【正文】 能生產(chǎn)出滿足人民生活需求的各種各樣、各種檔次的產(chǎn)品，并正在不斷努力、提高、縮小與國(guó)外先進(jìn)水平、先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備的差距。在全行業(yè)廣大企業(yè)、科研單位技術(shù)人員及行業(yè)工作者的共同努力下，新產(chǎn)品、新技術(shù)日益涌現(xiàn)并轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。我國(guó)人口眾多，民以食為天，包裝與食品機(jī)械產(chǎn)品市場(chǎng)廣闊、潛力巨大。包裝與食品機(jī)械在我同的迅速崛起已引起社會(huì)的廣泛關(guān)注，即使在東南亞國(guó)家遭受金融危機(jī)的情況下，該行業(yè)仍欣欣向榮，堪稱 ―朝陽工業(yè) ‖。隨著人民生活水平的不斷提高 ，對(duì)商品包裝提出了更高的要求，哪里有商品，哪里就有包裝，可以說包裝工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體結(jié)構(gòu)的發(fā)展起著重要的作用。包裝機(jī)械產(chǎn)品量大面廣，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、軍工等各個(gè)行業(yè)。我國(guó)包裝機(jī)械工業(yè)通過采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)水平、設(shè)計(jì)制造和產(chǎn)品質(zhì)量方面都有了較大的提高。一些企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到或接近國(guó)外同類機(jī)器的先進(jìn)水平。這些企業(yè)采用先進(jìn)的企業(yè)管理體系和質(zhì)量保證體系，不斷改善和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，以質(zhì)量和售后服務(wù)為企業(yè)的命脈，解決了用戶的后顧之憂。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)包裝機(jī)械產(chǎn)品的需求量與 日俱增，年產(chǎn)量也逐年提高，包裝饑械企業(yè)數(shù)量越來越多，并且企業(yè)性質(zhì)逐漸從國(guó)營(yíng)轉(zhuǎn)為私營(yíng)、集體甚至個(gè)體，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，從過去經(jīng)濟(jì)短缺的賣方市場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橘I方市場(chǎng)。因此產(chǎn)品在技術(shù)、性能、價(jià)格上的競(jìng)爭(zhēng)更為激烈。 目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外相比，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力偏低 。 目前我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量不穩(wěn)定、性能單一、成本高、技術(shù)含量低的狀況：隨著我國(guó)進(jìn)入世貿(mào)組織 (WTO)，國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備和管理經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)入勢(shì)必會(huì)對(duì)我國(guó)剛剛發(fā)展起來的包裝機(jī)械工業(yè)造成巨大沖擊，企業(yè)面臨著前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)。我們應(yīng)該根據(jù)自己的特點(diǎn)，發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)。 包裝機(jī)械企業(yè)要想尋找較好的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展必須不斷開發(fā)新產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的技術(shù)含金量以及機(jī)械的可靠性以適應(yīng)當(dāng)前日新月異的發(fā)展形勢(shì)，要規(guī)范優(yōu)質(zhì)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，努力搞好售后服務(wù)。只有這樣，包裝機(jī)械企業(yè)才能得以更好地發(fā)展。打包 包裝機(jī)械作為包裝設(shè)備中的一個(gè)主要分支，是將一個(gè)或多個(gè)包裝物用牛皮紙包裝在一起的機(jī)器，使包裝件便于運(yùn)輸、保管和裝卸，屬于外包裝設(shè)備。我國(guó)打包機(jī)械生產(chǎn)自 1976南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 年開始。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和各行業(yè)對(duì)改善產(chǎn)品包裝產(chǎn)品質(zhì)量的要求日益迫切，使包裝機(jī)械不論在生產(chǎn)能力、生產(chǎn)技術(shù)、整機(jī)性能等方面都有了很大的提高。包裝機(jī)械業(yè)是包裝工業(yè)的配套工業(yè)，在輕工機(jī)械行業(yè)中占有重要的地位 。越來越多的包裝業(yè)人士認(rèn)為：包裝業(yè)的發(fā)展出路在于包裝機(jī)械的發(fā)展 。 與此同時(shí)，我國(guó)的包裝機(jī)械行業(yè)在吸收消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，如今已形成了完整的行業(yè)體系，包裝機(jī)械的技術(shù)水平不斷提高，不僅滿足了國(guó)內(nèi)需求，不少包裝機(jī)械還實(shí)現(xiàn)了出口創(chuàng)匯。然而，相對(duì)于國(guó)外包裝機(jī)械的發(fā)展，我國(guó)仍有不少的差距。今后一個(gè)時(shí)期，我國(guó)包裝業(yè)正面臨著大的發(fā)展機(jī)遇，包裝機(jī)械也將會(huì)有較大的發(fā)展。 本文主要框架 本文設(shè)計(jì)研究的書本打包機(jī)縱向推書機(jī)構(gòu)，以書本包裹為打包對(duì)象，研 究的主要內(nèi)容包括 :凸輪的設(shè)計(jì)和凸輪輪廓線的繪制、齒輪齒條的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算、軸和連桿的設(shè)計(jì)、計(jì)算以及鍵的選用和電動(dòng)機(jī)的選擇以及各主要零部件及裝配體三維圖等，主要框架如下圖 所示： 各 零 部 件 及 裝 配 三 維 圖凸 輪 的 設(shè) 計(jì)數(shù) 據(jù) 分 析 及 凸 輪 輪廓 線 的 繪 制書 本 打 包 機(jī) 縱 向 推書 機(jī) 構(gòu) 的 設(shè) 計(jì)齒 輪 齒 條 的 設(shè) 計(jì)參 數(shù) 設(shè) 計(jì) 與 計(jì) 算重 合 度 的 校 核 及齒 輪 強(qiáng) 度 校 核其 它 零 部 件 的 設(shè) 計(jì)軸 的 設(shè) 計(jì) 與 校 核連 桿 的 設(shè) 計(jì)鍵 和 電 動(dòng) 機(jī) 的 選 用 圖 主要框架圖 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 5 2 推書機(jī)構(gòu)的總體 方案分析 工作原理分析 全自動(dòng)書本打包機(jī)是 一種集書摞自動(dòng)搬運(yùn)、輸送、書摞包裝紙自動(dòng)折紙、書摞自動(dòng)裹包和自動(dòng)捆扎等多種功能于一體的圖書自動(dòng)打包系統(tǒng)。其工藝流程圖如 圖 示 ： 圖 工藝流程圖 而其中之一 的推書機(jī)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)圖書自動(dòng)化捆包的重要功能單元之一，其工作過程可表述為：由主控裝置發(fā)出電信號(hào)指令，經(jīng)主傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞的運(yùn)動(dòng)驅(qū)使槽形凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪推動(dòng)擺桿經(jīng)連桿帶動(dòng)齒輪沿下齒條滾動(dòng)，且齒輪同時(shí)帶動(dòng)上齒條作水平移動(dòng)，于是上齒條正向推動(dòng)推書板向前推書，完成正向推書過程。其 機(jī)構(gòu) 示意圖如圖 所示： 槽 形 凸 輪擺 桿 及 連 桿齒 條 B齒 條 A過 載 保 護(hù) 器齒 輪推 書 板書 摞 圖 推書機(jī)構(gòu)示意圖 設(shè)計(jì)推書機(jī)構(gòu)的要求： （ 1）推書運(yùn)動(dòng)循環(huán)：整個(gè)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)以主軸回轉(zhuǎn)一周為一個(gè)循環(huán)周期。因此可以用主軸的轉(zhuǎn)角表示推書機(jī)構(gòu)從動(dòng)件（推頭或 滑塊）的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。 推書動(dòng)作占時(shí) 1/3 周期，相當(dāng)于主軸轉(zhuǎn) 120176。； 快速退回動(dòng)作占時(shí)小于 1/3 周期，相當(dāng)于主軸轉(zhuǎn)角 100176。； 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 停止不動(dòng)占時(shí)大于 1/3 周期，相當(dāng)于主軸轉(zhuǎn)角 140176。 每個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)期縱向推書機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的工藝動(dòng)作與主軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系見下表 ： 表 推書機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求 主軸轉(zhuǎn)角 推書機(jī)構(gòu)執(zhí)行滑塊的工作 主軸轉(zhuǎn)角 推書機(jī)構(gòu)執(zhí)行滑塊的動(dòng)作 0176。~ 80176。 80176。~ 120176。 推單摞書前進(jìn) 推七摞書前進(jìn)， 并 折后角 120176。~ 220176。 220176。~ 360176。 滑塊退回 滑塊停止不動(dòng) 圖 縱向推書機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 （ 2）推書前進(jìn)和退回時(shí)，要求采用等加速、等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 總體方案設(shè)計(jì) 作為自動(dòng)化包裝機(jī)械，書本打包機(jī)械主要由送書機(jī)構(gòu)、推書機(jī)構(gòu)、裁紙機(jī)構(gòu)等組成，其中縱向推書機(jī)構(gòu)要求執(zhí)行構(gòu)件在工作行程中等速直動(dòng)并具有急回特性。為了能在較短的周期內(nèi)設(shè)計(jì)出性能更好、更符合客戶需求的推書機(jī)構(gòu)，本文在對(duì)打包機(jī)械推書機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，對(duì)縱向推書機(jī)構(gòu)提出如圖 ?？v向推書機(jī)構(gòu)主要由凸輪連桿機(jī)構(gòu)和齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成。該機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)間歇推書運(yùn)動(dòng)，為確保書摞不倒，要求執(zhí)行構(gòu)件工作行程等速運(yùn)動(dòng)，快速退回 。具體的運(yùn)動(dòng)過程為：主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)凸輪做等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿在凸輪作用下作間歇性的往復(fù)擺動(dòng)，連桿帶動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)作間歇性的往復(fù)直動(dòng)。推書滑塊固定在移動(dòng)齒條上隨齒條做往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)推書動(dòng)作，齒輪齒條機(jī)構(gòu)主要是增加推書滑塊的行程。縱向推書機(jī)構(gòu)推書行程 H=400mm 。 圖 hl=l00mm ， h2=600mm 。 推書次數(shù)為： 50177。 /分。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 圖 推書機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 的比較和選 擇 ： 按照設(shè)計(jì)要求推書機(jī)構(gòu)只需實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則 擬定了 圖 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、圖 傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和 圖 直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)三種機(jī)構(gòu) 進(jìn)行比較分析。 圖 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖 傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖 直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 其中間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可由槽輪機(jī)構(gòu)或不完全齒輪、凸輪機(jī)構(gòu)組成；傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可由圓柱齒輪、圓錐齒輪或蝸輪蝸桿；直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可由曲柄滑塊或凸輪機(jī)構(gòu)組成。 通過 表 比較如下 ： 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 表 各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)比較 縱橫推進(jìn)機(jī)構(gòu) 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 槽輪 機(jī)構(gòu) 不完 全齒輪 凸輪 機(jī)構(gòu) 圓柱 齒輪 圓錐 齒輪 蝸輪 蝸桿 曲柄 滑塊 凸輪 機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)單，易實(shí) 現(xiàn)，成本低 運(yùn)動(dòng) 精確 運(yùn)動(dòng)精確 沒沖擊 易實(shí)現(xiàn)同向變 速 不同方向傳動(dòng) 和變速 垂直方向傳動(dòng) 加工簡(jiǎn)單成本低 運(yùn)動(dòng)精確，沒沖擊 運(yùn)動(dòng) 不精確 沖擊 ，加 工 復(fù)雜，成本高 易磨損，加工成本高 只可同向傳動(dòng) 加工復(fù)雜 成本高，角度不易變 占空間，對(duì)桿長(zhǎng)要求高 易磨損，加工成本高 綜上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求 ， 通過三種機(jī)構(gòu)的對(duì)比， 選擇間歇性運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)中的槽形凸輪機(jī)構(gòu)。 本章小結(jié) 本章主要對(duì)推書機(jī)構(gòu)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，并根據(jù)推書機(jī)構(gòu)的要求進(jìn)行了圖表比較選用了較合適的推書機(jī)構(gòu)零部件 的組合。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 9 3 槽形 凸輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 槽形 凸輪 設(shè)計(jì) 分析 凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成的 ， 三者作相對(duì)運(yùn)動(dòng) 。 凸輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊控制準(zhǔn)確有效、性能穩(wěn)定和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) ， 而且與其它機(jī)構(gòu)配合可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求 ， 因此應(yīng)用非常廣泛 ， 特別是在印刷機(jī)、紡織機(jī)、內(nèi)燃機(jī)以及各種自動(dòng)機(jī)中應(yīng)用更加普遍 。 充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù) ， 實(shí)現(xiàn)凸輪輪廓曲線的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ，可以提高凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)質(zhì)量與精度 ， 縮短設(shè)計(jì)周期和提高產(chǎn)品質(zhì)量。推書機(jī)構(gòu)要求等加速等減速運(yùn)動(dòng)，所謂等加速 等減速運(yùn)動(dòng) ， 即從動(dòng)件在一個(gè)推程中先作等加速運(yùn)動(dòng) , 后作等減速運(yùn)動(dòng) ， 而在回程時(shí)先作等加速運(yùn)動(dòng) ， 后作等減速運(yùn)動(dòng)。故推書機(jī)構(gòu)中的凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為一偏置槽形凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪角速度 srad /11 ?? ，逆時(shí)針轉(zhuǎn)向，推桿最大行程 mmh 25? ，具體尺寸見附零件圖 。 該機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)間歇推書運(yùn)動(dòng)， 要執(zhí)行構(gòu)件 (推書滑塊 )工作行程等速運(yùn)動(dòng)，快速退回 。 凸輪 輪 廓線的 計(jì)算與繪制 對(duì)推書機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要求機(jī)構(gòu)的傳力性能好，推書滑塊勻速推書并快速退回，而推書機(jī)構(gòu)凸輪廓線設(shè)計(jì)是否 合理，對(duì)該類機(jī)構(gòu)的正常工作影響很大，所以下面將在對(duì)該類機(jī)構(gòu)工作原理和工作要求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，用解析法分析符合工作要求的凸輪輪廓曲線方程，并繪制凸輪廓線圖。 建立如圖 xNy. 圖 機(jī)構(gòu)安裝及輪廓尺寸 簡(jiǎn)圖 由封閉向量三角形 △ NKM得矢量方程式： 14 llrq ?? 以復(fù)數(shù)形式表示： ?? ii ellre 14 ?? 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 歐拉展開得： ?? sinsin1 rl ? 41 co sco s lrl ?? ?? 削去 得：4cossin lr rtg ?? ? ?? 所以，凸輪的理論廓線方程為： ??? ?? s inc os)( 4 ??? tg tglrr 其中 r 為凸輪向徑， ? 為搖桿擺角，是中間變量， 可用如下方法求解。由圖 封閉四邊形 NABC的封閉矢量方程式 ： slll ??? 023 以復(fù)數(shù)形式表示： 0023 ?? iii selelel ??? ? 。其中 0? 由機(jī)構(gòu)安裝尺寸確定。 歐拉展開得： ?? s ins ins in 302 lsl ??? ?? c o sc o sc o s 3002 lsll ???? 削去 ? 得：???????? ? ???? CB CBAAa rc tg2222? ，其中???? s i n)c os(),c os(2,s i n2 220213220213 sslllCsllBslA ??????? ， 2l ， 3l 為相應(yīng)桿長(zhǎng)， 0l 由機(jī)構(gòu)安裝尺寸確定。 聯(lián)解上式 即可求得凸輪輪廓曲線方程 )(?r 。 假設(shè)機(jī)構(gòu)的極 位夾角為 1? (可由給定的行程速度變化系數(shù)求出 )， 推書齒輪的工作行程為 h (即為mmH ? )，取凸輪向徑角度 ? 和 h 相同的等分?jǐn)?shù)為 N，則凸輪向徑的轉(zhuǎn)角 ? 可表示為： ?????? ??? 290180 1010 ?? tN推書齒輪的位移： ?????? ?? ，其中 t為其等分?jǐn)?shù)，取值范圍為 (0 ,N )。 根據(jù)凸輪曲線方程 )(?r 及從動(dòng)件位移方程，繪制出凸輪廓線圖如圖 ： 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 11 1 理論輪廓線 。 2 實(shí)際輪廓線 圖 凸輪輪廓曲線和運(yùn)動(dòng)規(guī)律 本章重點(diǎn)介紹了凸輪的設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括 :槽形凸輪的分析和凸輪 相關(guān)計(jì)算并 在AutoCAD 上完成 凸輪輪廓曲線和凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律的繪制 ,使設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖于一體 ，非常 方便 ， 同時(shí) 讓 推書機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn) 了 間歇推書運(yùn)動(dòng)， 使得 執(zhí)行構(gòu)件 (推書滑塊 )工作行程等速運(yùn)動(dòng)，快速退回 ，完成了設(shè)計(jì)的要求。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 4 齒輪齒條的設(shè)計(jì)與計(jì)算 齒輪齒條參數(shù)設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)是近代機(jī)器中最常見的一種機(jī)械傳動(dòng)，是傳遞機(jī)器動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種主要形式，是實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的一種極佳傳動(dòng)方案。齒輪齒條傳動(dòng)的特點(diǎn)是：齒條齒廓為直線，齒廓上各點(diǎn)具有相同的壓力角，且在傳動(dòng)過程中始終保持相同的標(biāo)準(zhǔn)齒形角，和與其它傳動(dòng)相比，具有傳遞的功率大、速度范圍廣、效率高、工作可靠、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、能保 證恒定傳動(dòng)比等特點(diǎn)。 齒輪齒條在傳動(dòng)的過程中是相當(dāng)穩(wěn)定的，所以在相似的技術(shù)當(dāng)中算是比較穩(wěn)定的一種， 齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用最為廣泛