自动售货机设计(机械)(机械CAD图纸)

1、本科机械毕业设计论文CAD 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 QQ 401339828摘要随着社会不断的进步，人们的物质文化与精神文化都在明显的提高，这样表现在出入各个场所 采 用信用 卡支付现金，一人 一 部 手 机 ，节 假 日看电 影 ，坐地铁，听音 乐会 ，逛 步 行街。 这个 现象 都 表明 在 物 质 生 活提 高 的同 时 ，精神生活也提高了，随处可见的出租车，还有随处可见的售货机，这在繁华 的都市也已成为不可缺少的一个为市民提供方便的一部机器，只需要投几个 硬币就可以选择自己想要的物品。售货机多种多种，我根据所学的本领，设 计了罐装饮料售货机。市场上普遍的饮料售货机有几种，我针

2、对灌状饮料售 货机的原理设计了一种方便市民生活的饮料售货机。它相比较之下有一定的 优点，也有缺点，但缺点不是主要的，所以生产推广起来一定会受到广大群 众的喜爱。关键词：自动售货机 售货机 售货机原理ABSTRACTAlong with the social continuous progress, the peoples material culture and the spirit cultureses all in the obvious exaltation, express thus at come in and go out theadoption credit card in th

3、e eachplace to pay to pay by cash, a cellular phone of one person, the stanza day off go to the movie, sitting the subway, go to the concert, strolling the on footstreet.Thisphenomenons all express at the tim eof physical life raise, the spiritual life also raised, everywhere it is thus clear that o

4、f for-rent car, still have everywhere it is thus clear that of beverage sell goods the machine automatically, this a machine that provides the convenience for the citizenry that also has become the indispensability in the prosperous city, need to throw the beverage that a few coins can choose the on

5、eself to want only.The widespread beverage sells goods on the market the machine contain several kinds, I aimed at to infuse the principle that the form beverage sells goods the machine to design a kind of beverage of convenient citizenry life to sell goods the machine.It mutually the in comparison

6、contain certain advantage, also have the weakness, but the weakness is not main, so the production expands and would certainly be like by the large crowd.Keyword :Sell goods the machine to sell goods the machine to sell goods the machine principle automatically目录摘 要 ABSTRACT 第 一 章 绪 论 1第 二 章 售 货 机 的

7、 发 展 史 及 意 义 目 标 2 2.1 自 动 售 货 机 机 的 发 展 现 状 2 2.1 . 1 国 外 现 状 2 2.1.2 国 内 现 状 2 2.2 发 展 目 标 7 2.4 技 术 参 数 7第 三 章 总 体 方 案 设 计 8 3.1 电 磁 控 制 83.2 双 层 设 计 8 TOC o 1-5 h z 第 四 章 机 械 结 构 的 设 计 及 计 算 10 4.1 轴 的 设计及计算 10轴的选用计算 10轴 的 分 类 12 4.1.3轴的材料和毛坯 12失效形式与设计准则13电磁铁应用设计计算方法 13电磁学基本原理 13电 磁 铁 吸 力 计 算 公

8、式 16弹簧的选用设计及计算 17连接部分的设计 28焊 接 24 4.6柜体传热分析 29机架的设计 30第五章设计的 不足与 设 想 34论 35考文献 36录 步 进 电 机 的 基 本 原 理 37录 外 文 翻 译 部 分 40谢 52第一章 绪 论时间过的真快，大学生活即将结束。通过大学三年的学习生活，我在知 识水平和实际工作能力方面都有很大的提高。这是在老师的殷切指导和无限 关怀下才有的结果。没有老师传授知识的热忱，我们就无法更好的掌握和理 解 书 本上 的 知 识 。在 这里 我 要向 诸 位老 师 说 一 声 ：“ 老师 ，您 辛 苦了 。”毕业 设 计 是 在完 成全 部

9、基础 课 ，专业 课 ，课 程 设 计和 毕业 实 习后 进 行的 ，是为培养机械工程师的基本技能而安排的，是整个教学过程中最重要的教育 环节，是对我们三年来所学过的知识的综合运用的全面考察和检测。毕业 设计 的目的是 培 养 我 们 独立 从 事 科 学 研 究的方 法 ，步骤 和 工 作 能 力 ，进一步提高我们的设计水平，让我们将所学到的知识更加系统化，条理化。在本 次设 计中，由 于 本 人 的 知识 和 设 计 水 平 有限， ，实 际经 验 的 缺 乏 ，设计中难免有一些缺点，恳请诸位老师给予批评和指导。在设计中我经常想老师们请教问题，得到了老师的指导和帮助。得以完成 毕 业设 计

10、 。忠 心 的 感 谢 各 位老 师，这 使 我 在理 论和 实践 运 用 方面 有 所提 高， 也让我看到了自己的缺点和不足，我将引以为戒，力争在近乎的工作岗位上 不断的完善知识结构，更好的完成本职工作为母校争光。第二章自动售货机的发展史及目标意义自动售货机发展简史自动售货机最早出现在二十世纪五、六十年代的西欧，当时在美国的地 铁 系 统 中 ， 人 们 可 以 用 1美 分 在 自 动 售 货 机 上 买 到 一 块 口 香 糖 。 作 为 一 种 全 新 的零售方式，八十年代以来，自动售货机在美、日等发达国家得到了迅速地 普及和发展：被广泛地布放于车站、油站、码头、机场、宾馆、写字楼、娱

11、 乐场所及大街小巷和公路旁。人们通过自动售货机可以买到食品、香烟、饮 料、报纸、票、卡甚至鲜花和小宠物等物品。目前自动售货机是一种集声、 光、机电一体化的高新智能化产品。它诞生的历史至今发展过程如下：诞 生 于公 元 前 215年 的 古埃 及 神 庙 ，用 于 分 配圣 水 。 TOC o 1-5 h z 1700年，英国酒馆里有了能用硬币购买的售烟盒。1706年，中国人造出使用硬币操作的自动售铅笔机。1905年，美国邮局开始使用邮票售卖机。20 世 纪20年 代 ，商 用 的 自 动售 烟 机开 始 进入 市 场。1936 年， NAMA （国 际 自动 售 货 机 协会 ） 成 立。19

12、46年，发明出自动售咖啡机。1960年，纸币兑换机出现在银行柜台。1980年，电子组件装备自动售货机。1985 年， 信 用 /借计 卡 消 费 在自 动 售货 机 上实 现 。1993年，自动售货机机器数据无线传输实 现 。2000年，手机购物在自动售货机上实现。自动售 货 机 的发 展 现 状国 外 现 发 展 状自动售货机 商业起源 于20世纪60年代 ，在 美 国、日 本 迅 猛 发 展 。20 世 纪 80 年 代 ， 开 始 在 经 济 发 达 国 家 迅 速 普 及 ， 销 售 商 品 领 域 相 应 扩 大 。目前世界上 已有近50个国家广泛 普及。日本有近600万台自 动售

13、货机，平均23人 拥 有1台 。美国有近700 万台 自 动 售货 机 ， 平 均 40人 拥 有 1 台 。欧洲平均每 60人 拥 有 1台 自 动 售 货 机 。日本可口可乐公司已拥有近100万台自动售冷饮机， 每台 机器 年 售 出 上 万 罐饮料。日本可口可乐在自动售货机的销量占其总销量 的70。全世界每年通过自动售货机销售商品的总额已近2000亿美 元。2.1.2 国 内 发 展 现 状1993 年 ，日 本 、美 国 、韩 国 的 二 手 自 动 售 货 机 进 入 中 国 ，只 能 识 别 人 民 币硬币。1995年，可口可乐、百事可乐 开始小 量布 放 使 用 硬币 的自 动

14、售 冷 饮 机 。1997年，南开戈德开发出“GD人民币 智能 识 别 系 统 ” 。1998年，南开 戈德自行研制成 功“GD自 动 售 货 机” ，成 为 我 国 第 一 家规模生产同时识别纸币硬币自动售货机的公司。1998年, 加 拿 大 “科 汇 ”公 司 在 广 州 开 始 销 售 、 摆 放 “ Vendo” 等进口 机器。1998年 10月 ， 南开 戈 德组 建 “ 天 津 戈 德 微 超 贸 易 有 限 公 司 ” （现“ 天津 戈德移动商务 有限公 司”前身），成为国内第一家规模经营自动售货机的单位。2000 2001 年 ，青 岛 “ 澳 柯 玛 ”、番禺 “ 智强 ”

15、、广州 “金 沙 ”、长 沙“艾博” 等 相继进 入自动售货机 行业。管理部门投入少，产出高能获得较高的经济效益，学生可以选购物美价 廉的货品；管理部门无需为日常的管理投入大量人力、物力，节省了管理费 用，通过查询功能可以快速的统计销售额，管理科学、方便。自 助 式 的 智 能 消 费 提 高 了 整 个 管 理 部 门 的 档 次 ， 并 为 “校 园 一 卡 通 ”的 实现奠定了基础，充分体现了文明、现代化的气息。安全性：门锁与柜体、货仓同时连接，取物口采用翻板式结构，防止手 臂伸入货仓。本机门逢、铰链、视窗、柜背板和柜底板等处都有防水结构， 电源箱采用吊装，压缩机接线密封并可靠接地，安全

16、性可靠。发展前景：自古以来，人类生产活动都是与技术关联在一起的。进入文明社会后， 科学通过其应用转变为新技术，介入到人们的生产、经营活动之中。自动售 货机是第二次世界大战以后迅速发展起来的一种零售业态，在二十世纪五十 年代曾风靡美国和欧洲等一些国家；到了二十世纪八、九十年代，世界上一些发达国家的自动售货机发展已达到相当高的水平。这是科学技术运用于市 场经济的重大成果，是社会经济发展的必然结果。自动售货机的起源和兴起 自动售货机的起源比较早，早在古希腊时，科学家希罗设计了一种发放圣水 的壶，当地居民投入一枚银币，就能从壶嘴中流出一股圣水，这种运用杠杆 原 理 制 作 的 圣 壶 可 谓 是 自

17、动 售 货 机 的 鼻 祖 。在 17 世 纪 初 的 英 国 酒 馆 里 ， 也 出 现了投币式的自 动售货机，顾客 往币孔 中投 入一便士，箱盖 的锁就 自动打开， 顾客可取出烟斗用的烟丝。这种交易方式是建立在对客人十分信任的基础上 的 。 1867 年 ，德 国 的 卡 尔 阿 丹 取 得 了 自 动 售 货 机 的 专 利 ，主 要 销 售 手 帕 、纸 烟、点心等。英国的埃贝利设计的明信片售货机是最早取得商业成功的自动 售货机 。1886年 ，埃 贝利在美国 申请 了 专 利 。 1888年 美国开始使用自动售 货机，并 在短 时期 内 迅 速普及。1895年 德 国 人 开 始 研

18、制 自动售货机餐馆。到 了二十世纪二十年代，自动售货机的功能已经比较完善了。虽然自动售货机的起源比较早，但是整个行业的勃兴还是在第二次世界 大战以后。促使其兴起的缘由主要以下几个方面：第 二 次 世 界 大 战 以 后 ， 市 场 竞 争 日 趋 激 烈 ， 国 际 保 护 主 义 抬 头 ， 导致外销萎缩。制造厂商为了寻求产品出路，只能转向内销市场发展，因此 扩大销售便成了增加商品行销的主要途径，而零售形式的更新也是吸引销售 的重要因素。在 一 些 资 本 主 义 国 家 ， 第 一 产 业 和 第 二 产 业 具 有 相 当 规 模 ， 劳 动 生产率空前提高，商品充足、质量保证，商品的包

19、装和宣传也得到重视，这 一切无不为商业流通领域的发展提供了强大的物质基础。由于地 窄人稠 的城 市 集 中 化 日 益 发 展 ， 造 成 店 面 紧 张 、 店 租 高 涨 ，传统的店面行销方式面临越来越大的挑战，促使了自动售货机的迅速发展。社会经 济的发 展和 生 活 水 平 的 提 高 使 消 费 者 在 消 费 形 态 上 产 生 了新的要求，传统的零售业形式已不能完全满足人们的这种新要求，尤其是对 个性化的消费趋势和对新产品的接受程度提高，而自动售货机正是具有这种 满足购物者需求的特性。自 动 售 货 机 可 使 消 费 者 以 最 简 便 、 快 捷 的 方 式 完 成 购 物 过

20、 程 ， 社 会的发展促使人们的生活节奏加快，人际关系疏远，而自动售货机能针对这 一特点，使顾客在轻松、自由和没有防卫心理的气氛下购物。零 售 业 经 过 一 定 时 期 的 不 景 气 ， 企 业 期 望 改 变 经 营 方 式 ， 追 求 合 理化的经营，包括积极更新经营面貌，参与新形态的经营方式等。总而言之，是经济的发展冲击了传统的市场零售方式，对自动售货机的发展起到了巨大的推进作用。自动售货机在部分发达国家的发展应用：自 动 售 货 机 在 美 国 的 发 展 大 致 经 历 了 三 次 “ 革 命 ”， 第 一 次 是 四 “ C” （即咖啡、糕点、糖果、香烟）的零售自动化；第二次是

21、食品供应的完全自 动化；第三次是多种多样商品出售的自动化。从技术上来看，美国在二十世 纪三十年代初就 为自动售货机增设了 冷藏 设施，用以出售冰淇淋 、瓶装饮料。 到 二 十 世 纪 五 十 年 代 ，自 动 售 货 机 被 广 泛 应 用 于 出 售 各 种 预 先 包 装 好 的 食 品 ； 以此代替和补充传统的食品供应方式；到了二十世纪八十年代，全美国有 7000 多 家自 动 售 货 公 司 、 600多 万 台 自 动 售 货 机 。 目 前， 美 国 是 世界上拥有自动售货机最多的国家。加 拿 大 的 自 动 售 货 机 在 应 用 新 技 术 方 面 比 较领 先 ， 他 们的自

22、动售货机有相当一部分已摒弃投币的方式，而是应用一种具有先进信息功能的纽 扣式触摸技术，只要将戴在手上的形似戒指或串在钥匙圈上的信息纽扣与售 货机接触一下，交易信息就会准确无误的记录下来并及时发送到信息管理中 心进行处理。 TOC o 1-5 h z 英国 是开展自动售 货 服 务 最早 的国家之一 。英 国的自动售 货机是在1942 年从食 品行业开始的 。 1950 年， 食品杂货行 业的500家采用 自动售货方式 ，到1968年猛增到23000 家 ，1988年与1968年相比 又增加了45倍之多。经营商品的范围也从原来的饮料、食品等扩大到文化用品、唱片等行 业 。 20 世 纪 70 年

23、 代 ，英 国 有 40 多 万 家 香 烟 、饮 料 商 店 采 用 自 动 售 货 机 售 货 并以此作为对企业经营的一种重要补充。 1980年英国有这一类的商店达到50万家，年销售额881亿英镑。到了销售 吕 种，开拓服务范围。至二十世纪八十年代初，法国的自动售货机已将近200 万台，出售的商品种类特别多。尤 其 在 四 通 八 达 的 多 层 地 铁 的 各 个 站 点 ，自 动 售 货 机 出 售 的 商 品 多 达 数 千 种 。日 本 的 自 动 售 货 机 业 态 发 展 神 速 ， 自 二 十 世 纪 五 十 年 代 后 期 引 进 自 动 售 货机后，很快就受到广大消费者的

24、青睐。为了适应自动售货机的需求，日本 政 府 曾 发 行 了 大 量 的 硬 币 ，方 便 人 们 使 用 售 货 机 。目 前 日 本 已 拥 有 600 多 万 台自动售货机，平 均 每 20 人就 有一台，是 世界 上 人 均拥 有 量 最高的 国 家，这些机器每年创造着 价 值 400多 亿英镑的 利 润， 日 本 各大 城 市 的街头 巷 尾遍 布自动售货机，成为日本零售额收入的重要组成部分。自动售货机在我国的起步与发展：据 初 步 统 计 ，我 国 进 入 市 场 的 自 动 售 货 机 约 三 、四 万 台 。 1993 年 ，由 日 本和韩国进口的能够接受人民币的自动售货机在我

25、国的广东省和上海市开始 出现，引起了过往行人的驻足观看，成为都市景观的一道亮丽风景线。人们 感到新奇、方便，想喝什么饮料，想买什么小商品，不再是人与人一对一的 你卖我买，只要投入适量的钱币，需要的东西就出来了。之后，自动售货机 在我国东南沿海地区逐渐推广。目前，这类能够接受人民币硬币的自动售货 机 已 经 扩 展 到 内 地 以 及 西 部 城 市 ，从 上 海 、北 京 、天 津 到 武 汉 、沈 阳 、西 安 、 昆明、乌鲁木齐等，出售的商品有饮料、报刊、糖果、小食品等等。作为国内最大的自动售货机生产厂商之一的天津市戈德微超贸易公司 于1998年 在 天 津 市 铺 设 100多台自动 售

26、 货 机 作 为 首 批 试 点 。 不 久，有相当一部分市民接受了这种售货方式，虽然初期赢利并没有想象中的那么乐观， 但这 种 新的 消 费 时 尚 已 被 市 民所接受。戈 德 微 超 贸 易 公 司 于 2000 年内在天津市的主要繁华街道和车站、码头、学校、居民小区等人流集中的场所摆放了 1000 台 左 右 的 自 动 售 货 机 ，主 要 提 供 饮 料 、香 烟 、食 品 等 ，以 满 足 市 民 的 需 求。经初步统计，在天津市一台自动售货机每天平均销售额为二百元，年销 售额为七万多元。戈德微超贸易公司对自动售货机的网络化经营很有信心， 他 们 称 要 争 取 自 动 售 货

27、机 早 日 在 街 头“ 遍 地 开 花 ”。在 北 京 ，自 动 售 货 机 主 要 集中在机场、一部分大医院和高档写字楼里，虽然应用还不够普及，但北京 市的相关部门认为，北京作为一个现代化的国际大都市，需要有先进的市容 环境和国际化的规范服务，所以要在北京尽快的推进自动售货机业态发展。 2000 年 起 ， 北 京 的 一 些 大 学 校 园 、 大 商 场 门 口 陆 续 新 添 了 漂 亮 的 自 动 售 货 机 ， 引起了人们的关注和兴趣。北京市还计划将在城市的地铁站、公园、闹市、 部分街道等地方安装自动售货机，目前已着手安装的准备工作。在上海，相 对于超市、大卖场等来说，自动售货机

28、的发展比较迟缓。九十年代以来，上 海引进、推出了少量自动售货机，得到了一部分消费群体的认可。上海市区 自动售货机的投放主要分布在机场、地铁车站、闹市、宾馆等场所，并以出 售饮料为主。近年来的上海南京路步行街等场所矗立起的一批由天津戈德电 子有限公司生产的自动售货机，它们无论在外观形态上还是在实际使用上， 都比以前有很大的进步。当然，与世界上一些发达国家相比，上海的差距是 太 大 了 。从 总 体 上 来 说 ，上 海 街 头 的 自 动 售 货 机 数 量 比 较 少 ，技 术 不 够 先 进 ， 能接受的人还不多，发展不尽如人意。这其中是由多方面的因素造成的。近年来，我国自动售货机的制造技术

29、已有瞩目的发展。天津南开大学戈 德电子有限公司近年来依托南开大学的科技优势，开发防伪识别技术、数码 技术和软件技术，将识别纸币自动售货机作为研究方向，已成功解决了人民 币纸币的防伪识别和认读难题，现已掌握自动售货机的关键技术，为自动售货机在中国的推广提供了良好的条件。目前，戈德电子有限公司生产的自动 售货机在市场上的影响力正在迅速扩大，产品的质量不断提高，成本也不断 的下降。另外，沈阳东宇自动售货设备有限公司生产的东宇牌自动售货机在 质量、外观、功能上都比较先进，受到广大用户的好评。自动售货机在任何一个国家的发展与该国的经济必然有着密切的关联， 相对来看，经济发达国家的自动售货机业态发展神速，

30、而发展中国家或经济 落后国家的自动售货机业态发展滞后。我国是一个改革开放的国家，尤其是 在 加 入 WTO 以 后 ， 我 们 的 经 济 在 各 方 面 要 与 国 际 接 轨 。 虽 然 目 前 我 国 的 自 动售货机业态还不发达，但随着流通领域日新月异的变革和人们消费观的进 步 ，相 信 在 不 久 的 将 来 ，自动售 货机一 定 会 在 我国 各 大 城 市 的 大 街小 巷 中“遍地 开 花 ”。2.3 发 展 目 标随 着 社 会 的 不 断 进 步与发 展，最 终 是 要 实现 理 想 的 社 会 主 义，那 么 精 神生活就一定要与物质生活同时进步，为此为了满足市民的要求，

31、那么相应的 公共设施就一定要跟得上社会的进步，在国外也同样，一种简单的售货机也 代表着该国家的发展水平，它就是文明社会的一个简单的代名词，所以我们 一定满足市民的物质文化要求，相应的在各个公共场合设立这种饮料售货 机，自然提高了市民的消费水平，提高了市民的生活水平，最终的发展目标 就是能在大家都需要的地方设立这种方便大家的售货机，让人们能随时方便 的购买所需要的饮料。2.4 技 术 参 数 技术参数 ： 机器内部温度 护 类 型 I类净 重 约 2.4 技 术 参 数 技术参数 ： 机器内部温度 护 类 型 I类净 重 约 270Kg -15%） 频 率名称 听装饮料自动售货机放置环境环 境

32、温度在 -15 到 40 时 ， 机内 温 度为 3到 5外 观 尺寸 18022*904*726mm（ 高 * 宽* 深 ） 重 量室内、外 触电保 机器地 角 螺 丝 调 节 量 20mm 电 压 交 流 220V （+10% 50Hz 额 定 电 流 制 冷 时 3.5A ，加 热 时 6.5A 货 物 容 量听 装 饮 料 :360 听 （直 径 66mm, 长 度 123mm 或 直 径 66， 长 度 90） 硬 币 器 容 量 约 600 枚 使 用 人 民 币 1 元 和 5角 硬 币 。第三章总体设计方案现有自动售货机机中易拉罐出罐机构主要有以下几中方式：1 ）弹 簧 推 动

33、 方 式 ：此 结 构 的 特 点 是 易 拉 罐 置 于 螺 旋 式 弹 簧 上 ，弹 簧 一 端连接电机，电机转动一圈，弹簧推出一罐易拉罐。这种结构实现简单，但 是每根弹簧能带动的数量有限，因此机器内货道数多，电机的功率增大，成 本高，并且处于高层的易拉罐下落时容易破，而且会砸伤机器。2） 转 盘 方 式 ： 其 结 构 是 在 大 圆 盘 圆 周 边 开 有 小 槽 ， 易 拉 罐 位 于 槽 内 ，电机带动转盘，转盘带动易拉罐沿转盘圆周运动，当易拉罐运动到指定位置 时 3便 下 落 出 货 。 这 种 结 构 主 要 的 缺 点 是 转 盘 圈 内 大 量 空 间 浪 费 ， 机 器

34、装 罐 量低，另外高层下落容易砸伤机器。3）电磁 铁 吸 合 方 式 ：这 种 结 构 利 用 三 角 形 原 理 ，三 角 形 的 第 一 边 长 度可以伸缩，第二边和第三边长度固定。电磁铁固定在第一边上，当吸合时， 第一边伸长，而用于支撑易拉罐的二三边的交点高度就会降低，易拉罐便可 以下落出罐；当电磁铁离合时，一边缩短，二三的交点会升高，支撑阻挡住 其 余 住 易 拉 罐 不 下 落 ，这 种 结 构 对 电 磁 铁 的 控 制 要 精 确 ， 否 则 影 响 出 罐 质 量 ， 并且只适合垂直排货道内罐装数量不能太多。等等，所以我综合考虑后设计了一个利用电磁结构的售货机，它的综合性程 度

35、要比以上的都合理，简单，实用。下面我就分布先介绍一下各个部分的选 择。采 用 电 磁 控 制为了避免结构设计的复杂，控制的驱动部分采用电磁控制。首先，当机柜通电时，两个电磁机构都不工作，当有收钱信号和选择信 号时，该选择的储物槽侧面的电磁系统工作，底部的电磁系统不工作，那么 侧面的挡物板卡住以上所有的货物，在经过信号接入，底部电磁控制开始工 作，螺杆向牵引方向移动，翻板一侧没有支撑物，会随着饮料的自身重力下 坠，推开翻板下落，然后翻板靠翻转弹簧的弹力返回原位置，这时信号再次接入，底部电磁 机构停止工作，翻板再次可以继续承受重力，信号再次接入，侧面的电磁机 构停止工作，上方饮料靠自身重力自然下坠

36、。然后再重新开始。采 用 双 层 结 构 设 计采用双层结构设计是为了尽量的避免浪费空间，而增加存货量，所以采 用同结构同原理的设计方法。每层储物槽都采用调距板来控制饮料的长短和 活 动 空 间 ， 因 该 听 装 饮 料 的 规 格 普 遍 有 两 种 ， 一 种 是 66 123， 另 一 种 的 是 66 90。而第一种是最普遍的，所以为了满足大部分的市场供应要求，把每格储 物槽的长度设计为 140 ，宽度 为 70，因为这个间距是可以调整的，所以也可以把长度缩短为 100， 宽度不 变 ， 这样也方便第二种饮料的安装。这个调距槽是随时可拆卸的，为了就是便于再向第二层里安装饮料，这样就不

37、可以用 手了，因为槽的宽度不够，手无法伸进去，所以用一种专业的抓手来安装饮 料，不过这样会影响装饮料的速度，但为了空间和储货多两种想法考虑后， 这种设计方案是可行的。设计时，只设计了九种选择按纽，因为听装饮料的样式不是很多，所以 9种 即 可 ， 设 计 为 两 层 ， 所 以 设 计 为 前 后 两 层 都 放 同 一 种 饮 料 ， 控 制 部 分 可 由单片机来完成，前一个出完后，后面的下次再出。第四章机械结构的设计及计算轴 的 设 计 及 计 算轴 的 选 用 计 算轴是组成机 械的一 个重要零件。它 支撑 着其他 转动件回转并 传递转 矩，同时 它又通过轴承和机架连接。所有轴上零件都

38、围绕轴心线作回转运动，形成了 一 个 以 轴 为 基 准 的 组 合 体 - 轴 系 部 件 。所 以 ，在 轴 的 设 计 中 ，不 能 只 考 虑 轴 的 本身，还必须和轴系，部件的整个结构密切联系起来。轴按受载情况分：转 轴 既 支 撑 传 动 机 件 又 传 动 动 力 ， 即 承 受 弯 矩 和 扭 矩 两 种 作 用 。心 轴 只 起 到 支 撑 旋 转 机 件 作 用 而 不 传 递 动 力 ， 既 只 承 受 弯 矩 作 用。心轴又可分为固定心轴(工作时轴不转动)和转动心轴(工作时转动) 两种。传 动 轴 主 要 传 动 动 力 ， 即 主 要 承 受 扭 矩 作 用 。 本设

39、计中采用的是心轴。轴的结构设计轴的结构决定于受载情况，轴上零件的布置和固定方式，轴承的类型和 尺寸、轴的毛坯、制造和装配工艺几安装、运输等条件。轴的结构应是尽量 减少应力集中，受力合理，有良好的工艺性，并使轴上零件定位可靠，拆装 方便。轴 的 材 料 选 择 45 号 钢 ， 直 径 是 10 毫 米 。3.1.3 轴 的 结 构 计 算心轴许用弯曲应力计算公式10 m2 ( T)2d3d 310 M2 ( T)2-轴计算截面上的工作应力MPa ：d- 轴 的 直 径 mm;M- 轴计算截面上的合成弯矩N 。 mm;T- 轴 计 算 截 面 上 的 合 成 弯 矩 N 。 mm;-根据扭应力变

40、化性质而定的校 正 系 数该心轴在此设计中只需要计算剪切强度破 坏 剪 力 FQ将 此 破 坏 剪 力 除 以 剪 切 面 积 A， 得 到 事 件 的 剪 切 极 限 应 力 为 FQbbA将 b除 以 安 全 因 素 n,即 得 到 许 用 切 应 力b3) b n3)此 时 构 件 的 工 作 最 大 载 荷 F 为 80 牛 ，2剪切面积为4 3.14(5103)2mm所以根据公式 ( 2)得 出该 心 轴的 的最 大 剪 切 应 力 为 2.55 105Pa远 远 小 于 它 的 许 用 切 应 力 60M Pa 所以该轴满足强度校核。轴的结构设计的任务，就是在满足强度、刚度和振动稳

41、定性的基础上， 根据轴上零件的定位要求及轴的加工、装配工艺性要求，合理地定出轴的结 构形状和全部尺寸。轴 结 构 的 组 成轴主要由轴颈、轴头、轴身三部分组成，轴上被支承部分叫做轴颈；安 装轮毂部分叫做轴头；连接轴颈和轴头的部分叫轴身。零 件 在 轴 上 的 定 位零 件 在 轴 上 的 轴 向 定 位 ： 零 件 在 轴 上 的 轴 向 定 位 方 法 ， 主 要 取 决 于 它 所 受 轴 向 力 的 大 小 。此 外 ， 还 应 考 虑 轴 的 制 造 及 轴 上 零 件 装 拆 的 难 易 程 度 、 对轴强度的影响及工作可靠性等因素。常 用 轴 向 定 位 方 法 有 ： 轴 肩 (

42、 或 轴 环 )、 套 筒 、 圆 螺 母 、 挡 圈 、 圆 锥 形 轴头等轴 上 零 件 的 周 向 固 定常 用 的 周 向 固 定 方 法 有 键 、花 键 、成 形 、弹 性 环 、销 和 过 盈 配 合 等 联 接 。 4.1.2 轴 的 分 类按 照 轴 线 形 状 分 类 ： 轴 可 分 为 直 轴 、 曲 轴 和 软 轴直 轴 ：直 轴 按 外 形 不 同 可 分 为 光 轴 、阶 梯 轴 及 一 些 特 殊 用 途 的 轴 ，如 凸轮轴、花键轴齿轮轴及蜗杆轴等。曲 轴 ：曲 轴 是 内 燃 机 、曲 柄 压 力 机 等 机 器 上 的 专 用 零 件 ，用 以 将 往 复

43、运动转变为旋转运动，或作相反转变。软 轴 ： 软轴主要用 于两 传动轴线不 在同一直 线 或工作时 彼此 有 相 对 运动的空间传动，也可用于受连续振动的场合，以缓和冲击。按照 所 受载荷性质 分类 ：轴可分为 心轴、转 轴 和传动轴 。心轴：通常指只承受弯矩而不承受转矩的轴。如自行车前、后轮 轴 ，汽车轮轴。转轴：既受弯矩又受转矩的轴。转轴在各种机器中最为常见。传 动 轴 ：只 受 转 矩 不 受 弯 矩 或 受 很 小 弯 矩 的 轴 。车 床 上 的 光 轴 、连 接 汽车发动机输出轴和后桥的轴，均是传动轴。此设计轴为传动轴。轴 的 材 料 和 毛 坯的 材 料 ： 首 先 应 有 足

44、够 的 强 度 ， 对 应 力 集 中 敏 感 性 低 ； 还 应 满 足 刚 度、耐磨性、耐腐蚀性及良好的加工性。常用的材料主要有碳钢、合金钢、 球墨铸铁和高强度铸铁。选择轴的材料时，应考虑轴所受载荷的大小和性质、转速高低、周围环 境 、轴 的 形 状 和 尺 寸 、生 产 批 量 、重 要 程 度 、材 料 机 械 性 能 及 经 济 性 等 因 素 ， 选用时注意如下几点：碳 钢 有 足 够 高 的 强 度 ， 对 应 力 集 中 敏 感 性 较 低 ， 便 于 进 行 各 种 热 处理及机械加工，价格低、供应充足，故应用最广。一般机器中的轴，可用 30 、 40 、 45 、 50 等

45、 牌 号 的 优 质 中 碳 钢 制 造 ，尤 以 45 号 钢 经 调 质 处 理 最 常 用 。合 金 钢 机 械 性 能 更 高 ， 常 用 于 制 造 高 速 、 重 载 的 轴 ， 或 受 力 大 而 要 求 尺 寸 小 、重 量 轻 的 轴 。至 于 那 些 处 于 高 温 、低 温 或 腐 蚀 介 质 中 工 作 的 轴 ，多 数 用合金 钢 制造 。常 用 的 合 金 钢 有 ： 12CrNi2、 12CrNi3、 20Cr 、 40Cr 、 38SiMnMo等。通 过进 行各 种 热 处 理 、 化 学 处 理 及 表 面 强 化处 理 ， 可 以 提 高 用 碳钢或合金钢制

46、造的轴的强度及耐磨性。特别是合金钢，只有进行热处理后才 能充分显示其优越的机械性能。合 金 钢 对 应 力 集 中 的 敏 感 性 高 ， 所 以 合 金 钢 轴 的 结 构 形 状 必 须 合 理，否则就失去用合金钢的意义。另外，在一般工作温度下，合金钢和碳钢 的弹性模量十分接近，因此依靠选用合金钢来提高轴的刚度是不行的，此时 应通过增大轴径等方式来解决。球 墨 铸 铁 和 高 强 度 铸 铁 的 机 械 强 度 比 碳 钢 低 ， 但 因 铸 造 工 艺 性 好 ， 易于得到较复 杂的外形，吸振性、耐磨性好，对应力集中敏感性低，价廉， 故应用日趋增多。 TOC o 1-5 h z 选 得：

47、轴为45钢失效形式与设计准则轴的失效形式：主要有因 疲 劳 强 度 不 足 而 产 生 的 疲 劳 簖 裂 、 因 静 强度不足而产生的 塑性变形或脆性簖裂 、磨损 、超过允许范围 的变形 和振动等。轴的设计应满足如下准则：1 ）根 据 轴 的 工 作 条 件 、生 产 批 量 和 经 济 性 原 则 ，选 取 适 合 的 材 料 、毛 坯形式及热处理方法。2） 根 据 轴 的 受 力 情 况 、 轴 上 零 件 的 安 装 位 置 、 配 合 尺 寸 及 定 位 方 式 、 轴的加工方法等具体要求，确定轴的合理结构形状及尺寸，即进行轴的结构 设计。3 ）轴 的 强 度 计 算 或 校 核 。

48、对 受 力 大 的 细 长 轴（ 如 蜗 杆 轴 ）和 对 刚 度 要 求高的轴，还要进行刚度计算。在对高速工作下的轴，因有共振危险， 故应进行振动稳定性计算。4.2 电 磁 铁 应 用 设 计 计 算 方 法电 磁 铁 不 仅 是 许 多 自 动 化 电 器 元 件 的 主 体 ，就 是 在 一 般 工 业 技 术 中 也 常 用 到 。 随着工农业生产和科学技术的蓬勃发展，生产过程的机械化、自动化使得电 磁铁的应用范围日益扩大。电磁铁是一种通电后对铁磁物质产生吸力，把电 磁能转变为机械能电器，许多自动化电器和自控遥控中操纵各种气阀、油阀 的电磁阀都是以电磁机构为主而构成的。电 磁 学 基

49、本 原 理单位面积穿过磁力线条数称磁感应强度。用公式表示为：1用公式表示为：1）式 中 B 磁 感 应 强 度 （ 高 斯 ） ； 磁 通 （ 麦 ） ；S 截 面 积 （ 厘 米 2 ）磁通沿着磁路流通时主要经过导磁体和气隙两部分，磁通流过导磁体和气隙 时 要 受 到 一 定 阻 力 ， 这 种 阻 力 称 为 磁 阻 ， 用 符 号 表 示 为 RM ， 磁 阻 倒 数 为 磁 导 ， 用 符 号 表 示 为 G， 两 者 关 系 为 ：1G=（ 2）RM式 中 G 磁 导 （ 亨 ） ；RM 磁 阻 （1/亨 ）磁路中的磁势定义为：3）3）式 中 I 电 流 （ 安 培 ） ；W 匝 数

50、 。式 中 的 108为 单 位 换 算 进 去 的 常 数 。 磁 阻 的 大 小 与 磁 路 长 度 成 正 比 ， 与 磁路截面积成反比，两者关系表示为：RM（ 4）s式 中 L 磁 路 长 度 （ 厘 米 ） ； 导 磁 系 数 （ 亨 /厘 米 ） 。根据磁阻一磁导两者的关系这个式子为：L如果是恒定的空气气隙导磁系数那么磁导的表达式为：h5）h式 中 中Gh 气 隙 中 磁 导 （ 亨 ）0 空 气 导 磁 系 数 ， 等 于 1.25 10 8亨 /厘 米 ；h 气 隙 长 度 （ 厘 米 ） 。磁感应强度与磁场强度之间也有一定的表达式，他们之间用不同的材料 的导磁系数 联系，即：

51、 TOC o 1-5 h z B H 10 8（ 6）式 中 H 磁 场强 度（ 安 匝 /厘米 ） 。将 空 气的 导 磁系 数 0 =1.2510 8亨/厘 米 代 入 （ 6）式 得 到 ：B=1.25H（ 7）由 此可以看出 空气 中的 磁感 强 度是 磁场 的1.25倍 。 单 位 同 前 。如 果 将 （ 6） 式 中 的 表 达 式 带 入 （ 4） 可 得 到 磁 阻 的 另 一 表 达 :式 ：RMLHL104HL108（8）_s BS由 于磁路与电 路有 它的 相似 性,所 以用基 尔霍 夫第 一 定 律 ,第 二 定 律 得 出表达式为:(9)IW HLRM 10 8(1

52、0)式 中 符 号 代 表 总 和 的 意 思 ,磁 压 的 方 向 与 磁 通 一 致 时 取 正 号 反 之 取 负eWddteWddt此表达式实际用起来很不方便由此可以化成实用的表达式：E 4.44fw m10 8（ 11 ）其 中 E 感 应电势 有 效值（ 伏） ；m 磁通最 大 值（麦 ）；W 线 圈 匝 数 。感应电势的方向由楞次定律确定。即磁通增加电阻时阻碍磁通增加。磁 通减少时不阻碍磁通减少。4.2.2 电 磁 铁 吸 力 计 算当线圈通电是就产生一定大小的磁通，磁通的一部分经过电磁铁的铁心 和衔铁而形成闭合回路。此时衔铁被磁化而产生电磁力。因为磁力线具有收 缩能力，所以电磁

53、力方向指向铁心。如果磁极端面上的磁通量的分布是均匀 的并且电磁铁处在吸合位置或接近吸合位置时所产生的电磁力为：Bh 22 1F （ h ） 2 S （） 2（ 公斤）（ 12 ）50005000 Sh h 气 隙 中 磁 通 （ 麦 ）Bh 气 隙 中 磁 感 应 强 度 ；S 磁 极 端 面 初 截 面 积 。在计算较大气隙所产生的吸力时，可以把上式加上一个休正系数， 用来修正大气隙磁通不均匀分布所产生的误差。这时上式改写为：F(Bh5000)211aF(Bh5000)211a(500h0)2 S1 (1 a13)式 中 修 正 系 数 ， 经 验 越 为 35 气 隙 长 度 （ 厘 米

54、） 。直流电磁铁吸力的计算电 磁 铁 吸 力 计 算 可 归 纳 为 两 大 类 ：第 一 类 已 知 电 磁 铁 激 磁 安 匝 IW ，根 据磁 路 计 算 出 响 应 的 磁 通 ，在 代 入 吸 力 公 式 计 算 出 吸 力 F；第 二 类 已 知 吸 力 F 大小， 在 通 过 吸 力 公 式 算 出 所 需 的 磁 通 ， 然 后 由 磁 路 计 算 出 所 需 的 磁 势 IW 值 。一 般 电 磁 铁 若 他 的 磁 感 应 强 度 B 不 很 高 ，磁 路 处 在 不 饱 和 情 况 下 ，气 隙 很 小时，则漏磁通是较小的，做磁路计算时可以忽略不计。如果气隙较大时，磁 通

55、值较大，这时考虑漏磁通影响。另外铁心磁阻也影响较大，计算吸力公式 时也应考虑进去 。因为本次设计 力求结 构简 单方便，所以就 采用直 流电磁铁。4.3 弹 簧 的 选 用 设 计 及 计 算该 设 计 中 选 用 的 压 缩 弹 簧 材 料 为 Ni42CrTi该材料的特点为耐腐蚀，弱磁性，高弹性，这在设计思路中其到了很好 的效果。首 先 耐 腐 蚀 ，因 为 机 柜 中 采 用 了 制 冷 压 缩 机 ，而 且 里 面 装 的 都 是 饮 料（ 液 体 ） ，所 以 难 免 里 面 会 有 水 蒸 汽 ，如 遇 空 气 易 产 生 腐 蚀 性 的 酸 ，该 材 料 的 这 个 特点正好避免

56、的它易腐蚀性。其次显弱磁性，因设计中采用的是电磁控制，所以对一般的金属物质容 易产生磁化，会对结构反映产生一定的滞慢动作，该材料显弱磁性，因此也 避免了它的磁化而带来的负面效应。再次高弹性，因该材料的弹簧弹性高，对与应用压缩弹簧的结构中是最 难得的，它的寿命也因此可以长久。所以我选用该材料做为弹簧的选用材料弹簧功用弹簧是通过其自身产生较大弹性变形进行工作的一种弹性元件。在各类 机器中的应用十分广泛。其主要功用是：）控 制 机 械 的 运 动 ，例 如 内 燃 机 中 控 制 气 缸 阀 门 启 闭 的 弹 簧 、离 合 器 中 的控制弹簧；吸 收 振 动 和 冲 击 能 量 ， 例 如 各 种

57、 车 辆 中 的 减 振 弹 簧 及 各 种 缓 冲 器 的 弹 簧等； TOC o 1-5 h z 存储和释放能量，例如钟表弹簧、枪栓弹簧等；测量力的大小，例如弹簧秤和测力器中的弹簧等等 。弹簧参数的计算弹簧总圈数与其工作圈数间的关系为： HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 35 n0 n 2=25044t =d =1.2t =d =1.2对 拉 伸 弹 簧 ）；弹 簧 钢 丝 间 距 ： = t-d ；弹簧的自由长度： H = （ n+1 ） d +D 1=25t。弹簧螺旋升角： tg1通 常 取 590。D2弹簧丝材料的长度：LD2n0l

58、（ 对 拉 伸 弹 簧 ） ； 其 中 l 为 钩 环 尺 寸 。c从受力分析可见， 对于圆形弹簧丝osc从受力分析可见， 对于圆形弹簧丝F D2 TQFF D2 TQF2WT A d3 168FD23 2d1 21CK8FD2 s3 d系 数Ks 可 以 理 解 为 切 向 力 作 用 时 对 扭 应 力 的 修 正 系 数 ，进 一 步 考 虑 到 弹 簧 丝曲率的影响，可得到扭应力：d0.615 K4C 18FDd0.615 K4C 1C 4C 4式 中 K为 曲 度 系 数 。 它 考 虑 了 弹 簧 丝 曲 率 和 切 向 力 对 扭 应 力 的 影 响 。 一 定 条 件下钢丝直径

59、：d 1.6KFC d 1.6KFC =1.2柱弹簧受载后的轴向变形量8FD23n 8FC3nGd4Gd式 中 n 为 弹 簧 的 有 效 圈 数 ； G为 弹 簧 的 切 变 模 量 。 这样弹簧的圈数及刚度分别为：Gd4 8FD23Gd n8FC3=20kFGd4 Gd 8D23n 8C3n圆 整 为 圆 整 为 1/2 圈 ；对用 1/2 圈 。为 了 保 证。 C值 大 小 对 弹 簧 刚度愈大，弹簧也就愈且在工作时会引起较簧刚度时，应综合考对 于 拉 伸 弹 簧 ， n20 时 ，一 般 圆 整 为 整 圈 数 ， n20 时 ，可 于压缩弹簧总圈数n 的 尾 数 宜取1/4、 1/

60、2 或 整 圈 数 ，常 TOC o 1-5 h z 弹簧具有稳定的性能，通常弹簧的有效圈数最少为2圈度影响很大。若其它条件相同时，C值愈小的弹簧，刚硬；反之则愈软。不过，C值愈小的弹簧卷制愈困难，大的切应力。此外， k值 还 和G、 d、 n 有关 ， 在 调 整 弹虑这些因素的影响。3.1 压 缩 弹 簧 的 计 算3.1-1压 缩 和 弹 簧 的 结 构 和 载 荷 -变 形 图 分 别 见 3.1-1d- d- 弹 簧 丝 直 径mmDD、D1 、 D2- 弹 簧 的 外 、 内 、 中 径 mmF1F1 0.2F lim TOC o 1-5 h z F2- 最 大工作载荷N ， 一般