书本打包机--机械原理课程设计

书本打包机--机械原理课程设计 书本打包机 设计者:机制**班 *** *** 机制**班 *** *** 1.功能 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 : 书本打包机主要是用在印刷厂里，在大量数印刷出来后，将其以一定数量为一堆，用牛皮纸将其包装起来，以便于销售和运输。这种功能在很多地方都可以用到，比如:包糖机，饭盒包装机等凡是设计到需要将东西分堆包装的地方都可以将其稍加改动即可用于其他地方。 本设计中的打包机的主要功能如下: 总体结构图: 工作原理及工艺动作过程。 书本打包机的用途是要把一摞书 (如20 本一包) 用牛皮纸包成一包，并在两端贴好封签 (图 1-1)。包、封的工艺顺序如图 1-2 所示，各工位的布置 (俯视) 如图 6-12 所示。 1-1 1-2 其工艺过程如下所述 : ? 横向送书 (送一摞书)。 ? 纵向推书前进 (推一摞书) 到工位 a，使它与工位 b , g上的 6 摞书贴紧。 ? 书推到工位 a前，包装纸已先送到位。包装纸原为整卷筒纸，由上向下送够长度 后进行裁切。 ? 继续推书前进一摞书的位置到工位 b，由于在工位 b 的书摞上下方设置有挡板， 以挡住书摞上下方的包装纸，所以书摞推到 b 时实现包三面，这个工序中推书机 构共推动 a , g的 7 摞书。 ? 推书机构回程时，折纸机构动作，先折侧边 (将纸卷包成筒状)，再折两端上、下 边。 ? 继续折前角。 ? 上步动作完成后，推书机构已进到下一循环的工序?，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。 ? 推书机构又一次循环到工序?时，将工位 c的书摞推至工位 d，此位置是两端涂 糨糊的位置。 ? 涂糨糊。 ? 在工位 e贴封签。在工位 f，g用电热器把糨糊烘干。在工位 h 时，用人工将包 封好的书摞取下。 因此书本打包机中的主要机构包括:横纵向推书机构、送纸机构及折纸机构: 1(横纵向推书机构:将成堆的书分成每20本(约300mm厚)一堆，经过横向和纵向 的推动机构送入包装机构。 2. 送纸机构:将卷成桶装的牛皮纸在每堆书来时拉下一段长度500*800mm，然后将 其剪断用于后面的包装折纸机构用于包装。 3. 折纸机构:将附有一块牛皮纸的一堆书通过折叠机构将牛皮纸完好的包装在书的四 周。 2(各部分工作原理 (1). 横纵向推书机构 方案比较如下: 纵横推进机构 间歇运动机构 传动运动机直线运动机构 构 槽轮机构 不完全齿 圆 凸轮机构 圆蜗曲凸轮机构 轮 柱齿 锥齿轮蜗杆 柄滑 轮 轮 块 简单 运动精确 运动精 确 易不垂加运动精确，没 ，易实现，成本低 没冲击 实现同方直方向工简冲击 同向向传传动 单成 变速 本低 动和 变速 运动不精确 有冲击，加加占易磨损，加工易磨损，加工只成 工复杂，成本高 工复空间，成本高 成本高 可同本高， 杂 对杆向传角度不 动 易变 长要 求高 送书机构需要实现横向和纵向的运动，并且是分时进行的，需要等到横向将书推到制定位置时，纵向的推书机构才能开始动作，将书向前方的包书机构推进。利用一个槽轮实现两个间歇运动，如下图机构简图所示: 两槽轮的运动时序如下: 主轴转角 机构运动规律 0--------------90度 横向槽轮运动90度:带动横向推进机构运动一个 来回 90------------110度 横纵向机构均不运动 110------------200度 纵向槽轮运动90度:带动纵向推进机构运动一个 来回 200-----------360度 送书机构停止，包书机构工作 由此实现了两槽轮在不同的相位分时转动。 由于槽轮转动机构每转动90度，后面的横纵向机构均需运动一个周期，有公式: 齿轮传动比n 则需要齿轮提高传动比，机构如图所示:n 所选齿轮参数如下: 齿轮 齿数z 模数 m 压力角 尺宽 b 锥齿1 20 3 20 30mm 锥齿2 20 3 20 30mm 直齿3 80 2 20 15mm 直齿 20 2 20 15mm 分别带动后面的曲柄滑块机构一个周期的实现两个直线运动。 曲柄滑块机构如下: 由于横纵向推书的行程设计的是500mm，所以设计的曲柄滑块的尺寸如图所示: 蓝色位置位等效曲柄与连杆共线时所产生的最大行程 红色位置为等效曲柄与连杆共线时所产生的最小行程 计算如下: A1=232mm A2 =739mm 最大行程L=A2-A1=739-232=506mm 飞轮转动惯量计算如下: 摩擦系数为f=0.03，周期为t=2s 则包书速度为:v=0.15/t=0.075m/s 安全系数为k=1.2 又由上述可算得:平均力矩m=688.98m/s 所以总功率:p=m*ω*k 而ω=2π*n/60 主轴转速为:10r/min p=865.36W 飞轮应该装在推书机构上 并且转动惯量J=Nmax/ωm*δ =1675kg*m 其中，δ?0.25 (2).送纸机构 方案比较如下: 主方案:曲柄滑块机构 优点:加工简单，成本 低，易实现 ，便于机构简化，负载能力强，易装配 缺点:运动精度低，运动速度极限低，占空间 ，累计误差大 比较方案:凸轮机构 优点;运动精度高，能很好地实现预定轨迹，占地少 缺点;加工复杂，成本高，易磨损 送纸机构主要实现当有一摞书推来时从牛皮纸筒上扯下一定长的牛皮纸，然后剪断。 如图所示，所选曲柄滑块机构的曲柄中心正好在滑块运动轨迹上，所以滑块运动行程位: L=2*R=2*400=800 满足送纸机构行程为800mm 的要求。 (3).折纸机构 折纸机构需要各个方向上的直线往复运动，可以考虑使用曲柄滑块机构或者圆柱凸轮机构。而折纸机构要求在180?~340?范围内工作，运动具有间歇性，因此考虑在其中加入不完全齿轮机构，并用齿轮系连接各个方向的运动。再加上空间条件的限制综合考虑，选择机构为圆柱凸轮机构、不完全齿轮机构和齿轮系。 方案比较如下: 凸轮选择比较: 方案一:曲柄滑块机构它加工简单，成本 低，易实现 ，便于机构简化，负载能力强，易装配;但是，鉴于它无法满足任务说明书的空间和轨迹要求，我们将它淘汰 比较方案二:曲柄摇杆机构它和方案1一样，具有但是加工简单，成本 低，易实现 ，便于机构简化，负载能力强，易装配等优点，但它对空间要求更大，所以我们将它淘汰 主方案:凸轮机构 尽管成本高，加工复杂，易磨损，但是鉴于任务说明书的空间和轨迹要求，和边际收益来说，这不失为一好方案 不完全齿轮选择比较: 比较方案一:棘轮机构 间歇精度高，有单向自锁功能，但加工成本和复杂性比较高，也不易装配 比较方案二:槽轮机构 易装配，好加工，成本相对低，但间歇精度不高 主方案:不完全齿轮 间歇精度高，易装配，占地少，但是刚性冲击大，易磨损，加工成本和复杂性也高 折纸机构简图及尺寸如下:(单位:mm) 如图，由圆柱凸轮机构带动折侧边机构和折两端上下边机构，行程为150mm，其中折上侧边与两端上边机构固连，且两端滚轮比侧边滚轮滞后40mm，下边机构对称。 折前角机构为由齿轮带动的，两边竖立滚轮，半径为135mm的圆周运动机构。初始状态下，两滚轮所在平面平行于书运动方向，以便书两边所带的纸能够顺利通过。当侧边与两端上下边折起来之后，齿轮带动其绕竖直轴作半周圆周运动，使竖直滚轮掠过前角边，将其折起。 该机构原动件为最下方的轴。总共有四个不完全齿轮使之实现间歇运动。不完全齿轮(1)和(2)与各自带动齿轮的传动比为5:1，其有齿部分占整个齿轮的1/5。不完全齿轮(3)(4)与带动齿轮的传动比为2:1，其有齿部分占整个齿轮的1/4，每次使其转半周。其余齿轮的传动比为1:1.(如上图) 各不完全齿轮在初始状态下齿所在位置为: 不完全齿轮(1):180?~252?(72?) 不完全齿轮(2):204?~276?(72?) 不完全齿轮(3)(4):250?~340?(90?) 则折上侧边和两端上边机构、折下侧边和两端下边机构、折前角机构的工作范围分别为: 折上侧边和两端上边机构:180?~252?(72?) 折下侧边和两端下边机构:204?~276?(72?) 折前角机构:250?~340?(90?) 该机构三维图如下: 正面图: 鸟瞰图: 折侧边机构和折两端上下边机构的运动轨迹为上下往复，长为150mm的直线;折前角机构的运动轨迹为半径为135mm的半圆。 机构运动过程:(1)0?~180?期间，为推书行程工作时期，此时通过推书动作和后面挡板的作用，折上前一摞书的后角。各传动轴转动，但凸轮和执行机构均静止。 (2)180?~252?期间为折上侧边和两端上边机构运动区间，完成折上侧边和两端上边。 3)204?~276?期间为折下侧边和两端下边机构运动区间，完成折下侧边和两端 ( 下边。该行程与上一行程有2/3的时间重合，即上边向下运动100mm时，下边就开始向上运动。上边运动到150mm时，下边运动50mm，两滚轮相距20mm，此时距离最短，时间配合非常紧密，以保证纸不会中途散开。 (4)250?~340?期间为折前角机构的工作范围，实际上竖直滚轮转到前角边上时是295?，行程(3)已完成，不会发生干扰。完成折前角动作。 (5)340?~360?期间各轴继续转动，但凸轮和执行机构均静止。折后角的动作在下一个周期的行程(1)中完成。 由最下方轴提供10r/min的圆周运动，即6s/r，由电动机经过减速之后提供。此为整个包装机的工作周期。经过齿轮系传动，圆柱凸轮机构在一个周期的1/5中做30r/min的运动，运动一周，其余时间静止。而折前角机构在一个周期的1/4中做20r/min的运动，运动半周，其余时间静止。 机构评价:由于该机构采用较多凸轮机构和齿轮机构等高副机构,虽然比较容易实现所要求的运动规律和轨迹，但是曲面加工制造比较麻烦，而且容易因磨损而造成运动失真。但是其累积误差小，运动稳定，能够实现较好的空间精度和时间精度的运动。运转速度较高，但可调性较差。加速度峰值小，可靠性好，但耐磨性不好。该机构结构较为复杂，制造不方便，经济性不好。尺寸与重量较集中，空间与时间协调性较好。总的来说，该机构设计方案算不上最佳方案，但由于该机构牵涉到多个方向的运动，且运动在空间与时间上的限制较多较严格，该方案是成形的方案中最简的方案。 (4).齿轮系传动如下: 总结:本次机械原理课程设计中我们充分运用了机械原理课程中所学的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，对机构的方案进行选择，分析和评价，并更深地理解了所学的方法。同时我们也充分发挥了自己的创造力，设计了很多复杂的机构。但我们也因为将过多精力放在机构的设计上，而忽视了更细一步的工作。在动力学分析和电动机减速机构的设计上做得不够完善。但总的来说，这次课程设计对我们都是一次很大的锻炼，对我们理解自己的学科和专业起到了很大的作用。