大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)1第 1 章 前 言1.1 清掃工具的現(xiàn)狀和發(fā)展前景從20世紀(jì)60 年代我國(guó)研制生產(chǎn)路面清掃機(jī)械開(kāi)始（指大型清掃機(jī)的研制），已有40 多年的生產(chǎn)歷史，然而中小型清掃機(jī)的研制開(kāi)發(fā)則剛剛起步。相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)地面清掃機(jī)在銷(xiāo)售規(guī)模、技術(shù)水平、清掃效果等方面都存在一定的差距。 隨著公共環(huán)境衛(wèi)生、工廠清潔機(jī)械市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，2005 年之后，國(guó)內(nèi)地面清掃機(jī)開(kāi)始呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。但與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)還停留在市場(chǎng)的初級(jí)發(fā)展階段。我國(guó)已逐步進(jìn)入現(xiàn)代化社會(huì)，陳舊、落后的清掃方式及設(shè)備，已不能滿足社會(huì)進(jìn)步的需要。對(duì)于自動(dòng)化掃地器具，人們常見(jiàn)的是馬路上的掃地車(chē)，它能進(jìn)行大面積街道清掃、工作效率高，并且節(jié)約人力。然而，小面積區(qū)域的清掃工具還主要沿用傳統(tǒng)手工掃地工具：掃帚，工作效率低、清掃效果不夠理想、浪費(fèi)人力資源。而工作效率高的省時(shí)省力的龐然大物掃地車(chē)在比如廠區(qū)、居住小區(qū)、機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、小街小巷、等場(chǎng)所，確是英雄無(wú)用武之地。隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快及居住面積的增大，家居地面的清掃工作也越來(lái)越繁重，嚴(yán)重干擾了人們的生活。因此急需開(kāi)發(fā)一種成本低、節(jié)約人力物力、清掃效果良好的適應(yīng)院落、小區(qū)、小巷、等小區(qū)域場(chǎng)所的小型清掃設(shè)備。目前，許多國(guó)家研制的清潔機(jī)器人應(yīng)時(shí)而生。日本，美國(guó)，歐洲各大廠商競(jìng)相開(kāi)發(fā)，有些產(chǎn)品甚至很超前。例如，有一種具有高效吸塵除灰功能的清潔機(jī)器人，可遙控也可自主運(yùn)作，能轉(zhuǎn)向，躲避障礙物，有很高的實(shí)用價(jià)值，可對(duì)家居、廠礦企業(yè)等地面進(jìn)行清潔，幫助人們從繁雜的勞動(dòng)中解放出來(lái)。在國(guó)外清潔設(shè)備的擁有率和洗衣機(jī)幾乎相當(dāng)，甚至要高（有公用洗衣房，專業(yè)洗衣店的緣故）。在這方面，國(guó)內(nèi)的研發(fā)步伐較慢，但是隨著國(guó)家城市化的進(jìn)程不斷加大和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多新興的中小城市正在崛起，城市化規(guī)模不斷擴(kuò)大，現(xiàn)代化的工廠不斷建成，機(jī)關(guān)、小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校和公共場(chǎng)不斷建設(shè)機(jī)械化清掃已經(jīng)成為一種必然，地面的清潔養(yǎng)護(hù)及工廠清潔生產(chǎn)已經(jīng)越來(lái)越重要。勞動(dòng)力成本的不斷提高，清掃設(shè)備的市場(chǎng)前景日漸看好。由于人們對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越重視，燃油車(chē)在很大程度上受到限制。政府大力提倡綠色能源設(shè)備。近日國(guó)家出臺(tái)燃油含稅的政策，給電動(dòng)掃地車(chē)帶來(lái)福音。小型清掃設(shè)備因其實(shí)用性強(qiáng)、 垃圾清掃率高 、污染小、成本底、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、維修方便等特點(diǎn)具有廣泛的市場(chǎng)前景和實(shí)用價(jià)值，它的出現(xiàn)和使用，將極大減輕人們繁瑣的家務(wù)勞動(dòng)，節(jié)省寶貴的時(shí)間，提 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)2高了人們的生活質(zhì)量。小型清掃設(shè)備現(xiàn)在正是一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期，有著極其廣闊的發(fā)展空。1.2 清掃設(shè)備的概述1.2.1 清掃設(shè)備的分類清掃設(shè)備按大小可分為大型清掃設(shè)備和中小型清掃設(shè)備。大型清掃設(shè)備主要是清掃車(chē)，由于本課題主要研究的是小型清掃設(shè)備大型的清掃設(shè)備在此不再多述。而現(xiàn)有的小型清掃設(shè)備主要有兩大類分別為掃地機(jī)和清潔機(jī)器人。（1）清潔機(jī)器人：清潔機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)該說(shuō)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)綜合性的結(jié)果，它集機(jī)械學(xué)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、人工智能等諸多學(xué)科為一體。清潔機(jī)器人是能夠在房間中自動(dòng)清潔地面，保持家庭衛(wèi)生的一種機(jī)器人。它集機(jī)械學(xué)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、人工智能等諸多學(xué)科為一體。包括有地面真空吸塵機(jī)器人、地面清掃機(jī)器人、壁面清洗機(jī)器人、泳池清洗機(jī)器人和一些特種清洗機(jī)器人，可用于各種場(chǎng)合的清潔工作。這方面的研究從上世紀(jì)80 年代起，開(kāi)始受到人們的注意，不過(guò)由于清潔的環(huán)境基本上是結(jié)構(gòu)、半結(jié)構(gòu)性的，但要清除的垃圾則完全是非結(jié)構(gòu)性的，造成一定困難。清潔機(jī)器人具有如下的特點(diǎn)：①清潔機(jī)器人自帶電源，小巧輕便、操作簡(jiǎn)單、自主性強(qiáng)、具有很強(qiáng)的實(shí)用性。②清潔機(jī)器人的工作環(huán)境主要為普通家庭環(huán)境，但要求有較好的環(huán)境適應(yīng)性。③清潔機(jī)器人的任務(wù)是清掃地面，工作的對(duì)象是地面的灰塵、紙屑以及其他一些小尺寸物體，而大尺寸物體不作為清潔機(jī)器人的處理對(duì)象?？紤]到安全因素，清潔機(jī)器人必須對(duì)人及家庭物品等不構(gòu)成任何危害，同時(shí)清潔機(jī)器人還必須具備自我保護(hù)的能力。就現(xiàn)有的技術(shù)而言清潔機(jī)器人的發(fā)展受到了很大的局限，它的推廣也得到了一定的限制。（2）掃地機(jī)：掃地機(jī)是現(xiàn)有技術(shù)下的最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型清掃設(shè)備。掃地機(jī)涉及地板上小面積地面覆蓋物的清掃機(jī)械領(lǐng)域，是一種小型家庭、工廠、小區(qū)、機(jī)關(guān)用的掃地機(jī)械。它的一般是由車(chē)架、車(chē)輪、罩殼和手把組成的手推小車(chē)。在車(chē)前側(cè)裝設(shè)立掃帚；車(chē)架、罩殼下方裝設(shè)橫掃帚，通過(guò)半交叉皮帶和齒輪等傳動(dòng)件由車(chē)輪旋轉(zhuǎn)動(dòng)力帶動(dòng)掃帚將垃圾掃入車(chē)架前端設(shè)置的撮箕內(nèi)。從而避免了灰塵和廢氣污染與機(jī)動(dòng)噪聲。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。不清掃時(shí)能將掃帚抬起脫離地面。掃地速度在3—6 公里／時(shí)左右，掃地寬度在1～2 米。以圓盤(pán)刷為工具的新型掃地機(jī)，主要用于家庭以及公共場(chǎng)所地板或室內(nèi)地面上覆蓋物的清掃。1.2.2 我國(guó)清掃機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)3雖然國(guó)產(chǎn)清掃機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平已有了一定的進(jìn)步，價(jià)格性能比優(yōu)于進(jìn)口產(chǎn)品，但在以下幾個(gè)方面尚待進(jìn)一步提高，這也是今后我國(guó)清掃機(jī)械技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。（1）提高工作可靠性目前國(guó)產(chǎn)清掃機(jī)工作可靠性不及進(jìn)口機(jī)，其原因主要有三，一是國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)件不過(guò)關(guān)，如動(dòng)力裝置及其傳動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置的耐用性及材料的熱處理工藝等有待提高；二是制造工藝及加工精度較低；三是某些技術(shù)和整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尚待完善等。（2）研發(fā)多功能清掃機(jī)目前的清掃機(jī)基本是單一清掃功能，不能進(jìn)行拖地、灑水和清洗護(hù)欄等。若能開(kāi)發(fā)一專多能的清掃機(jī)，則其功能會(huì)進(jìn)一步拓展，也更為實(shí)用。（3）注重環(huán)保的多功能清掃機(jī)目前大多數(shù)機(jī)型，揚(yáng)塵比較嚴(yán)重。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越高，開(kāi)發(fā)環(huán)保型清掃機(jī)非常必要。（4） 根據(jù)需要生產(chǎn)不同種類和配置的清掃機(jī)械清掃涉及各種不同等級(jí)的地面，它所需要的清掃機(jī)械也是不同的。如高檔場(chǎng)所和對(duì)地面要求較高的地方要求清掃機(jī)械必須具備很低的噪音和良好的清潔效果，當(dāng)然其相應(yīng)采購(gòu)和使用成本較高。等級(jí)較低的其它普通地面的清掃要求較低，相應(yīng)生產(chǎn)和使用成本較低。根據(jù)不同等級(jí)地面需要配置不同種類的清掃機(jī)械，以便降低地面總成本的投入，因此開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)不同種類和配置的清掃機(jī)械是必要的。1.2.3 發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和解決途徑本課題要求是設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的清掃機(jī)，其關(guān)鍵問(wèn)題就在于如何很好的實(shí)現(xiàn)清掃功能。尤其使傳動(dòng)系統(tǒng)、整體結(jié)構(gòu)、工作裝置的設(shè)計(jì)。由于清潔器是一種出現(xiàn)比較晚的機(jī)械產(chǎn)品，因此在其設(shè)計(jì)過(guò)程中，不可避免的出現(xiàn)了很多未解決得難點(diǎn)疑點(diǎn)，總結(jié)其難點(diǎn)如下：由于清掃機(jī)是一新興產(chǎn)品，掃地功能的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)還不成熟，很難查到相關(guān)的資料。因此掃地功能的實(shí)現(xiàn)是設(shè)計(jì)工作的一個(gè)很大的難點(diǎn)。清掃機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵污染、漏垃圾、噪音大和產(chǎn)品可靠性等方面也較難解決的問(wèn)題。清掃范圍的大小不僅與清掃機(jī)的各部分的尺寸有關(guān)，并與它的總體設(shè)計(jì)構(gòu)形式有關(guān)。機(jī)構(gòu)太小工作效率就會(huì)降低，清掃范圍也就變小滿足不了的清掃要求，機(jī)構(gòu)太大則設(shè)備就會(huì)太大從而增加轉(zhuǎn)彎半徑。使清掃機(jī)在中轉(zhuǎn)彎困難。因此合理的選擇機(jī)構(gòu)的大小及機(jī)構(gòu)布置極為重要且比較困難。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)4為了更好的了解所作題目，查閱已有文獻(xiàn)資料是十分重要的，由于清掃機(jī)的資料很少的。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，廣泛的搜集資料，并借鑒了清潔機(jī)器人的一些數(shù)據(jù)資料對(duì)我的設(shè)計(jì)工作起了很大的幫助。通過(guò)閱讀“清潔機(jī)器人概述”（哈爾濱工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院李金山等著），“清潔機(jī)器人研究發(fā)展現(xiàn)狀”（哈爾濱工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院李金山等著），“清潔機(jī)器人及其應(yīng)用”（趙臣等著）等許多相關(guān)論文，觸類旁通對(duì)清潔機(jī)器的設(shè)計(jì)有了一定的認(rèn)識(shí)，在這些文獻(xiàn)綜述中，詳細(xì)的介紹了清潔機(jī)器人的一般設(shè)計(jì)思路，如外形的設(shè)計(jì)，機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式如何，具體結(jié)構(gòu)等等，都對(duì)我即將所作的設(shè)計(jì)提供了很大的幫助，此外，為了更好的設(shè)計(jì)清掃機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在軸，齒輪等重要元件的設(shè)計(jì)過(guò)程中保證其結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，又對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)等專業(yè)課本進(jìn)行了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，但是，由于清掃機(jī)出現(xiàn)時(shí)間晚，產(chǎn)品數(shù)量少，一些關(guān)鍵技術(shù)受專利所限，因此，很多關(guān)鍵技術(shù)是不會(huì)公布在資料之中的。所以，我參考用的資料并不能解決我在設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到的所有難點(diǎn)，有許多的問(wèn)題是根據(jù)我自己的想法來(lái)做的。因?yàn)槲业倪@些想法并不成熟，沒(méi)有太多的實(shí)踐性，所以，在解決一些棘手問(wèn)題時(shí)并不能夠很好的解決。在今后的設(shè)計(jì)中，還需要通過(guò)實(shí)踐，對(duì)其一步一步的進(jìn)行改進(jìn)。1.3 課題需要完成的任務(wù)1.3.1 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容本課題要求設(shè)計(jì)出的清掃機(jī)能完成普通清掃的功能。完成清掃機(jī)的方案設(shè)計(jì)，以及結(jié)構(gòu)組成，并對(duì)清掃機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力計(jì)算，使其結(jié)構(gòu)布局和受力更加合理。其主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為：（1）清掃機(jī)總體方案設(shè)計(jì)；（2）清掃機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（3）完成折合A0 圖紙3 張，并建立三維實(shí)體模型；（4）完成2 萬(wàn)字左右的畢業(yè)論文或設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。1.3.2 設(shè)計(jì)工作基本要求① 結(jié)合設(shè)計(jì)題目，在老師的指導(dǎo)下廣泛查閱文獻(xiàn)，并寫(xiě)出不少于3000 字的文獻(xiàn)綜述；② 根據(jù)參考文獻(xiàn)和課題要求，提出自己擬定的可行性方案，并寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告；③ 據(jù)課題要求，對(duì)清掃機(jī)進(jìn)行受力計(jì)算，使其結(jié)構(gòu)布局和受力更加合理； 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)5④和老師充分研討，列出論文編寫(xiě)大綱；⑤翻譯英文文獻(xiàn)3000 單詞左右；⑥認(rèn)真撰寫(xiě)論文，按時(shí)完成任務(wù)，準(zhǔn)備答辯；總的要求就是畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束后，能夠達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)6第2章 總體方案的設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)主要技術(shù)要求驅(qū)動(dòng)方式：汽油機(jī)或者電力驅(qū)動(dòng)。汽油驅(qū)動(dòng)型適合院落、停車(chē)場(chǎng)等戶外清掃作業(yè)；電瓶驅(qū)動(dòng)型因其噪音低，污染小，適合室內(nèi)清掃作業(yè)。每小時(shí)清掃面積不低于1000 平方米。垃圾箱容量不低于30L。2.2 總體方案的確定由于工作的場(chǎng)合對(duì)環(huán)境要求較高因動(dòng)力裝置都選為噪音低，污染小環(huán)保的電驅(qū)動(dòng)。最初設(shè)計(jì)了許多的方案，最終綜合考慮認(rèn)為其中三種方案最為有可能實(shí)現(xiàn)我們的課題要求，在此僅對(duì)這三種方案進(jìn)行分析說(shuō)明。方案一：圖 2.1 方案一簡(jiǎn)圖 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)7工作原理：殼體l 的前上部設(shè)有電機(jī)2 和電池，殼體 1 的前下部設(shè)有滾刷3，電機(jī)2 通過(guò)傳動(dòng)帶帶動(dòng)滾刷3。工作時(shí)，滾刷3 掃起的灰塵直接進(jìn)入垃圾斗6 中；同時(shí)，殼體l 的底板上的垃圾斗6 的前部設(shè)有導(dǎo)向斜面4、垃圾斗7 的下沿設(shè)有向后傾斜的小斜面5 ，導(dǎo)向斜面4、小斜面5 將灰塵導(dǎo)入垃圾斗4 中。方案二：圖 2.2 方案二簡(jiǎn)圖工作原理：推動(dòng)車(chē)體前進(jìn)，電機(jī)通過(guò)傳送帶將運(yùn)動(dòng)傳遞給帶輪2、滾筒軸3 ，從而帶動(dòng)毛刷滾筒3 作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)，主動(dòng)帶輪通過(guò)傳送帶將運(yùn)動(dòng)傳給帶輪9、齒輪10 再傳給齒輪6 最后傳給輸送輪7，再帶動(dòng)傳送帶5 作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。在毛刷和刮鏟4 的共同作用下，通過(guò)傳送帶5 以及卸料板將垃圾送到垃圾箱7 中。方案三： 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)8圖 2.3 方案三簡(jiǎn)圖工作原理：推動(dòng)清掃機(jī)前進(jìn)，電機(jī)1 將運(yùn)動(dòng)傳給帶輪2 再有帶傳動(dòng)傳給帶輪3 從而使同一根軸上的帶輪7 和錐齒輪4、9 旋轉(zhuǎn)。帶輪7 將運(yùn)動(dòng)傳給帶輪8，帶輪8 帶動(dòng)主刷13 作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過(guò)傾斜的導(dǎo)向刮板12 將垃圾送入垃圾箱內(nèi)。同時(shí)錐齒輪4、9 帶動(dòng)錐齒輪5、10 轉(zhuǎn)動(dòng)，再有帶傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳給兩側(cè)刷11、14 使側(cè)刷11 作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，側(cè)刷14 作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將兩側(cè)的垃圾掃到中間，傳給主刷13 由主刷將垃圾掃入垃圾箱內(nèi)。方案對(duì)比：方案一：此方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備體積小。適合小面積的清掃工作，但此清掃機(jī)垃圾箱容量小、進(jìn)塵口小而且此清掃機(jī)的電池容量不易過(guò)大，容量低，不適合長(zhǎng)時(shí)間的清掃工作，并且不適合較大些垃圾的清理。方案二：此方案清掃機(jī)可以清掃大型的垃圾雜物，而且垃圾容量大，可配置較大容量的電池，適合長(zhǎng)時(shí)間的工作，并可作為院落、工廠、小區(qū)等較大面積區(qū)域的清掃工具。但此方案的清掃機(jī)由于帶的存在可能使此設(shè)備的尺寸較大，且不易用于清掃灰塵等細(xì)微輕小物質(zhì)。由于清掃機(jī)兩邊存在清掃死角，不能清掃墻角和靠近障礙物的地方。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)9方案三：此方案彌補(bǔ)了前兩種方案的缺陷，可以對(duì)各種大小的垃圾進(jìn)行清理，兩側(cè)的清掃刷可方便的清掃墻角及靠近障礙物的地方。并且由于兩側(cè)的清掃刷的存在，相對(duì)于第二種方案大大的增加了清掃寬度，而且轉(zhuǎn)彎半徑不變。并且配置了大容量的電池和大容量垃圾箱，大大提高了工作效率和清掃效果，可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的工作。除作為清掃工具外，也可作為院落、工廠、小區(qū)等較大面積區(qū)域的清掃工具。此方案是一種理想的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的清掃機(jī)設(shè)計(jì)方案。因此綜合考慮選擇第三種方案作為最終設(shè)計(jì)方案。其實(shí)體外形如下圖： 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)10第3章 動(dòng)力裝置的確定3.1 蓄電池的選擇選用蓄電池型號(hào)清掃機(jī)所使用的蓄電池要求在使用過(guò)程中能夠完全放電，不排放有害氣體，不污染環(huán)境。由此針對(duì)此設(shè)計(jì)選用鉛蓄電池，型號(hào)為：3DAW250有關(guān)性能為：標(biāo)準(zhǔn)電壓為12V 其比能量達(dá)250w? h/kg使用壽命為充放電1200 次 放電深度為75%外形尺寸為：長(zhǎng)×寬× 高=120mm×70mm× 70mm重量約為：5kg此蓄電池外形圖為：圖 3.1 蓄電池此蓄電池的性能：（1）該電池為全密封閥控式（可維護(hù)）電動(dòng)車(chē)專用蓄電池，具有全密封防泄露設(shè)計(jì)、安全可靠、自放電小、容量大、比能量高等優(yōu)點(diǎn)。（2）污染少，噪聲小。可減少排污97%，甚至可做到零排污（3）節(jié)約能源，為普通蓄電池耗能的2/3（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便，易于操作和維修 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)11（5）使用時(shí)間長(zhǎng)，充電后每次可用15 小時(shí)（6）有足夠的功率供清掃機(jī)達(dá)到每小時(shí)清掃面積不低于1000 平方米的要求。（7）使用壽命長(zhǎng)，一般可充電 700 次左右3. 2 電動(dòng)機(jī)的選擇（1）電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式可以根據(jù)電源的種類、工作條件（溫度、環(huán)境、空間尺寸）和載荷特點(diǎn)（性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過(guò)載情況）來(lái)選擇。在移動(dòng)的設(shè)備中和蓄電池配套的較常使用的電機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：容易購(gòu)得，型號(hào)多，功率大，接口簡(jiǎn)單，適合大型機(jī)器。直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)：太快需要齒輪減速器，電流通常較大，較難與車(chē)輪裝配，控制復(fù)雜。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：精確的速度控制，型號(hào)多，適合室內(nèi)機(jī)器人的速度，接口簡(jiǎn)單，便宜。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn): 功率與自重比小，電流通常較大，體積大，較難與車(chē)輪裝配，負(fù)載能力低，功率小，控制復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)。清掃機(jī)多在室內(nèi)環(huán)境下工作，要求控制較簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)，因此選擇直流電動(dòng)機(jī)。（2）直流齒輪減速電動(dòng)機(jī)的選擇齒輪減速電機(jī)有時(shí)叫做齒輪馬達(dá)或減速電機(jī)。它們通常由轉(zhuǎn)軸上帶有減速器的直流電動(dòng)機(jī)有刷電機(jī)組成。如果一個(gè)電機(jī)看上去明顯由兩個(gè)不同的部分連接而成，那么就可以認(rèn)定它是齒輪減速電機(jī)。齒輪減速電機(jī)通常通過(guò)減小電機(jī)速度來(lái)增加旋轉(zhuǎn)能力。因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)仍然從內(nèi)部伸出兩個(gè)相同的插頭，所以齒輪減速電機(jī)與普通電機(jī)一樣使用方便。與最后一級(jí)齒輪相連的是一根轉(zhuǎn)軸。這個(gè)新轉(zhuǎn)軸的末端伸出減速器的頂部，便于輪子和其他元件與其相接。這個(gè)伸出減速器的新轉(zhuǎn)軸代替了伸出電動(dòng)機(jī)的老轉(zhuǎn)軸。當(dāng)查看電動(dòng)機(jī)時(shí)，如果轉(zhuǎn)軸沒(méi)有從中心伸出，那么這個(gè)電動(dòng)機(jī)可能是齒輪減速電動(dòng)機(jī)。選擇普通直流電動(dòng)機(jī)所用的標(biāo)準(zhǔn)仍然適合用來(lái)選擇齒輪減速直流電動(dòng)機(jī)，即檢查電壓，尺寸，重量和RPM。在大轉(zhuǎn)矩應(yīng)用場(chǎng)合，常選用帶有金屬齒輪和金屬減速器機(jī)架的行星輪減速器。塑料齒輪具有非常輕的質(zhì)量，更適合低轉(zhuǎn)矩，需要反應(yīng)迅速的應(yīng)用場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)中選用金屬齒輪的減速電機(jī)。（3）電機(jī)功率的計(jì)算 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)12電動(dòng)機(jī)容量（功率）選得合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響，當(dāng)容量小于工作要求的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期過(guò)載發(fā)熱量大而過(guò)早損壞；容量過(guò)大則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，能量充分利用，經(jīng)常處于不滿載運(yùn)行，其效率和功率因數(shù)都降低，增加電能消耗造成很大浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)容量主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的發(fā)熱條件來(lái)決定。電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與其運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷不變或變化很小，常溫下工作的機(jī)械，只要所選電動(dòng)機(jī)的額定功率Pm 等于或大于所需電動(dòng)機(jī)功率P0，即Pm>=P 0，電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱，而不必校驗(yàn)發(fā)熱和起動(dòng)力矩。清掃機(jī)清掃材料選用尼龍材料。設(shè)計(jì)圓盤(pán)毛刷受力約為F =50N，轉(zhuǎn)速為n =60r/min.滾筒11清掃受力約為F=75N, 轉(zhuǎn)速為 n=40r/min。圓盤(pán)毛刷轉(zhuǎn)矩T = F R=50×0.15=7.5N·m1所需功率P = = =47W1950n6.7?圓盤(pán)毛刷到錐齒輪間用帶傳動(dòng)，傳遞效率90%。橫放錐齒輪III軸處的功率為：PIII = P /?=47÷90%=52W1齒輪間的傳遞效率為90%豎放齒輪處的功率P = PIII/ ?=52÷90%=58W豎1滾筒處II軸的轉(zhuǎn)矩T=FR=75×0.25=18.75N·m此處的功率P = = =78.5W?950nT47.18?滾筒到主動(dòng)軸I軸用帶傳動(dòng)，傳遞效率為90%P =P / ?=78.5÷90%=87.2W?電機(jī)到I軸之間用帶傳動(dòng)，傳遞效率90% 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)13電機(jī)的輸出功率P =(2P + P )/ ?=(2×58+87.2)÷90%=225.8W0豎1?由于清掃機(jī)工作速度為60r/min 為較低轉(zhuǎn)速故選用12V250W 齒輪減速電機(jī)，其輸出轉(zhuǎn)速為600r/min 。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)14第4章 清掃機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1傳動(dòng)比的分配電機(jī)到II軸之間的總傳動(dòng)比i= = =15n筒電 406分配各級(jí)傳動(dòng)比設(shè)計(jì)有電機(jī)到I軸的傳動(dòng)比i=5；由I軸到III軸的傳動(dòng)比i=3。電機(jī)到圓盤(pán)毛刷的總傳動(dòng)比i= = =10n刷電 60齒輪間的傳動(dòng)比為i=2圖4.1 清掃機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4.2 帶輪的選擇設(shè)計(jì)4.2.1 I軸帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)151）確定計(jì)算功率計(jì)算功率Pca 是根據(jù)傳遞功率P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短等因素影響而確定。P = K P=1×203.2=203.2WcaA式中：P ——計(jì)算功率 K ——工況系數(shù)。查工況系數(shù)表得K =1A AP——所需傳遞的額定功率長(zhǎng)2）計(jì)算傳動(dòng)比i= = =5n?電 1206選擇Z型V帶3）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-1-11，取小帶輪基準(zhǔn)直徑為d =50mm1d4）大帶輪直徑d =i d =5×50=250mm215）計(jì)算帶速vv= = =1.57m/s106??nd?10654.3?6）初定中心距a0.7（d + d ）﹤a ﹤2（d + d ）12012210 ﹤a ﹤600取 a=300mm7）計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld =2a + （d + d ）+02?124a（ d-21=2×3.14+ ×300+4.302? 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)16=1096mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-1-4，取基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1000mm8）實(shí)際中心距aa≈a +020Ld?≈300+ 196≈252取a=250mm9）小帶輪包角αα =180°－ ×57.3°1a d- 12=180°－ ×57.3°50 =135°﹥120°所以小帶輪包角合理10）確定V帶根數(shù)一般單根V帶可傳遞的功率達(dá)75KW。此處，所傳遞的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于75KW，所以用一根V帶足以。11）單根V帶的張緊力F =500( －1) +mv0?k5.2zvPd2=500×( －1)× +0.06×1.578.57.10?2=29.46N式中： ——包角修正系數(shù) ， 查表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)12-1-21得 =0.88?k ?km——V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量，kg/m。查表12-1-23得m=0.06 kg/m12）作用在軸上的力F rF =2 F Zsinr021? 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)17=2×29.46×1×sin68°=51.4NF = F =77.1Nmaxr23r13) 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)V 帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)工藝性好；無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以減少載荷分布均勻。圖4.2 V帶的截面形式參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)12-7～12-10可知：基準(zhǔn)寬度bd 為8.5 ㎜；基準(zhǔn)線上槽深hamin 為2.0 ㎜；基準(zhǔn)線下槽深為hfmin 為7.0 ㎜；帶輪寬B 為B=(Z-1)e＋2f ㎜；外徑da=dd ＋2ha ㎜；從而確定帶輪的各部分尺寸。初定小帶輪孔徑d=20mm ，基準(zhǔn)直徑d =50mm，外徑d =53.2mm，輪寬1daB=14mm，輪槽寬 b =8.5mm。因?yàn)榛鶞?zhǔn)直徑d ≦2.5d，所以小帶輪采用實(shí)心結(jié)構(gòu)。d大帶輪基準(zhǔn)直徑d =i d =5×50=250mm21d = d －2（h + f +δ）aa=254－2×（2.0+7.0+5.5）=225mmd =（1.8～2）d=43mm1 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)18因?yàn)閐 - d ﹥100mm,所以大帶輪采用孔板式。腹板厚S=10mm L=（1.5～2）21d=36輪寬B=20mm，S ≧1.5S=15mm，S ≧0.5S=7mm，d = =134mm。輪槽寬12021d?b =8.5mm。d圖4.3 I軸大帶輪結(jié)構(gòu)示意圖4.2.2 I-Ⅱ軸帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1）確定計(jì)算功率P = K P=1×78.5=78.5WcaA式中：P ——計(jì)算功率 caK ——工況系數(shù)。查工況系數(shù)表得K =1A AP——所需傳遞的額定功率長(zhǎng) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)192）根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表8-6和8-11 ， 選擇Z型V帶3）計(jì)算傳動(dòng)比i= = =3?n?40124）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-1-11，取小帶輪直徑為d =56mm3d5）大帶輪直徑d =i d =3×56=168mm43取d =160mm46）計(jì)算帶速vv= = =1.35m/s1063??nd?106254.?7）初定中心距0.7（d + d ）﹤a ﹤2（d + d ）34034156.8 ﹤a ﹤4480取a =380mm08）計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 0Ld =2a + （d + d ）+02?34a（ d-234=2×380+ ×224+1.052?=1126mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)12-1-4，取基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1120mm9）世紀(jì)中心距aa≈a +020Ld?≈380+ 16 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)20≈374mm考慮到滾筒與帶輪2之間有一定的間隙，所以取a=380mm 10)小帶輪包角 α =180°- ×57.3°1a d- 34=180°- ×57.3°80 2=163.2°﹥120°所以小帶輪包角合適11）確定V帶根數(shù)此處帶輪之間所傳遞的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單根V帶所傳遞的功率，所以這里僅用一根V帶。12）單根V帶的初張緊力F =500( -1) +mv0?k5.2zvPd2=500×( -1)× +0.06×0.359.35.016?2=130N式中： ——包角修正系數(shù) 查表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)12-1-21得 =0.95?k ?km——V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量，kg/m。查表12-1-23得m=0.06 kg/m13）作用在軸上的力F rF =2 F Zsinr021?=2×130×1×sin81.6°=249.2NF = F =373.8Nmaxr23r14）帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)12-7～12-10，設(shè)計(jì)小帶輪孔徑d =20mm，可采用實(shí)心式。輪3 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)21寬B=14mm，外徑 d =60mm，輪槽寬b =8.5mmad設(shè)計(jì)大帶輪孔徑d =25mm，因?yàn)閐 ≧2.5d，所以采用腹板式。輪寬B=14mm，44d = d -2（h + f +δ）2aa=164－2×（2.5+8.0+5.5）=132mmd =（1.8～2）d=40mm14.2.3 Ⅲ—Ⅳ軸的帶輪設(shè)計(jì)1）確定計(jì)算功率P = K P=1×47=47WcaA式中：P ——計(jì)算功率 caK ——工況系數(shù)。查工況系數(shù)表得K =1A AP——所需傳遞的額定功率長(zhǎng)2）確定傳動(dòng)比由總體傳動(dòng)比可確定傳動(dòng)比為i=1選用Z型V帶3）查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-1-11得小帶輪的基準(zhǔn)直徑d =100mm5d4）計(jì)算帶速v= = =0.33m/s1065??nd?1064.3?5）計(jì)算中心距a= =456mm24?6）計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 0Ld =2a + （d + d ）+02?564a（ d-26 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)22=2×456+ ×212214.3=1245mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)12-1-4，選擇基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1250mm7）單根V帶的初張緊力F =500( -1) +mv0?k5.2zvPd2=500×( -1)× +0.06×0.331.3.047?2=107N式中： ——包角修正系數(shù) 查表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)12-1-21得 =1?k ?km——V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量，kg/m。查表12-1-23得m=0.06 kg/m8）計(jì)算壓軸力F rF =2 F Zsinr021?=2×107×1×sin90°=214NF = F =321Nmaxr23r9)帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)帶輪均采用腹板式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)V 帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小；結(jié)構(gòu)工藝性好；無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以減少載荷分布均勻。4.3 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）主軸的材料選擇45鋼調(diào)制處理，初步計(jì)算其最小直徑。取A =115，則：0 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)23d ≧A =115× =13.7mmmin03p3120.初步取d最小直徑為20mm2）采用下圖所示裝配方案：圖4.4 主軸裝配示意圖3）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度①為了滿足軸向定位要求， I-II 軸段右端須制造出一軸肩，故取II-III 軸段的直徑為27 ㎜，長(zhǎng)度為25 ㎜。I-II 軸段的左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑為28 ㎜。使帶輪繞軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，為了保證軸端擋圈只壓在帶輪上，采用的I-II 軸段的直徑為20 ㎜，長(zhǎng)度為20 ㎜；②初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用軸承參照 工作要求并根據(jù)III-Ⅳ軸段的直徑為 30 ㎜，由軸承產(chǎn)品目錄初步選取0 基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的圓錐滾子軸承32006 型其尺寸為d×D×T=30 ㎜×55 ㎜×13 ㎜,故選用III-IV 軸段的直徑為30 ㎜，長(zhǎng)度為22 ㎜。右端軸承采用采用套筒進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)查得厚度為h=4 ㎜,取 IV-V 軸段的直徑為 30 ㎜。套筒右端用定位。③安裝齒輪處的的軸段V-VI 的直徑為30 ㎜齒輪左端用擋圈定位。右端用一套筒定位，同時(shí)套筒右端定位帶輪。已知帶輪的輪轂寬度為25 ㎜，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度故采用VI-Ⅶ軸段的長(zhǎng)度為 22 ㎜。帶輪的右端采用軸肩 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)24定位，軸肩高度h﹥0.07d,取h=3.5 ㎜,則軸環(huán)處的直徑為42 ㎜。軸環(huán)寬度b≥1.4h,?、?Ⅷ軸段的長(zhǎng)度為10 ㎜。為了滿足右端齒輪的軸向固定要求，采用階梯軸形式，選用Ⅷ-Ⅸ軸段的直徑為35 ㎜，長(zhǎng)度為193 ㎜。右端的零部件結(jié)構(gòu)的定位及軸徑長(zhǎng)度與左端的大體相同。④帶輪及齒輪與軸的軸向定位采用平鍵連接。按照齒輪與軸的直徑由手冊(cè)查表得平鍵截面尺寸分別為b×h×l=6 ㎜×6 ㎜×14 ㎜、 b ×h×l=8 ㎜×7 ㎜×16 ㎜、b×h×l=10 ㎜× 8 ㎜×16 ㎜(GB/T1095-1979) 。鍵槽用鍵槽銑加工，同時(shí)為了保證齒輪和軸的配有良好的對(duì)中性，故選擇輪轂與軸的配合為H7/n6. 圓錐滾子軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證，此處選軸的直徑尺寸公差為h6。4.3.2 軸的校核下面對(duì)主軸進(jìn)行校核。根據(jù)設(shè)計(jì)的軸的尺寸和各處所傳遞的功率，計(jì)算軸上的力及力矩。載荷 水平面H 垂直面V支反力 F F =85N, F =125N1N2NF =217N, F =217N1N2N彎矩M M =35.37N·mH M =30.38N·mV總彎矩 M =46.62 N·m1扭矩 T T=20.8 N·m軸的受力如圖所示：F F2p 2NH 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)25F F F F 1NH1tp 2t11.25N·m35.37N·m25.36N·mM HF F 1NV 2NVF F1r 2r30.38N·m 30.38N·mM V11.25N·m46.62N·m39.57N·mM 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)2616.2N·m20.8N·m4.6N·mT圖4.5 主軸的受力示意圖按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）。]軸的抗彎截面系數(shù)W= －32d?tb)(2?= －514.3?352).(.02?=3843mm3式中：d——軸的直徑b——鍵槽寬度t——鍵槽深度 t=3.5mmσ =caWtM2)(??= 384)06.(22?=12.56Mp a式中：σ ——軸的計(jì)算應(yīng)力，Mpca aM——軸所受的彎矩，N·mmT——軸所受的扭矩，N·mmа——取а=0.6軸的材料選用45鋼，其許用應(yīng)力〔σ 〕=60 Mp1?a 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)27σ ﹤〔σ 〕ca1?所以該軸安全。4.3.3 鍵的校核鍵的失效形式主要是工作面被壓潰，一般只對(duì)擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核，由公式得：σ =pkldT3102?式中：t—傳遞的轉(zhuǎn)矩，為20.8N·Mk—鍵的工作長(zhǎng)度，為14 ㎜d—軸的直徑 ，為35 ㎜〔σ 〕—鍵、軸、連軸器輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，p需用擠壓應(yīng)力[σ p ]=70～ 80MPa，取其平均值75MPa,得：σ = =49.52 Mp ﹤[σ p ]p35)614(5.008.2??a所以，鍵是安全的。4.4 錐齒輪計(jì)算選用斜齒錐齒輪傳動(dòng)，清掃機(jī)為一般機(jī)械轉(zhuǎn)速不高，故選用8 級(jí)精度選擇小錐齒輪的材料為42SiMn( 調(diào)質(zhì)硬度 240∽270HBS), 大錐齒輪的材料為42SiMn( 調(diào)質(zhì)硬度210∽240HBS)。1）齒形角α選用EN刀盤(pán)，則α=20°2）大端端面模數(shù)根據(jù)強(qiáng)度與類比法確定 m=43）齒數(shù)比由傳動(dòng)關(guān)系可知，齒數(shù)比μ= = =221nz 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)284）確定齒數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-3-11和實(shí)際空間得z =17，z =μz =2×17=34.因?yàn)閦 和z1211最好無(wú)公因數(shù)，取z =33，則實(shí)際傳動(dòng)比μ=2.06225）分錐角δtanδ = =0.4857 δ = 25°54′23″ δ =64°5′37″13571 26）分度圓直徑d =m z =4×17=68mm d =m z =4×33=132mm1 27）錐距RR= =77.82mm1sin2?8）齒寬bb=( ～ )R=22mm439）假想平面齒輪齒數(shù)Z cZ = =38.91mmc2sin z?10) 參考點(diǎn)錐距R pR =R－0.415b=77.82－0.415×22=68.69mm11）小端錐距R iR =R－b=77.82－22=55.82mmi12)齒寬中點(diǎn)螺旋角 m?取 =35°，小齒輪右旋，大齒輪左旋。m?13）初定參考點(diǎn)螺旋角 /p=0.914（β +6°）=0.914×（35°+6°）=37.5°/pm14）選擇銑刀盤(pán) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)29由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖13-3-10，根據(jù) =37.5°，R =68.69mm,查得標(biāo)準(zhǔn)刀盤(pán)半徑 /p?pr =44mm，對(duì)應(yīng)的螺旋角 =40°，由表13-3-19得 Z =4b /p w15）選擇刀片型號(hào)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖13-1-11和表13-3-19，根據(jù)Z =38.91mm, =37.5°,確定c/p?選用EN4-44刀盤(pán)時(shí)用3號(hào)刀片 r =1972mm .2?216)參考點(diǎn)法向模數(shù)m pm =2 =2× =2.708p2?ZrRc??2491.3876?17)參考點(diǎn)實(shí)際螺旋角β pβ = = =0.7670pcR269.870?β =39°55′p18）齒高h(yuǎn)h=2.15 m +0.35=2.15×2.708+0.35=6.17mmp19)銑刀軸傾角Δα由 = =7.13和β =39°55′，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖13-3-12得δ =79°hrb17.64p max218所以Δα=020）高變位系數(shù)x因?yàn)閆 =17﹥16，所以x = x =011221）齒頂高h(yuǎn) ah =(1+ x ) m =(1+0)×2.708=2.708mm11ph =(1+ x ) m =(1+0)×2.708=2.708mm2a2 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)3022）齒根高h(yuǎn) fh =h－h(huán) =6.17－2.708=3.462mm1f1ah =h－h(huán) =6.17－2.708=3.462mm2f223)切向變位系數(shù)x tx = = =0.02 1t50-??x =- x =-0.022tt24）齒頂圓直徑d ad = d +2h cosδ =68+2×2.708×cos25°54′23″=72.87mm11d = d +2h cosδ =132+2×2.708×cos64°5′37″=134.37mm2a2a225)外錐高A kA =Rcosδ - h sinδ11a1=77.82×cos25°54′23″－2.708×sin25°54′23″=68.816mmA =Rcosδ - h sinδ2k21a2=77.82×cos64°5′37″－2.708×sin64°5′37″=32.143mm26)安裝距按結(jié)構(gòu)確定A =88mm, A =72mm1227)支承端距 HH = A －A =88－68.82=19.18mm11kH = A －A =72－32.14=39.86mm2228)大端螺旋角β查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖13-3-16，由β =39°55′， = =1.13,查得β=48°pPR69.827 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)315429）弧齒厚ss =m( + +x )=4×( + +0.02)=6.36mm12???costan1x1t24.3??costan0?s =πm－s =3.14×4－6.36=6.2mm1將以上數(shù)據(jù)列表如下：表4.2 中央螺旋傳動(dòng)錐齒輪主要參數(shù)表項(xiàng)目 主動(dòng)齒輪 從動(dòng)齒輪齒數(shù) z =171 z =332大端模數(shù)（mm） Me=4 Me=4齒形角 α=20° α=20°螺旋角及旋向 =35° （右）m?=35° （左）m?分錐角 δ = 25°54′23″1 δ =64°5′37″2高度變位系數(shù) x =0 x =0切向變位系數(shù) x 0.021t x =-0.022t大端分度圓直徑 d =68mm d =132mm全齒高 h =6.17mm1 h =6.17mm2齒頂高 h =2.708mma h =2.708mma齒根高 h =3.462mm1f h =3.462mm2f參考點(diǎn)法向模數(shù) m =2.708p m =2.708p齒寬 b =22mm1 b =22mm2大端錐距 R =77.82mm R =77.82mm小端錐距 R =55.82mm1i R =55.82mm2i 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)32齒頂圓直徑 d =72.87mm1a d =134.37mm2a外錐高 A =68.816mmk A =32.143mmk安裝距 A =88mm A =72mm12A =72mm2支承端距 H =19.18mm H =39.86mm大端螺旋角 β =48°54′1 β =48°54′2弧齒厚 s =6.36mm s =6.2mm4.4.2 錐齒輪校核計(jì)算T =9550 =9550× =4.6N·m1n P120.58F = = =135Nt1d20.64?1）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算直齒錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度課近似地按照平均分度圓處的當(dāng)量圓柱齒輪進(jìn)行計(jì)算。σ =F)5.01(RSaFtbmYK??式中：K——載荷系數(shù)K=K K K KAV??查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10-2 得使用系數(shù) K =1；A查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖 10-8 得動(dòng)載系數(shù) K =1.15；V查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10-3 得齒間載荷分布系數(shù) K =1.1；?查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10-4 得齒向載荷分布系數(shù) K =1.1。?——齒形系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10-5 得 =2.97FaY FaY 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)33——應(yīng)力校正系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10-5 得SaY=1.52SaФ ——錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù) 取 Ф =0.33R Rσ = =11.52MpF)3.051(422973.??a查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖 10——20（C）得〔σ 〕=400 MpFaσ ﹤〔σ 〕F∴齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算σ =5ZHEudKTRR312)5.0(??式中：Z ——彈性影響系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10-6，Z =188 MpE21aФ ——錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù) 取 Ф =0.33R Ru——傳動(dòng)比 u=2σ =5×188× =6.45 MpH 268)5.031(.09432???a查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖 10-21（d） ， 〔σ 〕=525 MpHaσ ﹤〔σ 〕H∴齒接觸疲勞強(qiáng)度足夠4.5 車(chē)架的設(shè)計(jì)計(jì)算車(chē)架是整個(gè)清掃機(jī)的重要部件，車(chē)架直接或間接的影響著清掃機(jī)的各個(gè)方面的性能，影響著清掃機(jī)的操縱性、穩(wěn)定性。車(chē)架的尺寸、材料、結(jié)構(gòu)決定了清掃機(jī)的整體性能。車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖所示： 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)34車(chē)架的前后支撐選用Q235 冷拔無(wú)縫矩形鋼管25×20 無(wú)縫矩形鋼管。車(chē)架立柱是一種具有中空截面、周邊沒(méi)有接縫的長(zhǎng)條鋼材。無(wú)縫矩形鋼管與圓鋼等實(shí)心鋼材相比，在抗彎抗扭強(qiáng)度相同時(shí)，重量較輕，是一種經(jīng)濟(jì)截面鋼材，廣泛用于制造結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件，可提高材料利用率，簡(jiǎn)化制造工序，節(jié)約材料和加工工時(shí)。同時(shí)，矩形管相比于圓管抗彎強(qiáng)度大，一些鋼木家具等就常。車(chē)架上底板設(shè)計(jì)底板用來(lái)安放置蓄電池、電機(jī)減速器等。車(chē)架上底板選用Q235 熱軋鋼板，其尺寸范圍為1070×800 ×5mm。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)35結(jié)論近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)馬上就要結(jié)束了，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了很多的困難，但在王玉玲老師、以及同組同學(xué)幫助下都一一克服了，順利的完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要做了以下工作：1)到圖書(shū)館和電子閱覽室查閱大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，搜集第一手資料，對(duì)現(xiàn)有的清掃設(shè)備進(jìn)行了分析對(duì)比，為畢業(yè)設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。2)查找有關(guān)方面的英語(yǔ)論文，并對(duì)其中的一些重要的部分進(jìn)行翻譯，寫(xiě)出了一篇3000 字左右的外文翻譯，通過(guò)查閱與翻譯外文資料，對(duì)專業(yè)英語(yǔ)有了更好的鞏固。3)根據(jù)題目的要求，參考實(shí)際情況設(shè)計(jì)出了幾種方案，對(duì)比確定出了一種較為理想的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的總體結(jié)構(gòu)方案。4)詳細(xì)細(xì)致的分析和設(shè)計(jì)了清掃機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)、清掃機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)，對(duì)所需零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，使其結(jié)構(gòu)布局和受力更加合理。5)用CAD 軟件完成了總裝圖和零部件圖的繪制，折合三張A0 的圖紙。6)根據(jù)自己的設(shè)計(jì)，將從方案的提出分析對(duì)比到零件的設(shè)計(jì)校核編寫(xiě)進(jìn)了設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅使我鞏固了以前的知識(shí)，而且使我學(xué)到了許多新知識(shí)。我深深的體會(huì)到計(jì)算機(jī)繪圖與手工繪圖的差異，計(jì)算機(jī)繪圖的優(yōu)越性在這次設(shè)計(jì)中充分的體現(xiàn)了出來(lái)。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)36通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我知道了自己許多的不足之處，在以后的學(xué)習(xí)和工作中，我將會(huì)努力去改正和彌補(bǔ)，并繼續(xù)學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)和鍛煉實(shí)踐能力，虛心向每個(gè)人學(xué)習(xí)。由于本人水平有限以及時(shí)間倉(cāng)促，本次設(shè)計(jì)還有許多不足，敬請(qǐng)讀者給予好的建議和意見(jiàn)，并希望讀者給予批評(píng)指正。參考文獻(xiàn)[1] 譚定忠,王啟明,孔凡凱.自主移動(dòng)清潔機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)性能研究[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,2004:10-25[2] 李金山,李琳,譚定忠.清潔機(jī)器人概述[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院,2005:15-45[3] 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2001:90-370[4] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師（上下冊(cè)）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003:660-1250[5] 王旭,王積森.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003:1-350[6] 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辭本文是在指導(dǎo)教師王玉玲和靳同紅老師的細(xì)致耐心的指導(dǎo)下完成的。從論文選題、題調(diào)研、試驗(yàn)指導(dǎo)、理論分析到論文撰寫(xiě)，無(wú)不傾注了老師的心血和汗水。王老師自始至終都以淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和對(duì)學(xué)生的高度責(zé)任心貫穿其中，對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成付出了大量艱辛的勞動(dòng)?！皫熣?，所以傳道授業(yè)解惑也”，王老師真正的做到了這一點(diǎn)。在此，謹(jǐn)向王老師致以衷心的感謝！在近三個(gè)月的時(shí)間里，我學(xué)到了很多有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)，并在設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中得到了大的鍛煉。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)過(guò)去所學(xué)知識(shí)的總結(jié)復(fù)習(xí)和系統(tǒng)串聯(lián)，也是對(duì)我們未來(lái)工作和研究的一次準(zhǔn)備和練習(xí)。而且使我認(rèn)識(shí)到，學(xué)習(xí)知識(shí)一定要認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，在設(shè)計(jì)和研究過(guò)程中，一定要持之以恒，不怕失敗，知難而進(jìn)，只有具有了扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，真正掌握了科學(xué)知識(shí)，才能謀求發(fā)展、取得創(chuàng)新、做出一定的成績(jī)。另外，在本課題的設(shè)計(jì)過(guò)程中，機(jī)械設(shè)計(jì)教研室的各位老師給予了本人精心指導(dǎo)，并提出了一些寶貴的意見(jiàn)和建議。有了他們的幫助，使我少走了很多的彎路，也使我受益匪淺。在此，對(duì)各位老師的無(wú)私奉獻(xiàn)和親切教誨表示衷心的感謝和誠(chéng)摯的敬意！同時(shí)還要特別感謝同專業(yè)同學(xué)的熱心幫助和支持。由衷地向他們表示誠(chéng)摯的謝意！最后，再一次由衷地感謝院系各位老師和同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的關(guān)心、支持和幫助，并向他們致以最誠(chéng)摯的謝意！ 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)38