全自動翻書機(jī)說明書(共21頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 Hefei University 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽 題目： 自動翻書機(jī) 系別： 機(jī)械工程系 專業(yè)： 10級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 成員： 楊兆曜： 喻松林： 李 珍： 王學(xué)良： 王震宇： 指導(dǎo)老師： 王錫明 2012年11月28日 目錄

2、 第1章 自動翻書機(jī)設(shè)計背景與分析 1.1.摘要 我們設(shè)計的適用于經(jīng)常從事樂器演奏工作，且工作時不方便用手進(jìn)行翻閱書籍及樂譜的人員，還包括手部殘疾的殘疾人士的自動翻書機(jī)。整套裝置由一個電機(jī)及腳踏板驅(qū)動，完全由機(jī)械結(jié)構(gòu)控制，能夠自動翻頁過程，并且可以適用于絕大多數(shù)的書籍翻頁。本文首先對市場上較為成熟成熟的設(shè)計方案進(jìn)行分析、研究，提出我們的總體設(shè)計方案，再對各個機(jī)構(gòu)具體設(shè)計方案、制作方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹，最后做出總結(jié)、評價。 關(guān)鍵詞：自動翻

3、書機(jī) 電動機(jī) 腳踏板 翻頁 1.2.設(shè)計背景 如今的市場上已經(jīng)出現(xiàn)了一些自動翻書機(jī)構(gòu)。最著名的如日本Sony公司推出的BooktTime和適用于樂隊指揮者的翻頁器等。目前翻書機(jī)或翻譜儀常用的取紙方式大概有以下幾種： 1、吸頁方式：采用流體力學(xué)原理，利用大氣壓來進(jìn)行取紙，但這種方式時間久之后取紙效果就比較差，機(jī)構(gòu)也比較龐大，效果并不理想。 2、定紙方式：即做若干翻書桿，每個翻書桿負(fù)責(zé)翻一頁書。這種翻書機(jī)構(gòu)成功率是百分之百的，但是由于翻書桿有限，應(yīng)用程度卻比較差。 這些機(jī)構(gòu)大多數(shù)都可以直接由機(jī)械結(jié)構(gòu)控制，由一個電機(jī)驅(qū)動，成本較低?；谝陨蟽蓚€方面的分析，我們設(shè)計一種應(yīng)用

4、于普通書籍和樂譜的自動翻書機(jī)。其具有體積小，成本低，兼容性較好等優(yōu)勢，具有一定的市場空間。 1.3.設(shè)計分析 1、設(shè)計要求：全機(jī)械結(jié)構(gòu)控制，利用一個電機(jī)和腳踏板驅(qū)動各類齒輪、桿等機(jī)構(gòu)運動，能夠?qū)崿F(xiàn)精確有效的翻書運動。做到結(jié)構(gòu)簡單緊湊，體積合適，并應(yīng)考慮到制造工藝要求、材料強(qiáng)度等因素，使方案真實合理，可實際執(zhí)行。具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計將在下面的設(shè)計部分給出。 2、設(shè)計中，所有齒輪均采用標(biāo)準(zhǔn)備參數(shù)，各連桿、槽輪、凸輪、機(jī)架等結(jié)構(gòu)均根據(jù)工件制造加工工藝及材料強(qiáng)度要求設(shè)計。 3、在設(shè)計中我們還應(yīng)考慮一下因素： A、將任何一種書放置好以后，能夠保證固定在儀器上不會掉下來或者自動合上。并且能方便固定與取

5、下。 B、翻頁速度：最初設(shè)計對翻頁速度不加什么要求，但是不能過慢，通過電動機(jī)與腳踏板的驅(qū)動，應(yīng)該在較短時間之內(nèi)完成一次翻頁。并且翻完頁后要能回到初始位置，保證下一頁的順利翻成。 C、兼容性：比較起不同的書本，應(yīng)該都可以實現(xiàn)翻頁。 D、紙張保護(hù)：選擇合適的摩擦塊材料，不能對書本有太大的磨損，否則會損壞書本。 第2章 自動翻書機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計 2.1.摩擦式翻書機(jī)構(gòu)的設(shè)計 本設(shè)計中，我們采用摩擦式翻書機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)主要模擬人手翻書動作，由兩部分構(gòu)成：摩擦取頁，轉(zhuǎn)動桿翻頁。兩個動作分先后進(jìn)行。為實現(xiàn)該動作，我們將采用兩個凸輪機(jī)構(gòu)來完成。 2.1.1凸輪1部

6、分設(shè)計 凸輪1在凸輪半徑增大時，推動摩擦塊向右運動，翻動書頁，使書翻起一定高度，從而方便翻書擺桿插入進(jìn)行翻頁。因此凸輪一的設(shè)計較為簡單，其簡圖為： 三維效果圖如下： 摩擦塊 摩擦塊 在設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸時，要考慮的一個非常重要的參數(shù)是壓力角α。在實際中為了提高機(jī)械效率、改善傳動性能，我們要保證αmax≤【α】，對于擺動從動件【α】=40~45。此翻書機(jī)構(gòu)中應(yīng)選取較小的基圓半徑。這時可考慮按許用壓力角要求求出。根據(jù)檔書板的位置我們已確定凸輪中心從動件導(dǎo)路的偏置方位正確，偏據(jù)e已選定，根據(jù)公式 取α=【α】，一般應(yīng)使 α具體實際取值，應(yīng)

7、在實驗后根據(jù)摩擦起頁的實現(xiàn)情況取定。凸輪大徑與小徑長度之差即是摩擦塊在頁面上平動的距離，此距離也應(yīng)該在實驗后才能得出較好的數(shù)值，初步設(shè)計3到4厘米。 2.1.2凸輪2部分設(shè)計 凸輪2的作用控制摩擦塊旋轉(zhuǎn)的角度。凸輪2從基圓轉(zhuǎn)向大圓位置時，壓下摩擦塊，為凸輪1水平推動摩擦塊做準(zhǔn)備。當(dāng)凸輪1轉(zhuǎn)動到基圓位置，水平推動動作結(jié)束后，凸輪2半徑變?yōu)榛鶊A半徑，使得摩擦塊上升，脫離書本。如果需要達(dá)到這種效果，需要兩種凸輪配合好，所以需要滿足一下條件： β2 ＝α2，這樣，能保證滑塊落在頁面上即開始平動，而在平動完成時能立即離開頁面，從而最大程度節(jié)省了翻頁時間，提高工作效率。凸輪2的運動簡圖如下：

8、 三維效果圖如下： 2.1.3.兩個凸輪裝配示意圖 2.1.4.摩擦塊材料的選擇 在選擇摩擦塊材料的時候，我們需要考慮到摩擦塊自身的摩擦系數(shù)以及書本的摩擦系數(shù)。由于不同的書本紙張的摩擦系數(shù)不同，所以我們盡可能的選擇摩擦系數(shù)較大的摩擦塊材料。這里我們選用硅橡膠。 有機(jī)硅橡膠是由線性聚硅氧烷混入補(bǔ)強(qiáng)填料，在加熱加壓條件下硫化生成的特殊合成。它完美地平衡了機(jī)械性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，因而能滿足今天許多苛刻的應(yīng)用場合要求。 而且橡膠自身的表面粗糙程度很大，所以我們選用硅橡膠作為摩擦塊的材料。 2.2.翻書桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計 2.2.1.翻書桿機(jī)構(gòu)運動原理 翻書桿固定在托板上

9、，當(dāng)摩擦翻頁機(jī)構(gòu)將頁面翻起一定高度后，翻書桿能轉(zhuǎn)入空隙中插入并帶動頁面，最終完成翻頁過程。翻書桿由齒輪，皮帶輪（黃色翻書桿上方的皮帶輪，小輪與皮帶、電動機(jī)及減速器未畫出）進(jìn)行傳動。我們選擇合適的傳動比，保證翻書桿的運動周期與凸輪的周期相同，從而達(dá)到同步的目的。 2.2.2.翻書桿機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)的配合 2.2.3.翻書桿機(jī)構(gòu)的三維效果圖 凸輪部分 交錯齒輪傳動 翻書桿 皮帶輪 同時為了保證轉(zhuǎn)動周期一致，其傳動比為1：1，我們用了2個斜齒輪交錯軸傳動來保證傳動比以及傳動方向的改變。 2.2.4.翻書桿機(jī)構(gòu)材料的選擇 考慮到此翻書機(jī)構(gòu)的重量不能太重，所以我們選擇較輕

10、的工程塑料來制作翻書桿機(jī)構(gòu)的零件包括各連桿、齒輪、凸輪等，這樣大大減輕了翻書桿機(jī)構(gòu)的重量，使得此翻書機(jī)更加的輕便。 2.2.5.翻書桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)減速器的選擇 由于此翻書機(jī)構(gòu)需要在只用一個電機(jī)的情況下必須同時帶動數(shù)個機(jī)構(gòu)進(jìn)行運轉(zhuǎn)，故需要較大的扭矩，并且考慮到輕便等因素不能選用交流電機(jī)，所以經(jīng)過考量和查閱資料，我們最終選定了ZGB37RH171i-5300減速直流電機(jī)，該直流減速電機(jī)24W的輸出功率和30r/min的轉(zhuǎn)速及15kgcm的力矩足以滿足我們機(jī)構(gòu)中的動力需要。下面是此電機(jī)的相關(guān)參數(shù)： 2.3.夾板機(jī)構(gòu)及托架機(jī)構(gòu)的設(shè)計 2.3.1.夾板整體機(jī)構(gòu)的設(shè)計 書夾槽 書背槽 夾

11、書夾 托書板 可伸縮連桿 腳踏板 此翻書機(jī)夾板機(jī)構(gòu)的主要工作原理是，利用腳踏板通過連桿連接翻書夾，通過踩動腳踏板控制夾子的夾緊與放松，從而配合翻書機(jī)構(gòu)的反書動作，從而達(dá)到，摩擦翻頁——連桿翻書——松開夾子——夾緊夾子整個翻書過程的流暢進(jìn)行。 專心---專注---專業(yè) 細(xì)節(jié)效果圖： 翻書夾二維示意圖如下： 翻書前： 翻書中： 2.3.2.托書架的設(shè)計 此托書架的作用在于放置書本以便于固定書本，中間鏤空方便書背的放置，兩邊鏤空是為了按裝可移動書夾，以便于實現(xiàn)不同大小書籍的翻頁過程。 2

12、.3.3.可移動書夾的設(shè)計 為了保證書本放在托書架上的時候便于固定，且適用于不同大小的書本，同時要較好的配合整個翻書過程，所以在夾書板機(jī)構(gòu)的的上面安裝兩個可移動書夾，用于實現(xiàn)以上目的。 移動夾書架 夾書夾 2.3.4.腳踏板及連桿的設(shè)計 為了適應(yīng)不同年齡段或者處于不同姿勢（站姿或坐姿）的人群，我們特意設(shè)計了可伸縮式的連桿來控制翻書夾。同時為了考慮攜帶方便及重量輕便等因素，我們決定采用鋁合金作為材料，低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)，好，可加工成各種，具有優(yōu)良的、和抗蝕性，上廣泛使用，使用量僅次于鋼。 腳踏板 可伸縮式連桿

13、2.3.5.托架機(jī)構(gòu)的設(shè)計 為了配合腳踏板控制書夾張緊，托架部分的連桿同樣采用伸縮式的，材料依然采用鋁合金以達(dá)到輕便、簡潔的目的。 第3章 自動翻書工作流程圖 開始 夾書夾松開 踩下腳踏板 電機(jī)啟動

14、 摩擦塊帶起書頁 翻書桿執(zhí)行翻書動作 摩擦塊回到起點 夾書夾夾緊 松開腳踏板 電機(jī)停止 一次翻書過程結(jié)束 第4章 自動翻書機(jī)設(shè)計創(chuàng)新點及優(yōu)勢 4.1.1.采用腳踏驅(qū)動與電機(jī)驅(qū)動相結(jié)合的方式 本自動翻書機(jī)產(chǎn)品采用腳踏驅(qū)動與電機(jī)驅(qū)動相結(jié)合的方式，實現(xiàn)了半自動化的自動翻書的目的，與市場上全自動的翻書機(jī)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)簡單、輕便

15、，且價格低廉，更加適用于普通大眾人群。 4.1.2.采用摩擦式翻書方法 目前市面上的一些自動翻書機(jī)的取頁方式一般是真空泵吸紙方式和靜電吸紙方式，不僅機(jī)構(gòu)復(fù)雜，且價格昂貴，我們采用的摩擦翻書的模式，采用的摩擦塊材料為自身摩擦性能相當(dāng)好的硅橡膠，不進(jìn)減小了對紙張的損害，同時價格低廉，也容易采購。 4.1.3.價格便宜，結(jié)構(gòu)簡單、輕便 相比市面上的其他類似產(chǎn)品，本產(chǎn)品具有很大的價格優(yōu)勢，大部分零件、機(jī)構(gòu)采用鋁合金和塑料作為材料，驅(qū)動電機(jī)的價格也很便宜（在45元左右），相比其他上千元的產(chǎn)品，我們具有很大的優(yōu)勢。 4.1.3.翻書機(jī)構(gòu)簡單、驅(qū)動電壓較低 此翻書機(jī)的翻書機(jī)構(gòu)中核心部分只有兩個凸

16、輪的配合傳動，再就是翻書桿與摩擦塊的配合，結(jié)構(gòu)簡單，大部分為全機(jī)械傳動，不易損壞，能長時間使用。且驅(qū)動電壓較低——12V，用鋰電池完全可以勝任長時間的驅(qū)動。 第5章 自動翻書機(jī)市場分析 本次我們做的是全自動翻書機(jī)的設(shè)計，這個設(shè)計對于廣大不方便翻書的人來說是一個很大的福音。首先，像演奏時翻閱樂譜這個必不可少，這時不可能演奏一半去翻頁，樂譜也不能做的太大，這樣不方便查看。這時，自動翻書機(jī)的功能就能體現(xiàn)了出來，它能幫助演奏者順利流暢的演奏一篇樂曲。因此，本次設(shè)計對于樂者有著意想不到的作用。其次，對于有手部殘疾的人也很重要。他們可以通過這個翻書機(jī)來幫助他們完成書籍的閱讀，了解并接觸國際

17、最新產(chǎn)品信息，幫助殘疾人士自主閱讀?？梢哉f，在生活上給他們帶來了很大的便利。由此可見，市場上對該翻書機(jī)的需求量還是較大的。而我們的設(shè)計能夠滿足市場的需求：第一該設(shè)計符合設(shè)計要求，可以較好的完成自動翻不同大小，不同厚度的書籍的動作。第二該設(shè)計全部由簡單的零件組成，加工工藝要求不高，而且部分使用標(biāo)準(zhǔn)件，互換性好。第三，該設(shè)計成本低廉，廠家有一定的利潤空間。 第6章 自動翻書機(jī)設(shè)計總結(jié) 通過此次機(jī)械創(chuàng)新大賽——自動翻書機(jī)的設(shè)計，我們將課堂上學(xué)習(xí)的只是運用到實踐中來。因為一個好的創(chuàng)意，不僅可以讓我們確定我們的方向，還可以調(diào)動我們團(tuán)隊中每個人的積極性。

18、好的創(chuàng)意可以讓我找的我們所要研究的方向，同時，使我們不在那樣漫無目的的亂想，使我們的精力不再分散，讓我們可以更集中精力來對我們的創(chuàng)意進(jìn)行改進(jìn)和完善。與此同時，好的創(chuàng)意還可以調(diào)動我們團(tuán)隊的積極性，因為創(chuàng)意使我們團(tuán)隊的人想出來，經(jīng)過商議得來的，只有你的創(chuàng)意讓每個人都讓同才能讓別人同意。所以，好的創(chuàng)意是經(jīng)過團(tuán)隊的人經(jīng)過討論得來的，而且得到了團(tuán)隊人的認(rèn)可，所以好的創(chuàng)意可以調(diào)動團(tuán)隊的積極性。 此外，通過此次課程設(shè)計，我們深深明白了，平時所學(xué)的知識與實際設(shè)計的過程有著很大的差別，我們會繼續(xù)努力，學(xué)好專業(yè)知識。 最后，我們要感謝我們的指導(dǎo)老師王錫明老師，感謝王錫明老師的指導(dǎo)，因為我們的知識有限，有些問題看不到或看不通透，在老師的指導(dǎo)下，讓我們能更好的發(fā)現(xiàn)我們作品的缺點，讓我們能夠更好的完善我們的作品。 參考文獻(xiàn) 【1】機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)，朱家誠主編，合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2003.2 【2】機(jī)械設(shè)計課程手冊，主編，第3版 高等教育出版社2006.5