全自动活塞式打气筒说明书

全自动活塞式打气筒说明书

第一章、 关于活塞式打气筒

我们经常用的是手动的活塞式打气筒，我们小组的设想是，利用丝杆机构，结合活塞式打气筒，设计出一个可以自动打气的活塞式打气筒，

1） 活塞式打气筒的原理是利用外力压缩空气，然后通过一个气

针与要充气的物体相连，把气体充入，使之达到我们使用的要求，

2） 我们来看看它的构造。活塞式打气筒的圆筒底部有一个阀

门，它只能向下开启。活塞上也有一个阀门，也只能向下开启。这样，当我们下压活塞，我们就可以看到活塞上的阀门关闭，而圆筒底部的阀门开启，完成打气动作，可是当我们上提活塞的时候，圆筒底部的阀门关闭，活塞上的阀门开启，活塞内部又重新充满气体。

3） 使用打气筒时，要把它的出气管接到物体的气门上，气门的

作用是只允许空气从打气筒进入物体，不允许空气从轮物体倒流入打气筒. 打气筒的活塞和筒壁之间有空隙，活塞上有个向下凹的橡皮碗. 向上拉活塞的时候，活塞下方的空气体积增大，压强减小，活塞上方的空气就从橡皮碗四周挤到下

方. 向下压活塞的时候，活塞下方空气体积缩小，压强增大，使橡皮碗紧抵着筒壁不让空气漏到活塞上方，继续向下压活塞，当空气压强足以顶开气门芯时，压缩空气就进入物体. 同时筒外的空气从筒上端的空隙进入活塞的上方.

第二章、 对全自动活塞式打气筒方案的制定和选定

一、 相关构件的介绍 1. 曲柄摇杆机构

该机构有一连架杆能作整周转动，有一连架杆只能作来回摆动运动，该机构具有急回特性，加一杆件和滑块能实现滑块的上下的速度不等的运动。 2. 曲柄滑块机构

该机构能直接实现对滑块的上下运动，且结构简单，能量消耗少，可以作为活塞式抽水机的活塞的上下运动的要求。 3. 移动导杆机构

该机构也能实现对导杆的上下运动，但主动件不能作整周转动，不利于电动机的带动，适合于手动的操作。

二、 相关方案

方案1、选用曲柄滑块机构

方案2、选用移动导杆机构

对于活塞作上下运动，我选择了以上第1种机构。

三、 方案的比较和分析：

对于方案2，选择了移动导杆机构，构件虽然比+ 较少，但不能引起电动机的整周的转动，实现性较差。

因此，我选择了结构比较简单，运动也比较简单的曲柄滑块机构，对于方案1，我对B ，C ，D 三个点作了位置分析，对C ，D 二点作了速度、加速度分析。（见VB 编程中）

四、 设计参数确定：

（1）此机构是通过电动机带动曲柄AB 做整周转动，带动BC 转动，从而使CD 杆带动活塞做上下往复移动。

（2）活动构件N=3，低副Pl=4，高副Ph=0，所以此机构的自由度F=3x3-2x4=1

（3）机构各杆尺寸确定：杆AB 的长度L 1=30mm，杆BC 的长度L 2=70mm，杆CD 的长度L 3=40mm。

五、 对VB 编程中的相关曲线的解析分析： 1、位置分析

首先，先求B ，C ，D 三点的坐标。

先定义picture1的图形界限（-100，100）-（100，-100）

再定义定点A 的坐标为（0，50），C 点的横坐标为x3=0, 杆长AB 的长度为l1=30,杆长BC 的长度l2=70,杆长BC 的长度l3=40。定义AB 杆与X 轴的转角为t1 。 由此，可以计算出

B 点的横坐标x2=x1(A点的横坐标)+l1*sin(t) B 点的纵坐标y2=y1(B点的纵坐标)+l2*cos(t) C 点的纵坐标y3=y2-(l2^2-(x2-x3)^2)^(1/2)

D 点的纵坐标y4=y3-l3

据此可以作出B ，C ，D 三点的位置分析图，（见VB 中的form2中）

六、 VB 程序代码 Option Explicit

Dim x1, y1, x2, y2, x3, y3, x4, y4, t, i As Single Dim l1 As Integer, l2 As Integer, l3 As Integer Const pi = 3.1415927 Private Sub Command1_Click() Timer1 = True Timer2 = False End Sub

Private Sub Command2_Click() Timer2 = True Timer1 = False End Sub

Private Sub Command3_Click() Timer1 = False Timer2 = False End Sub

Private Sub Command4_Click() Unload Me

End Sub

Private Sub Form_Load() Form1.Visible = False Form6.Show

Timer1.Enabled = False

Picture1.Scale (-100, 100)-(100, -100) x1 = 0 y1 = 50 x2 = 0 y2 = 80 x3 = 0 y3 = 10 x4 = 0 y4 = -30 l1 = 30 l2 = 70 l3 = 40 End Sub

Private Sub draw()

Picture1.DrawStyle = 0

Picture1.Line (x1, y1)-(x2, y2), vbBlue Picture1.Line (x2, y2)-(x3, y3), vbBlue

Picture1.Line (x3, y3)-(x4, y4), vbBlue Picture1.Line (x1, y1)-Step(-5, 5) Picture1.Line -Step(10, 0) Picture1.Line -Step(-5, -5) For i = -5 To 5 Step 2

Picture1.Line (i, y1 + 5)-(i + 2, y1 + 5 + 2), vbBlue Next i

Picture1.Line (-Shape1.Width / 2 - 10, -0)-Step(Shape1.Width + 10, 0)

Picture1.Line -Step(0, -95)

Picture1.Line -Step(-Shape1.Width, 0) Picture1.Line -Step(0, 85) Picture1.Line -Step(-10, 0) For i = -20 To -70 Step -2

Picture1.Line (Shape1.Width / 2, i)-(Shape1.Width / 2 + 4, i - 2), vbBlack Next i

Picture1.Circle (x1, y1), 2, vbBlue Picture1.Circle (x2, y2), 2, vbBlue Picture1.Circle (x3, y3), 2, vbBlue

y2 = y1 + l1 * Sin(t) * (Picture1.Width) / (Picture1.Height) x2 = x1 + l1 * Cos(t)

y3 = y2 - (l2 ^ 2 - (x2 - x3) ^ 2) ^ (1 / 2) y4 = y3 - l3

Shape1.Left = x4 - (Shape1.Width) / 2 Shape1.Top = y4 + (Shape1.Height) / 2 Picture1.Line (-20, 0)-(80, 0), vbRed Picture1.Line (0, -20)-(0, 40), vbRed Picture1.DrawStyle = 4

Picture1.Circle (x1, y1), l1, vbBlue Picture1.CurrentX = 80 - 5 Picture1.CurrentY = 5 Picture1.Print "X" Picture1.CurrentX = 5 Picture1.CurrentY = 40 Picture1.Print "Y" Picture1.CurrentX = 5 Picture1.CurrentY = 5 Picture1.Print "O" Picture1.CurrentX = x1 + 5 Picture1.CurrentY = y1 + 5 Picture1.Print "A" Picture1.CurrentX = x2 + 5 Picture1.CurrentY = y2 + 5

Picture1.Print "B" Picture1.CurrentX = x3 + 5 Picture1.CurrentY = y3 + 5 Picture1.Print "C" Picture1.CurrentX = x4 + 5 Picture1.CurrentY = y4 + 5 Picture1.Print "D"

Picture1.CurrentX = (x1 + x2) / 2 + 5 Picture1.CurrentY = (y1 + y2) / 2 + 5 Picture1.Print "l1"

Picture1.CurrentX = (x2 + x3) / 2 + 5 Picture1.CurrentY = (y2 + y3) / 2 + 5 Picture1.Print "l2"

Picture1.CurrentX = (x3 + x4) / 2 + 5 Picture1.CurrentY = (y3 + y4) / 2 + 5 Picture1.Print "l3" End Sub

Private Sub mnu加速度分析_Click() Form3.Visible = False Form4.Show End Sub

Private Sub mnu说明_Click()

Form4.Visible = False

Form5.Show

End Sub

Private Sub mnu速度分析_Click()

Form2.Visible = False

Form3.Show

End Sub

Private Sub mnu位移分析_Click()

'Form1.Visible = False

Form2.Show

End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

Picture1.Cls

t = t - 2 * pi / 180

draw

End Sub

Private Sub Timer2_Timer()

Picture1.Cls

t = t + 2 * pi / 180

draw

End Sub

11

Private Sub Timer3_Timer()

Label1.Caption = Now()

End Sub

第三章、 结论与心得体会

经过紧张而有辛苦的两周的课程设计结束了．当我快要完成老师下达给我们的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗．

作为一名机械电子工程大二的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的两年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。

我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。

在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设 12

计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。

我们做的是课程设计，而不是艺术家的设计。艺术家可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依. 有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。

所以我们工程师搞设计不要认为自己是艺术家，除非是外形包装设计。

另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。整个设计我们基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。

主要参考资料

1. 《机械原理课程设计》 沈乃勋等编 高等教育出版社 公开出版 1998年。

2. 《机械原理与设计课程设计》 王三民主编 机械工业出版社 公开出版 2005年。

3. 《机械原理》（第七版） 郑文纬 吴克坚主编 高等教育出版社 公开出版 1997年。

13

4. 《Visual Basic 6.0入门与提高》 王钦编著 人民邮电出版社 公开出版 2002年。

5. 《Visual Basic程序设计》 王汉新编著 科学出版社 公开出版 2002年4．

6．还有其他关于机械原理课程设计的相关网络资料，由于出处不明，则不与列举。

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全自动活塞式打气筒说明书

第一章、 关于活塞式打气筒

我们经常用的是手动的活塞式打气筒，我们小组的设想是，利用丝杆机构，结合活塞式打气筒，设计出一个可以自动打气的活塞式打气筒，

1） 活塞式打气筒的原理是利用外力压缩空气，然后通过一个气

针与要充气的物体相连，把气体充入，使之达到我们使用的要求，

2） 我们来看看它的构造。活塞式打气筒的圆筒底部有一个阀

门，它只能向下开启。活塞上也有一个阀门，也只能向下开启。这样，当我们下压活塞，我们就可以看到活塞上的阀门关闭，而圆筒底部的阀门开启，完成打气动作，可是当我们上提活塞的时候，圆筒底部的阀门关闭，活塞上的阀门开启，活塞内部又重新充满气体。

3） 使用打气筒时，要把它的出气管接到物体的气门上，气门的

作用是只允许空气从打气筒进入物体，不允许空气从轮物体倒流入打气筒. 打气筒的活塞和筒壁之间有空隙，活塞上有个向下凹的橡皮碗. 向上拉活塞的时候，活塞下方的空气体积增大，压强减小，活塞上方的空气就从橡皮碗四周挤到下

方. 向下压活塞的时候，活塞下方空气体积缩小，压强增大，使橡皮碗紧抵着筒壁不让空气漏到活塞上方，继续向下压活塞，当空气压强足以顶开气门芯时，压缩空气就进入物体. 同时筒外的空气从筒上端的空隙进入活塞的上方.

第二章、 对全自动活塞式打气筒方案的制定和选定

一、 相关构件的介绍 1. 曲柄摇杆机构

该机构有一连架杆能作整周转动，有一连架杆只能作来回摆动运动，该机构具有急回特性，加一杆件和滑块能实现滑块的上下的速度不等的运动。 2. 曲柄滑块机构

该机构能直接实现对滑块的上下运动，且结构简单，能量消耗少，可以作为活塞式抽水机的活塞的上下运动的要求。 3. 移动导杆机构

该机构也能实现对导杆的上下运动，但主动件不能作整周转动，不利于电动机的带动，适合于手动的操作。

二、 相关方案

方案1、选用曲柄滑块机构

方案2、选用移动导杆机构

对于活塞作上下运动，我选择了以上第1种机构。

三、 方案的比较和分析：

对于方案2，选择了移动导杆机构，构件虽然比+ 较少，但不能引起电动机的整周的转动，实现性较差。

因此，我选择了结构比较简单，运动也比较简单的曲柄滑块机构，对于方案1，我对B ，C ，D 三个点作了位置分析，对C ，D 二点作了速度、加速度分析。（见VB 编程中）

四、 设计参数确定：

（1）此机构是通过电动机带动曲柄AB 做整周转动，带动BC 转动，从而使CD 杆带动活塞做上下往复移动。

（2）活动构件N=3，低副Pl=4，高副Ph=0，所以此机构的自由度F=3x3-2x4=1

（3）机构各杆尺寸确定：杆AB 的长度L 1=30mm，杆BC 的长度L 2=70mm，杆CD 的长度L 3=40mm。

五、 对VB 编程中的相关曲线的解析分析： 1、位置分析

首先，先求B ，C ，D 三点的坐标。

先定义picture1的图形界限（-100，100）-（100，-100）

再定义定点A 的坐标为（0，50），C 点的横坐标为x3=0, 杆长AB 的长度为l1=30,杆长BC 的长度l2=70,杆长BC 的长度l3=40。定义AB 杆与X 轴的转角为t1 。 由此，可以计算出

B 点的横坐标x2=x1(A点的横坐标)+l1*sin(t) B 点的纵坐标y2=y1(B点的纵坐标)+l2*cos(t) C 点的纵坐标y3=y2-(l2^2-(x2-x3)^2)^(1/2)

D 点的纵坐标y4=y3-l3

据此可以作出B ，C ，D 三点的位置分析图，（见VB 中的form2中）

六、 VB 程序代码 Option Explicit

Dim x1, y1, x2, y2, x3, y3, x4, y4, t, i As Single Dim l1 As Integer, l2 As Integer, l3 As Integer Const pi = 3.1415927 Private Sub Command1_Click() Timer1 = True Timer2 = False End Sub

Private Sub Command2_Click() Timer2 = True Timer1 = False End Sub

Private Sub Command3_Click() Timer1 = False Timer2 = False End Sub

Private Sub Command4_Click() Unload Me

End Sub

Private Sub Form_Load() Form1.Visible = False Form6.Show

Timer1.Enabled = False

Picture1.Scale (-100, 100)-(100, -100) x1 = 0 y1 = 50 x2 = 0 y2 = 80 x3 = 0 y3 = 10 x4 = 0 y4 = -30 l1 = 30 l2 = 70 l3 = 40 End Sub

Private Sub draw()

Picture1.DrawStyle = 0

Picture1.Line (x1, y1)-(x2, y2), vbBlue Picture1.Line (x2, y2)-(x3, y3), vbBlue

Picture1.Line (x3, y3)-(x4, y4), vbBlue Picture1.Line (x1, y1)-Step(-5, 5) Picture1.Line -Step(10, 0) Picture1.Line -Step(-5, -5) For i = -5 To 5 Step 2

Picture1.Line (i, y1 + 5)-(i + 2, y1 + 5 + 2), vbBlue Next i

Picture1.Line (-Shape1.Width / 2 - 10, -0)-Step(Shape1.Width + 10, 0)

Picture1.Line -Step(0, -95)

Picture1.Line -Step(-Shape1.Width, 0) Picture1.Line -Step(0, 85) Picture1.Line -Step(-10, 0) For i = -20 To -70 Step -2

Picture1.Line (Shape1.Width / 2, i)-(Shape1.Width / 2 + 4, i - 2), vbBlack Next i

Picture1.Circle (x1, y1), 2, vbBlue Picture1.Circle (x2, y2), 2, vbBlue Picture1.Circle (x3, y3), 2, vbBlue

y2 = y1 + l1 * Sin(t) * (Picture1.Width) / (Picture1.Height) x2 = x1 + l1 * Cos(t)

y3 = y2 - (l2 ^ 2 - (x2 - x3) ^ 2) ^ (1 / 2) y4 = y3 - l3

Shape1.Left = x4 - (Shape1.Width) / 2 Shape1.Top = y4 + (Shape1.Height) / 2 Picture1.Line (-20, 0)-(80, 0), vbRed Picture1.Line (0, -20)-(0, 40), vbRed Picture1.DrawStyle = 4

Picture1.Circle (x1, y1), l1, vbBlue Picture1.CurrentX = 80 - 5 Picture1.CurrentY = 5 Picture1.Print "X" Picture1.CurrentX = 5 Picture1.CurrentY = 40 Picture1.Print "Y" Picture1.CurrentX = 5 Picture1.CurrentY = 5 Picture1.Print "O" Picture1.CurrentX = x1 + 5 Picture1.CurrentY = y1 + 5 Picture1.Print "A" Picture1.CurrentX = x2 + 5 Picture1.CurrentY = y2 + 5

Picture1.Print "B" Picture1.CurrentX = x3 + 5 Picture1.CurrentY = y3 + 5 Picture1.Print "C" Picture1.CurrentX = x4 + 5 Picture1.CurrentY = y4 + 5 Picture1.Print "D"

Picture1.CurrentX = (x1 + x2) / 2 + 5 Picture1.CurrentY = (y1 + y2) / 2 + 5 Picture1.Print "l1"

Picture1.CurrentX = (x2 + x3) / 2 + 5 Picture1.CurrentY = (y2 + y3) / 2 + 5 Picture1.Print "l2"

Picture1.CurrentX = (x3 + x4) / 2 + 5 Picture1.CurrentY = (y3 + y4) / 2 + 5 Picture1.Print "l3" End Sub

Private Sub mnu加速度分析_Click() Form3.Visible = False Form4.Show End Sub

Private Sub mnu说明_Click()

Form4.Visible = False

Form5.Show

End Sub

Private Sub mnu速度分析_Click()

Form2.Visible = False

Form3.Show

End Sub

Private Sub mnu位移分析_Click()

'Form1.Visible = False

Form2.Show

End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

Picture1.Cls

t = t - 2 * pi / 180

draw

End Sub

Private Sub Timer2_Timer()

Picture1.Cls

t = t + 2 * pi / 180

draw

End Sub

11

Private Sub Timer3_Timer()

Label1.Caption = Now()

End Sub

第三章、 结论与心得体会

经过紧张而有辛苦的两周的课程设计结束了．当我快要完成老师下达给我们的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗．

作为一名机械电子工程大二的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的两年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。

我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。

在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设 12

计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。

我们做的是课程设计，而不是艺术家的设计。艺术家可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依. 有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。

所以我们工程师搞设计不要认为自己是艺术家，除非是外形包装设计。

另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。整个设计我们基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。

主要参考资料

1. 《机械原理课程设计》 沈乃勋等编 高等教育出版社 公开出版 1998年。

2. 《机械原理与设计课程设计》 王三民主编 机械工业出版社 公开出版 2005年。

3. 《机械原理》（第七版） 郑文纬 吴克坚主编 高等教育出版社 公开出版 1997年。

13

4. 《Visual Basic 6.0入门与提高》 王钦编著 人民邮电出版社 公开出版 2002年。

5. 《Visual Basic程序设计》 王汉新编著 科学出版社 公开出版 2002年4．

6．还有其他关于机械原理课程设计的相关网络资料，由于出处不明，则不与列举。

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