自動售報(bào)機(jī)設(shè)計(jì)說明書.doc

機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)課程設(shè)計(jì) 題 目 自動售報(bào)機(jī)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 號 05021103 作 者 陳林用 2011302985 趙 明 2011301255 趙 哲 2011301256 鄭冰超 2011301257 周楨良 2011301258 指導(dǎo)教師 劉嵐、郭輝 完成日期 2015.01.22 目 錄機(jī)械專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書3一、緒論5二、功能原理設(shè)計(jì)6三、機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)8四、機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)10五、總結(jié)與體會15六、參考文獻(xiàn)16機(jī)械專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一 指導(dǎo)思想和要求對于機(jī)械的整機(jī)及其各組成部件的工作原理和總體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械整體整機(jī)的總體功能目標(biāo)要求。完成機(jī)械的工作原理及整機(jī)簡圖各1張，設(shè)計(jì)說明書1份（大于15頁）。說明書的論述重點(diǎn)在于原理方案構(gòu)思過程的論證、分析和說明，對于整機(jī)的主要性能參數(shù)作簡單計(jì)算。二 設(shè)計(jì)題目自動售報(bào)機(jī)設(shè)計(jì)三 設(shè)計(jì)人員組長： 陳林用 成員： 趙明、趙哲、鄭冰超、周楨良四 基本要求和進(jìn)度要求：設(shè)計(jì)一種可以放置于公共場所自動售報(bào)紙的機(jī)器（裝置），顧客投入（推入）一枚硬幣就可以自動彈出（送出）一份報(bào)紙?？紤]可選擇購買不同報(bào)紙。進(jìn)度：第一周：收集資料、查閱有關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行原理方案構(gòu)思。完成執(zhí)行構(gòu)件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理設(shè)計(jì)。第二周：完成整機(jī)的工作原理、功能關(guān)系及總體方案設(shè)計(jì)，繪制總裝簡圖。第三周：整理設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備答辯。附注：查閱和學(xué)習(xí)有關(guān)書籍、期刊及最新資料（包括專利和網(wǎng)上資料），進(jìn)行集體討論、構(gòu)思，分工協(xié)作，充分發(fā)揮自己的想象力、創(chuàng)造力，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械最完滿與最合理的功能。 機(jī)械=執(zhí)行系統(tǒng)+傳動系統(tǒng)+動力系統(tǒng)+操縱控制系統(tǒng)建議參考: 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中第二章機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與總體設(shè)計(jì)。一、緒論曾幾何時(shí)，報(bào)刊是人們傳播和獲取信息的最主要手段，而如今，盡管報(bào)刊等仍是大多數(shù)人日常生活中獲知信息和知識的一個重要途徑，但隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的快速發(fā)展以及人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)和精神生活需求，報(bào)刊等傳統(tǒng)傳媒遭遇到了前所未有的巨大挑戰(zhàn)，如何在新技術(shù)新挑戰(zhàn)面前更好地發(fā)展傳統(tǒng)傳媒是一個非?，F(xiàn)實(shí)的問題。目前大多數(shù)報(bào)刊發(fā)行存在成本高、銷售方式不靈活、廣告宣傳不突出等缺點(diǎn)。本課題小組針對當(dāng)前報(bào)刊發(fā)行存在的缺點(diǎn)，將LED顯示、多個自動售報(bào)模塊組織在一個框架內(nèi)研制成一種自動售報(bào)機(jī)，可較好地應(yīng)對現(xiàn)代傳媒挑戰(zhàn)，從而更好地發(fā)展傳統(tǒng)傳媒。同時(shí)，自動售報(bào)機(jī)不僅有利于增加各媒體的報(bào)刊雜志的發(fā)行渠道和發(fā)行量，而且還有利于規(guī)范整個城市的市容市貌，適應(yīng)城市信息化建設(shè)的需要。目前，自動售報(bào)機(jī)普及率很低，主要原因除了故障率高、出報(bào)不準(zhǔn)確以外，更重要的原因是報(bào)刊適應(yīng)性差、信息反饋不及時(shí)、公眾關(guān)注度不夠等，在現(xiàn)代技術(shù)條件下缺乏市場競爭力。提高傳統(tǒng)自動售報(bào)機(jī)的性能還需從其結(jié)構(gòu)上進(jìn)行技術(shù)提升，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，可把自動售報(bào)機(jī)結(jié)構(gòu)可分為三類。文獻(xiàn)1-8中的自動售報(bào)機(jī)機(jī)構(gòu)利用控制裝置限制取報(bào)數(shù)量，依靠報(bào)紙重力下落至出報(bào)口；其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，缺點(diǎn)是取報(bào)口低、報(bào)紙上架麻煩、易卡滯。文獻(xiàn)9-14中的自動售報(bào)機(jī)是靠摩擦輪或者推桿把報(bào)紙推出去的，克服了報(bào)紙上架麻煩的缺點(diǎn)，但存在報(bào)紙適應(yīng)性差的問題，對多頁報(bào)紙或較薄的報(bào)紙仍存在可靠性差的問題。文獻(xiàn)15-16中的售報(bào)機(jī)是利用真空吸盤拾取報(bào)紙，依靠報(bào)紙重力自由落下或沿斜面滑下，依然存在易卡滯的問題。實(shí)際上，自動售報(bào)機(jī)在國際上已有幾十年的發(fā)展歷史，根據(jù)使用環(huán)境的不同，各個國家和地區(qū)售報(bào)機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能也不盡相同。歐美等國家的自動售報(bào)機(jī)大多是一次投幣即開門任人自覺取報(bào)；日本則是一份一份地售賣，但只能售賣一種報(bào)刊?，F(xiàn)階段我國自動售報(bào)機(jī)尚屬起步階段，有很大的發(fā)展空間。相對于國外滿大街?jǐn)[放的即開式自由取報(bào)的售報(bào)機(jī)，國內(nèi)的售報(bào)機(jī)在技術(shù)上相對要復(fù)雜得多，其工作原理也不同，加上人們的使用習(xí)慣和認(rèn)知度不夠，導(dǎo)致了自動售報(bào)這種文明售報(bào)方式還未能在報(bào)業(yè)發(fā)行中起到其應(yīng)有的作用。針對以上現(xiàn)狀，本課題小組擬根據(jù)所學(xué)基本機(jī)構(gòu)原理，結(jié)合前人在自動售報(bào)機(jī)設(shè)計(jì)上的經(jīng)驗(yàn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，根據(jù)中國的國情和百姓閱讀報(bào)刊的特點(diǎn)，針對我國現(xiàn)有的售報(bào)機(jī)的問題，進(jìn)行自動售報(bào)機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，旨在鍛煉小組成員的設(shè)計(jì)能力以及一定的全局觀念。二、功能原理設(shè)計(jì)所謂功能原理設(shè)計(jì)，其主要任務(wù)為：“尋找一種物理效應(yīng)和相應(yīng)的作用原理”以實(shí)現(xiàn)所追求的“功能目標(biāo)”。即針對某一確定的“功能目標(biāo)”，尋求一些“物理效應(yīng)”并借助某些“作用原理”來求得一些實(shí)現(xiàn)該功能目標(biāo)的“解法原理”。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，本課題小組設(shè)計(jì)題目為機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)：“自動售報(bào)機(jī)設(shè)計(jì)”。顧名思義，該自動售報(bào)機(jī)的總功能是用戶投入硬幣并選擇報(bào)紙類型，機(jī)器自動出售相應(yīng)報(bào)紙。如圖1所示即為用黑箱法描述的該自動售報(bào)機(jī)的總功能，即該機(jī)器的功能特點(diǎn)示意圖。圖1.自動售報(bào)機(jī)總功能的黑箱描述一個技術(shù)系統(tǒng)的總功能可以逐步分解為很多分功能。根據(jù)自動售報(bào)機(jī)的總功能要求，可以將其總功能分解為儲報(bào)、選報(bào)、出報(bào)等分功能。但僅將總功能加以粗略分解為多個分功能不足以充分表達(dá)各分功能之間相互配合關(guān)系，因此功能結(jié)構(gòu)圖2應(yīng)運(yùn)而生，更好地反映各分功能之間的聯(lián)系和配合。三、機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)前述可知，自動售報(bào)機(jī)是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，不可能脫離電而只進(jìn)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，因此經(jīng)過本課題小組成員討論，在硬幣識別方面決定采用市面上廣泛使用的硬幣識別裝置，一旦硬幣識別成功便產(chǎn)生響應(yīng)，即觸發(fā)點(diǎn)動開關(guān)電路接通電動機(jī)電路。其他方面，均采用純機(jī)械方案實(shí)現(xiàn)各部分分功能，從而達(dá)到鍛煉小組成員的設(shè)計(jì)能力以及一定的全局觀念的目的。為減少不必要的工作量，本課題小組決定對實(shí)際情況進(jìn)行一定的簡化處理，如僅設(shè)計(jì)該自動售報(bào)機(jī)能出售三種報(bào)紙、每種報(bào)紙單份價(jià)格均為一元、忽略報(bào)紙頭版顯示裝置等，簡化后的主要結(jié)構(gòu)功能原理方案如下：選報(bào)機(jī)構(gòu)：用戶根據(jù)需要按下相應(yīng)報(bào)紙按鈕，然后通過連桿機(jī)構(gòu)傳動，將相應(yīng)報(bào)紙對應(yīng)的相當(dāng)于離合器的中間小齒輪沿滑道撥向嚙合，此時(shí)電機(jī)還未通電。用戶投入硬幣后，當(dāng)硬幣識別成功后，在落下儲幣盒的過程中硬幣將觸發(fā)點(diǎn)動開關(guān)接通電磁接觸器線圈，從而接通電機(jī)電路。此時(shí)，經(jīng)電機(jī)聯(lián)軸器蝸桿渦輪小齒輪中間小齒輪大齒輪傳動，帶動相應(yīng)出報(bào)機(jī)構(gòu)運(yùn)動。出報(bào)機(jī)構(gòu)：通過鉸接于大齒輪上的連桿帶動滑塊沿固定軌道滑動，同時(shí)，依靠與滑塊上的通孔相連接的杠桿做類似橢圓運(yùn)動，杠桿將橢圓運(yùn)動放大，帶動另一側(cè)的撥板運(yùn)動，從而將相應(yīng)報(bào)紙撥出報(bào)紙支撐板，順滑道落向出報(bào)口，完成出報(bào)。運(yùn)動循環(huán)方面：通過固接于大齒輪上的兩個撥桿分別撥動相應(yīng)開關(guān)，一次運(yùn)動循環(huán)將要結(jié)束時(shí)，兩個撥桿同時(shí)撥開相當(dāng)于離合器的中間小齒輪和電動機(jī)電路，從而保證一幣一報(bào)，也就是說一次出報(bào)循環(huán)過程中，大齒輪僅旋轉(zhuǎn)一圈。之所以選擇撥桿出報(bào)裝置，是考慮到常用的摩擦輪裝置可靠性不高，并且需要對報(bào)紙支撐板設(shè)計(jì)升降機(jī)構(gòu)，相對來說比較復(fù)雜。圖3.功能原理圖上圖所示即為該自動售報(bào)機(jī)的功能原理圖，圖中：1- 點(diǎn)動開關(guān)（依靠硬幣沖擊接通）；2-接觸器開關(guān)與線圈；3-撥桿1（撥斷電機(jī)電路）；4-大齒輪；5-連桿（鉸接于4）；6-滑槽（限制滑塊軌跡）；7-撥桿2（撥開中間小齒輪）；8-傳動小齒輪；9-渦輪（與8同軸）；10-中間小齒輪；11-連桿；12-報(bào)紙選擇按鈕（與11共同作用驅(qū)動10運(yùn)動）；13-柔性撥桿；14-撥板；15-投幣口；16-同12；17-出報(bào)口；18-LED廣告窗；19-儲幣盒工作循環(huán)說明：用戶按下欲選購報(bào)紙的按鈕12中間小齒輪10向左移動進(jìn)入待嚙合狀態(tài)用戶投入硬幣硬幣識別器識別通過后硬幣下落沖擊點(diǎn)動開關(guān)1接通接觸器線圈電路接通電動機(jī)電路聯(lián)軸器蝸桿渦輪9小齒輪8將中間小齒輪10帶入嚙合傳動大齒輪連桿5柔性撥桿13撥板14報(bào)紙出報(bào)口17。大齒輪旋轉(zhuǎn)一圈后一個工作循環(huán)結(jié)束，撥桿7撥開中間小齒輪的同時(shí)撥桿3撥斷接觸器線圈電路，進(jìn)而斷開電機(jī)電路，系統(tǒng)進(jìn)入下一個工作待命狀態(tài)。四、機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)1.電機(jī)選型考慮到實(shí)際工作需要，要求大齒輪每秒鐘轉(zhuǎn)一圈左右，即設(shè)定一次工作循環(huán)周期時(shí)間約為1s，這樣比較符合實(shí)際情況。故有：大齒輪1r/s（60r/min）小齒輪120 r/min（傳動比為2:1）渦輪120r/min（與小齒輪同軸）蝸桿600 r/min（傳動比取為5:1），即取電動機(jī)轉(zhuǎn)速約為600 r/min，對功率無特殊要求，滿足出報(bào)要求即可。綜上，可選取微型電動機(jī)型型號YN60，電機(jī)參數(shù)：(0.25kw-7.5kw,180-600r/min)即可。然后選取適合的聯(lián)軸器連接電機(jī)輸出軸與蝸桿軸。2.蝸輪蝸桿選型考慮蝸輪蝸桿減速比取5:1，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)推薦值，選取蝸桿頭數(shù)z1=6，渦輪齒數(shù)z2=30。同時(shí)取模數(shù)m=2.5mm，查表可知分度圓直徑d1=28mm，d2=m* z2=75mm。3.大小齒輪選型考慮大小齒輪減速比取2:1，選取模數(shù)m=2mm。根據(jù)相關(guān)尺寸要求，且自動售報(bào)機(jī)精度要求不高，工作環(huán)境不算惡劣，屬于輕載。取與渦輪同軸的小齒輪齒數(shù)z1=35，大齒輪齒數(shù)z2=70。分度圓直徑d1= m* z1=70mm，d2=m* z2=140mm。兩齒輪并不直接嚙合，而是通過一個相當(dāng)于離合器的中間小齒輪嚙合。中間小齒輪模數(shù)m=2mm，齒輪大小及位置根據(jù)撥桿及空間位置確定。4.連桿長度確定如圖所示，連桿5長度的確定至關(guān)重要，否則可能會導(dǎo)致機(jī)構(gòu)卡死引起電機(jī)燒壞等嚴(yán)重后果。之所以將滑槽6做成橢圓形狀并如此布置也是考慮到這方面的緣故。為此，當(dāng)大齒輪帶動連桿5運(yùn)動到圖示虛線位置時(shí)，必須保證在滑槽中運(yùn)動到最右端，同時(shí)保證在圖示實(shí)線位置滑塊在滑槽中運(yùn)動到最左端。5.出報(bào)撥桿、撥板確定如下圖所示，撥桿中間與球鉸過盈配合連接于箱體壁面上，左端為撓性材料，可在一定程度上適應(yīng)由于報(bào)紙售出導(dǎo)致的報(bào)紙高度變化，從而保證撥出報(bào)紙的力均勻。右端為剛性桿，同樣依靠球鉸與連接于大齒輪的連桿滑動鉸接于帶有通孔的滑塊上，滑塊可沿滑槽滑動，從而限制其運(yùn)動。三套出包裝置間依靠帶傳動連接，共用一個驅(qū)動電機(jī)。6.其他撥桿、杠桿確定固連于大齒輪上的兩個分別用于撥開中間小齒輪和接觸器開關(guān)的撥桿在空間位置上應(yīng)錯開，以避免運(yùn)動干涉。報(bào)紙選擇按鈕桿件結(jié)構(gòu)如下圖所示，依靠桿件的滑動撥動相應(yīng)裝置實(shí)現(xiàn)將中間小齒輪撥向待嚙合狀態(tài)。7.箱體總體尺寸確定單份報(bào)紙展開后尺寸為390mm*540mm（閱讀狀態(tài)），對折后尺寸為270mm*390mm，即為報(bào)社報(bào)紙出版后狀態(tài)。左右：考慮報(bào)紙縱向放置，即儲報(bào)支撐板正面寬度取300 mm，略大于270 mm，右側(cè)空間放置整套出報(bào)裝置，正面寬度取為300 mm，考慮兩側(cè)裕量，取整個箱體左右寬度為720 mm。前后：主要考慮出報(bào)機(jī)構(gòu)空間位置大小，取箱體前后寬度約為580 mm。上下：考慮出售三種不同類型的報(bào)紙，每套裝置高度約為400 mm，加上箱體底部取報(bào)口高度，取整個箱體高度為1600 mm。五、總結(jié)與體會機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)有很大不同，機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)是以產(chǎn)品為對象的新型學(xué)科，機(jī)械設(shè)計(jì)則強(qiáng)調(diào)的是對構(gòu)成及其基本元器件的研究，例如研究機(jī)器中的機(jī)構(gòu)、機(jī)器零件以及其中的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)、材料、強(qiáng)度理論等，而機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)則是研究產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)問題。通過三周的課程設(shè)計(jì)，在完成既定任務(wù)的同時(shí)，我們對機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)的區(qū)別也有了更深一步的理解。21世紀(jì)，機(jī)械專業(yè)一直是熱門專業(yè)。作為一名機(jī)械專業(yè)設(shè)計(jì)方向的學(xué)生，我們感覺很幸運(yùn)。同時(shí)，在學(xué)習(xí)了機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)等專業(yè)理論課程后，我想這樣的專業(yè)課程設(shè)計(jì)對我們來說意義非凡，它給我們提供了一個能讓我們充分利用所學(xué)知識、將所學(xué)知識密切聯(lián)系實(shí)踐的平臺。課程設(shè)計(jì)儼然已經(jīng)結(jié)束，從中我們體會到，應(yīng)當(dāng)從最基本的東西腳踏實(shí)地地做起，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，切勿急于求成，為以后的工作和科研打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，在此次機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)課程設(shè)計(jì)的過程中，我們也學(xué)習(xí)到了很多課堂上學(xué)習(xí)不到的東西，深刻地體會到了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和設(shè)計(jì)過程的艱辛。本次課程設(shè)計(jì)過程中，小組成員分工如下：陳林用：擬定方案、撰寫說明書、安排成員任務(wù)趙 明：功能原理圖、裝配圖繪制趙 哲：答辯PPT制作鄭冰超：查閱資料、評估方案周楨良：協(xié)助查閱資料、裝配圖繪制六、參考文獻(xiàn)【1】黃靖遠(yuǎn)、高志、陳祝林等 機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué) 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 【2】孫恒、陳作模、葛文杰等 機(jī)械原理 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 【3】濮良貴、紀(jì)名剛 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 【4】史儀凱主編 電工電子應(yīng)用技術(shù) 科學(xué)出版社 2008