1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè) 計(jì) 題 目：書本打包機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)姓 名: 學(xué) 號(hào)：指 導(dǎo) 老 師：目錄一：設(shè)計(jì)題目書本打包機(jī)設(shè)計(jì)及說 二：工作流程及工藝動(dòng)作過三原始數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)要求四 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案初選（一） 橫向送書機(jī)構(gòu)（二） 縱向送書機(jī)構(gòu) （三） 送紙機(jī)構(gòu)（四） 裁紙機(jī)構(gòu) （五）折邊、折角機(jī)構(gòu) （六）涂膠、貼封簽、烘干機(jī)構(gòu)五、電動(dòng)機(jī)的選擇六整體方案圖七課程總結(jié)一：設(shè)計(jì)題目書本打包機(jī)設(shè)計(jì)及說 設(shè)計(jì)書本打包機(jī)中的推書機(jī)構(gòu)，送紙機(jī)構(gòu)及裁紙機(jī)構(gòu)1書本打包機(jī)是用牛皮紙將一摞書（5本一摞）包成一包，并在兩端涂漿糊和貼好標(biāo)簽，如下圖所示：二：工作流程及

2、工藝動(dòng)作過書摞包、封過程工藝順序及各工位布置分別如圖二、三所示，分述如下： （1） 橫向送書(送一摞書)。 （2） 縱向推書前進(jìn)(推一摞書)到工位a，使它與工位bg上的六摞書貼緊在一起。 （3） 送包裝紙。包裝紙?jiān)瓰檎硗布垼缮舷蛳滤蛪蜷L(zhǎng)度后進(jìn)行裁切。   （4） 繼續(xù)推書前進(jìn)到工位b，在工位b處書摞上下方設(shè)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(shí)實(shí)現(xiàn)三面包，這一工序共推動(dòng)ag的七摞書。 （5） 推書機(jī)構(gòu)回程，折紙機(jī)構(gòu)動(dòng)作，先折側(cè)邊將紙包成筒狀，再折兩端上

3、、下邊。 （6） 繼續(xù)折前角。將包裝紙折成如圖三實(shí)線所示位置的形狀。 （7） 再次推書前進(jìn)折后角。推書機(jī)構(gòu)又進(jìn)到下一循環(huán)的工序（4），此時(shí)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(shè)置的擋板實(shí)現(xiàn)折后角。   （8） 在實(shí)現(xiàn)上一步工序的同時(shí)，工位c的書被推至工位d。   （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） 

4、;在工位h，人工將包封好的書摞取下三原始數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)要求： 打包機(jī)各部分的相對(duì)位置及有關(guān)尺寸和范圍1.機(jī)構(gòu)的尺寸范圍A= 2000 mm，B= 1600 mm。工作臺(tái)面位置： = 400 mm主軸位置：x = 10001100 mm，y = 300400 mm；紙卷位置： = 300 mm， = 300 mm。為了保證工作安全、臺(tái)面整潔，推書機(jī)構(gòu)最好放在工作臺(tái)面以下。2.工藝要求的數(shù)據(jù)書摞尺寸：寬度a= 130140 mm；長(zhǎng)度b= 180220 mm；高度c= 180220 mm。 推書起始位置： = 200 mm。推書行程：H= 400 mm。推書次數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速）：n=10 r/min四 機(jī)

5、構(gòu)設(shè)計(jì)方案初選機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括橫向送書機(jī)構(gòu)、縱向送書機(jī)構(gòu)、送紙機(jī)構(gòu)、裁紙機(jī)構(gòu)、折角、折邊機(jī)構(gòu)、涂漿糊貼標(biāo)簽烘干機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)書本打包的功能。（一） 橫向送書機(jī)構(gòu)1.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求：由橫向推書機(jī)構(gòu)與主軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系得：橫向推書機(jī)構(gòu)在120°340°期間進(jìn)行推書運(yùn)動(dòng)： 120°340°推頭推書，340°360°推頭退回，0°120°推頭不動(dòng)。2.運(yùn)動(dòng)方案的比較與選擇：初步設(shè)計(jì)方案如下面三圖所示：方案一方案二方案三對(duì)于橫向送書機(jī)構(gòu)來說，有三種機(jī)構(gòu)方案可以選擇。其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下圖所示。方案一方案二方案三 優(yōu)點(diǎn)運(yùn)

6、動(dòng)機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單能夠比較精確的控制推書的速度，便于在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)把書推到相應(yīng)位置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只有連桿和滑塊組成，容易加工制造，并且制造成本比較低。能夠精確的控制推書的速度，便于在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)把書推到相應(yīng)位置，不妨礙其他機(jī)構(gòu)的執(zhí)行。缺點(diǎn)由齒輪和焊接在齒輪上的連桿組成，容易磨損，加工成本高。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度比較難控制，不能精確地在規(guī)定時(shí)間內(nèi)把書推到規(guī)定的地點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，制造成本高 綜合上述對(duì)三個(gè)方案的全方位比較，選擇方案一機(jī)構(gòu)比較符合我們對(duì)于打包過程的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)的適用性。3.所選方案的工作原理：通過主動(dòng)件齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)焊接在齒輪上的連桿運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)滑塊向前運(yùn)動(dòng)，達(dá)到推書目的，又因?yàn)辇X輪和

7、連桿相當(dāng)于曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)，所以推書到一定距離后，滑塊退回來，準(zhǔn)備進(jìn)行第二次推書，以此循環(huán)運(yùn)動(dòng)下去。4所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)因?yàn)辇X輪和連桿、滑塊相當(dāng)于做曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)，所以必須滿足桿長(zhǎng)條件，且在設(shè)計(jì)的時(shí)候把齒輪的圓心和滑塊的中心設(shè)計(jì)在同一水平面上，即e=0，所以其桿長(zhǎng)條件為：rL,又因?yàn)榛瑝K運(yùn)動(dòng)距離為H=200+400=600mm，所以可設(shè)定L=400mm，r=200mm，齒輪的直徑D=440mm,（二 ） 縱向送書機(jī)構(gòu)1.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求:縱向推書機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)在0°120°向推書機(jī)構(gòu)在期間完成縱向推書動(dòng)作：0°80°完成單摞推書，80°120°完

8、成七摞推書，120°220°推頭回退，220°360°推頭不動(dòng)。2.運(yùn)動(dòng)方案的比較與選擇：初步設(shè)計(jì)方案如下面三圖所示方案一方案二方案三方案一方案二方案三優(yōu)點(diǎn)能夠比較精確的控制推書的速度，便于在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)把書推到相應(yīng)位置。整個(gè)機(jī)構(gòu)較簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)也比較簡(jiǎn)單。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間小，成本低。缺點(diǎn)凸輪的制造成本高，占用空間大。擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律難以控制。難以控制推書的規(guī)律。綜合上述對(duì)三個(gè)方案的全方位比較，選擇圖三機(jī)構(gòu)比較符合我們對(duì)于打包過程的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)的適用性。3所選方案的工作原理：通過主動(dòng)件凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿擺動(dòng)再帶動(dòng)滑塊做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而完成縱向推書動(dòng)作。4所選方

9、案的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)由主軸轉(zhuǎn)過的角度和推書的距離可得知凸輪推程運(yùn)動(dòng)角為120°。為了防止推書過程中書本出現(xiàn)灑落要求推書過程中加速度從零開始，根據(jù)要求凸輪的加速度按正弦規(guī)律變化。回程過程中加速度沒有要求，仍舊按正弦加速度規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪。凸輪和機(jī)構(gòu)整體的具體設(shè)計(jì)尺寸如下圖所示：(1) 按（max）min確定H1和L用圖解法初選L桿長(zhǎng)度，找出max和min的大致范圍，并保證滑塊能達(dá)到行程H.根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)壓力角1<1，且尺寸愈小愈好的原則設(shè)計(jì)凸輪輪廓，確定尺寸H1 和基圓半徑R，并求出最大（最小）壓力角。數(shù)據(jù)如下：X1(mm)L5(mm)L4(mm)L6(mm)H(mm)max(°)m

10、in(°)r(mm) R (mm)203370100115040022.118.9 40 250具體計(jì)算如下：L1=250mm，L2=453mm,d=40mm;max = arctan(X2/ Y1)=22.1°L3=(L1-L2)/2=(453-250)/2min = arctan(L3/Y1)=18.9°L=800mmH1=400mm（三） 送紙機(jī)構(gòu)1.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求:送書機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)在0°200°時(shí)停止不動(dòng)，從200°到360°再到70°這一區(qū)間內(nèi)完成送紙運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)130°送書機(jī)構(gòu)再次進(jìn)行運(yùn)書運(yùn)動(dòng)，

11、以此一直循環(huán)運(yùn)動(dòng)。2.運(yùn)動(dòng)方案的比較與選擇：方案一 方案二方案一方案二優(yōu)點(diǎn)能夠有效的在主軸轉(zhuǎn)過一定角度后控制所放紙的長(zhǎng)度，運(yùn)動(dòng)比較精確。機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，成本低，占用空間小。缺點(diǎn)所需的構(gòu)件比較復(fù)雜，成本高，齒輪較容易磨損。不能有效的控制放紙的長(zhǎng)度，容易影響整個(gè)書本打包機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。通過上表對(duì)于兩種機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)的綜合比較，選擇方案一比較符合我們的設(shè)計(jì)要求。3所選方案的工作原理： 如圖所示，1為紙筒，2、3和5為半徑相等的橡膠摩擦圓，4為與摩擦圓3相連接在一起的齒輪，6為不完全齒輪，7為與不完全齒輪相連接在一起的傳動(dòng)輪不完全齒輪6隨著主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，不完全齒輪6又通過齒輪4帶動(dòng)橡膠

12、摩擦圓3的轉(zhuǎn)動(dòng)。最終，橡膠摩擦圓3帶動(dòng)紙筒轉(zhuǎn)動(dòng)，完成送書過程。4.所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)：（1）對(duì)于橡膠摩擦圓2和3的設(shè)計(jì)根據(jù)書摞的高度b=180220mm，寬度a=130140mm,且所需紙的長(zhǎng)度l=3a+b，可以算出所需紙的長(zhǎng)度l=570640mm。假設(shè)橡膠摩擦圓3轉(zhuǎn)動(dòng)1圈完成送紙，即d=l，求出橡膠摩擦圓3的直徑d=181203mm。因此可以選擇d=200mm。因?yàn)橄鹉z摩擦圓2和5的作用為使紙張沿著膠摩擦圓3的切線方向垂直向下傳動(dòng)，所以橡膠摩擦圓2和5的直徑應(yīng)該與橡膠摩擦圓3的直徑相等。（2）不完全齒輪5，傳動(dòng)輪6和齒輪4的的設(shè)計(jì)先假設(shè)齒輪4的直徑為100mm。使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，齒數(shù)為20，模數(shù)

13、為5，則不完全齒輪6轉(zhuǎn)過230°（360°-200°+70°）時(shí)，齒輪4轉(zhuǎn)過1圈。即100=D*（230°/180°），推出不完全齒輪5直徑D=78mm，并且其光滑面為130°。傳動(dòng)輪7只起到傳動(dòng)作用，所以可以設(shè)定其直徑為50mm。（四） 裁紙機(jī)構(gòu)1.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求:裁紙機(jī)構(gòu)在主軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)70°開始進(jìn)行裁切，到80°時(shí)裁切過程結(jié)束。80°到360°之間，裁紙機(jī)構(gòu)不進(jìn)行裁切工作，只是繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)回到原位。2.運(yùn)動(dòng)方案的比較與選擇：方案一方案二方案一方案二優(yōu)點(diǎn)能夠通過凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使擺桿和裁切刃轉(zhuǎn)

14、動(dòng)達(dá)到裁切目的，運(yùn)動(dòng)過程簡(jiǎn)單且有效。機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單缺點(diǎn)凸輪磨損，擺桿的擺動(dòng)角度容易受到凸輪對(duì)桿的沖擊的影響。很難控制裁紙的長(zhǎng)度和裁紙時(shí)間。通過上表對(duì)于兩種機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)的綜合比較，選擇方案一比較符合我們的設(shè)計(jì)要求。3所選方案的工作原理：如圖所示，1為凸輪，2為傳動(dòng)輪， 4為與連桿連接的滾子。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)70°時(shí)，其開始與滾子5接觸，并推動(dòng)連桿繞鉸鏈4向下做圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鉸鏈的作用使裁切刃往上轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到裁切目的。在凸輪輪2轉(zhuǎn)動(dòng)到80時(shí)，開始與滾子5分開，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而滾子在彈簧的作用下回到原位，裁切刃也隨著回到原位。4.所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)：設(shè)定傳動(dòng)輪2直徑為75mm。因?yàn)椴们羞^程為10

15、6;，所以可設(shè)定ABD=10°，L1長(zhǎng)度為200mm，L2長(zhǎng)度為200mm。滾子4直徑d為40mm，根據(jù)裁切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程可設(shè)定凸輪1的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為正弦加速度運(yùn)動(dòng)，最小基圓半徑為58.8，推程為98.8mm，壓力角為20°。（五）折邊、折角機(jī)構(gòu)1.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求:折邊機(jī)構(gòu)的作用區(qū)間為180°到340°，0°到180°之間折邊機(jī)構(gòu)不進(jìn)行折邊工作，340°到360°，折邊機(jī)構(gòu)退回原位。2.運(yùn)動(dòng)方案的比較與選擇：（1）折邊機(jī)構(gòu)方案一 方案二方案一方案二優(yōu)點(diǎn)能夠一次性完成折邊工作，效率高機(jī)構(gòu)較簡(jiǎn)單，占用空間小缺點(diǎn)占用空間較大

16、，機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜只能折上面和兩側(cè)的邊，工作效率低通過上表對(duì)于兩種機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)的綜合比較，選擇方案一比較符合我們的設(shè)計(jì)要求。1）所選方案的工作原理：如圖所示，1、2、3、4、5、6、都是長(zhǎng)方形的板塊，齒輪輪隨著主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，通過焊接在齒輪上的連桿推動(dòng)，是長(zhǎng)方形板塊1、2、3向下移動(dòng)，4、5、6向上移動(dòng)，從而達(dá)到折邊目的。1、2、3、4、5、6、都是長(zhǎng)方形的板塊示意圖如下：2）.所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)：根據(jù)書摞的高度和寬度，可以算出長(zhǎng)方形板塊1和4的長(zhǎng)為300mm，寬為100mm。而長(zhǎng)方形板塊2,3,5,6的長(zhǎng)度為100mm，寬度為100mm。又因?yàn)辇X輪和連桿、滑塊相當(dāng)于做曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)，所以必須滿足

17、桿長(zhǎng)條件，且在設(shè)計(jì)的時(shí)候把齒輪的圓心和滑塊的中心設(shè)計(jì)在同一水平面上，即e=0，所以其桿長(zhǎng)條件為：r2L1以及rL4.設(shè)定書摞高度H=200mm根據(jù)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可算出其他桿的尺寸，如下圖所示L1(mm)L2(mm)L3(mm)L4(mm)r(mm)R(mm)r2 (mm)R2(mm)200100100200100240100240（2）折角機(jī)構(gòu)折前角機(jī)構(gòu)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)為一個(gè)隨軸回轉(zhuǎn)的長(zhǎng)方形轉(zhuǎn)子。如下圖所示:該機(jī)構(gòu)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，上下邊折好后，長(zhǎng)方形轉(zhuǎn)子剛好轉(zhuǎn)過來實(shí)現(xiàn)折前角的功能。后角利用固定擋板折好。折前角機(jī)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，而且制造成本低，性價(jià)比很高。其中1和2為直齒錐齒輪，可設(shè)定1和2直齒錐齒輪

18、的齒數(shù)為25，直徑為100mm，模數(shù)m=4. 長(zhǎng)方形轉(zhuǎn)子的寬L1=75mm，長(zhǎng)度L2=100mm。（六）涂膠、貼封簽、烘干機(jī)構(gòu)1.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求:涂膠、貼封簽、烘干機(jī)構(gòu)的作用區(qū)間為180°到340°，0°到180°之間涂膠、貼封簽、烘干機(jī)構(gòu)不進(jìn)行工作，340°到360°，涂膠、貼封簽、烘干機(jī)構(gòu)退回原位。2.運(yùn)動(dòng)方案的比較與選擇：方案一方案二方案一方案二優(yōu)點(diǎn)能夠一次性完成涂膠、貼封簽，烘干工作，占用空間小。傳動(dòng)更為穩(wěn)定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)比較簡(jiǎn)單缺點(diǎn)運(yùn)動(dòng)有不確定性很難控制其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪制造成本高，其有兩個(gè)凸輪，成本比方案一的高3所選方案的工作原理

19、：如圖所示，1、2、3都是長(zhǎng)方形的板塊，其中1為涂膠，2為貼封簽,3為烘干。齒輪輪隨著主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，通過焊接在齒輪上的連桿推動(dòng)三個(gè)長(zhǎng)方形板塊向下移動(dòng)，從而達(dá)到涂膠、貼封簽、烘干目的。當(dāng)轉(zhuǎn)過一定角度后，三個(gè)長(zhǎng)方形板塊開始向上回收。達(dá)到循環(huán)運(yùn)動(dòng)下去。4.所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)：根據(jù)書摞的高度和寬度，長(zhǎng)方形的板塊1、2、3的長(zhǎng)度都可設(shè)為100mm，寬度可設(shè)為50mm。又因?yàn)辇X輪和連桿、滑塊相當(dāng)于做曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)，所以必須滿足桿長(zhǎng)條件，且在設(shè)計(jì)的時(shí)候把齒輪的圓心和滑塊的中心設(shè)計(jì)在同一水平面上，即e=0，所以其桿長(zhǎng)條件為：rL1，設(shè)定書摞高度H=200mm，因?yàn)橥磕z、貼封簽、烘干的區(qū)域在書摞的中間部位，所

20、以三個(gè)長(zhǎng)方形板塊需向下移動(dòng)150mm，所以可設(shè)定r=150mm，L1=300mm，L2=150mm，L4=50mm。又根據(jù)書摞的寬度a=135mm，可設(shè)定L3=270mm。五、電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)主軸的轉(zhuǎn)速n=10r/min,所選的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1000r/min，所以i=1000/10=100,設(shè)有六個(gè)齒輪進(jìn)行減速。計(jì)算過程：i14=（z2*z3*z4）÷（z1*z2*z3）=100可?。?z1=24 z2=75 z3=60 z4=160 z2=15 z3=20 模數(shù)m=3 壓力角=20° 根據(jù)D=mz可知，D1=-72mm，D2=225mm，D3=480mm，D2=45mm，D3=60mm。 減速