机械原理课程设计-书本打包机设计

%课程设计说明书课程名称：机械原理课程设计:设计题目：书本打包机设计专业：船机修造班级：2班学生姓名:丁帅学号:学生姓名:郭哲睿学号:指导教师:毕艳丽

书本打包机设计一、工作原理及工艺动作过程|书本打包机的用途是要把一摞书(如五本一包)用牛皮纸包成一包，并在两端贴好封签(图1)。包、封的工艺顺序如图2所示,各工位的布置(俯视)如图3所示。其工艺过程如下所述(各工序标号与图2、3中标号一致)。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上的六摞书贴紧。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。图1书本打包机的功用·图2包、封工艺顺序图图3打包过程各工位布置④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的七摞书。⑤推书机构回程时，折纸机构动作，先折侧边(将纸卷包成筒状)，再折两端上、下边。⑥继续折前角。⑦上步动作完成后，推书机构已进到下一循环的工序④，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。⑧推书机构又一次循环到工序④时，将工位c的书摞推至工位d，此位置是两端涂浆糊的位置。，⑨涂浆糊。⑩在工位e贴封签。在工位f、g用电热器把浆糊烘干。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：纵向推书机构、送纸机构及裁纸机构。二、原始数据及设计要求图4表示由总体设计规定的各部分的相对位置及有关尺寸。其中轴o为机器主轴的位置。>图4机构布置图(1)机构的尺寸范围及其它数据机器中机构的最大允许长度A和高度B：A≈2000mm，B≈1600工作台面高度：距地面y≈700mm；距主轴y0≈400主轴水平位置：x≈100～1100mm。为了保证工作安全、台面整洁,推书机构最好放在台面以下。(2)工艺要求的数据书摞尺寸：a＝130～140mm；b＝180～220mm。>推书起始位置：X0＝200mm。推书行程：H＝400mm。推书次数(主轴转速)：n＝10±min。主轴转速不均匀系数：δ≤。(3)纵向推书运动要求整个机器的运动循环以主轴回转一周为一个周期。因此，可以用主轴的转角表示推书机构从动件的运动时间。推书动作占1/3周期，相当于主轴转120º；快速退回动作时间小于1/3周期，相当于主轴转角小于100º；停止不动时间大于1/3周期，相当于主轴转角大于140º。纵向推书机构从动件的工艺动作与主轴转角的关系见下表：，主轴转角纵向推书机构从动件(推头)的工艺动作0º～(80º)(80º)～120º120º～220º220º～360º推单摞书推七摞书(同时完成折后角的动作)\从动件退回从动件静止不动（4）其它机构的运动关系见下表所示。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|150º→340º180º→340º180º→340º送纸裁纸200º→360º→70º70º→80º(5)各工作阻力的数据(1)每摞书的质量为4.2)横向送书机构的阻力可假设为常数，相当于主轴上有阻力矩：Mc4=4000Nm。3)送纸、裁纸机构的阻力也认为是常数，相当于主轴上有阻力矩：Mc5=6Nm。4)折后角机构的阻力，相当于四摞书的摩擦阻力。5)折边、折前角机构的阻力总和，相当于主轴上受到阻力矩，其大小可用机器在纵向推书行程中(即主轴转角0º～120º范围中)主轴所受纵向推书阻力矩的平均值表示为：可由下式算出：式中为推程中各分点上主轴所受的阻力矩：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，相当于主轴上受到阻力矩，其大小可用表示为：.三、设计任务根据工艺动作要求拟定运动循环图并绘制在图纸上；进行纵向推书机构、送纸机构及裁纸机构的选型；机械运动方案的评定和选择；根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画出传动方案图；对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；在图纸上画出机械运动方案简图；进行飞轮设计；[编写设计计算说明书。

横向送书机构：方案一:工作原理：通过主动件凸轮的转动将速度通过齿条2→齿条2带动齿轮1,2转动，并且由齿轮1,2控制不同的传动比→齿轮1带动齿条1和其上推头横向运动完成横向送书动作。方案二:《工作原理：轮1为主动件，带动传送带顺时针转动，书本放在传送带上，利用摩擦力将书本送到工作台上。方案比较：方案一的机构复杂，采用的构件较多，加工成本高，但精度高，课程设计以简单加工成本低，精度高为优先考虑。然而，凸轮和从动件之间为高副接触，压强较大，易于磨损。比较方案的机构简单，容易制造，维护方便，成本低廉；过载时，带在轮面上打滑，可以防止损坏其他零件，起安全保护作用；能起缓冲和吸振作用，可使传动平稳，噪声小。但是因为带传动受摩擦力和带的弹性变形的影响，所以不能保证准确的传动比,效率较低。经过比较，选第一种方案为最佳方案。>纵向送书机构：方案一:工作原理：凸轮为主动件，凸轮的转动使连杆摆动，从而带动滑块推头做往复运动，从而完成纵向推书动作。方案二:！方案比较：方案二的连杆滑块机构也可以实现横向推书的功能，但是通过对比方案一的凸轮齿条机构结构简单，易于实现复杂的运动要求比较容易设计各种传动比的要求，而且结构紧凑。连杆滑块机构制造容易，但设计较为困难，连杆机构随着构件和运动副数目的增加，积累误差较大，传动精度不高。经方案比较：选取方案一为最佳方案。

送纸机构：方案一:…工作原理：用皮带轮控制另一个主动轮，按额定的转速转动，通过不完全齿轮控制摩擦轮的运动，当需要送纸的时候使不完全齿轮与完全齿轮相啮合，实线送纸，不需要时使不完全齿轮的圆滑面与齿轮相切，实现传纸的间歇。方案二:工作原理：凸轮为原动件，通过凸轮转动而使与滚纸筒相邻的滚子与滚纸筒接触或者相离，当接触时，由于摩擦较大，滚子转动，带动纸张下滑，当相离时，由于无摩擦，纸张停止下滑。;方案比较：方案一机构简单，空间构件灵活，稳定性好，设计简单，精度有保证。但其不完全齿轮加工复杂，成本高，工作时会产生冲击，载荷不大，对机构整体的稳定性影响不大。方案二机构也相对简单，但控制起来精度不高，误差大，工作时会产生冲击，对机构的载荷比较大，对机构整体的稳定性影响较大。经过方案比较，拟选取方案一为最佳方案。裁纸机构：》方案一:工作原理：凸轮为原动件，凸轮推动推杆先前运动，上下两边的压块先压紧牛皮纸，刀具再向前将纸裁断。方案二:工作原理：通过主轴的运动将速度V传递到凸轮上，使其转动，将力与速度通过连杆传递给剪刀，通过剪刀截断合适尺寸的纸，最后达到裁纸的工作过程。方案比较:）方案一的机构直观，简单地实现裁纸工作，使用凸轮的推动运动来控制压紧与切纸，裁纸稳定，结构紧凑，所占用的空间小。装配略困难。方案二的机构复杂，构件多，所积累的误差较大，同样是使用凸轮的运动来控制压紧与切纸，但所占用空间大，装配较困难。经过方案比较：选择方案一为最佳方案。折边机构：方案一:工作原理：主要执行机构为凸轮、连杆和摆杆机构，通过凸轮的回转运动，带动连杆摆动，进而实现假肢杆件的间隙闭合开启运动，实现折上下边的功能。`方案二：方案比较：方案二也可以实现折上下边，但是该机构只能折一边（上边或下边），因此要实现同时折好两边，需要两个对称的机构，而且曲柄连续回转难以控制好折边时间，因而精确度不如方案一机构高，同时运动幅度也比较大，占空间大。经比较：选取方案一为最佳方案。

折前角机构：方案一:?工作原理：主要执行机构为一个随轴回转的半球形转子，该机构随轴转动，上下边折好后，半球形转子刚好转过来实现折前角的功能。后角利用固定挡板折好。方案二：工作原理：主要执行机构为一个随轴转动的矩形框和齿轮机构，该机构为由齿轮带动的，做圆周运动的机构。初始状态下，两滚轮所在平面平行于书运动方向，以便书两边所带的纸能够顺利通过。当侧边与两端上下边折起来之后，齿轮带动其绕竖直轴作半周圆周运动，使竖直滚轮掠过前角边，将其折起。@方案比较:方案一与方案二工作原理相似，但由于方案一为半球形转子，力度更大，因此精度就越高，效率也就越高。经比较，选取方案一为最佳方案。涂浆糊贴标签烘干机构：#方案一:工作原理：通过凸轮的转动带动与凸轮连接的轮轴，并使其上面的水平板块做水平往复运动，在推书机构把第二摞书推到涂浆糊处，第一摞书恰好到达贴标签处。直至最后完成烘干。方案二：工作原理：凸轮的转动带动滑块的左右移动，从而实现涂浆糊、贴标签、烘干功能。方案比较：。方案一虽然多了一个摇杆，传动稳定，但机构较多，运动复杂，容易积累误差。而方案二相对来说机构简单明了，搭建也方便。经比较，选取方案二为最佳方案。

机构总方案汇总横向送书机构纵向送书机构送纸机构《裁纸机构折边机构折前脚机构涂浆糊贴标签烘干机构【机构总运动循环图>,电动机到主轴间的减速机构计算减速机构的示意图如下：由选定的数据：电动机转速n1=1000r/min，主轴转速n4=10r/min可通过计算得到各个齿轮的齿数，传动比为10。计算过程：i14=z2*z3*z4÷z1*z2’*z3’=100可取：z1=24z2=75z3=60z4=160z2’=15z3’=20模数m=2压力角α=20°;

横向推书机构中凸轮机构的设计：(matlab程序在附录)由上面要求设定凸轮推程运动角为120°。为了防止推书过程中书本出现洒落要求推书过程中加速度从零开始，根据要求凸轮的加速度按正弦规律变化。回程过程中加速度没有要求，我们仍旧按正弦加速度规律设计凸轮。凸轮的行程有齿轮1可知，h=200mm，设计凸轮从动件是直动型的，采用压力角为30°，基圆半径110mm。基圆最小半径表达式：Rmin=将推程位移曲线中ds/dφ最大斜率带入得：Rmin=选取基圆半径110mm>?凸轮从动件位移表达式：S=3h2π·φ-h2πsin3φ（0<φS=h-3h2π·(φ-23π)+h2πsin3(φ-23πQUOTE23π))(2S=0;(4π/3<φ<2π)位移曲线@凸轮从动件速度表达式：V=3h2π·ω-3h2π·ωcos3φ（0<φ<2V=-(3h2π·ω-3h2π·ωcos3(φ-23π)(2π/3<φ<V=0(4π/3<φ<2π)速度曲线,凸轮从动件加速度表达式：a=9hω22πsin3φ（0<φa=9hω22πsin3(φ-23π)(2π/3<φa=0(4π/3<φ<2π)加速度曲线"·凸轮理论轮廓曲线

用解析法对牛头刨床六杆机构运动分析（C语言版，程序在附录）牛头刨床机构简图！牛头刨床三维立体图《1.位置分析：$2.速度分析：将上式对时间求一阶导得：将上式写成矩阵式得：/3.加速度分析：将速度分析式对时间再次求一阶导得：。将上式写成矩阵式可得：(L1=;L3=;L4=;L6=;L6`=;w1=1rad/s;)最后利用C语言（高斯消元法）对矩阵式进行求解，可得从动件位移，速度，加速度数据，最后利用matlab将数据连成曲线，最终得出如图所示曲线（单位皆为国际单位制）

图解法验证：当原动件角度为0°时：￥利用CAD标注选项得出位移S=×10=;与原图相符。速度验证：因为Vb3=Vb2+Vb3b2;大小w1*l1方向⊥BC⊥AB∥BC&可求得Vb3=s;Vd=Vb3/S3*L3=sVe=Vd+Ved大小w3*l3方向∥EF⊥CD⊥DE可求得Ve=s与原图相符。

加速度验证：`ab3n+ab3t=ab2+ab3b2K+ab3b2r大小V2b3/S3V2b2/L12*w3*Vb3b2方向B→C⊥CD⊥AB⊥BC∥BC可求得ab3；在通过影像原理可求得ad的大小和方向。ae=ad+aedn+aedt大小√V2ed/l4方向∥EF√D→E⊥DE…可求得ae=s2;与原图相符；

当原动件角度为200°（360°-160°）的时：`利用CAD标注选项得出位移S=×10=;与原图相符。速度验证：因为Vb3=Vb2+Vb3_b2;大小w1*l1方向⊥BC⊥AB∥BC\可求得Vb3；Vd=Vb3/s3*L3；Ve=Vd+Ve_d大小w3*l3方向∥EF⊥CD⊥DE可求得Ve=s与原图相符。】

加速度验证：ab3n+ab3t=ab2+ab3b2K+ab3b2r大小V2b3/S3V2b2/L12*w3*Vb3b2方向B→C⊥CD⊥AB⊥BC∥BC可求得ab3；在通过影像原理可求得ad的大小和方向。&ae=ad+aedn+aedt大小√V2ed/l4方向∥EF√D→E⊥DE可求得ae=s2;与原图相符；"—课程设计心得体会为期一周的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中我学到了一些除书本知识以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化.当我在设计当中遇到问题时,必须要有斟酌的态度才会收到效果。我记得有位老师说过,有些事情的产生是有原因的,别人能在诸如学习上取得了不一般的成绩,那绝对不是侥幸或者巧合,那是自己付出劳动的成果的彰显,那是自己辛苦过程的体现.这一句话至今为止我都牢牢的记在心里。这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。

附录：牛头刨床C语言程序#include<iostream>。#include<>#include<>#include<algorithm>#include<>#definePIusingnamespacestd;constdoubleeps=1e-15;constintMax_M=15;）constintMax_N=15;doubleAug[Max_M][Max_N+1];.0,a的情况,无解{if(sign(Aug[i][col]))return-1;}if(row<n).0,0的情况,有多个解,自由变元个数为n-row个{|for(i=row-1;i>=0;i--){intfree_num=0;lf",x[i]);//}printf("\n");}return0;}#

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