机械原理课程设计说明书

机械原理课程设计任务书、说明书

课题名称： 电动洗杯机 专业班级： 10级机电02班 学生学号： **********、********** 、********** 学生姓名： 彭旋、孙刚、高阳 学生成绩： 指导教师： *** 课题工作时间： 9月3日至9月14日

武汉工程大学

目录

1、课程设计任务书………………………………… 6 1.1工作原理及工艺动作过程………………… 6 1.2所选机构的运动分析与设计………………… 7

2、机构选型与机构评价…………………………… 9

3、洗杯机的构件及原始数据…………………………… 10

4、小结 ………………………………………………… 15 5、运动分析……………………………………………… 17 6、参考文献……………………………………………… 18 7、心得体会……………………………………………… 20

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前言

机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及应用计算机对工程实际中各种机构进行分析和设计能力的一门课程。其基本目的在于：

（１）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。

（２）使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。 （３）使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。

（４）通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。

（5）培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题能力和创新能力。

机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、飞轮机构凸轮机构）进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮；或对各机构进行运动分析。学习过程中的一个重要实践环机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统

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设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。

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摘要

该设计为电动式自动洗杯机，其用途在于清洗杯子的底部和内壁。该设计主要用于清洗直筒式各种材质的杯子（底部口径4cm—8cm，深度为10cm—20cm）。

设计采用电机驱动、手持清洗，结构简单、清洗方便。主要适用于家庭、酒吧、饭店等场所。

关键词：电动 洗杯机 半径可调 内壁清洗。

Abstract

The design for automatic electric cup washing machine, its purpose is to clean the bottom of the cup and the inner wall. The design is mainly used for cleaning the straight tube of various materials ( 4cm, 8cm cup bottom diameter, depth of 10cm - 20cm ).

Design driven by the motor, a hand-held cleaning, simple structure, convenient cleaning. Mainly applicable to the family, bars, restaurants and other places.

Key words: electric cup washing machine radius adjustable inner wall cleaning.

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第一章 课题设计任务书

1.1 工作原理及工艺动作过程

由于杯子在我们日常生活中使用广泛，但长时间的使用容易在杯子底部留下水垢，需要清洗。普通的浅底杯清洗比较轻松，但深筒杯清洗就比较吃力，而且很难将底部和内壁清洗干净。考虑到这点，开始选择机械原理课程设计题目时，经过本小组成员的讨论，我们确定了课程设计的题目是电动洗杯机。我们最初的构想来自生活中的雨伞，通过观察雨伞的自由收缩，我们决定设计一个可以适应杯子的电动洗杯机。电动洗杯机采用曲柄滑块机构进行设计（简图如前页所示），通过调节滑块的位置的来改变海绵刷张开的半径，以此来适应杯子的大小，然后固定滑块，打开电机电源，电机轴旋转带动毛刷旋转，从而达到清洗杯子内壁和杯底的目的。

调节滑块位置 改变海绵刷张开 半径，与杯子适应 固定滑块 打开电源开关 滑块 长杆 联动主轴 板上附海绵 图1.1.1 电动洗杯机简略主视图 6

1.2所选机构的运动分析与设计 1.2.1 对心曲柄滑块机构运动分析

由图可得任意时刻滑块运行距离：

SRLRcosLcosR(1cos)L(1cos)

且

LsinRsin

所以

R() L

所以

cos1sin212sin2

1221sin2

11(因4sin4几乎为零，可带入12sin2内，分解为(12sin2)2)42

且

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1sin2(1cos2)2

所以

1cos12(1cos2)4

所以有滑块运行距离：

1SR(1cos)L2(1cos2)4L1R(1cos)(1cos2)R41R(1cos)(1cos2)4

滑块速度V为：

VdSdSd1Rsin2sin2dtddt411RRsinsin2Rsintsin2t22L

滑块加速度为：

a

dVdVdR2R(coscos2)2R(costcost)dtddtL

1.2.2 电动机的选择 电动机的转速 r=720/min

1.2.3 机构自由度（the degree of freedom ） According to the Structural Formula of a Mechanism : F=3N—2Pl—Ph.

那么，我们设计的曲柄滑块机构的自由度为： F=3N—2Pl—Ph=33—24=1

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第二章 机构选型与机构评价

3.1 机构选择 曲柄滑块机构 图3-1 曲柄滑块机构结构简图

3.2性能评价

1、制造方便，工艺简单。 2、成本较低，经济效益好。 3、传送较好，运动平稳。 4、安全可靠，使用寿命长。

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第三章 洗杯机的构件和原始数据

2.1 各部分零件及尺寸

2.1.1 主轴

如图3-1所示，此零件为洗碗机的主轴，其尺寸为Φ10×250mm。该主轴与电机连接，随着电机主轴的转动而电动毛刷转动。

图4-1-1 轴

2.1.2上滑块

如图3-2所示，此图为洗碗机的上滑块，它呈工字型结构，主轴穿过中间的圆孔，使它可以沿主轴上下滑动，它两侧的圆孔与圆柱销相连，与连杆连接。其中间圆孔Φ=10mm，它两侧的圆孔Φ=4mm。

2.1.3 底部固定块

如图3-3所示，此零件为洗碗机的底部固定块，它呈工字型，与上滑块的尺寸相适应，主轴穿过其底部圆孔固定，让底部固定块可以随着主轴转动，其圆孔Φ

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=10mm，两侧的圆孔直径为Φ=4mm。

图4-1-2 上滑块

图4-1-3 底部固定块

2-1-4 长杆

如图3-4所示，此零件为方形连杆，其上端与上滑块相连，最下端与半圆柱转子相连接固定，中间圆孔与短杆相连接，三个圆孔的直径为4mm，长连杆的长度为160mm,上两孔的间距为130mm，下两孔的间距为30mm。

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图4-1-4 长连杆

2-1-5短连杆

如图3-5所示，此零件为洗杯机的短连杆，其左端与底部固定块用圆柱销相连接，其右端与长连杆的中间圆孔用圆柱销相连接，两端都可以在平面内绕圆柱销转动，圆孔的直径为4mm与圆柱销相配合。短杆的长度为100mm。

图4-1-5 短连杆

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2-1-6海绵刷

如图3-6所示，此零件为洗碗机的转子，该转子与长连杆通过圆柱销连接固定。该转子的外表面附有弹性海绵，当转子随主轴转动时，海绵与杯子内壁摩擦从而清洗杯子，该转子的直径为80mm，高度为100mm。

图4-1-6 海绵刷

2-1-7 销

如图3-7所示，此零件为洗碗机的圆柱销，用于洗碗机的各种连接固定，其尺寸直径为Φ=4mm。 2-1-8 3维装配图

如图3-8所示，该图是各零件装配后的3维图片，主轴与电动机相连接固定，电动机转动带动洗杯机的转动，其中上滑块沿主轴上下滑动可以调节海绵刷的直径，从而适应杯子。

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图4-1-7 销

图4-1-8 3维装配图

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第四章 小结

Solidworks功能强大，组件繁多。 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。

用solidworks绘零件图非常方便，用起来比proe简单多了，在使用solidworks画图应注意一些问题：绘制草图的最佳步骤应该是：绘制草图形状，其次确定草图各元素间的几何关系、位置关系和定位尺寸，最后标注草图的形状尺寸; 绘制垂直或平行线：保持一条直线处于选择状态，使用直线绘制工具，通过观察系统的推理线可以绘制与被选直线平行或垂直的线段; 判断欠定义元素：草图元素很多时，如果不清楚那些元素欠定义，可以拖动蓝色的元素判断该元素需要标注的尺寸或其他几何关系。零件图可以说是最重要的，因为只有把各个零件设计好，后续操作才能进行下去。

装配体操作起来其实很简单，各个零件之间的配合关系在装配之前就要在脑袋里想好，这样才能一次装配成功。面与面的配合，轴与孔的配合，齿轮与齿轮的配合，这些都是基本配合。这些配合操作也是我们必须掌握的。

在SolidWorks 中，当生成新零件时，你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件。对于超过一万个零部件的大型装配体，SolidWorks 的性能得到极大的提高。 SolidWorks 可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。 用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术，

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用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。 镜像部件是SolidWorks 技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已有零部件（包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件）的新的零部件。SolidWorks 用捕捉配合的智能化装配技术，来加快装配体的总体装配。智能化装配技术能够自动地捕捉并定义装配关系。

在学习和使用solidworks 画零件图和装配图，然后制作动画的过程中学到了很多的有用的东西。千里之行，始于足下。只有尝试了才能将solidworks用好，才能将自己的设计做好。

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第五章 运动分析

图5-1主轴旋转角速度

图5-2滑块上下滑动时的幅值

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图5-3毛刷旋转角速度

图5-1毛刷旋转角速度

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第五章 参考文献

1.《机械原理课程设计》 沈乃勋等编 高等教育出版社 公开出版 1998年。 2.《机械原理与设计课程设计》 王三民主编 机械工业出版社 公开出版 2005年。

3.《机械原理》（第七版） 郑文纬 吴克坚主编 高等教育出版社 公开出版 2010年。

4.《Visual Basic 6.0入门与提高》 王钦编著 人民邮电出版社 公开出版 2002年。

5.《Visual Basic程序设计》 王汉新编著 科学出版社 公开出版 2002年。 6．《机械创新设计》张美麟著 化学工业出版社 2010年。 7．《机械创新设计》高志著 清华大学出版社 2009年。 8 . Zhang C，Wang H．Robust design of assembly and machining toleranceallocations lIE Transactions．1998．30：1 7-29

9.《计算机图形处理及其在工程中的应用》杨培中 、赵新明蒋丹 机械.工业出版社2012年。

10.《solidworks 2007 实例分析与提高》 海欣主编 电子工业出版社 2003 年。

11.《机械设计基础》杨家军、张卫国主编 华中科技大学出版社 2002.

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第六章 心得体会与致谢

通过本次课程设计，加深了我对机械原理这门课程的理解，同时我也对机械运动学和动力学的分析与设计有了一个较完整的概念，培养了我的表达，归纳总结的能力。

说实话，从一个简单的idea到一个设计的过程确实很艰辛，富有挑战性。但是试过了才能明白其中的那种兴奋与快乐。在设计过程中，我与同学们的交流协作，让我深刻的感受到“团结就是力量”这句话的真实意义。一次实践就有一次收获，我很感谢学校能给我们这些机会体验锻炼自己，让我们将来更有信心在社会立足。

最后，衷心的感谢同学与何毅兵老师在整个设计过程中的帮助与指导，是他们，我们才能圆满的成功结束。

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