1、 書本打包機設計課程 設計機械原理課程設計Course Design of Mechanical設計題目：書本打包機目錄設計任務3設計題目:書本打包機31設計任務3書本打包機設計4第一章：功能分析及流程分析51.1設計要求：51.2功能分析：51.3機構選用：51.4包裝示意圖：6第二章 各機構的選用及組合72.1主要執行機構方案設計原理72.11推書機構：72.12剪紙機構：82.13折上下邊機構：92.14涂糨糊貼標簽機構：92.15整體機構10第三章 各機構裝配及設計113.1原始數據及設計要求123.11機構的尺寸范圍123.12工藝要求的數據123.13縱向推書運動要求133.14其

2、他機構的運動關系133.15工作阻力14第四章 機構計算154.1傳動裝置設計：154.11選擇電機：154.12傳動比分配：164.2傳動零件設計：164.21輪選用表16第五章 總結16參考文獻17設計任務設計題目:書本打包機1設計任務1.根據給定的原始數據和工藝要求，構思并選定機構方案。內容包括縱向推書機構和送紙、裁紙機構，以及從電動機到主軸之間的傳動機構。確定傳動比分配。2.書本打包機一般應包括凸輪機構、齒輪機構、平面連桿機構等三種以上常用機構。3.按比例畫出機構運動簡圖，標注出主要尺寸；畫出包、封全過程中機構的運動循環圖（全部工藝動作與主軸轉角的關系圖）。4.設計平面連桿機構。并進行

3、運動分析。繪制運動線圖。5.設計凸輪機構。確定運動規律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，計算凸輪廓線。6.設計計算其中一對齒輪機構。7.進一步對平面連桿機構進行力分析，求出主軸上的阻力矩在主軸旋轉一周中的一系列數值 =（）式中，為主軸的轉角；i為主軸回轉一周中的各分點序號。力分析時，只考慮工作阻力和移動構件的重力、慣性力和移動副中的摩擦阻力。為簡便起見，計算時可近似地利用等效力矩的計算方法。對于其他運動構件，可借助于各運動副的效率值作近似估算。畫出阻力矩曲線=（），計算阻力矩的平均值。8.根據力矩曲線和給定的速度不均勻系數值，用近似方法（不計各構件的質量和轉動慣量）計算出飛輪的等效

4、轉動慣量。9.編寫設計計算說明書。書本打包機設計摘要： 書本打包機主要是用在印刷廠里，在大量數印刷出來后，將其以一定數量為一堆，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，比如：包糖機，飯盒包裝機等凡是設計到需要將東西分堆包裝的地方都可以將其稍加改動即可用于其他地方。設計說明書包括機構原理分析、機構選型與比較、機構設計、機構計算校核，最終有機整合，完成所需機械運動循環。并附有各單個機構與整體圖樣及運動循環圖。前言機械系統是機械的重要組成部分，是機械的主體。機械系統的設計是機械設計中極其重要的一環，設計的正確和合理與否，對提高機械的性能和質量、降低制造成本與維護費用等影

5、響很大，都應認真對待。機械系統的方案設計是一項極富創造性的活動，要求設計者善于運用已有知識和實踐，認真總結過去的有關工作，廣泛收集、了解國內外的有關信息（如查閱文獻、專利、標準，同有關人員交談等），充分發揮創造性思維和想象能力，靈活應用各種設計方法和技巧，以設計方法和技巧，以設計出新穎、靈巧、高效的機械系統。機械原理課程設計結合一種簡單機器進行機器功能分析、工藝動作過程確定、執行機構選擇、機械運動方案評定、機構尺度綜合、機械運動方案設計等，使學生通過一臺機器的完整的運動方案設計過程，進一步鞏固、掌握并初步運用機械原理的知識和理論，對分析、運算、繪圖、文字表達及設計資料查詢等諸多方面的獨立工作能

6、力進行的訓練，培養理論與實際相結合、應用計算機完成機構分析和設計的能力，更為重要的是培養開發的創新能力。因此，機械原理課程設計在機械學生的知識體系訓練中，具有不可替代的重要作用。第一章：功能分析及流程分析1.1設計要求：設計書本打包機，在連續生產線上實現自動送書，用牛皮紙將一摞（5本）書包成一包，并在兩端貼好標簽1.2功能分析：（1）機構橫向縱向推書，因此需設計相應的推書機構 （2）包裝書本，需設計相應的包裝機構：，送紙剪紙機構這上下邊，折前角，折后角（3）涂漿糊，貼標簽，所以需設計相應的機構對三個機構的運動功能做進一步分析，可知它們分別應該實現下列基本運動（1）推書機構為前后的直線往復運動（

7、2）包裝書本機構，剪紙為直線往復運動，折上下邊為擺動往復運動，折前角為凸輪回轉運動（3）涂漿糊，貼標簽可用一個機構實現，凸輪滑塊往復運動1.3機構選用：基本功能執行構件工藝動作執行機構橫向推書：滑塊或推板直線往復運動連桿機構或圓柱凸輪機構縱向推書滑快或推板直線往復運動連桿機構或圓柱凸輪機構折上下邊平板擺動往復運動凸輪連桿機構折前角扇行輪往復回轉運動凸輪回轉機構折后角擋板固定擋板涂糨糊，貼標簽烘干兩次滑塊直線往復運動連桿或凸輪機構1.4包裝示意圖：圖10 包、封工藝順序圖11 包、封工位布置（俯視圖）1.送書。橫向送一摞書進入流水線。2.推書?？v向推一摞書前進到工位a，使它與工位bg上的六摞書貼

8、緊在一起。3.送紙。包裝牛皮紙使用整卷筒紙，由上向下送夠長度后裁切。4.繼續推書前進到工位b。在工位b書摞上下方設置有擋板，以擋住書摞上下方的包裝紙，所以書摞被推到工位b時實現三面包裝，這一工序共推動ag的七摞書。5.推書機構回程。折紙機構動作，先折側邊將紙包成筒狀，再折兩端上、下邊。6.繼續折前角。將包裝紙折成如圖11實線所示位置的形狀。7.再次推書前進折后角。推書機構又進到下一循環的工序4，此時將工位b上的書推到工位c。在此過程中，利用工位c兩端設置的擋板實現折后角。8.在實現上一步工序的同時，工位c的書被推至工位d。9.在工位d向兩端涂漿糊。10.在工位e貼封簽。11.在工位f、g用電熱

9、器把漿糊烘干。12.在工位h，人工將包封好的書摞取下。第二章 各機構的選用及組合 2.1主要執行機構方案設計原理2.11推書機構：推書機構：只需實現直線往復運動，可采用圖一所示為一曲柄滑塊機構利用一塊擋板，就可以實現這種功能。圖二為凸輪齒輪齒條機構，凸輪轉動帶動齒條上下移動，進而帶動齒輪順時針逆時針規律運轉進而由齒輪帶動齒條上的擋板前后往復運 動，實現推書功能二 者比較：圖一機構較為簡單，制造成本低，但連桿所要承受的力較大，且會產生死點，磨損較大。圖二機構比較復雜，采用的構件較多，加工成本高，但精度高綜上，課程設計以簡單加工成本低，空間占用小為優先考慮，所以設計采用圖一機構2.12剪紙機構：圖

10、一以凸輪機構實現剪紙動作，簡潔明了，容易控制剪切時間 ，但是穩定太差，容易造成機械損壞。圖二為一可控擺動剪紙機構，運動靠齒輪或帶輪的運動帶動擺桿回轉，通過連桿帶動剪紙刀前后間隙運動，還可以通過改變左端的回轉半徑的調節來控制剪紙刀的間隙時間，實現紙張的長短控制通過比較選用圖二機構為設計選用機構2.13折上下邊機構：圖一所示的機構和圖二所示的機構類似，為上下邊機構，通過凸輪的回轉帶動桿件的上下運動進而帶動假肢桿件的間隙閉合開啟，實現書本的上下邊折疊。通過比較可以發現，用圖一所示機構，對牛皮紙造成的破壞比圖二的要小，所以選擇圖一適合2.14涂糨糊貼標簽機構：圖示為凸輪滑塊機構，通過凸輪的轉動以實現擺

11、桿的搖擺，來帶動滑塊的左右移動實現涂漿糊貼標簽和烘干的功能 還有一種是利用了曲柄搖桿機構來實現了貼標簽的功能利用凸輪比較容易實現這種功能。選擇圖一合適2.15 運動總簡圖方案一：根據上圖所示，書本打包機主要分為6個主要工序：送書，推書，送紙和剪紙，折上下角折前角糊漿糊，貼標簽，烘干。送書。由人工將書搬到工作平臺，然后由送書機構把書橫向送一摞書進入流水線。該機構的動力來自變速箱的縱軸連接錐齒輪，再由水平方向的錐齒輪連接凸輪，凸輪的轉動帶動推書的連桿機構做前后往（相對紙面）返運動，從而達到擋板把書送進流水線的目的。.推書。該機構的動力和送書來自同一根軸，即減速箱的縱軸。由減速箱的縱軸直接連接一個凸

12、輪機構，凸輪再與推書連桿機構連接，利用凸輪機構的回轉運動帶動連桿機構的水平返復運動。從而連桿上的板塊縱向推一摞書前進到工位a，使它與工位bg上的六摞書貼緊在一起。.送紙剪紙。該機構的源動力來自減速箱的橫軸，在減速箱的橫軸上轉載一對錐齒輪，再由錐齒輪連接一個帶輪，因此用帶傳動實現剪紙和送紙結構的運動，又一根皮帶連接到剪紙和送紙機構的凸輪上，在該凸輪機構中，裝上一個滾筒來向下送紙，再由一個軸連接剪紙結構，從而達到送紙和剪紙兩個機構的一體化。包裝牛皮紙使用整卷筒紙，由上向下送夠長度后裁切。-繼續推書前進到工位b。在工位b書摞上下方設置有擋板，以擋住書摞上下方的包裝紙，所以書摞被推到工位b時實現三面包

13、裝，這一工序共推動ag的七摞書。.折上下角。該機構的動力來自減速箱的橫軸，在減速箱的橫軸上裝在一對錐齒輪，再由錐齒輪連接折上下角的擋板機構，通過凸輪的回轉帶動桿件的上下運動進而帶動假肢桿件的間隙閉合開啟，實現書本的上下邊折疊。折紙機構動作，先折側邊將紙包成筒狀，再折兩端上、下邊。折前角。該動力來源和折上下角機構的一樣，都是來自同一根軸，再由錐齒輪改變運動方向，把運動傳到折筒機構，折筒機構是對稱的，每邊一個，折筒轉動完成折兩邊前角。-再次推書前進折后角。推書機構又進到下一循環的工序4，此時將工位b上的書推到工位c。在此過程中，利用工位c兩端設置的擋板實現折后角。在實現上一步工序的同時，工位c的書

14、被推至工位d。糊漿糊，貼標簽，烘干。在工位d向兩端涂漿糊。在工位e貼封簽。在工位f、g用電熱器把漿糊烘干。-在工位h，人工將包封好的書摞取下。方案優點：皮帶輪傳動（剪紙機構）的優點有：皮帶輪傳動能緩和載荷沖擊;皮帶輪傳動運行平穩、低噪音、低振動;皮帶輪傳動的結構簡單，調整方便;皮帶輪傳動對于皮帶輪的制造和安裝精度不象嚙合傳動嚴格;皮帶輪傳動具有過載保護的功能;方案缺點：齒輪傳動過多，凸輪機構多了，磨損大，凸輪造價昂貴。方案二方案說明：縱向推書動作：通過與變速箱相連的a軸上的齒輪1將動力傳遞給i軸上的齒輪1，再通過軸i上的錐齒輪將動力傳遞給j軸上的錐齒輪1，由j軸帶動輪a作回轉運動，通過輪a的回

15、轉運動帶動桿1做左右的擺動，再由桿1將運動傳遞給桿2，從而帶動單板作往復直線運動，最終實現推書動作。橫向推書動作：通過與變速箱相連的a軸上的齒輪1將動力傳遞給b軸上的齒輪2，通過b軸上的齒輪3帶動e軸上的齒輪1，再由e軸上的齒輪1帶動f軸上的齒輪1，通過f軸帶動帶輪3做回轉運動，通過皮帶將動力傳遞給帶輪4，再由帶輪4通過軸將動力傳給桿1，帶動桿1做勻速圓周運動。在此曲柄搖桿機構中桿1作為原動桿將動力動力通過從動桿傳遞給桿3。從而帶動桿3做前后擺動，桿3另一頭連接著單板（單板和連桿3連接處是一個滑動連接），由于桿3做前后擺動從而帶動單板作直線往復運動，最終實現橫向推書動作。送紙動作：通過a軸上的

16、齒輪1帶動b軸上的齒輪2，再由b軸帶動凸輪2，通過凸輪2的回轉運動帶動導桿做上下往復運動，再由齒條把運動傳遞給下一機構，通過棘輪機構實現滾筒的間歇運動，以此實現送紙。裁紙動作：由a軸上的齒輪1將動力傳遞給i軸上的齒輪1，再由軸i帶動帶輪1作回轉運動，由帶輪1將運動通過皮帶傳遞給帶輪2，帶輪2和凸輪為一整體機構，帶輪2轉動從而凸輪也隨之做回轉運動，再由凸輪的回轉帶動連桿作上下往復運動，再通過連桿將運動傳遞到擺叉機構上，擺叉作一定角度的擺動隨之帶動裁紙刀做前后的間隙運動，從而實現裁紙的目的。折紙動作：動力由變速箱通過齒輪1傳遞到b軸上的齒輪2，通過軸b將動力傳遞給齒輪3，此時分別有e軸上的齒輪1和

17、h軸上的齒輪1相連，通過e軸上的齒輪將動力傳遞給凸輪1，帶動齒輪1做回轉運動，通過凸輪的回轉實現導桿作上下直線往復運動，從而帶動前上擋板、左上擋板和右上擋板作上下直線運動（前上擋板、左上擋板、右上擋板為一體），從而實現折角動作。而折下邊的角則有h軸上的齒輪1將動力傳遞給凸輪3，再由凸輪帶動導桿運動，原理與折上邊角一樣。折前角滾筒完成，其工作原理是：動力由變速箱通過齒輪1傳遞到b軸上的齒輪2，通過軸b將動力傳遞給錐齒輪4，再由錐齒輪將運動傳遞給c軸上的錐齒輪1，從而通過軸c帶動右折筒作回轉運動，由于折筒是一個不完全筒，從而折前角動作是一個間歇運動，則折前角目的達到。折左前腳與折右前角原理相同。涂

18、漿糊、貼標簽、烘干動作：通過a軸上的錐齒輪將2將運動傳遞到k軸上的錐齒輪1，通過k軸帶動凸輪4做回轉運動，凸輪4的回轉帶動連桿機構作一定弧度的擺動，再由擺叉將運動分別傳遞到涂漿糊、貼標簽和烘干機構，使得如上機構作往復的直線運動。（具體說明見涂漿糊、貼標簽、烘干機構方案說明）方案三：機構運動說明書通過機構總圖來看機構的運動大致為：電動機將驅動力傳到減速箱，經過減速箱的變速獲得我們想要的轉速之后通過圓錐齒輪組把主軸(縱軸)轉動轉化為各橫軸的轉動。如圖，在經過一對圓錐齒輪，改變傳動方向，通過凸輪4以及與之搭配的連桿擋板實現橫向送書；而縱向推書則是由凸輪1以及與之搭配的連桿機構擋來完成；通過代傳動2把

19、運動傳達到送紙機構實現送紙，送紙實質是通過送紙機構上的凸輪轉動使兩根壓條壓在紙上，通過壓條上轉子與但紙軸之間的轉動摩擦實現送紙任務；切紙是由凸輪3轉動通過連桿帶動切到實現來回周期運動完成切紙任務；折上下角是通過上下兩個折板來完成，兩板與車床一樣寬，通過四個完全相同裝在一根軸上兩兩安裝相反的凸輪使上下折板同步做相反的周期性運動實現折上下角；折前是通過兩個折筒來完成；折后角是通過推書過程中由流水線上的兩檔板完成；涂漿糊，貼標簽，烘干是由主軸上的凸輪5以及與之搭配的連桿來完成，通過凸輪的回轉來帶動涂漿糊，貼標簽，烘干機構來回運動，完成任務。第三章 方案推優經過以上三種方案比較，各個方案都有各自的優缺點：方案一：方案優點：皮帶輪傳動（剪紙機構）的優點有：皮帶輪傳動能緩和載荷沖擊;皮帶輪傳動運行平穩、低噪音、低振動;皮帶輪傳動的結構簡單，調整方便;皮帶輪傳動對于皮帶輪的制造和安裝精度不象嚙合傳動嚴格;皮帶輪傳動具有過載保護的功能;方案缺點：齒輪傳動過多，凸輪機構多了，磨損大，凸輪造價昂貴。方案二：優缺點說明：各機構優缺點說明： 縱向推書：優點：運動軌跡容易確定；缺點：回程時間較長且功耗較大。橫向推書：優點：由于單板運動過程中有慣性，帶動連桿機構闖過死點，不易發生自鎖現象。缺點：單板作直線往復運動實現推書動作