機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-書本打包機(jī).ppt

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1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì),書本打包機(jī)設(shè)計(jì),,目 錄,一、設(shè)計(jì)題目及工作原理與工藝動(dòng)作分解 二、各機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì)與方案確定 三、機(jī)構(gòu)組合及各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 四、注意事項(xiàng),一、設(shè) 計(jì) 題 目,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，如圖所示,書本打包機(jī)的工作原理及工藝動(dòng)作分解, 送書：橫向送一摞書。 推書：縱向推一摞書到工位a，使它與工位bg上的六摞書貼緊。 送紙：書推到工位a前，包裝紙已先送到位。包裝紙?jiān)瓰檎硗布?，由上向下送夠長(zhǎng)度后進(jìn)行裁切。 繼續(xù)推書前進(jìn)至工位b，由于在工位b的書摞上下方設(shè)置有擋板，以擋住書摞上下方的包裝紙，所以書摞推到b時(shí)實(shí)現(xiàn)包三面。這個(gè)工序中推書

2、機(jī)構(gòu)共推動(dòng)ag的7摞書。,書本打包機(jī)的工作原理及工藝動(dòng)作分解, 推書機(jī)構(gòu)回程時(shí)，折紙機(jī)構(gòu)動(dòng)作， 先折側(cè)邊(將紙卷包成筒狀)，再折 兩端上、下邊。 繼續(xù)折前角。 上步動(dòng)作完成后，推書機(jī)構(gòu)已進(jìn)到 下一循環(huán)的工序，此時(shí)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。 推書機(jī)構(gòu)又一次循環(huán)到工序時(shí)，將工位c的書摞推到工位d。,書本打包機(jī)的工作原理及工藝動(dòng)作分解, 在工位d向兩端涂膠。 在工位e貼封簽。 在工位f、g，用電熱器把 膠烘干。 在工位h時(shí)，用人工將包 封好的書摞取下。,二、各機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì)方案 1、橫向送書機(jī)構(gòu) 2、縱向推書機(jī)構(gòu) 3、送紙機(jī)構(gòu) 4、裁紙機(jī)構(gòu) 5、折邊、折

3、角機(jī)構(gòu) 6、涂漿糊、貼標(biāo)簽以及烘干機(jī)構(gòu) 7、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),1、橫向送書機(jī)構(gòu),方案一：,,此方案的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪齒條機(jī)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示。 工作原理：通過主動(dòng)件凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)將速度通過齒條2齒條2帶動(dòng)齒輪1,2轉(zhuǎn)動(dòng)，并且由齒輪1,2控制不同的傳動(dòng)比齒輪1帶動(dòng)齒條1和其上推頭橫向運(yùn)動(dòng)完成橫向送書動(dòng)作。,1、橫向送書機(jī)構(gòu),比較方案：,此方案采用傳送帶來完成橫向送書的動(dòng)作，其結(jié)構(gòu)如圖所示。 工作原理：輪1為主動(dòng)件，帶動(dòng)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，書本放在傳送帶上，利用摩擦力將書本送到工作臺(tái)上。,1、橫向送書機(jī)構(gòu),橫向送書機(jī)構(gòu)方案確定 方案一的機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，采用的構(gòu)件較多，加工成本高，但精度高

4、，課程設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)單加工成本低，空間占用小為優(yōu)先考慮。然而，凸輪和從動(dòng)件之間為高副接觸，壓強(qiáng)較大，易于磨損，而且傳遞的動(dòng)力比較大，磨損就更加嚴(yán)重了。 比較方案的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，維護(hù)方便，成本低廉；過載時(shí)，帶在輪面上打滑，可以防止損壞其他零件，起安全保護(hù)作用；能起緩沖和吸振作用，可使傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。但是因?yàn)閹鲃?dòng)受摩擦力和帶的彈性變形的影響，所以不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比, 效率較低。 經(jīng)過比較，推選第二種方案為最佳方案。,2、縱向推書機(jī)構(gòu),,縱向推書機(jī)構(gòu)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)和連桿滑塊推頭機(jī)構(gòu)。 工作原理：凸輪為主動(dòng)件，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使連桿擺動(dòng)，從而帶動(dòng)滑塊推頭做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而完成縱向推書動(dòng)作。機(jī)構(gòu)

5、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如右圖所示?？v向推書機(jī)構(gòu)在0120期間向包書機(jī)構(gòu)完成縱向推書動(dòng)作：080完成單摞推書，80120完成七摞推書，120220推頭回退，220360推頭不動(dòng)。,此方案的機(jī)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜，采用了凸輪、擺桿和連桿滑塊，可承受較大的載荷，利于潤(rùn)滑，磨損較小，形狀簡(jiǎn)單，便于制造加工，安裝簡(jiǎn)單，但隨著構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副數(shù)目的增加，積累誤差較大，傳動(dòng)精度不高。,2、縱向推書機(jī)構(gòu),對(duì)于本機(jī)構(gòu)的平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析方法有很多，其中兩種方法應(yīng)用較廣泛，即瞬心法和桿組法。瞬心法是利用機(jī)構(gòu)的瞬時(shí)速度中心求解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)問題。桿組法的理論依據(jù)為機(jī)構(gòu)組成原理。在這里選擇桿組法。 對(duì)于凸輪，采用

6、高副低代的方法進(jìn)行分析。平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖與平面連桿機(jī)構(gòu)的桿組如圖所示。,2、縱向推書機(jī)構(gòu),計(jì)算方法：,位置分析:,速度分析:,,,,加速度分析:,3、送紙機(jī)構(gòu),送紙機(jī)構(gòu)工作原理：用皮帶輪控制另一個(gè)主動(dòng)輪，按額定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過不完全齒輪控制摩擦輪的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)需要送紙的時(shí)候使不完全齒輪與完全齒輪相嚙合，實(shí)線送紙，不需要時(shí)使不完全齒輪的圓滑面與齒輪相切，實(shí)現(xiàn)傳紙的間歇。,優(yōu)缺點(diǎn)：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，空間構(gòu)件靈活，穩(wěn)定性好，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，精度有保證。但其不完全齒輪加工復(fù)雜，成本高，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊，載荷不大，對(duì)機(jī)構(gòu)整體的穩(wěn)定性影響不大。,3、裁紙機(jī)構(gòu),方案一：,方案二：,方案二的工作原理：凸輪為原動(dòng)件，凸輪推動(dòng)推

7、桿先前運(yùn)動(dòng)，上下兩邊的壓塊先壓緊牛皮紙，刀具再向前將紙裁斷。,方案一工作原理：曲柄為主動(dòng)件，曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)擺桿擺動(dòng)，擺桿的擺動(dòng)帶動(dòng)刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而完成裁紙動(dòng)作。,方案一的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制作簡(jiǎn)單方便，易裝配，穩(wěn)定性好，并滿足剪紙要求，然而，四桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算難度大，剪紙不夠穩(wěn)定，有急回性。 方案二的機(jī)構(gòu)直觀，簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)裁紙工作，使用上下兩邊的壓塊來控制壓緊與切紙，裁紙穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊，所占用的空間小。但裝配困難。 比較以上兩種方案，選擇方案二，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造、穩(wěn)定性好，易實(shí)現(xiàn)壓緊與剪紙和其它機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間配合。,3、裁紙機(jī)構(gòu),裁紙機(jī)構(gòu)凸輪分析：,裁紙過程中主軸轉(zhuǎn)角為7080。為了防止從動(dòng)件

8、運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生沖擊，要求推程時(shí)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律按正弦規(guī)律變化。回程過程中仍舊按正弦加速度規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪。凸輪的最大推程為50mm，設(shè)計(jì)凸輪從動(dòng)件是直動(dòng)型的，基圓半徑50mm，滾子半徑10mm。 設(shè)計(jì)裁紙刀距離紙張40mm，圖為從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)位移與凸輪轉(zhuǎn)角關(guān)系。,3、裁紙機(jī)構(gòu),凸輪參數(shù)計(jì)算,一、最大壓力角 凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中，其壓力角是不斷變化的。為了觀察機(jī)構(gòu)壓力角的變化情況，以找出最大壓力角，可對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行高副低代，換成低副機(jī)構(gòu)加以觀察。滾子中心可視為從動(dòng)件尖端，它與理論輪廓線形成高副接觸。 計(jì)算時(shí)可將某一位置時(shí)滾子中心與凸輪接觸點(diǎn)的曲率中心分別代以轉(zhuǎn)動(dòng)副鉸接一個(gè)虛擬構(gòu)件來代替高副，從而得到一個(gè)曲柄滑

9、塊機(jī)構(gòu)。 經(jīng)作圖計(jì)算，最大壓力角為=36.5<=3038,二、最小曲率半徑 校核實(shí)際輪廓線的最小曲率半徑時(shí)，由a min +滾子半徑r = min得最小曲率半徑，由高數(shù)公式 =（x2+y2）2/3/xy” - x”y，并逐點(diǎn)求解得最小曲率半徑 min < 。,4、折邊、折角機(jī)構(gòu),折邊機(jī)構(gòu)方案對(duì)比：,,方案一的機(jī)構(gòu)通過凸輪較小幅度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了假肢桿件較大幅度的間隙閉合開啟運(yùn)動(dòng)，而且可以同時(shí)折好上下邊，提高了工作效率。另外，由于凸輪回轉(zhuǎn)幅度較小，因而整體機(jī)構(gòu)所占空間小，整體顯得十分緊湊；但是其折邊的品質(zhì)不能夠保證，折的不是非常好，凸輪輪廓設(shè)計(jì)較困難。 方案二的機(jī)構(gòu)通過模擬人的雙手包東西形式來包

10、書本，雖然其機(jī)構(gòu)占用的空間大，但是其保證了包書的品質(zhì)，包得更好。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，易設(shè)計(jì)。 通過比較，為了更好地包書品質(zhì)，選擇方案二。,方案一：,方案一的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)為凸輪、連桿和擺桿機(jī)構(gòu)，通過凸輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿擺動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)假肢桿件的間隙閉合開啟運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)折上下邊的功能。,方案二的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)為槽輪和圓錐齒輪機(jī)構(gòu)，由圓柱槽輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)折邊機(jī)構(gòu)，行程為150mm，其中折前側(cè)邊與兩端上邊機(jī)構(gòu)固連，且兩端的折邊爪比側(cè)邊的折邊爪滯后40mm，下邊機(jī)構(gòu)對(duì)稱。圓柱槽輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)折邊爪上下運(yùn)動(dòng)，來完成折邊的工作。,方案二：,4、折邊、折角機(jī)構(gòu),折角機(jī)構(gòu)方案對(duì)比：,方案一：,方案二：,方案一的折前角機(jī)構(gòu)的主要執(zhí)

11、行機(jī)構(gòu)為一個(gè)隨軸回轉(zhuǎn)的半球形轉(zhuǎn)子，該機(jī)構(gòu)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，上下邊折好后，半球形轉(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。,方案二的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)為一個(gè)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形框和齒輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)為由齒輪帶動(dòng)的，做圓周運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。初始狀態(tài)下，兩滾輪所在平面平行于書運(yùn)動(dòng)方向，以便書兩邊所帶的紙能夠順利通過。當(dāng)側(cè)邊與兩端上下邊折起來之后，齒輪帶動(dòng)其繞豎直軸作半周圓周運(yùn)動(dòng)，使豎直滾輪掠過前角邊，將其折起。此方案的機(jī)構(gòu)的工作效率更高，因此選擇方案二。,5、涂漿、貼標(biāo)簽、烘干機(jī)構(gòu),涂漿貼標(biāo)簽烘干機(jī)構(gòu)的工作原理：通過凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)與凸輪連接的輪軸，并使其上面的水平板塊做水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，四個(gè)長(zhǎng)方體相鄰兩長(zhǎng)方體間隔130

12、140mm（書摞的寬度），恰好為兩摞書中點(diǎn)之間的距離，在推書機(jī)構(gòu)把第二摞書推到涂漿糊處，第一摞書恰好到達(dá)貼標(biāo)簽處。直至最后完成烘干。,機(jī)構(gòu)主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)為移動(dòng)凸輪和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)移動(dòng)凸輪上下移動(dòng)，使涂漿貼標(biāo)簽烘干觸頭前后移動(dòng)，從而完成涂漿貼標(biāo)簽和烘干的工作。,6、傳動(dòng)機(jī)構(gòu),傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)：,傳動(dòng)裝置的高速級(jí)齒輪z1做成斜齒輪，低速級(jí)齒輪做成直齒輪。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但齒輪對(duì)于軸承對(duì)稱布置，載荷沿齒寬均勻發(fā)布，軸承受載均勻。適合運(yùn)用于變載荷場(chǎng)合。電動(dòng)機(jī)選擇常用1000r/min的電機(jī)。,傳動(dòng)比計(jì)算：,由選定的數(shù)據(jù)：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n1=1000r/min，主軸轉(zhuǎn)速n4=10r/min，傳動(dòng)比為10

13、0可通過計(jì)算得到各個(gè)齒輪的齒數(shù)。 計(jì)算過程： i14=d2*z2*z4d1*z1*z3=100 取輪1直徑d1=15mm ，輪2直徑d2=25mm ，z1=20 ，z2=135 ，z3=18 ，z4=160，模數(shù)m=2 ，壓力角=20,各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖,以主軸O的轉(zhuǎn)角表示運(yùn)動(dòng)時(shí)間，說明如下： 主軸O 轉(zhuǎn)動(dòng)150為橫向送書機(jī)構(gòu)靜止時(shí)間；再轉(zhuǎn)動(dòng)190橫向送書機(jī)構(gòu)將書推送到位；再轉(zhuǎn)動(dòng)20期間橫向送書機(jī)構(gòu)回到起始位置。 2 主軸從0轉(zhuǎn)動(dòng)到120為推書時(shí)間；從120到220為快速退回時(shí)間；從220到360為停止不動(dòng)時(shí)間。 主軸O轉(zhuǎn)動(dòng)330為裁切機(jī)構(gòu)靜止的時(shí)間；再轉(zhuǎn)動(dòng)10為裁刀裁切的時(shí)間；再轉(zhuǎn)動(dòng)20為

14、裁刀復(fù)位的時(shí)間。 主軸O 轉(zhuǎn)動(dòng)180為折側(cè)邊、折兩端上下邊、折前角各機(jī)構(gòu)靜止的時(shí)間；再轉(zhuǎn)動(dòng)160為各機(jī)構(gòu)折邊的時(shí)間；再轉(zhuǎn)動(dòng)20為各機(jī)構(gòu)復(fù)位的時(shí)間。,四、方案設(shè)計(jì)注意事項(xiàng),1)要求推書機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)為間歇移動(dòng)。能滿足這一運(yùn)動(dòng)要求的有移動(dòng)從動(dòng)桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，移動(dòng)從動(dòng)桿圓盤凸輪機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)等。 2) 送紙機(jī)構(gòu)可采用橡膠摩擦輪傳動(dòng)，將紙自上而下地傳送，傳送一定量距離后，與最后一個(gè)摩擦輪同軸的盤形凸輪推動(dòng)裁紙刀將紙裁斷。 3)折邊機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件可采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)或擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的擺桿來?yè)?dān)任。 4)實(shí)現(xiàn)各分功能要求的機(jī)構(gòu)由同一主軸驅(qū)動(dòng)，在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，各執(zhí)行構(gòu)件交替動(dòng)作，不能互相干涉和延遲，在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮給予一定的余量。 5）要求所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的性能要良好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，節(jié)省動(dòng)力，壽命長(zhǎng)，便于制造。,,