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編號(hào)
無(wú)錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目： 存折翻頁(yè)機(jī)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)
學(xué) 號(hào)： 0923245
學(xué)生姓名： 吳亞平
指導(dǎo)教師： 唐正寧 （職稱：副教授）
（職稱： ）
2013 年 5 月 25 日
無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
誠(chéng) 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 存折翻頁(yè)機(jī)的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級(jí)： 機(jī)械95
學(xué) 號(hào)： 0923245
作者姓名：
2013 年 5 月 25 日
無(wú)錫太湖學(xué)院
信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書
一、題目及專題：
1、題目 存折翻頁(yè)機(jī)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
2、專題
二、課題來(lái)源及選題依據(jù)
隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民生活水品的不斷提高，廣大群眾收入不斷提高，為使收入財(cái)產(chǎn)更加安全，銀行存款無(wú)疑成為了人們的選擇。面對(duì)越來(lái)越多的存款，存折數(shù)量需求的不斷增加，存折檢查的自動(dòng)化處理成為了新的研究課題。
本課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，按照公司的要求，完成存折翻頁(yè)機(jī)機(jī)的設(shè)計(jì)，并能滿足生產(chǎn)實(shí)際的需求。
本課題緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的課題，對(duì)學(xué)生了解和掌握翻頁(yè)原理、翻頁(yè)過(guò)程，提高工程設(shè)計(jì)和解決實(shí)際問題的能力，具有很重要的意義。
存折翻頁(yè)機(jī)是小型機(jī)械設(shè)備，與目前市場(chǎng)上較為流行的的翻頁(yè)機(jī)一樣，根據(jù)流體力學(xué)原理，利用大氣壓來(lái)吸附紙張并帶動(dòng)紙張運(yùn)動(dòng)，達(dá)到翻頁(yè)的處理。
本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)存折紙張的翻頁(yè)處理，要能在短時(shí)間內(nèi)將存折一一翻頁(yè)。相對(duì)而言，存折的紙張表面質(zhì)量較好，并且一般只做一次翻頁(yè)，所以不必考慮氣壓過(guò)大或者長(zhǎng)期翻動(dòng)紙張，造成質(zhì)量下降等問題的影響。另外，由
3
于是新的存折，當(dāng)吸附系統(tǒng)對(duì)紙張吸附的時(shí)候，氣密性好，翻頁(yè)失敗的幾率相對(duì)而言比較低。氣動(dòng)翻頁(yè)，需要考慮噪聲問題。當(dāng)存折翻頁(yè)失敗，或者發(fā)現(xiàn)存折紙張破損，質(zhì)量不合格問題時(shí)，可及時(shí)處理。對(duì)此,翻頁(yè)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)集中在以下幾個(gè)方面。
(1)提高效率，降低能耗，不斷提高和改進(jìn)翻頁(yè)機(jī)的設(shè)備。翻頁(yè)技術(shù)的關(guān)鍵是翻頁(yè)連接處理，即處理好連續(xù)翻頁(yè)的步驟，要求翻頁(yè)過(guò)程系統(tǒng)穩(wěn)定，連接平滑，可以迅速完成翻頁(yè)，盡量減少不必要的能量浪費(fèi)。
(2)降低噪音，做到低音高速。存折翻頁(yè)機(jī)采用的是氣壓吸附，在氣體被壓縮排放時(shí)，要通過(guò)降低噪音的設(shè)備進(jìn)行降噪，市場(chǎng)上常用的小型消音器可以滿足此需求。
(3)設(shè)備與工藝研究針對(duì)處理。存折紙張不同于一般紙張，存折翻頁(yè)機(jī)設(shè)備必須適應(yīng)具體紙張?zhí)匦?，適當(dāng)改良，在處理吸附翻頁(yè)時(shí)做到游刃有余。
(4)開發(fā)只能警報(bào)設(shè)備。如在翻頁(yè)過(guò)程中，由于紙張不平整，設(shè)備老化或者受外界干擾時(shí)吸附失敗，系統(tǒng)可以做及時(shí)反饋，將翻頁(yè)失敗的存折主動(dòng)溢出，或者發(fā)出警報(bào)，停止工作等，提醒工作人員及時(shí)處理。
現(xiàn)代市場(chǎng)出現(xiàn)的高效翻頁(yè)機(jī)較少，針對(duì)存折的翻頁(yè)機(jī)的設(shè)計(jì)史無(wú)前例，為此借鑒前者出現(xiàn)過(guò)的翻書機(jī)的技術(shù)是很有必要的。
三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：
① 掌握存折翻頁(yè)機(jī)的傳動(dòng)過(guò)程，熟悉翻頁(yè)機(jī)的傳動(dòng)原理；
② 掌握利用真空氣壓原理進(jìn)行工業(yè)輕工業(yè)作業(yè)的優(yōu)勢(shì)；
③ 熟練計(jì)算各種形狀的材料的強(qiáng)度、剛度等計(jì)算；
④ 了解現(xiàn)代高科技傳感技術(shù)的工作原理及具體途徑；
II
⑤ 熟練使用CAD、UG等計(jì)算機(jī)輔助工具。
四、接受任務(wù)學(xué)生：
機(jī)械95 班 姓名 吳亞平
五、開始及完成日期：
自2012年11月12日 至2013年5月25日
六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）：
指導(dǎo)教師 簽名
簽名
簽名
教研室主任
〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕 簽名
系主任 簽名
2012年11月12日
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IV
目錄
摘 要 VII
ABSTRACT VIII
1緒論 1
1.1本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 1
1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 1
1.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求 2
2 總體方案設(shè)計(jì) 3
2.1 主要組成結(jié)構(gòu) 3
2.2 主要技術(shù)參數(shù) 3
2.3 工作原理與工作過(guò)程概述 4
3 翻頁(yè)機(jī)推出機(jī)構(gòu)的工作原理 5
3.1 存折翻頁(yè)機(jī)推出過(guò)程 5
3.2 翻頁(yè)機(jī)推出機(jī)構(gòu)工作分析 5
3.3 翻頁(yè)機(jī)推出機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇 7
3.3.1 步進(jìn)電機(jī)規(guī)格的選擇 7
3.3.2 步進(jìn)電機(jī)工作量的設(shè)定 7
4 翻頁(yè)機(jī)壓緊機(jī)構(gòu) 8
4.1 翻頁(yè)壓緊裝置的必要性 8
4.2 翻頁(yè)機(jī)壓緊裝置壓頭材料的選擇 8
4.3 壓平裝置的的可換設(shè)計(jì) 9
5 翻頁(yè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10
5.1 翻頁(yè)機(jī)吸附裝置的設(shè)計(jì) 10
5.1.1 吸盤的選擇 10
5.1.2 吸附裝置搖桿及擺頭的設(shè)計(jì) 12
5.2 翻頁(yè)機(jī)壓平裝置的設(shè)計(jì) 14
5.2.1 設(shè)計(jì)壓平裝置的必要性 14
5.2.2 翻頁(yè)機(jī)壓平裝置尺寸的設(shè)計(jì) 14
5.2.3 翻頁(yè)機(jī)壓平裝置的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 16
5.3 拍照機(jī)構(gòu) 17
5.4 照相機(jī)的選擇 17
6 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
6.1 產(chǎn)品推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
6.2 推出機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇 18
7 翻頁(yè)床身及支架的設(shè)計(jì) 19
7.1 翻頁(yè)機(jī)床身的設(shè)計(jì) 19
7.2 翻頁(yè)機(jī)床身電機(jī)的選擇 19
7.3 翻頁(yè)機(jī)支架的設(shè)計(jì) 20
8 檢測(cè)系統(tǒng)及警報(bào)系統(tǒng) 25
8.1 檢測(cè)系統(tǒng) 25
8.1.1 存折印刷質(zhì)量檢測(cè) 25
8.1.2 存折紙張數(shù)目的檢測(cè) 25
8.1.3 存折紙張質(zhì)量的檢測(cè) 25
8.2 警報(bào)系統(tǒng) 26
9 翻頁(yè)機(jī)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連接 27
9.1各機(jī)構(gòu)工作連接 27
9.2各機(jī)構(gòu)工作時(shí)間的確定 27
9.3各機(jī)構(gòu)的維修與檢查 29
10 結(jié)論與展望 30
10.1 結(jié)論 30
10.2 不足之處及未來(lái)展望 30
致 謝 31
參考文獻(xiàn) 32
VI
摘 要
存折翻頁(yè)機(jī)是用來(lái)對(duì)制造好的存折通過(guò)拍照處理進(jìn)行翻頁(yè)檢查，并將完好的存折集中，而不合格產(chǎn)品則將單獨(dú)放置。這一過(guò)程，大大減輕了人工逐一翻頁(yè)檢查的勞動(dòng)量，減少了存折檢查的時(shí)間，大幅度的提高了存折翻頁(yè)檢查的效率。本次翻頁(yè)機(jī)的設(shè)計(jì)，主要利用氣壓原理，通過(guò)真空將紙張吸附起來(lái)，再由懸臂裝置翻開，翻完后后再次壓平，以用來(lái)拍照，將所拍的照片傳送到計(jì)算機(jī)，分析處理，鑒定其是否符合要求。而本次存折翻頁(yè)機(jī)的設(shè)計(jì)是一次偉大嘗試，或許存在許多不足，但類似翻頁(yè)的機(jī)械設(shè)備早已在市場(chǎng)出現(xiàn)，因此可以借鑒在市場(chǎng)上已經(jīng)流行的翻頁(yè)原理，然后設(shè)計(jì)出翻頁(yè)機(jī)高效率的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，盡量設(shè)計(jì)出比較完善的存折翻頁(yè)機(jī)。該設(shè)計(jì)方案要求創(chuàng)新，高效，穩(wěn)定，設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)從這幾方面入手。設(shè)計(jì)時(shí)可借助CAD，UG等計(jì)算機(jī)輔助軟件，提高設(shè)計(jì)效率。
關(guān)鍵詞：翻頁(yè)機(jī)；效率；計(jì)算機(jī)輔助軟件
9
ABSTRACT
The passbooks next machine is used to good manufacturing passbook by camera processing to turn the page check and intact passbook concentrated substandard products will be placed separately. This process, greatly reducing the amount of labor doing one by one flip check, to reduce the passbook check time, and greatly improve the efficiency of the passbook flip check. The design of the next page, the main principle of the use of air pressure, vacuum adsorption paper, re-opened by the cantilever device, flatten it again after the turn, used to take pictures, send the photographs to the computer analysis processing, identified to meet the requirements. The design of the the passbook flip machine is a great attempt, perhaps there are many shortcomings, but similar to the flip machinery and equipment already in the market, so you can learn from the next principle has been popular in the market, and then design the next page the high efficiency of the transmission mechanism, try to design a passbook page turning machine. The design requires innovative, efficient, stable, these areas should also be designed to start. With CAD, UG, such as computer-aided software design, improve design efficiency.
Key words: flip machine；efficiency；computer-aided software
VIII
存折翻頁(yè)機(jī)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1緒論
1.1本課題的研究?jī)?nèi)容和意義
隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民生活水品的不斷提高，廣大群眾收入不斷提高，為使收入財(cái)產(chǎn)更加安全，銀行存款無(wú)疑成為了人們的選擇。面對(duì)越來(lái)越多的存款，存折數(shù)量需求的不斷增加，存折檢查的自動(dòng)化處理成為了新的研究課題。
本課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，按照公司的要求，完成存折翻頁(yè)機(jī)機(jī)的設(shè)計(jì)，并能滿足生產(chǎn)實(shí)際的需求。
本課題緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的課題，對(duì)學(xué)生了解和掌握翻頁(yè)原理、翻頁(yè)過(guò)程，提高工程設(shè)計(jì)和解決實(shí)際問題的能力，具有很重要的意義。
目前，市場(chǎng)上的翻頁(yè)機(jī)設(shè)備品種不是很多，而且設(shè)備不夠完善，工作效率低，噪聲大，本次設(shè)計(jì)的存折翻頁(yè)機(jī)會(huì)對(duì)以上問題做大量的改善。
光陰荏苒，短暫的大學(xué)時(shí)光就要過(guò)去。在這幾年的學(xué)習(xí)生涯中，我不僅學(xué)到了重要的專業(yè)的知識(shí)，同時(shí)也提高了自己的學(xué)習(xí)能力。但是，那些大多是書本上的理論知識(shí)，和實(shí)際任然有很大差距。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我可以檢驗(yàn)自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)以及如何將理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合的能力。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年最關(guān)鍵的一個(gè)教育環(huán)節(jié)，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我要能夠靈活、系統(tǒng)地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，提高自己分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)作風(fēng)和吃苦耐勞、一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度。同時(shí)，也使自己更加熟練的掌握如何查閱國(guó)內(nèi)為有關(guān)的技術(shù)資料和文獻(xiàn)，從中學(xué)會(huì)調(diào)查、收集、整理比較有價(jià)值的資料，在保留同類產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，運(yùn)用新技術(shù)、新工藝、新資料、新材料、大膽創(chuàng)新，以彌補(bǔ)同類產(chǎn)品的不足之處，使產(chǎn)品趨于更合理、更先進(jìn)、更優(yōu)化、更具有使用價(jià)值和良好的經(jīng)濟(jì)效益。
1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況
從設(shè)備的創(chuàng)意上來(lái)說(shuō)，翻頁(yè)機(jī)的出現(xiàn)，主要是由于隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，人們開始意識(shí)到自動(dòng)化的設(shè)備可以大大節(jié)省由人工工作所需的要的勞動(dòng)量，別且可以提高工作效率。許多行業(yè)都需要用到紙張，紙張多為發(fā)票，文件等，有時(shí)需要對(duì)它們作檢查，這時(shí)便需要工作人員一一去點(diǎn)清，工作枯燥乏味。并且容易發(fā)生錯(cuò)誤。此類現(xiàn)象實(shí)為常見，但要解決類似于翻頁(yè)檢查這樣的工作時(shí)，便開始涉足自動(dòng)翻頁(yè)機(jī)的發(fā)明。
目前國(guó)內(nèi)關(guān)于翻頁(yè)機(jī)的設(shè)備不是很多，日本對(duì)此項(xiàng)目的研究較多，但目前其研究方向多為對(duì)書籍的翻頁(yè)，速度較慢，與本次設(shè)計(jì)的要求不同；本次翻頁(yè)機(jī)的設(shè)計(jì)要求可以在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)存折進(jìn)行檢查翻頁(yè)，并將合格與不合格的產(chǎn)品分類擺放，以減輕人工的勞動(dòng)量，并提高存折翻頁(yè)檢查的工作效率。
翻頁(yè)計(jì)有利用黏性材料進(jìn)行翻頁(yè)的也有利用氣壓進(jìn)行翻頁(yè)的，后者居多。黏性材料翻頁(yè)不穩(wěn)定，而且需要不停更換材料，工作檢查費(fèi)時(shí)，不宜采用。國(guó)內(nèi)有關(guān)利用真空氣壓作業(yè)的行業(yè)較多，許多部門可以涉及翻頁(yè)機(jī)制造，所以，翻頁(yè)機(jī)的制造有很大的發(fā)展空間。
1.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求
確定設(shè)計(jì)方案；電機(jī)類型及功率的確定；傳動(dòng)底板尺寸的確定；氣壓吸盤壓力大小的確定。完成整機(jī)的三維設(shè)計(jì)、主要部件的組裝圖、重要零件的工程圖、相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化。
此次設(shè)計(jì)為一項(xiàng)發(fā)明，所以對(duì)所完成的設(shè)計(jì)最好能夠做成實(shí)體或者進(jìn)行仿真，以檢查是否可以投入生產(chǎn)使用。
1
2 總體方案設(shè)計(jì)
2.1 主要組成結(jié)構(gòu)
1． 電機(jī)1 2. 儲(chǔ)料箱 3. 毛刷 4. 壓平裝置 5. 照相機(jī) 6. 電機(jī)2 7.電機(jī)3 8.落料箱 9. 電機(jī)4
圖 2.1 翻頁(yè)機(jī)主要組成機(jī)構(gòu)
存折翻頁(yè)機(jī)用于對(duì)新印刷裝訂好的存折進(jìn)行逐頁(yè)檢查。該產(chǎn)品可以大大減少工作人員對(duì)新存折的檢查工作所需的勞動(dòng)時(shí)間，工作過(guò)程穩(wěn)定可靠。該設(shè)備主要組成部分有：儲(chǔ)存系統(tǒng)，翻頁(yè)系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)，拍照檢查系統(tǒng)，警報(bào)系統(tǒng)，壓料系統(tǒng)。
2.2 主要技術(shù)參數(shù)
表 2-1 主要技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目
參數(shù)
生產(chǎn)率（本/min）
10
儲(chǔ)料箱（mm）
126x78x100
推板（mm）
124x104
床身（mm）
160x126
項(xiàng)目
參數(shù)
步進(jìn)電機(jī)2轉(zhuǎn)速(r/min)
120
步進(jìn)電機(jī)3轉(zhuǎn)速（r/min）
300
步進(jìn)電機(jī)4轉(zhuǎn)速（r/min）
300
吸盤尺寸（mm）
Ф20
機(jī)架尺寸（mm）
320x126x160
2.3 工作原理與工作過(guò)程概述
（1）翻頁(yè)準(zhǔn)備工作：推出壓緊 將疊好的存折整齊的放在儲(chǔ)料箱中，然后由推出機(jī)構(gòu)將存折逐一推出，推出后，復(fù)位，之后曲柄搖桿停止運(yùn)動(dòng)，等待存折的翻頁(yè)拍照送出等工作過(guò)程結(jié)束，再進(jìn)行下一輪運(yùn)動(dòng)；在存折被推出到初始翻頁(yè)位置時(shí)，在儲(chǔ)料箱出口附近設(shè)有壓緊裝置，對(duì)剛剛送出的存折進(jìn)行壓緊，而壓緊裝置的另一個(gè)作用就是在翻頁(yè)時(shí)，防止存折的紙張重疊，一次性翻了兩張，甚至更多張。
（2）翻頁(yè)主要工作：翻頁(yè)壓平并拍照 當(dāng)存折被推出壓緊后，翻頁(yè)過(guò)程便開始進(jìn)行。首先由擺桿帶動(dòng)吸盤對(duì)存折封面進(jìn)行吸附，當(dāng)存折被吸勞后搖桿便開始擺動(dòng)，吸盤也會(huì)帶著存折封面隨擺桿一起擺動(dòng)，當(dāng)存折被翻過(guò)90度以上后，存折上方的壓平裝置便開始運(yùn)動(dòng)（由于是新存折，紙質(zhì)較硬，翻頁(yè)后紙張會(huì)出現(xiàn)拱狀），壓平裝置向下運(yùn)動(dòng)，會(huì)將剛剛完成翻頁(yè)后的新面壓平；此時(shí)，照相機(jī)工作，對(duì)剛剛翻頁(yè)成功的存折進(jìn)行拍照，并將照片傳送到計(jì)算機(jī)，進(jìn)行智能檢查并記錄，后進(jìn)行下一輪翻頁(yè)工作，直至達(dá)到翻頁(yè)次數(shù)要求。
（3）翻頁(yè)結(jié)束整理：產(chǎn)品的分類 對(duì)剛剛結(jié)束翻頁(yè)的存折，計(jì)算機(jī)已經(jīng)做了檢查記錄工作，如是合格產(chǎn)品，會(huì)被送至合格產(chǎn)品落料箱中，如是不合格產(chǎn)品，會(huì)被放置到不合格產(chǎn)品落料箱中。
以上為翻頁(yè)機(jī)的工作過(guò)程，待前一本存折翻頁(yè)結(jié)束后，推出機(jī)構(gòu)的曲柄搖桿再次工作，翻頁(yè)過(guò)程便再次進(jìn)行，以此重復(fù)，不斷進(jìn)行。
3 翻頁(yè)機(jī)推出機(jī)構(gòu)的工作原理
3.1 存折翻頁(yè)機(jī)推出過(guò)程
圖 3.1 存折推板示意圖
翻頁(yè)機(jī)將存折推出的過(guò)程：此過(guò)程通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的工作原理[1]，通過(guò)曲柄AB繞A點(diǎn)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由B點(diǎn)帶動(dòng)BC做搖擺運(yùn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)存折推板做簡(jiǎn)單的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在存折推板往復(fù)過(guò)程中，最下面一本存折被推出后。其他存折由于重力作用不斷往下壓，當(dāng)存折推板推到極限最遠(yuǎn)位置時(shí)，新的存折又會(huì)落到最下面，此后曲柄再次運(yùn)動(dòng)時(shí)，新的存折又會(huì)被推出。重復(fù)以上運(yùn)動(dòng)，這便是翻頁(yè)機(jī)推出機(jī)構(gòu)的工作原理。
在一本存折被推出后，由于存折在后期需要進(jìn)行翻頁(yè)拍照，分類等工作，因此，完成一次推出后需要停頓一定時(shí)間，此時(shí)我們選擇步進(jìn)電機(jī)做動(dòng)力裝置，對(duì)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度有較高要求。步進(jìn)電機(jī)可以較為準(zhǔn)確地控制電機(jī)停頓的時(shí)機(jī)，能夠準(zhǔn)確停頓即能保證存折被推出后的其他工作的正常進(jìn)行。
3.2 翻頁(yè)機(jī)推出機(jī)構(gòu)工作分析
（1）尺寸分析 [11]
目前市場(chǎng)上的存折均有規(guī)定的尺寸，為124x76mm，因此在設(shè)計(jì)曲柄AB時(shí)應(yīng)注意曲柄長(zhǎng)度的合理性，要使曲柄可以在通過(guò)一周旋轉(zhuǎn)的工作后完成推出，復(fù)位兩項(xiàng)工作，所以曲柄AB的長(zhǎng)度應(yīng)為存折寬度的一半，但由于存折放置在儲(chǔ)存箱中留有間隙，在設(shè)計(jì)時(shí)選擇預(yù)留間隙為2mm，所以曲柄所需長(zhǎng)度為39mm。
圖 3.2 存折推板受力分析圖
（2）應(yīng)力，疲勞強(qiáng)度分析[1]
實(shí)驗(yàn)測(cè)量得知，推動(dòng)疊在一起的50本存折的最下方的一本存折所需外力大小最大約為5N，在推動(dòng)過(guò)程中，假設(shè)推動(dòng)存折所需的外力大小不變，由此計(jì)算各應(yīng)力及疲勞強(qiáng)度：如圖 3-2 ，當(dāng)曲柄AB與水平面垂直，即角a為90度時(shí)，彎曲應(yīng)力最大
（3.1）
δ——AB桿的彎曲應(yīng)力，M Pa，
M——AB桿所受的彎矩，N·mm，
W——AB桿的抗彎截面系數(shù)，mm3，
（3.2）
=5×41=205 N·mm
（3.3）
=2.7 mm3
==74.2×103N·m2<[δ]
[δ]=128 M Pa 許用彎曲應(yīng)力為128M Pa。
由此可見，彎曲應(yīng)力對(duì)曲柄的影響很小，可以忽略。
由于推出過(guò)程是一個(gè)不斷重復(fù)的過(guò)程，并且曲柄所受的彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)，所以根據(jù)疲勞強(qiáng)度的計(jì)算公式 ：N1=N2（δ-1/δ1）
45鋼經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)后的性能為：δ=307M Pa ，m=9，N0=5×10^6
以對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力δ1=72.2×103N·m2計(jì)算，可得N2=384×10^33。
由此可見，推出機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度完全足夠。不必考慮強(qiáng)度不足的問題。
實(shí)際需要的曲柄長(zhǎng)度只需要39mm，但由于考慮存折放置在儲(chǔ)料箱中需要有一定的間隙[5]，此處我們留1mm，另外需要將存折多推出除了向外面2mm左右，所以一共要將存折多推出5mm左右，所以取曲柄41mm。
3.3 翻頁(yè)機(jī)推出機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇
推出機(jī)構(gòu)并不是時(shí)刻都在工作，在完成一次推出后，當(dāng)推板復(fù)位時(shí)，需要進(jìn)行等待，所以此時(shí)電機(jī)應(yīng)停止工作，此處，要求曲柄搖桿進(jìn)行精確的360度旋轉(zhuǎn)，為達(dá)到位置精度的要求，我們選擇步進(jìn)電機(jī)，由于步進(jìn)電機(jī)能夠精確的控制工作量的大小，所以此處選擇步進(jìn)電機(jī)是最為合理的[5]。
3.3.1 步進(jìn)電機(jī)規(guī)格的選擇
步進(jìn)電機(jī)的選擇，應(yīng)將3.2的受力分析，及引的電動(dòng)機(jī)功率選擇分析綜合起來(lái)考慮。由估算，推動(dòng)存折所需的力為5N，根據(jù)要求需要在0.5秒內(nèi)推出，路程為78mm，則可得計(jì)算功率[2]：
（3.4）
=5×78/(1000×0.5)=0.78W
估算機(jī)械效率為20%，則所需的總功率為
=39W
根據(jù)要求，考慮電機(jī)的尺寸及功率大小，選擇28BYG250C-0071型電機(jī)。
3.3.2 步進(jìn)電機(jī)工作量的設(shè)定
此處電機(jī)自帶減速齒輪箱，輸出軸每秒轉(zhuǎn)一圈，所以推出裝置在初步推出時(shí)，由計(jì)算機(jī)控制，工作量為旋轉(zhuǎn)180度，工作時(shí)間為半秒，待存折翻頁(yè)拍照完全完成后，計(jì)算機(jī)再次給出工作指令，此時(shí)，工作量為旋轉(zhuǎn)360度（復(fù)位后再次推出，為下一次翻頁(yè)做好準(zhǔn)備），以此往復(fù)，不斷進(jìn)行[9]。
步進(jìn)電機(jī)的選擇可以在市場(chǎng)上選購(gòu)自帶減速裝置的微型電機(jī)[10]，其工作的功率不需要太大，一般在100W左右即可，因?yàn)榇嬲鄯?yè)機(jī)對(duì)存折進(jìn)行翻頁(yè)客服存折紙張翻頁(yè)所需的力幾乎沒有，主要是帶動(dòng)懸臂旋轉(zhuǎn)時(shí)需要克服重力，所以在考慮電機(jī)選擇時(shí)盡量考慮電機(jī)能夠克服懸臂的質(zhì)量和摩擦力即可。
4 翻頁(yè)機(jī)壓緊機(jī)構(gòu)
4.1 翻頁(yè)壓緊裝置的必要性
新制造完成的存折紙張接觸緊密，在被吸盤吸附翻頁(yè)的過(guò)程中，容易發(fā)生下一張同時(shí)被帶起的現(xiàn)象，為了防止此類的現(xiàn)象發(fā)生，本次設(shè)計(jì)采取了對(duì)新存折頁(yè)尾部分進(jìn)行壓緊的方法。利用壓塊對(duì)存折的頁(yè)邊進(jìn)行輕微的壓緊，在翻頁(yè)工程中，能將被帶起的存折紙張分離，從而精確地進(jìn)行紙張的逐張翻頁(yè)，保證了翻頁(yè)機(jī)能夠
圖 4.1 毛刷放大圖
4.2 翻頁(yè)機(jī)壓緊裝置壓頭材料的選擇
壓緊裝置要將存折的紙張合理的分離，要求其材料即不會(huì)損傷存折紙張，自身又能夠有較高的使用壽命，此處我們采用硬質(zhì)短毛刷作為壓緊裝置的壓頭的材料。毛刷不僅可以將被意外帶起的存折紙張刷下，而且不會(huì)損傷存折頁(yè)面。毛刷材料價(jià)格便宜，市場(chǎng)上很多，并且本次設(shè)計(jì)的壓頭可以設(shè)計(jì)成可更換式的壓頭，當(dāng)毛刷達(dá)到使用壽命時(shí)，可以迅速更換，竟而不影響翻頁(yè)機(jī)的工作效率[6]。
聚苯乙烯耐輻射性強(qiáng)，表面易著色、印刷和金屬化處理，容易加工，適合于注射、擠塑、吹塑、發(fā)泡等多種成型方法。缺點(diǎn)是不耐沖擊、性脆易裂、耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度較差，改性后，這些性能有較大改善。 聚苯乙烯具有優(yōu)良的電性能，特別是高頻特性。它介電損耗小(1×10-5～3×10-5)，體積電阻和表面電阻高，熱變形溫度為65～96℃，制品最高連續(xù)使用溫度為60～80℃。有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐多種礦物油、有機(jī)酸、堿、鹽、低級(jí)醇等，但能溶于芳烴和鹵烴等溶劑中。 可分為物料性能和成型性能。
4.3 壓平裝置的的可換設(shè)計(jì)
翻頁(yè)過(guò)程中，質(zhì)量最容易受影響的部位無(wú)疑是壓頭，因?yàn)閴侯^部分為毛刷，經(jīng)常被彎折很容易出現(xiàn)掉毛，斷毛或彎折現(xiàn)象，漸漸的失去原來(lái)的功效，即分離結(jié)合的較為緊密的存折紙張。考慮到此問題，必須要設(shè)計(jì)出方便易換的毛刷壓頭，在工作人員發(fā)現(xiàn)壓頭出毛刷已經(jīng)存在質(zhì)量問題，或者機(jī)器總是出現(xiàn)翻頁(yè)張數(shù)錯(cuò)誤的問題時(shí)，應(yīng)跟換壓頭。但本次設(shè)計(jì)希望通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量出需要跟換壓頭時(shí)，翻頁(yè)機(jī)已經(jīng)進(jìn)行過(guò)的翻頁(yè)次數(shù)，當(dāng)翻頁(yè)機(jī)達(dá)到實(shí)驗(yàn)工作量時(shí)，計(jì)算機(jī)主動(dòng)提醒工作人員跟換壓頭。
5 翻頁(yè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
5.1 翻頁(yè)機(jī)吸附裝置的設(shè)計(jì)
翻頁(yè)機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)即翻頁(yè)運(yùn)動(dòng)，而最為關(guān)鍵的便是吸附和翻頁(yè)這一過(guò)程，因此，吸盤吸力和搖桿頻率的設(shè)計(jì)對(duì)翻頁(yè)機(jī)的工作效率有很大影響，對(duì)此，合理吸附效果和翻頁(yè)速度顯得尤為重要。下面則是對(duì)吸盤和搖桿的設(shè)計(jì)。
5.1.1 吸盤的選擇
圖 5.1 吸盤工作示意圖
從存折的規(guī)格124X76mm看來(lái)，吸盤不宜過(guò)大，由于只是對(duì)紙張進(jìn)行翻頁(yè)工作，吸力也無(wú)需過(guò)大。但考慮到存折較寬，吸盤不可能放置在中心線位置上，在圖示結(jié)構(gòu)的位置上，已經(jīng)基本符合要求。下面對(duì)吸盤型號(hào)及工作量的要求如下：
（1）吸盤的尺寸
圖 5.2 吸盤尺寸圖
本次設(shè)計(jì)各項(xiàng)零部件應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)零件設(shè)計(jì)，吸盤應(yīng)應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)吸盤，但市場(chǎng)上的吸盤制造成本不是很大，另外型號(hào)也種類繁多，本次設(shè)計(jì)所需的吸盤尺寸在市場(chǎng)上不容易尋找，所以采用自制的吸盤尺寸（事實(shí)上，可以用市場(chǎng)上的流行的吸盤加工出來(lái)）。
（2）吸力的大小（真空度）[3]
理想氣體是經(jīng)科學(xué)抽象的假象氣體，認(rèn)為氣體分子是不占有容積，分子相互間沒有作用力，彼此完全自由運(yùn)動(dòng)的彈性只點(diǎn)的群體。理想氣體是實(shí)際氣體的理想化模型。
理想氣體的狀態(tài)方程可表示為
（5.1）
（5.2）
式中：p——絕對(duì)壓力（Pa）
v——比體積（m3/kg）
ρ——密度（kg/ m3）
m——質(zhì)量（kg）
V——體積（m3）
T——熱力學(xué)溫度（K）
R——?dú)怏w常數(shù)，干空氣R=287.1J/（kg·K），水蒸氣R=462.5 J/（kg·K）
實(shí)際氣體不嚴(yán)格遵循理想氣體的狀態(tài)方程。一般壓力在2MPa以下，溫度在-20oC以上，兩者誤差很小，此時(shí)可將實(shí)際氣體看作理想氣體進(jìn)行計(jì)算。
處于真空狀態(tài)下的氣體稀簿程度，通常用真空度表示。若所測(cè)設(shè)備內(nèi)的壓強(qiáng)低于大氣壓強(qiáng)，其壓力測(cè)量需要真空表。從真空表所讀得的數(shù)值稱真空度。真空度數(shù)值是表示出系統(tǒng)壓強(qiáng)實(shí)際數(shù)值低于大氣壓強(qiáng)的數(shù)值。
5.1.2 吸附裝置搖桿及擺頭的設(shè)計(jì)
（1）搖桿
圖 5.3 搖桿連接放大圖
連桿的連接采用了軸連接，關(guān)于定位，由于設(shè)備的尺寸不是很大，軸端在傳動(dòng)時(shí)采用華東輪滑，在限制軸向竄動(dòng)時(shí)，利用套筒與軸的定位塊膠結(jié)進(jìn)行限制，以克服軸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的各項(xiàng)問題。另外，裝電機(jī)的搖桿在與軸的相對(duì)位置進(jìn)行定位時(shí)，采用了彈簧卡，軸向轉(zhuǎn)動(dòng)定位時(shí)，采用了鍵[6]。
圖 5.4 吸附機(jī)構(gòu)
如圖所示，擺桿擺臂需要裝上電機(jī)，因此本次設(shè)計(jì)將擺桿設(shè)計(jì)圖示方式，一來(lái)可解決擺臂來(lái)回運(yùn)動(dòng)，一來(lái)可以解決懸臂的轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖 5.5 吸附機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意圖
根據(jù)圖示所示的尺寸可以計(jì)算，當(dāng)擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)135o時(shí)，懸臂開始自轉(zhuǎn)，懸臂的長(zhǎng)度為40mm，如圖所示，不用擔(dān)心懸臂過(guò)長(zhǎng)觸碰到床身等問題。根據(jù)簡(jiǎn)單的幾何運(yùn)算，可以得出H的高度為 24.75左右。因此擺臂完全可以放心旋轉(zhuǎn)
（2）懸臂
圖 5.6 懸臂的安裝
5.2 翻頁(yè)機(jī)壓平裝置的設(shè)計(jì)
壓平裝置為翻頁(yè)機(jī)構(gòu)的輔助機(jī)構(gòu)，對(duì)其設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)必須保證與翻頁(yè)的節(jié)奏一致，實(shí)現(xiàn)翻頁(yè)機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行。另外，壓平裝置整個(gè)裝置所需的零件多為細(xì)長(zhǎng)的桿狀零件，在設(shè)計(jì)是要考慮到零件的剛度，裝置不能在工作時(shí)發(fā)生變形，進(jìn)而影響工作進(jìn)程。
5.2.1 設(shè)計(jì)壓平裝置的必要性
新存折的紙張比較硬，根據(jù)常識(shí)，我們得知被翻開的新紙張，若單純地壓下頁(yè)邊部分，紙張的中部會(huì)出現(xiàn)拱起現(xiàn)象，而存折翻頁(yè)拍照過(guò)程中，出現(xiàn)這一現(xiàn)象是不允許的，這會(huì)大大影響拍照的效果，另外，若只將新存折的紙張翻過(guò)去，而不進(jìn)行壓平的話，紙張可能會(huì)恢復(fù)到初始翻頁(yè)的位置，這樣一來(lái)，翻頁(yè)機(jī)始終在翻存折的同一張紙，那么存折翻頁(yè)機(jī)的翻頁(yè)過(guò)程則是無(wú)止盡的。若依靠計(jì)算機(jī)的計(jì)數(shù)器對(duì)翻頁(yè)機(jī)的工作次數(shù)進(jìn)行限制，可以知道，翻頁(yè)機(jī)一直在翻拍同一張紙，翻頁(yè)拍照的過(guò)程實(shí)際上只是重復(fù)第一次翻頁(yè)過(guò)程，無(wú)論那種情況，翻頁(yè)拍照的過(guò)程都是不合理的，為此，必須設(shè)計(jì)一個(gè)壓平裝置對(duì)新翻開的紙張進(jìn)行壓平處理，起到為拍照和翻頁(yè)同時(shí)服務(wù)的目的。
5.2.2 翻頁(yè)機(jī)壓平裝置尺寸的設(shè)計(jì)
翻頁(yè)機(jī)壓平裝置的設(shè)計(jì)時(shí)要在保證能將剛剛翻開的紙張壓平的情況下，在有助于存折位置的不變。此處翻頁(yè)機(jī)的壓平裝置設(shè)計(jì)如圖 5-1 。
圖 5.7 壓平裝置運(yùn)動(dòng)示意圖
此處，彈簧始終處于拉伸狀態(tài)。在壓平裝置上設(shè)計(jì)出用彈簧將壓片拉成與水平面一定角度的目的是，在壓片向下的過(guò)程中，存折的紙張并沒有被翻到很大角度，而帶有角度的壓片在向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)對(duì)存折產(chǎn)生一定角度的力，不僅可以最終壓平存折，而且可以定位存折，一舉兩得，具體分析見圖 5-2。
圖 5.8 存折受力方向
5.2.3 翻頁(yè)機(jī)壓平裝置的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
（1）傳動(dòng)分析[1]
壓平裝置主要作用是將剛剛翻開的存折壓平，供照相機(jī)拍照，由于翻頁(yè)機(jī)構(gòu)不會(huì)將存折完全翻開，當(dāng)翻開到一定角度后，吸盤便不再工作，此時(shí)，需要依靠壓平裝置將存折從剛剛吸盤松開的位置繼續(xù)將其壓平。壓平過(guò)程應(yīng)穩(wěn)定，你能有波動(dòng)，速度最好由慢變快，采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，剛好可以滿足此要求。壓平裝置的壓片應(yīng)當(dāng)材質(zhì)較軟，不能影響存折紙張的質(zhì)量。存折在被壓平的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)依靠壓平裝置對(duì)其位置進(jìn)行矯正，最后達(dá)到所需要的位置。此處，壓平裝置采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，各尺寸如圖所示。
圖 5-2 壓平機(jī)構(gòu)尺寸圖
（2）應(yīng)力，疲勞強(qiáng)度分析
實(shí)驗(yàn)測(cè)量得知，利用曲柄帶動(dòng)長(zhǎng)為138mm的連桿及123mm的壓平推桿（兩者為塑料材質(zhì)）其所受最大作用力約為5N，在推動(dòng)過(guò)程中，假設(shè)推動(dòng)存折所需的外力大小不變，由此計(jì)算各應(yīng)力及疲勞強(qiáng)度：
如圖 3-2 ，當(dāng)曲柄AB與水平面平行，即角a為90度時(shí)，彎曲應(yīng)力最大
（5.1）
δ——AB桿的彎曲應(yīng)力，M Pa，
M——AB桿所受的彎矩，N·mm，
W——AB桿的抗彎截面系數(shù)，mm3，
（5.2）
=5×39=195 N·mm
（5.3）
=2.7 mm3
=195/2.7=72.2×103N·m2<[δ]
[δ]=128 M Pa 許用彎曲應(yīng)力為128M Pa。
由此可見，彎曲應(yīng)力對(duì)曲柄的影響很小，可以忽略。
由于推出過(guò)程是一個(gè)不斷重復(fù)的過(guò)程，并且曲柄所受的彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)，所以根據(jù)疲勞強(qiáng)度的計(jì)算公式 ：N1=N2（δ-1/δ1）
45鋼經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)后的性能為：
δ=307M Pa ，m=9，N0=5×10^6
以對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力
δ1=72.2×103N·m2計(jì)算，可得N2=384×10^33。
由此可見，推出機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度完全足夠。不必考慮強(qiáng)度不足的問題。
5.3 拍照機(jī)構(gòu)
翻頁(yè)機(jī)在翻頁(yè)時(shí)，另一項(xiàng)主要工序就是對(duì)翻好的存折進(jìn)行拍照，其目的是要檢測(cè)翻好頁(yè)的存折質(zhì)量是否合格，拍照機(jī)構(gòu)必須放置在位置相對(duì)安全穩(wěn)定可靠的地方，另外照相機(jī)所在的位置還要能將存折整個(gè)拍進(jìn)去，本次設(shè)計(jì)照相機(jī)設(shè)在存折正上方，共兩個(gè)。
照相機(jī)位置應(yīng)考慮整個(gè)翻頁(yè)機(jī)構(gòu)的大小，布置合理，其尺寸與壓平裝置應(yīng)無(wú)沖突。
5.4 照相機(jī)的選擇
本次設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的照相機(jī)要求并不是很高，因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境穩(wěn)定，不會(huì)受到外界光線的影響，焦距也不變化，所以工作過(guò)程中的主要任務(wù)就是能迅速拍照，并將所拍到的照片傳送到計(jì)算機(jī)。
6 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)最終目的即是要將合格的產(chǎn)品與不合格的產(chǎn)品區(qū)分開來(lái)，所以推出機(jī)構(gòu)應(yīng)有兩種路徑，一種是將合格產(chǎn)品推出到指定落料箱中，一種是將不合格產(chǎn)品推到指定落料箱中。
推出機(jī)構(gòu)與前者翻頁(yè)機(jī)構(gòu)應(yīng)有緊密聯(lián)系，在翻頁(yè)過(guò)程中對(duì)已知產(chǎn)品進(jìn)行鑒別，審查，記錄并將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，所以在對(duì)已經(jīng)完成翻頁(yè)的存折進(jìn)行推出工作時(shí)，可以自動(dòng)地選擇落料箱，合格者被推入到合格落料箱，不合格者被推入不合格落料箱。
產(chǎn)品的不合格原因被記錄后儲(chǔ)存起來(lái)，供研究分析，查明制造存折的不足，以改進(jìn)設(shè)備，盡量減少不合格產(chǎn)品的數(shù)量。
6.1 產(chǎn)品推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在存折被全部翻頁(yè)拍照完成后，存折自身已經(jīng)在推出機(jī)構(gòu)推出的位置上，此時(shí)，推出機(jī)構(gòu)開始工作，若為合格產(chǎn)品，推出機(jī)構(gòu)正轉(zhuǎn)，若為不合格產(chǎn)品，存折開始反轉(zhuǎn)。由于推出機(jī)構(gòu)中，存折的運(yùn)動(dòng)實(shí)際是靠自身重力，所以推出機(jī)構(gòu)的角度必須設(shè)計(jì)合理，以控制工作時(shí)間。本次設(shè)計(jì)機(jī)床的旋轉(zhuǎn)角度為45o，事實(shí)上，存折的推出不是主要依靠自身重力，而是在通過(guò)機(jī)床的旋轉(zhuǎn)，存折可以稍微向落料箱的方向略微移動(dòng)，后由導(dǎo)輪將存折迅速推出。另外推出機(jī)構(gòu)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中需要與前者緊密相連，與推入機(jī)構(gòu)可以穩(wěn)定連接，所以推出機(jī)構(gòu)的工作時(shí)間量需要考慮到存折能迅速推出及與前工序運(yùn)動(dòng)時(shí)間上的的連接。
6.2 推出機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇
在翻頁(yè)進(jìn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)根據(jù)拍照所得到的信息對(duì)存折合格與否做出判斷，然后對(duì)電機(jī)發(fā)出指令，電機(jī)應(yīng)可以有不同的旋轉(zhuǎn)方向，由于電機(jī)需要帶動(dòng)機(jī)床床身一起運(yùn)動(dòng)，所以考慮電機(jī)的功率大小應(yīng)根據(jù)實(shí)際。
此處機(jī)床旋轉(zhuǎn)所需的電機(jī)需要把整個(gè)機(jī)床帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，考慮機(jī)床的材料及構(gòu)造，為了減輕機(jī)床的自身重力，機(jī)床可以選擇用塑料。因?yàn)樗芰险?qǐng)便，而且在存折翻頁(yè)機(jī)工作的過(guò)程中，對(duì)機(jī)床的強(qiáng)度要求不是很大，所以采用塑料可以滿足要求。當(dāng)機(jī)床為塑料時(shí)，對(duì)電機(jī)功率的要求就小多了，此時(shí)考慮機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，已經(jīng)摩擦等，加上減速箱的作用，保持電機(jī)轉(zhuǎn)矩在1N/m，已經(jīng)足夠。
7 翻頁(yè)床身及支架的設(shè)計(jì)
翻頁(yè)機(jī)的整個(gè)翻頁(yè)過(guò)程在翻頁(yè)機(jī)床身上進(jìn)行，此處要求機(jī)床床身平整，保證存折的平穩(wěn)推出，在完成翻頁(yè)后，能夠順利的推出。另外，由于落料箱尺寸較大，需要設(shè)計(jì)機(jī)床支架底座，不僅保證了機(jī)床平穩(wěn)，而且可以設(shè)計(jì)尺寸盡量大的落料箱，減去了頻繁裝新存折的時(shí)間，提高了翻頁(yè)效率。
7.1 翻頁(yè)機(jī)床身的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)要求翻頁(yè)機(jī)床身可以對(duì)存折起到限位作用，在進(jìn)入翻頁(yè)機(jī)構(gòu)時(shí)可以利用床身作為存折被推送時(shí)所需的軌道，在翻頁(yè)時(shí)，可在床尾處設(shè)計(jì)限位塊為存折定位，以方便存折的推出。
因?yàn)榇嬲墼谕瞥鰰r(shí)分合格產(chǎn)品不合格產(chǎn)品兩種，兩種產(chǎn)品的推出方向不一致。本次設(shè)計(jì)是以擺動(dòng)的床身為靈感，所以在翻頁(yè)結(jié)束后，存折需要經(jīng)過(guò)床身繞床身的中心軸線旋轉(zhuǎn)，然后存折靠自身重力滑落到相應(yīng)的落料箱中，因此，翻好頁(yè)后，存折所在那部分機(jī)床床身能獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，于是我們?cè)O(shè)計(jì)的床身因分為兩部分，推入機(jī)構(gòu)處為固定床身，推出機(jī)構(gòu)為柔性床身。這樣設(shè)計(jì)不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)工作量及各零件的制造費(fèi)用，而且簡(jiǎn)約方便。如圖 7.1
圖 7.1 導(dǎo)輪推動(dòng)存折圖
7.2 翻頁(yè)機(jī)床身電機(jī)的選擇
翻頁(yè)機(jī)的床身由兩部分組成，一部分為與儲(chǔ)料箱相連的固定機(jī)床，另一部分為可以旋轉(zhuǎn)的，能夠幫助存折被順利推出的推出機(jī)床，前者與后者之間由軸連接，它們的中心線在同一直線。
微型電機(jī)的功率應(yīng)考慮到帶動(dòng)床身和皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的總功率，但旋轉(zhuǎn)床身為塑料材質(zhì)，皮帶輪帶動(dòng)導(dǎo)輪，導(dǎo)輪僅僅幫助存折滑落到落料箱中，功率所需功率不是非常大，可以估計(jì)，采用市場(chǎng)上使用較多的微型電機(jī)35BYG250B系列電機(jī)可以使用。關(guān)于計(jì)算，后面第九章會(huì)作詳細(xì)計(jì)算。
7.3 翻頁(yè)機(jī)支架的設(shè)計(jì)
存折在推出后被送進(jìn)落料箱，但被翻過(guò)頁(yè)的存折不可避免地會(huì)微微張開，集中放置時(shí)，高度會(huì)增加。為此我們需要設(shè)計(jì)支架，提高翻頁(yè)機(jī)翻頁(yè)機(jī)構(gòu)的工作高度，為落料箱的高度爭(zhēng)取到最大尺寸。
支架的設(shè)計(jì)以三角形原理設(shè)計(jì)，由于翻頁(yè)機(jī)整個(gè)裝置質(zhì)量并不是很大，此處的支架根據(jù)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)能符合所需要求，所以計(jì)算過(guò)程重略。各支架設(shè)計(jì)如下：
圖 7.2 機(jī)架總體圖
說(shuō)明：平臺(tái)1為步進(jìn)電機(jī)1的擺放位置，由于需要給推出機(jī)構(gòu)的曲柄留下足夠的旋轉(zhuǎn)空間，以及考慮到電機(jī)的尺寸，平臺(tái)1設(shè)計(jì)成如圖所示的尺寸。
圖 7.3 平臺(tái)1尺寸
平臺(tái)2為翻頁(yè)機(jī)構(gòu)所需電機(jī)的擺放位置，由于需要將存折從旋轉(zhuǎn)床身推出，預(yù)留的空間是整個(gè)旋轉(zhuǎn)床身的兩側(cè)，所以翻頁(yè)機(jī)構(gòu)的電機(jī)需要盡量向儲(chǔ)料箱方向靠近，擺桿的傳動(dòng)也選擇用皮帶輪傳動(dòng)，其具體位置，如圖
圖 7.4 平臺(tái)2尺寸
平臺(tái)3 為旋轉(zhuǎn)機(jī)床所需電機(jī)的擺放位置，此處電機(jī)的主軸軸線只需要與旋轉(zhuǎn)床身的中心線在同一直線即可。旋轉(zhuǎn)機(jī)床的電機(jī)不僅需要帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)床身旋轉(zhuǎn)，還需要帶動(dòng)傳動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在輸出軸部位有少許零件，應(yīng)給這些零件留下擺放位置，起具體尺寸見圖7.3
圖 7.5 平臺(tái)3尺寸
電機(jī)4為壓平裝置所需電機(jī)，其位置在這個(gè)床身外側(cè)，一方面，它需要帶動(dòng)曲柄連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面，又不能阻礙推出床身推出存折，所以對(duì)于平臺(tái)4的設(shè)計(jì)需要另外考慮其位置的擺放問題，既要合理地將電機(jī)安防好，不影響推出機(jī)構(gòu)的工作，又不能影響曲柄連桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，處于考慮各方面因素的影響，平臺(tái)4為另外單設(shè)的機(jī)架。其機(jī)構(gòu)與位置如圖7.6，圖7.7
圖 7.6 平臺(tái)4機(jī)架尺寸
平臺(tái)4為整體機(jī)架的組合件，與主機(jī)架用螺栓連接，其主要作用是將電機(jī)放置在平臺(tái)4上，但平臺(tái)4所放置的電機(jī)帶有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，祛病的長(zhǎng)度為39mm，所以需要留下與整體機(jī)架之間的空檔，以供曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖 7.7 平臺(tái)4尺寸
平臺(tái)4要求可以放置曲柄連桿機(jī)構(gòu)，其大小考慮電機(jī)的大小的影響，由于電機(jī)在放置時(shí)會(huì)盡量靠左放置（連接的主要部件為右端的豎直方鋼），所以希望平臺(tái)寬度可以盡量小，設(shè)計(jì)其寬度為70mm，已達(dá)到不影響傳動(dòng)而能正常工作的要求。
8 檢測(cè)系統(tǒng)及警報(bào)系統(tǒng)
8.1 檢測(cè)系統(tǒng)
檢測(cè)系統(tǒng)是利用傳感器原理進(jìn)行監(jiān)測(cè)[4]，傳感器就是利用一定規(guī)律把被檢測(cè)量轉(zhuǎn)換成便于處理的其他物理量的器件，譬如尺子就是一種非常簡(jiǎn)單的傳感器，它按照一定的間隔標(biāo)出尺度，尺度就是一定的規(guī)律，然后按照這個(gè)規(guī)律去量物體的長(zhǎng)度，而得出便于應(yīng)用的數(shù)字距離。傳感器遍布范圍很廣，物理，生物，化學(xué)等等方面，種類成百上千，一一講解是不可能的。又比如光敏電阻，它是一種光電轉(zhuǎn)換器，用特定的材料制成使它的阻值在光的影響下在一定的范圍內(nèi)呈正比例變化。要想了解傳感器，先要確定想了解的傳感器所應(yīng)用的范圍，再深入學(xué)習(xí)。建議找相關(guān)的書查閱。不過(guò)，歸根到底傳感器的根本原理就是利用一定規(guī)律把被檢測(cè)量轉(zhuǎn)換成便于處理的其他物理量，都要有一個(gè)存在于傳感器自身的特定規(guī)律。
檢測(cè)系統(tǒng)裝于翻頁(yè)系統(tǒng)中用來(lái)檢測(cè)存折的印刷質(zhì)量，頁(yè)面破損以及紙張的數(shù)目是否正確。
該檢測(cè)系統(tǒng)傳感器裝置即拍照設(shè)備，拍照設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連，要及時(shí)地對(duì)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的照片進(jìn)行分析，并迅速地對(duì)推出系統(tǒng)的控制系統(tǒng)回饋，給出推出指令（即將翻頁(yè)完成后的存折推向合格落料箱或不合格落料箱），使推出系統(tǒng)可以做出正確的推出工作。
8.1.1 存折印刷質(zhì)量檢測(cè)
存折的印刷檢測(cè)即檢查存折的印刷是否合格，有沒有出現(xiàn)印刷空白或者模糊，在對(duì)當(dāng)前的存折頁(yè)面拍照后，所拍的照片會(huì)第一時(shí)間傳送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)會(huì)對(duì)所拍照片進(jìn)行快速分析，如果紙張空白，或者頁(yè)面模糊均會(huì)被視為不合格，并及時(shí)對(duì)推出系統(tǒng)發(fā)出“不合格”的指令，退出系統(tǒng)在接收到指令后，會(huì)將當(dāng)前的存折推入到不合格落料箱中。
8.1.2 存折紙張數(shù)目的檢測(cè)
存折的紙張數(shù)目一般有明確規(guī)定，我們?cè)趯?duì)存折進(jìn)行翻頁(yè)拍照的工作時(shí)一般不會(huì)將不同類存折混入其中，所以對(duì)存折的翻頁(yè)工作一般是規(guī)定確定的翻頁(yè)操作次數(shù)，在翻頁(yè)過(guò)程中如出現(xiàn)頁(yè)數(shù)不匹配時(shí)，會(huì)被視為不合格產(chǎn)品。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)正在翻頁(yè)的存折是不合格產(chǎn)品后，計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)出“不合格”的指令給推出系統(tǒng)，推出系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所接收到的指令，對(duì)當(dāng)前的存折做出正確的操作，將不合格產(chǎn)品推入到不合格落料箱。
8.1.3 存折紙張質(zhì)量的檢測(cè)
有時(shí)，存折沒有出現(xiàn)印刷質(zhì)量或者紙張數(shù)目不對(duì)等問題，只是紙張有著或輕微或嚴(yán)重的缺損，此時(shí)，我們要求翻頁(yè)機(jī)仍舊能夠做出正確的判斷，將紙張有缺陷的存折推入不合格產(chǎn)品落料箱。
8.2 警報(bào)系統(tǒng)
當(dāng)設(shè)備工作一段時(shí)間后，機(jī)械零件之間由于磨損或者零件老化等因素，會(huì)出現(xiàn)配合松動(dòng)，有時(shí)由于組裝未達(dá)到技術(shù)要求也會(huì)出現(xiàn)配合松動(dòng)或卡死，當(dāng)配合影響設(shè)備的正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)備需要及時(shí)發(fā)出警報(bào)，并且停止工作，帶工作人員進(jìn)行檢查與修理。這樣不僅可以保護(hù)機(jī)器主要零件不受影響，也能保護(hù)存折不被破壞。為此，在設(shè)備上裝設(shè)警報(bào)系統(tǒng)是非正常有必要的[12]。
本次設(shè)計(jì)的警報(bào)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)相連，直接控制翻頁(yè)機(jī)的電源系統(tǒng)[7]。當(dāng)翻頁(yè)機(jī)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象時(shí)，與警報(bào)系統(tǒng)相連的傳感器感受到來(lái)自工作機(jī)部分的信號(hào)，會(huì)直接將信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)控制警報(bào)器，發(fā)出警報(bào)，切斷翻頁(yè)機(jī)工作機(jī)部分的電源。
本次警報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)單的電流傳感器，即當(dāng)工作機(jī)由于各種原因，出現(xiàn)翻頁(yè)不流暢時(shí)，電機(jī)中的電流會(huì)增大，達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，傳感器便向計(jì)算機(jī)發(fā)送信號(hào)，以及時(shí)保護(hù)存折及翻頁(yè)機(jī)設(shè)備。
9 翻頁(yè)機(jī)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連接
翻頁(yè)機(jī)的翻頁(yè)過(guò)程有嚴(yán)格的順序要求，并且機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)也有準(zhǔn)確的位置要求，所以在控制翻頁(yè)機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須采用步進(jìn)電機(jī)，并對(duì)步進(jìn)電機(jī)作時(shí)時(shí)控制，本次設(shè)計(jì)采用PLC控制系統(tǒng)[9]。
9.1各機(jī)構(gòu)工作連接
在推出機(jī)構(gòu)將存折完全推入時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停止工作，進(jìn)入等待時(shí)間；此時(shí)翻頁(yè)機(jī)構(gòu)開始工作，吸盤擺桿先向下略微擺動(dòng)，完全貼緊存折后吸盤開始吸住存折；然后擺臂開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)擺臂擺動(dòng)到與機(jī)床所在水平面到超過(guò)90度時(shí)，壓平機(jī)構(gòu)開始工作，壓平機(jī)構(gòu)開始向下運(yùn)動(dòng)，擺臂繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)到120度左右時(shí)，吸盤開始停止工作，然后擺桿開始繞自身軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)90后，擺桿開始返回到初始位置，壓平裝置運(yùn)動(dòng)到極限位置，將存折壓平，照相機(jī)開始拍照，結(jié)束后，擺臂往回旋轉(zhuǎn)到初試位置；與此同時(shí)，壓平裝置也開始回復(fù)到初始位置，準(zhǔn)備進(jìn)入翻拍第二張存折紙張的工序，此次工作過(guò)程與上述一樣，重復(fù)翻頁(yè)直到存折的后封面。在存折內(nèi)部紙張被全部翻拍完，推出機(jī)構(gòu)開始工作，推出機(jī)構(gòu)接收到指令后，機(jī)床開始繞中心線旋轉(zhuǎn)，存折會(huì)受重力影響掉入到落料箱中；同時(shí)，推入機(jī)構(gòu)開始往回運(yùn)動(dòng)，回到初試位置后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，開始推入下一本存折。以上過(guò)程不斷重復(fù)，便是存折翻頁(yè)機(jī)不斷工作的全過(guò)程[15]。
9.2各機(jī)構(gòu)工作時(shí)間的確定[14]
存折翻頁(yè)機(jī)最關(guān)鍵的部分是傳動(dòng)，因此工作的銜接顯得尤為重要，因此，各機(jī)構(gòu)工作時(shí)間的確定關(guān)系到整個(gè)機(jī)械的流暢程度及效率，有時(shí)甚至成為機(jī)械能否連續(xù)運(yùn)動(dòng)的決定因素。
存折翻頁(yè)機(jī)的第一步為推出機(jī)構(gòu)，及將存折從儲(chǔ)料箱中一一推出，曲柄連桿機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)曲柄一起旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)連桿，拖動(dòng)推板一起運(yùn)動(dòng)，根據(jù)要求此推出過(guò)程需要在一秒內(nèi)完成。步進(jìn)電機(jī)自帶減速裝置，力矩和連桿的強(qiáng)度由第三章的計(jì)算完全可以勝任次動(dòng)作，所以只剩下工作轉(zhuǎn)速需要確定，我們選擇28BYG250C-0071號(hào)步進(jìn)電機(jī)，步距角為0.9/1.8o，根據(jù)一般交流電50Hz，來(lái)計(jì)算，一秒可以旋轉(zhuǎn)45o，變速裝置的變速比需要1：8才能在半秒內(nèi)將存折完全推出，變速比過(guò)大，另外電機(jī)力矩被影響的較大，所以此變速裝置不太適合在小型電機(jī)上使用，因此我們?cè)陔姍C(jī)輸入端加裝變頻器，將50Hz的交流電變頻為200Hz，然后減速裝置的減速比減少一倍，可以完成此要求。
翻頁(yè)機(jī)構(gòu)翻頁(yè)時(shí)間的確定，翻頁(yè)機(jī)構(gòu)每一張存折的翻頁(yè)，也希望在半秒內(nèi)完成，另外需要注意的是，壓平裝置與翻頁(yè)裝置節(jié)奏相同，只是工作開始時(shí)間不一樣，所以安排好翻頁(yè)裝置的工作時(shí)間與壓平裝置的工作時(shí)間尤為重要，翻頁(yè)機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)我們選擇35BYG250B-0051型步進(jìn)電機(jī)，壓平裝置的步進(jìn)電機(jī)選擇28BYG250-0071。在這里，我們假設(shè)存折的張數(shù)為6張，另外有封面，因此，翻頁(yè)機(jī)的翻頁(yè)工作時(shí)間為0.5X8=4秒。壓平裝置在比翻頁(yè)裝置晚半秒開始工作，下面開始確定轉(zhuǎn)速比等具體數(shù)值。翻頁(yè)裝置的步進(jìn)電機(jī)的步距角仍舊是0.9/1.8，但是翻頁(yè)裝置旋轉(zhuǎn)的角度為135o，但翻頁(yè)完成后還有一個(gè)復(fù)位過(guò)程，兩者的速度假設(shè)一致，另外，翻頁(yè)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接時(shí)用的傳動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速比為1：2，有以上所固定的數(shù)據(jù)去選擇交流頻率，根據(jù)實(shí)際計(jì)算，電機(jī)輸出端要在便秒內(nèi)旋轉(zhuǎn)的角度為270o（正反轉(zhuǎn)），根據(jù)要求1.8xf/2=270 o，可得f=300Hz，所以變頻裝置的變頻系數(shù)為0.5x300/50=3，所以選擇3背的變頻器，應(yīng)該可以達(dá)到要求，壓平裝置的工作過(guò)程與翻頁(yè)機(jī)構(gòu)類似，其所選擇的變頻器也可以用此種變頻器。
在擺臂上裝設(shè)有提供懸臂旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的微型電機(jī)，此微型電機(jī)的工作節(jié)奏與翻頁(yè)機(jī)構(gòu)的擺臂，壓平裝置的壓片運(yùn)動(dòng)類似。次工作的時(shí)間及工作的開始與結(jié)束可以與壓平裝置一致。
推出機(jī)構(gòu)的工作時(shí)間為不能給出具體數(shù)值，因?yàn)橥瞥鰴C(jī)構(gòu)雖然由電機(jī)控制機(jī)床床身旋轉(zhuǎn)，但是，存折從創(chuàng)身上滑落到落料箱的過(guò)程受各種因素的影響，會(huì)有時(shí)間差，但總體時(shí)間誤差不會(huì)太大，再者，推出機(jī)構(gòu)有導(dǎo)輪加速存折的滑落，此處，我們需要考慮機(jī)床的停頓時(shí)間（在機(jī)床停頓時(shí)，存折會(huì)經(jīng)過(guò)導(dǎo)輪送人落料箱），存折的寬度為124mm，導(dǎo)輪的直徑為16mm，若存折整個(gè)鼬導(dǎo)輪傳送進(jìn)落料箱，所需的工作回轉(zhuǎn)圈數(shù)為124/16=8圈。而機(jī)床的旋轉(zhuǎn)角度為45o，若從頭至尾，電機(jī)以統(tǒng)一速度旋轉(zhuǎn)，及電機(jī)帶動(dòng)機(jī)床旋轉(zhuǎn)45o后，仍舊以此速度工作，假設(shè)機(jī)床旋轉(zhuǎn)的時(shí)間為0.25秒，則整個(gè)過(guò)程需要0.25x9=2.25秒左右的時(shí)間，與我們希望的一秒以內(nèi)相差甚遠(yuǎn)，所以我們需要改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，但考慮電機(jī)一開始就高速旋轉(zhuǎn)，會(huì)將存折帶飛，落入落料箱中時(shí)，不能平躺進(jìn)入，所以我們考慮整個(gè)推出過(guò)程電機(jī)是變速運(yùn)動(dòng)的。在機(jī)床旋轉(zhuǎn)至45o的過(guò)程中，電機(jī)以某一速度旋轉(zhuǎn)，當(dāng)機(jī)床被限位，與機(jī)床相連的離合器工作，電機(jī)仍舊旋轉(zhuǎn)，但機(jī)床不會(huì)再動(dòng)，此時(shí)電機(jī)加速旋轉(zhuǎn)，皮帶帶動(dòng)導(dǎo)輪加速運(yùn)動(dòng)，在最短的時(shí)間內(nèi)將存折送入落料箱，迅速完成落料工序。由以上理想的過(guò)程，我們可以推算電機(jī)在兩個(gè)時(shí)間段所需的工作轉(zhuǎn)速，我們需要在0.25秒內(nèi)將機(jī)床旋轉(zhuǎn)45o，則機(jī)床所需的旋轉(zhuǎn)速度為180o/s，所選的電機(jī)為35BYG250B-0081，步距角為1.8，所以需要給出變頻2倍。0.25秒過(guò)后，機(jī)床被限位，不能再旋轉(zhuǎn)，此時(shí)存折已經(jīng)與導(dǎo)輪解除，皮帶輪開始帶動(dòng)導(dǎo)輪加速旋轉(zhuǎn)，在0.5秒內(nèi)將存折整個(gè)送入落料箱，存折與導(dǎo)輪接觸的最大距離為124mm，不考慮打滑等不利因素的影響，由上述計(jì)算，電機(jī)需要旋轉(zhuǎn)8周，所以電機(jī)所需的頻率是原來(lái)的8/0.5=32倍，是電機(jī)控制床身旋轉(zhuǎn)時(shí)候的8倍。在停頓0.5秒的時(shí)候，推出機(jī)構(gòu)開始工作，推板被抽回到原來(lái)推出存折的位置，此過(guò)程約0.5秒，與此同時(shí)，推出機(jī)構(gòu)的機(jī)床開始工作，將機(jī)床復(fù)位到平整位置，復(fù)位所需時(shí)間為0.