机械原理课程设计——书本打包机PPT学习教案

时间：2025-07-09 20:18:15    点击量：

　　一、设计题目及工作原理与工艺动作分解 二、各机构具体设计与方案确定 三、机构组合及各机构运动循环图 四、注意事项

　　书本打包机是用牛 皮纸将一摞书（5本一 摞）包成一包，并在两 端涂浆糊和贴好标签， 如图所示

　　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 继续推书前进至工位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。

　　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的书摞推到工位d。

　　⑨ 在工位d向两端涂胶。 ⑩ 在工位e贴封签。 ⑾ 在工位f、g，用电热器把

　　1、 横 向 送 书 机构 2、 纵 向 推 书 机构 3、 送 纸 机 构 4、 裁 纸 机 构 5、 折 边 、 折 角机构 6、 涂 浆 糊 、 贴标签 以及烘 干机构 7、 传 动 机 构 的设计

　　此 方 案 的 主要 执行机 构为凸 轮机构 和齿轮 齿条机 构，其 机构简 图如图 所示。

　　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。

　　此 方 案 采 用 传送 带来完 成横向 送书的 动作， 其结构 如图所 示。 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 一 的 机 构比 较复杂 ，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， 空间占 用小为 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，而 且传递 的动力 比较大 ，磨损 就更加 严重了 。 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 其他零米乐M6 m6米乐 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 ， 推选 第二种 方案为 最佳方 案。

　　而带动滑块推头做往复运动，从而完成纵向推书动作。机构运 动循环图如右图所示。纵向推书机构在0°~120°期间向包书机 构完成纵向推书动作：0°~80°完成单摞推书，80°~120°完 成七摞推书，120°~220°推头回退，220°~360°推头不动 。

　　此方案的机构有点复杂，采 用了凸轮、摆杆和连杆滑块，可承 受较大的载荷，利于润滑，磨损较 小，形状简单，便于制造加工，安 装简单，但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。

　　平面连杆机构的运动分析方法 有很多，其中两种方法应用较广泛 ，即瞬心法和杆组法。瞬心法是利 用机构的瞬时速度中心求解机构的 运动问题。杆组法的理论依据为机 构组成原理。在这里选择杆组法。

　　对于凸轮，采用高副低代的方 法进行分析。平面连杆机构运动图 与平面连杆机构的杆组如图所示。

　　，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。

　　优缺点：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。

　　方案一工作原理：曲柄为主动 件，曲柄的转动带动摆杆摆动，摆 杆的摆动带动刀具的往复运动，从 而完成裁纸动作。

　　方案二的工作原理：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。

　　方案一的机构结构较为简单，制作简单方便，易装配，稳定性好，并满足剪纸要求， 然而，四杆机构的计算难度大，剪纸不够稳定，有急回性。

　　方案二的机构直观，简单地实现裁纸工作，使用上下两边的压块来控制压紧与切纸， 裁纸稳定，结构紧凑，所占用的空间小。但装配困难。

　　比较以上两种方案，选择方案二，结构简单，容易制造、稳定性好，易实现压紧与剪 纸和其它机构的运动时间配合。

　　裁纸过程中主轴转角为 70°~80°。为了防止从动件运 动过程中产生冲击，要求推程时 从动件运动规律按正弦规律变化 。回程过程中仍旧按正弦加速度 规律设计凸轮。凸轮的最大推程 为50mm，设计凸轮从动件是直 动型的，基圆半径50mm，滚子 半径10mm。

　　凸轮机构在运动过程中，其压力角α是不断变化 的。为了观察机构压力角的变化情况，以找出最

　　机构加以观察。滚子中心可视为从动件尖端，它 与理论轮廓线形成高副接触。 计算时可将某一位置时滚子中心与凸轮接触点的 曲率中心分别代以转动副铰接一个虚拟构件来代 替高副，从而得到一个曲柄滑块机构。 经作图计算，最大压力角为 α=36.5°[α]=30°~38°

　　校核实际轮廓线的最小曲率半径时 ，由ρa min 滚子半径r = ρmin得 最小曲率半径，由高数公式ρ =（ x2y2）2/3/x’y” - x”y’，并逐点求 解得最小曲率半径 ρmin [ρ]。

　　方案一的主要执行机构 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。

　　方案二的主要执行机构为 槽轮和圆锥齿轮机构，由圆柱 槽轮机构带动折边机构，行程 为150mm，其中折前侧边与两 端上边机构固连，且两端的折 边爪比侧边的折边爪滞后 40mm，下边机构对称。圆柱 槽轮的转动带动折边爪上下运 动，来完成折边的工作。

　　方案一的机构通过凸轮较小 幅度的回转运动实现了假肢杆件较 大幅度的间隙闭合开启运动，而且 可以同时折好上下边，提高了工作 效率。另外，由于凸轮回转幅度较 小，因而整体机构所占空间小，整 体显得十分紧凑；但是其折边的品 质不能够保证，折的不是非常好， 凸轮轮廓设计较困难。

　　方案二的机构通过模拟人的 双手包东西形式来包书本，虽然其 机构占用的空间大，但是其保证了 包书的品质，包得更好。机构简单 ，易设计。

　　方案一的折前角机构的主要执行 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。

　　方案二的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。此方案的机构的工作效率更 高，因此选择方案二。

　　机构主要执行机构为移动凸轮 和曲柄滑块机构，曲柄的转动带动 移动凸轮上下移动，使涂浆贴标签 烘干触头前后移动，从而完成涂浆 贴标签和烘干的工作。

　　涂浆贴标签烘干机构的工作 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，四个长方体相 邻两长方体间隔130~140mm（书 摞的宽度），恰好为两摞书中点之 间的距离，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。

　　传动装置的高速级齿轮z1做成斜齿轮，低 速级齿轮做成直齿轮。结构较复杂，但齿轮对 于轴承对称布置，载荷沿齿宽均匀发布，轴承 受载均匀。适合运用于变载荷场合。电动机选 择常用1000r/min的电机。

　　由选定的数据：电动机转速n1=1000r/min，主轴转速n4=10r/min，传动比为 100可通过计算得到各个齿轮的齿数。

　　主轴O 转动150°为横向送书机构静止时间； 再转动190°横向送书机构将书推送到位；再 转动20°期间横向送书机构回到起始位置。 2 主轴从0°转动到120°为推书时间；从 120°到220°为快速退回时间；从220°到 360°为停止不动时间。

　　主轴O转动330°为裁切机构静止的时间； 再转动10°为裁刀裁切的时间；再转动20°为 裁刀复位的时间。 主轴O 转动180°为折侧边、折两端上下边、 折前角各机构静止的时间；再转动160°为各 机构折边的时间；再转动20°为各机构复位的 时间。

　　1)要求推书机构执行构件的运动为间歇移动。能满足这一运动要求的有移动从动杆圆 柱凸轮机构，移动从动杆圆盘凸轮机构或凸轮机构与曲柄滑块机构的组合机构等。

　　2) 送纸机构可采用橡胶摩擦轮传动，将纸自上而下地传送，传送一定量距离后，与最 后一个摩擦轮同轴的盘形凸轮推动裁纸刀将纸裁断。

　　3)折边机构的执行构件可采用曲柄摇杆机构或摆动凸轮机构的摆杆来担任。 4)实现各分功能要求的机构由同一主轴驱动，在一个循环周期内，各执行构件交替动

　　作，不能互相干涉和延迟，在设计中应考虑给予一定的余量。 5）要求所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。