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需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑毕业设计（论文）题 目： 自动洗勺机的结构设计 学 院： 机械与车辆学院 专 业： 机械工程及自动化 学生姓名： 黄伟栓 指导教师： 曾亮华、周旭东 北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）I摘 要洗勺是一项必不可少的家务活动，然而过多的油渍让人对洗勺很是厌烦，洗勺机的出现将会使这项家务活动变得简单而有趣。本洗勺机主要由传送机构、提升机构、平移机构、清洗系统。本文讲述了洗勺机的设计。首先，通过查阅资料了解现有洗勺机的清洗方法和工序，分析其存在的不足；然后，构思新型自动洗勺机的基本原理和操作工序并提出了洗勺机设计方案；接着，对主要零部件进行了设计与强度校核；最后，通过 AutoCAD制图软件绘制了本洗勺机装配图及主要零件图，并用 Pro/E 进行了三维设计。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了起重机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD 制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键字：洗勺机，传送，气缸，设计北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）IIAbstractWashing the spoon is an essential household activities, however too much grease for washing the spoon is very tired, wash spoon machine will make the housework activities become simple and interesting. The machine is mainly composed of a transmission mechanism, a lifting mechanism, a translation mechanism, and a cleaning system.In this paper, the design of the machine is described. First, access to information through understanding existing washing the spoon machine cleaning methods and processes, analysis of the shortcomings of its existence; then, conceived a new type automatic washing the spoon machine basic principle and operation process and puts forward the washing the spoon machine design scheme; and then, the design and strength check of the main parts is discussed. Finally, by means of AutoCAD drawing software drawn the spoon washing machine assembly drawing and the main parts of the map, and Pro / e three dimensional design.Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of hoisting machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance.Key words: Machine, Transfer, Cylinder, Design北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）III目 录摘 要 .IAbstract.II第 1 章 绪论.11.1 研究背景及意义.11.2 国内外研究及发展现状.1第 2 章 总体方案设计.32.1 设计要求.32.2 现有洗勺机分析.32.3 方案设计.32.3.1 清洗流程设计.32.3.2 结构方案确定.4第 3 章 主要零部件的设计.53.1 传送电动机的选择.53.1.1 选择电动机类型.53.1.2 电动机容量的选择.53.1.3 电动机转速的选择.53.1.4 运动和动力参数计算.63.2 V 带传动设计 .73.2.1 V 带的基本参数 .73.2.2 带轮结构的设计.93.3 传送带的设计.93.3.1 带型选择.93.3.2 滚筒设计.103.4 气缸设计.103.4.1 确定主要参数.103.4.2 主要尺寸的设计与校核.123.4.3 气缸的结构设计.153.5 其他辅助装置设计.173.5.1 滑板.173.5.2 吊具.173.5.3 装具.18第 4 章 基于 Pro/E 的三维设计 .194.1 Pro/E 软件概述 .19北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）IV4.2 三维模型设计.204.2.1 气缸.204.2.2 传送装置.214.2.3 滑板.214.2.4 吊具.214.2.5 装具.224.3 三维装配设计.22总 结.23参考文献.24致 谢.25北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）V北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）VI北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）VII北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）VIII北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）IX北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 研究背景及意义洗勺是一项必不可少的家务活动，然而过多的油渍让人对洗勺很是厌烦，洗勺机的出现将会使这项家务活动变得简单而有趣。有一点值得注意的是，普通洗勺机需要加入大量的洗涤剂才能达到洗涤干净的要求，浪费大量水资源且对环境构成污染。因为超声波可以穿透固体物质，而且污染很小，因此人们想到使用超声波来清洗餐具，于是就出现了现在的超声波洗勺机。这种超声波洗勺机的原理是：当超声波经过液体介质时，将以极高的频率压迫液体介质振动，使液体分子产生正负交变的冲击波。当声强达到一定数值时，液体中急剧生长微小空化气泡并瞬时强烈闭合，产生强烈的微爆炸和冲击波使被清洗物表面的污物遭到破坏，并从被清洗表面脱落下来。虽然每个空化气泡的作用并不大，但每秒钟有上亿个空化气泡在作用，就具有很好的清洗效果和超高的洁净度。影响超声清洗效果的因素有很多。除了声强必须大于空化阀（即使液体产生空化的最低声强或声压幅值）外，还与被清洗物等有关。超声清洗对声反射强烈的材料，如金属、玻璃、塑料等其清洗效果好，而对声吸收较大的材料，如橡胶、布料等清洗效果较差，勺、盘、盆、碟等从物理学角度来看属弹性介质物体，用超声清洗其表面再合适不过了! 在洗涤液选用方面，水的粘度不大，有利于清洗，假如把水温加热到60，此时的空化最活跃，效果也就最好，因而利用超声波来洗勺是完全可以的。本次设计的洗勺机结构紧凑适用于各类小型餐厅、酒店等场所，本洗勺机的研制有以下意义：（1）降低洗勺人员的劳动强度； （2）节水省电、低噪音；（3）清洁度高、没有死角；（4）不需用专用洗涤剂，环保。1.2 国内外研究及发展现状1929 年德国的米勒公司制造出了欧洲第一台电动家用洗勺机。1954 年美国 GE 公司生产了第一台电动台式洗勺机，在洗涤性能和整机体积外形上都有所改善。1978 年米勒公司又制造出了世界上第一台微电脑控制型洗勺机，使人机关系更为密切，洗勺机的家用性得到了更好的体现。于是越来越多的洗勺机进入西方家庭。在亚洲最早从事洗勺机的研究的是日本，到了九十年代中后期，日本已发展了微电脑全自动台式洗勺机。所代表的企业有松下（National） 、 三洋（SANY） 、 三菱（MITSUB ISHI） 、东北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）2芝（TOSHIBA）等。与此同时，欧美则已经把家用洗勺机发展成具有统一形象的厨房家电。欧美所代表的企业有米勒、 西门子（SIEMENS） 、 惠而浦（Whirlpool）等公司。国外很多家庭都拥有家用洗勺机，并且家用洗勺机的普及率还在不断的增大。良好的市场促进了企业对新型洗勺机的研制和开发，这种良性循环使国外的洗勺机产业焕发出蓬勃的生机。目前传统的喷臂式和涡轮式洗勺机在西方仍然很受欢迎，因为这类洗勺机制造成本低，售价不高，而且很适用于西方餐具的特点，有很好的清洗效率。欧美一些国家开发出的新型超声波洗勺机有着低能耗、高效率和环保的特点，在注重节能环保生活的发达国家也产生了很大的影响。我国于 80 年代开始研制洗勺机，但是洗勺机在国内并没有很好的普及。究其原因，首先是因为很多企业直接引进了国外的洗勺机生产线，虽然在结构上有所改进但是其结构特点和清洗方式仍然不太适合中餐餐具的特性。其次是因为清洗效率低，为了达到效果，增加洗勺机的工作时间，使耗电量太大，不适合普通家庭使用。最后，因为洗勺机普遍体积较大，在房价高昂寸土寸金的中国很难为其提供安放的场所。我国目前生产洗勺机的企业有海尔、小天鹅、美的等。价格一般在 2000 元以上。根据作者在成都市中心几家国美和苏宁电器的调研。商场里仅有海尔的一款家用洗勺机在销售，其类型是传统的喷臂式洗勺机，售价在 3000 元左右。整体来说，中国的洗勺机产业还处在技术落后、市场开发不全的状态里。北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）3第 2 章 总体方案设计2.1 设计要求通过查阅资料，了解现有洗勺机的清洗方法和工序，分析其存在的不足，然后构思新型自动洗勺机的基本原理和操作工序，完成针对勺子的自动清洗机的结构设计。2.2 现有洗勺机分析国内市场上现有洗勺机的特点与不足：以海尔洗勺机为代表分析。市场上相对比较受欢迎的海尔 4 和 6 系列。 4 系列 包括 WQP42、WQP43 和 WQP42000A 三个型号。采用了上下双喷淋器使餐具上下部分同时受到喷射水流的直接冲击，可以得到很好的清洗的效果，并且可以加快洗涤速度，整个过程只有 6 分钟。切其过滤网外置于洗勺机前方，方便消费者整理清洁。而且采用了臭氧消毒，提供了很好的卫生条件。在运行有故障或门没有关好的时候发出蜂鸣声。此外，还提供开门保护功能。 6 系列洗勺机 包括 WQP62、WQP62B、 WQP63 型。都采用了 800MM高度的设计。内胆为正方体，能让喷射覆盖的面积比例达到最大。设有上下两个餐具架，可以分别进行清洗，节约水电。采用的是内循环式干燥系统，消除了湿热空气的影响。利用新型磁化技术，能防垢、除垢。设有溢水保护系统，可靠安全。臭氧消毒，健康环保。 总体来说，国内的洗勺机已经基本能保证清洗效果，并实现了自动化和安全化。国内的洗勺机生产线大多从国外进口，虽然在结构性能上有一定的改良，但仍然不适合我国餐具的特点。洗涤效果并不如想象中好。这是国内洗勺机不能占领市场的主要原因。其次是耗电量和耗水量大。一台洗勺机完成洗勺、消毒、烘干耗时长。且洗勺机的功率从 600W 到 2300W 不等，消费者将承受更多的电费。国内的洗勺机品牌，如海尔、小天鹅、美的等，最低价格都在 2000 元左右，加上专用的洗涤剂，不仅价格高，而且不环保。最后是结构设计、材料有缺陷。国内洗勺机多为塑料内胆，长时间使用之后，内胆会变得有异味而且油腻难清洗，出现“洗勺机洗勺，人洗洗勺机”的问题。要想在中国普及洗勺机，开拓市场。必须要结合中国人的饮食结构、卫生习惯和生活观念等各种因素。开发出在清洗技术和结构材料都合适的新型洗勺机。2.3 方案设计2.3.1 清洗流程设计北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）4清洗槽旁边加个传送带，勺子装在装具里放着传送带运动，当装具运动到清洗槽那里时传送带停止，气压杆下降，把装具夹起移动到清洗槽正上面下降放进清洗槽里洗，自来水通过进水电磁阀流入清洗槽，达到一定水位时，进水电磁阀关闭，加热器工作，当达到一定温度时，加热器停止工作，超声波系统开启，进行超声波清洗，在超声空化作用下，油污与餐具剥离，一定时间后超声波系统关闭，排水电磁阀导通进行排水，当排水到低水位时触动低水位开关，喷臂电磁阀导通进行喷臂辅助清洗，一定时间后洗涤完毕，喷臂阀关闭，剩余水量由排水阀排出。 ，洗好后气压杆把洗好的 装具夹起放回传送带运出来。2.3.2 结构方案确定根据上述洗勺机清洗流程，确定如下洗勺机机构方案：图 3-1 洗勺机总体结构方案图本次设计要求对洗勺机结构进行设计，因此超声波发生、清洗、漂洗、风切、烘干等装置及控制系统不在本文设计范围。北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）5第 3 章 主要零部件的设计3.1 传送电动机的选择3.1.1 选择电动机类型电动机是标准部件。因为室内工作，运动载荷平稳，所以选择 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。3.1.2 电动机容量的选择1）运输机所需要的功率 为：P)(10kWVF洗勺机传送带传送负载不大，传送速度也不能过高，本次选择：F=200N，V=0.15m/s 得 )(3.105.2kP2）电动机的输出功率 为0 )(0kWp电动机至鼓轮轴的传动装置总效率。取 V 带传动效率 ，轴承效率 ，滚筒传动效率 ，电动96.0198.296.03机至鼓轮轴的传动装置总效率为： 9.06.0.3213）电动机所需功率为： kWPw3.900因有轻微震动 ，电动机额定功率 只需略大于 即可，查机械设计手册表m019-1 选取电动机额定功率为 0.55kw。3.1.3 电动机转速的选择北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）6滚筒轴工作转速：取滚筒直径 D=60mm，则滚筒轴工作转速： min/46.70.143560rDvnwV 带的传动比为： 42带i所以电动机实际转速的推荐值为： in/9.10.954rinw符合这一范围的同步转速为 1000、1500r/min。综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性，选用同步转速 1000r/min 的电机。型号为 Y80-4，满载转速 ，功率 0.55 。min/960rnkw3.1.4 运动和动力参数计算（1）总传动比满载转速 。故 V 带传动比为：in/960rnm21.4.7iiw， 取（2）运动和动力参数计算各轴的转速：电机轴 min/960rn滚筒轴 ；in/48021ri带各轴的输入功率：电机轴 kwP3.0滚筒轴 ；kw31.098.6.0.11 各轴的输入转矩：电机轴 ；mNnPT 2.960.59500滚筒轴 ；17.483.11北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）7整理列表：轴名 功率 kwP/转矩 mNT/转速 in)/(r传动比电机轴 0.33 3.28 960滚筒轴 0.31 6.17 480 23.2 V 带传动设计3.2.1 V 带的基本参数1）确定计算功率 ：cP已知： ； ；kw3.0min/960rn查机械设计基础表 13-8 得工况系数： ；25.1AK则： kwkPKAc 43.25.12）选取 V 带型号：根据 、 查机械设计基础图 13-15 选用 A 型 V 带,cmn3）确定大、小带轮的基准直径 d（1）初选小带轮的基准直径：；md501（2）计算大带轮基准直径：；idd212带圆整取 ，误差小于 5%，是允许的。md1024）验算带速： smsnvmd /)25,(/1.510694.3106 带的速度合适。5）确定 V 带的基准长度和传动中心距：中心距： )(2)(.021021 dda北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）8初选中心距 ma20（2）基准长度： maddaLd620204)51()50(14.32220 对于 A 型带选用 Ld（3）实际中心距： mLad 1952603020 6）验算主动轮上的包角 ：1由 ad 3.57)(18012得 120.695.)(1 主动轮上的包角合适。7）计算 V 带的根数 ：z LArKPc )(0， 查机械设计基础表 13-3 得： ；min/960rnmmd501 kwP75.0（2） ，查表得： ；2带， i kw17.0（3）由 查表得，包角修正系数7.2195K（4）由 ，与 V 带型号 A 型查表得： Ld630 0.l综上数据，得 62.1.950)17.5.(32z取 合适。10z8）计算预紧力 （初拉力）：F北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）9根据带型 A 型查机械设计基础表 13-1 得： mkgq/1.0NvkzvPFc43.8525.1095.21.0.50 9）计算作用在轴上的压轴力 ：QFNZ3.1682.160sin452i0 其中 为小带轮的包角。110）V 带传动的主要参数整理并列表：带型 带轮基准直径 (mm) 传动比 基准长度(mm)A501d22 630中心距（mm） 根数 初拉力 (N) 压轴力 (N)195 1 85.43 168.33.2.2 带轮结构的设计1）带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料 HT200）2）带轮的结构形式：V 带轮的结构形式与 V 带的基准直径有关。小带轮接电动机， 较小，md501所以采用实心式结构带轮；大带轮接减速器， ，所以采用孔板式结构带md102轮。3.3 传送带的设计3.3.1 带型选择北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）10本设计为了实现自动化，节省人力、物力和提高效率，在板料输送方面拟采用带传动。在实际工作环境下有平带传动、齿形带和同步带等形式。齿形带在传送有几何规则轮廓的零件时有很大的优势，而且当带高速运动时，采用齿形带能够较好的定位所传送的零件保证零件不会在带上移动，齿形带不是标准件，一般需要在平带上自己安装齿形，制造不方便；同步带传动，属于啮合传动，高速、高精度，适合在高精度仪器装置中使用，带比较薄，比较轻，同步带一般采用伺服电机驱动。平带传动具有如下的特点：（1）结构简单，传动平稳，具有过载保护的作用（2）有缓冲吸震的作用（3）运动平稳无噪声（4）适用于远距离传输（Smax=15m）（5）制造、安装精度要求不高虽然平带传动由于带的弹性形变会传动比不稳定；张紧力和轴向力较大；轴向尺寸较大比、不易安装等缺点，但是考虑到在本方案的设计中带传动的作用是实现 PCB板的传送，不需要在带上实现板的定位，因此，在此方案中可以采用平带装置。在装置中采用伺服电机控制可以实现带的及时启停。传送皮带（尺寸 1100430mm）的示意图如图 5.1 所示。3.3.2 滚筒设计本次传送装置采用滚筒确定平带的结构，在使用平带传动时，由于平带会因为自身的重量在整根平带的中间发生凹陷，如果不采取措施减少这种变形，当加工的 PCB板传送到中间时会因为带的变形使板中间悬空，所以，在本方案设计中，采用中间增加辅助支撑滚轮装置减少平带的变形。滚筒采用灰铁铸造后机加工成型，主滚筒结构尺寸如图 3.3 所示：图 3.3 主滚轮3.4 气缸设计以提升气缸设计为例，平移气缸设计过程类似。3.4.1 确定主要参数北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）11（1）工作压力的确定执行元件的工作压力可以根据负载循环图中的最大负载来选取，也可以根据主机的类型了确定（见表 3-1 和表 3-2） 。表 3-1 按负载选择执行元件的工作压力负载/ KN 50工作压力/MPa 0.8 1 1.5 2 2.5 3 3 4 4 5 5表 3-2 各种机械常用的系统工作压力机 床设备类型 磨床 组合机床龙门刨床 拉床农业机械或中型工程机械气压机、重型机械等工作压力 0.82.0 35 28 810 1016 2032所设计的洗勺机在工进时负载最大，其值为 200N，其它工况时的负载都相对较低，参考表 3-1 和表 3-2 按照负载大小或按照气压系统应用场合来选择工作压力的方法。初选气缸的工作压力： ，背压：MPap5.01MPap1.02（2）气缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定为了节省能源宜选用较小流量的油源。利用单活塞缸差动连接满足快进速度的要求，由此求得气缸无杆腔面积为: 24-6211 108.394.09)-( mNpFAm D2.18.34由计算所得的气缸内径 D 按表 3-4 圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。表 3-4 气缸内径尺寸系列 (GB2348-1980) (mm)8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110 ）125 （140 ） 160 （180 ） 200 （ 220） 250320 400 500 630北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）12注：括号内数值为非优先选用值故气缸内径取标准值： mD50活塞杆的直径： d31.6)3(由计算所得的活塞杆直径按表 3-5 圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。表 3-5 活塞杆直径系列 (GB2348-1980) (mm)4 5 6 8 10 12 14 16 182 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360 400故气缸内径取标准值： md203.4.2 主要尺寸的设计与校核气缸工作压力主要根据气压设备的类型来确定，对不同用途的气压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。所以设计时，可用类比法来确定。同上，以提升气缸为例进行设计。前述已确定气缸的工作压力 ，缸筒MPap5.0内径 D=50mm，活塞杆外径 d=20mm。（1）气缸壁厚和外径的计算气缸的壁厚一般指气缸中最薄处的厚度。从材料力学可以知道，承受内压力的圆筒，其内应力分别规律因为壁厚的不同而各异。一般计算时可以分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。气缸的内径 D 与其壁厚 的比值 D/ 10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的气缸，一般采用无缝钢管，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒壁厚公式计算 2ypD式中 气缸壁厚（m） 。D气缸内径（m） 。试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5 ）倍（MPa） 。额定压力yp16Mpa,取 =1.5 MPa。nn1.50.7北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）13缸筒材料的许用应力。 = ，其中 为材料抗拉刚度，n 为安bb全系数，一般取 n = 5。 的值为：锻钢： = 110120 MPa；铸钢： = 100110 bb bMPa；无缝钢管： = 110110 MPa；高强度铸铁： = 60MPa；灰铸铁： = b b25MPa。对于 D/ 10 时，应该按材料力学中的厚壁圆筒公式进行壁厚的计算。对于脆性材料以及塑性材料 0.4123ypD式中的符号意思与前面相同。气缸壁厚算出后，即可以求出缸体的外径 为：1 +D2式中 值应该按无缝钢管标准，或者按有关标准圆整为标准值。1D在设计中，取试验压力为最大工作压力的 1.5 倍，即 = 1.50.5MPa =0.75MPa。yp而缸筒材料许用应力取为 = 100 MPa。b应用公式 得， 2yp0.75421/m下面确定缸体的外径，缸体的外径 + = 50+24mm =58mm。在气压传动D2设计手册中查得选取标准值 =60mm。在根据内径 D 和外径 重新计算壁厚： =1 1= mm =5mm12D605（2）气缸工作行程的确定气缸工作行程长度，可以根据执行元件机构实际工作的最大行程来确定，并且参照表 3-1 中的系列尺寸来选取标准值。表 3-1 气缸活塞行程参数系列 （mm ）25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）142000 2500 3200 400040 63 90 110 140 180 220 280360 450 550 700 900 1100 1400 18002200 2800 3900240 260 300 340 380 420 480 530600 650 750 850 950 1050 1200 13001500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3800注：气缸活塞行程参数依、次序优先选用。由已知条件知道最大工作行程为 400mm，参考上表系列，取气缸工作行程为400mm。（3）缸盖厚度的确定一般气缸多为平底缸盖，其有效的厚度 t 按强度要求可以用下面两式进行进似计算。无孔时： 20.43yptD有孔时： 20.ytd式中 缸盖有效厚度（m） 。缸盖止口内径（m） 。2D缸盖孔的直径（m） 。0d在此次设计中，利用上式计算可取 t=15mm（4）最小导向长度的确定对于一般的气缸，最小导向长度 H 应满足以下要求 20LD式中 气缸的最大行程。L气缸的内径。D为了保证最小导向长度 H，如果过分增大 和 B 都是不适宜的，必要时可以在缸盖1l和活塞之间增加一个隔套 K 来增加 H 的值。隔套的长度 C 由需要的最小导向长度 H 决定，即 12Cl北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）15在此设计中，气缸的最大行程为 400mm，气缸的内径为 50mm，所以应用公式的 = mm =45mm。20LDH20L4502活塞的宽度 B 一般取得 B=（0.61.0 ）D；缸盖滑动支撑面的长度 ，根据气缸内径1lD 而定。当 D80mm 时，取 ；1(0.6) l当 D80mm 时，取 。d活塞的宽度 B =（0.61.0）D=3050mm，取 40mm（5）缸体长度的确定气缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般气缸缸体长度不应该大于内径的 2030 倍。缸体长度：L = 400+40mm=440mm（6）固定螺栓得直径 sd气缸固定螺栓直径 按照下式计算s 5.2skFdZ式中 F气缸最大负载。Z固定螺栓个数。k螺纹拧紧系数，k = 1.12 1.5。根据上式求得= =4.7mm5.2skFdZ.1360894（7）气缸强度校核。ypDD(10)2当 时 ， 壁 厚 应 满 足。y0.4() 13p当 时 ， 壁 厚 应 满 足前面已经通过计算得：D =50mm, =5mm。则有 10，所以为厚壁缸。D0北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）16=5mm = =3.8mmy0.4pD12350.475123可见缸筒壁厚满足强度要求。3.4.3 气缸的结构设计（1）缸体与缸盖的连接形式缸体与缸盖常见连接方式有法兰连接式（图 4-1a） 、半环连接式（图 4-1b） 、螺纹连接式（图 4-1c、f ） 、拉杆连接式（图 4-1d） 、焊接式连接（图 4-1e）等。图 4-1 常见的缸筒和缸盖结构缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。通过综合考虑，在此设计中，缸体端部与缸盖采取法兰连接的形式。（2）活塞杆与活塞的连接结构活塞和活塞杆的结构形式有很多，常见的有一体式、锥销式连接外、还有螺纹式连接和半环式连接等多种形式，如图 4-2 所示。半环式连接结构复杂，装卸不便，但是工作可靠。图 4-2 活塞杆与活塞的结构此外，活塞和活塞杆也有制成整体式结构的，但是它只能适应于尺寸较小的场合。经过综合考虑，在此设计中，活塞杆与活塞的连接采取螺纹连接的形式，如图 4-3 所示。北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）17（3）活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结果可以做成端盖整体式直接导向，也可以做成与端盖分开的导向套导向结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用比较普遍。此设计经过综合考虑，采取端盖直接导向。（4）密封装置气缸中常见的密封装置有间隙密封，摩擦环密封，密封圈密封等。间隙密封依靠运动件间的微笑间隙来防止泄露；摩擦环密封依靠活塞上的摩擦环（尼龙或者其他高分子材料制成）在“O”形圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄露；气缸主要采用密封圈密封，密封圈有 O 形、V 形、Y 形及组合式等数种，其材料为耐油橡胶、尼龙、聚氨脂等。它结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，性能可靠，在缸筒和活塞之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。此设计经过综合考虑，采用 O 形密封圈密封。（5）缓冲装置气缸带动质量较大的部件作快速往复运动时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活塞运动到气缸终端时，会与端盖碰撞，而产生冲击和噪声。这种机械冲击不仅引起气缸的有关部分的损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。为了防止这种危害，保证安全，应采取缓冲措施，对气缸运动速度进行控制。当活塞移至端部，缓冲柱塞开始插入缸端的缓冲孔时，活塞与缸端之间形成封闭空间，该腔中受困挤的剩余油液只能从节流小孔或缓冲柱塞与孔槽之间的节流环缝中挤出，从而造成背压迫使运动柱塞降速制动，实现缓冲。 气缸中常用的缓冲装置有节流口可调式（如图 4-3）和节流口变化式（如图 4-4）两种。图 4-3 节流口可调式缓冲装置 图 4-4 节流口变化式缓冲装置在此设计中，为了适当的减轻加工难度，决定采取节流口变化式缓冲装置，这种缓冲装置可以调节。3.5 其他辅助装置设计3.5.1 滑板由于负载较小，不涉及强度计算，结构尺寸采用 AutoCAD 匹配得到滑板的结构尺北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）18寸如下图示：3.5.2 吊具由于负载较小，不涉及强度计算，结构尺寸采用 AutoCAD 匹配得到滑板的结构尺寸如下图示3.5.3 装具由于负载较小，不涉及强度计算，结构尺寸采用 AutoCAD 匹配得到滑板的结构尺寸如下图示北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）19第 4 章 基于 Pro/E 的三维设计4.1 Pro/E 软件概述Pro/Engineer 操作软件是美国参数技术公司（ PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE 一体化的三维软件。Pro/Engineer 软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。Pro/Engineer 作为当今世界机械 CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的 CAD/CAM/CAE 软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。Pro/Engineer 和 WildFire 是 PTC 官方使用的软件名称，但在中国用户所使用的名称中，并存着多个说法，比如 ProE、Pro/E、破衣、野火等等都是指 Pro/Engineer 软件，proe2001、proe2.0、proe3.0 、proe4.0、proe5.0 、creo1.0creo2.0 等等都是指软件的版本。Pro/E 第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）20所有模块。Pro/E 的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E 采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。（1）参数化设计相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。但是无法在零件模块下隐藏实体特征。（2）基于特征建模Pro/E 是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。（3）单一数据库（全相关）Pro/Engineer 是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的 CAD/CAM 系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。Pro/Engineer 是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色，实体或线框造型，完整工程图的产生及不同视图展示（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转） 。Pro/Engineer 是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs） 、槽（Slots ） 、倒角（Chamfers）和抽壳（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其他相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持 Postscript 格式的彩色打印机。Pro/Engineer 还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上 Pro/Engineer 软件的其它模块或自行利用 C 语言编程，以增强软件的功能。它在单用户环境下（没有任何附加模块）具有大部分的设计能力，组装能力（运动分析、人机工程分析）和工程制图能力北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）21（不包括 ANSI， ISO， DIN 或 JIS 标准） ，并且支持符合工业标准的绘图仪（HP，HPGL）和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。Pro/Engineer 功能如下：（1）特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等） ；（2）参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等） ；（3）通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计；（4）支持大型、复杂组合件的设计（规则排列的系列组件，交替排列，Pro/PROGRAM 的各种能用零件设计的程序化方法等） 。（5）贯穿所有应用的完全相关性（任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动） 。其它辅助模块将进一步提高
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