新型可調式筷子分揀機

14/14全國大學生系列科技競賽學術競賽新型可調式筷子分揀機設計人員:指導老師：2014-9-20摘要全國大學生課外學術科技作品競賽，簡稱挑戰(zhàn)杯。再設計產品的過程中特別注重設計的方法及其實用性。作品的設計做到有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性；設計過程中綜合考慮產品背景、材料、加工、制造成本應用前景等方面因素。我們借鑒了模型化設計、優(yōu)化設計、系統(tǒng)設計等現(xiàn)代設計發(fā)發(fā)明理論方法；采用了SOLIDERWORKS、VC等軟件進行輔助設計。該產品的設計分為三個階段：方案設計、技術設計、模型檢驗、實物調試。通過每一階段的深入分析、層層把關，是我們的設計盡可能向最優(yōu)設計靠攏。方案設計階段根據該筷子分揀機的功能要求我們把該機構分為筷子收集斗、電機傳動機構、篩子篩選機構、二次傳送、分揀箱等五個模塊，進行模塊化設計。分別針對每一個模塊進行多方案設計，通過綜合對比選擇出最優(yōu)的方案組合。我們的方案為：筷子收集斗上設有壓力傳感器，電機傳動機構連接單片機并受傳感器信號控，制，篩子篩選機構采用偏心曲柄滑塊結構，二次傳送采用特殊帶棱履帶并傾斜安裝，分揀箱中間部位設有垂直擋板。技術設計階段我們先對方案進行理論分析，進行能源消耗分析、運動學分析、動力學分析、傳感器靈敏度分析等。進而得出了筷子分揀機的具體參數(shù)。電機和傳感器型號的確定。在實體建模的基礎上對每一個零件進行詳細的分析設計。綜合考慮零件材料性能、加工工藝、成本等。該機構所用零件大多是標準件，、可以購買，同時除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外，大多數(shù)都可以通過手工加工出來。因為筷子受力不大，因此模型采用亞克力板和ＰＶＣ板用膠接完成。簡化模型上的零件及零件裝配。調試過程會通過微調曲面弧度、微調傳感器感應點、調節(jié)電機轉速及擋板距離等方式改變該機構的參數(shù)進行試驗，在試驗的基礎上驗證筷子的運動規(guī)律同時確定機構的最優(yōu)參數(shù)。關鍵字：新型筷子分揀機參數(shù)化設計軟件輔助設計微調機構靈敏度分析目錄設計任務書···················································3電動機的選擇和計算······························4傳感器的選擇和計算·····························傳動方案的擬定···············································5整個傳動系統(tǒng)運動和動力參數(shù)的選擇和計算·······························7傳動零件的設計計算···················································13的選擇·······················································18其他，如裝配、拆卸、安裝、使用和維護·································20參考資料···························································21總結·······························································22方案設計通過該機構完成筷子的掉頭自動分揀。為了得到令人滿意方案，采用擴展性思維設計每一個模塊，尋求多種可行的方案和構思。設計背景與內容簡介：現(xiàn)在大多數(shù)學校、部隊、員工食堂和餐廳就餐用的筷子都是多次回收利用的，對筷子進行清洗，消毒，最后由人工理順其大小頭后進行整理或無菌包裝。這種方法費時費力，效率低下。而且由于用手工整理筷子，整理過程中很容易使筷子再次被污染。新型筷子分揀機是集自動分揀整理裝箱為一體的分揀筷子機器。它融機械原理、傳感器技術、自動控制技術等多方面的知識于一身。根據筷子兩頭粗細不同，質量不同的特點實行分揀，能夠快速準確地把筷子由散亂排布變成方向一致整齊排布。此裝置還可根據實際筷子長度調節(jié)尺寸，應用廣泛，可適用于食堂、餐廳等餐飲場所。產品結構一種新型筷子調頭分揀機，包括機架，機架上固定有盛放筷子的料斗，出料口一側固定有由電機驅動且相對設置傳送帶一，放置在料斗側面的壓力傳感器檢測料斗側壁上的壓力，通過控制電路來控制電機的啟動、停止。傳送帶一末端下方設置整理筷子的篩子，篩子底部設有長度與筷子稍長且等距離平行排布的若干細管，篩子由電機帶動的曲柄滑塊機構控制，通過往復運動來篩選整理筷子。使篩子里的筷子能夠以合適的速度且平行于篩孔的方向水平落在篩子正下方的傳送帶二上。傳送帶二的傳送方向沿水平方向向下偏離5~15度，其外側固定有一對對稱的擋板用以矯正筷子的方向使其居中的。在傳送帶二的末端設有一對可對稱調節(jié)間距的擋板二，能夠通過調節(jié)適應各種尺寸的筷子，傳送帶二的外表面上帶有一周形狀特殊的對稱的凸槽，傳送帶二的末端設有筷子分揀箱，分揀箱中間有豎直放置的平衡板，平衡板位于傳送帶的正中間，分揀箱下端出口接收納箱。新型可調式筷子分揀機設計過程及計算說明一電動機的選擇及計算電機的功率計算及扭矩計算。帶輪上槽數(shù)為k=9，相鄰兩槽之間的夾角為α，傳送帶始端帶輪的角速度ω1，半徑為r1，線速度為υ1，轉速為n1；傳送帶末端的帶輪的角速度為ω2，，半徑為r2，線速度為υ2；傳送帶上槽數(shù)為N，傳送帶，傳送帶上的筷子數(shù)，傳送帶軸，篩子的質量分別為m1m2m3M。有用功為p1，效率為η，總功為p總。電機的扭矩為Me。由此確定電機的扭矩，以選擇電機的驅動軸。1.溢滿自動啟動裝置：當槽內筷子高度到達一定時，觸碰壓力傳感器，壓力傳感器發(fā)送信號到單片機，由單片機控制電機傳送帶的啟動。2.特殊篩子篩選裝置：該裝置分為底部和支架兩部分，該篩子底部由N個特殊排列的圓柱桿構成，由對心曲柄滑塊帶動篩子沿篩子支架的滑槽進行往復運動，把落下的筷子推到篩子支架前后兩端，通過支架的前后擋板阻擋而達到使筷子沿篩子的空隙水平落下的目的。3.1.2運動學分析模型篩子的往返運動采用偏心曲柄滑塊結構來實現(xiàn)。利用反轉法計算曲柄滑塊的數(shù)據。曲柄長度為a，連桿長度為b，偏心距為e，行程速度比為k，極位夾角為θ。的長度為，與機架M（與曲柄相連）在的投影上點的距離為x。由于空間問題，設計縱向運動范圍（a+e）最小。a=e=57，b=135，a+e=57+57=114；3.帶棱皮帶:傳送帶上有很多突起的兩邊對稱水平的小棱，該傳送帶在安裝時與水平方向有一定夾角，能夠使少量不太水平的筷子在行進中因受重力的分力打滑而趨向于水平，進一步提高了準確率。4.分揀筷子長度可調：通過旋轉機身兩側的旋鈕使兩個擋板二之間的距離增大或減小，實現(xiàn)對不同長度筷子的分揀。5.自動分揀箱：筷子經過重力分揀設施后，可以沿著有特別弧度的曲面以大頭向外的方向整齊地進入筷子收納箱。產品性能和特點新型筷子分揀機是集自動分揀、整理裝箱為一體的分揀筷子機器。它融機械原理、電動原理、傳感器技術、自動控制技術等多方面的技術于一身。能夠快速準確的使散亂的筷子變?yōu)榉较蛞恢碌恼R筷子。此裝置還可根據筷子的實際長度調節(jié)尺寸，可以適應市面上的大多數(shù)筷子。該產品結構性能穩(wěn)定，設計合理，應用面廣泛，節(jié)省人力，時間，生產成本較低。值得大力推廣。零件材料的選取模型采用亞克力板、ＰＶＣ板及PBC管。實物采用主體采用：不銹鋼機架，鐵皮外殼。部分零件采用標準件：軸承型號ISO4910傳送帶一型號按照需求設定，裁剪；產品保養(yǎng)與維修定期選用機油對機構進行潤滑。定時用清潔劑清洗傳送帶；其他事項工作條件：使用年限10年，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。a=e=57b=135基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數(shù)字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠程抄表系統(tǒng)及智能網絡水表的設計基于MSP430單片機具有數(shù)據存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設計基于單片機的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機控制系統(tǒng)基于單片機控制的電磁振動式播種控制系統(tǒng)的設計基于單片機技術的WDR-01型聚氨酯導熱系數(shù)測試儀的研制一種RISC結構8位單片機的設計與實現(xiàn)基于單片機的公寓用電智能管理系統(tǒng)設計HYPERLINK"/det