書本自動打包機的設計含19張CAD圖

書本自動打包機的設計含19張CAD圖,書本,自動,打包機,設計,19,CAD 書本打包機的設計 目 錄 摘要 3 Abstract 4 第一章 緒論 5 1.1設計題目:書本打包機 5 1.2設計任務及要求 5 第二章 功能分析及流程分析 6 2.1工藝動作分解 6 2.2工作原理的分析 6 2.3機構(gòu)的選用 7 2.4各執(zhí)行機構(gòu)的運動簡圖及詳細的工作原理 8 第三章 各機構(gòu)的計算 12 3.1 驅(qū)動裝置的選擇 12 3.2 電動機容量的選定 12 3.3機構(gòu)的尺寸范圍和工藝要求的數(shù)據(jù) 12 3.4縱向推書機構(gòu)的運動要求 13 3.5其他機構(gòu)的運動要求 13 3.6 工作阻力 13 3.7傳動裝置動力參數(shù) 14 3.8傳動零件的設計 15 第四章 總論 16 參考文獻 16 致 謝 17 1 摘要 為了解決印刷廠等一些印書機構(gòu)面對社會生產(chǎn)中，成批的紙張和大量書本的包裝，本文根據(jù)所學知識，針對社會需求以及勞動者的需要，設計出一款比較方便耐用的書本打包機。首先本文討論各個機構(gòu)的優(yōu)劣，選出最優(yōu)的機構(gòu)，對每個機構(gòu)的工作原理進行研究，確保能在實際過程中運轉(zhuǎn)。其次對零件進行計算并矯正確保實際生活中不會出現(xiàn)差錯。書本打包機的設計對節(jié)省勞動力有重要的意義。 關鍵詞：推書機構(gòu)、送紙機構(gòu)、裁剪機構(gòu)、折邊機構(gòu)等。 2 Design of book packing machine Abstract in order to deal with a large number of papers and books in daily office and social production, this paper designs a more efficient and flexible Book packer based on the knowledge learned and after daily observation. It is found that the most important part of the book packer is the book pushing mechanism. This paper also studies the book pushing mechanism and selects other mechanisms additionally. In the working process of the book pushing mechanism, there are strict requirements for cams and gears, and the book pushing mechanism itself needs to have quick return, with the average speed moving along a straight line. In this paper, several main research objects are cam linkage mechanism and rack and pinion mechanism. The main work is as follows: 1) Tentative book pushing mechanism and Discussion on the selection of its scheme 2) Calculate the main parts and check whether they meet the standard 3） The selection of schemes for other institutions except for the push mechanism Keywords: book pushing mechanism, scheme selection, part verification. 3 XXX 第一章 緒論 印刷廠每天都會印刷數(shù)量非常大的圖書，并且品種眾多，書本包裝的規(guī)格也各不相同。長期以來書本打包都是人工打包，其工作強度很大，打包質(zhì)量不佳，浪費了大量的人力以及物力，在這種情況下為了這一現(xiàn)狀的改變，縮短圖書的打包周期、提高圖書供應效率的提高、降低操作者的勞動強度和精力，為簡化書本包裝的過程，設計書本打包機。 1.1設計題目:書本打包機 書本打包機平常主要應用在印刷廠里，印刷廠印刷出大量的圖書后，書本打包機按照一定的數(shù)目將書本打包。 1.2設計任務及要求 （1）書本打包機應該包含連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等三種基本機構(gòu)。 （2）擬定運動循環(huán)圖時，執(zhí)行構(gòu)件動作起止位置可以根據(jù)具體情況而定，可以重疊安排，但必須滿足工藝上每一個動作的配合以及運行，在時間和空間上不應該出現(xiàn)影響。 （3）設計凸輪機構(gòu)，自行確定運動規(guī)律及變化，合理選擇基圓半徑，設計并校核最大壓力角與最小曲率半徑，設計并計算凸輪輪廓線，盡量讓誤差最小。 （4）設計計算齒輪機構(gòu)，設計齒數(shù)（輪齒總數(shù)z），確定模數(shù)（m=p/π，p為齒距），確定分度圓直徑（d=mz），設計齒頂圓直徑da和齒根圓直徑df（da=d-2.5m，df=mz-2.5m）。 （5）對連桿機構(gòu)進行運動設計，并且進行連桿機構(gòu)的運動分析，設想對連桿機構(gòu)的往復運動是否有影響。  第二章 功能分析及流程分析 2.1工藝動作分解 （1） 首先機構(gòu)橫向送書。 （2） 縱向?qū)⒁欢〝?shù)量的書本整理并推動到包裝紙的地方，此時的包裝紙在書本送到之前就已經(jīng)按照設定好的大小裁剪完畢。 （3） 繼續(xù)推這一摞書到達下一個位置，在這個位置書摞上下方設有擋板，用來擋住書摞上下方的包裝紙，所以書摞推到這個地方時已實現(xiàn)包三面的狀態(tài)。 （4） 然后推書機構(gòu)回程，回程時折紙機構(gòu)動作，先折側(cè)邊部分，把紙卷包成筒裝，在折兩端還有上下邊。 （5） 然后開始折前角，折完前角后，推書機構(gòu)進入下一循環(huán)工序，書推到這一位置后，利用工位兩端已經(jīng)設置的擋板來實現(xiàn)折后角。 （6） 最后推書機構(gòu)將書推送到涂膠水的位置，此位置兩端設有涂膠水的工序。 2.2工作原理的分析 （1） 機構(gòu)要推書，因此要設計對應的推書機構(gòu)，推書機構(gòu)為前后的往復運動，分為橫、縱向推書機構(gòu)。 （2） 送包裝紙機構(gòu)，應該用橡膠摩擦輪，通過摩擦來實現(xiàn)包裝紙傳動。 （3） 包裝紙裁剪機構(gòu)，裁刀的運動為間歇性的進給運動。應該用皮帶帶動齒輪，在在齒輪上安裝一個凸輪，凸輪鏈接連桿機構(gòu)，連桿機構(gòu)帶動裁刀把牛皮紙按照一定的大小裁開。 （4） 折邊機構(gòu)的選用，要使上下兩塊擋板同時運動，用凸輪帶動連桿的方式便可以實現(xiàn)。 （5） 折角機構(gòu)的選用，折前角可以應用一個凸輪機構(gòu)便可以實現(xiàn)，包裝的折后角則可以用擋板來實現(xiàn)。 （6） 包裝完成以后還要涂膠水、貼標簽、烘干，這項工作僅需要一個機構(gòu)來實現(xiàn)，凸輪滑塊的往復運動就可以實現(xiàn)。 （7） 電動機與主軸間的傳動機構(gòu)，應該通過齒輪系來實現(xiàn)，用齒輪系的變速來實現(xiàn)各個機構(gòu)應該有的轉(zhuǎn)動速度。 2.3機構(gòu)的選用 機械形式：帶傳動 優(yōu) 點：可以起到緩沖和吸震的作用，可以使傳動過程較為平緩，減噪聲；可以起到安全保護的作用，當過載時，帶可以在輪面上打滑，防止損壞其余的零件；結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。 缺 點：效率比較低；帶傳動受到摩擦力和彈性形變的影響，不能保證準確的傳動比等。 機械形式：齒輪傳動 優(yōu) 點：機械傳動的效率，一般可以達到百分之九十八，并且壽命也很長；可以保證有恒定的瞬時傳動比，而且傳遞的運動也比較的可靠；傳遞功率非常寬，可以從很小的功率到幾萬馬力，經(jīng)過磨齒的圓周速度可達每一秒一百米；齒輪結(jié)構(gòu)的體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。 缺 點：噪聲非常大，對沖擊力很敏感，不能用在軸線距離很大的部件上；制造的精度非常的高，沒有很好的緩沖能力，沒有過載保護，相對應的成本也是非常高的。 機械形式：凸輪機構(gòu) 優(yōu) 點：比較合理的設計凸輪輪廓曲線可以很容易的獲得任意預定的運動規(guī)律，并且凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單。 缺 點：凸輪和從動件之間的接觸為高夫接觸，壓力非常大，很容易磨損，一般傳遞動力不是很大的時候才采用。 機械形式：連桿機構(gòu) 優(yōu) 點：首先運動副都是低副可以承受比較大的載荷，磨損非常小，有利于融化，形狀也是很簡單，利與制造；原動件的運動規(guī)律一般不變，但是可以改變構(gòu)件的相對長度來得到不一樣的運動規(guī)律。 缺 點：傳遞路線較長，因為連桿機構(gòu)的運動的經(jīng)過中間的關鍵部分進行傳遞，這樣就很容易產(chǎn)生非常大的誤差積累，機械效率也大大降低；在運動過程，連桿和滑塊的質(zhì)心都做變速運動，因此所產(chǎn)生的慣性力是很難以消除的，不應該用在高速運動結(jié)構(gòu)。 基本功能 執(zhí)行構(gòu)件 工藝動作 執(zhí)行機構(gòu) 縱向推書 滑塊或推板 直線往復運動 連桿機構(gòu) 橫向推書 滑塊或推板 直線往復運動 連桿機構(gòu) 送紙機構(gòu) 橡膠摩擦輪 往復運動 摩擦輪 裁剪機構(gòu) 裁刀 間歇運動 凸輪連桿機構(gòu) 折上下邊 平板 擺動往復運動 凸輪連桿機構(gòu) 折前角 扇形輪 往復回轉(zhuǎn)運動 凸輪連桿機構(gòu) 折后腳 擋板 固定 擋板 涂膠水，標簽 滑塊 直線往復運動 凸輪機構(gòu) 表2-1 各機構(gòu)的預選 2.4各執(zhí)行機構(gòu)的運動簡圖及詳細的工作原理 （1） 橫向推書機構(gòu)運動簡圖： 圖2-1 推書機構(gòu)運動簡圖 工作原理：首先主動件凸輪的轉(zhuǎn)動會把一定的速度傳到齒條，然后齒條開始帶動齒輪1和2開始轉(zhuǎn)動，而且齒輪1和2控制的傳動比不一樣，最后齒輪1帶動齒條1和在其上方的推頭橫向運動完成橫向推書動作。 （2） 縱向推書機構(gòu)的運動簡圖： 圖2-2 縱向推書機構(gòu)運動簡圖 工作原理：選取結(jié)構(gòu)比較簡單的曲柄滑塊機構(gòu)，首先會給曲一定的速度讓它轉(zhuǎn)動起來，然后滑塊會做往復運動來完成縱向推書的動作。 （3） 送紙機構(gòu) 圖2-3送紙機構(gòu)運動簡圖 工作原理：主要的執(zhí)行機構(gòu)為連桿彈簧和凸輪機構(gòu)，首先送紙則采用的是橡膠摩擦輪的摩擦傳動，跟包裝紙接觸的的滾子摩擦系數(shù)非常大，然后凸輪的轉(zhuǎn)動會帶動連桿的擺動，連桿的擺動會使?jié)L子和包裝紙接觸并且產(chǎn)生相對的滾動，從而包裝紙會自上而下的傳動，傳動到一定尺寸后會將包裝紙裁斷。 （4） 裁剪機構(gòu) 圖2-4裁剪機構(gòu)運動簡圖 工作原理：這個機構(gòu)首先利用皮帶傳動，在利用凸輪和推桿來完成包裝紙的裁剪，但是這個凸輪的設計比較困難。 （5） 折紙機構(gòu) 圖2-5 折紙機構(gòu)運動簡圖 工作原理：這個機構(gòu)為上下邊機構(gòu)，運用凸輪的回轉(zhuǎn)運動帶動桿件的的上下運動，然后桿件帶動假肢桿件的空隙開啟，以此來實現(xiàn)包裝紙上下邊的折疊，可以發(fā)現(xiàn)包裝紙的破損是非常小的。 （6） 折邊、折角機構(gòu) 圖2-6折邊、折角機構(gòu)運動簡圖 工作原理：主要的執(zhí)行機構(gòu)為齒輪和一個任意轉(zhuǎn)動的矩形框架，首先這個機構(gòu)是由齒輪帶動做圓周運動，在初始的狀態(tài)下，兩個滾輪所在的平面平行于書本運動的方向，這樣就可以使書本兩邊所帶的包裝紙能夠安全的通過，然后當兩邊和側(cè)邊上下兩邊折起來以后，齒輪帶動它做半圓周運動，以此使豎直的滾輪經(jīng)過前邊角，并將其折起來。 （7） 涂膠水、貼標簽、烘干機構(gòu) 圖2-7 涂膠水、貼標簽、烘干機構(gòu)運動簡圖 工作原理：主要執(zhí)行機構(gòu)為曲柄滑塊機構(gòu)和凸輪，首先會通過凸輪的轉(zhuǎn)動帶動連接它的輪軸，并且使它在它上面的水平板塊之間往復運動，然后四個長方體相鄰，兩個長方體之間的間隔為書本的寬度，在推書機構(gòu)把第二摞書推到涂膠水出，第一摞書恰好到達貼標簽的位置，到烘干機構(gòu)處，曲柄的轉(zhuǎn)動會帶動凸輪的上下移動，會讓涂膠水和貼標簽的觸頭前后移動，以上就可以完成涂膠水、貼標簽、烘干的工作。  第三章 各機構(gòu)的計算 3.1 驅(qū)動裝置的選擇 機器運動和動力的來源有很多種，有電動機、內(nèi)機、蒸汽機、液動機等，其中電動機結(jié)構(gòu)簡單、方便控制、維護比較容易，所以機械上大部分是采用電動機驅(qū)動的。 3.2 電動機容量的選定 電動機的容量選擇合適與不合適，對電動機的工作有很重要的影響，當容量過小的時候，不能保證正常工作或者使電動機過載而損壞；當容量過大的時候，能量不能被充分利用，并且由于不能在滿載的情況下運行，所以效率較低，存在很大程度上的浪費。電動機的容量主要是由發(fā)熱情況決定的，所以可以由以下的公式計算：，傳動裝置總效率其中：為軸承的傳動效率， 為齒輪的傳動效率，為斜齒輪的傳動效率?，F(xiàn)取一級傳動比i1=20-50，二級圓柱直齒輪的傳動比i2=4-6，三級圓柱直齒輪的傳動比i2=2-4，總的傳動比的范圍：40-200.綜上決定選用Y132S-4型號的電動機，轉(zhuǎn)速為1440r/m，電流11.6A，功率5.5kw，效率為85.5。 3.3機構(gòu)的尺寸范圍和工藝要求的數(shù)據(jù) 機器中機構(gòu)的最大允許長度為2000mm，最大的允許高度為1600mm，工作臺距離主軸的高度為400mm，主軸的位置x=1000-1100mm，y=300-400mm，紙卷的位置x1=300mm，y1=300mm，為保證工作安全，推書機構(gòu)放在工作臺面以下。 書摞的尺寸：寬度為130-140，長度為180-220mm，高度為180-220mm 推書的起始位置為x0=200mm，行程為400mm 推書的次數(shù)為n=（10±0.1）r/min 主軸轉(zhuǎn)速的不均勻系數(shù)§≦1/4，紙的直徑為400mm 飛輪的轉(zhuǎn)動慣量計算：摩擦系數(shù)f=0.03，周期t=2s，包書速度v=0.15/t=0.75m/s，安全系數(shù)k=1.2， 由上述數(shù)據(jù)可得：平均力矩m=688.98m/s，總功率p=m*w*k，其中w=2π*n/60，主軸的轉(zhuǎn)速為10r/min，因此p=865.36w，飛輪在推書機構(gòu)上轉(zhuǎn)動慣量的大小J=Nmax/wm*§，其中§≦1/4。 3.4縱向推書機構(gòu)的運動要求 推書動作占時為1/3周期，主軸相當于轉(zhuǎn)120°；快速退回動作小于1/3周期，主軸相當于轉(zhuǎn)100°；停止不動大于1/3周期，主軸相當于轉(zhuǎn)140°。 主軸的轉(zhuǎn)角 執(zhí)行滑塊的工作 主軸的轉(zhuǎn)角 執(zhí)行滑塊的動作 0°-80° 推單摞書向前 120°-220° 滑塊退回 80°-120° 推整摞書向前 220°-360° 滑塊停止 表3-1縱向推書機構(gòu)運動要求 3.5其他機構(gòu)的運動要求 工藝動作 主軸轉(zhuǎn)角 工藝動作 主軸轉(zhuǎn)角 橫向送書機構(gòu) 150°-340° 送紙 200°-360°-70° 折側(cè)邊，折上下邊，折前角180°-340° 涂膠水，貼標簽，烘干 180°-340° 裁紙 70°-80° 表3-2其他機構(gòu)的運動要求 運動過程：（1）0°-180°，通過推書作用和后邊擋板的作用，折上后腳，各傳動軸轉(zhuǎn)動，但是執(zhí)行機構(gòu)和凸輪都是靜止。 （2）180°-252°完成折上側(cè)邊和兩端上邊。 （3）204°-276°完成折下側(cè)邊和兩端下邊，這一行程和上一個行程約有2/3的時間是重合的，正是由于距離短，時間配合的緊密，可以保證紙不會在運動過程中散開。 （4）250°-340°完成折前腳的動作。 （5）340°-360°各軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動，凸輪和執(zhí)行機構(gòu)仍然處于靜止狀態(tài)。 3.6 工作阻力 (1)每一摞書的質(zhì)量約為4.6kg，推書的滑塊質(zhì)量約為8kg。 （2）橫向推書的阻力設為常數(shù)，相當于在主軸上有等效的阻力矩 （3）送紙和裁紙的阻力設為常數(shù)，相當于在主軸上有等效的阻力矩 （4）折后角機構(gòu)的阻力為四摞書的摩擦阻力。 （5）折邊、折前角的阻力總和為主軸受到的等效力矩Mc6,它的大小可以用縱向推書行程中主軸所受縱向阻力矩平均值Mc3來表示：，，Mci為各分點阻力矩的值；n為分數(shù)點。 （6）涂膠水、貼標簽、烘干機構(gòu)的阻力總和為主軸收到的等效阻力矩Mc7，大小可以表示為。 3.7傳動裝置動力參數(shù) 傳動比的分配：，，i1為高速級的傳動比，i2為低速級的傳動比，并且i1=(1.3-1.5)i2，現(xiàn)在取i1=1.5i2，則有i1=4.5,i2=3。 電動機軸：Pm=Pd=3.15kw，n=1440r/min， 高速軸：P1=3.087KW,n1=n=1440r/min， 中間軸：P2=n齒n承P1=3.01kw，n2=n1/i1=1440/4.5=320r/min，。 低速軸：P3=P2n承n齒=2.935kw，n3=n2/i2=320/3=106.7r/min，。 工作軸：P0=P3n聯(lián)=2.876kw，n0=n3=106.7r/min，。 3.8傳動零件的設計 高速級采用斜齒輪：P1=3.08kw，T1=20.473N/m，n1=1440r/min，n2=320r/min，i1=4.5，壽命t19200h。 選材：大齒輪采用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度300HBS；小齒輪采用40Cr，表面淬火，硬度50HBS。 確定許用應力：許用接觸應力： 許用彎曲應力： 齒輪的工作轉(zhuǎn)矩： 根據(jù)接觸的強度，求小齒輪分度圓直徑：， 低速級采用直齒輪：p1=3.01kw;T1=89.83N/m;n1=320r/m;n2=106.7r/min;i2=3；壽命t=19200h。 選材：大齒輪采用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度300HBS；小齒輪采用40Cr，表面淬火，硬度50HBS。 d m z a b β h c α 高速度 184.5 2 90 112.75 45 12.7° 1 0.25 20° 41 20 50 低速度 210 2.5 84 140 55 - 70 28 62 表3-2齒輪選用表  第四章 總論 本文主要研究書本打包機的推書機構(gòu)，送紙機構(gòu)、包裝機構(gòu)、折邊機構(gòu)等，其重要性不言而喻，能極大的提高我國在包裝行業(yè)上效率，省去大部分的人力，減少工作的強度。 通過這次的設計我知識的儲備量不是很高，但在尋找資料的過程中使我成長非常多。以下是對這次設計的總結(jié)： 1） 對這次設計主要的機構(gòu)——推書機構(gòu)進行設計分析并且把每個零件的優(yōu)點和缺點講明白了。 2） 對推書機構(gòu)中的凸輪以及齒輪進行計算。 3） 對其機構(gòu)中其他的零部件進行簡單分析選擇與計算。 4） 選擇討論除推書機構(gòu)外其他幾個機構(gòu)的工藝過程，工作原理。 參考文獻 [1] 王行知 .《機械原理第二版》.北京高等教育出版社， 2008. 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