機械原理課程設(shè)計說明書---一次性紙杯分杯器

1、<p>　　機械原理課程設(shè)計說明書</p><p>　　——一次性紙杯分杯器</p><p>　　院 系： 機電工程學(xué)院</p><p>　　專 業(yè)： 過程裝備與控制工程</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要3<

2、/b></p><p>　　Abstract4</p><p><b>　　第一章 前言5</b></p><p>　　1.1 機械設(shè)計課程的目的5</p><p>　　1.2 機械設(shè)計課程的任務(wù)5</p><p>　　1.3 機械設(shè)計課程設(shè)計的步驟5</p><

3、;p>　　第二章 設(shè)計簡介7</p><p>　　2.1 設(shè)計背景7</p><p>　　2.2 設(shè)計條件和要求7</p><p>　　2.3 擬設(shè)計思路7</p><p>　　第三章 設(shè)計方案對比選擇8</p><p>　　3.1 方案的擬定8</p><p>　　3.2 評

4、價方案表10</p><p>　　第四章 設(shè)計任務(wù)13</p><p>　　4.1一次性紙杯分杯器動畫仿真圖13</p><p>　　4.2設(shè)計原理14</p><p>　　4.3具體操作步驟14</p><p>　　4.4各部分原理圖及運動分析15</p><p><b>

5、;　　參考文獻17</b></p><p><b>　　致 謝18</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計針對現(xiàn)在家用飲水機飲用時所需紙杯拿取不便的問題，設(shè)計一種基于v型夾指機構(gòu)的一次性紙杯分杯系統(tǒng)。當(dāng)使用者按動系統(tǒng)按鈕時，通過v型夾的動作分離最下方的紙杯，使其落下以

6、提供使用。這樣既保證了紙杯拿取的便捷性，也確保其衛(wèi)生潔凈。該系統(tǒng)構(gòu)造簡單，造價低廉，具有一定的實用價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：v型夾指機構(gòu) 紙杯分杯 便捷性 衛(wèi)生潔凈</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Based on the problem of the inconvenience of tak

7、ing the paper caps out when using the water dispenser, this project designs a promoted v clamping device for fabricating a system to separate paper caps. When the user press the button of this system, it will divide the

8、paper cap at the bottom letting it drop down to provide use. This design can not only ensure the facility of getting the cap but also guarantee the clean of it. The system is simple in structure, low cost, which has cert

9、ain practica</p><p>　　Key words: v clamping device; separate paper caps; convenience; health and clean第一章 前言</p><p>　　1.1 機械設(shè)計課程的目的</p><p>　　機械原理課程設(shè)計是使學(xué)生較全面、系統(tǒng)掌握機械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，

10、是培養(yǎng)學(xué)生“初步具有確定機械運動方案，分析和設(shè)計機械的能力”及“開發(fā)創(chuàng)新能力”的一種手段。其目的是：</p><p>　　1）以機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計與擬定為結(jié)合點，把機械原理課程中分散于各章的理論和方法融會貫通起來，進一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識；</p><p>　　2）通過擬定機械運動方案的訓(xùn)練，使學(xué)生初步具有機構(gòu)選型與組合和確定運動方案的能力；</p><p&

11、gt;　　3）使學(xué)生在了解機械運動的變換與傳遞及力的傳遞的過程中，對機械的運動、動力分析與設(shè)計有一個較完整的概念；</p><p>　　4）進一步提高學(xué)生運算、繪圖、運用計算機和技術(shù)資料的能力；</p><p>　　5）通過編寫說明書，培養(yǎng)學(xué)生表達、歸納、總結(jié)和獨立思考與分析的能力。</p><p>　　1.2 機械設(shè)計課程的任務(wù)</p><p&

12、gt;　　機械設(shè)計的任務(wù)一般是設(shè)計一般機械的傳動裝置或簡單機械，此次課程設(shè)計主要是設(shè)計與生活和娛樂相關(guān)的簡單機械，為人們的生活帶來便利與樂趣。</p><p>　　其任務(wù)通常包括：對給定的設(shè)計要求進行分析，將總功能分解；制定機構(gòu)運動循環(huán)圖；設(shè)計實現(xiàn)各個分功能的機構(gòu)運動原理，構(gòu)成幾種運動方案，對各個運動方案進行對比和選擇；對選定方案中的機構(gòu)進行分析與設(shè)計，畫出機構(gòu)運動簡圖；對機構(gòu)進行必要的運動和動力分析。</

13、p><p>　　1.3 機械設(shè)計課程設(shè)計的步驟</p><p>　　任何一部新的機械都要經(jīng)過設(shè)計、研制、生產(chǎn)和使用等四個階段，其中設(shè)計階段通常分為機構(gòu)運動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，機構(gòu)運動設(shè)計是根據(jù)機械的設(shè)計任務(wù)和要求，擬定機械中各機構(gòu)的方案，利用機械原理課程的理論知識，對該機構(gòu)方案進行結(jié)構(gòu)分析、運動分析和動力分析，從而設(shè)計出滿足使用要求、經(jīng)濟可靠、運動性能和動力性能優(yōu)異的機構(gòu)。而結(jié)構(gòu)設(shè)計則是根據(jù)機械中

14、各構(gòu)件的工況參數(shù)和失效形式，選擇合理的材料，確定合理的幾何形狀和尺寸，繪制具體零件的工作圖、部件裝配圖和總裝圖。經(jīng)過審批投入試制，通過試驗考證后才能正式投入生產(chǎn)。因此，機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計是機構(gòu)運動設(shè)計后所進行的設(shè)計階段，是把具有發(fā)明創(chuàng)造性的機構(gòu)方案設(shè)計轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用機械的具體實施設(shè)計階段，而機構(gòu)方案設(shè)計是機構(gòu)運動設(shè)計的重要組成部分，機構(gòu)運動設(shè)計正是機械原理課程設(shè)計的主要任務(wù)。 機構(gòu)原理課程設(shè)計是在機械原理課程進行中或完成后集中進行的教

15、學(xué)環(huán)節(jié)，它是在教師指導(dǎo)下由學(xué)生獨立完成的。每個學(xué)生都應(yīng)明確課程設(shè)計的任務(wù)和要求，擬定設(shè)計計劃，保證設(shè)計進度、設(shè)計質(zhì)量，按時完成課程設(shè)計。在設(shè)計過程中，提倡獨立思考、深入鉆研，主動地、創(chuàng)造性地進行設(shè)計工作。要求設(shè)計態(tài)度嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不</p><p><b>　　第二章 設(shè)計簡介</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計背景</b><

16、/p><p>　　本次設(shè)計利用互聯(lián)網(wǎng)，對認(rèn)識的好友家人共98人進行了調(diào)查，其中擁有飲水機的人數(shù)為63人。大部分人都認(rèn)為使用飲水機的時候，特別是有客人來的時候，取用紙杯較為麻煩，而且長時間存放，用手取的時候也不夠衛(wèi)生潔凈?；诖蠹覍τ谌∮眉埍谋憬菪院托l(wèi)生性的要求，本次課程設(shè)計將設(shè)計一種一次性紙杯分離器，既保證取用時的便捷性，也確保其衛(wèi)生安全。</p><p>　　2.2 設(shè)計條件和要求<

17、/p><p>　　設(shè)計成品需外形美觀大氣，操作簡單，適用紙杯范圍廣，安全省力，出杯輕松，并且出杯率高，只要輕輕地摁下按鈕，紙杯就會落下一個至出杯卡口處，然后橫向取出即可。</p><p>　　1.產(chǎn)品原材料應(yīng)采用PC，ABS組成，具有抗沖擊，抗老化，阻燃，不發(fā)黃，可抗100萬次以上疲勞伸拉，經(jīng)久耐用，完全符合歐盟環(huán)保ROHS標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　2.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)應(yīng)全部

18、采用插拔式連接，易卸易裝易清洗。</p><p>　　3.固定紙杯裝置牢固，易放置紙杯。</p><p>　　4.下沉式按鈕設(shè)計，出杯率高。</p><p>　　5.設(shè)計可直接用螺絲固定于墻壁或櫥柜側(cè)面兩旁。</p><p><b>　　2.3 擬設(shè)計思路</b></p><p>　　本次設(shè)計針對

19、9盎司容量的一次性紙杯，需要在一摞紙杯（10-20個）中迅速分離一個以便使用。對于一次性紙杯的分離，首先要能在一摞紙杯中找到第一個或者最后一個紙杯，利用夾指機構(gòu)卡在其與剩余于紙杯之間，通過推動使其產(chǎn)生張力，從而達到分離紙杯的效果。此次擬設(shè)計兩種設(shè)計思路，一種是分離最上方的紙杯，另一種則是分離最下方的紙杯。</p><p>　　第三章 設(shè)計方案對比選擇</p><p><b>　　

20、3.1 方案的擬定</b></p><p><b>　　方案1：</b></p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　上圖這種自動取杯器，其特點是由取杯部件、底座和翠杯筒所組成，取杯部件包括固定支捧體和取杯推片，固定支律體垂直固定在底座上，其中有開口供杯子穿過，并在開口周緣有中空凸栓，取杯

21、推片有推桿和阻擋片形成環(huán)體，裝在固定支律體間隙內(nèi)，其前端彈贊頂?shù)衷诘鬃?，推桿內(nèi)緣對應(yīng)有凸塊，凸塊有斜端面，底座上有柱桿.按壓取杯推片，且利用凸塊的傾斜端面將相登合的杯子分離，而達到每次僅取出一紙杯，操作簡便。但是它不衛(wèi)生 容易把杯子擠癟，特別是擠癟后就得用手去暴力取出來，杯口對著地面有沒有較好的防護機構(gòu)，因而容易沾染灰塵細菌。</p><p><b>　　方案2：</b></p>

22、;<p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　上圖這種自動取杯器杯口朝上，主要運用的是夾指機構(gòu)，利用它的張開和閉合來控制杯子的自動取出，其具體的工作原理在進行運動分析的時候會做進一步詳細的分析，由于杯口朝上，夾指機構(gòu)裝在杯筒上，杯筒上面用蓋子蓋住，這樣杯子就處于一個非常干凈的環(huán)境中，而不用擔(dān)心灰塵的進入，就方案一來說，不存在把杯子擠癟的情況</p>

23、<p><b>　　3.2 評價方案表</b></p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　表3-1</b></p><p><b>　　方案2： </b></p><p><b>　　表3-2</

24、b></p><p>　　根據(jù)以上兩運動方案評價表3-1與3-2，可看出方案2要優(yōu)與方案1，故本設(shè)計采用方案2</p><p><b>　　第四章 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　4.1一次性紙杯分杯器動畫仿真圖</p><p><b>　　圖4-1</b></p><

25、;p><b>　　圖4-2</b></p><p><b>　　圖4-3</b></p><p><b>　　圖4-4</b></p><p><b>　　4.2設(shè)計原理</b></p><p>　　本研究設(shè)計的一次性紙杯分杯器，利用兩個稍加改進的V

26、型夾指機構(gòu)，通過一個豎直桿件的連接，一個夾持并控制紙杯杯身的機構(gòu)，另一個利用按鈕擠壓夾指機構(gòu)形成張角，彈開最下方的紙杯，以此構(gòu)成此一次性紙杯分杯器。此機構(gòu)的特點是滿足了廣大消費者的對一次性紙杯不易分離，且不夠衛(wèi)生的需求，使消費者在使用飲水機或其他飲料機構(gòu)時拿取紙杯變得更加便利，并保證杯口不被污染。</p><p>　　通過選用本方案中的元件，該一次性紙杯分杯器能夠快速從一摞紙杯中分離出將要使用的紙杯，并保證其衛(wèi)生

27、。其主要功能是實現(xiàn)一次性紙杯的半自動分離，便于拿取。</p><p><b>　　4.3具體操作步驟</b></p><p>　　1.使用者用手指輕輕按動按鈕，按鈕推動豎直桿件向前運動。</p><p>　　2.桿件的運動推動上部分運動系統(tǒng)中彈簧的收縮，彈簧使其左部V型夾指機構(gòu)向前移動，兩半圓片插入兩杯縫中，并使V型桿件張開一個張角，即將最下面

28、一個紙杯與上層紙杯分開。</p><p>　　3.桿件的運動同時也推動下部分運動系統(tǒng)中V型桿件的張開，使最下面的紙杯在自身重力的作用下掉落，達到分離紙杯的目的。</p><p>　　4.使用者手指松開，彈簧還原，裝置復(fù)位。</p><p>　　4.4各部分原理圖及運動分析</p><p>　　圖4-5是取杯器分離杯子的機構(gòu)，它由普通夾指機構(gòu)改

29、造而來，當(dāng)推桿向左邊運動時，兩夾指繞著固定銷轉(zhuǎn)動，而使夾指頭部兩環(huán)分別上下張開，從而達到將兩個杯子分開掉下的目的。</p><p><b>　　圖4-5</b></p><p>　　此處可以設(shè)推桿推程為x,單個夾指轉(zhuǎn)角為β，則：</p><p>　　tanβ=x/20 （式4-1）</p><p

30、>　　而單個夾指上升距離近似為：</p><p>　　H= 20sinβ/sin40° （式4-2）</p><p>　　H/x=cosβ/sin40° （式4-3）</p><p>　　當(dāng)x=5時，由上述關(guān)系可求得H=7.55.也就是說這時夾指會張開15毫米，足夠讓杯子掉下，而在此同時下面的夾杯

31、子機構(gòu)在按下按鈕之前的作用是讓杯子不會掉下，上面的夾指機構(gòu)張開將杯子分離后，下面兩環(huán)在水平夾指機構(gòu)的作用下向外拉開距離使得杯口能夠通過。</p><p>　　下面是對下部分機構(gòu)運動行程可行性分析：</p><p><b>　　圖4-6</b></p><p>　　同樣的，設(shè)推桿推程為x，夾指水平張角為β:</p><p>

32、;　　tanβ=x/20 （式4-4）</p><p>　　單個夾指近似水平移動距離為S=63.85*tanβ，則:</p><p>　　S/x=63.85/20=3.2 （式4-5）</p><p>　　當(dāng)x=5時，S=16,也就是說當(dāng)推桿前進5毫米時，夾指張開32毫米，而32+60=92顯然遠大于杯口直

33、徑75，因而杯子可以輕松掉下。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 鄭文緯,吳克堅.機械原理（第七版）.高等教育出版社,1997:21.</p><p>　　[2] 沈乃勛.機械原理課程設(shè)計.高等教育出版社,1998:02.</p><p>　　[3] 王國業(yè).pro enginee

34、r wildfire 5.0.機械工業(yè)出版社,2009:06.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，機械在日常生活中的運用已經(jīng)成為當(dāng)今應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無

35、處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握如何將所學(xué)的知識運用到身邊的環(huán)境中是十分重要的。 回顧起此次一次性紙杯分杯器課程設(shè)計，至今我們?nèi)愿锌H多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識，并學(xué)會了如何運用從未接觸過的PRO-E軟件來繪制三維動畫。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很