上来看也是对体力的一种考验，而且有时会发生包装质量层次不齐的情况。造成这种问题的原因归根结底还是打包类设备的高额输出，导致生产中的成本大大提升。虽然说对于工人或者是需求商来说这样减轻了压力，但是对企业来说，这无疑又是一笔巨大的开销。所以，我们需要找到一个价格更为低廉且质量过关的打包机，以最大限度的减少投资而带来更大的回报。为了适应市场的需要，设计的打包机需要满足以下几点：1、可以自主的调节速度，以应对各种工作上的需求。2、对于推书机构来说，最主要的急回性必须具备。3、凸轮以及齿轮的设计必须精准，各个零件之间的拜访必须合理，便于安装以及维修。解决以上三点问题，力求设计出一个更加完善的打包机，或对现在的打包类机器有帮助。打包机的发展对现代自动化的时代有着重要意义。对它的探索研究有助于它对快节奏生活的适应，与现代化的发展与时俱进。2.国内外的发展过程：1、 国外：由于在20世纪60年代前期聚丙烯材料得到了飞速的发展与应用，很多外国企业为了节省成本，提高效率，开始自主的研发打包类机器。在当时技术条件有限的环境中，美国和德国两大国家开始他们的探索，但是这些被善于学习的日本后来居上，直至20世纪七十年代的时候，起步相对于美国和德国较晚的日本成功研制出了全自动式的打包机，这无疑是打包行业的一个里程碑。到了2001年，日本的各个会社的总产量已经达到了90多万台，产值约为300多亿日元，约合人民币2亿元。日本凭借着这一优势更加迅速的发展，在当时几乎承包了亚洲地区的全部出口。而在这些会社之中，下岛株式会社更是赢家中的赢家，因为自身的条件本来就不错，再加上日本人容易吸收他国的经验，日本生产的打包机结构越来越简单且功能性越来越强，质量越来越可靠，在国际舞台上立于一个顶间位置。靠着这股势头，下岛株式会社在全世界三十多个国家建立了代理点，所售产品多达200多个。在同一时间并不是日本一家独大，美国这个上世纪的世界霸主，也在各个领域有了飞一般的发展。其中位于美国的公司就在打包机器上有了属于自己的成就。自从1913年开始就致力于研究打包技术，并且世界上多达一百个国家都由提供服务，他们相比于日本有着24小时快速配件制作运送的优势。众所周知，二战后的美国得到了更强大资源优势，借用优势，美国有着优于其他国家的强大生产力，其后应团队也是精英中的精英，在一次次的方案选择和实验比较后，美国所生产的机械对于同种类的更可靠，更耐用。虽然价格昂贵，但其性能依旧是各个企业所喜爱的。在德国，这个以严谨著称的国家所制作出来的产品更是让全球的公司抢手。其生产的百分之七十的产品都用于供国外出口，而且质量真的没话说，以至于后来许多别的产品都会冠上“百分比德国制造的”的头衔来提高自己的销量，到了2002年由德国生产的包装机器其收入已经突破了34亿多欧元，约合人民币280亿元。现在，由于高新技术产业和人工智能技术的运用，打包类机器也在朝着更加智能化、简单化方面持续发展，衍生出许多功能多样化的打包机械。就如日本结合了智能的技术制造出了电脑包装喷印机等。而且，现在的打包机并不是单一的功能，而是许多功能柔和为一体，像有部分机器融合了捆扎、收缩等功能，使得包装的过程更加集中、快捷，节省了大部分人力。在包装方面的新思路也是现阶段国外所探索的目标，经过这么多年的发展，已经实现了各个功能集结为一体化，进一步的探索在能源的使用方面。总而言之，打包机正像计算机一样，朝着更加多元化，方便化的方向持续发展，这也正是包装机制造技术在未来不断前行的一个趋势。2、 国内：就如历史所说，我国因为清政府的闭关锁国，导致我国的发展落后于西方诸国。在新中国成立后，我们认识到了落后就要挨打的道理，开始了一系列的自我探索。在过程中可谓是五味杂陈，但是天不负有心人，我们依靠着自己雄厚的实力和历史悠久的文化与精神，完成了一项又一项的目标，打包机就是其中一个小小的目标。中国的打包机自从改革开放后逐渐成型，也就是20世纪八十年代左右。相比于优先发展的日美等国而言，我国打包机最多诟病的还是质量差，可靠性差，并且产品的更新速度相对于其他国家来说太慢，对新材料、新技术的运用不完善，从整体来说“差”就是过去国产打包机的代言字。由于起步较晚，在前期制造的时候只能靠引进，加以研究再结合稍微一点创新，制作出我们自己的产品。但说实话这种做法首先受制于外国的打压，其次我国在当时的零件生产质量也不太好。这也是造成国内打包机在以前发展缓慢的原因之一。在不断的探索的过程中，我们终于发现了根本问题的所在。从那时开始，我国开始注重了问题的根本人才的培养。我国在进几年的努力后，逐渐变成了世界上的生产大国，每年的生产量在世界上是数一数二的，所以对包装工艺的需用也是非常庞大的。俗话说的好“肥水不流外人田”，面对这庞大的生产量，我们更不可能把打包用的工具转交给别人，但这种工作量又是对包装技术大的一个重大考验。但是经过党的不懈努力和人才的培养，“中国制造”正在向全世界展现他的魅力，就如现在肆虐全球的肺炎疫情来说，我国作为一个大国，其生产力和大国风范已经得到了世界上大部分国家的认同。从1976年以来，中国在探索的路上不断自我创新，不但客服了零件精度等问题，更让“依赖”变为了“提供”，这也使得打包类机器的制作，设计等方面得到了质的提升。如今的中国在打包机领域后来居上，青出于蓝而胜于蓝，跟随国际趋势，形成了自己完善的体系。这对国内大小企业来说无疑是一个福音，不仅节省了人工的成本更是使制造成本进一步降低，满足我国日益变快的生活节奏的需求。现在中国已经加入了“WTO”，会有更多的国外技术和理念进入到我们的视野，这无疑会对我们自主创新的产品造成一次巨大的冲击。如何度过这个难关，还需具备不断探索的精神，无论是设计、制作、还是销售上都做到精益求精。这样，会让骨子里本来就有奋斗精神的中国产品在世纪立于不败之地。确实，现在中国的产品和外国还有不小的差距，但这未免不是一个机遇，“生于忧患，死于安乐”只有迎着压力不断上前，我国打包机行业的发展才能朝着更辽阔的未来不断发展。第二章 自动打包机的具体设计1. 设计任务 1.1毕业设计名称 毕业设计名称：书本打包机 在书本生产或者纸张打印制造等方面，当大量的成品制作出来后，将其按照规定的数量为一组，用包装纸包装，目的是在运输或者销售上更方便一些。该产品在社会生活制造中比较常见，只要是需要将物品分批包装的功能时，都可用其调整后用于正常的生产。 1.2设计需要1） 该设备经查资料得知，市面上大多数的产品的构造一般由推书机构、送纸机构、折叠机构三大机构所组成。2） 根据需要，绘画出该机器运动时的运动方案简图和运动循环图。在制作运动循环图的过程中，各个构件动作始停位置可以视设计中的现状重叠安排，但是必须达到构件动作时工艺上的相互配合，原则上要求时间和空间两方面不可有干涉的情况发生。3） 通过计算，设计出需要的凸轮机构和齿轮机构。并检验凸轮、齿轮的曲率半径和压力角，并画出两者轮廓。4） 分析所需要的连杆机构，作出运动线路图。5）使用相关软件制作出凸轮的数控加工程序。2. 毕业设计题目分析 2.1总功能用包装纸将一定数量的物件包成一包。2.2功能分解 包装顺序图2.3暂定达到功能的措施根据功能的分解得出以下解决其功能的方式1） 推书机构：间歇运动，其中又有横向和纵向的运输机构。如若完成，暂定用两个槽轮带动着连杆让其运动来实现。可以用摩擦较大但不损坏产品的东西，利用摩擦力传动来实现。2） 送纸机构：可以用摩擦较大但不损坏产品的东西，利用摩擦力传动来实现。和推书机构一样，为间歇进给运动。解决方式暂定为用一齿轮和一凸轮两者轴连接，用齿轮带动着凸轮做间歇运动，同时在给凸轮配一连杆机构，连杆上安装裁剪刀，这样实现间歇性的牛皮纸的裁剪。3） 折边机构：暂定为靠凸轮和连杆让折边的两个板同时运动4） 折角机构：因为后角和前角折向不一样，后角可以用凸轮机构实现，前角视情况而定。 2.4选定的工作参数 打包机各部分的相对位置及有关尺寸和范围上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。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。1）尺寸：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。2） 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。3） 关于推书的要求：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。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：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 推书机构的运动循环图 推书前进和退回时，要求采用等加速、等减速运动规律。3.推书机构的选择 3.1方案拟定：由上两图可知推书机构在执行工作时，必须时等速直线运动且具备急回的特性。所以我暂拟定图3.1的运动方案。首先先对纵向推书机构进行讨论，就如文中2.3中推书机构的描述所示，这个机构首先腰实现间歇运动，其次还要保证书堆（纸堆）不倒，还要完成上述等速运动，快速复位。所以，我暂定用齿轮与齿条配合再利用凸轮连杆机构的传动。其具体运动过程：主轴带动着凸轮一起做等角速度的运动，这时连杆由于凸轮的特性，可以间歇性的做来回摆动，再连杆的末尾连接齿条齿轮机构，就可实现间歇性的来回运动。图3.1所示参数，、 图3.1推书机构运动简图3.2方案选择比较 由上述可知我们只需要能找到直线往复运动的最合理机构即可，在此做出三种暂定方案：1） 间歇运动机构：间歇运动机构中又有槽轮机构、不完全齿轮以及凸轮机构供我们选择。2） 传动运动机构： 传动运动机构中有圆柱齿轮、圆锥齿轮以及蜗轮蜗杆可选择。3） 直线运动机构： 直线运动机构中有曲柄滑块、凸轮机构选择。 由下表比较：间歇运动传动运动直线运动槽轮机构不完全齿轮凸轮机构圆柱齿轮圆锤齿轮涡轮蜗杆曲柄滑块凸轮机构底成本、容易制造精准度高精准度高、几乎没有冲击易达到同向变速的要求能完成不同向的传动与变速可以达到垂直方向的传动需求低成本、容易制造精准度高、几乎没有冲击欠缺精准度冲击较大、制作复制且高成本高成本且工作时易损坏只能同向的传动，局限性较大制作困难高成本，不能灵活的改变角度太占空间，并且对杆的长度有一定要求高成本且工作时易损坏 通过对上表中的优缺点进行比较，我选择间歇运动机构的槽轮机构。3.3槽形凸轮的具体设计与计算 如下图所示建立坐标系： 以三角形为准得到矢量方程： 复数形式为： 欧拉展开后可得： 作削处理后可得：。由此可见，现在凸轮在理论上的轮廓方程式为： 注：是凸轮的向径 是摇杆的摆角也为中间变量还是由上图所示，的求解方式具体如下： 复数形式为： 注：是由机构的具体安装尺寸所确定 欧拉展开后可得： 作削处理后可得：注：， 是对应的杆的长度，是实际的安装尺寸来确定，联立以上方程就可得到凸轮轮廓的曲线方程，再设极位夹角为，以及推书齿轮的工作行程是/，凸轮的等分数为,则有以下表达式： 做出凸轮轮廓线图3.2： 1理想的凸轮轮廓线 2实际的凸轮轮廓线 图3.23.4齿条齿轮的具体设计 随着现代传动设备的越来越成熟，齿轮传动成为我们日常中随处可见的传动设备，大到汽车，小到手表，到处都是它的身影。而齿条和齿轮的配合可以实现旋转运动到直线运动的转变，并且相对于其他的传动设备，他的功率更大，效果更好，可选速度多，以及寿命长工作可靠性高等有点。选它的最主要原因还是它能保证工作时有恒定的传动比，因为由文中3.2中经比较后得，此次设计中齿轮选定得是圆柱直齿轮，具体参数如下：符号齿数齿条模数齿数压力角齿顶高系数顶隙系数具体计算如下： 3.5齿条齿轮的重合度校核虽然齿轮齿条在工作时有较高的传动效率，但在设计的时候需要对其重合度有明确的校核，以选择出较为合理的且平稳性较好的数值，来到达机构所需要的工作要求。在相关资料的描述中，重合度在时证明该结构较为合理。再由上述计算得到几何尺寸 最后的结果为，在给出的范围内。所以，该齿轮齿条机构设计合理，满足工作所需要的要求。3.6齿轮的强度校核齿轮齿条传动相对于齿轮传动来说考虑的问题相对于少，但是我们仍需要对其的齿轮进行强度校核，必须满足工作所需要的齿轮弯曲强度。由本文3.4所述，我选取的齿轮材料为： 圆柱直齿轮：调质处理，硬度为。经查资料得到许用弯曲应力公式： 经查表得： 设,单向传动数值设 ，即 经查资料得到弯曲应力公式为： 即该齿轮满足所需得弯曲应力的要求。4.其他零部件的设计与计算 4.1轴 在本次设计中，各种轴的连接我只选用平键连接。由题目设定参数可知： 电机的工作转速： 齿轮： 齿轮功率： 凸轮轴： 凸轮轴功率： 经查得书本，轴的扭转强度需满足： 代入后可到轴的直径： 根据题目选取轴的材料为45号钢（调质处理）。再查表得到。 取整后得到齿轮轴的最小直径为，长度约为，最大直径，长度约为 对上述轴进行强度校核： 画出扭矩图，进行观察，如下： 即截面是危险截面： 经查表可知45号钢（调质处理）的许用应力为 4.2键 无特殊情况，我选用A型平键（GB/T1096-1979) 查表得 其转矩为： 经校核，该轴强度达标。4.3连杆 如上图所示，为连杆的两极限位置，为通常位置。 设 则 5.送纸机构的设计与计算5.1原理分析： 送书示意简图 送书机构的主要功能就是从纸盒中取出包装纸，纸张由1轮间歇性带出，如果取出的是一张纸，则如前图所示，3轮与2轮转向相反；若取出多张纸，则3轮与2轮转向相同，把多余的纸张运回纸箱。具体受力分析如下：一张纸时纸张动力方程：其表面接触方程：由刚刚分析可知，方向相反，且。现使，则，由表面接触方程可得2轮和3轮的转动惯量相同，达到了需要的效果。当所送纸为两张时有公式:和经计算其达到平稳传动的效果。5.2摩擦力检验根据示意图大致做出1轮的摩擦传动图：计算其摩擦力：，5.3纸张检测装置： 为了检测纸张是否是单张出入，在送纸机构中加入电容检测装置。 电容检测示意图和为常值时，纸张厚度与一起表现出电容数值。当为常值时由上式可以计算出纸张的厚度，以此来控制3轮的转向。6. 折角机构的设计与计算6.1.简单包裹， 纸张从送书机构中取出后经过导纸板向下输送，到达下方后检测到纸张后夹紧。书本由推书机构往前推进，通过该装置后，书本已经三面简单包裹完毕。6.2.折上页折上页我决定用凸轮来实现，当简单包裹完三页后，由上面靠凸轮带动的折板，使准备折第四页的纸张向下翻折。凸轮用平底凸轮，这样可以让压力角减小至，增加其工作的效率，也可以使我们最不愿意看到的自锁现象不会发生。凸轮再依靠舵机驱动，这样控制的折板速度均匀适中，下图为示意简图：凸轮范围：，并且其左右对称。基圆半径：转动点与最高点距离：得图中这样即可实现第四个面得折叠。 6.3.折下页下页和后角得折叠方式如图所示，下页用的与上页大致相同，靠舵机驱动凸轮带动折板翻折，当舵机逆时针转完后，即折下页完成后，会把上页挡住一些。后舵机继续转动，最终使上下两页都到达翻折要求。6.4.折角与折边由推板带动产品继续往前，经过上述折页
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