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,各工位的布臵(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 打包过程各工位布臵

④ 继续推书前进一摞书的位臵到工位b，由于在工位b的书摞上下方设臵有挡板，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两端设臵的挡板实现折后角。 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，此位臵是两端涂浆糊的位臵。 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臵及有关尺寸。其中轴o为机器主轴的位臵。

图4 机构布臵图

(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≈1600mm。 工作台面高度：距地面y≈700mm；距主轴y0≈400mm。 主轴水平位臵：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。 推书起始位臵：X0＝200 mm。 推书行程：H＝400 mm。

推书次数(主轴转速)：n＝10±0.1r/min。 主轴转速不均匀系数：δ≤0.25。 (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 0º～(80º) (80º)～120º 120º～220º 220º～360º 纵向推书机构从动件(推头)的工艺动作 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 横向送书 折侧边,折两端上下边 折前角、涂浆糊、贴封签、烘干 送纸 裁纸 (5) 各工作阻力的数据

主轴转角 150º→340º 180º→340º 180º→340º 200º→360º→70º 70º→80º 1) 每摞书的质量为4.6kg；

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Mc6，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Mcm8表示为：Mc66Mcm8

Mcm3可由下式算出： Mcm3i1Mc3in

n式中Mc3i为推程中各分点上主轴所受的阻力矩：n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Mc7，其大小可用Mcm3表示为：Mc78Mcm3 三、设计方案提示

（1） 对机构进行力分析时，可以求出主轴上的阻力矩在主轴旋转一周中的一系

列数值。即McjMc(j)，式中j为主轴的转角，j为主轴回转一周中的各分点序号。除考虑工作阻力和移动构件的重力、惯性力和移动副中的摩

擦阻力矩外，对于其它运动构件，可借助于各运动副的效率值作近似估算。为简便起见，计算时可近似地利用等效力矩的计算方法。 （2） 画出阻力矩曲线McjMc(j)，并计算出阻力矩的平均值Mcm。 （3） 根据求出的平均阻力矩(计入传动机构效率)之后，算出所需电动机功率的

理论值N计，再乘以安全系数义(一般取1.2~1.4)，得出电动机功率N电据

此选取电动机的额定功率NN电。

（4） 根据力矩曲线和给定的不均匀系数值，用近似方法(不计各构件的质量

和转动惯量)计算出飞轮的等效转动惯量。 四、设计任务

（1） 根据工艺动作要求拟定运动循环图并绘制在图纸上； （2） 进行纵向推书机构、送纸机构及裁纸机构的选型； （3） 机械运动方案的评定和选择；

（4） 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；

（5） 对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算； （6） 在图纸上画出机械运动方案简图； （7） 进行飞轮设计；

（8） 编写设计计算说明书。