书本打包机机械原理课程设计

时间：2025-04-09 12:28:03    点击量：

　　书本打包机主要是用在印刷厂里，在大量数印刷出来后，将其以一定数量为一堆，用牛皮纸将其包装起来，以便于销售和运输。这种功能在很米乐M6 米乐平台多地方都可以用到，比如：包糖机，饭盒包装机等凡是设计到需要将东西分堆包装的地方都可以将其稍加改动即可用于其他地方。

　　书本打包机的用途是要把一摞书（如20本一包）用牛皮纸包成一包，并在两端贴好封签（图1-1）。包、封的工艺顺序如图1-2所示，各工位的布置（俯视）如图6-12所示。

　　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。

　　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7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。

　　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，此位置是两端涂糨糊的位置。

　　10 在工位e贴封签。在工位f，g用电热器把糨糊烘干。在工位h时，用人工将包封好的书摞取下。

　　1．横纵向推书机构：将成堆的书分成每20本（约300mm厚）一堆，经过横向和纵向的推动机构送入包装机构。

　　2. 送纸机构：将卷成桶装的牛皮纸在每堆书来时拉下一段长度500*800mm，然后将其剪断用于后面的包装折纸机构用于包装。

　　3.折纸机构：将附有一块牛皮纸的一堆书通过折叠机构将牛皮纸完好的包装在书的四周。

　　槽轮机构 不完全齿轮 凸轮机构 圆柱齿轮 圆锥齿轮 蜗轮蜗杆 曲柄滑块 凸轮机构

　　简单，易实现，成本低 运动精确 运动精确没冲击 易实现同向变速 不同方向传动和变速 垂直方向传动 加工简单成本低 运动精确，没冲击

　　运动不精确 有冲击，加工复杂，成本高 易磨损，加工成本高 只可同向传动 加工复杂 成本高，角度不易变 占空间，对杆长要求高 易磨损，加工成本高

　　送书机构需要实现横向和纵向的运动，并且是分时进行的，需要等到横向将书推到制定位置时，纵向的推书机构才能开始动作，将书向前方的包书机构推进。利用一个槽轮实现两个间歇运动，如下图机构简图所示：

　　0--------------90度 横向槽轮运动90度：带动横向推进机构运动一个来回

　　110------------200度 纵向槽轮运动90度：带动纵向推进机构运动一个来回

　　由于槽轮转动机构每转动90度，后面的横纵向机构均需运动一个周期，有公式：

　　由于横纵向推书的行程设计的是500mm，所以设计的曲柄滑块的尺寸如图所示：

　　送纸机构主要实现当有一摞书推来时从牛皮纸筒上扯下一定长的牛皮纸，然后剪断。

　　如图所示，所选曲柄滑块机构的曲柄中心正好在滑块运动轨迹上，所以滑块运动行程位：

　　折纸机构需要各个方向上的直线往复运动，可以考虑使用曲柄滑块机构或者圆柱凸轮机构。而折纸机构要求在180°~340°范围内工作，运动具有间歇性，因此考虑在其中加入不完全齿轮机构，并用齿轮系连接各个方向的运动。再加上空间条件的限制综合考虑，选择机构为圆柱凸轮机构、不完全齿轮机构和齿轮系。

　　方案一：曲柄滑块机构它加工简单，成本低，易实现，便于机构简化，负载能力强，易装配;但是，鉴于它无法满足任务说明书的空间和轨迹要求，我们将它淘汰

　　比较方案二：曲柄摇杆机构它和方案1一样，具有但是加工简米乐M6 米乐平台单，成本低，易实现，便于机构简化，负载能力强，易装配等优点，但它对空间要求更大，所以我们将它淘汰

　　尽管成本高，加工复杂，易磨损，但是鉴于任务说明书的空间和轨迹要求，和边际收益来说，这不失为一好方案

　　间歇精度高，易装配，占地少，但是刚性冲击大，易磨损，加工成本和复杂性也高

　　如图，由圆柱凸轮机构带动折侧边机构和折两端上下边机构，行程为150mm，其中折上侧边与两端上边机构固连，且两端滚轮比侧边滚轮滞后40mm，下边机构对称。

　　折前角机构为由齿轮带动的，两边竖立滚轮，半径为135mm的圆周运动机构。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。

　　该机构原动件为最下方的轴。总共有四个不完全齿轮使之实现间歇运动。不完全齿轮（1）和（2）与各自带动齿轮的传动比为5：1，其有齿部分占整个齿轮的1/5。不完全齿轮（3）（4）与带动齿轮的传动比为2：1，其有齿部分占整个齿轮的1/4，每次使其转半周。其余齿轮的传动比为1：1.（如上图）

　　则折上侧边和两端上边机构、折下侧边和两端下边机构、折前角机构的工作范围分别为：

　　折侧边机构和折两端上下边机构的运动轨迹为上下往复，长为150mm的直线；折前角机构的运动轨迹为半径为135mm的半圆。

　　机构运动过程：（1）0°~180°期间，为推书行程工作时期，此时通过推书动作和后面挡板的作用，折上前一摞书的后角。各传动轴转动，但凸轮和执行机构均静止。

　　（2）180°~252°期间为折上侧边和两端上边机构运动区间，完成折上侧边和两端上边。

　　（3）204°~276°期间为折下侧边和两端下边机构运动区间，完成折下侧边和两端下边。该行程与上一行程有2/3的时间重合，即上边向下运动100mm时，下边就开始向上运动。上边运动到150mm时，下边运动50mm，两滚轮相距20mm，此时距离最短，时间配合非常紧密，以保证纸不会中途散开。

　　（4）250°~340°期间为折前角机构的工作范围，实际上竖直滚轮转到前角边上时是295°，行程（3）已完成，不会发生干扰。完成折前角动作。

　　（5）340°~360°期间各轴继续转动，但凸轮和执行机构均静止。折后角的动作在下一个周期的行程（1）中完成。

　　由最下方轴提供10r/min的圆周运动，即6s/r，由电动机经过减速之后提供。此为整个包装机的工作周期。经过齿轮系传动，圆柱凸轮机构在一个周期的1/5中做30r/min的运动，运动一周，其余时间静止。而折前角机构在一个周期的1/4中做20r/min的运动，运动半周，其余时间静止。

　　机构评价：由于该机构采用较多凸轮机构和齿轮机构等高副机构,虽然比较容易实现所要求的运动规律和轨迹，但是曲面加工制造比较麻烦，而且容易因磨损而造成运动失真。但是其累积误差小，运动稳定，能够实现较好的空间精度和时间精度的运动。运转速度较高，但可调性较差。加速度峰值小，可靠性好，但耐磨性不好。该机构结构较为复杂，制造不方便，经济性不好。尺寸与重量较集中，空间与时间协调性较好。总的来说，该机构设计方案算不上最佳方案，但由于该机构牵涉到多个方向的运动，且运动在空间与时间上的限制较多较严格，该方案是成形的方案中最简的方案。

　　总结：本次机械原理课程设计中我们充分运用了机械原理课程中所学的方法，对机构的方案进行选择，分析和评价，并更深地理解了所学的方法。同时我们也充分发挥了自己的创造力，设计了很多复杂的机构。但我们也因为将过多精力放在机构的设计上，而忽视了更细一步的工作。在动力学分析和电动机减速机构的设计上做得不够完善。但总的来说，这次课程设计对我们都是一次很大的锻炼，对我们理解自己的学科和专业起到了很大的作用。