自动旋转喷淋系统设计说明书1

集美大学

课程设计说明书

设计题目：

学院名称：机械工程学院

专业：

班级：

姓名：学号

指导教师：

年月日

目录

1 设计任务

1.1 设计目的

1.2 设计题目

1.3 工作原理及方案分析

2 系统方案设计

2.1 水泵的选择

2.2 自动旋转喷淋系统的结构设计

3 自动旋转喷淋系统的运动分析

3.1 旋转水头压力损失计算

3.2 喷水口处水流速度近似计算

3.3自动旋转喷淋系统稳定转动时的角速度计算

4 旋转速度与洗净工件移动速度的关系确定4.1自动旋转喷淋系统的喷洒范围

4.2工件移动速度的确定

5自动旋转喷淋系统的设计图纸

5.1自动旋转喷淋系统的三维造型图

5.2自动旋转喷淋系统的二维工程图

5 设计心得与体会

参考文献

1 设计任务

1.1 设计目的

1.2 设计题目

自动旋转喷淋臂的设计及其洗净轨迹的分析：（上图供参考）

其中包括：利用PRO/E进行喷淋臂的设计，分析喷淋臂的旋转原理，确定旋转速度与洗净工件移动速度的关系。

1.3 工作原理及方案分析

本次设计利用水泵给设计装备加一定量的水压及流量，水通过管道进入旋转喷淋臂通过喷淋臂上的小孔喷出，喷出的水柱给喷淋臂一个反作用力，从而推动喷淋臂做圆周旋转运动，实现旋转喷淋的动作，确定自动旋转喷淋系统角速度和工件移动速度合适的关系进而达到对零件进行清洗的效果。

2 系统方案设计

2.1 水泵的选择

根据3.1旋转水头压力损失，所选取的水泵扬程m H =，流量

s m Q 3=

2.2 自动旋转喷淋系统的结构设计

自动旋转喷淋系统主要由水泵、主管道、旋转体、喷淋臂、自润滑密封圈、法兰盘、滚珠槽和滚珠等主要构件组成。

水泵：给系统提供稳定的水压和流量。

主管道：与水泵通过螺纹连接相连，给自动旋转系统持续供水。滚珠槽与滚珠：与主管道焊接在一起，滚珠槽内有放置滚珠的小凹槽，内含滚珠10个，小凹槽可防止滚珠沿周线的窜动。滚珠放在小凹槽内，支撑整个旋转系统，滚珠采用脂润滑。

喷淋臂：与旋转体采用螺纹连接，避免焊接时的变形，在喷淋臂上开有锥形出水孔，使水液以扇形喷出。

自润滑密封圈：自润滑密封圈在起密封作用的同时，在旋转体旋转的情况下，还有自我润滑的功能，减小了旋转时的摩擦力作用。 法兰盘：与旋转体通过螺钉连接扣合，将旋转体与主管道相连接。 3 自动旋转喷淋系统的运动分析

3.1 旋转水头压力损失计算

3.1.1基本假设

1)把管道、旋转体水头整个系统看作是管道突然扩大然后又突然缩小来处理。

2)壁面对水流的摩擦阻力忽略不计,即忽略沿程水头损失。

3)假设流态为均匀流或渐变流,动量和动能校正系数均取为1。

3.1.2压力损失计算过程

根据3.1.1的假设，自动旋转喷淋系统的局部压力损失包括两部分：从截面1-1流到截面2-2，水管突然增大的局部压力损失；从截面2-2流到截面3-3，水管突然缩小的局部压力损失。

设1-1断截面面积为A 1（m 2），水流流速为1ν(m 2/s)，水压为P 1(MP)；2-2断截面面积为A 2（m 2），水流流速为2ν(m 2/s)，水压为P 2(MP)；3-3断截面面积为A 3（m 2），水流流速为3ν(m 2/s)，水压为

P 3(m 2/s)。水的容重为ρ(kg/m 3)。

1）从截面1-1流到截面2-2的局部损失系数1ζ

水流从截面1-1流到截面2-2，根据3.1.1的假设，这一过程为圆管突然增大的水流情况。水头损失系数1ζ，可以根据水力学中圆管突然缩小局部水头损失系数2ζ来处理。在上述假设条件下，局部水头损失系数21211A A ???? ??-=ζ=

2）从截面2-2流到截面3-3的局部损失系数2ζ

水流从截面2-2流到截面3-3，根据3.1.1的假设，这一过程为圆管突然减小的水流情况。流体从大直径的截面突然流入小直径的截面,由于流通截面突然缩小,也会产生局部损失。这种局部阻力系数不仅与管道的截面面积之比和流速分布有关,而且与进口处修圆情况有关。圆管突然缩小的局部水头损失系数

=???? ??-?=433221A A .50ζ

3）局部水头压力损失

由《液压与气压传动》局部压力损失计算公式得：总的局部水头损失为

=

?????????????? ??-+??? ??-=+=∑215.0221222h 23433221212232

211w ρνρνρνζρνζA A A A

对截面1-1流至截面3-3，由《液压与气压传动》P30伯努利能量方程，得

∑+??????++=++w h g v Z g

P g v Z g P 2223332111ρρ 取3-3截面所在的截面为基准面，则

m Z 03= m Z 01.01=

由《液压与气压传动》P28连续方程，得33112μA U A =

======∴=

32111

111 P P A Q P 0-P H μμμρ

ρ联立以上方程，解得：

泵的流量为泵的扬程H

∴局部压力损失

=+=∑222232211v v h w ρζρζ

为了简化计算，可假设各喷头圆管水柱喷出的压力损失不计，则由连续方程，得

44333v A V A =（注：每个喷淋臂含3个喷淋孔）

3喷头处的水流速度近似计算

=∴4v

4旋转喷淋臂稳定转动时的角速度计算。

单位时间内从每个孔喷出的水的质量为

===441v A q m ρρ

由proe 造型计算旋转体和单个喷淋臂的质量分别为

kg 和 kg ∴旋转体和喷淋臂的整体旋转的惯性矩为

J=

由《理论力学》动量定理得

)

(2)(23214342414R R R mv R Mv R Mv R mv mvR

J ++=++==∑ω

3.2 喷水口处水流速度近似计算

3.3自动旋转喷淋系统稳定转动时的角速度计算

4 旋转速度与洗净工件移动速度的关系确定4.1自动旋转喷淋系统的喷洒范围

4.2工件移动速度的确定

5自动旋转喷淋系统的设计图纸

5.1自动旋转喷淋系统的三维造型图

5.2自动旋转喷淋系统的二维工程图

5 设计心得与体会

三周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，

通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．

通过这次自动旋转喷淋臂的课程设计，本人在多方面都有所提高。通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次实物设计的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了专业课程所学的内容，掌握了设计零部件的方法和步骤，掌握了设计的基本技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定设计方案，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

在这次设计过程中，体现出自己设计实体物件的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

在此感谢我们的陈沪老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我们工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我们无尽的启迪；这次设计的总体把握，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。

同时感谢对我们帮助过的同学们，谢谢你们对我们的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。

由于我们的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我们十分乐意接受你们的批评与指正，我们将万分感谢。