自動米飯售賣機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計

1、1 緒論1.1 國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀目前, 自動售貨機(jī)這種前衛(wèi)的零售業(yè)態(tài)已經(jīng)在65個國家和地區(qū)出現(xiàn)，自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)已發(fā)展相當(dāng)規(guī)模。世界上已有飲料、食品、紙巾、報刊、自動照相機(jī)、鮮花、票類等自動售賣機(jī)，通過自動售貨機(jī)出售的商品多達(dá)6000余種。根據(jù)美國統(tǒng)計，目前美國自動售貨機(jī)擁有量是550萬臺，平均每40人一臺，1998年通過自動售貨機(jī)銷售的商品金額為5377億美元；日本的擁有量是750萬臺，平均每23人一臺，1998年通過自動售貨機(jī)銷售的金額達(dá)億日元，其中罐裝飲料占其總銷量的40%;歐洲平均60人擁有一臺。而目前國內(nèi)的自動售賣機(jī)大約有78萬臺。作為一種新型商業(yè)形態(tài)和廣告媒體，自動售貨機(jī)從1999進(jìn)入

2、中國市場以來，受到了喜歡追逐時尚的年輕人的歡迎，但是在國內(nèi)大陸，自動售賣機(jī)的品種卻很單一。中國的自動售貨機(jī)擁有量相對于13億的人口，這個數(shù)字微不足道。即使是按現(xiàn)在中國城市人口3.9億人計算，平均每20000城市人口中才有一臺自動售貨機(jī)。 1.2 發(fā)展趨勢自動售貨機(jī)具有廣泛的發(fā)展前途。我國現(xiàn)有城市人口約4億多人，如果按平均500人擁有一臺自動售貨機(jī)的話，那么，中國的自動售貨機(jī)潛在市場需要量就要80萬臺。據(jù)有關(guān)資料介紹，在天津，一臺自動售貨機(jī)每天銷售額平均為200元，在大連平均為280元。如以每臺自動售貨機(jī)每天銷售額為200元計，全年通過自動售貨機(jī)的銷售額就可達(dá)到600億元。在一些國家，自動售貨機(jī)

3、的商品銷售額占全國零售業(yè)的六成以上，并以每年10%的速度遞增。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和消費者日趨富裕，中國的零售市場以7%的年遞增率快速增長，成長速度快于其它任何新興市場。到2010年整個市場規(guī)模即將達(dá)到57000億人民幣，中國已成為世界上最大的潛在自動售貨機(jī)消費市場。自動售貨機(jī)的高技術(shù)、新銷售方式、市場潛力巨大、商品貨真價實等優(yōu)點，決定了其具有廣闊的發(fā)展前景。根據(jù)有關(guān)專家測算，在中國，自動售貨機(jī)的市場容量最保守的估計也可達(dá)47萬臺之巨。中國的自動售貨機(jī)將發(fā)展成為一個巨大的產(chǎn)業(yè)。1.3 課題的目的、意義畢業(yè)設(shè)計是在校學(xué)習(xí)課程中一個很重要的環(huán)節(jié)，通過讓學(xué)生對自動米飯售賣機(jī)的設(shè)計，把學(xué)生在校所學(xué)的

4、基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識綜合地進(jìn)行應(yīng)用。使學(xué)生在學(xué)完全部理論課程和專業(yè)課程以后，進(jìn)一步地鞏固和擴(kuò)大專業(yè)知識，鍛煉學(xué)生實際動手能力。培養(yǎng)學(xué)生從接到一項設(shè)計課題開始到設(shè)計完整的全套圖紙及設(shè)計說明書為止整個設(shè)計步驟的具體操作（收集資料、寫開題報告、進(jìn)行方案比較并確定設(shè)計方案、設(shè)計總裝圖、部裝圖及零件圖、撰寫設(shè)計說明書），這不但是走向工作崗位前的一個演習(xí)，也為從學(xué)校走向社會打下扎實的基礎(chǔ)，使我們的科研能力得到了初步的訓(xùn)練。1.4 本課題主要解決的問題及難點（1）托盤a）托盤的形狀應(yīng)設(shè)計的方便售賣、傳輸b）為便于裝切米飯，托盤的其中一側(cè)或兩側(cè)擋板應(yīng)可抽出c）在米飯蒸熟前應(yīng)保證良好的密封，不可漏水（2）米飯a）

5、生米兌好水后，應(yīng)將米鋪平b）為保證米飯的清潔，應(yīng)在蒸米和傳輸米飯的過程安裝防護(hù)罩，避免米飯被污染（3）切刀a）切刀可能粘飯，所以應(yīng)在切刀上刷一層不粘漆 b）切刀切開米飯后，推出米飯的過程中可能帶動周圍米飯，使量的精度受到影響，所以應(yīng)把切刀設(shè)計成直角形狀或在切刀切米飯前在米飯中插入固定擋板（4）保溫a）儲藏米飯的蒸米箱應(yīng)有自動恒熱保溫裝置，托盤離開蒸米箱后在傳輸過程中應(yīng)有保溫功能b）若長時間不賣，應(yīng)使托盤返回儲藏箱（5）清洗與米飯直接接觸的機(jī)構(gòu)或裝置應(yīng)設(shè)計成盡量便于清洗的形狀（6）控制a）對進(jìn)飯裝置和出盤裝置的設(shè)計應(yīng)便于自動控制，準(zhǔn)確定位b）使整個機(jī)構(gòu)按規(guī)定地運動是難點，且整機(jī)結(jié)構(gòu)要緊湊2 總體

6、方案論證本節(jié)主要是對總體方案的論證，以及對儲飯送飯裝置、飯盤、 托臺、切刀裝置、收盤裝置等機(jī)構(gòu)進(jìn)行了多種方案的比較，詳細(xì)說明了各種機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點。最終確確定了設(shè)計方案，繪制了整機(jī)的流程圖。2.1 概論2.1.1 結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-1所示圖2-1 原理方案圖1飯盒傳送帶 2飯盒傳送帶電機(jī)1 3裝飯托盤 4托盤儲送料電機(jī)2 5托盤儲送架 6托盤 7托盤儲送架鏈輪 8切刀絲杠 9切刀電機(jī)3 10切刀電機(jī)架 11切刀機(jī)構(gòu) 12托盤傳輸電機(jī)4 本機(jī)由電機(jī)、鏈輪、同步齒形帶、絲杠、切刀、飯盤、聯(lián)軸器等機(jī)構(gòu)組成，主要包括儲送料裝置、托盤傳送裝置、飯盤傳送裝置、米飯切割裝置四部分。2.1.2 原理過程飯盤事先安放

7、在帶附件的鏈條上，當(dāng)電機(jī)2轉(zhuǎn)動時，鏈輪轉(zhuǎn)動使飯盤自動平落到托盤同步傳送帶上。當(dāng)有人刷卡（打米飯）時，電機(jī)4正轉(zhuǎn)使托盤到切刀工位時停止，然后切刀機(jī)構(gòu)運動完成對米飯的切割，電機(jī)3動作把米飯送出。當(dāng)?shù)谝涣忻罪埵弁旰?，電機(jī)4開始運動T時間后，到達(dá)下一個工位停止。如此往復(fù)直至整盤米飯售完，進(jìn)行下一輪循環(huán)。因此米飯自動售貨機(jī)是一臺潔凈衛(wèi)生的、有較高的可靠性和精確度，全自動的先進(jìn)機(jī)械電子產(chǎn)品，它除了能保障米飯的清潔衛(wèi)生、為人們節(jié)省時間減少排隊等待的痛苦、使顧客獲得更加公平外，還為社會節(jié)余了大量勞動力，同時它也是我國機(jī)械電子行業(yè)發(fā)展的標(biāo)志、對其他自動售賣機(jī)的開發(fā)與研究起到了一定的作用。2.2 重要零件的方案論

8、證2.2.1 儲飯送飯裝置（1）設(shè)計方案一設(shè)計方案如圖2-2所示：圖2-2 儲飯送飯裝置結(jié)構(gòu)示意圖 該機(jī)構(gòu)猶如物流倉庫一樣，飯盤預(yù)先放在固定的支架上。然后，由電機(jī)控制插板進(jìn)行三維運動，依次把飯盤從指定位置取下，送到托臺上，之后再相繼執(zhí)行下一動作。插板的三維運動由步進(jìn)電機(jī)帶動三根組裝好的螺母絲杠控制，此裝置由三個電機(jī)各帶動一根絲杠，而三個電機(jī)的停轉(zhuǎn)由售賣機(jī)控制部分自動控制。機(jī)構(gòu)優(yōu)點：控制簡單，設(shè)計思路簡單，定位準(zhǔn)確，而且可省去飯盤被送到托臺上的傳動部分。機(jī)構(gòu)缺點：電機(jī)的數(shù)目較多，所以要三個電機(jī)驅(qū)動器來驅(qū)動，導(dǎo)致造價過高性價比太低，而且絲杠要三根，所以計算復(fù)雜。經(jīng)過優(yōu)缺點的比較，此方案不為最佳。（

9、2）設(shè)計方案二設(shè)計方案如圖2-3所示：圖2-3 儲飯送飯裝置結(jié)構(gòu)示意圖 該機(jī)構(gòu)將米飯托盤直接放在傳送帶上，此傳動帶為同步齒形帶。電機(jī)輸出軸和帶輪軸由聯(lián)軸器連接在一起，電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動同步齒形帶的移動，通過步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制主動輪在相應(yīng)時間內(nèi)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制飯盤可將飯盤1、2、3、4先后在預(yù)計的時間里被送上拖臺。此機(jī)構(gòu)設(shè)計、計算簡單，只需一個電機(jī)驅(qū)動即可且和絲杠相比造價較低，而且和普通平帶相比同步齒形帶的同步性較好，不會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，這對控制精度來說是非常有益的。（3）設(shè)計方案三設(shè)計方案如圖2-4所示：圖2-4 儲飯送飯裝置結(jié)構(gòu)示意圖 如上圖所示，機(jī)構(gòu)由鏈輪、帶附件的鏈，配合方案二中的同步齒形帶。

10、其中帶輪與鏈輪通過錐齒輪相連實現(xiàn)同步傳動。鏈輪順時針轉(zhuǎn)動將其上存儲的米飯盤依次放在同步齒形帶上，由同步齒形帶將飯盤送到托臺上，進(jìn)而完成下一步動作。此機(jī)構(gòu)優(yōu)點是：整個機(jī)構(gòu)由一個電機(jī)控制通過錐齒輪實現(xiàn)同步運動，避免了方案一中的電機(jī)過多導(dǎo)致的性價比下降的缺點。同時兼具了方案二的全部優(yōu)點，最重要的是鏈的附件上能儲存多盤米飯，可減少人工操作，而且為多口售飯機(jī)的開發(fā)設(shè)計提供了方便。此機(jī)構(gòu)的缺點是：由于鏈傳動需要潤滑油，若鏈的附件部分設(shè)計不好，會導(dǎo)致對米飯的污染，不能保證米飯的清潔。所以，此方案設(shè)計的難點之一是如何保米飯不被污染。2.2.2 拖臺、托盤（1）托臺的功能：承載飯盤 、固定飯盤、可橫向移動（2）

11、托臺結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計方案如圖2-5所示，此方案可使飯盤橫向固定且易被送上托臺，固將托臺進(jìn)口邊設(shè)計成敞口形，兩邊有擋邊，但切下米飯后推出的問題不好解決：圖2-5 托臺示意圖（1）飯盤的固定將飯盤的周圍采用電磁夾緊裝置，當(dāng)飯盤移動到位時，電磁機(jī)構(gòu)得電，夾緊飯盤。（2）托臺橫向運動的設(shè)計 a）設(shè)計方案一設(shè)計方案如圖2-6所示：圖2-6 托臺橫向運動示意圖此機(jī)構(gòu)由電機(jī)、螺母絲杠副、托臺組成,螺母上面與拖臺固接在一起,電機(jī)帶動絲杠轉(zhuǎn)動，使得絲杠帶動螺母和托臺一起橫向運動。橫向運動的位移量與移動速度通過步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制。此機(jī)構(gòu)定位準(zhǔn)確,電機(jī)易于控制。b）設(shè)計方案二設(shè)計方案如圖2-7所示：圖2-7 托臺橫向

12、運動示意圖此機(jī)構(gòu)由氣缸、活塞、電磁控制閥、托臺等組成。缸體與托臺聯(lián)結(jié)在一起，缸體可左右移動，活塞桿固定。缸體運動帶動托臺橫向運動,電磁閥控制氣缸缸體的左右運動。運動的位移量由行程開關(guān)控制，缸體的左右運動速度由流量閥決定。此機(jī)構(gòu)易于控制,但定位精度不是很高。2.2.3 切刀機(jī)構(gòu)（1）設(shè)計方案一設(shè)計方案如圖2-8所示：圖2-8 齒輪齒條式傳動切刀機(jī)構(gòu)示意圖該機(jī)構(gòu)采用齒輪齒條式傳動，傳動精確，動作迅速，作用力較大，但必須使用精度高的電機(jī)作為動力源，整機(jī)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積較大，質(zhì)量較重，不適合作絲杠傳動時螺母上的附屬機(jī)構(gòu)。（2）設(shè)計方案二設(shè)計方案如圖2-9所示：切刀氣缸圖2-9 流體傳動式切刀機(jī)構(gòu)示意圖

13、該機(jī)構(gòu)采用流體傳動（氣壓或液壓），可輸出較大的作用力，傳動位置精確可靠，控制方便，性能穩(wěn)定，但該機(jī)構(gòu)使用時必須附帶一套壓力源，而且更重要的是流體傳動機(jī)構(gòu)有不可避免的污染，所以該機(jī)構(gòu)不適合對食品直接接觸的工作場合，更不適合對直接實用的食品接觸的場合。（3）設(shè)計方案三該機(jī)構(gòu)采用直線電機(jī)對切刀進(jìn)行切飯方向的控制，在直線電機(jī)和齒輪軸的共同配合下，切刀主體會在z方向運動從而完成切飯動作。該機(jī)構(gòu)可能造價比較昂貴。（4）設(shè)計方案四設(shè)計方案如圖2-10所示：該機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。通過彈簧、鉸鏈和電磁鐵共同配合對切刀進(jìn)行切飯方向的控制，在電磁鐵的吸力之下，軟鋼絲帶動鉸鏈運動，完成切刀向下運動的動作，該動作用于

14、切割米飯，當(dāng)電磁鐵失電復(fù)位時，鉸鏈機(jī)構(gòu)在彈簧的作用下向切飯的反方向運動，如此往復(fù)，完成一次又一次的切割動作。該結(jié)構(gòu)的動力源僅是電磁鐵，不需要電機(jī)。圖2-10 曲柄滑塊式切刀機(jī)構(gòu)示意圖3 機(jī)械結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計及計算3.1 設(shè)計任務(wù)切刀 推力： 10N ， 行程： 800mm 切力： 1N ， 行程： 90mm盤子尺寸： 800mm 600 mm 80mm每份米飯尺寸： 100 mm50mm 80 mm3.2 詳細(xì)設(shè)計過程3.2.1 機(jī)構(gòu)簡圖如圖3-1所示：圖3-1 切刀機(jī)構(gòu)簡圖最終決定采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，切刀的伸出靠電磁閥的吸合拉動鋼絲繩帶動曲柄的轉(zhuǎn)動；切刀的收回通過彈簧的拉力復(fù)位。3.2.2 結(jié)構(gòu)

15、分析所用機(jī)構(gòu)為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。D的工作行程為90mm，為使工作時各桿擺動靈活，故應(yīng)使機(jī)構(gòu)避開死點位置。考慮到若BC與CD的夾角過大時，會產(chǎn)生過大的壓力角。在滿足 壓力角man50的前提下，應(yīng)使BC90mm。3.2.3 尺寸計算由以上分析，現(xiàn)預(yù)取BC=60mm，最大工作角度轉(zhuǎn)至CBD=10，工作時BC擺角設(shè)為=90。如圖3-2所示：圖3-2 切刀機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計計算將C2沿D移動方向移動-S=90mm得，作的中垂線交D的移動中的線于D，則BC1D1為所求桿。測得CD=92.94mm，取CD=93mm。3.2.4 驗證如圖3-3所示：圖3-3 切刀機(jī)構(gòu)的壓力角分析當(dāng)桿BC處于復(fù)位狀態(tài)BC1處，此時壓

16、力角=C1DB為最大，由圖測得=C1DB=4050。3.2.5 受力分析（1）切刀兩種狀態(tài)的示意圖，如圖3-4所示：圖3-4 切刀兩種狀態(tài)示意圖（2）切刀兩種狀態(tài)的受力分析圖，如圖3-5所示： 圖3-5 切刀兩種狀態(tài)受力分析圖a） 當(dāng)CD桿處于工作狀態(tài)時（C2D2處），所受的壓力為最大。F壓=Fcos2=Ft=2cos6=1.99N。b） 當(dāng)切刀接觸米飯開始做功時，即工作行程達(dá)10mm時，壓力角較大，受力為F（若壓力角再大，F(xiàn)=0）。因此，此時桿CD受到的垂直鉸鏈方向的彎曲力為最大，F(xiàn)彎=Fsin=Fn=2sin40=1.29N。說明：因為BCCD,且BC上的作用力F CD 上的作用力F，故B

17、C受到的F壓、F彎均小于CD上的力，所以不再對BC桿進(jìn)行受力分析，假設(shè)使之與CD受力相等，進(jìn)行計算（F為CD傳遞給BC的力）。3.2.6 桿件材料及截面形狀（1）材料的選用雖然鋁合金質(zhì)量小于鋼鐵，加工較鋼鐵也方便，力學(xué)性能較工程塑料好，但鋁鉸鏈磨損后有鋁屑污染，對人體有害。工程塑料質(zhì)量很輕，但該機(jī)構(gòu)工作溫度較高，有受熱變形的可能，故需用材料為餐具常用材料不銹鋼。（2）截面及主要參數(shù)由經(jīng)驗選取不銹鋼的截面形狀為圓形，加工方便，價格低廉，通用性好，其主要規(guī)格參數(shù)見表3-1：表3-1 不銹鋼規(guī)格參數(shù)型號s/MPab/MPa5/%E/GPa/g/cm 1Cr18Ni9Ti20055040557.91C

18、r18Ni9Ti又稱304奧氏體不銹鋼 ，18 %Cr， 10%Ni， 0.06%C Cr抗腐蝕Ni與Cr提高強(qiáng)度3.2.7 桿件截面的設(shè)計304為塑性材料取200Mpa由 =F/A （3-1） （3-2）故取d=3mm的桿件即可滿足實用需求。3.2.8 校核（1）建立機(jī)構(gòu)的力學(xué)模型CD模型化為簡支梁，如圖3-6所示：圖3-6 CD桿建模（2）列平衡方程Fy=Fn=Fsin=1.29N （3-3）M=FnL=1.2992.94=Nmm （3-4）（3）作彎矩圖彎矩圖如圖3-7所示：圖3-7 CD桿彎矩圖（4）強(qiáng)度校核 （3-5）滿足許用應(yīng)力的要求，故設(shè)計合理。說明：BC的力均為CD傳遞的分力，

19、且BCdCD，不需進(jìn)行軸向校核。（3）導(dǎo)軌軸向校核 （3-16）設(shè)計滿足許用強(qiáng)度要求。（4）導(dǎo)軌扭矩校核為避免絲杠螺絲滑動時，有潤滑油掉下來污染米飯，故將刀柄偏離軸線110mm，因此在刀具推米飯時會對導(dǎo)軌產(chǎn)生一個附帶的扭力。扭矩 （3-17）即設(shè)計滿足許用強(qiáng)度要求。3.2.11 滑塊由上面已計算出來的導(dǎo)軌的尺寸以及相關(guān)經(jīng)驗知識可得，滑塊的基本形狀為長方體，具體尺寸見其零件圖，其基本尺寸為：長16mm寬8mm厚5mm即可滿足使用要求。3.2.12 桿件自重查得不銹鋼的密度為： （3-18）由公式 （3-19）得，BC桿的質(zhì)量為： （3-20）CD桿的質(zhì)量為： （3-21）刀桿的質(zhì)量為：m刀桿 （

20、3-22）切刀的質(zhì)量為：m切刀 （3-23）刀柄的質(zhì)量為：m刀柄 （3-24）切刀機(jī)構(gòu)總重：G=Mg1N （3-25）考慮其他因素，取G=2N，增大裕量，以滿足設(shè)計的需求。3.2.13 電磁閥BC桿繞B點旋轉(zhuǎn)，要使該機(jī)構(gòu)正常工作，必須： （3-26） （3-27） （3-28）260=F磁10 （3-29） F磁=12N （3-30）故選用吸合力為15N，工作行程為20mm的牽制電磁鐵，型號為MQ1-1.5N。3.2.14 鋼絲繩 （3-31）整條鋼絲繩破斷拉力N鋼絲繩最大靜拉力Nn鋼絲繩最小安全系數(shù)機(jī)構(gòu)安全級別M13，取n=4 （3-32） （3-33）故選用“繩119(1+6+12)”的單

21、股鋼絲繩，見表3-2。表3-2 鋼絲繩主要參數(shù)鋼絲繩Dmm鋼絲dmm總斷面積參考重量Kg/100m破斷拉力總和N力標(biāo)拉拉強(qiáng)度2.00.42.392.03334014003.2.15 彈簧選用應(yīng)力最廣的圓柱形密圈螺旋彈簧，要使桿件能上拉復(fù)位，必須 （3-34）選用圓鉤環(huán)L型拉伸彈簧，結(jié)合整機(jī)工作情況初設(shè)彈簧受變負(fù)荷作用次數(shù)為 為類彈簧，詳見表3-3。表3-3 不銹鋼力學(xué)參數(shù)類別牌號許用切應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力剪切彈性模量G/GPa彈性模量E/GPa不銹鋼絲1Cr18Ni943254071.5193 （3-35）原始條件：最大工作負(fù)荷Pn=15N最小工作負(fù)荷P1=2N工作行程P2=59mm負(fù)荷種類類彈簧

22、材料1Cr18Ni9端部型式L計算查表求得： 旋繞比：曲度系數(shù)：初拉力的單圈變形：工作極限負(fù)荷：最大負(fù)荷下的單圈變形：表3-4 彈簧計算數(shù)值簧絲直徑彈簧中徑最大工作負(fù)荷初拉力最大負(fù)荷單圈變形單圈剛度單圈展形0.63.58.303.630.1627.011.00彈簧剛度： （3-36）有效圈數(shù)： （3-37）取122.75。自由長度: （3-38）取77mm。工作極限負(fù)載下變形: mm （3-39）最大工作負(fù)載下變形： mm （3-40）最小工作負(fù)載下變形： mm （3-41）工作極限負(fù)荷下的高度： mm （3-42）最大工作負(fù)載下的高度： mm （3-43）最小工作負(fù)載下的高度： mm （3-

23、44）展開長度： L=D(n+1)=857.22mm （3-45）3.2.16 切刀機(jī)構(gòu)質(zhì)量切刀機(jī)構(gòu)整體質(zhì)量主要由電磁系統(tǒng)、連桿機(jī)構(gòu)、刀柄、導(dǎo)軌、機(jī)架等部分構(gòu)成，此外還有彈簧等輔助部分。M=m磁+m桿+m余=650+65+ m余=715+ m余 （3-46）取M=900g，G=9N。3.2.17 絲杠（1）力學(xué)模型如圖3-9所示圖3-9 絲杠的力學(xué)模型建立（2）受力分析如圖3-10所示：圖3-10 絲杠的受力分析（3）剪力圖如圖3-11所示：圖3-11 絲杠的受力分析（4）彎矩圖如圖3-12所示：圖3-12 絲杠的彎矩圖（5）力學(xué)計算 G=mg=10N （3-47）M=FL=5375=1875

24、Nm （3-48） （3-49） （3-50） （3-51）（6）螺紋的選用查表選用梯形螺紋，主要參數(shù)見表3-5：表3-5 螺紋基本參數(shù)公稱直徑d螺距p牙頂間隙牙高1230.251.75外螺紋小徑： （3-52）內(nèi)、外螺紋中徑： （3-53）內(nèi)螺紋直徑： （3-54）內(nèi)螺紋大徑： （3-55）（7）螺紋的標(biāo)記示例如圖3-13所示：圖3-13 螺紋標(biāo)記3.2.18 螺母螺母寬度： （3-56） 電磁鐵尺寸較大 采用加長型螺絲，以保證其鏈接、傳動平穩(wěn)。為客服單一的螺紋轉(zhuǎn)動時螺絲繞絲杠擺動，故在絲杠的一側(cè)又放置一根導(dǎo)軌進(jìn)行限制，同時也減少了絲杠的承重，提高壽命，取直徑D=10mm的導(dǎo)軌。3.2.19

25、 軸承由工作條件選用角接觸軸承，徑向截荷，軸向載荷為（米飯的反作力通過刀桿傳遞），預(yù)計壽命。 （3-57）截荷系數(shù)： fp取1.1，當(dāng)量動截荷： （3-58）查得： （3-59） 選用7200AC的角接觸軸承。3.2.20 電機(jī)步進(jìn)電機(jī)最大速度一般都在6001000rpm。（1）電機(jī)步距角的選擇機(jī)械傳動比例確定后，可根據(jù)控制系統(tǒng)的定位精度選擇步進(jìn)電機(jī)的步距角及驅(qū)動器的細(xì)分器等級，一般選擇電機(jī)的一個步距角對應(yīng)系統(tǒng)精度的1/2或更小，但是當(dāng)細(xì)分器等級大于1/4之后，步距角的精度不能保證，因此，該電機(jī)的步距角初步選擇為1.8。（2）轉(zhuǎn)動慣量的計算在旋轉(zhuǎn)運動中，物體的轉(zhuǎn)動慣量J對應(yīng)于直線運動中物體的質(zhì)

26、量，要計算系統(tǒng)在加速中產(chǎn)生的動態(tài)載荷，就必須計算物體的轉(zhuǎn)動慣量J和角加速度，然后得出慣性力矩T=J。物體的轉(zhuǎn)動慣量J= 單位：。 式中，dV-體積元-物體密度r-體積元與轉(zhuǎn)軸的距離絲杠式轉(zhuǎn)動慣量為 （3-60） 式中：:可動部分的質(zhì)量，BP:絲杠螺距， GL：減速比根據(jù)切刀機(jī)構(gòu)設(shè)計中可動部分的構(gòu)件質(zhì)量設(shè)定：=0.9+0.6=1.5kg （3-61）因此根據(jù)絲杠式傳動的轉(zhuǎn)動慣量計算公式得： （3-62）（3）加速度的計算控制系統(tǒng)要定位準(zhǔn)確，物體運動必須有加減速過程，如圖313所示：圖3-13 物體運動加減速過程已知加速時間、最大加速度，很容易算出電機(jī)的角加速度 （3-63）假設(shè)加速度時間，穩(wěn)定運

27、行時最大加速度，則電機(jī)的角加速度 （3-64）（4）電機(jī)力矩計算電機(jī)力矩計算公式為 （3-65）式中 :傳動系統(tǒng)的效率常用機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率如表3-6。表3-6 常用機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率機(jī)構(gòu)機(jī)械效率滑動絲杠0.50.8滾珠絲杠0.9齒條和齒輪0.8齒輪減速器0.80.95渦輪減速器0.50.7皮帶傳動0.95鏈條傳動0.9根據(jù)以上計算和相關(guān)數(shù)據(jù)可得出電機(jī)的轉(zhuǎn)矩： （3-66）（5）電機(jī)力選型查資料選用：7mm系列研控三相混合式步進(jìn)電機(jī)。主要參數(shù)如下：歩距精度 5%溫度 80 Max環(huán)境溫度 -20+50絕緣電阻 100M Min 500 VDC耐壓 500V AC 1 min徑向跳到 Max 0.06m

28、m （450g負(fù)載）軸向跳到 Max 0.08mm （450g負(fù)載）表3-7 步進(jìn)電機(jī)型號及主要參數(shù)型號基本步距角()電機(jī)長度L(mm)保持轉(zhuǎn)矩(Nm)額定電流(A/phase)轉(zhuǎn)子慣量(gcm)電機(jī)重量(kg)適配驅(qū)動器YK364A1.240.50.455.21000.5YKA3606MA3.2.21 聯(lián)軸器根據(jù)已有數(shù)據(jù)條件，查表選用p系列梅花聯(lián)軸器。其型號為：p-20-30-6-2.5其特點為：中間梅花式彈性體連接；可吸收振動、補(bǔ)償徑向、角向和軸向偏差；抗油、抗老化、耐磨與電氣絕緣；順時針與逆時針回轉(zhuǎn)特性完全相同；安裝方便。外形尺寸見表3-8：表3-8 聯(lián)軸器主要參數(shù) 單位：mm型號d1d

29、2軸徑DLL1L2L3M擰緊力矩（N.m）p-20-30-6-2.54 5 6 7 8 1020301085.0M41.3技術(shù)參數(shù)：型號d1d2軸徑DLL1L2L3M擰緊力矩（N.m）p-20-30-6-2.54 5 6 7 8 1020301085.0M41.34 總結(jié)隨著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步、人民生活水平的不斷提高、生活節(jié)奏的加快，自動售貨機(jī)的研究將不斷進(jìn)步，中國的自動售貨機(jī)將成為一個巨大的產(chǎn)業(yè)。自動售賣機(jī)將取代人為的操作，節(jié)省了大量的人力資源。本文是在自動售貨機(jī)研究的基礎(chǔ)上作以創(chuàng)新和改造，設(shè)計了自動米飯售賣機(jī)。通過本次設(shè)計將大學(xué)所學(xué)的基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課，專業(yè)等理論知識用于此次設(shè)計。整個設(shè)

30、計過程從托盤的傳送，米飯切割和飯盒的供給和輸出均實行了全自動化，從而解決了大工廠、企業(yè)、大學(xué)食堂打飯排隊浪費時間及不衛(wèi)生的現(xiàn)象。同時也省去了大量的勞動力，進(jìn)而節(jié)約了大量的資金降低了經(jīng)營成本。雖然如此但我認(rèn)為我們的設(shè)計并不完美，此次我設(shè)計的米飯自動售貨機(jī)售飯種類單一、售飯量較小，而且只有一個售飯出口，還不能完全解除買飯者花時間等待的痛苦，也不能讓我們盡情的享受高科技全自動化產(chǎn)品給我們帶來的各方面的好處。在設(shè)計過程中，能比較熟悉的應(yīng)用各種圖冊、資料，并且鞏固了以前所學(xué)的學(xué)科知識，機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、單片機(jī)原理，還學(xué)會了怎樣在網(wǎng)上查資料，怎樣應(yīng)用科學(xué)檢索等。對以前沒有學(xué)透的知識有了更進(jìn)一步的理解和掌

31、握，并能夠熟練應(yīng)用，對各學(xué)科的知識的綜合應(yīng)用也有了很大的進(jìn)步。在這次設(shè)計繪圖中，我們用計算機(jī)繪圖代替了以往的手工繪圖，通過這次設(shè)計也使得我們對專業(yè)繪圖軟件有了更進(jìn)一步的認(rèn)識致謝近一學(xué)期的努力終于使得米飯自動售賣機(jī)的畢業(yè)設(shè)計近于完稿。本次設(shè)計是在*老師的指導(dǎo)下完成的，在進(jìn)行本次設(shè)計的整個過程中，從論文的選題內(nèi)容的設(shè)計設(shè)計方案的確定以及整個論文的編寫過程，無不傾注了張老師的的大量心血，在她的幫助下，我不但完成了畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，更重要的是真正掌握了許多相關(guān)方面的知識，以及設(shè)計的一般步驟和方法。張老師淵博的學(xué)識和敏銳的創(chuàng)新意識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)，都深深影響著我，讓我明白了學(xué)習(xí)要踏實，做

32、人要穩(wěn)重的道理，使我意識到自己的不足，促使我以后加倍努力學(xué)習(xí)各方面的知識。在張老師的精心指導(dǎo)和大量的幫助下，使我對自動售貨機(jī)行業(yè)有了更進(jìn)一步的了解和新的看法，同時我也有了自己的設(shè)想和對未來自動售貨行業(yè)的美好展望。在緊張而充實設(shè)計的過程中，也令我對自動售貨機(jī)械產(chǎn)生了濃厚的興趣，我國自動售貨行業(yè)有廣闊的發(fā)展空間，并且我國的機(jī)械電子行業(yè)正在迅速崛起，這必將給我們提供良好的發(fā)展和學(xué)習(xí)的環(huán)境。由于時間倉促、經(jīng)驗不足，以及相關(guān)面資料的缺乏，設(shè)計還不是很盡人意，希望各位老師提出寶貴意見。至此論文完稿，特向張航偉老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！在設(shè)計過程中，班里的同學(xué)也給了我很多的幫助，在此也表示深深的感謝！最后，在此對參加論文評閱評審和答辯的各位老師表示感謝！參考文獻(xiàn)1成大先機(jī)械設(shè)計手冊 第三版北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994：第2卷 第3卷2徐元昌機(jī)械電子技術(shù)同濟(jì)大學(xué)出版社3周開勤機(jī)械設(shè)計手冊高等教育出版社4鄭文緯，吳克堅機(jī)械原理高等教育出版社5濮良貴，紀(jì)名剛機(jī)械設(shè)計高等教育出版社6卜炎中國機(jī)械設(shè)計大典(3)機(jī)械零部件設(shè)計江西科學(xué)技術(shù)出版社，243-2797minet電機(jī)選型方法（網(wǎng)上資料） 8聯(lián)軸器（XD SERIES COUPLINGS）陜西浩普實業(yè)有限公司資料9陜西