书本打包机毕业设计.doc

1、 目录设计任务3设计题目:书本打包机31设计任务32设计提示4书本打包机设计4第1章 总论及设计要求分析51.1功能要求51.2功能分析：51.3工作原理及工艺动作流程图61.4机构选用：7第二章 各机构的选用及组合82.1主要执行机构方案设计原理82.11推书机构：82.12剪纸机构：102.13 涂浆糊贴标签机构：112.14整体机构13第三章 机械驱动装置选择与设计153.1 驱动装置的选择153.11 常用电动机的结构特征153.12 选定电动机的容量15第四章 各机构装配及设计174.1原始数据及设计要求174.11机构的尺寸范围174.12工艺要求的数据174.13纵向推书运动要求

2、194.14其他机构的运动关系204.15工作阻力21第五章 机构计算225.1传动装置设计：225.11选择电机：225.12传动比分配：225.13传动装置的运动和动力参数235.2传动零件设计：245.21高速级（斜齿轮）：245.22低速级（直齿轮）：265.23齿轮选用表27第6章 机械运动方案评价286.1评价方案表28结束语31参考文献31设计任务设计题目:书本打包机1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

3、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

4、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。2设计提示 1.此题包含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。书本打包机设计摘要： 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

5、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。前言机械系统是机械的重要组成部分，是机械的主体。机械系统的设计师机械设计中极其重要的一环，设计得正确和合理与否，对提高机械的性能和质量、降低制造成本与维护费用等影响很大，古应认真对待。机械系统的方案设计是一项极富创造性的活动，要求设计者善于运用已有知识和实践，认真总结过去的有关工作，广泛收集、了解国内外的有关信息（如查阅文献、专利、标准，同有关人员交谈等），充分发挥创造性思维和想

6、象能力，灵活应用各种设计方法和技巧，以设计方法和技巧，以设计出新颖、灵巧、高效的机械系统。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。关键词：功能分解，机构选用，机构组合，传动

7、系统第1章 总论及设计要求分析1.1功能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工作原理及工艺动作流程图：书本打

8、包机的用途是要把一摞书 （如20 本一包） 用牛皮纸包成一包，并在两端贴好封签 （图 1-1）。包、封的工艺顺序如图 1-2 所示，各工位的布置 （俯视） 如图 6-12 所示。1-11-2其工艺过程如下所述 ：横向送书 （送一摞书）。 纵向推书前进 （推一摞书） 到工位 a，使它与工位 b g上的 6 摞书贴紧。书推到工位 a前，包装纸已先送到位。包装纸原为整卷筒纸，由上向下送够长度后进行裁切。继续推书前进一摞书的位置到工位 b，由于在工位 b 的书摞上下方设置有挡板，以挡住书摞上下方的包装纸，所以书摞推到 b 时实现包三面，这个工序中推书机构共推动 a g的 7 摞书。推书机构回程时，折纸

9、机构动作，先折侧边 （将纸卷包成筒状），再折两端上、下边。 继续折前角。上步动作完成后，推书机构已进到下一循环的工序，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。推书机构又一次循环到工序时，将工位 c的书摞推至工位 d，此位置是两端涂糨糊的位置。涂糨糊。在工位 e贴封签。在工位 f，g用电热器把糨糊烘干。在工位 h 时，用人工将包封好的书摞取下。因此书本打包机中的主要机构包括：横纵向推书机构、送纸机构及折纸机构：1横纵向推书机构：将成堆的书分成每20本（约300mm厚）一堆，经过横向和纵向的推动机构送入包装机构。2.送纸机构：将卷成桶装的牛皮纸在每堆书

10、来时拉下一段长度500*800mm，然后将其剪断用于后面的包装折纸机构用于包装。3. 折纸机构：将附有一块牛皮纸的一堆书通过折叠机构将牛皮纸完好的包装在书的四周。1.4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凸轮导杆机构纵向推书滑快或推板直线往复运动连杆机构或凸轮导杆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挡板涂糨糊，贴标签烘干两次滑块直线往复运动滚子从动件机构或凸轮机构第二章 各机构的选用及组合 2.1主要执行机构方案设计原理2.1.1推书机构：图表 1图表 2图表 3推书机构：只需实现直线往复运动

11、，可采用图表1和图表3所示为一曲柄滑块机构，只需把滑块改为挡板，曲柄转动时带动挡板前后移动实现推书功能图表2为凸轮连杆机构其中，A出的滑槽是主动件，它带动杆1回转，其上滚子4将在凸轮槽中滚动，然后通过2带动3往复运动实现推书功能三者比较：图表3机构较为简单，制造成本低，但连杆所要承受的力较大，且会产生死点，对空间和杆的质量要求较高而且不能产生间歇，虽然图表1能承受较大的力，较精确占空间小，但也容易产生死点，而且结构比较复杂。图表2机构占用空间比较小，实现运动规律性强，运动精确没有冲击，但制造成本较高。综上，根据设计要求以简单，占用空间小和课实行性的原则，所以采用图表1和2机构2.1.2剪纸机构

12、：图表 4 图表 5 图表6 图表5和6都是可控摆动剪纸机构，运动靠齿轮或带轮的运动带动摆杆回转，通过连杆带动剪纸刀前后间隙运动，但图表6还可以通过改变左端的回转半径的调节来控制剪纸刀的间隙时间，实现纸张的长短控制通过比较选用图表6机构为设计选用机构2.1.3 涂浆糊贴标签机构：图示为折上下边机构，通过凸轮的回转带动杆件的上下运动进而带动假肢杆件的间隙闭合开启，实现书本的上下边折叠图表72.1.4涂浆糊贴标签机构：图表 8图示为滚子从动件机构，凸轮的转动带动滑块的左右移动实现涂浆糊贴标签烘干等功能图示为凸轮滑块机构，也是通过凸轮的转动以实现摆杆的摇摆，来带动滑块的左右移动实现涂浆糊贴标签和烘干

13、的功能。相比可实行行图表9比较好图表 9纵横推进机构间歇运动机构 传动运动机构 直线运动机构 槽轮机构 不完全齿 轮 凸轮机构 圆柱齿轮 圆锥齿轮 蜗轮蜗杆 曲柄滑块 凸轮机构 简单 ，易实现，成本低 运动精确 运动精 确 没冲击 易实现同向变速 不同方向传动和变速 垂直方向传动 加工简单成本低 运动精确，没冲击 运动不精确 有冲击，加工复杂，成本高 易磨损，加工成本高 只可同向传动 加工复杂 成本高，角度不易变 占空间，对杆长要求高 易磨损，加工成本高 2.1.5整体机构方案一：其方案由：横向由为图表1 纵向为图表2 减纸机构为图表6折纸机构为图表7涂浆糊贴纸机构为图表9方案二：其方案由：横

14、向由为图表1 纵向为图表3 减纸机构为图表5折纸机构为图表7涂浆糊贴纸机构为图表8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

15、气自冷，卧式安装，且无碳刷，集电环等滑动接触部件。3.1.2 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：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，

16、取一级传动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10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10 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

17、要求4.1.1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。4.1.2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。飞轮转动惯量计算如下：摩擦系数为f=0.03，周期为t=2s 则包书速度为：v=0.15/t=0

18、.075m/s安全系数为k=1.2 又由上述可算得：平均力矩m=688.98m/s 所以总功率:p=m*k 而=2*n/60 主轴转速为：10r/min p=865.36W飞轮应该装在推书机构上并且转动惯量J=Nmax/m* =1675kg*m 其中，0.254.1.3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

19、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。4.1.4其他机构的运动关系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 360707080机构运动过程：（1）0180期间，为推书行程工作时期，此时通过推书动作

20、和后面挡板的作用，折上前一摞书的后角。各传动轴转动，但凸轮和执行机构均静止。 （2）180252期间为折上侧边和两端上边机构运动区间，完成折上侧边和两端上边。 （3）204276期间为折下侧边和两端下边机构运动区间，完成折下侧边和两端下边。该行程与上一行程有2/3的时间重合，即上边向下运动100mm时，下边就开始向上运动。上边运动到150mm时，下边运动50mm，两滚轮相距20mm，此时距离最短，时间配合非常紧密，以保证纸不会中途散开。 （4）250340期间为折前角机构的工作范围，实际上竖直滚轮转到前角边上时是295，行程（3）已完成，不会发生干扰。完成折前角动作。 （5）340360期间各

21、轴继续转动，但凸轮和执行机构均静止。折后角的动作在下一个周期的行程（1）中完成。由最下方轴提供10r/min的圆周运动，即6s/r，由电动机经过减速之后提供。此为整个包装机的工作周期。经过齿轮系传动，圆柱凸轮机构在一个周期的1/5中做30r/min的运动，运动一周，其余时间静止。而折前角机构在一个周期的1/4中做20r/min的运动，运动半周，其余时间静止。4.1.5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

22、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5.1传动装置设计：5.11选择电机：1、 类型：Y系列三相异步电动机；2、 型号：工作机所需输入功率：;电机所需功率：;其中，为滚筒工作效率，0.96 为高速级联轴器效率，0.98 为两级圆柱齿轮减速器效率，0.95

23、 为高速级联轴器效率，0.98电机转速选：1500；所以查表选电机型号为：Y112M-4电机参数：额定功率：4Kw满载转速：1440电机轴直径：5.12传动比分配： （）其中：为高速级传动比，为低速级传动比，且，取，则有：；5.13传动装置的运动和动力参数1、 电机轴：； ；2、 高速轴：； ；3、 中间轴：； ；4、低速轴：； ；5、工作轴：； ；5.2传动零件设计：5.2.1高速级（斜齿轮）：设计参数： 1、选材：大齿轮：40Cr，调质处理，硬度300HBS；小齿轮：40Cr，表面淬火，硬度4050HRC。2、确定许用应力： 1）许用接触应力：而：因为，所以，只需考虑。对于调质处理的齿轮，

24、。；查表（HBS为300）有循环基数，故，所以，。2）许用弯应力：查表有：取，单向传动取，因为，所以取，则有：3）齿轮的工作转矩：4）根据接触强度，求小齿轮分度圆直径：其中，（钢制斜齿轮），。所以，取 ，则有 5）验算接触应力：其中，取而，齿轮圆周速度为：故，（7级精度），所以，最终有，6）验算弯曲应力：其中，（x=0），所以应验算大齿轮的弯曲应力5.2.2低速级（直齿轮）：设计参数： 1、选材：大齿轮：40Cr，调质处理，硬度300HBS；小齿轮：40Cr，表面淬火，硬度4050HRC。5.2.3齿轮选用表：高速级大184.5290112.754510.25小412050低速级大2102.5

25、8414055小702862第6章 机械运动方案评价6.1评价方案表方案1： 表6-1序号评价项目评价等级评价分数1功能目标完成情况很好好较好不太好不好102工作原理的先进性先进较先进一般低83系统的工作效率高较高一般低84系统机械传动的精度高较高一般低85系统的复杂程度简单较复杂复杂86系统方案的使用性使用一般不使用107系统方案的可靠性可靠较可靠一般不可靠108系统方案的新颖性新颖较新颖不新颖89系统方案的经济成本低较低高较高810系统方案的环保问题好较好不好10评价分数累计88方案2： 表8-2序号评价项目评价等级评价分数1功能目标完成情况很好好较好不太好不好82工作原理的先进性先进较先

26、进一般低63系统的工作效率高较高一般低64系统机械传动的精度高较高一般低85系统的复杂程度简单较复杂复杂106系统方案的使用性使用一般不使用87系统方案的可靠性可靠较可靠一般不可靠88系统方案的新颖性新颖较新颖不新颖89系统方案的经济成本低较低高较高610系统方案的环保问题好较好不好10评价分数累计78根据以上两运动方案评价表，可看出方案1要优与方案2，故本设计采用方案1结束语紧张的课程设计顺利结束了。终于松了一口气，一开始真的一点头绪也没有，后面经过老师的指点才慢慢有点感觉，从书本和参考书中找出一些直线机构，然后具体构件的组合发现遇到了很大的问题，发现自己在画图和计算方面也不是很专业，此次学

27、的最多的是理论和实际的结合，毕竟书本上的是死的，要活学活用今后真的需要加强锻炼，这次我真的花了许多的时间，第一次去老区的文献参考室找资料，然后想了蛮多的方案，虽然被否决了好几个，但还是有几个被采纳了，感觉很欣慰，不过此次的整体图和计算 还是参考了资料的，但我知道我的缺点哪（三维空间图以后必须要掌握好），有了这次经历相信在今后的日子里，我将会更加注重书本知识和理论的结合，还有要掌握word，OUTCAD的应用。最后，非常感谢 老师的关心指导和其他同学的协作！参考文献1王行知，邓宗全.机械原理第二版.北京:高等教育出版社,20082裘建新.机械原理课程设计指导书.北京:高等教育出版社,20093牛鸣岐,王保民,王振甫.机械原理课程设计手册.重庆:重庆大学出版社,20014许贤泽; 齿轮弯曲强度的有限元分析法 J; 测绘信息与工程; 1996年04期 5濮良贵、纪名刚主编.机械设计. 高等教育出版社出版6徐步青 ,佟景伟 ,李鸿琦 ,王世斌; 移动载荷下齿根应力的时间历程 J; 机械传动; 2001年03期 本文是通过网络收集，如有侵权请告知，我会第一时间处理。