书本打包机课程设计.docx

1、书本打包机课程设计XXX学院机 械 原 理 课 程 说 明 书设计题目：书本打包机设计者 ： xxx合作者： xxxxxx班级： C08机械（1）班学号： 081309125 机械设计制造及其自动化系 指导老师: xxxxxx 2010年6月24 日 目录书本打包机 3设计任务 41.设计题目:书本打包机 42.工作原理及工艺动作过程 43.设计任务 54.设计提示 6第一章：功能分析及流程分析 71.1设计要求 71.2功能分析 71.3机构选用： 71.4机构运动功能图 71.5包装示意图： 8第二章 各机构的选用及组合 9第三章 机械驱动装置选择与设计 143.1 驱动装置的选择 143

2、.1.1 常用电动机的结构特征 143.1.2 选定电动机的容量 14第四章 各机构装配及设计 154.1原始数据及设计要求 154.11机构的尺寸范围 154.12工艺要求的数据 154.13纵向推书运动要求 164.14其他机构的运动关系见表11。 174.15工作阻力 17第五章 机构计算 18结束语 18参考文献 19书本打包机摘要： 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。设计说明书包括机

3、构原理分析、机构选型与比较、机构设计、机构计算校核，最终有机整合，完成所需机械运动循环。并附有各单个机构与整体图样及运动循环图。前言机械原理课程设计能够培养机械类专业学生创新能力，是学生综合运用机械原理课程所学理论知识和技能解决实际问题，获得工程技术训练必不可少的实践性教学环节。长期以来，各高校在机械原理课程设计中进行了不同的教学改革尝试，目的都是为了锻炼机械类学生的创新能力。机械原理课程设计结合一种简单机器进行机器功能分析、工艺动作过程确定、执行机构选择、机械运动方案评定、机构尺度综合、机械运动方案设计等，使学生通过一台机器的完整的运动方案设计过程，进一步巩固、掌握并初步运用机械原理的知识和

4、理论，对分析、运算、绘图、文字表达及设计资料查询等诸多方面的独立工作能力进行的训练，培养理论与实际相结合、应用计算机完成机构分析和设计的能力，更为重要的是培养开发的创新能力。因此，机械原理课程设计在机械学生的知识体系训练中，具有不可替代的重要作用。设计任务1.设计题目:书本打包机2.工作原理及工艺动作过程设计书本打包机，在连续生产线上实现自动送书，用牛皮纸将一摞（5本）书包成一包，并在两端贴好标签，如图9所示。图9 书本打包机的功用书摞的包、封过程工艺顺序及各工位布置分别如图10、11所示：1.送书。横向送一摞书进入流水线。2.推书。纵向推一摞书前进到工位a，使它与工位bg上的六摞书贴紧在一起

5、。3.送纸。包装牛皮纸使用整卷筒纸，由上向下送够长度后裁切。4.继续推书前进到工位b。在工位b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时实现三面包装，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11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

6、烘干。12.在工位h，人工将包封好的书摞取下。图10 包、封工艺顺序图11 包、封工位布置（俯视图）3.设计任务1.根据给定的原始数据和工艺要求，构思并选定机构方案。内容包括纵向推书机构和送纸、裁纸机构，以及从电动机到主轴之间的传动机构。确定传动比分配。2.书本打包机一般应包括凸轮机构、齿轮机构、平面连杆机构等三种以上常用机构。3.按比例画出机构运动简图，标注出主要尺寸；画出包、封全过程中机构的运动循环图（全部工艺动作与主轴转角的关系图）。4.设计平面连杆机构。并进行运动分析。绘制运动线图。5.设计凸轮机构。确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，计算凸轮廓线。6.设计计算其

7、中一对齿轮机构。7.进一步对平面连杆机构进行力分析，求出主轴上的阻力矩在主轴旋转一周中的一系列数值 =（）式中，为主轴的转角；i为主轴回转一周中的各分点序号。力分析时，只考虑工作阻力和移动构件的重力、惯性力和移动副中的摩擦阻力。为简便起见，计算时可近似地利用等效力矩的计算方法。对于其他运动构件，可借助于各运动副的效率值作近似估算。画出阻力矩曲线=（），计算阻力矩的平均值。8.根据力矩曲线和给定的速度不均匀系数值，用近似方法（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。9.编写设计计算说明书。10.学生可进一步完成书本打包机的计算机演示验证、凸轮的数控加工等。4.设计提示 1.此题包含

8、较丰富的机构设计与分析内容，教师可以根据情况确定学生全部或部分完成该题设计任务，也可由一组学生完成全题。 2.推书机构、送纸机构、裁纸机构之间有严格的时间匹配与顺序关系，应考虑这些机构之间的传动链设计。第一章：功能分析及流程分析1.1设计要求：设计书本打包机，在连续生产线上实现自动送书，用牛皮纸将一摞（5本）书包成一包，并在两端贴好标签1.2功能分析：（1）机构横向纵向推书，因此需设计相应的推书机构 （2）包装书本，需设计相应的包装机构：，送纸剪纸机构这上下边，折前角，折后角 （3）涂浆糊，贴标签，所以需设计相应的机构对三个机构的运动功能做进一步分析，可知它们分别应该实现下列基本运动（1）推书

9、机构为前后的直线往复运动（2）包装书本机构，剪纸为直线往复运动，折上下边为摆动往复运动，折前角为凸轮回转运动（3）涂浆糊，贴标签可用一个机构实现，凸轮滑块往复运动1.3机构选用：基本功能执行构件工艺动作执行机构横向推书：滑块或推板直线往复运动连杆机构或圆柱凸轮机构纵向推书滑快或推板直线往复运动连杆机构或圆柱凸轮机构折上下边平板摆动往复运动凸轮连杆机构折前角扇行轮往复回转运动凸轮回转机构折后角挡板固定无涂糨糊，贴标签烘干两次滑块直线往复运动连杆或凸轮机构1.4机构运动功能图1.5包装示意图：图10 包、封工艺顺序图11 包、封工位布置（俯视图）1.送书。横向送一摞书进入流水线。2.推书。纵向推一

10、摞书前进到工位a，使它与工位bg上的六摞书贴紧在一起。3.送纸。包装牛皮纸使用整卷筒纸，由上向下送够长度后裁切。4.继续推书前进到工位b。在工位b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时实现三面包装，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11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向两端涂浆糊。1

11、0.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h，人工将包封好的书摞取下。第二章 各机构的选用及组合 主要执行机构方案设计原理2.11推书机构其原理为：通过挡板的往复运动实现推书功能，实现往复运动可有以上3种机构选用图一是曲柄滑块机构图二是圆柱凸轮机构图三是凸轮机构2.12剪纸机构：原理：通过冲刀的停歇往复运动运动实现对包装纸的剪切，带动机构可用以上两种机构实现图一是连杆机构图二是圆柱摆杆机构2.14折上下边机构：原理：凸轮的运动带动两杆的开合，实现折上下边功能图为凸轮杆件机构 2.15涂糨糊贴标签机构：原理：通过凸轮，连杆带动滑块的直线往复运动图为凸轮连杆滑块机构2.

12、16整体机构方案一：方案二： 第三章 机械驱动装置选择与设计3.1 驱动装置的选择选择电机类型：电动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，有电动机、内机、蒸汽机、水轮机、气轮机、液动机等。电动机结构简单、工作可靠、控制方便、维护容易，一般机械上大多数是均采用电动机驱动。 3.1.1 常用电动机的结构特征（1）.Y系列三相异步电动机该系列电机能防止水滴、灰尘、铁屑或其他杂物浸入电机内部，它是我国近年来研制成功的型电动机。 (2). 电磁条速三相异步电动机名称：YCD电磁调速三相异步电动机。有组合式和整体式两种机构，这两种调速电动机为防护式，空气自冷，卧式安装，且无碳刷，集电环等滑动接触部件。3

13、.1.2 选定电动机的容量电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常的工作，或使用电动机因长期的过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且常常不在满载下运行，其效率和功率的因数都较低，造成浪费。电机的容量的主要由电动机的运行时的发热情况决定，而发热又与其工作情况决定。工作机所需工作功率，应由机器工作阻力和运动参数计算得来的，可按下式计算： 其中：T工作机的阻力矩，； n工作机的转速，；传动装置的总效率组成传动装置的各部分运动副效率之积，即 其中： 分别为轴承、齿轮、斜齿轮的传动效率按推荐的传动比合理范围，取一

14、级传动i1=20-50，二级圆柱直齿轮的传动比i2=4-6, 三级圆柱直齿轮的传动比i3=2-4,总的传动范围为40-200. 经过综合考虑决定选用Y132S4型号电动机（电流A：11.6 转速: 1440r/mm 效率:85.5 功率因数 cos:0.82 功率:5.5kw）第四章 各机构装配及设计图12所示为由总体设计规定的各部分的相对位置和有关尺寸。其中O为机器主轴的位置，A为机器中机构的最大允许长度，B为最大允许高度，为工作台面距主轴的高度，（x，y）为主轴的位置坐标，（）为纸卷的位置坐标。图12 打包机各部分的相对位置及有关尺寸和范围书本打包机具体技术要求为：4.1原始数据及设计要求

15、4.11机构的尺寸范围A=2000mm，B=1600mm。工作台面位置=400mm主轴位置x =10001100mm，y =300400mm；纸卷位置=300mm，=300mm。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。4.12工艺要求的数据书摞尺寸：宽度a=130140mm；长度b=180220mm；高度c=180220mm。推书起始位置=200mm。推书行程H=400mm。推书次数（主轴转速）n=(100.1)r/min。主轴转速不均匀系数1/4。纸卷直径d=400mm。4.13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

16、转角表示推书机构从动件（推头或滑块）的运动时间。推书动作占时1/3周期，相当于主轴转120；快速退回动作占时小于1/3周期，相当于主轴转角100；停止不动占时大于1/3周期，相当于主轴转角140。每个运动时期纵向推书机构从动件的工艺动作与主轴转角的关系见表7.10。表10 纵向推书机构运动要求主轴转角推书机构执行滑块的工作主轴转角推书机构执行滑块的动作0 8080 120推单摞书前进推七摞书前进，同时折后角120 220220 360滑块退回滑块停止不动图13为推书机构运动循环图。图13 纵向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。4.14其他机构的运动关系见

17、表11。表11 其他机构运动要求工艺动作主轴转角工艺动作主轴转角横向送书折侧边，折两端上下边，折前角涂浆糊,贴封签,烘干150 340180 340180 340送纸裁纸200 3607070804.15工作阻力（1）每摞书的质量为4.6kg，推书滑块的质量为8kg。（2）横向推书机构的阻力假设为常数，相当于主轴上有等效阻力矩=4 Nm。（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=6 Nm。（4）折后角机构的阻力相当于四摞书的摩擦阻力。（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，其大小可用机器在纵向推书行程中（即主轴转角从0转至120范围中）主轴所受纵向

18、推书阻力矩的平均值表示为 =6其中大小可由下式求出 =式中，为推程中各分点的阻力矩的值；n为推程中的分点数。（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 =8第五章 机构计算.（1） （2）=.（3）.（4）（串联）（5）(并联)（6）=6(7)=4 Nm.（8）=6 Nm.(9)= (10) =8.(11)结束语书本打包机的出现解决了包装书本所引起的困难，随着时间的推移，出现越来越多形式的书本打包机，主要是机械式和电气式。在本次课程设计中，书本打包机可以用许多不同的机构把它设计出来，在整个过程中，所遇到的问题就是画图。三维空间图必须要掌握好，整个过程允许同学之间互相学习互相交流，集思广益有效的解决了许多问题。在此次设计中仍然可能存在缺陷，希望指出。参考文献【1】 孙恒，陈作模.机械原理【M】6版.北京：高等教育出版社.2001【2】 孙恒，陈作模.机械原理【M】7版.北京：高等教育出版社.2005【3】 裘建新.机械原理课程设计指导书【M】.北京：高等教育出版社.2004【4】 郑文纬，吴克坚.机械原理.第7版.北京：高等教育出版社.1997【5】 姜琪.机械运动方案及机构设计机械原理课程设计题例及指导.北京：高等教育出版社，1991.