自动浇花器设计说明书
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设计的技术要求及指标 本浇花装置机构简单明了，不依靠人工控制，尽量做到以下几个方面要求： 1. 尽可能少的使用供电装置； 2. 体积小、成本低、耗能少； 3. 能够控制浇水量以及浇水的时间； 4. 安装之后不用再人工控制，就能自动实现其功能。
二、 机构选型
设计方案的提出
传动方案
方案一：连杆传动 机构示意图
西南交通大学 机械综合设计 I 设计说明书
设计题目：自动浇花器 学生姓名： 学生学号： 所在班级： 指导老师：刘光帅
2013 年 06 月
目录
引言………………………………………………………………………1
1 选题背景........................................................................................ 2
9 致谢 ............................................................................................. 34
引言
现代家庭中，为美化和改善居家环境，人们都喜欢养植和摆放一些盆景、花草等绿色植 物。但在这个为生活而疲于奔命的人们，总会因为这样那样的原因，疏于对自己心爱的 小植物的照顾。久而久之，盆景花草或许会因为干枯等原因而慢慢死亡。自动浇花器就 是为时常不在家又喜欢养花的人们设计开发的。本文中的自动浇花器是基于机械原理、 机械设计的基础知识，并参考现有的产品设计的一种节能又实用的小型器件。我们利用 Solidworks、AutoCAD 等软件建造机构的三维模型，根据参数的设定，分析做出实际机 构的运动仿真。通过对本器件的设计及其建模、仿真中我们可以更深层次的理解机械原 理的知识，更加熟悉对建模软件的操作。
6 机构仿真 ..................................................................................... 31
机构仿真配置 ............................................................................................32
问题的提出 ..................................................................................................2 文献综述（即研究现状） ..........................................................................2 设计的技术要求及指标 ..............................................................................2
一、 选题背景
问题的提出 现代生活中，随着人们生活水平的提高，人们对花卉、树木等绿色植物的喜爱和种 植越来越多，然而以前对花木的浇灌、施肥等工作都需要靠人工来实现，由于现代生活 节奏的加快，人们往往忙于工作而忘记定期、及时地为花卉补充水分及养料，或者由于 放假回家而将花放在办公室等处没人管理导致花木枯死。水是植物生存、生长的最基本 需要，因此，设计一种能够在无人管理的情况下的自动控制浇花系统，能够有效的防止 花木在上述情况下的枯死。 当今社会，科学技术飞速发展，半自动化、自动化和智能化的各种装置和系统渐渐地融 入到人们的生活中。我们喜爱并且种植了的植物，在我们无暇管理的时候，得以补充充 足的水分成为了可能。这其中就需要到人类发明的自动控制系统。一整套的自动控制系 统，可能会用到很多领域的不同器件，但是，在众多自动控制系统器件中，控制核心却 是其最基本、最重要和最决定性的，所以，人们在一直不断地开发更准、更快、更全面、 更智能化的控制核心。利用机械原理的知识，设计并研发相关产品更是得到了人们的重 视。而这个产品需要具备以下特点： 1. 体积小，能够在阳台等空间较小的位置放置； 2. 成本低，不能用太高端的技术和设备，使其成本远高于其自身利用价值； 3. 耗能少，浇花装置不能损耗太多的电力等能源； 4. 能够自动控制工作时间以及浇水量。
机构动态静力描述 ......................................................................................8 机构动态静力变化曲线描述 ....................................................................10
5 机构建模 ..................................................................................... 10
机构运动简图及尺寸标注 ........................................................................10 活塞部分的简图及尺寸标注……………………………....…...10 上壳部分的简图及尺寸标注……………………………..……..11 凸轮机构的简图及尺寸标注……………………………..……..11
中，所需行程不太大，所以连杆结
构不好。
其 他
其他有一些活塞，电机和盖子，因为觉得有些不好用，所以没深入考虑。
方案二：凸轮传动 机构示意图
表传动机构选型
说明
电动机通过轴与凸轮相连，电机带
动凸轮转动，然后通过凸轮上连杆
上下运动使与之连接的活塞上下
运动，来吸水和排水。实现浇灌。
凸轮的优点就是只需设计适当的
凸
凸轮轮廓，便可使从动件得到任意
ຫໍສະໝຸດ Baidu轮 机
的预期运动，而且结构简单、紧凑、
构
设计方便，应用广泛。在本机构中，
我们打算用滚子来连接直动件，减
少了磨损，而且机构的行程不大，
所以采用凸轮结构比较合适
从表——中对比知道，传动机构采用凸轮传动方案。因为凸轮结构不但可以解决急 回性问题，而且相比较连杆机构，凸轮机构的耐用性更强。与凸轮链接的移动副之间用 小滚轮过度，这样既减少了摩擦力，又不影响机构的自由度。综上所述，我们采用凸轮 机构作为核心传动装置。
7 设计总结 ..................................................................................... 33
8 收获及体会.................................................................................. 34
机构关键尺寸计算 ......................................................................................6 活塞部分的尺寸计算…………………………………..…………6 凸轮部分的尺寸计算……………………………………..………6 电机部分的规格确定……………………………………..………6 定时器部分的规格确定……………………………………..……6
设计方案的确定 ..........................................................................................5
3 尺度综合 ....................................................................................... 6
表传动机构选型
说明
连杆的下端用轴与电动机连接，通
过电动机的转动带动连杆运动然后
带动连杆上端的杆向上运动，就这
样上下往复运动带动活塞来回运
连 杆
动，实现吸水排水，这样就可以实
机 构
现浇灌。但是因为用的是水，难免
有泄漏，用连杆机构连杆和连杆结
合处容易被水腐蚀以后容易失效，
而且连杆传动，运动不稳定，本机
构中，连杆有急回性。因为本机构
2 机构选型 ....................................................................................... 3
设计方案的提出 ..........................................................................................3 传动方案…………………………………………………..……..3 排水装置…………………………………………………..……..4
排水装置 吸 水 排 水 装 置
表排水装置模型
本机构的原型就是发动机 的气缸模型，但是在上面略 有些改动以适应这里的功 能，就是在顶端多加了一个 气孔，防止活塞里面形成真 空或者压强过大，从而导致 水不能自然流入，造成吸水 排水故障。
对于吸水排水装置，我们采用气缸模型，如表中，因为缸桶上接供水装置，也就是 说该装置接近密封，这样在凸轮带动下的活塞做上下运动时，缸内的气压会发生变化， 如果缸桶内气压过大就会导致水不能自然流入缸桶内，从而引起这个装置的故障。为了 解决这一问题，我们在缸桶上方开了一个气孔，透过这个气孔，挂了一个密度比水小的 小球，当活塞上移时，因为重力原因，小球下垂，使得缸桶内的气体通过小孔于外界相 通，从而解决了缸桶内的气压高的问题。当活塞下移时，水就流入了缸桶内，小球会漂 浮在水上，进而堵住了小孔，避免了水从气孔喷出的问题。 设计方案的确定
机构总体装配过程 ....................................................................................21 机构总体的装配……………………………………………..……21 爆炸视屏的制作…………………………………………………..28
机构仿真过程描述 ....................................................................................32 仿真参数测量及分析 ................................................................................32 仿真中存在的不足 ....................................................................................33
机构关键构件建模过程 ............................................................................12 凸轮建模……………………………………………….……..….12 标准件建模……………………………………………..…….….17 活塞的建模………………………………………………...19 其他零件的建模…………………………………………...20
本次综合设计中，全面顾忌到它的特性，设计出了一个完全符合其要求的自动浇花装置。
文献综述（即研究现状） 自动浇花装置采用现代水利，配合有微电子技术、单片机原理以及机械原理等知识 为基础研发的小型器件。而采用微电子技术、单片机原理制作的浇花装置虽美观，但是 因技术要求稍高导致价格稍微昂贵，再加上电子产品的易损坏性，使得这种装置并不是 那么的完美。而以机械原理为基础的相关产品，没有过高的技术要求，而且成本较低。 与前两种产品相比，都可以实现相同的目的，然而后者更经济，因此受到了越来越多的 关注和重视。但是就目前市场中基于机械原理设计的自动浇花装置存在很多很多的问 题。因此这个领域的设计还是不够完善。我们小组就是看重这个领域的前景，再加上它 现在的不完整性，提出并设计比较完美的方案，希望能够解决这种不完美的现状。
机构关键尺寸优化 ......................................................................................7
4 受力分析 ....................................................................................... 8
二、 机构选型
设计方案的提出
传动方案
方案一：连杆传动 机构示意图
西南交通大学 机械综合设计 I 设计说明书
设计题目：自动浇花器 学生姓名： 学生学号： 所在班级： 指导老师：刘光帅
2013 年 06 月
目录
引言………………………………………………………………………1
1 选题背景........................................................................................ 2
9 致谢 ............................................................................................. 34
引言
现代家庭中，为美化和改善居家环境，人们都喜欢养植和摆放一些盆景、花草等绿色植 物。但在这个为生活而疲于奔命的人们，总会因为这样那样的原因，疏于对自己心爱的 小植物的照顾。久而久之，盆景花草或许会因为干枯等原因而慢慢死亡。自动浇花器就 是为时常不在家又喜欢养花的人们设计开发的。本文中的自动浇花器是基于机械原理、 机械设计的基础知识，并参考现有的产品设计的一种节能又实用的小型器件。我们利用 Solidworks、AutoCAD 等软件建造机构的三维模型，根据参数的设定，分析做出实际机 构的运动仿真。通过对本器件的设计及其建模、仿真中我们可以更深层次的理解机械原 理的知识，更加熟悉对建模软件的操作。
6 机构仿真 ..................................................................................... 31
机构仿真配置 ............................................................................................32
问题的提出 ..................................................................................................2 文献综述（即研究现状） ..........................................................................2 设计的技术要求及指标 ..............................................................................2
一、 选题背景
问题的提出 现代生活中，随着人们生活水平的提高，人们对花卉、树木等绿色植物的喜爱和种 植越来越多，然而以前对花木的浇灌、施肥等工作都需要靠人工来实现，由于现代生活 节奏的加快，人们往往忙于工作而忘记定期、及时地为花卉补充水分及养料，或者由于 放假回家而将花放在办公室等处没人管理导致花木枯死。水是植物生存、生长的最基本 需要，因此，设计一种能够在无人管理的情况下的自动控制浇花系统，能够有效的防止 花木在上述情况下的枯死。 当今社会，科学技术飞速发展，半自动化、自动化和智能化的各种装置和系统渐渐地融 入到人们的生活中。我们喜爱并且种植了的植物，在我们无暇管理的时候，得以补充充 足的水分成为了可能。这其中就需要到人类发明的自动控制系统。一整套的自动控制系 统，可能会用到很多领域的不同器件，但是，在众多自动控制系统器件中，控制核心却 是其最基本、最重要和最决定性的，所以，人们在一直不断地开发更准、更快、更全面、 更智能化的控制核心。利用机械原理的知识，设计并研发相关产品更是得到了人们的重 视。而这个产品需要具备以下特点： 1. 体积小，能够在阳台等空间较小的位置放置； 2. 成本低，不能用太高端的技术和设备，使其成本远高于其自身利用价值； 3. 耗能少，浇花装置不能损耗太多的电力等能源； 4. 能够自动控制工作时间以及浇水量。
机构动态静力描述 ......................................................................................8 机构动态静力变化曲线描述 ....................................................................10
5 机构建模 ..................................................................................... 10
机构运动简图及尺寸标注 ........................................................................10 活塞部分的简图及尺寸标注……………………………....…...10 上壳部分的简图及尺寸标注……………………………..……..11 凸轮机构的简图及尺寸标注……………………………..……..11
中，所需行程不太大，所以连杆结
构不好。
其 他
其他有一些活塞，电机和盖子，因为觉得有些不好用，所以没深入考虑。
方案二：凸轮传动 机构示意图
表传动机构选型
说明
电动机通过轴与凸轮相连，电机带
动凸轮转动，然后通过凸轮上连杆
上下运动使与之连接的活塞上下
运动，来吸水和排水。实现浇灌。
凸轮的优点就是只需设计适当的
凸
凸轮轮廓，便可使从动件得到任意
ຫໍສະໝຸດ Baidu轮 机
的预期运动，而且结构简单、紧凑、
构
设计方便，应用广泛。在本机构中，
我们打算用滚子来连接直动件，减
少了磨损，而且机构的行程不大，
所以采用凸轮结构比较合适
从表——中对比知道，传动机构采用凸轮传动方案。因为凸轮结构不但可以解决急 回性问题，而且相比较连杆机构，凸轮机构的耐用性更强。与凸轮链接的移动副之间用 小滚轮过度，这样既减少了摩擦力，又不影响机构的自由度。综上所述，我们采用凸轮 机构作为核心传动装置。
7 设计总结 ..................................................................................... 33
8 收获及体会.................................................................................. 34
机构关键尺寸计算 ......................................................................................6 活塞部分的尺寸计算…………………………………..…………6 凸轮部分的尺寸计算……………………………………..………6 电机部分的规格确定……………………………………..………6 定时器部分的规格确定……………………………………..……6
设计方案的确定 ..........................................................................................5
3 尺度综合 ....................................................................................... 6
表传动机构选型
说明
连杆的下端用轴与电动机连接，通
过电动机的转动带动连杆运动然后
带动连杆上端的杆向上运动，就这
样上下往复运动带动活塞来回运
连 杆
动，实现吸水排水，这样就可以实
机 构
现浇灌。但是因为用的是水，难免
有泄漏，用连杆机构连杆和连杆结
合处容易被水腐蚀以后容易失效，
而且连杆传动，运动不稳定，本机
构中，连杆有急回性。因为本机构
2 机构选型 ....................................................................................... 3
设计方案的提出 ..........................................................................................3 传动方案…………………………………………………..……..3 排水装置…………………………………………………..……..4
排水装置 吸 水 排 水 装 置
表排水装置模型
本机构的原型就是发动机 的气缸模型，但是在上面略 有些改动以适应这里的功 能，就是在顶端多加了一个 气孔，防止活塞里面形成真 空或者压强过大，从而导致 水不能自然流入，造成吸水 排水故障。
对于吸水排水装置，我们采用气缸模型，如表中，因为缸桶上接供水装置，也就是 说该装置接近密封，这样在凸轮带动下的活塞做上下运动时，缸内的气压会发生变化， 如果缸桶内气压过大就会导致水不能自然流入缸桶内，从而引起这个装置的故障。为了 解决这一问题，我们在缸桶上方开了一个气孔，透过这个气孔，挂了一个密度比水小的 小球，当活塞上移时，因为重力原因，小球下垂，使得缸桶内的气体通过小孔于外界相 通，从而解决了缸桶内的气压高的问题。当活塞下移时，水就流入了缸桶内，小球会漂 浮在水上，进而堵住了小孔，避免了水从气孔喷出的问题。 设计方案的确定
机构总体装配过程 ....................................................................................21 机构总体的装配……………………………………………..……21 爆炸视屏的制作…………………………………………………..28
机构仿真过程描述 ....................................................................................32 仿真参数测量及分析 ................................................................................32 仿真中存在的不足 ....................................................................................33
机构关键构件建模过程 ............................................................................12 凸轮建模……………………………………………….……..….12 标准件建模……………………………………………..…….….17 活塞的建模………………………………………………...19 其他零件的建模…………………………………………...20
本次综合设计中，全面顾忌到它的特性，设计出了一个完全符合其要求的自动浇花装置。
文献综述（即研究现状） 自动浇花装置采用现代水利，配合有微电子技术、单片机原理以及机械原理等知识 为基础研发的小型器件。而采用微电子技术、单片机原理制作的浇花装置虽美观，但是 因技术要求稍高导致价格稍微昂贵，再加上电子产品的易损坏性，使得这种装置并不是 那么的完美。而以机械原理为基础的相关产品，没有过高的技术要求，而且成本较低。 与前两种产品相比，都可以实现相同的目的，然而后者更经济，因此受到了越来越多的 关注和重视。但是就目前市场中基于机械原理设计的自动浇花装置存在很多很多的问 题。因此这个领域的设计还是不够完善。我们小组就是看重这个领域的前景，再加上它 现在的不完整性，提出并设计比较完美的方案，希望能够解决这种不完美的现状。
机构关键尺寸优化 ......................................................................................7
4 受力分析 ....................................................................................... 8