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1、- 機械工程學院 書本打包機課程設計說明書 設 計 題 目：機械原理課程設計 書本打包機設計 專 業(yè)：材料成型及其控制工程 班 級：13材料 姓 名：*暉 學 號 指 導 教 師：于瀟澤 2021 年 12 月 27 日 . z. - 目錄 緒論3 1設計任務.............................................................................................

2、.....................................1 1.1課程設計題目3 1.2設計要求2 2課程設計題目分析2 2.1總功能要求4 2.2總功能分解4 2.3書本打包機設計參數(shù)的選擇3 2.4各局部執(zhí)行機構的設計3 2.5書本打包機整體機構簡圖4 2.6整個機構的運動循環(huán)圖5 3 各局部機構的設計6 3.1各局部機構的設計方案說明6 4 執(zhí)行機構的設計和傳動比計算8 4.1電動機到主軸間的減速機構計算10 4.2推書機構的連桿機構計算10 4.3凸輪機構的計算11 裁紙機構的凸輪分析12 折邊機構的凸輪分析13 涂漿糊、貼封簽、烘

3、干機構的凸輪分析13 5 課程設計心得體會15 參考文獻...................................................................................................................................16 . z. - 緒論 隨著科學技術和工業(yè)生產(chǎn)的飛躍開展，國民經(jīng)濟各個部門迫切需要各種各樣的質(zhì)量優(yōu)、性能好、能耗低、價格廉的機械產(chǎn)品。其中，產(chǎn)品設計是決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、市場競爭能力和經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)。產(chǎn)品的設

4、計包括機械設備的功能分析、工作原理方案設計和機械運動方案設計等。這些設計內(nèi)容可作為機械原理課程設計的內(nèi)容。很明顯，產(chǎn)品設計本身如果存在問題，常常屬于根本性的問題，可能造成機械產(chǎn)品災難性的失誤。因此我們必須重視對學生進展機械原理設計能力的培養(yǎng)。 為了培養(yǎng)學生的開發(fā)和創(chuàng)新機械產(chǎn)品的能力，高等學校工科本科"機械原理課程教學根本要求"中對機械原理課程設計提出的要求是："結合一個簡單的機械系統(tǒng)，綜合運用所學理論和方法，使學生受到擬定機械運動方案的初步訓練，并能對方案中的*些機構進展分析和設計。〞在機械原理課程中加強機械運動簡圖能力的培養(yǎng)，已越來越為廣闊師生所認識。 1設計任務 1.1課程設計題目

5、 課程設計題目：書本打包機機 書本打包機主要是用在印刷廠里，在大量的書本印刷出來后，將其以一定的數(shù)量為一堆，用牛皮紙將其包裝起來，以便于銷售和運輸。這種功能在很多地方都可以用到，比方：包糖機，飯盒包裝機等但凡涉及到要將東西分堆包裝的地方，都可以將其稍微改動即可用于其它地方。 1.2設計要求 〔l〕書本打包機一般至少包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構在內(nèi)的三種機構。 〔2〕畫出機器的運動方案簡圖與運動循環(huán)圖。擬定運動循環(huán)圖時，執(zhí)行構件的動作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個動作的配合，在時間和空間上不能出現(xiàn)干預。 〔3〕設計凸輪機構，自行確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，

6、校核最大壓力角與最小曲率半徑，計算凸輪廓線。 〔4〕設計計算齒輪機構。 〔5〕對連桿機構進展運動設計。并進展連桿機構的運動分析，繪出運動線圖。 〔6〕學生可進一步完成機器的計算機演示驗證、凸輪的數(shù)控加工等。 2 課程設計題目分析 2.1總功能要求 將假設干本一摞書用牛皮紙包成一包，并在兩端貼好封簽。 2.2總功能分解 設計書本打包機，其總功能可以分解為以下幾個工藝動作： 〔1〕推書機構：為間歇性運動，分為橫向、縱向運輸機構。這一動作可以通過兩個槽輪帶動連桿運動來實現(xiàn)。 〔2〕送紙機構：采用橡膠摩擦輪通過摩擦來實現(xiàn)傳動。 〔3〕裁制機構：裁刀為間歇性的進給運動。由皮帶帶

7、動齒輪，在齒輪上安裝一凸輪，凸輪連接連桿機構帶動裁刀將牛皮紙裁斷。 〔4〕折邊機構：用凸輪帶動連桿來實現(xiàn)折上下邊的兩塊擋板同時運動。 〔5〕折角機構：折后角用一個凸輪機構來實現(xiàn)。書通過擋板時則實現(xiàn)折前角。 〔6〕涂漿糊、帖簽、烘干機構：可以通過凸輪連桿帶動滑塊來實現(xiàn)。 〔7〕電動機到主軸間的傳動機構：通過齒輪系的變速來實現(xiàn)各個機構應有的轉(zhuǎn)動速度。 2.3書本打包機設計參數(shù)的選擇 電動機：電動機是機器中運動和動力的來源，其種類很多，有點動機、內(nèi)燃機、蒸汽機、水輪機、汽輪機等。電動機構造簡單、工作可靠、控制方便、維護容易，一般機械上大多數(shù)采用電動機。 電動機設計參數(shù)的選擇： 1、

8、類型：三相異步電動機； 轉(zhuǎn)速：1000r/min 生產(chǎn)率：20摞/min 成品尺寸：長，180~220；寬，130~140；高:180~220； 2.4各局部執(zhí)行機構的設計 機械形式 優(yōu)點 缺點 帶傳動 1〕能起緩沖和吸振作用，可使傳動平穩(wěn)，噪聲小。 2〕過載時，帶在輪面上打滑，可以防止損壞其他零件，起平安保護作用。 3〕適用于兩軸中心距較大的場合。 4〕構造簡單，容易制造，維護方便，本錢低廉。 1〕因為帶傳動受摩擦力和帶的彈性交形的影響，所以不能保證準確的傳動比。 2)效率較低 齒輪傳動 1〕能保證恒定的瞬時

9、傳動比，傳遞運動準確可靠。 2〕傳遞功率的范圍比擬寬，可以從很小的功率直到幾萬馬力經(jīng)過磨齒的齒輪傳動圓周速度可達100米／秒； 3〕機械傳動效率比擬高，一般圓柱齒輪傳動效率可達98％以上，而且使用壽命也較長。 4〕齒輪機構的構造緊湊，體積比擬小。 1〕傳動噪音比擬大，對沖擊比擬放敏感，不宜用在軸線距離較大的部件上。 2〕齒輪制造精度要求比擬高，不能緩沖，高速傳動精度不夠是有噪音，無過載保護，相應的本錢也比擬高 凸輪機構 設計適當?shù)耐馆嗇喞€便可以獲得任意預定的運動規(guī)律而且構造簡單、緊湊。 凸輪和從動件之間為高副接觸，壓強較大，易于磨損，一般只用于傳遞動力不大的場合。

10、 連桿機構 運動副均為低副，可承受較大的載荷，利于潤滑，磨損較小，形狀簡單，便于制造。但原動件的運動規(guī)律不變可用改變構件的相對長度得到不同的運動規(guī)律 由于連桿構造的運動必須經(jīng)過中間關鍵進展傳遞，因而傳遞路線較長，易產(chǎn)生較大的誤差積累，機械效率降低。在運動過程中，連桿及滑塊的質(zhì)心都在做變速運動，所產(chǎn)生的慣性力難以消除，不宜用于高速運動。 所選執(zhí)行機構優(yōu)缺點詳細比擬 各局部機構的選用方案： 根本功能 執(zhí)行構件 工藝動作 機構執(zhí)行 推書 滑塊或推板 直線往復運動 槽輪機構和連桿機構 折上下邊 平板 擺動往復運動 凸輪連桿機構 折后角 扇

11、形輪 往復回轉(zhuǎn)運動 凸輪回轉(zhuǎn)機構 折前角 擋板 固定 擋板 圖漿糊、貼標簽、烘干 滑塊 直線往復運動 連桿或凸輪機構 注: 機器中機構的最大允許長度A和高度B：A≈2000mm；B≈1600mm。 工作臺面高度：距地面y≈700mm；距主軸y1≈400mm。 主軸水平位置：*≈1000～1100mm。 為了保證工作平安，臺面整潔，推書機構最好放在臺面以下。 2.5書本打包機整體機構簡圖 2.6 整個機構的運動循環(huán)圖 坐標軸示意圖如下： 3各局部機構的設計 3.1各局部機構的設計方案說明 (1). 橫縱向推書機構 方案比擬如下：

12、 縱橫推進機構 間歇運動機構 傳動運動機構 直線運動機構 槽輪機構 不完全齒輪 凸輪機構 圓柱齒輪 圓錐齒輪 蝸輪蝸桿 曲柄滑塊 凸輪機構 簡單，易實現(xiàn)，本錢低 運動準確 運動準確 沒沖擊 易實現(xiàn)同向變速 不同方向傳動和變速 垂直方向傳動 加工簡單本錢低 運動準確，沒沖擊 運動不準確 有沖擊，加工復雜，本錢高 易磨損，加工本錢高 只可同向傳動 加工復雜 本錢高，角度不易變 占空間，對桿長要求高 易磨損，加工本錢高 通過三種機構的比照，選擇間歇性運動機構當中的槽輪機構。 〔2〕送紙機構： 方案優(yōu)點：構造簡單，要求的目

13、的動作易于實現(xiàn)，功耗較小，經(jīng)濟實惠。 缺點：此機構是由摩擦力來實現(xiàn)送紙，壓輪使用時間長可能會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。 〔3〕裁紙機構：圖中所示的是可控擺動剪紙機構，帶輪和凸輪為一整體機構。帶輪轉(zhuǎn)動從而凸輪也一起隨之而轉(zhuǎn)動，再由凸輪的回轉(zhuǎn)帶動桿做上下往復運動，再通過連桿將運動傳遞到擺叉上，擺叉做一定角度的擺動，隨之帶動裁刀作前后的間隙運動，從而實現(xiàn)裁紙的目的。 方案優(yōu)點：構造簡單且操作性強。 缺點：間隙時間不易控制，機構的精度要求較高。 〔4〕折邊機構： 方案優(yōu)點：通過凸輪機構帶動連桿做間歇性的上下運動，使得折紙板能

14、較為準確的完成折邊任務。 缺點:凸輪和從動件之間為高副接觸，壓強較大，易于磨損。 〔5〕折角機構：利用凸輪機構來實現(xiàn)折后角，然后當書本經(jīng)過擋板時實現(xiàn)折前角。 〔6〕涂漿糊、帖簽、烘干機構： 方案優(yōu)點：涂漿糊、貼封簽、烘干三個動作均由一個整體機構完成，工作效率較高，且構造簡單方便，比擬經(jīng)濟。 缺點：裝漿糊，裝標簽都需要人工操作，很難時時掌控盒內(nèi)是否滿足機構工作的需要；涂漿糊機構中可能會出現(xiàn)漿糊涂抹不均勻的情況，而江湖容易隨刷子的擺動而溢出，易造成浪費；貼封簽機構中標簽的多少直接影響彈簧的彈力大小，容易造成漏貼。

15、 〔7〕電動機到主軸間的傳動機構〔減速機構〕：由于電動機的轉(zhuǎn)速太大，不適合各機構的轉(zhuǎn)速要求。所以必須經(jīng)過變速后才能適應主軸的轉(zhuǎn)速。通過直齒輪的減速機構來減速容易計算和安裝，且可以得到較為穩(wěn)定的傳動比。 4執(zhí)行機構的設計和傳動比計算 4.1電動機到主軸間的減速機構計算 減速機構的示意圖如下： 由選定的數(shù)據(jù)：電動機轉(zhuǎn)速n1=1000r/min，主軸轉(zhuǎn)速n4=10r/min 可通過計算得到各個齒輪的齒數(shù)，傳動比為10。 計算過程： i14=z2*z3*z4÷z1*z2’*z3’=100 可?。? z1=24 z2=75 z3=60 z4=160 z2’=15 z3’=2

16、0 模數(shù)m=2 壓力角α=20° 4.2推書機構的連桿機構計算 連桿機構的示意圖如下所示： B為連桿機構的一般位置，A和C分別為連桿端點的左右極限位置。又因為推書行程為H=︱AC︱=400mm。 設R為等效曲柄半徑，d為連桿長度，︱aA︱=* 當機構出于拉直共線和重合共線兩種位置時，連桿的推程分別取最大值和最小值。 由幾何關系可列出：(d+R)2=R2+〔H+*〕2 2R

17、律 0-90度 橫向槽輪運動90度：帶動橫向推進機構運動一個 來回 90-110度 橫縱向機構均不運動 110-200度 縱向槽輪運動90度：帶動縱向推進機構運動一個 來回 200-360度 送書機構停頓，包書機構工作 4.4凸輪機構的計算 裁紙機構的凸輪分析 要使裁刀間歇性的進給運動，就必須利用凸輪輪機構來實現(xiàn)。設計的凸輪機構如下列圖所示： 裁刀的進給距離與擺叉的擺動角度有關，由圖可看出滾子從動件的上下運動距離為OA，于是OA的長度可通過擺叉的所擺動的角度來計算。 折邊機構的凸輪分析 由凸輪的轉(zhuǎn)動帶動滾子從動件上下運動，而凸輪的輪廓設計要通過折紙板的擺動角度來

18、確定。假設折紙板的長度為L，最大擺動角度為α，則滾子從動件所在的桿端A的運動距離可根據(jù)α來計算。其距離為h=Lsin(90°-α)。假定該凸輪的基圓半徑為R，滾子從動件的半徑為r。設彈簧B到O’的距離為S，則滾子從動件的推程為H〔與S、r、R、h有關的代數(shù)式〕。 該機構的示意圖如下： 滾子從動件的運動線圖如下： 凸輪的示意圖如下： AOB所夾的大于180°的角為β-α。 AOB所夾的小于180°的角為α。 涂漿糊、貼封簽、烘干機構的凸輪分析 1〕貼標簽工藝是在剪紙過程之后完成的，其工作時間為180°~340°之間。 2〕凸輪從動件在推程時按等速運動規(guī)律，設計其行程為h，凸輪機構的

19、壓力角為α。 設凸輪基圓半徑為R，滾子從動件的半徑為r，通過彈簧的作用使?jié)L子從動件貼緊凸輪外表。從動件的推程可通過彈簧、連桿移動副的移動距離來計算。凸輪及從動件的位移線圖如下： 5課程設計心得體會 為期一周的機械原理課程設計完畢了，在這次實踐的過程中我學到了一些除書本知識以外的其他東西,領略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質(zhì),更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機制,最重要的還是自己對一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化. 經(jīng)本次設計，本組成員了解掌握了機械設計的方法和步驟。通過對書本打包機運動.速度及工作簡圖的設計讓我們進一步掌握了"機械原理"，加深了對各知識點的理解和

20、運用。 這次設計我們本著認真.準確的原則，使我們增強了自信心，也為我們將來工作打下良好根底。本次設計使我們在實踐.理論方面都有了很大的提高，也為機械設計的課程做了充分的準備。本次設計得不是很完美，但我們堅信以后我們將做得更好。在設計我們真正懂得搞設計的困難，鼓勵我們以后更加的努力學習相關知識。 當我在設計當中遇到問題時,必須要有斟酌的態(tài)度才會收到效果。我記得有位教師說過,有些事情的產(chǎn)生是有原因的,別人能在諸如學習上取得了不一般的成績,那絕對不是幸運或者巧合,那是自己付出勞動的成果的彰顯,那是自己辛苦過程的表達. 這次課程設計使我明白了自己原來知識還比擬欠缺。自己要學習的東西

21、還太多，通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 在這次課程設計中也使我們的同學關系更進一步了，所以在這里非常感謝幫助我的同學。 總之，不管學會的還是學不會的確實覺得困難比擬多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。 最后，我在此感謝王杰，韓海鵬等同學對我的幫助，也感謝教師平時對我這次課程設計的幫助。這次設計的成功離不開他們的幫助，再次表示深深的感謝！ . z. - 參考文獻 [1] 高志、殷勇輝、章蘭珠、*立."機械原理" 華東理工教育， 2021 [2] 王三**編. "機械原理與設計課程設計" 機械工業(yè)，2004 [3]"機械原理指導書". 高等教育 [4] *永安"機械原理課程設計指導" 高等教育 [5] *旦聞、方園、楊少磊、焦保國. "機械原理課程設計" **理工學院 . z.