自动沙袋机设计说明书

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1、第四届全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组（2010）《设计说明书》第四届全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组设计说明书参赛学校：中国地质大学（武汉）设计者：张步阳王进赵海波毕鹏江方程指导老师：童志伟曾小慧17中国地质大学（武汉）参赛作品第四届全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组（2010）《设计说明书》目录第一章设计背景2第二章创新构思3第三章创新设计的功能指标4第四章创新设计的工作原理及运动分析4（一）运动模块4（二）取沙模块4（三）取袋模块4（四）自动开口模块6（五）自动装沙模块8（六）自动封口模块9（七）自动卸袋模块10第五章实用化的可能性11第六章创新设计与相近产品的异同与创新

2、之处11第七章应用前景展望11参考文献12附页（作品照片）1317中国地质大学（武汉）参赛作品第四届全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组（2010）《设计说明书》一．设计背景自古以来，洪涝灾害一直是困扰人类社会发展的自然灾害。据统计，我国有洪泛区近100万平方公里，全国60%以上的工农业产值，40%的人口，35%的耕地，600多座城市，主要铁路、公路、油田以及许多工矿企业受到洪水灾害的威胁。但是，从洪涝灾害的发生机制来看，洪涝具有明显的季节季节性、区域性和可重复性，它仍具有可防御性。当前政府在各地设立防汛部门，并修筑了很多水库，堤坝，一般情况下可以防止洪涝灾害的发生。但当遇到特殊

3、情况，如台风，特大暴雨或防汛工程年久失修等的情况下，堤坝也会出现问题，不足以抵挡洪涝的入侵。遇到险情时，防汛部门一般会采用沙袋加固堤坝的方法。见图1.1另外我国幅员辽阔地震、泥石流等地质灾害频发，地震过后房屋被毁公路路面断裂，而泥石流可直接埋没车站，铁路、公路，摧毁路基、桥涵等设施，致使交通中断。为了尽快打通救援通道，救援人员经常采取在摧毁的道路上铺沙袋的方法修复摧毁路基。见图1.2无论是抗洪固堤还是铺路，装沙的快慢直接影响着灾区人民的生命和财产安全。而到目前为止装沙过程绝大多数采用两人配合，一人装沙一人撑袋的方式，耗费人力较多，且速度慢，效率低下，见图1.3。在救援机械中已

4、经出现了少数装沙机械，但仍需要很多人力，不能实现自动化，效果仍然不够显著，见图1.4。图1.1抗洪中需要大量沙袋图1.2泥石流摧毁道路和桥梁，战士们用沙袋铺路图1.3传统的装沙方式图1.4现有装沙机械仍需大量人力17中国地质大学（武汉）参赛作品第四届全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组（2010）《设计说明书》二、创新构思1.本全自动灌沙机可实现连续取沙，对沙袋的自动提取，自动开口，自动装沙，自动封口，自动卸袋。框图如图2.1所示2.当沙袋机由于断电突然停机时，各机构将停在断电时的位置，为了能使通电时机器工作，需设置初始化程序使机器各机构位置复位。图2.1装沙流程图根据以上设计思

5、路，本全自动灌沙机由运动模块，取沙模块，取袋模块，自动开口模块，自动装沙模块，自动封口模块和自动卸袋模块组成，整体照片如图2.2所示。图2.2全自动灌沙机整体照片17中国地质大学（武汉）参赛作品第四届全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组（2010）《设计说明书》三、创新设计的功能指标接口板输入电压9V，输入电流1.5A接口板的空载电流消耗为50毫安9个9V直流马达（向前，向后，停止，八级调速），连续运行电流250毫安，带短路保护四、创新设计的工作原理及运动分析（一）运动模块该模块由一个减速比为50：1的电机驱动用于实现装沙机移动。（二）取沙模块该模块由一个小电机驱动，经齿轮传动从

6、而带动传送带上下移动，再经链条传动，从而使取沙机旋转“挖沙”。机构运动简图如图4.21所示，该模块照片如图4.22所示。图4.21取沙模块机构运动简图1.取沙机2.齿轮3.传送带滚筒4.传送带5.齿轮（接电机）6.链轮7.链条8.链轮图4.22取沙模块照片（三）取袋模块本模块为二自由度机械臂，可在水平面和竖直面内各转90°17中国地质大学（武汉）参赛作品第四届全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组（2010）《设计说明书》。具有可将放在平台上的沙袋吸起后放到漏沙口下端的功能。当和拉口机构配合实现开口时，起到固定沙袋的作用。机械臂水平面内转动的实现：由于转动角度（90°）较小，若水平

7、旋转速度过高，则在水平面内机械臂可能出现突然启动和突然停止，从而导致沙袋的掉落，因此采用减速设计保证转动的平稳性。又考虑到要在水平旋转平台上搭建竖直旋转取袋臂，因此采用减速比为8：1的直流电机驱动，齿轮传动部分采用齿数为58的蜗（齿）轮和与之配合的蜗杆，这样就保证了适合的旋转速度。机械臂竖直平面内转动的实现：由于竖直旋转取袋臂自重较重，因此其旋转的实现采用减速比为50：1的直流电机驱动，同时采用齿数为30和齿数为20的两齿轮啮合，从而获得较大的转矩。机构运动简图如4.31所示：图4.31机械臂机构运动简