易拉罐壓縮機機械創(chuàng)新設(shè)計說明書

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1、 機械創(chuàng)新設(shè)計說明書 設(shè)計名稱：易拉罐壓縮機 學(xué) 院：機電工程學(xué)院 班 級：11機制本一班 姓 名：項歡歡 學(xué) 號：110611035 指導(dǎo)教師：康志成 井岡山大學(xué) 2013年11月30日 摘要 [摘要]所設(shè)計的易拉罐壓縮機： 是利用曲柄滑塊傳動壓力，將易拉罐進行壓縮的機械,種類很多。傳動壓力的工作介質(zhì)有機械傳動和人工傳動兩種類型。 　　一. 機械傳動類型包括： 皮帶式和齒輪的 　　 ① 靠機件間的摩

2、擦力傳遞動力和運動的有摩擦壓力機； 　　 ② 靠主動件與從動件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動力或運動的壓力機。 　　二.人工傳動類型包括：手搖式和腳踩式 　　 ① 利用手搖動曲柄通過連桿使滑塊運動； 　　 ② 利用腳踩動曲柄通過連桿使滑塊運動； 　　 　　易拉罐壓縮機主要是用于喝完的飲料易拉罐壓成餅塊，以便于儲運及減少回收再利用過程中運輸、冶煉的損耗。 　　機型分類：該系列設(shè)備在機型分類上分為立式機型和臥式機型兩種形式。 　　 [關(guān)鍵詞]：易拉罐壓縮機；轉(zhuǎn)動副；移動副，曲柄搖桿機構(gòu) Abstract The de

3、sign can be lengthened stairs, is in the original ordinary household aluminum alloy herringbone stairs modification, the ordinary household herringbone stairs can heighten a times the working height, convenient to use. The main staircase is improved which is used for the connection of the rotatin

4、g pair revolute, increased strength, so that it can withstand strong enough to effect. Another independent design a mobile side, so that the stairs two working state can be easily converted, mobile side button in the middle hole of the time, the staircase is a herringbone work, an elongated mobile s

5、ide, but the stairs into a long ladder, thus lengthened double staircase, working height also doubled. The staircase design method suitable for general family herringbone ladder is improved, making it easier to high work. Keyword: Can be lengthened stairs; Revolute joint; Mobile accessory

6、 目 錄 一 概述-----------------------------------------------------------------3 二 課題研究現(xiàn)狀-----------------------------------------------------3 三 問題提出---------------------------------------3 四 傳動方案的論證---------------------------------5 五 控制元件的分析--------------------------

7、-------6 六 原理及各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計---------------------------6 七 設(shè)計創(chuàng)新點------------------------------------16 八 總 結(jié)---------------------------------------16 參考文獻------------------------------------------------17 附圖： 裝配圖-----------------------------------------------------------------------18 零件圖-----

8、------------------------------------------------------------------19-20 一、概述 易拉罐壓縮機： 是利用曲柄滑塊傳動壓力，將易拉罐進行壓縮的機械,種類很多。傳動壓力的工作介質(zhì)有機械傳動和人工傳動兩種類型。 　　一. 機械傳動類型包括： 皮帶式和齒輪的 　　 ① 靠機件間的摩擦力傳遞動力和運動的有摩擦壓力機； 　　 ② 靠主動件與從動件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動力或運動的壓力機。 　　二.人工傳動類型包括：手搖式和腳踩式 　　 ① 利用手搖動曲柄通過連桿使滑

9、塊運動； 　　 ② 利用腳踩動曲柄通過連桿使滑塊運動； 　　 易拉罐壓縮機 　　易拉罐壓縮機主要是用于喝完的飲料易拉罐壓成餅塊，以便于儲運及減少回收再利用過程中運輸、冶煉的損耗。 　　機型分類：該系列設(shè)備在機型分類上分為立式機型和臥式機型兩種形式。 　　立式機型是現(xiàn)今得以廣泛使用的推廣機型，設(shè)計噸位大、產(chǎn)量大，應(yīng)用范圍廣泛；臥式機型由于主油缸橫放，密封件因重力作用影響，設(shè)計壓力增大后，密封件受力不平衡局部磨損較大，壽命大大減弱，無法滿足大產(chǎn)量長期連續(xù)使用的要求，多使用小噸位機型，應(yīng)用范圍較小。 目前市場是金屬屑打包機各式各樣的，但是根據(jù)其動力裝置可以大概分為以下

10、幾個類型：機械式產(chǎn)品壓塊機、液壓式產(chǎn)品壓塊機、電動式產(chǎn)品壓塊機和氣動式產(chǎn)品壓塊機。其中液壓式產(chǎn)品壓塊機在市場上居多，因為其能很方便實現(xiàn)高壓力和不同工作速度的要求且傳動平穩(wěn)，噪聲小等諸多優(yōu)點。根據(jù)其自動化控制程序又可分為：手動控制、半自動化控制和全自動化控制。在國內(nèi)大多數(shù)是半自動化控制機床，全自動大噸位精確度較高機床大多從國外進口，因此對于自動化控制的研究有待提高。 二、本課題研究現(xiàn)狀 易拉罐壓縮機在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀總體可以歸結(jié)為以下幾點： （1） 工作臺較大，滑塊行程較長，以滿足多種工藝的要求； （2） 有頂出裝置，以便于頂出工件； （3）易拉罐壓

11、縮機具有點動、手動和半自動等工作方式，操作方便； （4） 易拉罐壓縮機具有保壓、延時和自動回程的功能，并能進行定壓成型和定程成型的操作，特別適合于金屬粉末和非金屬粉末的壓制； （5）易拉罐壓縮機的工作壓力、壓制速度和行程范圍可隨意調(diào)節(jié)，靈活性大。 三、提出問題： ① 廢品收購廠收購過程中產(chǎn)生大量易拉罐，占用大量空間。隨意堆放易妨礙工作人員。 ②大量的易拉罐，不便集中處理和運輸。 解決方法： 為解決這種小型廢品收購廠和私人廢品收購處不易儲運易拉罐的問題，現(xiàn)在設(shè)計一個體積處理能力都適合這種小型廢品收購廠和私人廢品收購處實

12、際情況的易拉罐壓縮機。通過易拉罐壓縮機對易拉罐進行壓縮。使松散的易拉罐壓縮成規(guī)則的餅的形狀。方便集中管理，運輸和直接投入爐中熔煉。有效清除的占用廠地有限空間。且該機占用空間小，效率高成本低，側(cè)面降低了勞動成本。 四、傳動方案的論證 目前沖壓機床的傳動方式主要有：液壓式、氣壓式、電動式和機械傳動方式等。傳動裝置的選擇正確與否，直接決定著沖壓機的好壞。 氣壓傳動優(yōu)點為：它以空氣為工作介質(zhì)，工作介質(zhì)獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，不必設(shè)置回收的油箱和管道；因空氣的粘度很?。s為液壓油動力粘度的萬分之一），其損失也很小，所以便于集中供

13、氣、遠距離輸送；氣壓傳動動作迅速、反應(yīng)快、維護簡單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)等問題。缺點為：由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差；因工作壓力低（一般為0.31.0MPa），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，總輸出力并不大；噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器。 電氣傳動的優(yōu)點為：電機的效率高，運轉(zhuǎn)比較經(jīng)濟；電能的傳輸和分配比較方便；電能容易控制。其缺點為：機械特性硬度小，穩(wěn)定性差；傳遞功率小；只適用于調(diào)速方式要求不高的場合。 機械傳動準確可靠，操作簡單，負載對傳動特性幾乎沒有影響。傳動效率高，制造容易和維護簡單。但是，機械傳動一般不能進行無級調(diào)速，遠距離操作困難，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜等。 液壓傳動

14、優(yōu)點為：其單位重量的輸出功率和單位尺寸輸出功率在四類傳動方式中是最大的，有很大的力矩慣量比，在傳遞相同功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊、布局靈活；速度、扭矩、功率均可無級調(diào)節(jié)，動作響應(yīng)性快，能迅速換向和變速，調(diào)速范圍寬，調(diào)速范圍可達100：l到2000：1；動作快速性好，控制、調(diào)節(jié)比較簡單，操縱比較方便、省力，便于與電氣控制相配合，以及與CPU(計算機)的連接，便于實現(xiàn)自動化；元件的自潤滑性好，易實現(xiàn)過載保護與保壓，安全可靠；元件易于實現(xiàn)系列化、標準化、通用化；所有采用液壓技術(shù)的設(shè)備安全可靠性好，經(jīng)濟性亦佳。缺點為：液壓傳動因有相對運動表面不可避免地存在泄漏，同時油

15、液不是絕對不可壓縮的，加上油管等彈性變形，液壓傳動不能得到嚴格的傳動比，因而不能用于如加工螺紋齒輪等機床的內(nèi)聯(lián)傳動鏈中；油液流動過程中存在沿損失、局部損失和泄漏損失，傳動效率較低，不適宜遠距離傳動；在高溫和低溫條件下，采用液壓傳動有一定的困難。 從各方面考慮，液壓傳動系列基本符合設(shè)計要求，能達到預(yù)期的標準。同時，在液壓傳動學(xué)習(xí)中積累的知識在本次設(shè)計中能得到實踐應(yīng)用。所以，此次設(shè)計將采用液壓傳動。 五、控制元件的分析 液壓傳動中主要有以下幾種控制元件實現(xiàn)壓頭的前壓、推塊和返回的過程。 1．手動換向閥 用人工操作控制閥芯的運動以實現(xiàn)液壓油流的溝通、切斷和換向，以及壓力卸載

16、和順序動作控制的閥門。手動換向閥又分為手動和腳動兩種。優(yōu)點是操作簡單、靈活、容易控制。 2．電磁換向閥 通過電磁鐵產(chǎn)生的電磁力來使閥芯運動，達到油路的轉(zhuǎn)換。但由于受電磁鐵吸引力的限制，電磁換向閥流量不能過大而且需要在回路中增加減速裝置。 3. 插裝閥 是具有控制功能的元件組成的組件，插入閥塊而構(gòu)成的閥。閥芯結(jié)構(gòu)簡單，動作靈敏，密封性好。它的功能比較單一，主要實現(xiàn)液路的通或斷，與普通液壓控制閥組合使用時，才能實現(xiàn)對系統(tǒng)油液方向、壓力和流量的控制。 從實際可操作性上來看，手動控制閥能滿足本次所需要的性能要求，經(jīng)濟性也較好，因而本次設(shè)計選用手動換向閥。 六、原理及各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計

17、 6.1按給定滑塊行程的曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計 解析法設(shè)計平面連桿機構(gòu)的首要任務(wù)是：建立機構(gòu)尺寸參數(shù)與給定運動參數(shù)的方程式。不同的運動要求，所建立的方程式也就不同。然后應(yīng)用不同的數(shù)學(xué)方法和解算工具去求解方程式中的尺寸參數(shù)。 由上看出，同圖解法設(shè)計一樣，解析法設(shè)計隨著機構(gòu)類型不同和運動要求不同，也沒有統(tǒng)一的方法可以套用。求解尺寸參數(shù)時，同樣也會出現(xiàn)有 唯一解或無窮多解或無解的情況。 現(xiàn)給定滑塊行程h，導(dǎo)路偏距e，附加要求為機構(gòu)的最大壓力角amax=[a]，試用解析法設(shè)計一偏置曲柄滑塊機構(gòu)，確定曲柄長a和連桿長b。 在圖6.1-1中作出機構(gòu)兩極限位置及機構(gòu)具有最大壓力角

18、位置。選取參考坐標系oxy，并設(shè)滑塊在兩極限位置的坐標為x1和x2。即可得到以下三個方程 圖6.1-1 (6.1-1) 再根據(jù)機構(gòu)具有最大壓力角的位置，還可得到以下關(guān)系式： 為計算方便，設(shè)，則上式變?yōu)閎=ma+me （6.1-2） 在式(6.1-1)和(6.1-2)中共有四個方程，恰好能解四個待求的尺寸參數(shù)a、b、x1和x2。 為解方程可先作消元處理，將式(6.1-2)代入式(6.1-1)消去b，在式(6.1-1)中消去x2，得 (6.1-3)

19、 (6.1-4) 由此得到含有兩個待求參數(shù)a和x1的二次方程組，但要解這個方程組就會導(dǎo)出一個四次方程，而解這個四次方程是較困難的。為此可采用近似計算方法中迭代法來解出a和x1足夠精確的近似解。具體步驟如下： 第一次迭代，先選擇一個a的初始值，代入式(3.6.1-4)中求得第一次近似值。然后將和代入式(3.6.1-3)中，一般不能滿足此式，會出現(xiàn)誤差，即 第二次迭代，先確定a的變化步長，從而獲得第二次迭代的a值為，將代入式(3.6.1-4)中求得。然后將和代入式(3.6.1-3)中得第二次迭代的誤差。 依次類推，第三次迭代直至第n次迭代。 若給定一個足夠小的允許的

20、誤差值d，經(jīng)過n次迭代后，所得誤差時，迭代計算就可以結(jié)束，對應(yīng)的 和值即為可取的近似值，然后由式(3.6.1-2)求得連桿長b。 需要說明的有 1).關(guān)于初始值的選取。的選取影響到迭代的收斂性和迭代速度。在偏置曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計時，可參照對心曲柄滑塊機構(gòu)，滑塊行程h等于兩倍曲柄長度a的幾何關(guān)系，可選取=0.5h較為合理。 2).關(guān)于計算步長的選取。的選取主要影響到迭代的精度。如果迭代中誤差絕對值逐漸增大，則應(yīng)改變的正、負號，使逐漸減小。 例題： 給定滑塊行程h=1,偏距e=0.25（以上尺寸均為相對值），允許最大壓力角amax=[a]=30。試設(shè)計偏置曲柄滑塊機構(gòu)，確定曲柄長a和連桿長

21、b。 解：選擇a的初始值=0.5h，a的變化步長=0.002，設(shè)定允許的誤差值d=0.001，計算結(jié)果如下表。 迭代次數(shù) a x1 dx 1 0.5000 0.9682458 -0.0635083 2 0.4980 0.9661801 -0.0476718 3 0.4960 0.9641141 -0.0318998 4 0.4940 0.9620478 -0.0161924 5 0.4920 0.9599812 -0.0005495 由計算結(jié)果可以看出，第5次迭代結(jié)束d就小于給定的誤差值了。由此可將和值代入式(3.6.1-2)和式(3.6.

22、1-1)得b=1.4840, x2=1.9599812 。 若設(shè)h=100mm， 則e=0.25100=25mm， a=0.4920100=49.20mm， b=1.4840100=148.40mm。 6.2 解析法對曲柄滑塊機構(gòu)作運動分析 曲柄滑塊機構(gòu)可以方便的用來達到增力、擴大行程和實現(xiàn)較遠的距離傳動。曲柄滑塊機構(gòu)中運動副均為低副，運動副元素間接觸面積較大，運動副元素間應(yīng)力較小，承載能力較強；低副元素幾何形狀簡單，制造方便，能獲得較高的制造精度；曲柄滑塊機構(gòu)可實現(xiàn)圓周運動和直線往復(fù)移動等運動形式的相互轉(zhuǎn)化；偏心曲柄滑塊機構(gòu)還可以通過改變偏心距來得到不同的急回特性；曲柄滑塊機構(gòu)通過各

23、種演化還可以得到其他各種導(dǎo)桿機構(gòu)等。因此曲柄滑塊機構(gòu)在沖床、內(nèi)燃機、空壓機等機械中得到了廣泛的應(yīng)用。 七、設(shè)計創(chuàng)新點 創(chuàng)新要點簡述： 此種新型易拉罐壓縮機，在設(shè)計上綜合了腳踩式易拉罐壓縮機的特點，但在原來的基礎(chǔ)上也增加許多新的優(yōu)點。此次所設(shè)計的易拉罐壓縮機相比較以前的有以下優(yōu)點： 1． 利用電動機帶動機器運動，減少了工作者勞動強度，提高了工作效率。 2． 通過夾具或手把易拉罐放入，自動壓縮，自動出料。 3． 相對于大型的易拉罐壓縮機而言，它的體積小，不重，易拆裝，易移動，操作簡便。 總而言之，此次設(shè)計是結(jié)合生產(chǎn)實際中出現(xiàn)的各類問題來實現(xiàn)的，也是為了方便機械類

24、生產(chǎn)廠家對易拉罐進行處理。創(chuàng)新的地方也是結(jié)合現(xiàn)有產(chǎn)品的不足之處來提出的。 八、總 結(jié) 我們在生活中要學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題，并且努力嘗試解決生活中各種各樣的問題，這樣我們的社會才會進步，我們的生活水平才會有更大的提高！ 此種新型易拉罐壓縮機,在市場上可能已出現(xiàn)；但其在生活中帶來了巨大的方便。不僅方便了小型廢品收購廠處理易拉罐。也方便運輸和后期處理,。本機結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，操作、維護方便、安全，非常適用小型廢品收購廠和私人廢品收購廠。 參考文獻： [1] 熊良山.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).2版.武漢:華中科技大學(xué)出版

25、社,2009. [2] 涂曉斌,鐘紅生,習(xí)俊梅,楊中芳.機械制圖.南昌:江西高校出版社,2008. [3] 濮良貴,紀名剛.機械設(shè)計.8版.北京:高等教育出版社,2005. [4] 劉鴻文.簡明材料力學(xué).2版.北京:高等教育出版社,2007. [5] 孫桓,陳作模,葛文杰.機械原理.7版.北京:高等教育出版社,2005. 致謝 通過這次的機械創(chuàng)新實踐，我受益匪淺，首先覺得要做好一件事情要一步一個腳印，對待每件事都要細致的去完成，細節(jié)決定成敗是個真理。也許有人會抱怨康老師對我們這么苛刻，錯了一個標點符號都不讓過，但是我們不能這樣目光短淺的認為了，康老師

26、現(xiàn)在對我們的嚴格要求，只會讓我們在日后的工作競爭中多一份實力，經(jīng)過這次的設(shè)計實踐之后，我變得更加細心，對待小問題，小細節(jié)不能草草了之，這是我學(xué)到最大的東西。 這次的實踐，對我熟練掌握SolidWorks也是非常重要的一步，在實踐中學(xué)習(xí)是掌握知識最快的路徑。我從開始提出設(shè)想，到查閱資料，再到計劃設(shè)計過程，然后運用SolidWorks繪三維實體模型到完成，中間花費了大概有一個星期的時間，這一個星期，使我的軟件知識有了很大的提升。因為在設(shè)計中我遇到了很多問題，而這些問題又都是必須自己動腦筋去解決的，雖然知道自己的想法和解決辦法也許并不是最好的，但這是自己現(xiàn)今水平的創(chuàng)意，是自己獨立思考后的設(shè)計，我覺

27、得這就是非常有意義的，我品嘗到了自學(xué)的樂趣，體驗到了這份成就感。 這次的設(shè)計過程我同樣感覺到要成為一個優(yōu)秀的機械設(shè)計師，是一個艱辛的過程，不但要不斷的提高自己的軟件技能，更重要的是平時養(yǎng)成的觀察力，對周圍事物有新穎的想法，這是設(shè)計時有創(chuàng)新思維的基礎(chǔ)。同時培養(yǎng)一個對機械設(shè)計濃厚的興趣也是非常重要的，在這次的設(shè)計過程中我感受到了快樂?？催^同學(xué)們各式新穎的設(shè)計，我從中獲益良多，也看到了機械給我們生活帶來的巨大改變。提高社會生產(chǎn)力離不開機械，改善人民生活品質(zhì)更是要依靠不斷的機械創(chuàng)新。所以為了這個目標我們更應(yīng)該學(xué)好專業(yè)，使之成為我們機械創(chuàng)新的動力。 附圖： 18