小型的自动洗勺机结构设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 北京理工大学珠海学院  毕业设计（论文）  题     目：   自动洗勺机 的 结构设计    学     院：       机械与车辆学院      专     业：      机械工程及自动化     学生姓名：           黄伟栓          指导教师：      曾亮华、周旭东       北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  I 摘  要  洗 勺 是一项必不可少的家务活动，然而过多的油渍让人对洗 勺 很是厌烦，洗 勺 机的出现将会使这项家务活动变得简单而有趣。 本洗勺机主要 由 传送 机构、 提升 机构、 平移机构、 清洗系统 。  本文讲述了 洗勺机 的 设计。首先， 通过查阅资料了解现有洗勺机的清洗方法和工序，分析其存在的不足；然后，构思新型自动洗勺机的基本原理和操作工序 并 提出了 洗勺机设计方案 ；接着，对主要 零部件 进行了设计与强度校核；最后，通过 图软件绘制了本 洗勺机 装配图及主要零件图 ，并用  进行了三维设计 。  通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了起重机械产品的设计方法并能够熟练使用图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。  关键字： 洗勺 机 ， 传送 ， 气缸 ， 设计  北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  is an is is of a a a a In of is to of of a of is by of  e of of of of be to in is of 京理工大学珠海学院毕业设计（论文）    录  摘  要  . I .  1 章  绪论  . 1 究背景及意义  . 1 内外研究及发展现状  . 1 第 2 章  总体方案设计  . 3 计要求  . 3 有洗勺机分析  . 3 案设计  . 3 洗流程设计  . 3 构方案确定  . 4 第 3 章  主要零部件的设计  . 5 送电动机的选择  . 5 择电动机类型  . 5 动机容量的选择  . 5 动机转速的选择  . 5 动和动力参数计算  . 6  带传动设计  . 7  带的基本参数  . 7  轮结构的设计  . 9 送带的设计  . 9 型选择  . 9 筒设计  . 10 缸设计  . 10 定主要参数  . 10 要尺寸的设计与校核  . 12 缸的结构设计  . 15 他辅助装置设计  . 17 板  . 17 具  . 17 具  . 18 第 4 章  基于  的三维设计  . 19  软件概述  . 19 北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  维模型设计  . 20 缸  . 20 送装置  . 21 板  . 21 具  . 21 具  . 22 维装配设计  . 22 总  结  . 23 参考文献  . 24 致  谢  . 25 北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  1 第 1 章  绪论  究背景及意义  洗 勺 是一项必不可少的家务活动，然而过多的油渍让人对洗 勺 很是厌烦，洗 勺 机的出现将会使这项家务活动变得简单而有趣。有一点值得注意的是，普通洗 勺 机需要加入大量的洗涤剂才能达到洗涤干净的要求，浪费大量水资源且对环境构成污染。  因为超声波可以穿透固体物质，而且污染很小，因此人们想到使用超声波来清洗餐具，于是就出现了现在的超声波洗 勺 机。这种超声波洗 勺 机的原理是：当超声波经过液体介质时，将以极高的频率压迫液体介质振动，使液体分子产生正负交变的冲击波。当声强达到 一定数值时，液体中急剧生长微小空化气泡并瞬时强烈闭合，产生强烈的微爆炸和冲击波使被清洗物表面的污物遭到破坏，并从被清洗表面脱落下来。虽然每个空化气泡的作用并不大，但每秒钟有上亿个空化气泡在作用，就具有很好的清洗效果和超高的洁净度。  影响超声清洗效果的因素有很多。除了声强必须大于空化阀（即使液体产生空化的最低声强或声压幅值）外，还与被清洗物等有关。超声清洗对声反射强烈的材料，如金属、玻璃、塑料等其清洗效果好，而对声吸收较大的材料，如橡胶、布料等清洗效果较差， 勺 、盘、盆、碟等从物理学角度来看属弹性介质物体，用超 声清洗其表面再合适不过了 !在洗涤液选用方面，水的粘度不大，有利于清洗，假如把水温加热到 60 ，此时的空化最活跃，效果也就最好，因而利用超声波来洗 勺 是完全可以的。  本次设计的洗勺机结构紧凑适用于各类小型餐厅、酒店等场所，本洗勺机的研制有以下意义：  （ 1）降低洗勺人员的劳动强度；   （ 2）节水省电、低噪音；  （ 3）清洁度高、没有死角；  （ 4）不需用专用洗涤剂，环保。  内外 研究 及发展 现状  1929 年德国的米勒公司制造出了欧洲第一台电动家用洗 勺 机。 1954 年美国 司生产了第一台电动台式洗 勺 机，在洗涤性能 和整机体积外形上都有所改善。 1978 年米勒公司又制造出了世界上第一台微电脑控制型洗 勺 机，使人机关系更为密切，洗 勺 机的家用性得到了更好的体现。于是越来越多的洗 勺 机进入西方家庭。在亚洲最早从事洗 勺机的研究的是日本，到了九十年代中后期，日本已发展了微电脑全自动台式洗 勺 机。所代表的企业有松下（   三洋（   三菱（ 东芝（ 。与此同时，欧美则已经把家用洗 勺 机发展成具有统一形象的厨房家电。欧美所代表北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  2 的企业有米勒、  西门子（   惠而浦（ 公司。国外很多家庭都拥有家用洗 勺 机，并且家用洗 勺 机的普及率还在不断的增大。良好的市场促进了企业对新型洗 勺 机的研制和开发，这种良性循环使国外的洗 勺 机产业焕发出蓬勃的生机。  目前传统的喷臂式和涡轮式洗 勺 机在西方仍然很受欢迎，因为这类洗 勺 机制造成本低，售价不高，而且很适用于西方餐具的特点，有很好的清洗效率。欧美一些国家开发出的新型超声波洗 勺 机有着低能耗、高效率和环保的特点，在注重节能环保生活的发达国家也产生了很大的影响。  我国于 80 年代开始研制洗 勺 机，但是洗 勺 机在国内并没有很好的普及。究其原因 ，首先是因为很多企业直接引进了国外的洗 勺 机生产线，虽然在结构上有所改进但是其结构特点和清洗方式仍然不太适合中餐餐具的特性。其次是因为清洗效率低，为了达到效果，增加洗 勺 机的工作时间，使耗电量太大，不适合普通家庭使用。最后，因为洗 勺 机普遍体积较大，在房价高昂寸土寸金的中国很难为其提供安放的场所。我国目前生产洗勺 机的企业有海尔、小天鹅、美的等。价格一般在 2000 元以上。根据作者在成都市中心几家国美和苏宁电器的调研。商场里仅有海尔的一款家用洗 勺 机在销售，其类型是传统的喷臂式洗 勺 机，售价在 3000 元左右。整体来说，中 国的洗 勺 机产业还处在技术落后、市场开发不全的状态里。  北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  3 第 2 章  总体方案设计  计要求  通过查阅资料，了解现有洗勺机的清洗方法和工序，分析其存在的不足，然后构思新型自动洗勺机的基本原理和操作工序，完成针对勺子的自动清洗机的结构设计。  有洗勺机分析  国内市场上 现有 洗 勺 机的特点与不足 ：  以海尔洗 勺 机为代表分析。市场上相对比较受欢迎的海尔 4 和 6 系列。   4 系列    包括 2、 3 和 2000A 三个型号。采用了上下双喷淋器使餐具上下部分同时受 到喷射水流的直接冲击，可以得到很好的清洗的效果，并且可以加快洗涤速度，整个过程只有 6 分钟。切其过滤网外置于洗 勺 机前方，方便消费者整理清洁。而且采用了臭氧消毒，提供了很好的卫生条件。在运行有故障或门没有关好的时候发出蜂鸣声。此外，还提供开门保护功能。   6 系列洗 勺 机    包括 2、 2B、 3 型。都采用了 800度的设计。内胆为正方体，能让喷射覆盖的面积比例达到最大。设有上下两个餐具架，可以分别进行清洗，节约水电。采用的是内循环式干燥系统，消除了湿热空气的影响。利用新型磁化技术，能 防垢、除垢。设有溢水保护系统，可靠安全。臭氧消毒，健康环保。  总体来说，国内的洗 勺 机已经基本能保证清洗效果，并实现了自动化和安全化。  国内的洗 勺 机生产线大多从国外进口，虽然在结构性能上有一定的改良，但仍然不适合我国餐具的特点。洗涤效果并不如想象中好。这是国内洗 勺 机不能占领市场的主要原因。其次是耗电量和耗水量大。一台洗 勺 机完成洗 勺 、消毒、烘干耗时长。且洗 勺 机的功率从 600W 到 2300W 不等，消费者将承受更多的电费。国内的洗 勺 机品牌，如海尔、小天鹅、美的等，最低价格都在 2000 元左右，加上专用的洗涤剂，不仅价格 高，而且不环保。最后是结构设计、材料有缺陷。国内洗 勺 机多为塑料内胆，长时间使用之后，内胆会变得有异味而且油腻难清洗，出现“洗 勺 机洗 勺 ，人洗洗 勺 机”的问题。要想在中国普及洗 勺 机，开拓市场。必须要结合中国人的饮食结构、卫生习惯和生活观念等各种因素。开发出在清洗技术和结构材料都合适的新型洗 勺 机。  案设计  洗流程设计  清洗槽旁边加个传送带，勺子装在装具里放着传送带运动，当装具运动到清洗槽那里时传送带停止，气压杆下降，把装具夹起移动到清洗槽正上面下降放进清洗槽里洗，自来水通过进水电磁阀流入清洗槽， 达到一定水位时，进水电磁阀关闭，加热器工作，北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  4 当达到一定温度时，加热器停止工作，超声波系统开启，进行超声波清洗，在超声空化作用下，油污与餐具剥离，一定时间后超声波系统关闭，排水电磁阀导通进行排水，当排水到低水位时触动低水位开关，喷臂电磁阀导通进行喷臂辅助清洗，一定时间后洗涤完毕，喷臂阀关闭，剩余水量由排水阀排出。，洗好后气压杆把洗好的  装具夹起放回传送带运出来。  构方案确定  根据上述洗勺机清洗流程，确定如下洗勺机机构方案：  图 3勺机 总体 结构 方案图  本次设计要求对 洗勺机 结构进行设计，因此 超声波发生、清洗、漂洗、风切、烘干等装置及控制系统不在本文设计范围。  北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  5 第 3 章  主要零部件的设计  送电动机的选择  择电动机类型  电动机是标准部件。因为 室内工作 ，运动载荷平稳，所以选择 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。  动机容量的选择  1）运输 机所需要的功率 )(1000  洗勺机 传送带传送负载不大，传送速度也不能过高，本次选择 ： F=200N， V=)(0 0 01 00 0  2） 电动机的输出功率0)(0   电动机至鼓轮轴的传动装置总效率。  取 V 带传动效率 ， 轴承 效率 ， 滚筒 传动效率 ， 电动机至鼓轮轴的传动装置总效率 为 ：    3） 电动机所需功率为：  w  因有轻微震动  ，电动机额定功率机械设计 手册 表19取电动机额定功率为  动机转速的选择  滚筒 轴工作转速：  取滚筒直径 D=60滚筒 轴工作转速 ：  北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  6 m rD vn w  V 带的传动比为： 42带 m  0 9 4 w  符合这一范围的同步转速为 1000、 1500r/ 综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性，选用同步转速 1000r/电机。  型号为 载转速 60 ，功率   动和动力参数计算  （ 1） 总传动比  满载转速 60 。故 V 带 传动比为：   ii 取（ 2） 运动和动力参数计算  各轴 的转速：  电机轴  60 滚筒 轴   m i n/48029601 m 带；  各轴的输入功率：  电机轴   滚筒 轴   ；  各轴的输入转矩：  电机 轴      5 09 5 5 0000 ；  滚筒 轴      5 09 5 5 0111 ；  整理列表 ：  北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  7 轴名  功率 转矩 )/( 传动比  电机轴  60  滚筒 轴  80 2  带传动设计   带的基本参数  1） 确定计算功率   已知： ； 60 ；  查机械设计基础表 13工况系数： K ；  则： 2） 选取 V 带型号：  根据机械设计基础图 13用 A 型 V 带 , 3） 确定大、小带轮的基准直径 （ 1）初选小带轮的基准直径：  d 501 ；  （ 2）计算大带轮基准直径：   0 050212 带 ；  圆整取 002 ，误差小于 5%，是允许的。  4） 验算带速：  )25,5(/  带的速度合适。  5） 确定 V 带的基准长度和传动中心距：  中心距：  )(2)(1021  初选中心距 00  北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  8 （ 2）基准长度：  0100()10050()(22202122100对于 A 型带选用 30（ 3）实际中心距：  952 6206302002 00  6） 验算主动轮上的包角 1 ：  由 1 8 0121 得 0100(1801 主动轮上的包角合适。  7） 计算 V 带的根数 z ：  c)( 00  60 rn m ， d 501 查机械设计基础表 13 ：  ；  （ 2） 2m 60 带， m，查表得： ；  （ 3）由 查表得，包角修正系数 K（ 4）由 30，与 V 带型号 A 型查表得：  01.1 z  取 101z 合适。  8） 计算预紧力 0F （初拉力）：  根据带型 A 型查机械设计基础表 13：  北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  9    02209） 计算作用在轴上的压轴力   0其中 1 为小带轮的包角。  10） V 带传动的主要参数整理并列表：  带型  带轮基准直径 (传动比  基准长度 (A 501 1002 2 630 中心距（  根数  初拉力 (N) 压轴力 (N) 195 1  带轮结构的设计  1） 带轮的材料：  采用铸铁带轮（常用材料  2） 带轮的结构形式：  V 带轮的结构形式与 V 带的基准直径有关。小带轮接电动机， 01 较小，所以采用实心式结构带轮 ；大 带轮接 减速器 ， 002 ，所以采用 孔板 式结构带轮。  送带的设计  型选择  本设计为了实现自动化，节省人力、物力和提高效率，在板料输送方面拟采用带传动。在实际工作环境下有平带传动、齿形带和同步带等 形式。齿形带在传送有几何规则轮廓的零件时有很大的优势，而且当带高速运动时，采用齿形带能够较好的定位所传送北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  10 的零件保证零件不会在带上移动，齿形带不是标准件，一般需要在平带上自己安装齿形，制造不方便；同步带传动，属于啮合传动，高速、高精度，适合在高精度仪器装置中使用，带比较薄，比较轻，同步带一般采用伺服电机驱动。  平带传动具有如下的特点：  （ 1）结构简单，传动平稳，具有过载保护的作用  （ 2）有缓冲吸震的作用  （ 3）运动平稳无噪声  （ 4）适用于远距离传输（ 5m）  （ 5）制造、安装精度要求不高  虽然平带 传动由于带的弹性形变会传动比不稳定；张紧力和轴向力较大；轴向尺寸较大比、不易安装等缺点，但是考虑到在本方案的设计中带传动的作用是实现 需要在带上实现板的定位，因此，在此方案中可以采用平带装置。在装置中采用伺服电机控制可以实现带的及时启停。传送皮带（尺寸 1100 430示意图如图 示。  筒设计  本次传送装置采用滚筒确定平带的结构，在使用平带传动时，由于平带会因为自身的重量在整根平带的中间发生凹陷，如果不采取措施减少这种变形，当加工的 传送到中间时会因为带的变形 使板中间悬空，所以，在本方案设计中，采用中间增加辅助支撑滚轮装置减少平带的变形。  滚筒采用灰铁铸造后机加工成型，主滚筒结构尺寸如图 示：  图 滚轮  缸设计  以提升气缸设计为例，平移气缸设计过程类似。  定主要参数  （ 1） 工作压力的确定  执行元件的工作压力可以根据负载循环图中的最大负载来选取，也可以根据主机的类型了确定（见表 3表 3  北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  11 表 3负载选择执行元件的工作压力  负载 / 0 工作压力 /   3 4 4 5 5 表 3种机械常用的系统工作压力  设备  类型  机    床  农业机械或中型  工程机械  气压 机、重型  机械等  磨床  组合  机床  龙门  刨床  拉床  工作压力  5 28 810 1016 2032 所设计的 洗勺机 在工进时负载最大，其值为 200N，其它工况时的负载都相对较低，参考表 3表 3照负载大小或按照 气压 系统应用场合来选择工作压力的方法 。  初选 气缸 的工作压力 ：  ，背压：   （ 2） 气缸 内径 D 和活塞杆直径 d 的确定  为了节省能源宜选用较小流量的油源。利用单活塞缸差动连接满足快进速度的要求，由此求得 气缸 无杆腔面积为 : 00)-(  944 41  由计算所得的 气缸 内径 D 按表 3整到 相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。  表 3气缸 内径尺寸系列   (       (8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （ 90）  100 （ 110）  125 （ 140）  160 （ 180）  200 （ 220）  250 320 400 500 630    注：括号内数值为非优先选用值  故 气缸 内径取标准值： 0  活塞杆的直径： 0150 . 6 )  北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  12 由计算所得的活塞杆直径按表 3整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。  表 3活塞杆直径系列    (         (4 5 6 8 10 12 14 16 18 2 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 故 气缸 内径 取标准值 ： 0  要尺寸的设计与校核  气缸 工作压力主要根据 气压 设备的类型来确定，对不同用途的 气压 设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。所以设计时，可用类比法来确定。  同上，以提升 气缸 为例进行设计。 前述已确定 气缸 的工作压力 ，缸筒内径  D=50塞杆外径 d=20 （ 1） 气缸 壁厚和外径的计算  气缸 的壁厚一般指 气缸 中最薄处的厚度。从材料力学可以知道，承受内压力的圆筒，其内应力分别规律因为壁厚的不同而各异。一般计算时可以分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。  气缸 的内径 D 与其壁厚 的比值 D/ 10 的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的 气缸 ，一般采用无缝钢管，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒壁厚公式 计算     2中   气缸 壁厚（ m）。  D气缸 内径（ m）。  试验压力，一般取最大工作压力的（ （ 额定压力16 1.5       缸筒材料的许用应力。  = 其中 b 为材料抗拉刚度， n 为安全系数，一般取 n = 5。 b 的值为：锻钢： b  = 110120 钢： b  = 100110 缝钢管： b  = 110110 强度铸铁： b  = 60铸铁： b  = 25 对于 D/ 10 时，应该按材料力学中的厚壁圆筒公式进行壁厚的计算。  北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  13 对于脆性 材料以及塑性材料     0 . 4 12 1 . 3式中的符号意思与前面相同。  气缸 壁厚算出后，即可以求出缸体的外径 1D 为 ：  1D   D +2  式中 1D 值应该按无缝钢管标准，或者按有关标准圆 整为标准值。  在设计中，取试验压力为最大工作压力的 ，即 = 缸筒材料许用应力取为 b = 100  应用公式   2，   0  5 0 42 1 0 0 / 5 下面确定缸体的外径，缸 体的外径 1D   D +2  = 50+2458 气压 传动设计手册中查得选取标准值 1D =60根据内径 D 和外径 1D 重新计算壁厚 ： = 12= 60 502 5 2） 气缸 工作行程的确定  气缸 工作行程长度，可以根据执行元件机构实际工作的最大行程来确定，并且参照表 3的系列尺寸来选取标准值。  表 3缸 活塞行程参数系列                         （    25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000      40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3900        240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3800 注： 气缸 活塞行程参数依 、 、 次序优先选用。  由已知条件知道最大工作行程为 400参考上表系列 ，取 气缸 工作行程为北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  14 400 （ 3） 缸盖厚度的 确定  一般 气缸 多为平底缸盖，其有效的厚度 t 按强度要求可以用下面两式进行进似计算。  无孔时：   20  3 有孔时：   2200 . 4 3 3 d 式中   t缸盖有效厚度（ m）。  2D 缸盖止口内径（ m）。  0d 缸盖孔的直径（ m）。  在此次设计中，利用上式计算可取 t=15 4） 最小导向长度的确定  对于一般的 气缸 ，最小导向长度 H 应满足以下要求  20 2式中   L 气缸 的最大行程。  D 气缸 的内径。  为了保证最小导向长度 H，如果过分增大 1l 和 B 都是不适宜的，必要时可以在缸盖和活塞之间增加一个隔套 K 来增加 H 的值。隔套的长度 C 由需要的最小导向长度 H 决定，即   112C H l B 在此设计中， 气缸 的最大行程为 400气缸 的内径为 50以应用公式20 2的20 2= 400 5020 245 活塞的宽度 B 一般取得 B=（ D；缸盖滑动支撑面的长度 1l ，根据 气缸 内径D 而定。  当 D 80，取 1 ( 0  1   ；  当 D 80，取 1 ( 0  1   。  活塞的宽度 B =（ D=3050 40 5） 缸体长度的确定  气缸 缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  15 两端端盖的厚度。一般 气缸 缸体长度不应该大于内径的 2030 倍。  缸体长度 ： L = 400+4040 6） 固定螺栓得直径 气缸 固定螺栓直径 照下式计算   5 式中   F气缸 最大负载。  Z固定螺栓个数。  k螺纹拧紧系数， k =  根据上式求得   5 = 5   0 8 93  6 1 0 0= 7） 气缸 强度校核  1 0 ) 2 当 时 ， 壁 厚 应 满 足。   0 . 4 1 0 ) 1 2 0 . 3 p 当 时 ， 壁 厚 应 满 足。  前面已经通过 计算得： D =50 =5有 D 10 10，所以为厚壁缸。   =5 0 . 4 2 0 . 3 p = 5 0 1 0 0 0 . 4 0 . 7 5 12 1 0 0 0 . 3 0 . 7 5 =见缸筒壁厚满足强度要求。  缸 的结构设计  （ 1） 缸体与缸盖的连接形式  缸体与缸盖常见连接方式有法兰连接式（图 4半环连接式（图 4 、螺 纹连接式（图 4f）  、拉杆连接式（图 4 、焊接式连接（图 4。  北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）  16 图 4见的缸筒和缸盖结构  缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。通过综合考虑，在此设计中，缸体端部与缸盖采取法兰连接的形式