.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性規范性和創新性；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 、優化設計 、系統設計等現代設計發發明理論方法；采用了SOLIDER WORKS 、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。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、調節電機轉速及擋板距離等方式改變該機構的參數進行試驗，在試驗的基礎上驗證筷子的運動規律同時確定機構的最優參數。關鍵字：新型筷子分揀機 參數化設計 軟件輔助設計 微調機構 靈敏度分析目錄1、 設計任務書32、 電動機的選擇和計算4傳感器的選擇和計算3、 傳動方案的擬定54、 整個傳動系統運動和動力參數的選擇和計算75、 傳動零件的設計計算136、 的選擇187、 其他，如裝配、拆卸、安裝、使用和維護208、 參考資料219、 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：現在大多數學校、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515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間距的擋板二，能夠通過調節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。帶輪上槽數為k=9，相鄰兩槽之間的夾角為，傳送帶始端帶輪的角速度1，半徑為r1，線速度為1，轉速為n1；傳送帶末端的帶輪的角速度為2，半徑為r2，線速度為2；傳送帶上槽數為N，傳送帶，傳送帶上的筷子數，傳送帶軸，篩子的質量分別為m1m2m3M。有用功為p1，效率為，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。利用反轉法計算曲柄滑塊的數據。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。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為方向一致的整齊筷子。此裝置還可根據筷子的實際長度調節尺寸，可以適應市面上的大多數筷子。該產品結構性能穩定，設計合理，應用面廣泛，節省人力，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、板及PBC管。實物