書本打包機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計.doc
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機(jī)械原理課程設(shè)計 設(shè) 計 題 目:書本打包機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計 學(xué)院:機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè):機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 姓 名: 學(xué) 號: 指 導(dǎo) 老 師: 目錄 一:設(shè)計題目—書本打包機(jī)設(shè)計及說 二:工作流程及工藝動作過 三.原始數(shù)據(jù)與設(shè)計要求 四 機(jī)構(gòu)設(shè)計方案初選 (一) 橫向送書機(jī)構(gòu) (二) 縱向送書機(jī)構(gòu) (三) 送紙機(jī)構(gòu) (四) 裁紙機(jī)構(gòu) (五)折邊、折角機(jī)構(gòu) (六)涂膠、貼封簽、烘干機(jī)構(gòu) 五、電動機(jī)的選擇 六.整體方案圖 七.課程總結(jié) 一:設(shè)計題目—書本打包機(jī)設(shè)計及說 設(shè)計書本打包機(jī)中的推書機(jī)構(gòu),送紙機(jī)構(gòu)及裁紙機(jī)構(gòu) 1書本打包機(jī)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(biāo)簽,如下圖所示: 二:工作流程及工藝動作過 書摞包、封過程工藝順序及各工位布置分別如圖二、三所示,分述如下: (1)橫向送書(送一摞書)。 (2)縱向推書前進(jìn)(推一摞書)到工位a,使它與工位b~g上的六摞書貼緊在一起。 (3)送包裝紙。包裝紙?jiān)瓰檎硗布?,由上向下送夠長度后進(jìn)行裁切。 (4)繼續(xù)推書前進(jìn)到工位b,在工位b處書摞上下方設(shè)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(shí)現(xiàn)三面包,這一工序共推動a~g的七摞書。 (5)推書機(jī)構(gòu)回程,折紙機(jī)構(gòu)動作,先折側(cè)邊將紙包成筒狀,再折兩端上、下邊。 (6)繼續(xù)折前角。將包裝紙折成如圖三實(shí)線所示位置的形狀。 (7)再次推書前進(jìn)折后角。推書機(jī)構(gòu)又進(jìn)到下一循環(huán)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(shè)置的擋板實(shí)現(xiàn)折后角。 (8)在實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)與設(shè)計要求: 打包機(jī)各部分的相對位置及有關(guān)尺寸和范圍 1.機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)最好放在工作臺面以下。 2.工藝要求的數(shù)據(jù) 書摞尺寸:寬度a= 130~140 mm; 長度b= 180~220 mm; 高度c= 180~220 mm。 推書起始位置: = 200 mm。 推書行程:H= 400 mm。 推書次數(shù)(主軸轉(zhuǎn)速):n=10 r/min 四 機(jī)構(gòu)設(shè)計方案初選 機(jī)構(gòu)設(shè)計主要包括橫向送書機(jī)構(gòu)、縱向送書機(jī)構(gòu)、送紙機(jī)構(gòu)、裁紙機(jī)構(gòu)、折角、折邊機(jī)構(gòu)、涂漿糊貼標(biāo)簽烘干機(jī)構(gòu)的設(shè)計,以實(shí)現(xiàn)書本打包的功能。 (一) 橫向送書機(jī)構(gòu) 1.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要求: 由橫向推書機(jī)構(gòu)與主軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系得:橫向推書機(jī)構(gòu)在120~340期間進(jìn)行推書運(yùn)動:120~340推頭推書,340~360推頭退回,0~120推頭不動。 2.運(yùn)動方案的比較與選擇: 初步設(shè)計方案如下面三圖所示: 方案一 方案二 方案三 對于橫向送書機(jī)構(gòu)來說,有三種機(jī)構(gòu)方案可以選擇。其優(yōu)缺點(diǎn)對比如下圖所示。 方案一 方案二 方案三 優(yōu)點(diǎn) 運(yùn)動機(jī)構(gòu)比較簡單能夠比較精確的控制推書的速度,便于在適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)把書推到相應(yīng)位置 運(yùn)動機(jī)構(gòu)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(dāng)?shù)臅r間內(nèi)把書推到相應(yīng)位置,不妨礙其他機(jī)構(gòu)的執(zhí)行。 缺點(diǎn) 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(yùn)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度比較難控制,不能精確地在規(guī)定時間內(nèi)把書推到規(guī)定的地點(diǎn)。 運(yùn)動復(fù)雜,制造成本高 綜合上述對三個方案的全方位比較,選擇方案一機(jī)構(gòu)比較符合我們對于打包過程的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)的適用性。 3.所選方案的工作原理: 通過主動件齒輪的轉(zhuǎn)動帶動焊接在齒輪上的連桿運(yùn)動,從而推動滑塊向前運(yùn)動,達(dá)到推書目的,又因?yàn)辇X輪和連桿相當(dāng)于曲柄滑塊運(yùn)動,所以推書到一定距離后,滑塊退回來,準(zhǔn)備進(jìn)行第二次推書,以此循環(huán)運(yùn)動下去。 4.所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計 因?yàn)辇X輪和連桿、滑塊相當(dāng)于做曲柄滑塊運(yùn)動,所以必須滿足桿長條件,且在設(shè)計的時候把齒輪的圓心和滑塊的中心設(shè)計在同一水平面上,即e=0,所以其桿長條件為:r<L, 又因?yàn)榛瑝K運(yùn)動距離為H=200+400=600mm,所以可設(shè)定L=400mm,r=200mm,齒輪的直徑D=440mm, (二 ) 縱向送書機(jī)構(gòu) 1.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要求: 縱向推書機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)在0~120向推書機(jī)構(gòu)在期間完成縱向推書動作:0~80完成單摞推書,80~120完成七摞推書,120~220推頭回退,220~360推頭不動。 2.運(yùn)動方案的比較與選擇: 初步設(shè)計方案如下面三圖所示 方案一 方案二 方案三 方案一 方案二 方案三 優(yōu)點(diǎn) 能夠比較精確的控制推書的速度,便于在適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)把書推到相應(yīng)位置。 整個機(jī)構(gòu)較簡單,運(yùn)動也比較簡單。 機(jī)構(gòu)簡單,占用空間小,成本低。 缺點(diǎn) 凸輪的制造成本高,占用空間大。 擺桿的運(yùn)動規(guī)律難以控制。 難以控制推書的規(guī)律。 綜合上述對三個方案的全方位比較,選擇圖三機(jī)構(gòu)比較符合我們對于打包過程的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)的適用性。 3.所選方案的工作原理: 通過主動件凸輪的轉(zhuǎn)動帶動連桿擺動再帶動滑塊做往復(fù)運(yùn)動,從而完成縱向推書動作。 4.所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計 由主軸轉(zhuǎn)過的角度和推書的距離可得知凸輪推程運(yùn)動角為120。為了防止推書過程中書本出現(xiàn)灑落要求推書過程中加速度從零開始,根據(jù)要求凸輪的加速度按正弦規(guī)律變化?;爻踢^程中加速度沒有要求,仍舊按正弦加速度規(guī)律設(shè)計凸輪。 凸輪和機(jī)構(gòu)整體的具體設(shè)計尺寸如下圖所示: (1) 按α(max)min確定H1和L用圖解法初選L桿長度,找出αmax和αmin的大致范圍,并保證滑塊能達(dá)到行程H.根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)壓力角α1<[α1],且尺寸愈小愈好的原則設(shè)計凸輪輪廓,確定尺寸H1 和基圓半徑R,并求出最大(最?。毫恰? 數(shù)據(jù)如下: X1 (mm) L5 (mm) L4 (mm) L6 (mm) H (mm) αmax () αmin () r (mm) R (mm) 203 370 1001 150 400 22.1 18.9 40 250 具體計算如下: L1=250mm,L2=453mm,d=40mm; αmax = arctan(X2/ Y1)=22.1 L3=(L1-L2)/2=(453-250)/2 αmin = arctan(L3/Y1)=18.9 L=800mm H1=400mm (三) 送紙機(jī)構(gòu) 1.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要求: 送書機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)在0~200時停止不動,從200到360再到70這一區(qū)間內(nèi)完成送紙運(yùn)動,在轉(zhuǎn)動130送書機(jī)構(gòu)再次進(jìn)行運(yùn)書運(yùn)動,以此一直循環(huán)運(yùn)動。 2.運(yùn)動方案的比較與選擇: 方案一 方案二 方案一 方案二 優(yōu)點(diǎn) 能夠有效的在主軸轉(zhuǎn)過一定角度后控制所放紙的長度,運(yùn)動比較精確。 機(jī)構(gòu)比較簡單,成本低,占用空間小。 缺點(diǎn) 所需的構(gòu)件比較復(fù)雜,成本高,齒輪較容易磨損。 不能有效的控制放紙的長度,容易影響整個書本打包機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。 通過上表對于兩種機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)的綜合比較,選擇方案一比較符合我們的設(shè)計要求。 3.所選方案的工作原理: 如圖所示,1為紙筒,2、3和5為半徑相等的橡膠摩擦圓,4為與摩擦圓3相連接在一起的齒輪,6為不完全齒輪,7為與不完全齒輪相連接在一起的傳動輪不完全齒輪6隨著主軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動,從而帶動齒輪4轉(zhuǎn)動,不完全齒輪6又通過齒輪4帶動橡膠摩擦圓3的轉(zhuǎn)動。最終,橡膠摩擦圓3帶動紙筒轉(zhuǎn)動,完成送書過程。 4.所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計: (1)對于橡膠摩擦圓2和3的設(shè)計 根據(jù)書摞的高度b=180~220mm,寬度a=130~140mm,且所需紙的長度l=3a+b,可以算出所需紙的長度l=570~640mm。假設(shè)橡膠摩擦圓3轉(zhuǎn)動1圈完成送紙,即πd=l,求出橡膠摩擦圓3的直徑d=181~203mm。因此可以選擇d=200mm。因?yàn)橄鹉z摩擦圓2和5的作用為使紙張沿著膠摩擦圓3的切線方向垂直向下傳動,所以橡膠摩擦圓2和5的直徑應(yīng)該與橡膠摩擦圓3的直徑相等。 (2)不完全齒輪5,傳動輪6和齒輪4的的設(shè)計 先假設(shè)齒輪4的直徑為100mm。使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪,齒數(shù)為20,模數(shù)為5,則不完全齒輪6轉(zhuǎn)過230(360-200+70)時,齒輪4轉(zhuǎn)過1圈。即100π=D*(230/180)π,推出不完全齒輪5直徑D=78mm,并且其光滑面為130。傳動輪7只起到傳動作用,所以可以設(shè)定其直徑為50mm。 (四) 裁紙機(jī)構(gòu) 1.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要求: 裁紙機(jī)構(gòu)在主軸開始轉(zhuǎn)動70開始進(jìn)行裁切,到80時裁切過程結(jié)束。80到360之間,裁紙機(jī)構(gòu)不進(jìn)行裁切工作,只是繼續(xù)轉(zhuǎn)動回到原位。 2.運(yùn)動方案的比較與選擇: 方案一 方案二 方案一 方案二 優(yōu)點(diǎn) 能夠通過凸輪的轉(zhuǎn)動使擺桿和裁切刃轉(zhuǎn)動達(dá)到裁切目的,運(yùn)動過程簡單且有效。 機(jī)構(gòu)比較簡單 缺點(diǎn) 凸輪磨損,擺桿的擺動角度容易受到凸輪對桿的沖擊的影響。 很難控制裁紙的長度和裁紙時間。 通過上表對于兩種機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)的綜合比較,選擇方案一比較符合我們的設(shè)計要求。 3.所選方案的工作原理: 如圖所示,1為凸輪,2為傳動輪, 4為與連桿連接的滾子。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動70時,其開始與滾子5接觸,并推動連桿繞鉸鏈4向下做圓周轉(zhuǎn)動,通過鉸鏈的作用使裁切刃往上轉(zhuǎn)動,達(dá)到裁切目的。在凸輪輪2轉(zhuǎn)動到80時,開始與滾子5分開,繼續(xù)轉(zhuǎn)動,而滾子在彈簧的作用下回到原位,裁切刃也隨著回到原位。。 4.所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計: 設(shè)定傳動輪2直徑為75mm。因?yàn)椴们羞^程為10,所以可設(shè)定∠ABD=10,L1長度為200mm,L2長度為200mm。滾子4直徑d為40mm,根據(jù)裁切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動過程可設(shè)定凸輪1的運(yùn)動規(guī)律為正弦加速度運(yùn)動,最小基圓半徑為58.8,推程為98.8mm,壓力角為20。 (五)折邊、折角機(jī)構(gòu) 1.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要求: 折邊機(jī)構(gòu)的作用區(qū)間為180到340,0到180之間折邊機(jī)構(gòu)不進(jìn)行折邊工作,340到360,折邊機(jī)構(gòu)退回原位。 2.運(yùn)動方案的比較與選擇: (1)折邊機(jī)構(gòu) 方案一 方案二 方案一 方案二 優(yōu)點(diǎn) 能夠一次性完成折邊工作,效率高 機(jī)構(gòu)較簡單,占用空間小 缺點(diǎn) 占用空間較大,機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜 只能折上面和兩側(cè)的邊,工作效率低 通過上表對于兩種機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)的綜合比較,選擇方案一比較符合我們的設(shè)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(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)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(dá)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(shù)據(jù)設(shè)計: 根據(jù)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?yàn)辇X輪和連桿、滑塊相當(dāng)于做曲柄滑塊運(yùn)動,所以必須滿足桿長條件,且在設(shè)計的時候把齒輪的圓心和滑塊的中心設(shè)計在同一水平面上,即e=0,所以其桿長條件為:r2<L1以及r<L4.設(shè)定書摞高度H=200mm 根據(jù)其運(yùn)動規(guī)律可算出其他桿的尺寸,如下圖所示 L1 (mm) L2 (mm) L3 (mm) L4 (mm) r (mm) R (mm) r2 (mm) R2 (mm) 200 100 100 200 100 240 100 240 (2)折角機(jī)構(gòu) 折前角機(jī)構(gòu)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)為一個隨軸回轉(zhuǎn)的長方形轉(zhuǎn)子。如下圖所示: 該機(jī)構(gòu)隨軸轉(zhuǎn)動,上下邊折好后,長方形轉(zhuǎn)子剛好轉(zhuǎn)過來實(shí)現(xiàn)折前角的功能。后角利用固定擋板折好。折前角機(jī)構(gòu)十分簡單,容易實(shí)現(xiàn),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(shè)定1和2直齒錐齒輪的齒數(shù)為25,直徑為100mm,模數(shù)m=4. 長方形轉(zhuǎn)子的寬L1=75mm,長度L2=100mm。 (六)涂膠、貼封簽、烘干機(jī)構(gòu) 1.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要求: 涂膠、貼封簽、烘干機(jī)構(gòu)的作用區(qū)間為180到340,0到180之間涂膠、貼封簽、烘干機(jī)構(gòu)不進(jìn)行工作,340到360,涂膠、貼封簽、烘干機(jī)構(gòu)退回原位。 2.運(yùn)動方案的比較與選擇: 方案一 方案二 方案一 方案二 優(yōu)點(diǎn) 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(wěn)定 機(jī)構(gòu)運(yùn)動比較簡單 缺點(diǎn) 運(yùn)動有不確定性 很難控制其運(yùn)動規(guī)律,凸輪制造成本高,其有兩個凸輪,成本比方案一的高 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為烘干。齒輪輪隨著主軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)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(dá)到涂膠、貼封簽、烘干目的。當(dāng)轉(zhuǎn)過一定角度后,三個長方形板塊開始向上回收。達(dá)到循環(huán)運(yùn)動下去。 4.所選方案的數(shù)據(jù)設(shè)計: 根據(jù)書摞的高度和寬度,長方形的板塊1、2、3的長度都可設(shè)為100mm,寬度可設(shè)為50mm。又因?yàn)辇X輪和連桿、滑塊相當(dāng)于做曲柄滑塊運(yùn)動,所以必須滿足桿長條件,且在設(shè)計的時候把齒輪的圓心和滑塊的中心設(shè)計在同一水平面上,即e=0,所以其桿長條件為:r<L1,設(shè)定書摞高度H=200mm,因?yàn)橥磕z、貼封簽、烘干的區(qū)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(shè)定r=150mm,L1=300mm,L2=150mm,L4=50mm。又根據(jù)書摞的寬度a=135mm,可設(shè)定L3=270mm。 五、電動機(jī)的選擇 根據(jù)主軸的轉(zhuǎn)速n=10r/min,所選的電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1000r/min,所以i=1000/10=100,設(shè)有六個齒輪進(jìn)行減速。 計算過程:i14=(z2*z3*z4)(z1*z2’*z3’)=100 可取: z1=24 z2=75 z3=60 z4=160 z2’=15 z3’=20 模數(shù)m=3 壓力角α=20 根據(jù)D=mz可知,D1=-72mm,D2=225mm,D3=480mm,D2’=45mm,D3’=60mm。 減速機(jī)構(gòu)的示意圖如下: 六.整體方案圖如下: 七.課程總結(jié) 在短暫的課程設(shè)計期間中,我收益良多,不但復(fù)習(xí)了以前所學(xué)過機(jī)械原理、理論力學(xué)、物理等學(xué)科的知識,使以前零散的知識形成了一個有效的知識網(wǎng)絡(luò)體系,補(bǔ)充了許多機(jī)械設(shè)計方面和力學(xué)方面知識。這次的課程設(shè)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(xiàn)在對原有機(jī)構(gòu)的改良和創(chuàng)新上,也表現(xiàn)在對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析上。在這個課程設(shè)計的過程中,我常常卡在對所設(shè)計的機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析上,這是對機(jī)械原理課程知識掌握不夠的表現(xiàn)。還有我也曾經(jīng)因?yàn)閷?shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏失落過,也曾經(jīng)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(jī)),可是平心而論,也耗費(fèi)了我不少的心血,這就讓我不得不佩服專門搞機(jī)械設(shè)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?yōu)槲覀兩鐣冻龆嗌傩难。? 通過這次課程設(shè)計,我認(rèn)識到了機(jī)械創(chuàng)新的艱難性和必須性。也知道了機(jī)械在社會生產(chǎn)中發(fā)揮的重要作用,它可以大大降低生產(chǎn)時間并節(jié)省勞力??萍际堑谝簧a(chǎn)力,只有掌握了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),才能在當(dāng)今競爭日益激烈的社會的更好的生存下去,如果你一直在閉門造車,寸步不進(jìn),那你只能被社會所淘汰。對于我們大學(xué)生來說,在學(xué)校期間學(xué)好知識是我們將來成功的第一步,也是重要的一步。俗話說,一步錯,步步錯。如果我們在游戲中度過我們的大學(xué)時光,那我們很有可能被社會所淘汰。 參考文獻(xiàn): 【1】王洪欣 《機(jī)械原理 課程上機(jī)玉設(shè)計》 【2】張策 《機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計》 【3】李學(xué)榮 《四桿機(jī)構(gòu)綜合概論》 【4】張曉玲 《機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)》 【5】羅洪田 《機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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