自動包樹機的設(shè)計含27張CAD圖

自動包樹機的設(shè)計含27張CAD圖,自動,包樹機,設(shè)計,27,CAD 任務(wù)書 院(系)： 專業(yè)： 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 課題名稱 自動包樹機的設(shè)計 內(nèi)容及任務(wù) 以整機設(shè)計為對象，學(xué)生2~3人組成團隊，組內(nèi)討論并確定設(shè)計方案，分工完成設(shè)計，定期舉行設(shè)計答辯會，教師點評。 1. 內(nèi)容 （1） 機械系統(tǒng)方案擬定； （2） 機械系統(tǒng)運動、動力參數(shù)計算； （3） 傳動零件設(shè)計，包括齒輪傳動設(shè)計、鏈傳動設(shè)計等； （4） 裝配圖及零件圖繪制； （5） 編寫設(shè)計計算說明書。 2. 任務(wù) （1） 設(shè)計說明書； （2） 設(shè)計圖{裝配圖、零件圖}，按組內(nèi)分工，分別完成。 方案及組內(nèi)分工 小組成員（共三人）： 設(shè)計方案由三人共同決定； 結(jié)構(gòu)設(shè)計部分三人分工來完成： （1） 底板排線機構(gòu)的設(shè)計（由0216負(fù)責(zé)完成）： （2） 轉(zhuǎn)盤和動力選擇（由0201負(fù)責(zé)完成）； （3） 繞線和傳動設(shè)計（由0219負(fù)責(zé)完成）。 進(jìn)度安排 截止日期 工作內(nèi)容 第七周周三 確定小組成員及選擇課題 第九周周三 確定設(shè)計方案 第十二周周三 組內(nèi)進(jìn)行任務(wù)分工 第十八周周日 進(jìn)行答辯，老師提出修改意見 第十九周周六 將修改后的說明書及繪圖裝入檔案袋歸檔 指導(dǎo)老師意見 簽名： 年 月 日 Ⅰ 摘要 機械設(shè)計課程是培養(yǎng)學(xué)生具有機械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。課程設(shè)計則是機械設(shè)計課程的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，本次設(shè)計以行李包裝機整機為設(shè)計對象，學(xué)生3人組成團隊，組內(nèi)討論并確定設(shè)計方案，分工完成設(shè)計，定期舉行設(shè)計答辯會，教師點評。 擬達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)： （1） 綜合運用已學(xué)過的理論知識和生產(chǎn)實踐知識，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的正確設(shè)計思想； （2） 掌握簡單通用機械設(shè)計的一般方法和步驟，為從事機械工程設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)； （3） 運用和熟悉設(shè)計資料，了解有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 （4） 通過制定設(shè)計方案，合理選擇傳動機構(gòu)和零件類型，達(dá)到了了解和掌握機械零件的設(shè)計過程和方法。 （5） 學(xué)習(xí)進(jìn)行機械設(shè)計基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，例如：計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊、運用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。 主要內(nèi)容有： （1） 機械系統(tǒng)方案擬定； （2） 機械系統(tǒng)運動、動力參數(shù)計算； （3） 傳動零件設(shè)計，包括齒輪傳動設(shè)計、帶傳動設(shè)計等； （4） 裝配圖及零件圖繪制； （5） 編寫設(shè)計計算說明書。 學(xué)生的能力要求： （1） 熟悉產(chǎn)品設(shè)計的全過程； （2） 能對設(shè)計問題進(jìn)行功能分析、方案選擇； （3） 掌握產(chǎn)品的二維表達(dá)（各種視圖等）； （4） 能安全使用基本的加工工具； （5） 熟悉常用的工程材料及其主要特性，如強度、剛度和費用等。 【關(guān)鍵字】 電動機，V帶 Ⅱ 目 錄 1. 緒論 1.1研究背景及意義 1 1.2工作原理及過程 4 2．設(shè)計方案 2.1底板機架的設(shè)計 4 2.2動力機構(gòu)的設(shè)計 6 2.3傳動機構(gòu)的設(shè)計 8 2.4執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計 8 2.4.1圓盤旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計 8 2.4.2排線機構(gòu)的設(shè)計 9 2.4.1繞線機構(gòu)的設(shè)計 10 3. 個人設(shè)計 3.1動力機構(gòu)的選擇 11 3.2轉(zhuǎn)盤機構(gòu)的設(shè)計 12 4. 樣機功能分析及最終效果 4.1包樹機可實現(xiàn)功能分析 14 4.2包樹機特色分析 14 4.3包樹機技術(shù)指標(biāo) 15 4.2樣機的整體效果圖 15 5. 設(shè)計心得 16 參考文獻(xiàn) 17 Ⅲ 　　　　　　　第一章 緒 論 1.1 研究背景及意義 城市綠化是當(dāng)今環(huán)保的一項重要內(nèi)容，于是樹木的存活率就顯得極其重要。人工包樹相當(dāng)枯燥無味而且效率低下，然而市場上現(xiàn)有的綁樹機存在許多缺陷，只有在移植樹木時可用。而樹木移植是綠化的重要措施，因而樹木的成活率就顯得極其重要。樹木移植時，通常需要在樹干上纏繞草繩，一方面防止運輸過程中擦傷樹皮，另一方面在樹木移植后起到保濕作用 上圖為現(xiàn)在市面的機樣 。 而目前這項工作主要由環(huán)衛(wèi)工人手動完成，我們的機器很好的解決了這些問題。如果該機器和升降裝置相結(jié)合，便可以克服圍欄等限制因素，隨時隨地方便地包樹，如果在繞線動作上稍作改進(jìn)，它還可以給樹根包扎草繩，再加上它結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，所以它將是一款市場潛力巨大的環(huán)衛(wèi)機械。該包樹機主要由底板運動機構(gòu)、動力機構(gòu)、傳動機構(gòu)、包樹執(zhí)行機構(gòu)四部分組成。闡述了用于對綠化樹木自動包繩以提高其防寒能力和移植成活率的包樹機的設(shè)計過程以及在設(shè)計過程中遇到的一些問題，及在制作自動包樹機過程中的一些心得體會。 下圖為整體效果圖和簡圖： 1.2 工作原理及過程 包樹前，先將草繩圈置于儲繩筒上。然后推動小車，使樹木通過轉(zhuǎn)盤及導(dǎo)軌的缺口進(jìn)去到轉(zhuǎn)盤中央。再將最外面的繩頭穿過導(dǎo)繩孔，系在樹干上。 工作時，直流電機通過減速器帶動主動帶輪，進(jìn)而通過帶傳動將動力傳遞到兩同步摩擦輪，從而帶動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)包樹機功能。包樹時，轉(zhuǎn)盤帶著儲繩筒繞樹作圓周運動，同時儲繩筒在草繩的牽引下不斷自轉(zhuǎn)，不斷給繩，從而使草繩源源不斷地纏繞在樹干上。當(dāng)排線齒輪碰到固定齒輪1時，會有一段嚙合區(qū)，從而轉(zhuǎn)動絲杠。由于排線螺母被滑塊兒約束，其自身不能自轉(zhuǎn)，于是在齒輪嚙合過程中沿著絲杠上升半個繩徑（d/2）的距離。同理，在碰到固定齒輪2時又上升半個繩徑（d/2）的距離。如此往復(fù)，在每圈中纏繞過程中都能上升一個繩徑（d）的距離，從而實現(xiàn)緊密排列。到達(dá)預(yù)定的極限位置時，螺母便會觸動極限開關(guān)，電路便自動斷開，包樹結(jié)束。 包樹結(jié)束后，只需將草繩剪斷，打個結(jié)即可。接著就可以將小車退出，反向纏繞下一棵樹。 第二章 設(shè)計方案 2.1底板機架的設(shè)計 底板的主要功能是作為整個機器的運動平臺，用于定位和固定其他四個功能裝置，是包樹機的移動及底座部分，其尺寸主要由其上固定的主體部分決定。一對齒輪可在底座上移動，以調(diào)節(jié)其與轉(zhuǎn)盤的中心距，進(jìn)而根據(jù)繩徑調(diào)節(jié)排線的緊密程度，底座上的齒輪位置的可調(diào)節(jié)范圍由壓板和底板上的導(dǎo)槽長度決定，并通過螺母夾緊固定。底座上的缺口是為了與主體部分對應(yīng)，方便樹木進(jìn)入轉(zhuǎn)盤中心，完成包樹前的準(zhǔn)備工作。底板上還固定了動力裝置和傳動裝置，它們的位置是根據(jù)摩擦輪與轉(zhuǎn)盤外緣接觸時位置關(guān)系計算得出的。由于設(shè)計面向的使用對象是環(huán)衛(wèi)工人，將整個底板裝置做成小車形式。操作簡單，使用和維護方便。如圖1： 2.2動力機構(gòu)的設(shè)計 考慮到包樹過程負(fù)載較小，所需轉(zhuǎn)速也不大，以及室外使用等因素，動力裝置采用由蓄電池驅(qū)動的直流電機，配合減速換向裝置使用。動力裝置主要參數(shù)如表1所示: 表1 動力裝置主要參數(shù) 額定電壓 額定電流 額定功率 輸出轉(zhuǎn)速 24V 2A 48W 220r/min 電動機圖樣 2.3傳動機構(gòu)的設(shè)計 主運動機構(gòu)簡圖 如圖2所示，傳動機構(gòu)的作用主要是將動力傳給包樹執(zhí)行機構(gòu)，它由帶輪、V形帶、張緊裝置和摩擦輪組成。帶傳動適用于實現(xiàn)相對距離較大的動力傳送，成本低，壽命長，使用和維護方便，對惡劣的工況適應(yīng)能力強，且可以通過打滑實現(xiàn)保護作用。 摩擦輪壓緊轉(zhuǎn)盤，通過摩擦力，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤機構(gòu)轉(zhuǎn)動。由于長期使用后，帶的彈性變差，長度變大，所以需要有張緊裝置（如圖所示）與其配合使用 2.4 執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計 包樹機的執(zhí)行機構(gòu)由轉(zhuǎn)盤機構(gòu)、排線機構(gòu)和儲繩筒三大部分組成,通過這三部分的有機結(jié)合,共同完成包樹功能。為提高效率，采用多個儲繩筒和排線器，每個儲繩筒都要和其中的一組排線器對應(yīng)，構(gòu)成一個組件。如圖,本機用兩組排線器，其導(dǎo)桿運動方向相同，都從上而下或從下而上，不同之處在于，一組排線器導(dǎo)線桿包樹的起點正好是另一組排線器導(dǎo)線桿包樹的終點， 即每組排線器只完成其中某一段包樹工作，具體包樹的起始位置由導(dǎo)線桿的導(dǎo)線孔的起始位置決定。 　　　　　　　 　2.4.1 轉(zhuǎn)盤機構(gòu)的設(shè)計 轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)機構(gòu)主要為帶缺口的圓環(huán)，因為大部分樹均為豎直站立，所以包樹機需有一缺口（如圖）以方便樹木進(jìn)入包樹機中央，同時缺口處采用平滑過渡以避免過大沖擊，為使機構(gòu)能平穩(wěn)運行，不致產(chǎn)生過大噪音和摩擦，影響使用，故采用導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。具體見圖 2.4.2 排線機構(gòu)的設(shè)計 排線機構(gòu)主要保證繞繩緊密排列，避免每匝繩之間有過大間隙，確保樹木冬季防寒的效果。排線機構(gòu)核心為螺栓和螺母，螺母下端有一齒輪，整個機構(gòu)隨圓盤一起旋轉(zhuǎn)，圓盤每旋轉(zhuǎn)一周，齒輪和螺桿也通過與另外兩個齒輪嚙合傳動，使螺桿被帶動旋轉(zhuǎn)特定角度，進(jìn)而實現(xiàn)螺母上升一定距離，保證繞線高度逐漸上升或下降，具體如圖 由于排線器上螺母是做上下移動的，因而自動停機裝置與排線器可做成一體，如圖，當(dāng)包樹接近完成時，排線器上的螺母，達(dá)到某一位置，其上伸出的觸片壓到底座上的常閉開關(guān)，開關(guān)斷開，實現(xiàn)自動停機。如圖控制電路圖，若轉(zhuǎn)動開關(guān)K1,并按住開關(guān)K4，電動機開始反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤反向轉(zhuǎn)動，排線器上伸出的觸片與常閉開關(guān)K2或K3分離，開關(guān)處于常閉狀態(tài)，此時不管按住或松開按鈕K4，電動機都將繼續(xù)轉(zhuǎn)動，開始反向包樹。 2.4.3 繞線機構(gòu)的設(shè)計 繞線機構(gòu)主要實現(xiàn)將繩子繞在儲繩筒之上，為下一步排線機構(gòu)包樹連續(xù)提供繩子，同時為避免纏死和打結(jié)，我們將儲繩筒做在導(dǎo)軌上。具體如上圖 第三章 個人設(shè)計 3.1動力機構(gòu)的設(shè)計 傳動部分由帶傳動和摩擦輪傳動兩部分組成。 帶傳動的傳動比為 ，i帶=ω主動輪/ω從動輪 摩擦輪傳動的傳動比為 ，i摩擦輪，轉(zhuǎn)盤=ω摩擦輪/轉(zhuǎn)盤 由于兩個帶輪的外徑大小相同，故在不考慮摩擦輪與轉(zhuǎn)盤相對滑動的情況下，有： i帶=d從動輪/d主動輪=1 i摩擦輪，轉(zhuǎn)盤=d轉(zhuǎn)盤/摩擦輪=600mm/120mm=5 故總的傳動比為 i=i帶 i摩擦輪，轉(zhuǎn)盤= 5 由于采用的電動機轉(zhuǎn)速為220r/min， 則 ω轉(zhuǎn)盤=ω主動輪/i=220r/min/5=44r/min 驅(qū)動電機圖 方案二： 為便于長期連續(xù)使用，也可采用柴油機驅(qū)動，配合離合器和變速箱使用，技術(shù)參數(shù)與電動機相近。 3.2轉(zhuǎn)盤機構(gòu)的設(shè)計 滑軌CAD圖 圓盤旋轉(zhuǎn)機構(gòu)主要為帶缺口的圓環(huán)，因為大部分樹均為豎直站立，所以包樹機需有一缺口（如圖）以方便樹木進(jìn)入包樹機中央，同時缺口處采用平滑過渡以避免過大沖擊，為使機構(gòu)能平穩(wěn)運行，不致產(chǎn)生過大噪音和摩擦，影響使用，故采用導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。具體見圖： 轉(zhuǎn)盤CAD圖 現(xiàn)已知齒輪齒數(shù)z、模數(shù)m、固定齒輪與轉(zhuǎn)盤中心距L1、草繩直徑d、轉(zhuǎn)盤直徑D和螺桿導(dǎo)程p以及兩齒輪剛接觸時的中心距l(xiāng)z。經(jīng)分析知，轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周，排線機構(gòu)要上升一個繩子直徑的高度，所以螺桿每周需轉(zhuǎn)角度： d/p*360o 因有兩個固定齒輪，因此螺桿與一個固定齒輪相接觸時的應(yīng)轉(zhuǎn)角度為 B=d/p*180o （a）底座齒輪位置計算(b)主運動機構(gòu)簡圖 由圖10可知： A=B/2=d/p*90o 由余弦定理知： cosA=(L?2+L?2-R2)/2L?L? 由式（1）和式（2）聯(lián)立可知： D=p/90o*arccos(L?2+L?2-R2)/2L?L?取草繩直徑為10mm,代入數(shù)值得L?=373mm 注：由于該部分涉及計算較少且簡單易懂，該處部分省略。 第四章 樣機功能分析及最終效果 4.1 包樹機可實現(xiàn)效果功能分析 1、 目前市場上的綁樹機只能在已經(jīng)挖起來的樹上繞繩。我們的機器采用了特殊設(shè)計的轉(zhuǎn)盤，樹可以通過轉(zhuǎn)盤上的缺口直接進(jìn)入轉(zhuǎn)盤的中心，因此可以用于已經(jīng)植好的樹木。為了傳動這個轉(zhuǎn)盤，我們采用“兩點齒輪傳動”的方法——兩個齒輪在不同位置同時和轉(zhuǎn)盤嚙合，從而保證在任何時間，至少有一個齒輪帶動轉(zhuǎn)盤。 2、我們設(shè)計了專門的排線裝置，不僅可以保證草繩纏繞的緊密度，還能在保證纏線緊密地前提下對一定范圍內(nèi)任意直徑的樹木進(jìn)行纏繞。 3、我們設(shè)計了專門的繞繩裝置，此裝置可以作為草繩的儲存和供給機構(gòu)，還可以自動繞線，減少了對繩子的限制。 4、?我們提出了一種配套的打結(jié)方案，使打結(jié)變得相當(dāng)方便。 5、通過采用多對排線機構(gòu)和繞線機構(gòu)，可以使效率成倍提高。 6、可以正、反轉(zhuǎn)包樹時，若第一棵樹從下往上包，下一棵樹則可以從上往下包以提高效率。 7、該設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，效率高，方便操作，適合所有園林養(yǎng)護人員使用。 4.2 包樹機特色分析： （1） 采用特殊設(shè)計的轉(zhuǎn)盤，樹可以通過轉(zhuǎn)盤上的缺口直接進(jìn)入轉(zhuǎn)盤的中心。因此可以用于已經(jīng)植好的樹木。 （2） 為了轉(zhuǎn)動這個帶缺口的轉(zhuǎn)盤，此機器采用“兩點帶動”的方式——兩個摩擦輪處于不同位置，使其外緣與轉(zhuǎn)盤外緣接觸，從而保證在任何時間，至少有一個摩擦輪驅(qū)動轉(zhuǎn)盤。 （3） 采用了專門設(shè)計的排線裝置，可以在不受樹徑和繩徑變化干擾的情況下保證草繩纏繞的緊密程度。 （4） 通過多套排線機構(gòu)和繞線機構(gòu)的搭配使用，可使效率成倍提高。 （5） 通過調(diào)節(jié)裝置，能實現(xiàn)包樹高度可控。 （6） 操作簡單，制作容易。 4.3 包樹機技術(shù)指標(biāo)： 1、 該機構(gòu)基本實現(xiàn)可靠的包樹功能，但實現(xiàn)自動打結(jié)仍需要很大時間和精力。 2、因圓盤開口大小限制，包樹機對樹木的直徑有一定限制，可包胸徑小于盤徑1/2(約30mm)的樹木，能對我們?nèi)粘Ｒ姷降臉淠菊Ｍ瓿砂鼧涔δ堋? 3、底座有人工隨意移動，方便靈活，基本適應(yīng)日常樹木所處地形。 4、最大繞繩高度有排線機構(gòu)中螺栓長度決定，可配套使用，以滿足不同高度要求。 5、預(yù)期實物包樹效率為分鐘800mm左右。 6、系統(tǒng)估計大?。?00×700×1200mm3），重量30kg。 7、包樹機工作功率為48W。 4.4 樣機圖樣 第五章 設(shè)計心得 本設(shè)計通過簡單的的裝置實現(xiàn)了看似復(fù)雜的包樹功能，主要經(jīng)驗就是抓住了主要矛盾。整個包樹過程中最復(fù)雜的動作在開始的接繩與最后的打結(jié)，然而這并不是主要矛盾，可以不予考慮。重復(fù)纏繞過程才是主要矛盾，此過程耗時過長，且動作簡單，適合用機械代替。 設(shè)計自動包樹機的過程，也是組隊課程設(shè)計的過程。從一開始的毫無頭緒，到設(shè)計思路的漸漸清晰，到難題被一個個的克服，到最終完成，這個過程給了我們太多的知識和經(jīng)歷。 我們團隊的基本運作模式： 新問題產(chǎn)生 分頭搜索資料 獨立思考解決方案 集中討論、全面分析 選取最優(yōu)的解決方案； 我們一直相信團隊是產(chǎn)生創(chuàng)意的地方，靠著團隊的這種特質(zhì)，我們解決了一個又一個看似棘手的困難，最終做出了比較理想的理論設(shè)計方案和基本實現(xiàn)設(shè)計功能的實物圖樣，算是對我們幾個不眠奮斗夜的最好回報。 為著同一個目標(biāo)，懷著同一個信念，我們相互鼓勵，貢獻(xiàn)著自己的智慧和力量。也曾為了不同的意見爭得面紅耳赤，也曾為了分工的問題而激動地爭吵，但當(dāng)我們站在如今這個時間點上回望時，我們都不約而同地發(fā)現(xiàn)，留在我們記憶深處的卻是遇到困難時的相互鼓勵和解決困難時的開心笑容，而對于彼此，我們更加了解、更加寬容、更加欣賞。這就是團隊的神奇力量，這就是合作的甘甜果實，而我們這些嘗到甜頭的幸運兒又怎會忘記？這個用實踐驗證理論的過程，這段用合作激發(fā)創(chuàng)新的經(jīng)歷，我們相信會成為我們一生的財富，將受益終生！ 參考文獻(xiàn) [1]濮良貴、紀(jì)名剛等.《機械設(shè)計》.高等教育出版社 [2]孫桓、陳作模等.《機械原理》.高等教育出版社 [3]陳秀寧、施高義等.《機械設(shè)計課程設(shè)計》.浙江大學(xué)出版社 [4]張沛頎、裴建昌等《.Pro/ENGINEER野火版 進(jìn)階設(shè)計》.人民郵電出版社。 [5]葉挺秀、張伯堯等.《電工電子學(xué)》.高等教育出版社。 18