1、機械原理課程設計設 計 題 目：書本打包機機構設計 學院：機電工程學院 專業：機械設計制造及其自動化專業 姓 名 :學 號：指 導 老 師：目錄 一：設計題目 書本打包機設計及說 二：工作流程及工藝動作過 三原始數據與設計要求 四 機構設計方案初選（一）橫向送書機構（二）縱向送書機構（三）送紙機構（四）裁紙機構（五）折邊、折角機構（六）涂膠、貼封簽、烘干機構五、電動機的選擇六整體方案圖七課程總結21:設計題目一書本打包機設計及說設計書本打包機中的推書機構，送紙機構及裁紙機構1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，如下圖所示:工作流程及工藝動作過送書推書后用

2、折前角送紙折側邊折后角涂漿糊貼封簽(11)烘干(2) 縱向推書前進(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。包裝紙原為整卷筒紙，由上向下送夠長度后進行裁切。(4) 繼續推書前進到工位 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時實現三面包，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，先折側邊將紙包成筒狀，再折兩端上、下邊。（6）繼續折前角。將包裝紙折成如圖三實線所示位置的形狀。（7）再次推書前進折后角。推書機構又進到下一循環的工序（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

3、置的擋板實現折后角。（8）在實現上一步工序的同時，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）在工位h，人工將包封好的書摞取下三原始數據與設計要求：打包機各部分的相對位置及有關尺寸和范圍1. 機構的尺寸范圍A= 2000 mm , B= 1600 mm 。 工作臺面位置： = 400 mm 主軸位置：x = 1000 1100 mm, y = 300 400 mm； 紙卷位置： = 300 mm ， = 300 mm 。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. 工藝要求的數據

4、書摞尺寸：寬度 a= 130140 mm；長度 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（主軸轉速） ： n=10 r/min四 機構設計方案初選 機構設計主要包括橫向送書機構、縱向送書機構、送紙機構、裁紙機構、折角、折邊 機構、涂漿糊貼標簽烘干機構的設計，以實現書本打包的功能。（一） 橫向送書機構1. 機構的運動要求：由橫向推書機構與主軸轉角的關系得：橫向推書機構在120。340。期間進行推書運動：120 340推頭推書，340360推頭退回，0120推頭不動。2. 運動方案的比較與選擇：初

5、步設計方案如下面三圖所示：萬案一萬案萬案二對于橫向送書機構來說，有三種機構方案可以選擇。其優缺點對比如下圖所示。萬案一、 ，*萬案一萬案三優點運動機構比較 簡單能夠比較精確 的控制推書的速度， 便于在適當的時間 內把書推到相應位 置運動機構比較 簡單，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 在適當的時間內把 書推到相應位置，不 妨礙其他機構的執 行。缺點由齒輪和焊接 在齒輪上的連桿組 成，容易磨損，加工 成本高。運動機構的運 動速度比較難控制， 不能精確地在規定 時間內把書推到規 定的地點。運動復雜，制造成本高綜合上述對三個方案的全方位比較

6、，選擇方案一機構比較符合我們對于打包過程的準確性和經濟的適用性。3. 所選方案的工作原理：通過主動件齒輪的轉動帶動焊接在齒輪上的連桿運動，從而推動滑塊向前運動，達到所以推書到一定距離后，滑塊退回來,推書目的，又因為齒輪和連桿相當于曲柄滑塊運動，準備進行第二次推書，以此循環運動下去。4 所選方案的數據設計因為齒輪和連桿、滑塊相當于做曲柄滑塊運動，所以必須滿足桿長條件，且在設計的 時候把齒輪的圓心和滑塊的中心設計在同一水平面上，即e=0，所以其桿長條件為：rv L,又因為滑塊運動距離為H=200+400=600mm ,所以可設定L=400mm , r=200mm ,齒輪的直徑 D=440mm,（二

7、 ）縱向送書機構1機構的運動要求：縱向推書機構在機構在 0120向推書機構在期間完成縱向推書動作：080完成單摞推書，80120完成七摞推書，120220推頭回退，220360推頭不動。2.運動方案的比較與選擇：初步設計方案如下面三圖所示萬案一萬案一萬案一萬案二優點能夠比較精確的控 制推書的速度，便于在 適當的時間內把書推到 相應位置。整個機構較簡單，運動也比較簡單。機構簡單，占用空間小，成本低。缺點凸輪的制造成本擺桿的運動規律難難以控高，占用空間大。以控制。制推書的規律。綜合上述對三個方案的全方位比較，選擇圖三機構比較符合我們對于打包過程的準確性和經濟的適用性。3 所選方案的工作原理：通過主

8、動件凸輪的轉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。4 所選方案的數據設計由主軸轉過的角度和推書的距離可得知凸輪推程運動角為120為了防止推書過程中書本出現灑落要求推書過程中加速度從零開始，根據要求凸輪的加速度按正弦規律變化?；爻踢^程中加速度沒有要求，仍舊按正弦加速度規律設計凸輪。凸輪和機構整體的具體設計尺寸如下圖所示：(1)按a ( max) min確定H1和L用圖解法初選 L桿長度，找出 a ma)和a min的大致范圍，并保證滑塊能達到行程H.根據凸輪機構壓力角a 1 A 萬案一萬案一優點能夠一次性完成折邊工作，效率咼機構較簡單，占用空間小缺點占用空間較大，機構比只能折

9、上面和兩側的較復雜邊，工作效率低通過上表對于兩種機構的優缺點的綜合比較，選擇方案一比較符合我們的設計要求。1 )所選方案的工作原理:如圖所示，1、2、3、4、5、6、都是長方形的板塊，齒輪輪隨著主軸的轉動而轉動,通過焊接在齒輪上的連桿推動，是長方形板塊1、2、3向下移動，4、5、6向上移動，從而達到折邊目的。1、2、3、4、5、6、都是長方形的板塊示意圖如下:2) 所選方案的數據設計：根據書摞的高度和寬度，可以算出長方形板塊 1和4的長為300mm,寬為100mm。而長方形板塊2,3,5,6的長度為100mm，寬度為100mm。又因為齒輪和連桿、滑塊相當于 做曲柄滑塊運動， 所以必須滿足桿長條

10、件，且在設計的時候把齒輪的圓心和滑塊的中心設計在同一水平面上，即e=0,所以其桿長條件為：r2 v L1以及rv L4設定書摞高度 H=200mm 根據其運動規律可算出其他桿的尺寸，如下圖所示L1L2L3L4rRr2R2(mm(mm(mm(mm(mm(m(mm)m)(mm)200100100200100240100240(2 )折角機構折前角機構的主要執行機構為一個隨軸回轉的長方形轉子。如下圖所示該機構隨軸轉動，上下邊折好后，長方形轉子剛好轉過來實現折前角的功能。后角利用固定擋板折好。折前角機構十分簡單，容易實現，而且制造成本低，性價比很高。其中1和2為直齒錐齒輪，可設定1和2直齒錐齒輪的齒數

11、為 25,直徑為100mm，模數m=4.長 方形轉子的寬 L仁75mm，長度L2=100mm。(六) 涂膠、貼圭寸簽、烘干機構1. 機構的運動要求：涂膠、貼封簽、烘干機構的作用區間為180到340 0。到180之間涂膠、貼封簽、烘干機構不進行工作，340到360涂膠、貼封簽、烘干機構退回原位。2. 運動方案的比較與選擇：萬案一萬案一萬案一優點能夠一次性完成涂膠、貼封簽，烘干工作，占用空間小。傳動更為穩定機構運動比較簡單缺點運動有不確定性很難控制其運動規律，凸輪制造成本咼，其有兩個凸輪，成本比方案一的咼3 所選方案的工作原理:如圖所示，1、2、3都是長方形的板塊，其中1為涂膠，2為貼封簽,3為烘

12、干。齒輪輪隨著主軸的轉動而轉動，通過焊接在齒輪上的連桿推動三個長方形板塊向下移動，從而達到涂膠、貼封簽、烘干目的。當轉過一定角度后，三個長方形板塊開始向上回收。達到 循環運動下去。4.所選方案的數據設計：根據書摞的高度和寬度，長方形的板塊1、2、3的長度都可設為100mm,寬度可設為50mm。又因為齒輪和連桿、滑塊相當于做曲柄滑塊運動，所以必須滿足桿長條件，且 在設計的時候把齒輪的圓心和滑塊的中心設計在同一水平面上，即e=0，所以其桿長條件為：rv L1 ,設定書摞高度H=200mm ,因為涂膠、貼封簽、烘干的區域在書摞的中間部位， 所以三個長方形板塊需向下移動150mm,所以可設定r=150

13、mm , L1=300mm , L2=150mm ,L4=50mm。又根據書摞的寬度 a=135mm,可設定 L3=270mm。五、電動機的選擇根據主軸的轉速 n=10r/min,所選的電動機轉速 n=1000r/min ,所以i=1000/10=100,設有 六個齒輪進行減速。計算過程：i14= (z2*z3*z4 ) - (z1*z2 *z3) =100可?。簔仁24 z2=75 z3=60 z4=160 z2 =15 z3 =20 模數 m=3 壓力角 a =20根據 D=mz 可知，D1=-72mm , D2=225mm , D3=480mm , D2=45mm , D3=60mm。減

14、速機構的示意圖如下:六. 整體方案圖如下:七. 課程總結在短暫的課程設計期間中， 我收益良多，不但復習了以前所學過機械原理、理論力學、物理等學科的知識，使以前零散的知識形成了一個有效的知識網絡體系，補充了許多機械設計方面和力學方面知識。 這次的課程設計在收獲的同時也讓我看到了自己的很多不足之 處，這表現在對原有機構的改良和創新上，也表現在對機構的運動分析上。在這個課程設 計的過程中，我常常卡在對所設計的機構的運動分析上，這是對機械原理課程知識掌握不夠的表現。還有我也曾經因為實踐經驗的缺乏失落過，也曾經繪圖成功而熱情高漲。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，他們為我們社會所付出多少心血?。⊥ㄟ^這次課程設計， 我認識到了機械創新的艱難性和必須性。也知道了機械在社會生產中發揮的重要作用，它可以大大降低生產時間并節省勞力。科技是第一生產力，只有掌握