机械原理课程设计——Ice Cream
目录
一、摘要 ..................................................................................................... 2 二、设计题目及任务 ................................................................................ 2 2.1设计题目............................................................................................... 2 2.2设计任务............................................................................................... 3 2.3任务分配............................................................................................... 4 三、运动方案的设计 ................................................................................ 4 3.1整体运动方案设计 .............................................................................. 4 3.2毛刷伸长机构设计 .............................................................................. 5 3.3齿轮齿条传动机构设计 ...................................................................... 7 四、机构尺寸参数确定 ............................................................................ 8 4.1毛刷伸长机构确定 .............................................................................. 8
4.1.1曲柄滑块机构基本尺寸确定： .................................... 8
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 .................................................................... 12
5.2.1位移分析 ...................................................................... 12 5.2.2 速度分析 ..................................................................... 13 5.2.3 加速度分析 ................................................................. 13 5.2.4曲柄滑块机构的速度仿真 ........................................... 13
5.3变位齿轮设计 .................................................................................... 17 六、除尘方案的设计与分析及方案确定 .............................................. 23 6.1除尘机构方案设计 ............................................................................ 23 6.2除尘方案确定及基本参数确定 ........................................................ 25 七、设计小结........................................................................................... 27 八、附录 ................................................................................................... 27 九、参考文献........................................................................................... 38
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机械原理课程设计——Ice Cream
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）
打开电源 毛刷开始工作 关闭电源 粉尘收集 2
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图2-1（a）
除尘装置开始工作
1毛刷初始状态杆1处于最短状态 ○2杆1开始伸长，○杆4开始收缩
3杆1继续伸长。杆4继续收缩 ○4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
（1） 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； （2） 分析全自动无尘黑板擦各个机构的运动过程和功能； （3） 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；
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（4） 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； （5） 课程设计的心得以及总结； （6） 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，
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防止产生粉尘污染。 3.1.2设计要求
1) 擦除面积：黑板面积（长*宽）3m*1m，一次性擦除完成； 2) 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）
3) 毛刷运动条件：黑板上部空间能满足毛刷转动所需空间 4) 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。 5) 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。
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