电动牙刷设计【优秀机械毕业设计论文】【有三维图】
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电动牙刷
设计
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机械
毕业设计
论文
三维
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文档包括:
说明书一份。28页，13300字。
开题报告一份。
三维图一份。
图纸共7张，如下所示：
A2-Butler.DWG
A2-Butler导光柱.DWG
A2-Butler按键.DWG
A2-Butler支架.DWG
A2-Butler牙刷头.DWG
A4-外壳.DWG
A4-电机.dwg
- 内容简介：
-
1 毕业论文 (设计 )开题报告 课题名称： 便携式净牙器 的设计 学生姓名： 学 号： 学 院： 专业年级： 指导教师： 职 称： 毕业论文 (设计 )起止时间 2 一 、 本课题来源及研究的目的和意义 源 自拟题目 究的目的和意义 牙刷是用于清洁 牙齿 的一种 刷子 。一般 刷牙 时都会在牙刷上加上 牙膏 清洁 牙齿 ,牙刷是人们日常生活的必备品。 人类祖先早有漱口，刷牙的习惯。在公元前 3000 年苏美人乌尔城邦的国王墓穴中就曾发现过清理口腔用的最早工具 牙棒，一支能 用上两个星期。在古希腊和罗马时代人们用动物骨灰做牙粉清理口腔，还有些原始部落用木炭、盐水、细砂、树枝来清理牙齿。将一端捣碎，做成刷状，用来清理牙缝及刷牙，称之为 一种天然牙刷，据科学家分析，这种树枝含氟及皂素，可预防蛀牙，并有止痛作用。 中国人在 2000 多年前就懂得保护牙齿的重要。史记仓公传中就批出引起龋齿的原因是 “食而不漱”。礼记中：“鸡初鸣，咸盥嗽”就说明人们已有了漱口的习惯。古人清理口腔和牙齿用手指和柳枝。敦煌壁画劳度叉头圣图中，画有一和尚，蹲在地上，左手持漱口水瓶，用右 手中指揩前齿。在唐代，人们用柳枝做成刷，蘸药水揩齿。宋代，有人主张每日早晚用柳枝揩牙两次，元代正式有 “牙刷”一词，郭玉诗中云： “南洲牙刷寄头日，去垢涤烦一金值。”元代社会上层人物用牙刷，一般人还是用柳枝，和中草药研制成的揩齿粉末刷牙，另据考古发现，我国 1000 多年前辽代古墓中出土了两支骨制牙刷柄。 1498 年，当一个新的世纪就要出现在人类的地平线上的时候，中国的皇帝发明了牙刷。一查纪元表， 1498 年是明孝宗治下，那就是说，是明朝孝宗皇帝发明了牙刷。那牙刷是用猪鬃镶嵌在骨头上制成的。牙刷一经问世，久经辗转 ，传到了欧洲，并在那里广受欢迎。然而，牙刷造价昂贵，只有王公贵族才能消受，一般大众只能一旁羡慕 2 。之后一直到了 19 世纪 30 年代，杜邦公司开始制造合成纤维（尼龙），用尼龙做刷毛的新一代牙刷才开始诞生，牙刷这时候才成了大路货，飞入寻常百姓家。可见我国比欧洲要早 600 多年就有了类似现代的牙刷。 在欧洲，牙刷是由英国皮匠威廉艾利斯于 1780 年在伦敦首先发明的。威廉艾利斯因犯煽动骚乱罪而被伦敦当局逮捕，随后又被投入臭名昭著的新门监狱。他和大多数囚犯不同，善于用自己的脑子思考问题。一天清晨，他正按通常的方式用 小布片擦洗自己的牙齿，一个念头突然闯进了他的脑海：假如用一把小刷子来刷牙齿，是不是比用布擦牙齿更方便也更有效呢？吃晚饭时，他将一根肉骨头偷偷装入口袋带回自己的囚室，又向一个挺友好的看守要了一些猪鬃。这天夜里，他把骨头磨成一根细棒，在上面钻了些小孔，然后将猪鬃一束束地插进小孔，并将它们修 3 剪整齐。就这样，世界上的第一把牙刷在监狱里诞生了。离开监狱后，艾利斯办起了自己的牙刷厂，他获得了很大的成功，因为人们都愿意用牙刷来代替原先的小布片。现在艾利斯创立的公司仍在生产牙刷。 二、本课题所涉及的问题在国内（外）的研究现 状 刷头的形状一般为方形和钻石型。方形刷头能有效清洁牙齿的每一个表面。钻石形这类刷头的末端较方形设计为尖，较容易深入口腔内清洁。牙刷具备任何形状的刷头，都能清洁牙齿，不过刷头的大小就必须需要综合考虑口腔大小、张口程度及个人习惯等因素。尽量使用小巧的刷头，以便能深入口腔深处，保证灵活转动，清洁后部牙齿。但并没有统一的标准。儿童口腔应选择符合其年龄的儿童牙刷。 刷毛的选择应软硬适中，或稍软的。但要注意，太软的刷毛易刷不干净。刷毛多用尼龙丝制成。可分为两种普通丝和杜邦丝。杜邦丝弹性较好，不容易 倒。磨毛处理 也很重要。刷毛在切割后，如果没有经过圆滑处理，容易因太过尖锐而造成伤害。把刷毛尖磨圆的磨毛牙刷，可防止这种伤害，对牙龈保护作用更强。 传统的牙刷一般都是直柄的，用起来较容易。弯曲手柄能深入口腔较难刷到的地方。弹性手柄据称能避免因牙刷压在牙龈上的力度过大而令牙龈受损。防滑手柄，避免刷牙时牙刷滑掉。其实没有任何一种刷柄设计具有特殊清洁牙齿功效。你可随自己的喜好选择。 牙刷每次刷牙后必须用清水把牙刷清洗干净并甩干，将刷头朝上置于通风干燥处。牙刷使用时间长了，刷毛积存细菌，不利口健康。因此，刷毛翻卷就必须更换了，至 少每 3个月更换一把牙刷。 喷雾牙刷 4 喷雾牙刷是雾化液体牙膏的工具，用喷雾牙刷刷牙时、它能把液体牙膏喷到牙齿上，喷雾牙刷分为手动喷雾 手动喷雾牙刷 手动喷雾牙刷 牙刷与电动喷雾牙刷。 手动喷雾牙刷就是在压缩瓶上加装了一只牙刷头，瓶体作为牙刷柄使用，压缩瓶的原理与我们常用的啫喱水瓶相似。手动喷雾牙刷的技术特征在于：在牙刷柄的压缩瓶内装有液体牙膏，在牙刷头上设有牙膏通道与喷口，喷口隐藏于牙刷毛丛中，液体牙膏从喷口喷出。在喷口处还设有一个软胶单向阀堵住喷口，软胶单向阀用于喷口的密封，防止细菌与口水进入牙膏通道内， 保证牙膏通道内的牙膏质量。 电动喷雾牙刷就是在其牙刷柄内装了一罐气雾挤牙膏，在牙刷头上设有牙膏通道与 电动喷雾牙刷 电动喷雾牙刷 喷口，喷口隐藏于牙刷毛丛中，在喷口处也设有一个软胶单向阀堵住喷口，气雾挤牙膏在气压的作用下顶动软胶单向阀从喷口喷出。打开电动牙刷后气雾挤牙膏会定时定量地喷到牙齿上，不管电动牙刷的刷毛如何抖动气雾挤牙膏都能完全与牙齿相接触并全面发挥功效。液体牙膏用完后可以再换一罐装进去。 电动牙刷 电动牙刷随着技术的改进分为很多种，一般的是靠震动旋转来清洁牙齿，还有一些高档的装有超声波仪器，靠脉冲 、喷水清洁牙齿。市面上卖几十元的普通电动 5 牙刷，只是单纯的震动、旋转，其频率和力度都很大，而且是固定的。超声波牙刷一般不会对牙齿和牙龈造成危害，而且能把牙齿清洗得非常干净，但很昂贵。 电动牙刷比较适合手功能有障碍的人，他们无法用牙刷对牙齿施力，因此电动牙刷比较适合此类人群使用，对于普通人，不特别推荐使用电动牙刷。 电动牙刷的刷毛是采用旋转运动的方式，所以需要在每个牙面上停留一段时间，要顾及到 3个牙面，才能达到清洁牙齿的目的，比较费时间。因此，使用电动牙刷时需要有足够的耐心，才能真正地清洁牙齿。如果只是把牙刷放 进嘴里，而不同步地进行上下移动，也不能彻底清洁牙齿的窝沟、牙龈沟和齿缝等特殊部位的病菌，同样会引发牙病。正确的使用电动牙刷确实具有清除牙菌斑、预防龋齿和牙周炎的作用，但这些作用和普通牙刷无异。电动牙刷只是改变了人们的刷牙方式，并不能完全代替洁牙的作用。只不过很多人在手动刷牙时，由于方式不当，刷牙力度过大，容易对牙齿和牙龈造成不必要的损伤，而电动牙刷可以减轻这种损伤，对牙床会起到按摩作用。但电动牙刷若使用方式不对，反而会对牙齿造成伤害。通常用普通的牙刷都是主动地上下刷，即竖刷。而电动牙刷震动频率和力度相对固定 ，旋转时在牙齿表面类似于横刷，对牙齿可能会造成一定的磨损，严重的可能引发牙周炎。如果牙齿本身就不太好，比如患有牙龈炎、牙周炎时，最好不要选择电动牙刷。 电动牙刷的频率和力度是固定的，由于儿童一时不能掌握合适的使用方法，容易损伤稚嫩的牙龈，使牙龈出现红肿等症状，同时还会使牙齿遭到剧烈的磨损，严重者还会引发牙周炎，导致牙齿脱落。儿童使用电动牙刷弊端多，应慎用！ 还有电动牙刷每分钟几千次甚至上万次的震动频率，可能会产生电滋波，会不会对人体产生不良影响，很难说。 三、课题的研究内容、目标及可行性分析 6 研究 的内容 (1)资料调研及分析，了解 牙刷 现状，掌握其国内外发展趋势 ； (2)从工作原理、工艺过程、关键机构等方面进行分析研究； (3) 通过试验测试性能达到最优 (4)电动牙刷结构 的设计：根据试验确定的最优参数，设计 牙刷结构 零件，进而完成 便携牙刷 的设计，分析 牙刷使用中 的故障，分析其原因，指出解决方案； (5)通过仿真动画及机构运动分析，验证 电动牙刷 机构的合理性； (6)分析可行性，提出初步方案； (7)对自己的工作进行总结，提出后续研发方向。 需要克服的问题 （ 1） 牙刷的耐用度，尤其是牙刷毛刷部分的 寿命，变形，如何使其能长时间使用 （ 2） 密封性能 （ 3） 经济性能 可行性分析 通过对本课题的熟悉和相关资料的查阅，我对本课题有了一个较全面的了解，掌握了现有平地机的 类型、工作原理和工作特点以及工作参数 ，并且获得了许多可供参考的数据。四年的大学学习和以往课程设计的经验，我已具备了机械原理，机械设计等方面的理论知识和实践经验，结合自己掌握的制图软件知识，可以在规定时间内完成本次毕业设计 设计目标 设计：其中含二维图（ 三维图（ 设计说明书一份。 四、完成本课题的工作方案及进度 计划 一：熟悉毕业设计任务，查阅有关资料，完成开题报告；（ 3 月 5 日至 3 月 12 日 ） 二：校内外调研，对查阅、调研资料分析总结，完成文献综述； （ 3 月 13 日至 3 月 18 日） 三： 优化各个系统并确定总体方案 ； （ 3 月 19 日至 3 月 25 日） 四： 电动牙刷 设计研究； （ 3 月 26 日至 4 月 3 日） 五：机具设计，绘制二维图 ,制作动画； （ 4 月 4 日至 5 月 4 号） 六：设计说明书整理完善；（ 5 月 4 日至 5 月 18 日） 七：答辩准备：打印图纸，说明书，答辩提纲，幻灯片制作。 （ 5 月 19 日至 6 月 3 日） 八： 答辩（ 6 月 8 日至 6 月 10 日） 五 . 参考文 献 7 1 赵雪松，任小中，于华 华中科技大学出版社 ,2009. 2 张有枕，张莉彦 清华大学出版社 3 楼应侯，孙树礼，卢桂萍 华中科技大学出版社 4 杨可桢，程光蕴，李仲生 五版） 2006. 5 梁鄂 水产专业出版社， 1979 6 田光辉，林红旗主编 模具设计与制造 北京大学出版社 7 俞芙芳塑料成型工艺与模具设计武汉：华中科技大学出版社， 2007 8 吴明友 控编程 化学工业出版社 2012 9 邓明等现代模具制造技术北京：化学工业出版社， 2005 10何铭新，钱可强，徐祖茂 高等教育出版社 2010 11 赵敏海，徐丽娟 用教程 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 2009 12 周建平 模具 术综述 中国科技信息， 2012 年（ 9） 13田绪东，管殿柱 维机械设计 012 14黄健求，王立涛，迟京瑞 制造技术基础 2013 指导教师审阅意见： 指导教师（签字）： 年 月 日 备注： 8 机械电气工程学院本科毕业设计 (论文 ) 题 目： 院 （系）： 专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2013年 6 月 1 摘 要 牙刷是用于清洁 牙齿 的一种 刷子 。一般 刷牙 时都 会在牙刷上加上 牙膏 清洁 牙齿 ,牙刷是人们日常生活的必备品。 人类祖先早有漱口，刷牙的习惯。在公元前 3000 年苏美人乌尔城邦的国王墓穴中就曾发现过清理口腔用的最早工具 牙棒，一支能用上两个星期。在古希腊和罗马时代人们用动物骨灰做 牙粉清理口腔，还有些原始部落用木炭、盐水、细砂、树枝来清理牙齿。将一端捣碎，做成刷状，用来清理牙缝及刷牙，称之为 一种天然牙刷，据科学家分析，这种树枝含氟及皂素，可预防蛀牙，并有止痛作用。 中国人在 2000 多年前就懂得保护牙齿的重要。史记仓公传中就批出引起龋齿的原因是 “食而不漱”。礼记中：“鸡初鸣，咸盥嗽”就说明人们已有了漱口的习惯。古人清理口腔和牙齿用手指和柳枝。敦煌壁画劳度叉头圣图中，画有一和尚，蹲在地上，左手持漱口水瓶，用右手中指揩前齿。在唐代，人们用柳枝做成刷，蘸药水揩 齿。宋代，有人主张每日早晚用柳枝揩牙两次，元代正式有 “牙刷”一词，郭玉诗中云： “南洲牙刷寄头日，去垢涤烦一金值。”元代社会上层人物用牙刷，一般人还是用柳枝，和中草药研制成的揩齿粉末刷牙，另据考古发现，我国 1000 多年前辽代古墓中出土了两支骨制牙刷柄。 1498年，当一个新的世纪就要出现在人类的地平线上的时候，中国的皇帝发明了牙刷。一查纪元表， 1498年是明孝宗治下，那就是说，是明朝孝宗皇帝发明了牙刷。那牙刷是用猪鬃镶嵌在骨头上制成的。牙刷一经问世，久经辗转，传到了欧洲，并在那里广受欢迎。然而，牙刷造价昂 贵，只有王公贵族才能消受，一般大众只能一旁羡慕 2 。之后一直到了 19世纪 30年代，杜邦公司开始制造合成纤维（尼龙），用尼龙做刷毛的新一代牙刷才开始诞生，牙刷这时候才成了大路货，飞入寻常百姓家。可见我国比欧洲要早 600多年就有了类似现代的牙刷。 在欧洲，牙刷是由英国皮匠威廉艾利斯于 1780 年在伦敦首先发明的。威廉艾利斯因犯煽动骚乱罪而被伦敦当局逮捕，随后又被投入臭名昭著的新门监狱。他和大多数囚犯不同，善于用自己的脑子思考问题。一天清晨，他正按通常的方式用小布片擦洗自己的牙齿，一个念头突然闯进了他的脑海 ：假如用一把小刷子来刷牙齿，是不是比用布擦牙齿更方便也更有效呢？吃晚饭时，他将一根肉骨头偷偷装入口袋带回自己的囚室，又向一个挺友好的看守要了一些猪鬃。这天夜里，他把骨头磨成一根细棒，在上面钻了些小孔，然后将猪鬃一束束地插进小孔，并将它们修剪整齐。就这样，世界上的第一把牙刷在监狱里 2 诞生了。离开监狱后，艾利斯办起了自己的牙刷厂，他获得了很大的成功，因为人们都愿意用牙刷来代替原先的小布片。现在艾利斯创立的公司仍在生产牙刷。 关键词 ： 电动 支架 有限元分析 is a on is a of In 000 hls in of - in of to of a to to is a of to of 000 to is of in of of of a of a on of to In in ai or go a to 000 in 3 498, a in on 1498 is is to is of in by of a it is is to 2. 0s of o as a of of it of as 00 a is by 780 of He of is at in he in a of an if a to he be a to to to a he a in be In in in up he to to a of is in 4 a 目 录 摘 要 . 1 目 录 . 4 第一章 绪论 . 6 刷的意义和特点 . 6 便携牙刷方案对比 . 6 要部件介绍 . 7 机 . 7 钮 . 9 控 部件 . 9 封原件 . 9 架设计 . 11 . 11 . 11 . 11 作原理和组成 . 15 工作原理 . 15 统 的基本组成 . 15 缺点 . 16 究的内容 . 17 第二章 电动牙刷 原理的设计 . 17 确技术要求 . 17 执行元件的配置确定及动作顺序 . 18 定 电动系统 主要参数 . 18 算和确定 电动机 主要结构尺寸 . 18 算 电动机 所需 功率 . 20 统图的拟定 . 20 动 回路方案 . 20 . 21 件的选型与设计 . 21 动机 的选择 . 21 选择 . 23 助元件及工作介质的选择 . 23 景展望 . 24 第三章 设计中的不足及要注意的问题 . 25 5 计中的不足之处 . 25 用 电动 系统要注意的问 题 . 25 参考文献 . 26 设计总结 . 27 6 第一章 绪论 验系统平台功能及其意义 中国人在 2000 多年前就懂得保护牙齿的重要。史记仓公传中就批出引起龋齿的原因是 “食而不漱”。礼记中：“鸡初鸣，咸盥嗽”就说明人们已有了漱口的习惯。古人清理口腔和牙齿用手指和柳枝。敦煌壁画劳度叉头圣图中，画有一和尚，蹲在地上，左手持漱口水 瓶，用右手中指揩前齿。在唐代，人们用柳枝做成刷，蘸药水揩齿。宋代，有人主张每日早晚用柳枝揩牙两次，元代正式有 “牙刷”一词，郭玉诗中云： “南洲牙刷寄头日，去垢涤烦一金值。”元代社会上层人物用牙刷，一般人还是用柳枝，和中草药研制成的揩齿粉末刷牙，另据考古发现，我国 1000 多年前辽代古墓中出土了两支骨制牙刷柄。 1498年，当一个新的世纪就要出现在人类的地平线上的时候，中国的皇帝发明了牙刷。一查纪元表， 1498年是明孝宗治下，那就是说，是明朝孝宗皇帝发明了牙刷。那牙刷是用猪鬃镶嵌在骨头上制成的。牙刷一经问世， 久经辗转，传到了欧洲，并在那里广受欢迎。然而，牙刷造价昂贵，只有王公贵族才能消受，一般大众只能一旁羡慕 2 。之后一直到了 19世纪 30年代，杜邦公司开始制造合成纤维（尼龙），用尼龙做刷毛的新一代牙刷才开始诞生，牙刷这时候才成了大路货，飞入寻常百姓家。可见我国比欧洲要早 600多年就有了类似现代的牙刷。 携牙刷方案对比 刷 的优点 式 牙刷 系统于二十世纪 90 年代中后期才正式进入实用化阶段。这类电控系统可分为：蓄压式电控系统、液力增压式电控系统和式电控系统。系统可实现在传统 牙刷 系统中无法实现 的功能，其优点有： a. 系统中的 牙刷 压力柔性可调，对不同工况可确定所需的最佳压力，从而优化 柴油机 综合性能。 b. 可独立地柔性控制 牙刷 正时，配合高的压力（ 20N80N ），可同时控制 微粒（ 在较小的数值内，以满足排放要求。 c. 柔性控制 牙刷 速率变化，实现理想 牙刷 规律，容易实现预和多次，既可降低柴油机 又能 保证优良的动力性和经济性。 7 d. 由电磁阀控制 牙刷 ，其控制精度较高，油路中不会出现气泡和残压为零的现象，因此在柴油机运转范围内，循环 牙刷 量变动小，各缸供油不均匀可得到改善，从而减轻柴油机的振动和降低排放。 由于系统具有以上的优点，现在国内外柴油机的研究机构均投入了很大的精力对其进行研究。比较成熟的系统有：德国 司的 统、日本电装公司的 统、意大利的 团的 统、英国的 司的 统等。 携净牙器主要部件介绍 图 1 为电控系统的基本组成图。它主要由电控单元、 电机 、 按钮 、电控 牙刷 器以及各种传感器等组成。低压泵将输入 电机 ， 电机 将加压送入油轨，油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节，油轨内的经过 密封件 ，根据机器的运行状态，由电控单元从预设的 中确定合适的 牙刷 定时、 牙刷 持续期由电液控制的电子 牙刷 器将喷入气缸。 机 电机 的供油量的设计准则是必须保证在任何情况下的柴油机的 牙刷 量与控制油量之和的需求以及起动和加速时的油量变化的需求。由于系统中 牙刷 压力的产生于过程无关，且 牙刷 正时也不由 电机 的凸轮来保证，因此 电机 的压油凸轮可以按照峰值扭矩最低、接触应力最小和最耐磨的设计原则来设计凸轮。 司采用由柴油机驱动的三缸径向柱塞泵来产生高达 135压力。该 电机在每个压油单元中采用了多个压油 凸轮，使其峰值扭矩降低为传统 电机 的 1/9 ，负荷也比 8 较均匀，降低了运行噪声。该系统中腔中的压力的控制是通过对腔中的放泄来实现的，为了减小功率损耗，在 牙刷 量较小的情况下，将关闭三缸径向柱塞泵中的一个压油单元使供油量减少。 日电装公司采用了一个三作用凸轮的直列泵来产生，如图 2 所示。该 电机 对油量的控制采用了控制低压有效进油量的方法，其基本原理如图 3 所示。 9 a 柱塞下行，控制阀开启，低压经控制阀流入柱塞腔； b 柱塞上行，但控制阀中尚未通电，处于开启状态，低压经控制阀流回低压腔； c 在达到供油量定时时，控制阀通电，使之关闭，回流油路被切断，柱塞腔中的被压缩，经出油阀进入油 轨。利用控制阀关闭时间的不同，控制进入油轨的油量的多少，从而达到控制油轨压力的目的； d 凸轮经过最大升程后，柱塞进入下降行程，柱塞腔内的压力降低，出油阀关闭，停止供油，这时控制阀停止供电，处于开启状态，低压进入柱塞腔进入下一个循环。 该方法使 电机 不产生额外的功率消耗，但需要确定控制脉冲的宽度和控制脉冲与 电机凸轮的相位关系，控制系统比较复杂。 钮 按钮 将供 电机 提供的分配到各 牙刷 器中，起蓄压器的作用， 统的供轨 按钮 如图 4 所示。它的容积应削减 电机 的供油压力波动和每个 牙刷 器由 牙刷 过程引起的压力震荡，使油轨中的压力波动控制在 5下。但其容积又不能太大，以保证有足够的压力响应速度以快速跟踪柴油机工况的变化。 统的泵的最大循环供油量为 600 按钮 容积为 94000 按钮 上还安装了压力传感器、液流缓冲器（限流器）和压力限制器。压力传感器向 供油轨的压力信号；液流缓冲器（限流器）保证在 牙刷 器出现漏泄故障时切断向 牙刷 器的供油，并可减小和 密封件 中的压力波动；压力限制器保证油轨在出现压力异常时，迅速将油轨中 的压力进行放泄。 从上述分析可见，精确设计 按钮 的容积和形状适合确定的柴油机是并不容易的。 控部件 电控 牙刷 器是式系统中最关键和最复杂的部件，它的作用根据 出的控制信号，通过控制电磁阀的开启和关闭，将油轨中的以最佳的 牙刷 定时、 牙刷 量和 牙刷 率喷入柴油机的燃烧室。 电控 牙刷 器的结构基本相似，都是由于传统 牙刷 器相似的 牙刷嘴、控制活塞、控制量孔、控制电磁阀组成，图 5 为 电控 牙刷 器结构图。在电磁阀不通电时，电磁阀关闭控制活塞 顶部的量孔 A ，油轨的压力通过量孔 Z 作用在控制活塞上，将喷嘴关闭；当电磁阀通电时，量孔 A 被打开，控制室的压力迅速降低，控制活塞升起， 牙刷 器开始 牙刷 ；当电磁阀关闭时，控制室的压力上升，控制活塞下行关闭牙刷 器完成 牙刷 过程。 10 控制了 牙刷 率的形状，需对其进行合理的优化设计，实现预定的 牙刷 形状。控制室的容积的大小决定了针阀开启时的灵敏度，控制室的容积太大，针阀在 牙刷 结束时不能实现快速的断油，使后期的雾化不良；控制室容积太小，不能给针阀提供足够的有效行程，使过程的流动阻力加大，因此对控制室的容积也应 根据机型的最大 牙刷 量合理选择。 控制量孔 A 、 Z 的大小对 牙刷 嘴的开启和关闭速度及 牙刷 过程起着决定性的影响。双量孔阀体的三个关键性结构是进油量孔、回油量孔和控制室，它们的结构尺寸对 牙刷 器的 牙刷 性能影响巨大。回油量孔与进油量孔的 功率 率之差及控制室的容积决定了 牙刷 嘴针阀的开启速度，而 牙刷 嘴针阀的关闭速度由进油量孔的 功率 率和控制室的容积决定。进油量孔的设计应使 牙刷 嘴针阀有足够的关闭速度，以减少 牙刷 嘴后期雾化不良的部分。 此外 牙刷 嘴的最小 牙刷 压力取决于回油量孔和进油量孔的 功率 率及控制活塞的端面面积。 这样在确定了进油量孔、回油量孔和控制室的结构尺寸后，就确定了 牙刷 嘴针阀完全开启的稳定、最短 牙刷 过程，同时就确定了 牙刷 嘴的稳定最小 牙刷 量。控制室容积的减少可以使针阀的响应速度更快，使温度对 牙刷 嘴 牙刷 量的影响更小。 但控制室的容积不可能无限制减少，它应能保证 牙刷 嘴针阀的升程以使针阀完全开启。两个控制量孔决定了控制室中的动态压力，从而决定了针阀的运动规律，通过仔细调节这两个量孔的 功率 系数，可以产生理想的 牙刷 规律。 由于系统的压力非常高，因此其 牙刷 嘴的喷孔截面积很小，如 司的 牙刷 嘴的喷孔直径为 6 ，在如此小的喷孔直径和如此高的压力下，流动处于极端不稳定状态，油束的喷雾锥角变大，雾化更好，但贯穿距离变小，因此应改变原柴油机进气的涡流强度、燃烧室结构形状以确保最佳的燃烧过程。 对于 牙刷 器电磁阀，由于系统要求它有足够的开启速度，考虑到预是改善柴油机性能的重要方式，控制电磁阀的响应时间更应缩短。关于电磁阀的研究已由较多的文献报道，本文不再对此进行分析。 封原件 密封件 是连接 按钮 和电控 牙刷 器的通道，它应有足够的 功率 减小流动时的压降，并使按钮 路系统 中的压力波动较小，能承受的冲击作用，且起动时中的压力能很快建立。各缸密封件 的长度应尽量相等，使柴油机每一个 牙刷 器有相同的 牙刷 压力，从而减少 发动机 各缸之间 牙刷 量的偏差。各 密封件 应尽可能短，使从到 牙刷 嘴的压力损失最小。 司的 密封件 的外经为 6内径为 日本电装公司的 密封件 的外经为 8内径为 3 11 架设计 架 的作用 支架再本系统中有着很重要的作用。支撑着很多的 按钮 路部件，要给这些部件提供称重，和稳定性。 稳定性是本系统的一个重要影响因素。 按钮 路的稳定性，能够防止泄露，防止元器件在工作过程中发生震动而松弛。 所有本系统中支架的设计至关重要。 架的结构设计 如下图所示为支架的设计结果 其主要功能为支撑 按钮 路部件，防止工作过程中产生震动，固定 按钮 路部件，使其在工作过程中稳定。 支架采用不锈钢板，厚度为 10 支架力学分析 限元介绍 本设计使用有限元方法对支架进行力学分析 12 在 数学中，有限元法（ 一种为求解偏微分方程边值问题近似解的数值技术。求解时对整个问题区域进行分解，每个子区域都成为简单的部分，这种简单部分就称作有限元。它通过变分方法，使得误差函数达到最小值并产生稳定解。类比于连接多段微小直线逼近圆的思想，有限元法包含了一切可能的方法，这些方法将许多被称为有限元的小区域上的简单方程联系起来，并用其去估计更大区域上的复杂方程。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连 子域 组成，对每一单元假定一个合适的 (较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件 (如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。 有限单元法是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法。它是 50年代首先在连续体力学领域 态特性分析中应用 的一种有效的数值分析。 方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。有限元法分析计算的思路和做法可归纳如下：物体离散化将某个工程结构离散为由各种单元组成的计算模型，这一步称作单元剖分。离散后单元与单元之间利用单元的节点相互连接起来；单元节点的设置、性质、数目等应视问题的性质，描述变形形态的需要和计算精度而定（一般情况单元划分越细则描述变形情况越精确，即越接近实际变形，但计算量越大）。所以有限元中分析的结构已不是原有的物体或结构物，而是同新材料的由众多单元以一定方式连接成的离散物体。这 样，用有限元分析计算所获得的结果只是近似的。如果划分单元数目非常多而又合理，则所获得的结果就与实际情况相符合。 架受力分析 本设计使用 块进行理学分析 13 选择不锈钢材料，点击应用，赋予材料。材料的泊松比为 许用应力为 下来需要对模型施加载荷，包括，约束和载荷。 先选取，支架下面两个螺丝空，固定，这样就成功将模型进行了约束，模拟现实中，底部固定的结构。 接下来需要对模型施加载荷，载荷分为压力，力等 支架在工作过程中主要收到如下力， 1 支撑压力表等部件 2 油笔部分 14 所有对支架进行如下载荷施加 选取圆面向下施加载荷 10N，在油笔处向下施加力载荷，如下图所示 载荷施加完毕，进入解析模块，首先需要对模型进行王哥划分。如下图，点击网格，右击进入设置界面，点击生成网格。可以设置网格质量。质量越高所划分的网格越细腻，但是更加耗费电脑配置。所有，在设置过程中，需要根据实际进行设计。 网格划分效果如上图所示。 最后进入运算模式。点击 件进入解析状态。最后得出应力 ，应变和位移三个结果。我们可以根据彩虹图进行评定。图中分别列出了支架在受力以后的最大应力部位， 15 最大位移部位。经过评定，位移值和应力值没有超过许用范围，支架能够保证正常工作。 动 传动的工作原理和组成 工作原理 电动 传动是以液体为工作介质，利用压力能来驱动执行机构的传动方式。 该装置工作台的 电动 系统是由油箱、过滤器、 电动 泵、溢流阀、节流阀、换向阀、 电动机 以及连接这些元件的 密封件 、接头等组成。 1）工作原理如下：电动机驱动 电动 泵经滤油器从油箱中吸油，油液被加压后 ,从泵的输出口输入 按钮 路 。油液经开停阀、节流阀、换向阀进入 电动机 ，推动活塞而使工作台左右移动。 电动机 里的油液经换向阀和回 密封件 排回油箱。 2）工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入 电动机 的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入 电动机 的油量减少，工作台的移动速度减少。由此可见，速度是由油量决定的。 动 系统的基本组成 1）能源装置 电动 泵。它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转 16 换成 电动 能，给系统提供压力油液。 2）执行装置 电动 机（ 电动机 、 电动 马达）。通过它将 电动 能转换成机 械能，推动负载做功。 3）控制装置 电动 阀（ 功率 阀、压力阀、方向阀等）。通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向。 4）辅助装置 油箱、 按钮 路、蓄能器、滤油器、 按钮 接头、压力表开关等 实现各种工作循环。 5）工作介质 电动 油。绝大多数 电动 油采用矿物油，系统用它来传递能量或信息。 动 传动的优缺点 电动 传动能得到如此迅速的发展和广泛的应用，是由于它与机械传动、电气传动、气压传动相比，具有以下优点： 1）单位功率 的重量轻，即在输出同等功率的条件下，体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑、动态特性好等如轴向柱塞泵的重量只是同功率直流发电机重量的 10% 20%，前者的外形尺寸只有后者的 12% 13%。 2） 电动 传动能方便地实现无级调速，并且调速范围大。 3） 电动 传动装置工作平稳、反应快、冲击小、能快速启动制动和频繁换向。 4） 电动 传动装置的控制、调节比较简单，操纵比较方便、省力，易于实现自动化。当机、电、液配合使用时，易实现较复杂的自动工作循环。 5） 电动 传动易获得很大的力和转矩，可以使传动结构简单。 6） 电动 系统易于实 现过载保护，同时，因采用油液作为传动介质，相对运动表面键能自行润滑，故元件的使用寿命长。 7）由于 电动 元件已实现了标准化、系列化和通用化，所以 电动 系统的设计、制造和使用都比较方便， 电动 元件排列布置以具有较大的机动性 电动 传动的主要缺点： 1） 电动 传动是以液体为工作介质，在相对运动表面间不可避免要有泄漏，同时，液体又不是绝对不可压缩的，因此不宜在传动比要求严格的场合采用。 2） 电动 传动在工作过程中有较多的能量损失，如摩擦损失、泄漏损失等，故不宜于远距离传动。 3） 电动 传动对油温的变化比较敏感，油温变化会影响 运动的稳定性因此，在低温 17 和高温条件下，采用 电动 传动有一定的困难。 4）为了减少泄漏， 电动 元件的制造精度要求较高，因此， 电动 元件的制造成本较高，而且对油液的污染比较敏感。 5） 电动 系统故障的诊断比较困难，因此对维修人员提出更高的要求，即需要系统的掌握 电动 传动的理论知识， 电动 具有一定的实践经验。 6）随之，、高速、高效率和大 功率 化， 电动 元件和系统的噪声日益增大，这也是需要解决的问题。 究的内容 (1)确定整体方案及拟定 电动 系统图 (2)确定 电动 系统参数，选择 电动 元件 电动 泵的选择 电动机 的选择 电动 控制阀的选择 油箱及工作介质的选择 第二章 电动 系统功能原理的设计 确技术要求 1）本机是通过 电动 传动系统将棉花进行进而捆扎的机械，结构布局是立式的，能够在室内或室外全天候的工作，对环境工作要求不高。 18 2）本机的 电动 驱动机构的运动形式是直线往复运动，能够平稳的工作。 3）本机通过 电动 传动系统的控制能够平稳的工作，通过手动控制能够快速启动制动。 4）本机经济性好，投资费用小，运行耗能低，且维修费用较少，对防尘，防寒要求不高，安全性能好。 捆扎机的技术要求式设计 电动 系统的依据和出发点，已知的数据如下表： 参数名 数值 压缩后的棉花块长度 压缩后的棉花块宽度 压缩后的棉花块厚度 电动机 主工作腔压力 最大负载力 电动机 最大速度 350505005s 执行元件的配置确定及动作顺序 本机的执行元件在运行过程中的运动形式是往复直线运动，尺寸和质量比较小，安装简单，因此选用 电动机 中的单杆活塞缸。 本机的动作顺序是启动时从原位先快进，然后达到工进，然后制动。往返时从停留位置快推到原位。 定 电动 系统主要参数 算和确定 电动机 的主要结构尺寸 单杆活塞缸的主要结构尺寸，设计如下： 无杆腔为主工作腔，则， 1=D 2/4 (D 24 式中 主工作腔压力， 19 回油腔压力（背压力）， 无杆腔的有效面积， 电动机 有杆腔活塞的有效面积， D d 电动机 活塞（缸筒）内径、活塞杆直径， m; 电动机 的最大负载力， N; 电动机 机械效率，一般取 通常， 电动机 以无杆腔作为主工作腔，即活塞杆受压工作，活塞面积为 P 1(F 2) 运用此公式确定缸的尺寸时，须事先确定 d 与活塞直径 径比 =d/D 可按压力来取。 表 1 按压力选取 =d/D 压力 / 杆径比 =d/D )1(4221 m） 因为 设计压力 10 表 2 电动 系统背压力 则根据表 2可选杆径比 =d/D=取 =d/D=0 于该系统比较简单，属于一般轻载节流调速，则 系 统 结 构 情 况 背 压 力 用节流阀的回路节流调速系统 中 电动 系统背压力数值应放大 50%100% 用调速阀的回路节流调速系统 回有路上有背压阀的系统 采用辅助泵补油的闭式回路 20 背压力 电动机 机械效率 代入式 ，可得 D= d=42据 电动 工程式设计手册，查的可知，可选取 01动机 ，缸径 3塞杆直径 5大行程为 750合要求。 算 电动机 所需 功率 电动机 的最大 功率 中 A 电动机 的有效面积， m2 电动机 的最大速度 则， 10s =s 动 系统图的拟定 动 回路方案 1)方向控制与调速方式方案的拟定 方向控制方案的拟定，此装置是做简单的往复直线运动，则采用标准的普通换向阀进行换向即可，此机构采用三位四通手动换向阀。 调速方式方案的拟定，此装置功率较小，负载变换不大，速度变化小，因此，采用节流调速。 2）油路的循环形式 由于此系统选用了节流调速方式，则系统必然为开始循环系统。 3）动力源方案的拟定 电动 系统的工作介质完全由 电动 源提供， 电动 源的核心是 电动 泵。 电动 源型式与调速方案有关，此系统采用节流调速方案，则只能采用定量泵作为 电动 源。 4）压力控制方案的制定 电动 系统的工作压力必须与所承受的负载相适应。对于定量泵供油的节流调速系统， 21 系统应采用溢流阀与 电动 泵相连进行恒压控制。 综上所述，本系统的主要回路部分是 进油路节流调速回路以及回油路的平衡回路。 理草图的绘制 由图可知，当换向阀处于（ a）位置时，系统处于停车状态，处于（ b）位置时，系统启动 电动机 带动工作台工作，处于（ c）位置时 电动机 往回收缩。因此可见，通过换向阀，可以改变压力油的通路，使 电动机 不断换向以实现工作台的往复直线运动。在回油路设置顺序阀与单向顺序阀，当回油路的油 电动 力小于 序阀处于关闭状态；当油 电动 力大于顺序阀设定的压力值时，顺序阀才会打开，这种设置可避免活塞杆在向下运动的过程中由于压板重力而失控，增加了设备 的安全系数。 件的选型与设计 选择 电动 元件时一般应考虑以下问题： 应用方面的问题，如主机的类型、原动机的特性、环境情况、安装形式及外形连接尺寸、货源情况及维护要求等。 系统要求，如压力和 功率 的大小、工作介质的种
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