快捷自動書本打包機設計含16張CAD圖

快捷自動書本打包機設計含16張CAD圖,快捷,自動,書本,打包機,設計,16,cad XXXX 設計（XX） 題 目： 快捷自動書本打包機 英文題目： Automatic quick Book Packing Machine 學 院： 專 業(yè)： 姓 名： 學 號： 指導教師： 20XX 年 5 月 10 日 摘 要：圖書的需求迅速增加，特別是在春、秋兩季入學，將迎來高峰。同時，“用工荒”問題日益嚴重，傳統的手工包裝方法很難滿足要求。為了適應這一形勢，本文開發(fā)了一個圖書自動包裝機，提高書籍包裝效率，降低工作人員的工作強度。 本文首先論述了打包機的國內外現狀，然后根據書籍打包機的設計要求，進行對本包裝機的機械結構設計，詳細介紹了機器的一部分的設計機制，該機制原理圖給出關鍵部分的功能，原理圖描述。對書本包裝機機構和控制系統的設計，進行了改善和優(yōu)化結構。 關鍵詞：圖書，書本打包機，機械結構，機構原理 IV Abstract：Books demand increased rapidly, especially in the spring and autumn season two entrance, will usher in the peak. At the same time, "labor shortage" problem is more and more serious, the traditional manual packing methods are difficult to meet the requirements of. In order to adapt to this situation, this paper developed an automatic book packing machine, to improve the efficiency of book packaging, reduce the labor intensity of the operator. This paper first discusses the status quo of machine at home and abroad books packed, then according to the requirement of design books balers, carries on the design to the book packing machine mechanical structure, introduces in detail the mechanism of part design of the machine, the key part of the mechanism principle diagram is given, the schematic diagram of the function were described. The design of the book packing machine mechanism and control system, the structure of the improvement and optimization. Key Words: Books, books balers, mechanical structure, mechanism 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 第1章 緒論 1 1.1引言 1 1.2 國內外研究現狀與發(fā)展 1 1.2.1國外研究現狀 1 1.2.2 國內發(fā)展現狀 3 1.3 本文研究內容 4 第2章 書本打包機總體設計 5 2.1主要技術要求 5 2.2書本打包機總體工藝設計 5 2.3機械結構功能分解與分析 6 2.4 本章小結 7 第3章 齒輪和軸的設計校核 8 3.1機構功能要求 8 3.2運動機構的選擇 9 3.3槽型凸輪設計 10 3.4齒輪齒條設計 12 3.4.1幾何尺寸計算 12 3.4.2重合度校核 13 3.4.3齒輪強度校核 13 3.5軸的設計 13 3.5.1確定最小軸徑 14 3.5.2軸的校核 14 第4章 打包機其他機構設計 16 4.1送紙機構設計 16 4.1.1傳動原理分析 16 4.1.2摩擦計算 18 4.2包角機構設計 20 4.2.1裹紙 20 4.2.2折上頁 20 4.2.3折下頁 21 4.2.4折前角與上下邊 22 4.3捆扎機原理 22 4.3.1送帶 23 4.3.2抽 23 4.3.3切燙 23 4.4輔助設備 24 結論 25 參考文獻 26 致 謝 27 第1章 緒論 1.1引言 進入21世紀，基于計算機及電子的自動化技術快速發(fā)展，人們對傳統設備的自動化性能改進提出了新的要求。隨著生活水平的提高，人們也越來越注重子女的教育水平，因此書籍等印刷品的數量迅速增長，出版行業(yè)的發(fā)展，帶動了印刷機械、包裝機械等設備的發(fā)展。 書籍的印刷具有季節(jié)性，多集中于大中小學校的開學前的階段，這就要求，書籍印刷企業(yè)必須具備較強的生產能力。為保證書籍在轉運過程中不被損壞，業(yè)內普遍的做法是將一定規(guī)格的書籍進行打包。書籍的包裝是制約書籍生產的一大問題，目前，國內的多數印制廠多采用人工包裝的方式，包裝質量差，包裝效率低，隨著用工成本的增加，部分企業(yè)還容易出現“用工荒”問題，從而無法滿足生產需求。一些有實力的印刷企業(yè)從國外引進了部分全自動包裝設備，但是使用和維護成本較高，間接地提高了企業(yè)的成本。因此行業(yè)內迫切需要研發(fā)性價比較高的自動打包設備。 書本打包設備是一種典型的機電一體化產品，集書摞自動搬運、輸送、書摞包裝紙自動折紙、書摞自動裹包和自動捆扎等多種功能于一體[1]。自動書本打包機的研制具有重要的理論意義和極強的現實意義，不但可以促進包裝工業(yè)自動化和現代化的發(fā)展，還可以提高印刷企業(yè)的包裝效率和包裝質量，降低生產成本[2]。 1.2 國內外研究現狀與發(fā)展 1.2.1國外研究現狀 圖1.1 美國Barry-wehmillre包裝機械 國外對包裝設備的研究較早，技術較為成熟，一些公司已經擁有比較完備的產品系列，并積極研發(fā)新品。美國的包裝機械產業(yè)歷史比較悠久，產品種類和數量居全球之首，其包裝工業(yè)總產值占國民生產總值的3%[3]。比較知名的公司，如Lantech Inc、ITW、ANGELUS、Barry-wehmillre、Beinis、SA-SIBSPA等公司都具有較強的市場競爭力，其設備特點是高精尖，與計算機技術精密結合，但是一般成本較高，價格昂貴。如圖1-1所示，是Barry-wehmillre公司的包裝機械，該設備具有自動化程度高，工作速度快等特點，但因結構比較復雜，各執(zhí)行機構在協調配合時，經常會出現包裝紙張褶皺問題。 德國是目前世界上最大的機械包裝出口國，在制做工藝和性能指標等方面都比較先進，其特點是具備成套、高速、自動化程度高，可靠性好。比較知名的公司有SETIZ、MSK等[4]，如圖1-2所示，是德國的MSK書本打包機，該設備每個動作都相互比較獨立，動作協調性得到了很好的提升，可以同時打包多摞書本，工作效率較高，但是其占地面積較大，對車間要求較高。 圖 1-2 德國MSK書本打包機 圖1- 3 日本富士油壓精機書本打包機 日本是包裝機械的后起之秀，其設備的主要特點是穩(wěn)定性好、自動化程度較高、操作簡便。比較知名的公司有古川株式會社、富士油壓精機株式會社等，如圖1-3所示，是日本富士油壓精機會社生產的AP-78V打包機，該打包機其打包速度可達每分鐘8包，最大包裝質量20噸，設備自動約900KG。但是該設備使用了空氣壓縮機，噪音較大。 此外，意大利、韓國等國家的包裝產業(yè)也具有一定實力?？偲饋砜?，國外對包裝設備的研究多集中在機電一體化、結構優(yōu)化、生產效率提高及提高設備可靠性等方面。 1.2.2 國內發(fā)展現狀 　 我國的打包機是從20世紀80年代中期才開始發(fā)展，最開始是在書籍、報刊發(fā)行部門獲得推廣，近年來快速發(fā)展，已成為十大機械行業(yè)之一，產品廣泛應用于輕工、食品、外貿、印刷、化工、紡織等行業(yè)。2011年，全國包裝機械數量已達110.8萬臺（套），產值為443億元，據中國機械工業(yè)聯合會公布的數據，在十二五期間，國內包裝機械平均增速可達16%，總產值有望突破6000億元，目前，國內較為知名的企業(yè)有紫宏、新邵、飛達等。 但是，我國機械包裝企業(yè)規(guī)模比較小，技術裝備也不完善，管理水平比較低，自我發(fā)展和技術設計開發(fā)能力較弱，產品品種單一[5]。不能及時滿足市場的要求和用戶所急需的產品。石家莊內燃機配件廠開發(fā)出一款SBD-J型平裝書籍打包機[6]，能實現紙張的自動識別，具有過載保護功能，包裝速度可達8包/min，其工作流程如圖1-5所示。上海紫宏機械開發(fā)出SK20書本打包機[7]，打包速度可達20包/min，可對四種規(guī)格書籍進行包裝，如圖1-6所示。但是上述兩種產品經常發(fā)生諸如卡紙、工序流傳不暢等問故障，降低了工作效率，還容易產生噪音，不能從真正意義上解決書籍印刷企業(yè)的自動包裝問題，因此沒能得到較好的推廣。 　　 圖1-4 石家莊內燃機配件廠打包工作機示意圖 圖1-5 SK20書刊打包機 包裝行業(yè)的發(fā)展取決于包裝機械的發(fā)展，相對于國外產品，我國的包裝機械還有一定的差距，具體表現在：（1）包裝外觀質量得不到保證，捆扎力度控制不好；（2）諸如搬運、打捆等工序可能會需要人工介入，不能實現完全自動化；（3）新材料、新工藝推廣較少，產品更新速度慢，且可靠性較差；（4）單機設備多，流水線設備少，智能化控制程度還較低?？v觀包裝機械的發(fā)展歷史，我國的包裝機械產業(yè)要比發(fā)達國家落后近20年，要想快步追趕，應該從虛擬樣機設計、機構功能多元化、結構設計標準化、控制智能化等方面入手，實現包裝機械專而精的發(fā)展。 1.3 本文研究內容 本文的主要研究內容是分析目前國內的包裝機械發(fā)展現狀，在此基礎上結合給定的設計參數要求，設計一款新型的包書設備，并分別就該設備的推書機構、取裹紙機構及包角機構進行必要的計算與機構分析，最后繪制出相關部件的二維圖。論文涉及的主要內容如圖1-6所示。 圖1-6 論文主要研究內容 4 第2章 書本打包機總體設計 2.1主要技術要求 主要技術要求： 1. 包裝規(guī)格：16開，32開紙 2. 包裝高度：50cm左右 3. 包裝重量：20kg 4. 包裝速度：10包/分鐘左右 5. 具有自動壓書功能，高度可調節(jié)； 6. 送紙動作順暢，折角包裝棱角分明； 7. 可自動對書摞進行捆扎； 8. 適用電源：220V，50HZ交流電，工作溫度：0~40℃。 2.2書本打包機總體工藝設計 根據2.1中確定的技術性能要求，確定打包機具有推書、裹書、折角及捆扎等幾大步驟，其中有些工序還需要進一步細化。比如推書，一摞書傳送過來時有可能是整齊的，也有可能是參差不齊的，因此需要推書機構具有縱向和橫向兩種推書功能。再如包裝紙在裹包前需要將紙張送于書摞旁，因此還需要紙張分離機構。到折角工序，還需要考慮前后左右?guī)讉€方位全部能折好，而且為提高機構的可靠性，結構還要盡可能簡化。 根據上述分析，將書本打包機的工作流程暫定為如圖2-1所示：推書——送紙——裹紙——折上邊——折下邊及后角——折上下角及前角——捆扎。推書機構采用側向送書，正向推書的機構，使推書機構盡可能簡化。而捆扎則可以借用市場上成熟的捆扎機，減少設計的難度。 圖 2-1 書本打包機的工藝原理圖 2.3機械結構功能分解與分析 通過工作流程分析，可以確定需要設計的主要部件有：推書機構、送裹紙機構、折角機構三大部分。推書機構計劃采用曲柄搖桿機構實現，折角機構計劃采用上下及左右折板實現，送裹紙機構計劃采用凸輪實現搓紙，并通過一對輥輪的正反轉實現分紙功能，其主要結構如圖2-2所示。 1—書本；2—推書機構；3、下折板；4、左右折板； 5、捆扎機；6、送紙機構；7、上折板 圖2-2 書本打包機總體結構 各部分的主要功能如下： （1）推書機構2把書本1推送到指定的位置。 （2）送紙機構6把紙張從紙盒中拿出分離。 （3）當書本1被三面包裹后，上折板7壓下，折好上側邊。 （4）上側邊折好后，下折板3開始壓折下側邊。 （5）上下側邊都被壓折后，推書機構2推送書本1經過左右折板4，借助其中的側縫使左右被壓折。 （6）壓著好的圖書1通過捆扎機5進行捆扎。 26 第3章 齒輪和軸的設計校核 3.1機構功能要求 推進機制是包裝單元圖書館自動化的重要功能，它的工作過程可表達為：主控制裝置通過主傳動系統的運動，發(fā)出電信號的信號，主要利用槽凸輪的轉動。因為凸輪與其他設備的運行方式大為不同，這些工程的運行主要利用啟動的連桿來拉動擺桿，擺動和開發(fā)其中的獨特的功能，使其正常滾動和運轉，這樣，讓我們轉動整體時，他就會試圖推動上推板按照不同的方向推進，從而徹底實現我們需要實現的過程[8]。我們可以把機構示意圖如圖3-1所示： 圖3-1 推書機構示意圖 設計推書機構的要求: （1）轉換推動和利用運動循環(huán):作為一種常見的功能，在整個動作正在運行中主要是環(huán)繞著主軸進行一個周期的不同旋轉。因此，我們可以將用于主要的角度說，推書機構從動件的運動時間。當我們將推書的動作利用到2/3的時候，這就意味著需要將主要的方向調整大約120°；當快速的退回整個動作占空間小于2/3的時候，相當于環(huán)繞了整個過程100°；讓他占有的空間不會大于2/3，這些就會讓整體的效果自動轉角150°。各周期從動件的加工動作與從動件的旋轉角度之間的關系如表3.1所示。 表3.1 推書機構運動要求 主軸轉角 推書機構執(zhí)行滑塊的動作 主軸轉角 推書機構執(zhí)行滑塊的動作 0°~80° 推單摞書前進 120°~220° 滑塊退回 80°~120° 推四摞書前進，并折后角 220°~360° 滑塊停止不動 圖3-2 縱向推書機構運動循環(huán)圖 （2）我們利用整個的推書過程比較的復雜，主要的利用方式是調整對應的，在前進和后退的過程中，對加速度進行適當調整，達到應該達到的效果。 3.2運動機構的選擇 推書機構向前推書時是一個較緩的過程，而回退時屬于空載，為節(jié)約時間，應該回退速度較快，這就要求執(zhí)行元件在行程中等速直線且具有急回特性。有三種運動方案可以實現這一要求，如圖3-3所示。 (a) 間歇運動機構 (b) 傳動運動機構 (c) 直線運動機構 圖3-3 幾種運動方案 間歇運動機構由不完全齒輪、凸輪機構、圓柱齒輪、錐齒輪或蝸輪傳動機構；直線運動機構由曲柄滑塊機構或凸輪機構組成。其具體特點詳見表3.2。 表3.2 各運動機構比較 不斷斷運動機構 傳動運動機構 直線運動機構 槽輪的變化機構 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、容易實現，成本較低 運動特別精確 運動不但精確，而且無沖擊 容易實現同向變速 不同方向傳動和變速 垂直方向傳動 很好加工而且成本低廉 運動精確，還沒有沖擊 運動不是很精確 沖擊，加工比較復雜，而且成本高 容易磨損，加工成本比較高 只能夠同向傳動 加工比較復雜 成本較高，角度不容易改變 比較占空間，對桿長要求高 容易磨損，加工成本較高 綜上，根據設計要求，通過對三種機構的比較，選擇了間歇運動機構在槽凸輪機構中的選擇。具體的運動過程：主軸旋轉帶動凸輪使旋轉平穩(wěn)，往復擺動凸輪搖臂往復運動的間歇動作，連桿帶動齒輪齒條齒輪齒條機構為斷續(xù)直線運動。推書主要固定在我們指定的磁鐵和小齒輪上，利用運動的軌跡，反復的進步，這些步驟及其動作改進時，整個結構主要是為了增加滑塊行程。其運動簡圖如圖3-4所示。 圖3-4推書機構運動簡圖 3.3槽型凸輪設計 凸輪結構的組成部分除了有凸輪外，還有機架等部分，他們之間相對聯系，促進彼此的運動?？梢姡馆啓C構的整體結構還比較簡單、精準、高效，我們得知了這些難得的緊密控制優(yōu)點，就好讓整個系統運行性能比較穩(wěn)定、適應能力強，能夠配合其他組織，以便實現復雜的運動要求，在這背后，應用超乎尋常的廣泛，目前在印刷機械、紡織機械、內燃機中尤其的受歡迎，甚至在各地越來越普遍。推進機構為加速和減速，從動件在推進過程中加速運動等。減速，凸輪機構的設計為一個偏置槽凸輪。 對推出機構的設計要求，對機構的傳動性能好，推書塊均勻的推書來回，凸輪機構設計合理，極大地影響設備的正常工作，所以下面將根據工作原理分析凸輪輪廓曲線方程滿足工作[10]，以及凸輪輪廓線繪制。 建立如圖3-5示的坐標系xNy： 圖3-5 機構安裝及輪廓尺寸簡圖 我們通過利用封閉數量的三角形△NKM可以得到相應的矢量方程式：，用復數的形式來表示：，寫成歐拉形式則為：，。消去得：。所以，凸輪的理論輪廓線方程為：。其中，為凸輪向徑，為搖桿擺角，是中間變量。 可用如下方法求解。在圖3.4中的封閉四邊形NABC的封閉矢量方程式為：，以復數形式表示：，其中，由機構安裝尺寸確定。 展開得：，。消去得：，其中，，，，為相應的篦子長，極位夾角為（可由給定的形成速度變化系數求出），保證推書齒輪的工作行程為，取凸輪向徑角度和相同的等分數為N，那么凸輪向徑的轉角可表示為，推書齒輪的位移，其中為其等分數，獲得的值我們可以設定范圍為（0，Ν）。 利用凸輪曲線方程及從動件位移方程，繪制出凸輪廓線圖如圖3-6所示。 （a）理論輪廓線 （b）實際輪廓線 圖3-6 凸輪輪廓線和運動規(guī)律 3.4齒輪齒條設計 齒輪傳動是傳遞機動力和方向的一種主要形式，同樣，這也是一種精良的旋轉運動和直線運動轉換的傳動方案。齒輪齒條的特點是：利用相同的壓力角對每個點的直齒齒條的齒形，始終保持同一標準，齒輪在傳動過程中，與其它傳動相比，具有傳動功率大，調速范圍寬，效率高，工作可靠，使用壽命長，結構緊湊，可保證傳動比恒定等特征[12]。結合特性對比，可以利用推書機構的設計要求選用了齒輪齒條傳動機構，其中齒輪為圓柱直齒輪，現設計齒輪齒條參數如表3.3所示。 表3.3 齒輪齒條參數 名稱 符號 齒數（） 齒條（） 模數 2 2 齒數 21 287 壓力角 20° 20° 齒頂高系數 1 1 頂隙系數 0.25 0.25 3.4.1幾何尺寸計算 （1） 分度圓直徑：； （2） 齒頂高： ； （3） 基圓直徑： ; （4） 齒根圓直徑：； （5） 齒頂圓直徑：； （6） 分度圓齒厚：。 3.4.2重合度校核 齒輪齒條傳動機構具有傳動效率高和結構緊湊等優(yōu)點，我們所利用的齒輪齒條設計中重合度的大小，在旋轉中對設計的合理性，傳動的穩(wěn)定性會產生非常重大的影響。所以對打包機縱向推書機構中齒輪齒條的重合度進行校核驗算是非常重要的 根據計算的參數可以求得，則其重合度為： 查閱相關資料可知，齒輪齒條重合度在1.5~2.0之間較為合理，因此1.78的重合度可以滿足使用要求。 3.4.3齒輪強度校核 該推書機構齒輪齒條的嚙合使用速度較低，且工作具有季節(jié)性，因此應力循環(huán)次數也較小，因此可以忽略齒輪疲勞強度變彎、接觸疲勞（點蝕等）強度計算問題。相比直齒輪傳動，齒輪齒條傳動的重合系數較高，單齒受力較小，因此，這里只對齒輪受力進行分析計算。 齒輪材料選用40Cr，調質處理，硬度300HBS，查表得，取SF=2，單向傳動取。因為，所以取，則該材料許用彎曲應力。齒輪齒數，，，，，，，。，則：，因此齒輪彎曲強度符合要求。 3.5軸的設計 由第2章可知，設計的打包速度為10包/min，因此，齒輪軸的轉速為20r/min，選擇電動機額定轉速為960轉，功率10KW，采用變頻器控制轉速。 3.5.1確定最小軸徑 軸的扭轉強度條件為： 其中：——扭轉切應力，單位為MPa； ——軸所受的扭矩，單位為N·mm； ——軸所抗彎截面系數，單位為mm3； ——軸的轉速，單位為r/min； ——軸傳遞的功率，單位為kW； ——計算截面處軸的直徑，單位為mm； ——許用扭轉切應力，單位為Mpa； 由上式可得軸的直徑，軸的材料選用45鋼，調質處理，查表取，將轉速及功率帶入得軸徑。根據設計需求，將齒輪軸的最小軸徑定位20mm，長度50mm。 3.5.2軸的校核 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，取， 用公式計算軸的應力：， 其中：——軸的計算應力，單位為MPa； ——軸所受的彎矩，單位為N·mm； ——軸所受的扭矩，單位為N·mm； ——軸的抗彎截面系數，單位為mm3； ——對稱循環(huán)變應力時軸的許用彎曲應力，單位為MPa； 由圖3.6可以看出，齒輪端或連桿端為危險截面，通過設計數據易知，，所形成的扭矩為：，由于彎矩應力，此處扭轉切應力為對稱環(huán)應變力，取折合系數，則：，查表得可得抗扭界面系數： ，則： 。滿足=60MPa的條件，故設計的軸有足夠的強度，并有一定裕量。 圖3-7齒輪軸的受力 第4章 打包機其他機構設計 4.1送紙機構設計 4.1.1傳動原理分析 (a) 紙張輸送 （b）分離輪反轉 1-搓紙輪；2-拾紙輪；3-分離輪；4-電容傳感器 圖4-1 送紙機械的整體示意圖 如圖4-1所示，這是我們所熟悉的取紙送紙運行的機器整體結構示意圖，利用這個程序主要是要從紙盒上拆下包裝的外層，保證能夠及時出紙。這些功能主要包括紙滾輪、調整傳感器、步進電機和分配搭理。因為包裝用紙一般多為牛皮紙，摩擦力較大，故送紙機構設計使用摩擦傳動，該傳動具有結構簡單、壓緊力大等特點。其主要工作流程為搓紙輪將包裝紙從紙盒中搓離，之后紙張經過電容檢測裝置，如果是單張進紙，則如圖4-1（a）所示，主動輪帶動紙張輸送，分離輪與離合器分離；如果為多張進紙，則分離輪離合器接合，進行反方向旋轉，同時將多余的紙張退回紙盒?？紤]到拾紙輪和分離輪的工作要求，中間通過過渡輪進行變向，其中分離輪的傳動軸上安裝有電磁式離合器，以控制分離輪的反轉或停止[13]。 （a）單紙受力分離模型 （b）多紙受力分離模型 圖4-2 送紙機構紙張分離數學模型 送紙機構的傳動應考慮與之相對的摩擦系數、材料的慣性、包裝紙的質量、車輪的相對運動速度和包裝紙的質量等因素。下面對送紙機構數學建模進行分析，如圖4-2所示，該模型包括包裝紙、送紙輪與分離輪。 單張紙送紙過程的動力學方程： (4.1) 其中與分別表示送紙輪和分離輪的運動實質變化及其質變，與分別為送紙輪和分離輪的整體速度，與分別為其半徑，與分別為其扭矩。 各接觸表面的相對運動可以利用如下的速度方程： (4.2) 從公式（4.1）可以看出，送紙輪與分離輪，與大小相等，方向相反，這些的目的是為了保證整個程序運轉的穩(wěn)定性，即的值趨近于0，應該使，。從公式（4.2）可以得出。根據這一理論，在設計送紙輪與分離輪時，應盡量使兩輪的轉動慣量相等，這樣可以促使傳動平穩(wěn)。 當搓紙輪搓起多張包裝紙時，其傳送過程動力學方程為： （4.3） 送紙輪就如前文所說的第一張紙、而第一張紙相對第二張紙、直到第二張紙相對于分離輪的相對運動方程如下： （4.4） 4.1.2摩擦計算 從另一方面，我們可以將實驗的結果防災摩擦輪簡圖上，具體的如圖4-3所示，設與為主動輪與從動輪轉速（r/min），為滑動率（%），為主動軸轉矩（N·m），為傳遞功率，為可靠性系數，為摩擦系數。 圖4-3 摩擦傳動簡圖 傳動比： 壓緊力： 作用在軸上的總壓力： 徑向力，軸向力。 4.2包角機構設計 4.2.1裹紙 圖4-4書本包裹示意圖 紙張從送紙結構送出后，經由導紙板導向，一直向下輸送，當到達接紙槽時，光電傳感器感應到紙張到位，出發(fā)電磁鐵加緊紙張。推書機構將書摞向前推送，從而實現書摞的三面包裹，如圖4-4所示。需要注意的是，在包裹過程中，送紙機構的送紙速度需要大于推書機構的推進速度。 4.2.2折上頁 書摞被包裹三面后，需要開始第四面的包裹，電機帶動凸輪旋轉，上折頁板在重力作用下向下移動，從而實現第四面的包裹。凸輪選用平底凸輪，如圖4-5所示，該類凸輪壓力角，不會出現自鎖，傳動效率高[15]。凸輪濟源半徑為R，上下移動距離為D，工作區(qū)只有，這些公式的利用就是為了保證凸輪的中心在對稱軸上，將范圍內做成與對稱的形狀，則得到凸輪在的工作范圍內的運動方程： （4.7） 平底凸輪機構簡圖 圖4-5 折上頁示意圖 由于折頁板移動速度要求不高，而且具有規(guī)律性，該處的電機選用MG946R型號，。這是一款確定角度驅動器，精度較高，轉矩大，并可以指定旋轉角度。電機與凸輪之間通過花鍵連接，承載力高，受力均勻[16]。實際控制時，使凸輪往復旋轉90°，以避免長軸端與書本的干涉。 4.2.3折下頁 圖4-6折下頁示意圖 為避免上下頁相互沖突，折下頁工序在折上頁工序之后，折紙板仍采用電機驅動，旋轉180°，將下頁壓折在上頁上然后將多余部分壓在書摞側面，如圖4-6所示。 4.2.4折前角與上下邊 圖4-7端面折頁示意圖 圖4.9是折的過程中前端變化以及得到上下邊的折疊形狀。在這樣的情況下，會產生不一樣的效果，我們需要依據具體的情況進行分析折疊板，然后將上下面的褶皺得到解決。固定折疊板和彈性板和折疊板相似，在錐端，用獨特的方式，讓其具有很好的指導作用。推板將被推到折疊板的第一本書的前端，通過擠壓折疊的錐形開口書前。隨后，推板繼續(xù)移動，在導向槽開口的下端，在折疊和包裝紙的下邊緣。后來，在開幕式在導槽的上端，折疊的紙張和包裝的上端。到目前為止，所有牛皮紙書折疊包裝完成。 4.3捆扎機原理 綁定是用繩子帶貨物捆緊，包裝操作方便儲存，運輸，裝卸，包裝的最后一個環(huán)節(jié)。用PP用繃帶機制，PP打包帶：名稱聚丙烯，是一種常見的塑料打火機，PP打包帶是一種興起的事物，主要利用聚丙烯樹脂的主要原料，利用本身的可塑性，適當的斷裂拉伸，彎曲性能好，重量輕，熱熔膠，使用方便，是加工捆扎，有被廣泛應用于各個領域。 本設計中計劃選用SD-101型自動捆扎機，如圖4-11所示，其參數如表4-1所示。 表4-1 SD-101型自動捆扎機技術參數 設備采用尺寸 1422mm×600mm×1540mm 弓架尺寸 850mm×600mm 功率 0.85KW 捆包速度 2.3s/次 打包尺寸 低量100mm×30mm；高量850mm×600mm PP帶 寬度9、10、12、15、18mm；厚度0.5~1.0mm 我們得出這些結論，主要是因為把他作為一種最為直接的選用成品，對自動捆扎機做出簡要的介紹。其工作過程主要有送帶、抽帶、切燙等環(huán)節(jié)[17]，如圖4.10所示。 4.3.1送帶 如圖4-8（a）所示，直流電機驅動滾輪1逆時針旋轉，使PP帶沿導軌架運動，直至PP帶的前端碰觸到制動器的微動開關時停止。這時機器處于待捆扎狀態(tài)。其中導軌架用來引導PP帶做送進運動，為避免PP帶被阻塞，圓弧半徑盡量大一些。為使PP帶可以纏繞在書本上，導槽還需要設計成活門結構，當需要捆扎時，PP帶可以從活門中被拉出，然后活門還可以自動回位。 4.3.2抽 (a)送帶 （b）抽帶 （c）切燙 1-上襯板；2-導向板；3-后端壓頭；4-切斷壓頭；5-前端壓頭；6-滾輪；7-捆扎帶； 8-導軌架；9-書本；10-燙頭 圖4-8自動捆扎機工作原理圖 如圖4-8（b）所示，當包扎帶觸動了微動開捆扎將本身帶有預送機構從帶盤中抽出，通過將亞輪的整體效果。滾輪開始順時時針方向旋轉，凡塵退彈簧作用壓在滾輪上，這些裁縫看從儲帶不通過的直流電機。讓驅動滾輪座逆時針轉動，足最后依靠摩擦力使捆扎帶，箱中拉出，知道整體送入導軌支架的，在設備的滑槽內。至頂定位置時，導致利用摩擦力將PP帶從導軌架中拉出推書板將書本推，并纏繞在書本表而，當滾輪的傳動軸上的扭矩傳感器檢測到扭矩突增時，停止旋轉。 4.3.3切燙 切燙的目的是將PP帶切斷后燙帶粘結，當PP帶碰觸到微動開關時，前端壓頭壓住捆扎帶的前端，一邊進行抽帶收緊，其工作原理如圖4-9所示。為保證PP帶處于張緊狀態(tài)，前端壓頭8壓住PP帶的前端，以便于抽帶收緊。后端壓頭4壓緊PP帶后端，為熔接PP帶做準備。壓斷切頭5對PP帶加壓，各丫頭的動作受控于凸輪6，根據捆扎順序，完成其動作。 1-上襯板；2-止動器；3-導向板；4-后端壓頭；5-切斷壓頭；5-凸輪；7-凸輪軸； 8-前端壓頭；9-捆扎帶 圖4-9壓帶凸輪機構原理圖 4.4輔助設備 書本的自動化輸送主要依靠皮帶輸送機實現，計劃選用上海悅美機械制造有限公司制造的擋板式爬坡皮帶輸送機，如圖4-11所示。該裝置中配備可阻擋書本下滑的擋板，底部配各萬向輪，可根據使用環(huán)境而移動。 圖4-10SD101型捆扎機 圖4-11擋板式爬坡皮帶輸送機 結論 這次畢業(yè)計題目是新型書本打包機的設計，剛拿到這個設計題目時，感覺無從下手，為了能更好的完成這次設計，我查閱了大量的資料，并且，在老師每周定期精心的指導下，我按進度去完成每一階段的任務，最終完成了這款新型的書本打包機的設計。 在設計的過程中，我遇到了很多問題，這些問題有的書上有解決方法，有的根本沒聽說過，但是，在老師的幫助下，我把所有的問題弄明白，老師的責任心讓我印象深刻，從來沒見過這么負責任的老師，非常幸運有機會在老師的指導下做設計，在這里，感謝老師給我們的幫助。 參考文獻 [1] 王章福. 包裝分類設計-設計基礎[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社2001, 14-31. [2] 劉曉玫, 王超, 劉國靖. 應加快發(fā)展我國包裝機械工業(yè) [J].中國包裝: 2003 (12): 51-53. [3] 李斌.剖析SDB-1型平裝書籍打包機[J].印刷技術, 2007 (02): 51-52. [4] 書刊裝訂領域添新秀—紫宏公司SK20書刊包裝機簡介[J]. 印刷技術: 2008 (11): 74. [5] 魏玉杰, 賀紅林. 全自動書本打包機的研究與設計[J]. 包裝工程，2012 (17): 79-83. [6] KIPPHAN Helmut. Handbook of Print Media[K]. NewYork:Springer—Verlag Berlin Heidelberg,2001. [7] 陳虹, 王芳. 平裝書籍書籍金屬部件結構設計[J]. 包裝工程, 2009 (12): 77-79. [8] 許林城.包裝機械 [M]. 長沙: 湖南大學出版社, 1998. [9] 高德.包裝機械設計[M]. 北京: 北京化學工業(yè)出版社, 2005. [10] 凌杰.數碼復印機進紙機構的研究[D]. 南京林業(yè)大學, 2009 (6): 19~20. [11] 王亮, 許瑛. 基于平行板式電容傳感器的送紙檢測系統設計[J]. 包裝工程, 2012 (11): 82~85. [12] 黃穎為.包裝機械結構與設計[M]. 北京: 北京化學工業(yè)出版社,2006. [13] 楊曉清.包裝機械與設計[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2009. [14] 忠峙.Signode半自動捆扎機[J]. 上海包裝：1993 (4): 42-42. 致 謝 四年的本科學習生活就要結束，在這期間我得到了許多老師、同學、朋友、同事的幫助和關懷，對此我心存感激。 要特別感謝我的導師黃偉老師。黃老師敏銳的洞察力、開闊活躍的學術思維、不懈進取的科研精神、嚴謹的治學態(tài)度、淵博的學識都給我留下深刻的印象，這些將使我終身受益。在本課題的研究過程中，黃偉老師都傾注了大量心血，在畢業(yè)來臨之際，我要向關心和培養(yǎng)我的導師表示由衷的謝意和最美好的祝福。 設計任務書 院（部）： 專業(yè)： 學生姓名 學生學號 指導教師 職稱 學位 課題名稱 快捷自動書本打包機 起止時間 2016年10月15日 -- 2017年5月15日 課題來源 □實驗 □實習 工程實踐 □翻譯實踐 □社會調查 □其它來源于社會實踐或應用研究的課題 設計（論文）的主要任務與基本要求： 主要任務：（1）擬定推書機構總體方案并進行方案分析；（2）進行主要零部件（槽形凸輪及其分配軸，齒輪齒條）的設計與校核計算；（3）進行推書機構各零部件三維建模與裝配；（4）繪制槽形凸輪機構工作循環(huán)圖；（5）繪制機構運動簡圖、凸輪輪廓線圖以及主要零件工程圖和總體裝配圖。 基本要求： 1. 在充分調研、查閱資料和研讀資料的基礎上，寫出開題報告； 2.查閱專業(yè)參考書5冊以上，專業(yè)文獻12篇以上； 3.做出畢業(yè)設計工程設計圖，寫出6000字以上畢業(yè)設計文字說明； 4.請指導老師對畢業(yè)設計方案進行指導與評議；5.通過這次畢業(yè)設計能熟練掌握機械原理、機械設計、材料力學、理論力學、機械工程測試技術基礎等方面的知識。 進度安排： 1. 2016年11月2日前 撰寫開題報告 2. 2016年11月2日—12月20日 完成書本打包機的總體方案設計 3. 2016年12月26日 完成零件的設計及軸的設計并繪制圖紙 4. 2017年1月16日前 完成打包機其他機構的設計及計算 5. 2017年4月10日前 完成畢業(yè)設計的修訂稿及相關材料終稿 6. 2017年5月15日前 完成畢業(yè)設計材料檔案整理 指導教師簽字： 年 月 日 院（部）本科畢業(yè)設計（論文）工作領導小組意見： 組長簽字： 年 月 日