机械原理课程设计全自动黑板擦方案一xin.docVIP

目录 一、摘要 2 二、设计题目及任务 3 2.1设计题目 3 2.2设计任务 4 2.3任务分配 5 三、运动方案的设计 5 3.1整体运动方案设计 5 3.2毛刷伸长机构设计 6 3.3齿轮齿条传动机构设计 7 四、机构尺寸参数确定 9 4.1毛刷伸长机构确定 9 4.1.1曲柄滑块机构基本尺寸确定： 9 4.2齿轮齿条及传动机构参数及尺寸确定 10 五、运动分析 11 5.1整体运动方案结构简图 11 5.2曲柄滑块机构运动分析 13 5.2.1位移分析 13 5.2.2 速度分析 14 5.2.3 加速度分析 14 5.2.4曲柄滑块机构的速度仿真 14 5.3变位齿轮设计 18 六、除尘方案的设计与分析及方案确定 24 6.1除尘机构方案设计 24 6.2除尘方案确定及基本参数确定 26 七、设计小结 28 八、附录 33 九、参考文献 44 一、摘要 众一直所周知，黑板是我们在学习过程中必不可少的日常教具之一，从小学到大学，我们的学习一直与黑板相伴，这样就离不开另外两样工具，黑板擦和粉笔。而一般我们平时所使用的黑板擦不但费时费力还会造成粉尘污染，危害我们的健康。于是根据时代的要求，全自动无尘黑板擦诞生了。市面上现在也有自动无尘黑板擦，但是都存在一定的局限性和缺点，因此，我们针对这一现象，用我们的想法和创意设计了一款全自动无尘黑板擦，从而改善教学质量。 二、设计题目及任务 2.1设计题目 全自动无尘黑板擦是利用毛刷的高速旋转从而与黑板产生摩擦，擦除黑板上的板书；同时，利用齿轮与齿条机构实现毛刷的前行，从而使整个黑板擦除干净；为了达到无尘的效果，利用高压静电产生的电场力和小型风扇产生的吸力，将粉尘吸附在清灰网格栅上，完成黑板的擦除之后，撤去电力，使粉尘因重力作用自由下落，落入粉尘收集盒。 工作流程图：见图2-1（a）、2-1（b） 图2-1（a） 毛刷初始状态杆1处于最短状态 杆1开始伸长，杆4开始收缩 杆1继续伸长。杆4继续收缩 杆1最长状态，杆4最短状态 图2-1（b）机构工作流程图 2.2设计任务 全自动无尘黑板擦的传动机构的设计，毛刷擦除机构的设计，毛刷伸长机构的设计以及无尘机构的设计； 分析全自动无尘黑板擦各个机构的运动过程和功能； 确定设计方案并画出其运动简图，进行运动分析，画出运动循环图； 对方案确定的机构进行相关数据的计算，matlab编程画图， 以及solidworks三维制图； 课程设计的心得以及总结； 整体报告的编写。 2.3任务分配 彭堙寅：传动机构方案的设计与分析，方案的运动分析，matlab编程计算相关数据及画图，课程设计心得； 何壮:毛刷伸长机构的设计分析与改进，机构的运动简图，matlab编程计算相关数据及画图，变位齿轮设计，课程设计心得； 安祖煜：毛刷擦除机构方案的设计及分析，毛刷伸长机构方案的设计及分析，机构运动简图，课程设计心得； 杭雨婷：除尘方案的设计与分析，运动循环图的绘制，凸轮机构整理，课程设计心得以及总结，变位齿轮设计，报告的编写。 三、运动方案的设计 3.1整体运动方案设计 3.1.1基本设计原理 1）动力传输机构带动齿轮，从而利用齿轮带动毛刷的高速旋转，通过刷毛与黑板之间的摩擦从而使黑板擦除干净； 2）利用静电或者离心式风机对粉尘产生吸力，将粉尘聚集，防止产生粉尘污染。 3.1.2设计要求 擦除面积：黑板面积（长*宽）3m*1m，一次性擦除完成； 擦除速度：毛刷转速：10r/s（可根据实际情况而定） 毛刷前进速度：1m/s（可根据实际情况而定） 末端毛刷速度：62.7-62.9m/s（可根据实际情况而定） 毛刷中点速度：31.4-31.5m/s（可根据实际情况而定） 毛刷运动条件：黑板上部空间能满足毛刷转动所需空间 保证毛刷对同一点进行多次清理，保证清理干净程度，同时保证效率，几秒内便可完成清理。 除尘效果：肉眼所见粉尘很少。 3.2毛刷伸长机构设计 方案设计：曲柄滑块机构+电路控制 毛刷是由两个刷杆组成，通过内嵌的方式实现毛刷的可自动伸长功能,并且有曲柄滑块机构连接，通过单片机控制毛刷的伸长和收缩，以此防止黑板上部空间不能满足毛刷所需要的运动空间（即黑板上部空间不够高）,在擦除的过程中,四个可自动伸缩的刷杆应实现有规律的伸缩变换。 通过电路控制，每个刷子转过180°之后开始向上转动时开始收缩，转过270°时收缩到最短，开始伸长，转到360°时伸到最长，随机保持180°。 毛刷运动循环图: 毛刷长度/mm 1000 500 0 180 270 360