机械创新设计

1、机械创新设计课程作业题 目：冬枣大小挑选器的设计院 （部）：机电工程学院专 业： 机械工程及自动化班 级：机械111-113小 组： 2组姓 名： 高辉 牛春晓 杜强 兰克峰 侯龙涛 王丰苏腾腾 裴志伟 张鲁军指导教师：周海涛目录摘要1 前言 1.1 冬枣大小挑选器的技术背景及研究意义1.2冬枣大小挑选器的发明内容1.3冬枣大小挑选器的具体实施方法2.冬枣大小挑选器原理方案设计 2.1功能分析 2.2功能分解 2.3功能求解 2.4原理方案 2.5方案评选 2.6评价目标 3 机构设计 3.1机构的选型3.2机构方案评价3.3机构的构型4 结构设计 4.1整体结构的设计4.2工作表面及尺寸设计

2、4.3材料的设计5 结论 6谢辞 参考文献 附件 摘 要波动斜漏管式冬枣大小挑选器，是由支架、飞轮、偏心轴、联杆、减速机、电机、转轴、储枣箱、短轴、斜漏斗、波纹管、漏管、支撑块、分类箱组成的，其特征在于：支架放置在地上，电机安装在支架上，电机通过减速机与飞轮连接在一起，偏心轴安装在飞轮上，偏心轴上安装有联杆，联杆通过转轴安装在储枣箱上的耳板上，储枣箱还通过短轴安装在支架上，斜漏斗安装在储枣箱的前端，波纹管安装在斜漏斗的前端，漏管安装在波纹管的前端，漏管的漏枣口朝下，支撑块安装在地面上，支撑着漏管，分类箱放置在漏管漏枣口下的地面上。该发明的有益之处是使冬枣可按从小到大依次掉落到下面的分类箱中，从

3、而实现冬枣的大小自动分类。关键词：冬枣大小挑选机；波动斜漏管式；冬枣大小自动分类ABSTRACTWave inclined pipe leakage dongzao size selection, is made up of stents, flywheel, eccentric shaft, connecting rod, reducer, motor, shaft, jujube storage box, short axis, inclined funnel, corrugated pipe, pipe leakage, support block, FenLeiXiang, whose

4、 character is: the stent is placed on the ground, the motor installed on the bracket, the motor through reducer and flywheel together, eccentric shaft is installed on the flywheel, eccentric shaft are installed on the connecting rod, connecting rod through a rotating shaft is installed on the jujube

5、 storage box on the ear plate, jujube storage box by short shaft installed on the bracket, inclined funnel installed in the front of the jujube storage box, corrugated pipe installed in the front end of inclined funnel, leaking pipe installation, in the front of the corrugated pipe, drain pipe leaka

6、ge of jujube mouth down, support block installed on the ground, support the pipe leakage, FenLeiXiang placed in mouth of pipe leakage date under the ground. The benefits of the invention is to make dongzao can press since the childhood, in turn, drops into the FenLeiXiang below, so as to realize the

7、 size of the steps of automatic classification.Key words: dongzao size selection of machine; Fluctuations in inclined pipe leakage; Dongzao size automatic classification1前 言1.1冬枣大小挑选器的技术背景及研究意义近年来，随着种植面积的逐步扩大，冬枣逐步成为人们秋末冬初最常吃的的一种水果。冬枣的外形特点是圆形，大小差别很大。冬枣在被摘下树时，一般采用抽打的方式，将大的和小的混在一起，这时就需要将大枣和小枣进行分开，以便出售时

8、获得更好的经济效益。现在，一般是人工进行大小挑选，劳动强度很大，迫切需要一种能够进行自动分拣的设备，但目前没有该类装置。本发明涉及一种波动斜漏管式冬枣大小挑选器，具体地说是应用一只电机带动的储枣箱进行波动，让冬枣在宽度不同的漏管中按从小到大依次漏到分类箱去的一种设备，属于农业自动化设备领域。1.2冬枣大小挑选器的发明内容针对上述不足，本发明提供了一种波动斜漏管式冬枣大小挑选器。本发明是通过以下技术方案实现的：波动斜漏管式冬枣大小挑选器，是由支架、飞轮、偏心轴、联杆、减速机、电机、转轴、储枣箱、短轴、斜漏斗、波纹管、漏管、支撑块、分类箱组成的，其特征在于：支架放置在地上，电机安装在支架上，电机通

9、过减速机与飞轮连接在一起，偏心轴安装在飞轮上，偏心轴上安装有联杆，联杆通过转轴安装在储枣箱上的耳板上，储枣箱还通过短轴安装在支架上，斜漏斗安装在储枣箱的前端，波纹管安装在斜漏斗的前端，漏管安装在波纹管的前端，漏管的漏枣口朝下，支撑块安装在地面上，支撑着漏管，分类箱放置在漏管漏枣口下的地面上。该发明的有益之处是在电机的工作下，储枣箱上下颠簸，使冬枣通过斜漏斗进行漏管，在漏管的作用下，冬枣可按从小到大依次掉落到下面的分类箱中，从而实现冬枣的大小自动分类。1.3冬枣大小挑选器的具体实施方法波动斜漏管式冬枣大小挑选器，是由支架1、飞轮2、偏心轴3、联杆4、减速机5、电机6、转轴7、储枣箱8、短轴9、斜

10、漏斗10、波纹管11、漏管12、支撑块13、分类箱14组成的，其特征在于：支架1放置在地上，电机6安装在支架1上，电机6通过减速机5与飞轮2连接在一起，偏心轴3安装在飞轮2上，偏心轴3上安装有联杆4，联杆4通过转轴7安装在储枣箱8的耳板上，储枣箱8还通过短轴9安装在支架1上，斜漏斗10安装在储枣箱8的前端，波纹管11安装在斜漏斗10的前端，漏管12安装在波纹管11的前端，漏管12的漏枣口朝下，支撑块13安装在地面上，支撑着漏管12，分类箱14放置在漏管12漏枣口下的地面上。在工作时，使用人员将采摘的冬枣倾倒在储枣箱8内，电机6转动，通过联杆4带动储枣箱8上下颠簸，使冬枣通过斜漏斗10进入波纹管

11、11，然后依次进入漏管12，漏管12上由窄到宽的漏枣口使大小不同的冬枣或滚过去或漏下去，最后直径较大的冬枣滚落到最外端的分类箱14中，实现了由小到大的自动分拣。附图如下：图1.1整体结构的正等测图图1.2漏管的结构图附图说明图1.1为该发明整体结构的正等测图，图1.2为漏管的结构图。图中：1、支架，2、飞轮，3、偏心轴，4、联杆，5、减速机，6、电机，7、转轴，8、储枣箱，9、短轴，10、斜漏斗，11、波纹管，12、漏管，13、支撑块，14、分类箱。2原理方案设计波动斜漏管式冬枣大小挑选器结构简单，使用方便，危险系数低且易于制造。2.1功能分析采用“黑箱法”黑箱不同规格的枣规格较大的冬枣中等规

12、格的冬枣规格较小的冬枣其他部分总功能：分离大小2.2工作原理分析波动斜漏管式冬枣大小挑选器需实现不同规格大小的冬枣分类，保证挑选出的冬枣大小一致。机器工作时，电机通过减速器与飞轮相连，偏心轮安装在飞轮上，储枣箱通过短轴与飞轮相连。储枣箱随着飞轮的转动而上下颠簸，使冬枣通过斜漏斗在漏管的作用下，按照规格大小，一次落到下边的分类箱中，从而实现冬枣的自动分类。2.3功能分解人工间歇控制 人工间歇控制机器自动筛选人力搬运、清点2.4功能求解探求各功能元解并列出形态学矩阵综合表，如表2.1所示。表2.1 挑选器的形态学矩阵综合表功能元解功 能 元1234A动力传递齿轮传动链传动带传动蜗杆传动B往复运动偏

13、心轴偏心轮凸轮C运动调节离心调速飞轮D储枣器箱式盒式袋式E动力源电动机汽油机柴油机气动马达可能组合的方案数N为 N4×3×2×3×4288 考虑到机器工作的环境及所需要的平稳性与操作性的要求，以及工作强度等等，故初步选择以下两种方案。 方案一：电动机带传动飞轮偏心轴连杆机构 方案二：电动机齿轮传动飞轮凸轮2.5方案评价 采用评分法进行评价。 挑选器大概有5个评价目标，且依次为运行平稳性、操作可行性、经济性、寿命、维修性。下表为评分标准。表2.2 评分标准12345678910差较差勉强可用可用中良较好好优理想下表为挑选机各评价目标及加权系数比较表2.3

14、挑选机评价目标及加权系数比较评价目标运行平稳性操作可行性经济性寿命维修性加权系数0.30.30.20.10.12.5.1对各评价目标评分对两种方案的各项性能进行评分，如下表所示。表2.4 三种方案的性能评分评价目标方案一方案二运行平稳性98操作可行性99经济性99寿命98维修性982.5.2按加权计分法求各方按总分方案一：N9×0.39×0.39×0.29×0.19×0.19方案二: N8×0.39×0.39×0.28×0.18×0.18.5因为方案一总分高于方案二,所以选择方案一为最佳方案。2

15、.6 评价目标1）评价目标即评价准则。产品和技术方案的评价目标包含三方面的内容：技术评价，通常包括产品的工作性能指标、加工装配工艺性、使用维护性、技术的先进性等内容。经济评价，主要包括成本、利润、投资回收期等内容。社会评价，一般包括方案实施的社会影响、市场效应、节能、环保、可持续发展等内容。2)评价目标树为了对各评价目标的重要程度有比较清晰的认识，可以把评价目标看成一个系统，依据系统可以分解的原则，把产品的总目标分解为一级、二级等子目标，形成目标分析的倒置树状结构，称为评价目标树。冬枣大小挑选器的评价目标树如图所示3)评价方法工程上用于方案评价的评价方法有很多，有淘汰法、各项计分法、技术经济评

16、价法、综合评价法、价值工程评价法、模糊评价法等。A：下面采用模糊法进行目标评价：（1） 确定评价标准为优中差。模糊评价表达集合的形式为 V=，简化表达为 V=0.25，0.30，0.45上式说明性能对优，中，差的隶属度分为25,30,45，对差的从属程度最高。冬枣大小挑选器性能评价如下表：冬枣大小挑选器性能评价表评价因素评价等级方案一方案二方案三价格（)低中高准确度()高低中维修性()易一般难寿命()中低高外观()优 中差效率()高低中（2） 对比方案进行模糊评价评价目标集V=，评价集=X,，=忧，中，差由综合评价集为=0.45，0.30，0.25=0.25，0.45，0.30=0.45，0.

17、30，0.25=0.30，0.45，0.25=0.25，0.30，0.45=0.25，0.45，0.30由目标树可以得出，经济性的权重为0.25，性能性权重为0.69，被分解为准确度，维修性，寿命，效率，权重分别为0.18 ，0.21 ，0.23 ，0.19，社会性权重为0.03，则加权系数矩阵A为A=0.18 ，0.21 ，0.23 ，0.19，0.03三个评价的模糊矩阵如下 ： = = = 各方案的综合模糊的评价隶属度矩阵为根据各方案的综合模糊评价结果可知方案一最优B：下面采用评分法进行目标评价：评分法 评分法是用分值大小作为衡量方案优劣的尺度，用分值对方案进行定量评价的一种方法。对于多个

18、评价目标的系统，应先对各目标分别评分，经加权计算求得总分后再进行评价。理想评分值可设为10分（或5分），评分标准可参考下表。评分标准（5分制）012345不能用差可用良好优用评分法对三种冬枣大小挑选器方案进行性能比较。三种冬枣大小挑选器性能及加权系数，见下表：三种冬枣大小挑选器性能及加权系数表性能经济性性能性社会性加权系数0.250.730.02方案一300044方案二400033方案三500023评价过程如下：1）确定评价目标r=经济性，性能性，社会性2）确定各评价目标的加权系数g=(g1,g2,g3)=(0.25,0.73,0.02)3）确定评价标准根据冬枣大小挑选器的合格要求制定出冬枣大

19、小挑选器的特性参数评价分值表如下：评价分值表评分分值特性参数经济性（元）性能性社会性010000001800011260002 23400033430004452000554）对三种发动机按评价根据表进行评分得出评分值矩阵5) 求各方案的总分，并进行比较，分值高者为优。方案一的总分为：0.25x4+0.73x4+0.02x4=4方案二的总分为：0.25x3+0.73x3+0.02x3=3方案三的总分为：0.25x2.5+0.73x2+0.02x3= 2.145所以得出的结果为方案一最优2.6原理方案简图3机构设计机构形式设计具有多样性和复杂性，满足同一原理方案的要求可采用或造不同的机构类型。在

20、进行机构形式设计时，除满足运动形式、运动规律或运动轨迹要求外，还应遵循机构尽可能简化、尽量缩小机构尺寸、应使机构具有较好的动力学特性的原则。在冬枣大小挑选器中，电动机输出轴的运动为转动，经过速度变换后，执行机构原动件的运动形式亦为转动3.1机构的选型 由机器功能设计所需可知，应使机构具有往复移动的运动形式，因此提出以下几种执行机构类型可供选择。表3.1 执行机构运动形式、机构类型及应用举例执行机构运动形式机构类型应用实例往复移动曲柄滑块机构锻压机、冲床移动动导杆机构缝纫机挑针机构齿轮齿条机构印刷机构移动凸轮机构配气机构楔块机构压力机、夹紧装置螺旋机构千斤顶、车床传动机构偏心轮机构机械开关等3.

21、2机构方案评价3.2.1评价指标和评价体系满足上述要求的机构有很多，因此需要对这些方案从运动性能、工作性能及动力性能方面进行综合评价，最终选出最优方案。下表列出了机构方案评价指标及其具体项目表3.2 机构方案评价指标及其具体项目评价指标工作性能A动力性能B经济性C运动性能D结构紧凑E具体项目1. 效率高低；2. 适用范围1. 承载能力；2. 传力特性；3. 振动、噪声1. 加工难易；2. 维护方便性；3. 能耗大小1. 效率高低；2. 使用范围4. 尺寸；5. 质量；6. 结构复杂性3.2.3典型机构的性能、特点和评价表3.3 典型机构的性能和评价性能指标具体项目评价连杆机构齿轮齿条机构移动凸

22、轮机构工作性能A1. 效率高低；2. 使用范围一般较大高较小高较小动力性能B1. 承载能力；2. 传力特性；3. 振动、噪声较大一般较大较大较好较小较小较小较小经济性C1. 加工难易；2. 维护方便性；3. 能耗大小易较方便一般难较麻烦一般难较麻烦一般运动性能D1. 运动规律、运动轨迹；2. 运转速度、运动精度只能达到有限精确位置较低一般做定传动比转动或移动高能达到任意精确位置较高结构紧凑E1 尺寸；2 质量；3 结构复杂性较大较小复杂较小一般简单较小较大一般续表3.3 典型机构的性能和评价 结合冬枣大小挑选器的性能要求和适用人群已经上表数据分析比较后初步选定连杆机构。下图为连杆机构的运动简图

23、图3.1连杆机构的运动简图3.3机构的构型为了使机器的用户体验和工作性能及操作体验更加完善，经过讨论决定添加其他基本机构进行组合，充分利用各自的良好性能，改善其不足。经过小组讨论与分析，决定使用减速器和飞轮来调节运动速度，具体构型方式如下：采用串联式组合，将电机安装在支架上，电机通过减速机与飞轮连接在一起，偏心轴安装在飞轮上，偏心轴上安装有联杆，联杆通过转轴安装在储枣箱的耳板上，储枣箱还通过短轴安装在支架上。4结构设计4.1整体结构的设计冬枣大小挑选器的是依靠储枣器上下颠簸，使冬枣滚动进入连接储枣器的一根斜漏管，并通过漏管上开的三个直径不同的洞来实现将冬枣分为规格较大、规格中等和规格较小的三种

24、枣，并分别置于漏口下盒子中。初步拟定外观结构如下图所示4.2工作表面及尺寸设计 为了保证冬枣可以顺利滚动进入漏管实现自动分拣，因此要尽量减小冬枣与工作表面的摩擦力大小。因此尽量保证储枣器、漏管的内表面光，为了使冬枣顺利滑落，可以在漏管与储枣器连接处，添加一个漏斗式装置，并在漏管上方改加波纹，尽量使进入管内的冬枣分离，依次滑落。考虑到生产生活需要，初步设定储枣箱为长80厘米，宽50厘米，高30厘米的长方形器皿，为保证一定坡度所以设置支架高为1米，同时为了增加冬枣在漏管内的行程保证冬枣分选的质量，建议漏管直径为8公分，长1.5米。自靠近储枣器一端的底部算起1米处设置第一个漏口，长10公分，宽2公分

25、，隔5公分设置第二个漏口。第二个漏口长10公分，宽4公分。5公分距离之后为第三个漏口，长十公分，宽6公分。其余冬枣有漏管低端出口漏出。依次在每个漏口下方放置收集不同规格冬枣的纸箱。下图为波动斜漏管式冬枣大小挑选器的整体结构简图。图4.1挑选器整体结构简图4.3材料的设计 在机械设计中可以选择的材料种类很多，不同的材料有不同的性能，不同的材料对应着不同的加工工艺，在波动斜漏管式冬枣大小挑选器的设计中，考虑到冬枣是一种供人们食用的东西，所以应使用健康无毒的材料作为挑选机的材料。同时考虑到耐用性和重量等因素，经过小组讨论初步拟定支架等支撑部件使用铸铁制作。储枣器可以考虑不锈钢材料。泄露管波纹部分采用软塑料，其余部分可用硬塑料，质量轻便于拆卸。5结 论 为期一周的课程设计已经过去，这一个星期忙碌与收获是我们全组人员所不能忘记的。在这次课程设计中我们有总结有争吵，但是大家最后都还是一笑而过。继续一同努力总结方案。我们也深深地知道，这次的设计中还是有很多的缺点和不足，最明显的地方就是我们对于一些设计原理的不理解。此外前期知识掌握不牢靠也成为了我们的绊脚石。但是这些困难我们也都一一度过，走到今天。 本来以为这次机