模塊化智能型雙缸隔膜電動噴霧器的設計【全套含CAD圖紙】
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本科生畢業(yè)設計（論文）
題目 雙缸隔膜電動噴霧器的設計
機械工程 院（系） 機械設計制造及其自動化（數(shù)控）專業(yè)
學生姓名 學號
指導教師 職稱
指導教師工作單位
起訖日期
摘 要
目前，我國小型植保器械仍以手動噴霧器為主，其生產(chǎn)效率低下，安全問題突出。隨著經(jīng)濟水平的發(fā)展，再加上目前農(nóng)村問題的復雜化，傳統(tǒng)的落后噴霧器械已經(jīng)越來越不適合目前的現(xiàn)狀。本論文以“如何促進手動噴霧器的更新?lián)Q代”這一目的，探討雙缸隔膜泵的設計問題，主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
（1） 分析隔膜泵的工作原理，擬定不同的方案；
（2） 對不同的方案進行分析，確定隔膜泵的結構模型；
（3） 根據(jù)初步確定的模型，進行優(yōu)化，確定集體外形參數(shù)；
（4） 繪制非標準零件圖、裝配圖。
（5） 對隔膜泵進行效率計算。
在完成雙缸隔膜泵的設計基礎上，完成整體噴霧器的構架設計，并繪制整體裝配圖。
關鍵詞：雙缸；隔膜泵；電動；效率
ABSTRACT
At present,our country small plant protection instrument still by manual sprayer primarily,its production efficiency low,the security problem is prominent.Along with the economical level development,extremely needs one kind of high productivity,the low power loss suitable homework small plant protection instrument.The present paper bu “the parallel bars mutual lack of understanding electrically operated sprayer structure,the principle of work,the efficiency takes the main research content by and its the operating characteristic” Revolves “how to promote the manual sprayer renewal” this goal,the discussion two-cylinder diaphragm pump design question,main content including following several aspects:
(1)Analyzes the diaphragm pump the principle of draws up the different plan;
(2)Caries on the analysis to the different plan,definite diaphragm pump structural model;
(3)According to the preliminary determination model,carries on the optimization,definite collection contour parameter;
(4)Draws up the non-standard letter detail drawing,the assembly drawing;
(5)Carries on the efficiency computation to the diaphragm pump,the bearing carries on the life computation;
In completes the two-cylinder diaphragm pump in the design foundation,complete the overall sprayer the skeleton design,and plan over all assembly drawing.
Key words:Two-cylinder; Diaphragm pump;Electrically operated;Efficiency
目 錄
第一章 緒論 1
1.1 我國小型噴霧器械的現(xiàn)狀分析 1
1.1.1 我國目前小型噴霧器械的市場情況 1
1.1.2 目前小型噴霧器械存在的問題 1
1.2 本課題的研究范圍及目的 1
1.2.1 研究范圍 1
1.2.2 目前的研究現(xiàn)狀 2
1.2.3 研究要解決的問題和意義 3
1.3 前景展望 3
第二章 雙缸隔膜泵方案的確定 4
2.1 隔膜泵的基本原理 4
2.1.1 隔膜式液泵的構造 4
2.1.2 隔膜式液泵的工作原理 5
2.2 方案的選擇 6
2.2.1 動力系統(tǒng)的選擇 6
2.2.2 傳動系統(tǒng)的選擇 7
2.2.3 執(zhí)行系統(tǒng)的選擇 8
2.3 其他件的選擇 8
2.4 材料的選擇 9
第三章 雙缸隔膜泵的理論計算 9
3.1 泵的流量計算 9
3.2 雙缸隔膜泵的功率及效率計算 13
3.2.1 隔膜泵的容積效率 13
3.2.2 隔膜泵的功率以及總功率 13
結束語 16
致謝 17
參考文獻 18
附錄 19
畢業(yè)設計（論文）任務書
機械工程 學院
機械設計制造及其自動化（數(shù)控技術）專業(yè)
論文題目 雙缸隔膜電動噴霧器的設計
學生姓名 學 號
起訖日期
指導教師姓名（簽名）
指導教師職稱
指導教師工作單位
院（系）領導簽名
下發(fā)任務書日期 ：
題 目
雙缸隔膜電動噴霧器的設計
論文時間
2014年2月24日--2014年6月14日
課題的主要內(nèi)容及要求(含技術要求、圖表要求等)
本課題的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
1、分析隔膜泵的工作原理，擬定不同的方案；
2、對不同的方案進行分析，確定隔膜泵的結構模型；
3、根據(jù)初步確定的模型，進行優(yōu)化，確定集體外形參數(shù)；
4、繪制非標準零件圖、裝配圖；
5、對隔膜泵進行效率計算；
6、在完成雙缸隔膜泵的設計基礎上，完成整體噴霧器的構架設計，并繪制整體裝配圖。
技術要求：
1、總體方案確定，滿足體積合適，效率較高，污染較少，適合農(nóng)村實用等要求。
2、隔膜泵的核心技術主要是由隔膜設計基本理論及制造、進、出料閥的設計基本理論及制造技術、進、出料補償基本理論、活塞密封的制造技術、自動化控制技術等組成。隔膜設計基本理論及制造、活塞密封的制造技術、自動化控制技術與平常所見的往復式泵不同。
3、設計方面，有隔膜材料的力學性能計算、實驗測試，隔膜的受力狀態(tài)的監(jiān)測、檢測。無論是設計、制造、元件的選型，均會影響到隔膜的使用壽命，從技術角度而言，難度及復雜性都是很高的。
課題的實施的方法、步驟及工作量要求
課題實施辦法：
1、 查詢國內(nèi)外各種參考資料；
2、 完成開題報告一份；
3、 隔膜泵效率計算；
4、 翻譯不少于5000字的相關專業(yè)英文資料；
完成畢業(yè)設計論文一份。
指定參考文獻
［1］王光亮，李羊林.植物保護機械的使用與維護.科學出版社，1998:52-112.
［2］王榮.植保機械學.北京：機械工業(yè)出版社，1990:29-230.
［3］申永勝.機械原理教程.北京：清華大學出版社，2002:7.38-219.
［4］濮良貴，紀名剛.機械設計.高等教育出版社，2000:217-344.
［5］王之爍，王大康.機械設計綜合課程設計.北京：機械工業(yè)出版社，2003:89-156.
［6］呂勞富，梁貴敏，趙清.我國背負式藥械現(xiàn)狀及對策.植物保護與糧食安全.323-325.
［7］索榮.國內(nèi)植保存在三大安全問題.農(nóng)機市場，2005:22-23.
［8］陳歲繁.隔膜泵關鍵部件的有限元分析及水力特性的仿真[D]：[碩士學位論文].安徽：安徽理工大學研究生處，2006.
［9］凌學勤.往復式活塞隔膜泵的技術參數(shù)及核心技術.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2006:19（5）：45-49.
［10］昆明市農(nóng)業(yè)機械研究所.我國植保機械化亟待提高.云南農(nóng)業(yè)，2006-11-21
畢業(yè)設計(論文)進度計劃(結合自己的課題進行安排和編寫）
第 1 周（2014年2月24日----2014年2月28日）：
下達設計任務書，明確任務，熟悉課題，收集資料，上交外文翻譯、參考文獻和開題報告。
第 2 周——第 3 周（2014年3月3日----2013年3月14日）：
制定總體方案，繪制總裝圖草圖。
第 4 周——第 5 周（2014年3月17日----2014年3月28日）：
完成設計方案，擬定隔膜泵的設計草圖。
第 6 周——第 7 周（2014年3月31日----2014年4月11日）：
完成隔膜泵設計總圖及有關零件設計圖。
第 8 周（2014年4月14日----2014年4月18日）：
提交第1-8周的《指導記錄表》和已做的畢業(yè)設計內(nèi)容，由指導老師初審后上交學院
第 9 周——第 13 周（2014年4月21日----2013年5月23日）：
在指導老師指導下修改并完成設計，完成相關設計圖紙，同時撰寫畢業(yè)設計說明書，并提交指導老師初審。
第 14 周——第 16 周（2014年5月26日----2013年6月14日）：
修改畢業(yè)設計圖紙及說明書，完成后參加畢業(yè)答辯。
備注
注：表格欄高不夠可自行增加。此表由指導教師在畢業(yè)設計（論文）工作開始前填寫，每位畢業(yè)生兩份，一份發(fā)給學生，一份交院（系）留存。
摘 要
目前，我國小型植保器械仍以手動噴霧器為主，其生產(chǎn)效率低下，安全問題突出。隨著經(jīng)濟水平的發(fā)展，再加上目前農(nóng)村問題的復雜化，傳統(tǒng)的落后噴霧器械已經(jīng)越來越不適合目前的現(xiàn)狀。本論文以“如何促進手動噴霧器的更新?lián)Q代”這一目的，探討雙缸隔膜泵的設計問題，主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
（1） 分析隔膜泵的工作原理，擬定不同的方案；
（2） 對不同的方案進行分析，確定隔膜泵的結構模型；
（3） 根據(jù)初步確定的模型，進行優(yōu)化，確定集體外形參數(shù)；
（4） 繪制非標準零件圖、裝配圖。
（5） 對隔膜泵進行效率計算。
在完成雙缸隔膜泵的設計基礎上，完成整體噴霧器的構架設計，并繪制整體裝配圖。
關鍵詞：雙缸；隔膜泵；電動；效率
ABSTRACT
At present,our country small plant protection instrument still by manual sprayer primarily,its production efficiency low,the security problem is prominent.Along with the economical level development,extremely needs one kind of high productivity,the low power loss suitable homework small plant protection instrument.The present paper bu “the parallel bars mutual lack of understanding electrically operated sprayer structure,the principle of work,the efficiency takes the main research content by and its the operating characteristic” Revolves “how to promote the manual sprayer renewal” this goal,the discussion two-cylinder diaphragm pump design question,main content including following several aspects:
(1)Analyzes the diaphragm pump the principle of draws up the different plan;
(2)Caries on the analysis to the different plan,definite diaphragm pump structural model;
(3)According to the preliminary determination model,carries on the optimization,definite collection contour parameter;
(4)Draws up the non-standard letter detail drawing,the assembly drawing;
(5)Carries on the efficiency computation to the diaphragm pump,the bearing carries on the life computation;
In completes the two-cylinder diaphragm pump in the design foundation,complete the overall sprayer the skeleton design,and plan over all assembly drawing.
Key words:Two-cylinder; Diaphragm pump;Electrically operated;Efficiency
目 錄
第一章 緒論 1
1.1 我國小型噴霧器械的現(xiàn)狀分析 1
1.1.1 我國目前小型噴霧器械的市場情況 1
1.1.2 目前小型噴霧器械存在的問題 1
1.2 本課題的研究范圍及目的 1
1.2.1 研究范圍 1
1.2.2 目前的研究現(xiàn)狀 2
1.2.3 研究要解決的問題和意義 3
1.3 前景展望 3
第二章 雙缸隔膜泵方案的確定 4
2.1 隔膜泵的基本原理 4
2.1.1 隔膜式液泵的構造 4
2.1.2 隔膜式液泵的工作原理 5
2.2 方案的選擇 6
2.2.1 動力系統(tǒng)的選擇 6
2.2.2 傳動系統(tǒng)的選擇 7
2.2.3 執(zhí)行系統(tǒng)的選擇 8
2.3 其他件的選擇 8
2.4 材料的選擇 9
第三章 雙缸隔膜泵的理論計算 9
3.1 泵的流量計算 9
3.2 雙缸隔膜泵的功率及效率計算 13
3.2.1 隔膜泵的容積效率 13
3.2.2 隔膜泵的功率以及總功率 13
結束語 16
致謝 17
參考文獻 18
附錄 19
第一章 緒論
1.1 我國小型噴霧器械的現(xiàn)狀分析
1.1.1 我國目前小型噴霧器械的市場情況
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，九億農(nóng)民，18.27億畝耕地。主要實行家庭為主的生產(chǎn)方式，在大部分地區(qū)，每個從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)戶占有的土地只有2-3畝，多的地區(qū)也就不過十幾畝。植保器械對每一個農(nóng)戶來說都是不可缺少的生產(chǎn)工具。就數(shù)量而言，我國的小型噴霧器械的生產(chǎn)數(shù)量以及占有數(shù)量均處世界第一，但是，絕大部分的噴霧器屬于上世紀五六十年代的產(chǎn)品，結構簡單，質(zhì)量問題突出，基本上未進行技術改進。已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在的社會需求，目前，農(nóng)村從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動力普遍出現(xiàn)老齡化、婦女化的趨勢。
1.1.2 目前小型噴霧器械存在的問題
現(xiàn)在農(nóng)戶使用的絕大多數(shù)噴霧器都存在著“跑、漏、冒、滴”的現(xiàn)象，給操作者帶來直接的人身傷害，而且噴霧質(zhì)量不能得到保證，從而使病蟲害得不到有效的防治，藥液的泄漏，還直接污染土壤和水域。具體的表現(xiàn)在以下幾個方面的問題：
（1） 噴灑部件落后、型號品種單一，不能滿足不同作物、不同病蟲害防治的需要。用一種機型防治各種作物的病蟲草害、打遍百藥，常常造成農(nóng)藥用量過大、浪費、農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標、環(huán)境污染、作物藥害、操作者中毒等問題。
（2） 不能滿足農(nóng)藥科學使用的要求。我國平均用藥量是以色列、日本的1/8-1/4，是美國、德國的1/2，但農(nóng)產(chǎn)品的藥物殘留確實其他國家的數(shù)倍，甚至數(shù)十倍。還有就是噴頭的選擇不夠合理。究其原因是采用落后的植保機具和施藥技術不合理。
（3） 制造工藝粗糙，可靠性低，產(chǎn)品質(zhì)量差。我國市場上每年銷售的600余萬臺手動噴霧器，大部分是手工坊式裝配為主生產(chǎn)的，既無生產(chǎn)圖紙，也無檢測手段，設備簡陋，偷工減料，大量采用再生產(chǎn)塑料生產(chǎn)。
1.2 本課題的研究范圍及目的
1.2.1 研究范圍
液泵是整個噴霧機械的“心臟”。它的功用在于：使藥液產(chǎn)生高壓，以克服藥液在管道流動過程中的流動阻力，供給液流霧化和噴射的能量，以及混勻和攪拌藥液的能量。
我國噴霧機械上常用的液泵有活塞式和柱塞式、離心式、滾子式和隔膜式四個大類型?，F(xiàn)代噴霧器上又運用了射流式液泵。以下做簡要介紹：
（1） 活塞式和柱塞式泵 這類泵能產(chǎn)生較高的壓力，應用最為廣泛。但結構較復雜、加工要求高。手動噴霧器和機動噴霧器上的液泵，一般都采用這種類型。
（2） 離心式液泵 這類泵自吸能力、流量較大，但由于液泵轉速高，在與動力配套時，往往需要用皮帶輪或齒輪箱增速，不屬于本次設計內(nèi)容。
（3） 滾子式液泵 這種類型的液泵結構簡單，所產(chǎn)生的壓力較低。適用于大流量無漂移噴霧作業(yè)。
（4） 隔膜式液泵 按其工作原理應從屬于往復式液泵。但由于它是利用彈性隔膜的變形往復運動產(chǎn)生液壓，故另歸一類。隔膜泵有杠桿式和活塞式。活塞式隔膜泵又可分單缸、雙缸和多缸等幾種。
（5） 射流式液泵 主要用于混藥和攪拌以及液箱灌水，植保機械一般使用液體射流泵。而射流式液泵主要作為輔助用泵。
本次畢業(yè)設計主要著手于隔膜泵的設計問題，關于噴霧器的主要問題就集中在泵的類型及其選擇。關于隔膜泵的具體原理將在后面做具體介紹。
1.2.2 目前的研究現(xiàn)狀
隔膜泵的核心技術主要是由隔膜設計基本理論及制造、進、出料閥的設計基本理論及制造技術、進、出料補償基本理論、活塞密封的制造技術、自動化控制技術等組成。其中隔膜設計基本理論及制造、活塞密封的制造技術、自動化控制技術與平常所見的往復式泵不同。
隔膜設計基本理論及制造技術由隔膜的幾何、隔膜的受力狀態(tài)控制、隔膜的材質(zhì)三部分組成。顯然，隔膜的技術涉及學科很多。在設計方面，有隔膜材料的力學性能計算、實驗測試，隔膜的受力狀態(tài)的監(jiān)測、檢測。無論是設計、制造、元件的選型，均會影響到隔膜的使用壽命，從技術角度而言，難度及復雜性都是很高的。
隔膜泵在工業(yè)領域應用及推廣至今已有幾十年的歷史，但得到廣泛的應用只是近幾十年。目前，國內(nèi)外對隔膜泵的技術參數(shù)及材料的選擇理論研究的文獻很少。
1.2.3 研究要解決的問題和意義
由于經(jīng)濟水平的不斷提高，再加之目前農(nóng)村問題的復雜化，傳統(tǒng)的落后的噴霧器械已經(jīng)越來越不適應目前的現(xiàn)狀。社會需要全面提高手動噴霧器的質(zhì)量，更需要對手動噴霧器進行全面的更新?lián)Q代。
背負式機噴霧器作為統(tǒng)防統(tǒng)治的主要藥械，社會保有量明顯提高，質(zhì)量也有了長足的進步。本次畢業(yè)設計的主要內(nèi)容就是設計一臺背負式噴霧器，要求它能夠滿足體積合適，效率較高，污染較少，適合與農(nóng)村多方面使用。
隔膜泵的一個巨大優(yōu)勢在于，隔膜泵將藥液與傳動部件和動力部件通過隔膜片良好的隔絕，即大大提高了這些部件的抗腐蝕性，提高了這些易損部件的壽命。
背負式電動噴霧器的意義在于推動我國農(nóng)村植保機械的機械化進程速度，推動手動噴霧器的更新?lián)Q代，順應農(nóng)業(yè)清潔能源的需求。
1.3 前景展望
隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會的不斷進步，農(nóng)業(yè)機械化潮流將變的不可逆轉，傳統(tǒng)的手動式噴霧器問題越來越突出。目前，我國生產(chǎn)背負式手動噴霧器的企業(yè)有400多家，年產(chǎn)藥械800多萬臺（其中出口25000臺）。這些手動噴霧器的有20多個品種、80多個型號，每年平均出現(xiàn)6次以上故障。
但另一方面，我國生產(chǎn)背負式機動噴霧器的企業(yè)只有20多家，年產(chǎn)不過40萬臺，其中出口15臺?？梢韵胂?，這個市場有多么的吸引人。隨著農(nóng)村科學知識的普及，收入的增加，越來越多的機械化農(nóng)具將走進普通家庭。目前以柴油為動力的機動噴霧器存在啟動性能不好、油耗高、噪聲大的缺點。而我們這次進行的是電動式的能源供給，應該說，市場潛力巨大。
第二章 雙缸隔膜泵方案的確定
2.1 隔膜泵的基本原理
2.1.1 隔膜式液泵的構造
隔膜式液泵屬于容積式泵，隔膜式液栗有單缸、雙缸、多缸之分。它由泵體、 泵蓋、隔膜、進、出水閥、偏心軸、空氣室、調(diào)壓閥等部件組成。圖2-1，為雙缸隔膜泵的軸視簡圖。
圖2-1 隔膜式液泵
1-泵蓋 2-隔膜 3-進、出水閥組件 4-調(diào)壓閥組件 5-泵體 6-空氣室組件 7-連桿
（1）泵體是泵的主體，其上有缸體、隔膜座、進、出水閥槽、左右的進出水孔、調(diào)壓閥座等結構。
（2）泵蓋（雙缸中共有2個），安裝在泵體的兩側，它與泵體及隔膜構成泵室，端部有進、出水道。
（3）隔膜是用橡膠制成，成碗型，起能量轉換作用。通過螺釘與隔膜壓板固定與連桿頂部，被強制進行往復運動。
（4）進、出水閥二者的結構完全相同，均有閥座、閥體支架、和閥球組成，只是安裝部位與安裝方法不同而已。
（5）空氣室由氣室座、氣室、墊片等組成，用于穩(wěn)定泵的工作壓力。
（6）調(diào)壓閥是由閥座、調(diào)壓彈簧、支撐架、隔膜等組成。用于調(diào)節(jié)液泵的工作壓力。
2.1.2 隔膜式液泵的工作原理
隔膜式液泵的工作原理如圖2-2 所示，它是利用改變隔膜與泵蓋所構成的泵腔的容積，以達到吸液和排液的目的。泵腔容積的改變，是通過隔膜的往復運動形成的變形來實現(xiàn)的。
12 3 4 5
圖2-2 工作原理簡圖
如圖所示，電機的旋轉運動通過曲柄滑塊機構轉變?yōu)橹本€的往復運動。其中1為活塞缸形式，2、3為導桿和連接部分，即傳動部分。4為隔膜片，由于隔膜片的彈性特征，被強制進行壓縮和拉伸的運動。5為進、出水閥，負責進、出水的控制。其具體的一次行程如下：
0°.一一180.°滑塊推動活塞向前運動，傳動部分推動隔膜片做壓縮運動，此時泵腔容積減少，進水閥被迫關閉，出水閥被彈開，位于泵腔中的液體通過出水閥被壓出，從而形成一個噴射過程；
180°一一360°曲柄處于回程階段，拉動活塞向后運動，傳動部分拉動隔膜片，迫使其拉伸，此時泵腔容積增大，由于真空度，出水閥被迫關閉，進水閥打開，進水口的液體進入泵腔，這就是吸水過程，等待下一個噴射過程的到來。
如此往復，即形成了不間斷的噴射過程。
2.2 方案的選擇
2.2.1 動力系統(tǒng)的選擇
機動液泵的選擇有以下幾個要求：
（1）提供給噴頭一定的流量和壓力。
（2）具有耐腐蝕和耐磨損的特性。
（3）具有較高的容積效率并且具有自吸能力。
（4）結構簡單、維修方便、可靠性較好。
傳統(tǒng)的機動噴霧器均選用汽油機，但汽油機存在的問題相當明顯。主要體現(xiàn)在以下幾點：
(1)啟動性能不佳，汽油機的啟動需要電火花，在環(huán)境復雜惡劣的情況下常常打不上火，耽誤時間，影響正常的植保計劃。
(2)油耗情況值得注意，有一些質(zhì)量不太好的汽油機不僅會加大油耗量，而且存在漏油的情況，目前市場油價也較高，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，其尾氣的排放不僅污染環(huán)境、農(nóng)作物，更容易傷害噴霧操作者的身體健康。
(3)噪聲較大，由于釆用了汽油機，汽油機內(nèi)的曲柄和活塞的高速運轉產(chǎn)生了巨大的噪聲污染，嚴重的影響到操作者的聽力和心理健康。這方面的問題越來越得到各方面的重視。
目前，以電力作為動力來源的物品越來越多，諸如電瓶車、電動汽車等。本次設計本著“以人為本”的原則，決定選用電瓶作為動力供給設備。綜合來講，以電力作為能源能夠有效的解決汽油機存在的問題，同時存在著巨大的優(yōu)勢，表現(xiàn)在：體積的縮小、能源的清潔、噪聲的降低、隨時啟動使用，可以卸下電瓶做另外使用等。
考慮到目前我國大多數(shù)農(nóng)戶的占有耕地為2-3畝。多的有十幾畝，考慮到操作者的因素以及一般的工作時間，對于一般耕地估計兩個小時能夠噴灑完畢，為了更好的工作將電瓶一次工作的時間值確定為4-5小時，以滿足突發(fā)事件的發(fā)生。目前電瓶的電壓值為12V，因此，電瓶的容量約為8Ah。
與電瓶配套的電機選擇相當重要，因為隔膜泵靠被壓縮的微小行程進行藥液的吸入、噴射，因此，電機的轉速要達到一定的水平。目前，小型的電機轉速已可達到3000 轉/分的水平。能夠滿足壓力和流量的要求，故釆用市場上已經(jīng)成熟的電機產(chǎn)品。
2.2.2 傳動系統(tǒng)的選擇
從機構學的角度來講，傳動部件的作用就是將電機的旋轉運動轉變?yōu)楦裟て耐鶑瓦\動。以下是兩種常見的將旋轉轉變?yōu)橹本€往復運動的機構：
(1)曲柄滑塊機構，如圖2-3所示，1為原動件，通過鉸接B，將角速度轉變?yōu)闂U件2的擺動，鉸接C使滑塊3在固定桿4的軌道上往復滑行。即完成轉變過程。
B
圖2-3 曲柄滑塊機構
（1）凸輪機構，按原理來說，凸輪機構能夠完成所有的變化方式，其機構簡圖如2-4所示，其中1為運動執(zhí)行部件，3為凸輪，由于存在偏心距，3的旋轉推動構架1的上下運動，構架1在導軌2中做直線往復移動，以滿足要求。
傳統(tǒng)的隔膜式液泵往往釆用曲柄滑塊機構將旋轉運動轉化為直線往復運動。如圖2-3所示，對于大型的嘖霧器來說，其是最佳選擇，但我們設計的是背負式電動噴霧器，其體積的大小有一定的限制，故不易采用過多的傳動部件。凸輪機構能夠滿足這個要求?？梢詫㈦姍C軸直接偏心安裝，至于左右方向無用的運動如何抵消，隔膜片是由合成橡膠制成的具有高彈性的膜狀物品，由于偏心距的距離較小，為了考慮到連桿的可制造性及加工便利性，故可以將凸輪機構中構件1做成一個和構件3進行間隙配合的內(nèi)圓環(huán)。具體結構形式見附圖。
圖2-4 凸輪機構
2.2.3 執(zhí)行系統(tǒng)的選擇
隔膜液泵所涉及到的執(zhí)行機構即是連桿和與它相連的隔膜片，由于釆用了類似凸輪結構的傳動件，故連桿的結構尺寸基本確定，連桿主要考慮的是如何與隔膜片的連接，要保證密封性能。一是要定位，連桿兩端均要安裝隔膜片，通過連桿頂端表面的兩個小定位點進行定位;二是壓緊，通過壓板將隔膜片緊壓在連桿上。由于隔膜片采用了碗狀結構，其本身的髙彈性，故能夠很好的完成密封作用。
2.3 其他件的選擇
其它附件主要集中在空氣室和各種閥的選擇。
（1）空氣室 由于電機的轉速高達3000轉/分，隔膜片的每一次行程都較短，故啟動后，只有開始一小段時間會出現(xiàn)噴射壓力變化較大的情況，當正常工作后，這種波動幾乎可以忽略，故空氣室的釆用的主要作用已經(jīng)體現(xiàn)在對壓力的控制方面，因此，空氣室的尺寸值就可以做的比較小。
(2）進、出水閥 由于進、出水閥均是單向閥，為了方便安裝，以及方便制造，故進水閥與出水閥的形式釆用同一種閥體。利用液體的壓力控制球閥的開關。
（3）調(diào)壓閥 調(diào)壓閥負責出水口壓力的控制，當出水口的壓力超過額定值時，調(diào)壓閥能夠打開卸載。調(diào)壓閥的壓力控制通過彈簧給定的壓力值來保證，彈簧的長度調(diào)節(jié)由螺釘通過彈簧支承板調(diào)節(jié)。
2.4 材料的選擇
材料的選擇體現(xiàn)在隔膜片、泵體、泵蓋、閥的材料等幾個方面。其中隔膜片的材料選擇是最關鍵的，也是核心的技術。目前知道的只是其采用了合成橡膠，至于橡膠的成分還不太確定。泵體材料的選擇主要考慮到其外形的復雜程度和市場上較為普篇釆用的材料這兩個方面著手。因此，綜合考慮，決定泵體和泵蓋均采用尼龍材料。進、 出水閥的材料選擇，閥球選用常見和易加工的玻璃制成，閥座和限制架依然采用尼龍。
第三章 雙缸隔膜泵的理論計算
3.1 泵的流量計算
現(xiàn)研究隔膜式液泵的排液過程。在研究隔膜泵的排液過程之前，首先作兩個假設：
（1）假沒活塞在往復運動中隔膜是緊貼在活塞端面上，那么活塞的運動速度就是隔膜的運動速度。
（2）假設隔膜在工作過程中厚度不變，活塞端面運動的對稱面與泵缸端面重 合，且隔膜緊貼于活塞端面上。在連桿長度遠大于曲柄半徑的情況下，活塞速度 y接近于正弦曲線，即
（3-1）
則活塞隔膜泵的瞬時流量為
（3-2）
式中 F——活塞運動過程中的隔膜斷面積（m2 ）；
r——曲柄半徑（m）；
——曲柄角速度（rad/s）；
t——時間參數(shù)（s）；
由式（3-1）可以看出瞬時流量Q隨時間按正弦規(guī)律在變化。式中的F值，在曲柄運轉位于不同象限時呈周期性突變。
活塞隔膜泵的平均理論流量為
(3-3)
式中 ——活塞隔膜泵的平均理論流量（L/M）；
i——泵的缸數(shù)；
F——隔膜泵工作面積；
S——隔膜片的行程；
n——電機的轉速；
下面介紹一個流量不均勻系數(shù)的概念
(3-4)
表3-1列出了不同缸數(shù)的隔膜泵的流量不均勻系數(shù)。雖然多剛泵的流量較均勻，但由于結構復雜，所以缸數(shù)不宜過多。
表3-1 幾種泵的流量不均勻系數(shù)
泵類型
缸數(shù)
1
2
3
4
活塞泵
活塞隔膜泵
法國PM系列泵
意大利BP系列泵
聯(lián)邦德國R系列泵
因為本次畢業(yè)設計是針對雙缸的，故由公式可得
(3-5)
圖3-1是流量合成圖：
圖3-1 雙缸隔膜泵的流量圖
現(xiàn)在來計算其具體數(shù)值，在理想狀態(tài)下，隔膜在吸液和排液時的變形應該是充分的。隔膜的理想變形狀態(tài)可以分為兩處極限位置。如圖3-2所示，隔膜片一個行程所排出液體的體積是一個斷面不規(guī)則的幾何形狀。
圖3-2 隔膜片的極限位置
為了方便計算，我們決定采用差值的方法來估算隔膜片的平均工作面積。隔膜片的具體外形尺寸見附圖經(jīng)過測量得到
（3-6）
(3-7)
（3-8）
其中，r=0.75cm，D=1cm,d=2r,l=1cm，R=1.2cm，L=1.3cm.
最后得 F=4.4
將式3-8的結果代入式3-3 得到該隔膜泵的理論平均流量為
其中 i=2，S=1.5mm,n=3000rad/m，F(xiàn)=4.4
最后得
即隔膜泵空載時的平均流量為4.0l/m。
因為雙缸隔膜泵的流量不均勻系數(shù)
所以
3.2 雙缸隔膜泵的功率及效率計算
3.2.1 隔膜泵的容積效率
首先，明確容積效率的定義，所謂容積效率就是指實際的排液量與理論計算的排液量之間的比值，它的大小的意義表現(xiàn)為在一次行程中藥液的損失量。是一個重要的性能指標。
即 (3-9)
其中的值需要進行實驗來確定，經(jīng)過實驗測得實際的流量值為3.8L/m。故容積效率為
3.2.2 隔膜泵的功率以及總功率
掌握了隔膜泵的實際流量之后，便可以求得隔膜泵的功率。隔膜泵的有效功率可由下式確定：
(3-10)
式中 ——液泵的有效功率（）
——液泵的實際排液量（ ）
——液泵的壓力頭以水柱高計（）
——液體的容量（）
下面，說下壓頭的計算式中的為：
（3-11）
式中 ——出口壓力頭；——進口壓力頭
當小于大氣壓取正值即真空度，當大于大氣壓取負值。
我們設計的隔膜泵的進水頭壓力為0，即沒有增壓，也沒有負壓。出水口的壓力為0.3Mpa,即3個大氣壓。其中一個大氣壓的水柱高度約為10米。所以
其中水的比重是，混入藥液后，其數(shù)值變化不大，故采用水的比重以近似計算。將上述得到的數(shù)值代入公式3-10得到：
下面介紹軸功率，軸功率的計算公式為：
（3-12）
式中 M——電機軸在額定轉速下扭矩；
n——電機的轉速。
已知電機的轉速為3000轉/分，將上述數(shù)據(jù)代入公式3-12得
下面求隔膜泵的總效率
（3-13)
式中的總效率是三個效率的乘積，即
（3-14）
式中 ——水利效率；
——容積效率；
——機械效率。
結束語
本文的主要任務是進行雙缸隔膜泵的設計問題，經(jīng)過兩個月的設計計算，基本完成了任務，得到以下的幾點結論：
（1） 雙杠隔膜泵釆用電瓶、電機作為動力系統(tǒng)，不僅簡化了動力系統(tǒng)，縮減了噴霧器的整體體積，而且使用的是清潔能源，減少了對農(nóng)作物的二次污染，同時也保護了環(huán)境；
（2） 由于電機的轉速相對較高，隔膜片的一次往復行程距離大大縮短，因此空氣室的作用己經(jīng)大大弱化，這也就為空氣室體積的縮減奠定了基礎，所以本次設計的空氣室只是一個過度作用；
（3） 電機軸與連桿之間的連接，以往的隔膜泵大多釆用曲柄滑塊機構，而本次設計釆用的是類似于凸輪機構的一種形式，將電機軸與連桿通過一個小偏心塊和一個軸承進行間隙配合。這一方式的運用又大大縮減了傳動系統(tǒng)的體積。
（4） 本次隔膜泵設計中用到的調(diào)壓閥屬于可控類型，利用預緊力將進、出水腔隔開。預緊力的調(diào)節(jié)只需通過對調(diào)壓螺母的位置進行設定。
（5） 對本次設計的雙杠隔膜泵進行了流量、功率以及效率的計算，具體的結果和各種參數(shù)的涵義詳見第三章。
本次設計存在的問題：
（1） 由于設備不足，加上時間緊迫，有些具體的實驗沒有做，諸如電機轉速、扭矩的測定，壓頭的測定等；
（2） 本論文中在有些參數(shù)的設定過程中使用了各種假設，并將條件理想化,故不論是理想平均流量的計算，還是效率的計算，其結果和實際情況會有所偏離，所以需要在實驗過程中不斷修正，使之更加合理化；
（3） 由于能力又限，本次設計的隔膜泵還存在著各種各樣的錯誤，希望老師指正。
總結這兩個月的畢業(yè)設計生活，對我個人而言，收獲相當?shù)拇?，可以說是大學四年里收獲最大的一個階段。首先，通過這次設計掌握了一些繪圖軟件，學到了實實在在的本領；其次，也是最重要的，培養(yǎng)了獨立思考、分析問題的能力，這個能力的培養(yǎng)將是收益終生的。所有這些都將為以后的工作打下一個堅實的基礎。
致 謝
光陰似箭、日月如梭，四年時間轉瞬即逝。在整個本科生學習期間，濃濃的親情、師情和友情始終伴隨在我的身邊，本人在學習上、工作中和生活上的收獲都非常大。在本論文即將完成之際，本人在此向在四年的學習、工作和生活過程。中關心、支持、幫助過我的人表示由衷的謝意。
本次畢業(yè)設計我要衷心的感謝我的導師龐偉副教授。龐老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和對我們的關心將使我們受益匪淺，在理論方面給與了我們很大的幫助。本論文是在龐老師的悉心指導下完成的，我們自始自終都得到他們盡心盡力的指導。
另外，還要感謝學院領導對我們生活和學習方面的關心指導。
最后，我還要感謝同班同學們，他們也給予了我工作和學習方面巨大的幫助，是他們讓我的學習和生活充滿了歡樂、溫馨。
再次衷心感謝每一個幫助過我、支持過我的人，謝謝大家！
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附 錄
附錄A：外文翻譯-原文部分
附錄B：外文翻譯-譯文部分
附錄C：附加圖1---3WBM-18D 噴霧器裝配圖
附加圖2---3WBM-18D-19 隔膜泵部件圖
附加圖3---3WBM-18D-19-09泵體
附加圖4---3WBM-18D-19-11 隔膜片
附加圖5---3WBM-18D -19-12連桿
附加圖6---3WBM-18D-19-01 蓋板
附加圖7---3WBM-18D-04藥液箱
附加圖8---3WBM-18D-01藥液箱座
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