書本打包機創(chuàng)新課程設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、緒論··························

2、83;························1</p><p>　　二、打包機功能描述······

3、3;··································1</p>&

4、lt;p>　　三、設計方案及數(shù)據(jù)分析·································&

5、#183;···3</p><p>　　四、機構(gòu)方案初選···························

6、83;···············4</p><p>　　五、機構(gòu)運算確定················

7、;··························14</p><p>　　六、機構(gòu)綜合設計·····

8、····································

9、3;16</p><p>　　七、感想與自我評價······························

10、3;·········17</p><p>　　八、參考文獻······················&

11、#183;·······················18</p><p><b>　　書本打包機設計</b></p><p>　　1、

12、設計題目及要求</p><p>　　一、題目：書本打包機</p><p>　　(一)、結(jié)構(gòu)描述 書本打包機的總體功用 如圖</p><p>　　二、要求 </p><p>

13、;　　書本打包機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簽，</p><p>　　下圖所示為由總體設計規(guī)定的各部分的相對位置和有關尺寸。</p><p>　　打包機各部分的相對位置及有關尺寸和范圍</p><p>　　其中O為機器主軸的位置，A為機器中機構(gòu)的最大允許長度，B為最大允許高度， 為工作臺面距主軸的高度，（x，y）為主軸的位置坐標，（

14、 ）為紙卷的位置坐標。</p><p>　　書本打包機具體技術(shù)要求為：</p><p><b>　　1.機構(gòu)的尺寸范圍</b></p><p>　　A= 2000 mm，B= 1600 mm。</p><p>　　工作臺面位置： = 400 mm</p><p>　　主軸位置：x = 1000～1

15、100 mm，y = 300～400 mm；</p><p>　　紙卷位置： = 300 mm， = 300 mm。</p><p>　　為了保證工作安全、臺面整潔，推書機構(gòu)最好放在工作臺面以下。</p><p><b>　　工藝要求的數(shù)據(jù)</b></p><p>　　書摞尺寸：寬度a= 130~140 mm；</

16、p><p>　　長度b= 180~220 mm；</p><p>　　高度c= 180~220 mm。 推書起始位置： = 200 mm。</p><p>　　推書行程：H= 400 mm。</p><p>　　推書次數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速）：n= (10±0.1) r/min（電動機轉(zhuǎn)速：1440 r/min）。</p>

17、<p>　　主軸轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)：δ≤ 1/4。</p><p>　　紙卷直徑：d= 400 mm。</p><p><b>　　設計任務</b></p><p>　　1)根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和工藝要求，構(gòu)思并選定機構(gòu)方案。內(nèi)容包括縱向推書機構(gòu)、送紙機構(gòu)、裁紙機構(gòu)、折角機構(gòu)、涂漿糊機構(gòu)，以及從電動機到主軸之間的傳動機構(gòu)。確定傳動比分

18、配。</p><p>　　2)書本打包機一般應包括凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、平面連桿機構(gòu)等三種以上常用機構(gòu)。</p><p>　　3)按比例畫出機構(gòu)運動簡圖，標注出主要尺寸；畫出包、封全過程中機構(gòu)的運動循環(huán)圖（全部工藝動作與主軸轉(zhuǎn)角的關系圖）。</p><p>　　4)設計平面連桿機構(gòu)并進行運動分析。繪制從動件運動線圖。</p><p>　　

19、5)設計凸輪機構(gòu)。確定從動件運動規(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。</p><p>　　6)設計計算其中一對齒輪機構(gòu)。</p><p>　　7)書本打包機進行三維造型和動態(tài)仿真，并輸出送紙機構(gòu)、推書機構(gòu)、裁紙機構(gòu)的位移、速度、加速度曲線。</p><p><b>　　2、題目分析 </b></p>

20、<p>　?。ㄒ唬?、書摞的包、封工藝順序</p><p>　　書本打包機工藝分解，如下圖所示：</p><p><b>　　書本打包機的工序圖</b></p><p><b>　　封工工藝位置</b></p><p>　　包、封工藝位置示意圖</p><p>　

21、?。ǘ┕に囄恢脤δ芊纸?lt;/p><p>　　1.橫向送書（送一摞書）。</p><p>　　2.縱向推一摞書前進到工位a，使它與工位b～g上的六摞書貼緊在一起。</p><p>　　3.送紙，書推到工位a前，包裝紙已經(jīng)先送到位。包裝牛皮紙使用整卷筒紙，由上向下送夠長度后裁切。</p><p>　　4.繼續(xù)推書前進到工位b，在工位b書摞上

22、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a～g的七摞書。</p><p>　　5.推書機構(gòu)回程，折紙機構(gòu)動作，先折側(cè)邊將紙包成筒狀，再折兩端上、下邊。</p><p>　　6.繼續(xù)折前角，將包裝紙折成如圖2—1實線所示位置的形狀。</p><p>　　7.再次推書前進折后角，推書機構(gòu)又進到下一循環(huán)的工序4，此時將工

23、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。</p><p>　　8.在實現(xiàn)上一步工序的同時，工位c的書被推至工位d。</p><p>　　9.在工位d向兩端涂漿糊。</p><p>　　10.在工位e貼封簽。</p><p>　　11.在工位f、g用電熱器把漿糊烘干。</p><p&

24、gt;　　12.在工位h，人工將包封好的書摞取下。</p><p>　　綜上分析，可以看出：</p><p>　　書本打包機中的主要機構(gòu)包括：橫向送書機構(gòu)、縱向送書機構(gòu)、送紙機構(gòu)、裁紙機構(gòu)、折角機構(gòu)、涂漿糊貼標簽機構(gòu)以及烘干機構(gòu)。</p><p><b>　　3、 設計</b></p><p>　　機構(gòu)設計主要包括橫向送

25、書機構(gòu)、縱向送書機構(gòu)、送紙機構(gòu)、裁紙機構(gòu)、折角機構(gòu)、涂漿糊貼標簽機構(gòu)以及烘干機構(gòu)的設計，以實現(xiàn)書本打包的功能。</p><p>　　3.1 橫向送書機構(gòu)</p><p>　　1、橫向送書機構(gòu)的主要執(zhí)行機構(gòu)為凸輪機構(gòu)和齒輪齒條機構(gòu)，其機構(gòu)簡圖如圖3—1所示：</p><p><b>　　橫向推書機構(gòu)</b></p><p>

26、;　　2、橫向推書機構(gòu)的工作原理：</p><p>　　(1)、橫向推書機構(gòu)的工作流程：</p><p>　　通過主動件凸輪的轉(zhuǎn)動將速度通過齒條2→齒條2帶動齒輪1,2轉(zhuǎn)動，并且由齒輪1,2控制不同的傳動比→齒輪1帶動齒條1和其上推頭橫向運動完成橫向推書動作。</p><p><b>　　、機構(gòu)運動循環(huán)圖</b></p><

27、p>　　橫向送書機構(gòu)運動循環(huán)圖</p><p>　　橫向推書機構(gòu)在120°~360°期間進行推書運動：120°~240°推頭推書，240°~360°推頭退回，0°~120°推頭不動，橫向推書行程H=380mm。</p><p><b>　　3、齒輪設計</b></p>

28、<p>　　一個橫向推書過程，設計齒輪1轉(zhuǎn)動一圈。由H=380mm得，齒輪1的直徑為120mm左右。設計齒輪直徑為120mm。使用標準齒輪，壓力角為20°，模數(shù)是8，齒數(shù)為15。齒輪2直徑為40mm，使用標準齒輪，壓力角20°，模數(shù)為4。</p><p>　　各個齒輪齒條的數(shù)據(jù)參數(shù)：全部使用標準齒輪</p><p>　　齒輪-1 直徑D=120mm M=8

29、 Z=15</p><p>　　齒輪-2 直徑D=40mm M=4 Z=15</p><p>　　齒條-1 有效長度380mm</p><p>　　齒條-2 有效長度126mm</p><p><b>　　4、凸輪設計</b></p><p>　　由上面得知凸輪推程運動角為120&#

30、176;。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?；爻踢^程中加速度沒有要求，我們?nèi)耘f按正弦加速度規(guī)律設計凸輪。凸輪的行程有齒輪1可知，h=125.6mm，設計凸輪從動件是直動型的，采用壓力角為32°，基圓半徑80mm。</p><p>　　凸輪運動位移、轉(zhuǎn)角示意圖</p><p>　　3橫向推書機構(gòu)對比機構(gòu)</p>

31、;<p>　　橫向推書機構(gòu)對比機構(gòu)</p><p>　　圖所示的連桿滑塊機構(gòu)也可以實現(xiàn)橫向推書的功能，但是通過對比凸輪齒條機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)復雜的運動要求比較容易設計各種傳動比的要求，而且結(jié)構(gòu)緊湊。連桿滑塊機構(gòu)制造容易，但設計較為困難，連桿機構(gòu)隨著構(gòu)件和運動副數(shù)目的增加，積累誤差較大，傳動精度不高。</p><p>　　因此我們確定凸輪齒條方案為橫向推書機構(gòu)。</p

32、><p>　　3.2 縱向送書機構(gòu)</p><p>　　1 書本打包機——縱向送書機構(gòu)</p><p>　　縱向送書機構(gòu)的主要執(zhí)行機構(gòu)為凸輪機構(gòu)和連桿滑塊推頭機構(gòu)，其機構(gòu)見圖如圖</p><p><b>　　所示：</b></p><p><b>　　縱向推書機構(gòu)</b>&l

33、t;/p><p>　　2 縱向送書機構(gòu)的工作原理</p><p>　　一、縱向送書機構(gòu)的工作流程：</p><p>　　通過主動件凸輪的轉(zhuǎn)動帶動連桿擺動再帶動滑塊做往復運動，從而完成縱向推書動作。</p><p>　?。ǘC構(gòu)運動循環(huán)圖</p><p>　　縱向推書機構(gòu)運動循環(huán)圖</p><p&g

34、t;　　縱向推書機構(gòu)在機構(gòu)在0°~120°向推書機構(gòu)在期間完成縱向推書動作：0°~80°完成單摞推書，80°~120°完成七摞推書，120°~220°推頭回退，220°~360°推頭不動。</p><p>　　3 縱向送書機構(gòu)對比機構(gòu)</p><p>　　下圖所示機構(gòu)也能實現(xiàn)縱向推書功能，具

35、體分析同橫向推書機構(gòu)對比機構(gòu)。</p><p><b>　　縱向推書機構(gòu)</b></p><p><b>　　3.3送紙機構(gòu)</b></p><p>　　1 書本打包機——送紙機構(gòu)</p><p>　　送紙機構(gòu)的主要執(zhí)行機構(gòu)為連桿彈簧機構(gòu)和凸輪機構(gòu)，其機構(gòu)簡圖如圖3—8所示：</p>

36、<p><b>　　送紙機構(gòu)</b></p><p>　　2 送紙機構(gòu)的工作原理：</p><p>　　一、送紙機構(gòu)工作原理：</p><p>　　送紙機構(gòu)主要實現(xiàn)當有一摞書推來時從包裝紙筒上扯下一定長度的包裝紙，然后剪斷。根據(jù)書本尺寸，每份包裝紙的尺寸700mm×400mm。送紙采用橡膠摩擦輪傳動，凸輪轉(zhuǎn)動帶動連桿擺動，

37、與紙卷接觸的滾子摩擦系數(shù)較大，連桿擺動使?jié)L子與紙筒接觸并產(chǎn)生相對滾動，從而將紙自上而下的傳送，傳送定量距離后將紙裁斷。</p><p><b>　　二、送紙機構(gòu)設計</b></p><p>　　送紙機構(gòu)中的滾紙筒直徑D=50mm，可繞紙筒中心軸自由轉(zhuǎn)動，凸輪運動規(guī)律與橫向送書機構(gòu)的凸輪運動規(guī)律相似，故其輪廓與其相似。</p><p><b

38、>　　3.4裁紙機構(gòu)</b></p><p>　　1 書本打包機——裁紙機構(gòu)</p><p>　　裁紙機構(gòu)的主要執(zhí)行機構(gòu)為凸輪頂桿機構(gòu)和連桿滑塊機構(gòu)，如下圖3—9所示：</p><p><b>　　裁紙機構(gòu)簡圖</b></p><p>　　2 裁紙機構(gòu)的工作原理：</p><p&g

39、t;　　通過主軸的運動將速度V傳遞到凸輪上，使其轉(zhuǎn)動，將力與速度通過連桿傳遞給剪刀，通過剪刀截斷合適尺寸的紙，最后達到裁紙的工作過程。</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速應與送紙機構(gòu)中的速度相匹配。紙的有效長度為400mm，故要使得其送的紙的長度大于400mm，所以凸輪陷進的部分應大于120度，設其工作部分為140度，其中剪刀設計與豎直紙相隔50mm。</p><p>　　裁紙機構(gòu)中，凸輪的輪廓

40、大致形狀即為圖中所示，凸輪在鏈輪帶動下傳動，再由連桿機構(gòu)使得裁刀做往復運動，達到裁紙功能。在幾個步驟進行后，書本三面被包上紙：</p><p><b>　　3裁紙機構(gòu)對比</b></p><p><b>　　裁紙機構(gòu)對比機構(gòu)</b></p><p>　　圖也是一種裁紙機構(gòu)，通過對比，雖然結(jié)構(gòu)比較簡單，但是該機構(gòu)很難控制裁紙

41、時間，因而難以控制裁紙長度；而上述圖的裁紙機構(gòu)，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且可以通過改變左邊機構(gòu)的回轉(zhuǎn)半徑來準確控制裁紙刀的間隙時間，從而達到對紙張長短的控制。</p><p>　　3.5書本打包機——折角機構(gòu)</p><p><b>　　一、折上下邊機構(gòu)</b></p><p>　　1）折上下邊機構(gòu)的主要執(zhí)行機構(gòu)為凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)，折上下邊機構(gòu)簡圖如

42、下圖3—11所示：</p><p>　　2）折上下邊機構(gòu)工作原理：</p><p>　　通過凸輪的回轉(zhuǎn)運動，帶動連桿擺動，進而實現(xiàn)假肢桿件的間隙閉合開啟運動，實現(xiàn)折上下邊的功能。</p><p><b>　　3）機構(gòu)優(yōu)點：</b></p><p>　　該機構(gòu)主要優(yōu)點是通過凸輪較小幅度的回轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)了假肢桿件較大幅度的間隙

43、閉合開啟運動，而且可以同時折好上下邊，提高了工作效率。另外，由于凸輪回轉(zhuǎn)幅度較小，因而整體機構(gòu)所占空間小，整體顯得十分緊湊。</p><p><b>　　折上下邊機構(gòu)</b></p><p>　　4）折上下邊機構(gòu)對比</p><p>　　圖也可以實現(xiàn)折上下邊，但是該機構(gòu)只能折一邊（上邊或下邊），因此要實現(xiàn)同時折好兩邊，需要兩個對稱的機構(gòu)，而且曲

44、柄連續(xù)回轉(zhuǎn)難以控制好折邊時間，因而精確度不如圖3—11所示機構(gòu)高，同時運動幅度也比較大，占空間大，所以選擇圖3—11機構(gòu)比較合理。</p><p><b>　　折上下邊對比機構(gòu)</b></p><p><b>　　3.6、折前角機構(gòu)</b></p><p>　　1）折前角機構(gòu)的主要執(zhí)行機構(gòu)為一個隨軸回轉(zhuǎn)的半球形轉(zhuǎn)子，其機構(gòu)

45、示意圖如下圖4—5所示：</p><p><b>　　折前角機構(gòu)</b></p><p>　　2）折前角機構(gòu)工作原理：</p><p>　　該機構(gòu)隨軸轉(zhuǎn)動，上下邊折好后，半球形轉(zhuǎn)子剛好轉(zhuǎn)過來實現(xiàn)折前角的功能。后角利用固定擋板折好。</p><p><b>　　3）機構(gòu)優(yōu)點：</b></p>

46、;<p>　　該機構(gòu)十分簡單，容易實現(xiàn)，而且制造成本低，性價比很高。</p><p>　　3.7書本打包機——涂漿糊、貼標簽、烘干機構(gòu)</p><p>　　涂漿糊貼標簽烘干機構(gòu)的主要執(zhí)行機構(gòu)為凸輪擺桿機構(gòu)，其機構(gòu)簡圖如圖3—15所示：</p><p>　　將此機構(gòu)分解成四部分，涂漿糊 → 貼標簽 →烘干 → 二次烘干。如圖3—14所示：</p&g

47、t;<p>　　涂漿糊貼標簽烘干示意圖</p><p>　　它們的機構(gòu)都可以用凸輪擺桿滑塊機構(gòu)實現(xiàn)。凸輪的轉(zhuǎn)動使得滑塊往復運動，完成各個動作。</p><p>　　涂漿糊、貼標簽、烘干機構(gòu)</p><p>　　2 涂漿糊貼標簽烘干機構(gòu)的工作原理：</p><p>　　通過凸輪的轉(zhuǎn)動帶動與凸輪連接的輪軸，并使其上面的水平板塊做水平

48、往復運動，四個長方體相鄰兩長方體間隔130~140mm（書摞的寬度），恰好為兩摞書中點之間的距離，在推書機構(gòu)把第二摞書推到涂漿糊處，第一摞書恰好到達貼標簽處。直至最后完成烘干。</p><p>　　3 凸輪機構(gòu)的設計要求</p><p>　　1）貼標簽工藝是在折角之后完成的，故工作時間為180°~340°之間。</p><p>　　2）凸輪推程

49、運動角φ=45°，從動件在推程時按正弦加速度運動，設計其行程為24mm，凸輪機構(gòu)的許用壓力角[α]=30°</p><p><b>　　4 機構(gòu)運動循環(huán)圖</b></p><p>　　可以看出180°至340°為工作區(qū)域。</p><p>　　5 涂漿糊貼標簽烘干機構(gòu)的對比機構(gòu)</p>&l

50、t;p>　　圖所示為滾子從動件機構(gòu)，凸輪的轉(zhuǎn)動帶動滑塊的左右移動，從而實現(xiàn)涂漿糊、貼標簽、烘干功能。但與涂漿糊貼標簽烘干示意圖比較，涂漿糊貼標簽烘干示意圖加了一個搖桿，從而使傳動更為穩(wěn)定，且沖擊明顯少于后者。</p><p>　　因此，我們選擇涂漿糊貼標簽烘干示意圖機構(gòu)。</p><p>　　涂漿糊貼標簽烘干機構(gòu)運動循環(huán)圖</p><p>　　涂漿糊貼標簽烘干

51、機構(gòu)對比機構(gòu)</p><p>　　綜上所述，優(yōu)選擇方案一：橫向送書機構(gòu) 送紙機構(gòu) 裁紙機構(gòu) 涂漿糊、貼標簽、烘干機構(gòu)</p><p><b>　　1、 機構(gòu)綜合設計</b></p><p>　　推頭行程范圍為377mm；齒輪1直徑120mm，凸輪的最大行程是125.6mm，工作臺與凸輪軸的垂直距離應大于325.6mm，設計為4

52、00mm。</p><p>　　2、凸輪設計以及機構(gòu)整體尺寸</p><p>　　由圖得知凸輪推程運動角為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?；爻踢^程中加速度沒有要求，我們?nèi)耘f按正弦加速度規(guī)律設計凸輪。</p><p>　　凸輪和機構(gòu)整體的具體設計尺寸如下圖所示：</p>

53、<p><b>　　凸輪設計圖</b></p><p>　　1) 按αmaxαmin確定AB和BC用圖解法初選BC桿長度，找出αmax和αmin的大致范圍，并保證滑塊能達到行程H.</p><p>　　2) 根據(jù)凸輪機構(gòu)壓力角α1<[α1]，且尺寸愈小愈好的原則設計凸輪輪廓，確定尺寸lAB 和基圓半徑r0，并求出最大（最?。毫?。</p>

54、<p><b>　　數(shù)據(jù)如下：</b></p><p><b>　　具體計算如下：</b></p><p>　　αmax = arctan(X2/ Y1)=22.1° L=(453-250)/2</p><p>　　αmin = arctan(L/Y1)=18.9°

55、 Lbc=800mm</p><p><b>　　Lab=400mm</b></p><p><b>　　4、負載圖和速度圖</b></p><p>　　六 機構(gòu)的綜合設計</p><p>　　5.1構(gòu)匯總?cè)鐖D所示：</p><p><b>　　書本打包機總簡圖&

56、lt;/b></p><p>　　上圖所示為書本打包機總簡圖，該圖按加工順位表達了書本打包的運動情況。該圖中分別表達了橫向推書機構(gòu)、縱向推書機構(gòu)、送紙機構(gòu)、裁紙機構(gòu)、折上下邊機構(gòu)、折前角、涂漿糊、貼標簽、烘干機構(gòu)的機構(gòu)簡圖。通過該簡圖可以了解書本打包機的運行過程和打包過程。</p><p>　　2 機構(gòu)總運動循環(huán)圖</p><p>　　機構(gòu)總運動循環(huán)圖如下圖

57、所示：</p><p><b>　　機構(gòu)總運動循環(huán)圖</b></p><p><b>　　七、感想與自我評價</b></p><p>　　經(jīng)過這次短暫的課程設計，我們不但復習了以前所學過的知識，使以前千瘡百孔的知識形成了一有機的知識網(wǎng)絡體系，我還為自己補充了許多機械設計方面的知識。</p><p>

58、　　這次的課程設計也讓我看到了很多自己的不足，在這個過程中，我也曾經(jīng)因為實踐經(jīng)驗的缺乏失落過，也曾經(jīng)繪圖成功而熱情高漲。生活就是這樣，汗水預示著結(jié)果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。雖然這只是一次的極簡單的課程制作（書本打包機），可是平心而論，也耗費了我們不少的心血，這就讓我不得不佩服專門搞機械設計的前輩們，才意識到老一輩對我們社會的付出，為了人們的生活更美好，他們?yōu)槲覀兩鐣冻龆嗌傩难。?lt;/p><

59、;p>　　通過這次課程設計，我想說：為完成這次課程設計我們確實很辛苦，但苦中仍有樂，同時還有考研的重要任務，其中難免會產(chǎn)生一些錯誤或不足之處，但自己通過這次課程設計提高自己的創(chuàng)新意識，以前種種艱辛這時就變成了最甜美的回憶！</p><p>　　對我們而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學無止境的道理。我們每一個人永遠不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著

60、你。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！</p><p>　　與此同時我們還發(fā)現(xiàn)機械在社會生產(chǎn)中發(fā)揮的重要作用，它可以大大降低生產(chǎn)時間并節(jié)省勞力，對中國的發(fā)展起著重大的作用。它還不斷地改變著人們的生活方式和思維方式。它是人類進步的推進劑，因此我認為學習機械是一件光榮的事情，所以我們更有必要學好機械制造這一行業(yè)。</p><p><b&g

61、t;　　八 參考文獻</b></p><p>　　[1] 高志、殷勇輝、章蘭珠、崔立.《機械原理》 華東理工教育出版社， 2010[2] 王三民主編. 《機械原理與設計課程設計》 機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[3] . 《機械原理指導書》. 高等教育出版社</p><p>　　[4] 張永安《機械原理課程設計指導》 高等教育出版社