《机械原理课程设计》全自动书本打包机
- 格式：docx
- 大小：583.41 KB
- 文档页数：8
全自动书本打包机
摘要：本文研究了全自动书本打包机的组成及运动原理，设计了一款全自动书本打包机。该打包机结构简易，操做简单，通过查阅资料，了解机构结构后进行设计。
一，引言
随着现代物流和电商行业的迅速发展，书本打包机作为一种自动化包装设备，得到了越来越广泛的应用。本文将对设计的这款书本打包机的功能进行分析和介绍。
二，书本打包机的用途及优势
书本打包机主要用于对书本等印刷品进行自动化包装，将多个书本打包成一个整体，以方便运输，同时也能起到一定的保护作用。相较于传统的手工包装方式与世面上常见的半自动打包机，我设计的这款书本打包机具有以下优势：
1. 自动化操作，提高了包装效率；
2. 减少了人力成本，并降低了生产成本；
3. 可以对书本进行整齐、紧凑的包装；
4. 可以有效地保护书本等印刷品不受损坏。
三，工艺动作过程及工作原理
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)。
1. 横向送书(送一摞书)。
2. 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。 3. 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。
机构的尺寸范围及其它数据
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 机器中机构的最大允许长度A和高度B：A≈2000mm，B≈1600mm。
工作台面高度：距地面y≈700mm；距主轴y0≈400mm。
主轴水平位置：x≈100～1100mm。
横向送书机构：
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。
图5 横向送书机构
纵向送书机构：
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。
图6 纵向送书机构
送纸机构：
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。
图7 送纸机构
裁纸机构：
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。
图8 裁纸机构
电动机到主轴间的减速机构计算
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=24 z2=75 z3=60 z4=160
z2’=15 z3’=20
模数m=2 压力角α=20°
如下：
电动机
图9 减速机构示意图
横向推书机构中凸轮机构的设计： 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=·φ-sin3φ（0<φ<2π/3）
S=h-·(φ-)+sin3(φ-)(2π/3<φ<4π/3)
S=0; (4π/3<φ<2π)
图10 位移曲线
凸轮从动件速度表达式：
V=·ω-·ωcos3φ（0<φ<2π/3） V=-(·ω - ·ωcos3(φ- )(2π/3<φ<4π/3)
V=0 (4π/3<φ<2π)
图11速度曲线
凸轮从动件加速度表达式：
a=sin3φ（0<φ<2π/3）
a=sin3(φ-) (2π/3<φ<4π/3)
a=0 (4π/3<φ<2π)
图12 加速度曲线
四，总结与感想
从这次机械原理课程设计中，我深切意识到理论与实践相辅相成的重要性。在课堂上，我们通过老师的讲解和书本的学习对机械原理有了初步的了解。但是，只有将理论知识应用到实际中，才能真正理解其内涵和意义。
