三面切书机设计.doc

三面切书机的设计 龙岩学院06计算机辅助设计与制造 2006040919 刘金华 指导老师：陈虹微 【摘要】：三面切书机设计的任务是将书本的除装订面外的另外三个面一次性安要求切平整。所要运用的是凸轮机构的工作原理、曲柄滑块机构等作为送料机构。其还采用了凸轮机构加上弹簧机构来做往复运动，采用这种方法得到了很好的实际应用效果。 【关键词】：三面切书机构 凸轮机构机构设计 曲柄滑块机构设计 弹簧机构 Three noodle cutting machine design book Longyan Institute 06 computer-aided design and manufacturing 2006040919 Liu Jinhua Teacher: Chen Hongwei 【Abstract】: Paper-cut on three sides of the mission design is the surface binding of books in addition to three other outside the security requirements of a one-time cut surface formation. To the use of the cam mechanism of the working principle, such as a slider-crank mechanism Feeding Mechanism. The cam mechanism is also used to do together with the spring body back and forth movement, this approach has been very good effect in practical 【Key words】: Noodles book all three agencies Cam designThe design of slider-crank mechanism Spring institutionsQQ:350238029邮箱：dongfangshizi163.com目录1、三面切书机设计要求及其参数（3）2、三面切书机工艺动作分析和运动循环分析 （4）3、三面切书机的设计方案 （5） 4、三面切书机送书机构的设计（7） 5、三面切书机压书机构的设计（9）6、三面切书机侧刀机构的设计（11）7、三面切书机横刀机构的设计（13）8、三面切书机设计总结（15）9、三面切书机设计参考文献（16）三面切书机产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。此三面切书机设计的主要作用是用于切割除装订面的另外三个面，使装订好的书能达到一个外观整齐、统一的目的。其特点：首先采用了电力自动化，比手动的要准确；其次此设计精度也是相对比较高，有一定的技术要求；再则它对环境不会造成任何的污染；还有它的应用广泛，大小印刷厂都可以适用。而且从设计和制造方面都不会太难，简单的运用机械原理，其生产成本相对以前的发展是更低的。1、三面切书机设计要求及其参数1、设计题目三面切书机的功能是切去书籍的三个余边。其系统由送料机构、压书机构、侧刀机构和横刀机构四个部分组成。在一个循环周期中（主轴旋转一周）各机构的执行构件完成对书籍的送料、压书、切除余边的工作任务。2、设计任务 1）根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图2）按工艺动作过程拟定运动循环图3）构思系统运动方案（至少两个以上），进行方案比较，选择较优方案 4）对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计 5）绘制系统机械运动简图3、设计数据 1）被切书摞长宽高尺寸为260mm185mm90mm，质量为5kg。 2）推书行程为370mm，压头行程为400mm，侧刀行程为350mm，横刀行程为380mm。3） 生产率为6摞/min。2、三面切书机工艺动作分析和运动循环分析 三面切书机的工艺动作大致可分为四个部分。第一部分，当书放入至槽凸轮推杆前时，凸轮进入推程运动，同时将书本推入切槽中，然后空程返回。第二部分，当书将要推到切槽时，压板开始推程运动，向下压书；当书推入到了切槽后，压板压下，等切完后，压板提升回原位。第三倍分，当压板压书时，侧刀机构和横刀机构处于一个运动过程中，向下切书，切到底部时凸轮机构达到远休止角，切完后横刀机构和侧刀机构从底部回升。 上述可以看出，其主要有四个运动机构构成：送书机构，压书机构，侧刀机构和横刀机构。2-1三面切书机运动循环图图(2-1)的压书机构远休止阶段为200o到240o，以保持压书，同时切书.3、三面切书机的设计方案设计方案（一）：采用了凸轮槽机构做推书机构和切书机构，使其往复运动；同时还用了曲柄机构做切书机构。 （3-1） 三面切书机执行机构运动示意图设计方案（二）：如图（3-2）该方案与原设计简图差别在采有凸轮和弹簧来代替设计方案（一）中的凸轮槽机构，虽然切书的厚度规定，但采用凸轮和弹簧来代替明显的使压板的自己自由上下移动量增加，使用权其灵活性和可行性都增加了，使其有可能切更厚或是更溥的书。 （3-2）设计方案（三）：如图（3-3）该方案又是在方案（二）中的进一步改进，它的侧刀机构是得用了两个滑杆机构联合，引入了双曲柄机构，使其受力均匀、运动更加稳定。 (3-3)综合上述三种设计方案，设计方案（三）明显比另两个方案要好。设计方案（三）集另外两设计的可行优点于一身，它的改进，使其能更好的应用于实际运用和开发。首先，应用弹簧的拉力下压，可以保证一定的力，而且不会使压力太大而对机构本身或是书本造成损坏，而且零件若有失效，更换也很容易。其次，采用了双曲柄机构，相对前两个方案来讲，要比它们传递的受力更加均匀、运动更加稳定。4、三面切书机送书机构的设计 送书机构的设计关键是凸轮槽的设计。相关参数是推书行程为370mm,生产率为6摞/min,即切割每一摞为10s。槽凸轮刚好也适用于速度不高的场合，选用槽凸轮很适用。其设计精度也不是太高。41故本机的凸轮机构采用图解法来进行设计。图解法步骤如下： (1)选取适当的比例尺（100），作出从动件的位移线图，如图4-1所示。将位移线图的横坐标分成若干等分，并过这些等分点分别作垂线1-1、2-2、3-3、，它们所相应位置的从动件位移量分别为线段11、22、33、。(2)取与位移线图相同的比例尺（50），以r为半径作基圆。基圆与导路的交点A从动件滚子边缘位置(3)在基圆上，自A开始，依次角度t、h、，并将她们分成与位移线图对应的若干等分，得A1、A2、A3、连接OA1、OA2、OA3、各径向线并延长，便得到反转后从动件导路的各个位置。(4)量取各个位移量，沿各等分径向线OA1、OA2、OA3、由基圆向外量取，使得A1A1=11、A2A2=22、A3A3=33、，得反转后推杆滚子边缘边缘位置A1、A2、A3、。将各个内外轮廓用光滑的曲线连接。 （5）槽凸轮的槽宽设计为30mm.且以槽轮的滚子做一系列的滚子圆，使滚子能灵活转到，达到稳定运动的要求。 图（4-1）对顶直动从动件盘形槽凸轮(6)欲设计当凸轮从由0度到180度为升程，从180度到360度为回程，槽凸轮按匀速转动的要求转动，其最大升程为h=370mm,其转速为每转最每转10s/r.限定其最大许用压力角，根据诺模图，可得出。则槽凸轮的基圆半径为 因为槽宽为30mm,则滚子半径为 rT=(30-1)/2mm=14.5mm因为rT=14.5mm3mm,故滚子半径选择合格。则凸轮所在圆的半径为：R= rT+h+rb+15=563.9(mm)考虑到传动力的不大,稳定性,灵活性,槽凸轮的厚为30mm,槽深为15mm。42推杆的设计因为书的裁切的长度是260mm,宽度是185mm,高度是90mm,则可以设推板的长、宽、高分别为130mm、92.5mmX、45mm. 因为5kg/摞的书,所以推杆不需要太粗,所以选推杆为长方形截面,长为29mm,宽为15mm。 因为凸轮所在外圆的半径为563.9mm,推杆要保证专动稳定，则还需要一段比较长的距离做为，设杆在推槽中的距离为800mm,推槽到槽凸轮外圆的距离为100mm,推槽到切槽边距离为100mm.则杆长L=R+100+800+100=563.9+100+800+100=1563.9(mm)。 5、三面切书机压书机构的设计 压书机构采用凸轮和弹簧的设计。相关参数为压头的行程为400mm,转速为10s/r。凸轮刚好也适用于速度不高的场合，选用槽凸轮很适用。同样可以采用图解法设计。51凸轮机构的设计 (1)选取适当的比例尺，作出从动件的位移线图，如图(5-1)所示。将位移线图的横坐标分成若干等分，并过这些等分点分别作垂线1、2、3-3、，它们所相应位置的从动件位移量分别为线段0、33、。(2)取与位移线图相同的比例尺，以r为半径作基圆。基圆与导路的交点A,即为从动件滚子边缘起始位置。(3)在基圆上，自A开始，依次角度，并将她们分成与位移线图对应的若干等分，得A、B、C、依次连接OA、OB、OC、各径向线并延长，便得到反转后从动件导路的各个位置。(4)量取各个位移量，沿各等分径向线OA、OB、OC、OD、由基圆向外量取，使得AA=0、BB=0、CC=0、DD=33，得反转后推杆滚子边缘边缘位置A、B、C、D、。将各个内外轮廓用光滑的曲线连接，即可以得到凸轮的轮廓曲线。 （5-1）滚子设计：以凸轮的理论轮廓线上的各点为圆心，以滚子半径为半径作一系列滚子圆，这些圆的内包络线即为凸轮的实际轮廓曲线。因欲设计当凸轮转过程运动角=1350时，凸轮按等加速曲线运动规律转动，从动件其升程h=400mm，并限定凸轮机构的最大压力角等于许用压力角，根据诺模图，可得出。则凸轮的基圆半径r=178mm.则可选滚子半径r=22mm3mm。符合要求。52压板的设计因为裁切的长度是260mm,宽度是185mm,高度是90mm,则可以设推板的长X宽X高分别为130mmX92.5mmX45mm. 设压板的长为130mm,宽为90mm,厚为15mm。同样设计其推槽为800mm,上下分别在达到最短距离为100mm.则杆长L=100+800+100+400+178=1578(mm)在距杆端部100mm处有一根拉弹簧，再往右100mm处杆向下折出长度为：L=100+400+178=678(mm)设杆的截面长度为a=30mm,宽度为b=15mm。其图片如下（5-2） （5-20） 6、三面切书机侧刀机构的设计 侧刀机构的设计有侧刀行程为350mm。 根据设计方案（三）采用曲柄滑杆机构。设计可以采用图解法设计，设行程速比系数K=1.4,偏距e=180mm,侧刀的滑行行程l=350mm。图形如下（6-1）和（6-2） （6-1）（6-2） 对于有急回运动的四杆机构，通常由行程速比系数K求得极位夹角，并利用机构在极限位置的几何关系，再结合其他辅助条件来解题。(1) 计算极位夹角。=180oX(1.4-1)/(1.4+1)=30o (2)选取比例尺、作辅助圆。取比例u1=3mm/mm。作出滑块的行程线段CC=H=180mm；作CCO=CC0=90O-=60O，直线CO和CO交于O；以O为圆心、CO为半径径辅助圆。显然，圆心角COC=2。7、三面切书机横刀机构的设计横刀机构的设计有横刀行程为380mm, 根据设计方案（三）同样可以采用曲柄滑杆机构。设计可以采用图解法设计，设行程速比系数K=1.4,偏距e=200mm,侧刀的滑行行程l=380mm。图形如下（7-1）和（7-2） （7-1） （7-2）对于有争回运动的四杆机构，通常由行程速比系数K求得极位夹角，并利用机构在极限位置的几何关系，再结合其他辅助条件来解题。 8、三面切书机设计总结 些设计可以较好的完成切书任务，而且原理简单，制造也较容易，相对一般的切书机，降低了成本，也同时加大了功用，可以广泛的应用于许多地方。设计装配图如下：（8-1）（8-2）（8-3） 9、三面切书机设计参考文献1程时甘、黄劲枝。机械设计基础 （第2版）机械工业出版社，2006.82洪允楣。机构设计的组合及变异方法M.北京：机械工业出版社，19823吴宗泽、罗圣国。机械设计课程设计手册S.北京：高等教育出版社，20064赵韩。凸轮设计M.北京：高等教育出版社，19935邹平。机械设计实用机构与装置图册 机械工业出版社，2007.26 苏炜。工程力学M.武汉：湖北工业大学出版社，20027 吴宗泽。罗圣国.机械设计课程设计手册S.北京：高等教育出版社，20068 吴宗泽。机械零件设计手册S.北京：机械工业出版社，200414