机械创新设计说明书1

机械创新设计说明书

设计名称：易拉罐压缩机

学院：机电工程学院

班级：11机制本一班

姓名：项欢欢

学号：110611035

指导教师：康志成

井冈山大学

2013年11月30日

摘要

[摘要]所设计的易拉罐压缩机：

是利用曲柄滑块传动压力，将易拉罐进行压缩的机械,种类很多。传动压力的工作介质有机械传动和人工传动两种类型。

一. 机械传动类型包括：皮带式和齿轮的

① 靠机件间的摩擦力传递动力和运动的有摩擦压力机；

② 靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的压力机。

二.人工传动类型包括：手摇式和脚踩式

① 利用手摇动曲柄通过连杆使滑块运动；

② 利用脚踩动曲柄通过连杆使滑块运动；

易拉罐压缩机主要是用于喝完的饮料易拉罐压成饼块，以便于储运及减少回收再利用过程中运输、冶炼的损耗。

机型分类：该系列设备在机型分类上分为立式机型和卧式机型两种形式。[关键词]：易拉罐压缩机；转动副；移动副，曲柄摇杆机构

Abstract

The design can be lengthened stairs, is in the original ordinary household aluminum alloy herringbone stairs modification, the ordinary household herringbone stairs can heighten a times the working height, convenient to use.

The main staircase is improved which is used for the connection of the rotating pair revolute, increased strength, so that it can withstand strong enough to effect. Another independent design a mobile side, so that the stairs two working state can be easily converted, mobile side button in the middle hole of the time, the staircase is a herringbone work, an elongated mobile side, but the stairs into a long ladder, thus lengthened double staircase, working height also doubled. The staircase design method suitable for general family herringbone ladder is improved, making it easier to high work.

Keyword:Can be lengthened stairs; Revolute joint; Mobile accessory

目录

一概述-----------------------------------------------------------------3二课题研究现状-----------------------------------------------------3 三问题提出---------------------------------------3四传动方案的论证---------------------------------5 五控制元件的分析---------------------------------6 六原理及各部分结构设计---------------------------6 七设计创新点------------------------------------16 八总结---------------------------------------16 参考文献------------------------------------------------17

附图：

装配图-----------------------------------------------------------------------18

零件图-----------------------------------------------------------------------19-20

一、概述

易拉罐压缩机：

是利用曲柄滑块传动压力，将易拉罐进行压缩的机械,种类很多。传动压力的工作介质有机械传动和人工传动两种类型。

一. 机械传动类型包括：皮带式和齿轮的

① 靠机件间的摩擦力传递动力和运动的有摩擦压力机；

② 靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的压力机。

二.人工传动类型包括：手摇式和脚踩式

① 利用手摇动曲柄通过连杆使滑块运动；

② 利用脚踩动曲柄通过连杆使滑块运动；

易拉罐压缩机

易拉罐压缩机主要是用于喝完的饮料易拉罐压成饼块，以便于储运及减少回收再利用过程中运输、冶炼的损耗。

机型分类：该系列设备在机型分类上分为立式机型和卧式机型两种形式。

立式机型是现今得以广泛使用的推广机型，设计吨位大、产量大，应用范围广泛；卧式机型由于主油缸横放，密封件因重力作用影响，设计压力增大后，密封件受力不平衡局部磨损较大，寿命大大减弱，无法满足大产量长期连续使用的要求，多使用小吨位机型，应用范围较小。

目前市场是金属屑打包机各式各样的，但是根据其动力装置可以大概分为以下几个类型：机械式产品压块机、液压式产品压块机、电动式产品压块机和气动式产品压块机。其中液压式产品压块机在市场上居多，因为其能很方便实现高压力和不同工作速度的要求且传动平稳，噪声小等诸多优点。根据其自动化控制程序又可分为：手动控制、半自动化控制和全自动化控制。在国内大多数是半自动化控制机床，全自动大吨位精确度较高机床大多从国外进口，因此对于自动化控制的研究有待提高。

二、本课题研究现状

易拉罐压缩机在国内外的研究现状总体可以归结为以下几点：

（1）工作台较大，滑块行程较长，以满足多种工艺的要求；

（2）有顶出装置，以便于顶出工件；

（3）易拉罐压缩机具有点动、手动和半自动等工作方式，操作方便；

（4）易拉罐压缩机具有保压、延时和自动回程的功能，并能进行定压成型和定程成型的操作，特别适合于金属粉末和非金属粉末的压制；

（5）易拉罐压缩机的工作压力、压制速度和行程范围可随意调节，灵活性大。

三、提出问题：

①废品收购厂收购过程中产生大量易拉罐，占用大量空间。随意堆放易妨碍工作人员。

②大量的易拉罐，不便集中处理和运输。

解决方法：

为解决这种小型废品收购厂和私人废品收购处不易储运易拉罐的问题，现在设计一个体积处理能力都适合这种小型废品收购厂和私人废品收购处实际情况的易拉罐压缩机。通过易拉罐压缩机对易拉罐进行压缩。使松散的易拉罐压缩成规则的饼的形状。方便集中管理，运输和直接投入炉中熔炼。有效清除的占用厂地有限空间。且该机占用空间小，效率高成本低，侧面降低了劳动成本。

四、传动方案的论证

目前冲压机床的传动方式主要有：液压式、气压式、电动式和机械传动方式等。传动装置的选择正确与否，直接决定着冲压机的好坏。

气压传动优点为：它以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，不必设置回收的油箱和管道；因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送；气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题。缺点为：由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差；因工作压力低（一般为0.31.0MPa），又因结构尺寸不宜过大，总输出力并不大；噪声较大，在高速排气时要加消声器。

电气传动的优点为：电机的效率高，运转比较经济；电能的传输和分配比较方便；电能容易控制。其缺点为：机械特性硬度小，稳定性差；传递功率小；只适用于调速方式要求不高的场合。

机械传动准确可靠，操作简单，负载对传动特性几乎没有影响。传动效率高，制造容易和维护简单。但是，机械传动一般不能进行无级调速，远距离操作困难，结构也比较复杂等。

液压传动优点为：其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率在四类传动方式中是最大的，有很大的力矩惯量比，在传递相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑、布局灵活；速度、扭矩、功率均可无级调节，动作响应性快，能迅速换向和变速，调速范围宽，调速范围可达100：l 到2000：1；动作快速性好，控制、调节比较简单，操纵比较方便、省力，便于与电气控制相配合，以及与CPU(计算机)的连接，便于实现自动化；元件的自润滑性好，易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化；所有采用液压技术的设备安全可靠性好，经济性亦佳。缺点为：液压传动因有相对运动表面不可避免地存在泄漏，同时油液不是绝对不可压缩的，加上油管等弹性变形，液压传动不能得到严格的传动比，因而不能用于如加工螺纹齿轮等机床的内联传动链中；油液流动过程中存在沿损失、局部损失和泄漏损失，传动效率较低，不适宜远距离传动；在高温和低温条件下，采用液压传动有一定的困难。

从各方面考虑，液压传动系列基本符合设计要求，能达到预期的标准。同时，在液压传动学习中积累的知识在本次设计中能得到实践应用。所以，此次设计将采用液压传动。

五、控制元件的分析

液压传动中主要有以下几种控制元件实现压头的前压、推块和返回的过程。

1．手动换向阀用人工操作控制阀芯的运动以实现液压油流的沟通、切断和换向，以及压力卸载和顺序动作控制的阀门。手动换向阀又分为手动和脚动两种。优点是操作简单、灵活、容易控制。

2．电磁换向阀通过电磁铁产生的电磁力来使阀芯运动，达到油路的转换。但由于受电磁铁吸引力的限制，电磁换向阀流量不能过大而且需要在回路中增加减速装置。

3. 插装阀是具有控制功能的元件组成的组件，插入阀块而构成的阀。阀芯结构简单，动作灵敏，密封性好。它的功能比较单一，主要实现液路的通或断，与普通液压控制阀组合使用时，才能实现对系统油液方向、压力和流量的控制。

从实际可操作性上来看，手动控制阀能满足本次所需要的性能要求，经济性也较好，因而本次设计选用手动换向阀。

六、原理及各部分结构设计

6.1按给定滑块行程的曲柄滑块机构设计

解析法设计平面连杆机构的首要任务是：建立机构尺寸参数与给定运动参数的方程式。不同的运动要求，所建立的方程式也就不同。然后应用不同的数学方法和解算工具去求解方程式中的尺寸参数。

由上看出，同图解法设计一样，解析法设计随着机构类型不同和运动要求不同，也没有统一的方法可以套用。求解尺寸参数时，同样也会出现有唯一解或无穷多解或无解的情况。

现给定滑块行程h，导路偏距e，附加要求为机构的最大压力角α

max

=[α]，试用解析法设计一偏置曲柄滑块机构，确定曲柄长a和连杆长b。

在图6.1-1中作出机构两极限位置及机构具有最大压力角位置。选取参考坐

标系oxy，并设滑块在两极限位置的坐标为x

1和x

2

。即可得到以下三个方程

图6.1-1

(6.1-1)

再根据机构具有最大压力角的位置，还可得到以下关系式：

为计算方便，设，则上式变为b=ma+me （6.1-2）

在式(6.1-1)和(6.1-2)中共有四个方程，恰好能解四个待求的尺寸参数a、b、

x 1和x

2

。

为解方程可先作消元处理，将式(6.1-2)代入式(6.1-1)消去b，在式(6.1-1)中

消去x

2

，得

(6.1-3)

(6.1-4)

由此得到含有两个待求参数a和x

1

的二次方程组，但要解这个方程组就会导出一个四次方程，而解这个四次方程是较困难的。为此可采用近似计算方法中迭代法

来解出a和x

1

足够精确的近似解。具体步骤如下：

第一次迭代，先选择一个a的初始值，代入式(3.6.1-4)中求得第一次近似值。然后将和代入式(3.6.1-3)中，一般不能满足此式，会出现误差，即

第二次迭代，先确定a的变化步长，从而获得第二次迭代的a值为

，将代入式(3.6.1-4)中求得。然后将和代入式(3.6.1-3)中得第二次迭代的误差。

依次类推，第三次迭代直至第n次迭代。

若给定一个足够小的允许的误差值δ，经过n次迭代后，所得误差时，

迭代计算就可以结束，对应的和值即为可取的近似值，然后由式(3.6.1-2)求得连杆长b。

需要说明的有

1).关于初始值的选取。的选取影响到迭代的收敛性和迭代速度。在偏置曲柄滑块机构设计时，可参照对心曲柄滑块机构，滑块行程h等于两倍曲柄长度a的几何关系，可选取=0.5h较为合理。

2).关于计算步长的选取。的选取主要影响到迭代的精度。如果迭代中误差绝对值逐渐增大，则应改变的正、负号，使逐渐减小。

例题：

给定滑块行程h=1,偏距e=0.25（以上尺寸均为相对值），允许最大压力角αmax=[α]=30o。试设计偏置曲柄滑块机构，确定曲柄长a和连杆长b。

解：选择a的初始值=0.5h，a的变化步长=0.002，设定允许的误差值δ=0.001，计算结果如下表。

由计算结果可以看出，第5次迭代结束 就小于给定的误差值了。由此可将和

值代入式(3.6.1-2)和式(3.6.1-1)得b=1.4840, x

=1.9599812 。

2

若设h=100mm，则e=0.25×100=25mm，a=0.4920×100=49.20mm，b=1.4840×100=148.40mm。

6.2 解析法对曲柄滑块机构作运动分析

曲柄滑块机构可以方便的用来达到增力、扩大行程和实现较远的距离传动。曲柄滑块机构中运动副均为低副，运动副元素间接触面积较大，运动副元素间应力较小，承载能力较强；低副元素几何形状简单，制造方便，能获得较高的制造精度；曲柄滑块机构可实现圆周运动和直线往复移动等运动形式的相互转化；偏心曲柄滑块机构还可以通过改变偏心距来得到不同的急回特性；曲柄滑块机构通过各种演化还可以得到其他各种导杆机构等。因此曲柄滑块机构在冲床、内燃机、空压机等机械中得到了广泛的应用。

七、设计创新点

创新要点简述：

此种新型易拉罐压缩机，在设计上综合了脚踩式易拉罐压缩机的特点，但在原来的基础上也增加许多新的优点。此次所设计的易拉罐压缩机相比较以前的有以下优点：

㈠．利用电动机带动机器运动，减少了工作者劳动强度，提高了工作效率。

㈡．通过夹具或手把易拉罐放入，自动压缩，自动出料。

㈢．相对于大型的易拉罐压缩机而言，它的体积小，不重，易拆装，易移动，操作简便。

总而言之，此次设计是结合生产实际中出现的各类问题来实现的，也是为了方便机械类生产厂家对易拉罐进行处理。创新的地方也是结合现有

产品的不足之处来提出的。

八、总结

我们在生活中要学会发现问题，并且努力尝试解决生活中各种各样的问题，这样我们的社会才会进步，我们的生活水平才会有更大的提高！

此种新型易拉罐压缩机,在市场上可能已出现；但其在生活中带来了巨大的方便。不仅方便了小型废品收购厂处理易拉罐。也方便运输和后期处理,。本机结构简单，制造容易，操作、维护方便、安全，非常适用小型废品收购厂和私人废品收购厂。

参考文献：

[1] 熊良山.机械制造技术基础.2版.武汉:华中科技大学出版社,2009.

[2] 涂晓斌,钟红生,习俊梅,杨中芳.机械制图.南昌:江西高校出版社,2008.

[3] 濮良贵,纪名刚.机械设计.8版.北京:高等教育出版社,2005.

[4] 刘鸿文.简明材料力学.2版.北京:高等教育出版社,2007.

[5] 孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理.7版.北京:高等教育出版社,2005.

致谢

通过这次的机械创新实践，我受益匪浅，首先觉得要做好一件事情要一步一个脚印，对待每件事都要细致的去完成，细节决定成败是个真理。也许有人会抱怨康老师对我们这么苛刻，错了一个标点符号都不让过，但是我们不能这样目光短浅的认为了，康老师现在对我们的严格要求，只会让我们在日后的工作竞争中多一份实力，经过这次的设计实践之后，我变得更加细心，对待小问题，小细节不能草草了之，这是我学到最大的东西。

这次的实践，对我熟练掌握SolidWorks也是非常重要的一步，在实践中学习是掌握知识最快的路径。我从开始提出设想，到查阅资料，再到计划设计过程，然后运用SolidWorks绘三维实体模型到完成，中间花费了大概有一个星期的时间，这一个星期，使我的软件知识有了很大的提升。因为在设计中我遇到了很多问题，而这些问题又都是必须自己动脑筋去解决的，虽然知道自己的想法和解决办法也许并不是最好的，但这是自己现今水平的创意，是自己独立思考后的设计，我觉得这就是非常有意义的，我品尝到了自学的乐趣，体验到了这份成就感。

这次的设计过程我同样感觉到要成为一个优秀的机械设计师，是一个艰辛的过程，不但要不断的提高自己的软件技能，更重要的是平时养成的观察力，对周围事物有新颖的想法，这是设计时有创新思维的基础。同时培养一个对机械设计浓厚的兴趣也是非常重要的，在这次的设计过程中我感受到了快乐。看过同学们各式新颖的设计，我从中获益良多，也看到了机械给我们生活带来的巨大改变。提高社会生产力离不开机械，改善人民生活品质更是要依靠不断的机械创新。所以为了这个目标我们更应该学好专业，使之成为我们机械创新的动力。

附图：