③送纸①送书②推书④推书包三面c'⑤折侧边ad'cbd后角⑥折前角⑦折后角⑧推书⑨涂浆糊⑩贴封签⑾烘干 图10 包、封工艺顺序 推书行程②④⑤⑦⑧⑨⑩⑾①abcdefgh⑿⑥挡板③ 图11 包、封工位布置（俯视图） 图12所示为由总体设计规定的各部分的相对位置和有关尺寸。其中O为机器主轴的位置，A为机器中机构的最大允许长度，B为最大允许高度，y0为工作台面距主轴的高度，（x，y）为主轴的位置坐标，（x1,y1）为纸卷的位置坐标。 工作台面0卷纸0O地面11 图12 打包机各部分的相对位置及有关尺寸和范围 书本打包机具体技术要求为：
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1.机构的尺寸范围 A=2000mm，B=1600mm。 工作台面位置
y0=400mm
主轴位置x =1000～1100mm，y =300～400mm； 纸卷位置x1=300mm，y1=300mm。
为了保证工作安全、台面整洁，推书机构最好放在工作台面以下。 2.工艺要求的数据
书摞尺寸：宽度a=130~140mm；
长度b=180~220mm； 高度c=180~220mm。
推书起始位置
x0=200mm。
推书行程H=400mm。
推书次数（主轴转速）n=(10±0.1)r/min。 主轴转速不均匀系数δ≤1/4。 纸卷直径d=400mm。 3.纵向推书运动要求
（1）推书运动循环：整个机器的运动以主轴回转一周为一个循环周期。因此可以用主轴的转角表示推书机构从动件（推头或滑块）的运动时间。
推书动作占时1/3周期，相当于主轴转120°；
快速退回动作占时小于1/3周期，相当于主轴转角100°； 停止不动占时大于1/3周期，相当于主轴转角140°。
每个运动时期纵向推书机构从动件的工艺动作与主轴转角的关系见表7.10。
表10 纵向推书机构运动要求
主轴转角 0°~ 80° 80°~ 120° 推书机构执行滑块的工作 推单摞书前进 推七摞书前进，同时折后角 主轴转角 120°~ 220° 220°~ 360° 推书机构执行滑块的动作 滑块退回 滑块停止不动 图13为推书机构运动循环图。 17
0°推摞七摞推头退回单推头不动80°书220°120° 图13 纵向推书机构运动循环图 （2）推书前进和退回时，要求采用等加速、等减速运动规律。 4.其他机构的运动关系见表11。
表11 其他机构运动要求
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 主轴转角 150°~ 340° 送纸 180°~ 340° 裁纸 180°~ 340° 70°~80° 200°~ 360°~70° 工艺动作 主轴转角 5.工作阻力 （1）每摞书的质量为4.6kg，推书滑块的质量为8kg。
（2）横向推书机构的阻力假设为常数，相当于主轴上有等效阻力矩
Mc4=4 N?m。
Mc5=6 N?m。
（3）送纸、裁纸机构的阻力也假设为常数，相当于主轴上有等效阻力矩（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，相当于主轴上受到等效阻力矩
Mc6，其大小可用
机器在纵向推书行程中（即主轴转角从0°转至120°范围中）主轴所受纵向推书阻力矩的平均值
Mc3表示为 Mc6=6Mc3
?M其中
nciMc3大小可由下式求出 Mc3=
i?1n
式中，
Mci为推程中各分点的阻力矩的值；n为推程中的分点数。
Mc7，其
（6）涂浆糊、贴封签和烘干机构的阻力总和，相当于主轴上受到等效阻力矩大小可用
Mc3表示为 Mc7=8Mc3
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7.2 设计任务
1.根据给定的原始数据和工艺要求，构思并选定机构方案。内容包括纵向推书机构和送纸、裁纸机构，以及从电动机到主轴之间的传动机构。确定传动比分配。
2.书本打包机一般应包括凸轮机构、齿轮机构、平面连杆机构等三种以上常用机构。 3.按比例画出机构运动简图，标注出主要尺寸；画出包、封全过程中机构的运动循环图（全部工艺动作与主轴转角的关系图）。
4.设计平面连杆机构。并进行运动分析。绘制运动线图。
5.设计凸轮机构。确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，计算凸轮廓线。
6.设计计算其中一对齿轮机构。
7.进一步对平面连杆机构进行力分析，求出主轴上的阻力矩在主轴旋转一周中的一系列数值 式中，
Mci=Mc（?i）
?i为主轴的转角；i为主轴回转一周中的各分点序号。
力分析时，只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。为简便起见，计算时可近似地利用等效力矩的计算方法。对于其他运动构件，可借助于各运动副的效率值作近似估算。画出阻力矩曲线
Mci=Mc（?i）M，计算阻力矩的平均值c3。
8.根据力矩曲线和给定的速度不均匀系数δ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。
9.编写设计计算说明书。
10.学生可进一步完成书本打包机的计算机演示验证、凸轮的数控加工等。
7.3 设计提示
1.此题包含较丰富的机构设计与分析内容，教师可以根据情况确定学生全部或部分完成该题设计任务，也可由一组学生完成全题。
2.推书机构、送纸机构、裁纸机构之间有严格的时间匹配与顺序关系，应考虑这些机构之间的传动链设计。
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题目8 台式电风扇摇头装置
8.1设计题目
风扇的直径为Ф300mm，电扇电动机转速n=1450r/min，电扇摇头周期T=10s。电扇摆动角度ψ与急回系数k的设计要求及任务分配见表12。
表12 台式电风扇摆头机构设计数据 方案号 A B C D E F 电扇摆角ψ 80 85 90 95 100 105 急回系数k 1.01 1.015 1.02 1.025 1.03 1.05 8.2设计任务
1.按给定主要参数，拟定机械传动系统总体方案。 2.画出机构运动方案简图。
3. 分配蜗轮蜗杆、齿轮传动比，确定它们的基本参数，设计计算几何尺寸。 4. 解析法确定平面连杆机构的运动学尺寸，它应满足摆角ψ及行程速比系数k。并对平面连杆机构进行运动分析，绘制运动线图。验算曲柄存在条件，验算最小传动角（最大压力角）。
5.提出调节摆角的结构方案，并进行分析计算。 6.编写设计计算说明书。
7.学生可进一步完成台式电风扇摇头机构的计算机动态演示验证。
8.3设计提示
常见的摇头机构有杠杆式、滑板式和揿拔式等。本设计可采用平面连杆机构实现。由装在电动机主轴尾部的蜗杆带动蜗轮旋转，蜗轮和小齿轮做成一体，小齿轮带动大齿轮，大齿轮与铰链四杆机构的连杆做成一体，并以铰链四杆机构的连杆作为原动件，则机架、两个连架杆都作摆动，其中一个连架杆相对于机架的摆动即是摇头动作。机架可取80～90mm。
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