1、机械原理课程设计说明书书本打包机设计院 系： 专 业： 年 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2011 年 11 月摘要书本打包机是印刷厂为了把印刷的图书更快，更美观的把图书包装起来而设计的专门用来打包书本的机构。书本打包机的设计主要分为：提出构思，计算自由度，分析可行性，画出机构运动简图，最后进行加工生产。其原理也很简单，主要分为推书机构，送纸机构，裁纸机构，折纸包装机构和传动机构。在包装过程中，几个机构相互配合而进行打包。在整个设计过程要求有相应的数据计算，CAD 绘制的运动简图，和对应的总装配图，最后附上心得体会和与设计有相关的参考文献。关键词：书本打包机；机构；运动；简图.目录1
2、. 设计题目.12. 工作流程及工艺动作过程.13. 原始数据和设计要求.54. 设计内容和步骤.85. 心得体会.156.参考文献.15一：设计题目书本打包机设计及说 设计书本打包机中的推书机构，送纸机构及裁纸机构。书本打包机的用途是用牛皮纸将书包成一包，并在两端贴好标签（如图 1） 。二：工作流程及工艺动作过书摞包、封过程工艺顺序及各工位布置分别如图二、三所示，分述如下：（1） 横向送书(送一摞书)。（2） 纵向推书前进(推一摞书)到工位 a，使它与工位 bg 上的六摞书贴紧在一起。（3） 送包装纸。包装纸原为整卷筒纸，由上向下送够长度后进行裁切。（4） 继续推书前进到工位 b，在工位 b
3、 处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，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。将包装纸折成如图三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 处向两端涂浆糊。（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
4、h，人工将包封好的书摞取下。12图一 书本打包机的功用3图二 包、封工艺顺序43r1yy120DOx2ABO1DC 13H4图四 纵向推书机构运动简图图五 纵向推书机构运动循环图020301三：原始数据和设计要求1、推书机构的基本数据为了保证工作安全、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 130140mm；长度 180220mm；高度ab180220mm。c推书起始位置： 表中数据。DOx推书行程： 表中数据。H方案1x（mm）y（mm） （mm）DOx（mm）20( o )H（mm）3( o )1( o )r（mm）01( o )2( o )03( o )
5、4m(kg)1 120 300 650 100 100 200 40 45 10 120 100 140 52 120 350 650 200 100 200 40 45 10 120 100 140 63 120 400 650 300 100 200 40 45 10 120 100 140 64 110 300 650 100 100 200 40 45 10 120 100 140 55 110 350 650 200 100 200 40 45 10 120 100 140 66 110 400 650 300 100 200 40 45 10 120 100 140 67 100
6、350 650 300 100 200 40 45 10 120 100 140 68 100 300 650 100 100 200 40 45 10 120 100 140 59 100 350 650 200 100 200 40 45 10 120 100 140 510 90 350 650 300 100 200 40 45 10 120 100 140 65推书次数(主轴转速)： (100.1)rmin。n主轴转速不均匀系数： 14。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
7、。推书动作占时 13 周期，相当于主轴转 120 o；快速退回动作占时小于 13 周期，相当于主轴转角 100 o；停止不动占时大于 13 周期，相当于主轴转角 140 o。具体的每个运动时期内纵向推书机构从动件的工艺动作与主轴转角的关系如下表所示： 主轴转角推书机构执行滑块的动作主轴转角推书机构执行滑块的动作o08推单摞书前进 o120o滑块退回oo12推七摞书前进，同时折后角oo36滑块停止不动如图五所示为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。64、其他机构的运动关系如下表所示。工艺动作 主轴转角 工艺动作 主轴转角横向送书 o150o34折侧边，折两端
8、上、下边，折前角o8o涂浆糊，贴封签，烘干 o10o34送纸裁纸 o20o3670 85、各工作阻力的数据（1） 每摞书的质量为 4.6kg。（2） 横向送书机构的阻力可假设为常数，相当于主轴上有等效阻力矩40Nm。4cM（3） 送纸、裁纸机构的阻力也假设为常数，相当于主轴上有等效阻力矩10Nm。5c（4） 折后角机构的阻力，相当于四摞书的摩擦阻力（设摩擦系数 ） 。1.0f折算到主轴上的阻力矩。（5） 折边、折前角机构的阻力总和，相当于主轴上受到等效阻力矩 ，其6cM大小可用机器在纵向推书行程中（即主轴转角从 转至 范围中）主轴所受o0o12纵向推书阻力矩的平均值 表示为3cmM6cM3cm
9、其中 大小可由下式求出7nMniiccm133式中， 为推程中各分点的阻力矩的值；n 为推程中的分点数。i3cM（6） 涂浆糊、贴封签和烘干机构的阻力总和，相当于主轴上受到等效阻力矩，其大小可用 表示为7c3c87cM3cm四：设计内容及步骤1、根据给定的原始数据和工艺要求，构思并选定机构方案。除纵向推书机构按图四设计外，送纸、裁纸机构以及从电动机到主轴（图四所示凸轮轴）之间的传动机构应画出机械传动示意图。并确定传动机构及送纸、裁纸机构中与整机运动协调配合有关的主要尺寸或参数：如齿轮的齿数、模数、皮带轮直径、各机械间相互位置尺寸等。画出包封全过程中机械的运动循环图，即全部工艺动作与主轴转角的关
10、系图。2、设计纵向推书机构：按 23 人为一组，每组一个方案。每人选择方案中的两个位置（注意两个点要分别取在推程和回程） 。（1）用图解法初选 AC 杆长度，找出 与 的大致范围。并保证滑块能max3in3达到行程 。H（2）按 的原则最后确定 AC 和 CD 杆的长度。应满足 的minax3)( 3max3要求。 （注意：要保证 C 点低于滑块导路以保证安全）（3）设摆杆 AC 的摆角 与凸轮转角 为等加速、等减速运动规律，对摇杆21滑块机构进行运动分析，绘出 、 、 、 线图。4S214V14（4）对机构进行力分析，求出主轴上的阻力矩在主轴旋转一周中的一系列数值，即8)(jicM式中 为主
11、轴的转角， 为主轴回转一周中的各分点的序号（每人求两个分i点的值） 。力分析时，只考虑工作阻力、重力和惯性力。汇集本组其他人的数据。绘制 线图并计算出阻力矩的平均值 。1c cmM（5）根据上面求出的平均阻力矩 ，考虑各运动副的效率。估算出整机效mM率，算出所需电动机功率的理论值 计 ，再乘以安全系数 （一般取NK1.21.4） ，得出电动机功率 电 ，查阅电动机产品目录，选择电动机型号，K应使所选电动机的额定功率 电 。（6）根据力矩曲线和给定的速度不均匀系数 ，不计各构件的质量和转动惯量，计算出飞轮的等效转动惯量。指出飞轮安装在哪根轴上较合理。（7）根据 曲线，用作图法设计凸轮轮廓，并校核
12、实际轮廓是否变尖或12失真，校核 。max3.CAD 绘制运动简图及分析说明纵向推书机构方案凸轮机构和杠杆机构进行放大9图六运动拟定：通过凸轮的转动控制摇杆的摆动角度，用杠杆放大原理进行行程的放大，当凸轮达到最大推程时，杠杆把书刚好退到 b 的位置，而当回程到基圆时，凸轮近休，杠杆间歇停止 140，等待系统的下一周期循环。优 点： 杠杆结构简单，加工和安装比较方便，加工成本低，容易控制和调节，运动清晰明了，可满足运动要求。缺 点： 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，凸轮加工难，易磨损，成本高。送纸机构方案摩擦轮不完全齿轮组合机构送纸10运动拟定：用皮带轮控制另
13、一个主动轮，按额定的转速转动，通过不完全齿轮控制摩擦轮的运动，当需要送纸的时候使不完全齿轮与完全齿轮相啮合，实线送纸，不需要时使不完全齿轮的圆滑面与齿轮相切，实现传纸的间歇。优 点：空间构件灵活，简单，稳定性好，设计简单。缺 点：经济性较差。剪纸机构方案11运动拟定：皮带传动再利用凸轮与推杆机构完成纸的剪切。优 点：凸轮运用简单容易识别。缺 点：凸轮设计比较麻烦。折纸机构在推书的过程中由于 b 工位上上下设有挡板，所以当书被推到 b 工位时实现包三面，再利用凸轮连杆机构折前面，利用连杆滑块机构实现折侧边。再利用齿轮机构使折筒做圆周运动实现折前角，最后利用推书运动将书推到 c 工位上。在此过程中
14、利用工位 c 两端设置的挡板实现折后角。12传动机构方案四级齿轮传动装置运动拟定：马达通过皮带把转动传到齿轮，通过四级齿轮减速，达到转速要求。优 点：通过马达解决了机构卡死导致马达烧坏的现象，相对于涡轮蜗杆传动力大，齿轮造价低，空间小。缺 点：占用空间大。13书本打包机总流程图14五：心得体会经过一段时间的工作，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。 同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。 对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！ 六：参考文献【1】 孙恒，陈作模,机械原理.第七版.高等骄傲与出版社.【2】 孙恒.机械原理教学指南.高等教育出版社.【3】 沈乃勋.皱慧君.机械原理设计手册.高等教育出版社.15
