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目 錄
摘 要 II
Abstract III
1緒 論 1
1.1 研究的目的和意義 1
1.2 研究現(xiàn)狀 1
1.3 設(shè)計(jì)的目的和內(nèi)容 1
1.4 課題的設(shè)計(jì)方法和分析 2
2 總體方案的設(shè)計(jì) 3
2.1 技術(shù)要求 3
2.2 總體方案的確定 3
3 動(dòng)力裝置 5
3.1 蓄電池的選擇 5
3.2電動(dòng)機(jī)的選擇 5
4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8
4.1 V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
4.2 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 8
4.3 I-Ⅱ軸帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 11
4.4 Ⅲ—Ⅳ軸的帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算 14
4.5 主軸設(shè)計(jì)計(jì)算與鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 16
4.6、錐齒輪的設(shè)計(jì) 18
4.7 主軸的校核與鍵的校核 21
5工作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及介紹 25
5.1 側(cè)刷裝置 25
5.2 主刷裝置 25
5.3 噴水裝置 26
5.4 車體造型設(shè)計(jì) 26
6 結(jié) 論 27
參考文獻(xiàn) 28
VI
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小型多功能清掃機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
清掃裝置能減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，加速家居、工作場(chǎng)所等空間較小地方的清理，提高工作效率。針對(duì)目前清掃工作的情況，設(shè)計(jì)了集清掃、收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、灑水為一體的清掃裝置，介紹了清掃機(jī)的各個(gè)零部件，并對(duì)其進(jìn)行了三維建模。主要設(shè)計(jì)了小型多功能清掃機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和總體方案的設(shè)計(jì)，包括V帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算；錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核；主軸及鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核。主要的零部件有前部垃圾集中的側(cè)刷裝置；后部清掃垃圾的滾筒裝置；簡易抽拉式的垃圾箱裝置；清掃機(jī)整體調(diào)高和降低裝置；儲(chǔ)水箱體等裝置。此外，該清掃裝置在清掃過程中無二次污染。
關(guān)鍵詞：小型；清掃機(jī)；設(shè)計(jì)；裝置
Abstract
Design of small multifunctional sweeper
Abstract
The cleaning device can reduce the labor intensity of people, accelerate the cleaning of small areas such as home and work place, and improve work efficiency. In view of the current situation of cleaning, a cleaning device is designed which integrates cleaning, collecting, transferring and sprinkling, introduces the various parts of the cleaning machine, and makes 3d modeling of it. The design of the transmission system and the overall scheme of the small multi-function sweeper is mainly designed, including the design calculation of v-belt wheel; Design calculation and check of bevel gear; Design calculation and check of spindle and key. The main parts are the side brush device of the front garbage collector; The rear cleaning drum device; A simple pull-out garbage can; Overall adjustment of sweeper and lowering device; Storage tank and other devices. In addition, the cleaning device has no secondary pollution during the cleaning process.
Key words: Small size; Sweeper; Design; Device
第1章 緒論
1緒 論
1.1 研究的目的和意義
伴隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活水平的不斷提升，城市化的進(jìn)程也日益加快，人們對(duì)家居、工作場(chǎng)所等地方的衛(wèi)生環(huán)境要求也越來越高?，F(xiàn)在，越來越多的電器化產(chǎn)品進(jìn)入人們的日常生活中，然而室內(nèi)的地面清潔仍然以傳統(tǒng)的掃帚和拖把為主，清潔過程中，不僅僅是清掃的勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且勞動(dòng)的效率低。因此就突顯出了小型清掃機(jī)的必須性，對(duì)小型清掃機(jī)中的清掃裝置進(jìn)行研究，清掃裝置是清掃機(jī)主要的部位。
研究的意義于：滿足人們對(duì)家居、工作場(chǎng)所等地方的衛(wèi)生環(huán)境要求，并且降低人們工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)滿足目前的發(fā)展需求，即節(jié)能、方便、環(huán)保，并且節(jié)約勞動(dòng)成本。
1.2 研究現(xiàn)狀
國外清掃機(jī)行業(yè)已經(jīng)有了幾十年的發(fā)展歷史，并且基礎(chǔ)的零部件性能好，安全可靠性高，因此相對(duì)國內(nèi)產(chǎn)品來說更加的可靠。而且電子技術(shù)早已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于清掃機(jī)行業(yè)。目前，國外在清掃機(jī)器人等研究領(lǐng)域內(nèi)取得了一定的成果。
雖然國內(nèi)清掃機(jī)行業(yè)發(fā)展晚，但是伴隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活水平的不斷提升，城市化的進(jìn)程也日益加快，人們對(duì)家居、工作場(chǎng)所等地方的衛(wèi)生環(huán)境要求也越來越高，人們的需求也越來越大，這一過程加快了國內(nèi)的清掃機(jī)行業(yè)的發(fā)展。
現(xiàn)今，清掃機(jī)這個(gè)行業(yè)，在各個(gè)國家雖算不上一等一要求進(jìn)步的行業(yè)，但各國對(duì)它的研究也從未停止，與各種新興技術(shù)結(jié)合而成的多種多樣的清掃機(jī)械也是如同雨后春筍一般越來越多。清掃效率的提高、垃圾回收技術(shù)的改進(jìn)、節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步、新興技術(shù)的應(yīng)用、科研成果的增多這些都是將來世界范圍內(nèi)清掃機(jī)械的前進(jìn)方向，對(duì)我國清掃機(jī)械的創(chuàng)造未來、把握方向也是非常有用的指示。我國清掃機(jī)械要發(fā)展很重要的一點(diǎn)就是要增加技術(shù)含量，不能粗制濫造，應(yīng)當(dāng)用精品來進(jìn)行行業(yè)的更新迭代。
1.3 設(shè)計(jì)的目的和內(nèi)容
設(shè)計(jì)目的：培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論、專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基本技能結(jié)合實(shí)踐獨(dú)自完成課題的能力；提高設(shè)計(jì)者專業(yè)英語水平、計(jì)算機(jī)運(yùn)用水平及書面及口頭表達(dá)能力；訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行初步工程設(shè)計(jì)的能力，為順利走向相關(guān)專業(yè)工作崗位打下基礎(chǔ)。
設(shè)計(jì)內(nèi)容：本次設(shè)計(jì)的任務(wù)為小型多功能清掃機(jī)設(shè)計(jì)，主要包括對(duì)小型多功能清掃機(jī)的傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)計(jì)算，及主要零部件的校核等。
設(shè)計(jì)要求
（1）外文參考資料及譯文（附原文）；
（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告一份；
（3）編寫設(shè)計(jì)說明書一份；
（4）完整的設(shè)計(jì)圖紙一套。
1.4 課題的設(shè)計(jì)方法和分析
在對(duì)小型多功能清掃機(jī)設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該明確本課題需要研究的內(nèi)容與要求，然后查閱相關(guān)的參考文獻(xiàn)來了解并學(xué)習(xí)有關(guān)的新知識(shí)，通過前期的查閱和學(xué)習(xí)，來設(shè)計(jì)總體方案并分析計(jì)算。最后畫出圖紙。
在本課題中應(yīng)詳細(xì)的設(shè)計(jì)小型多功能清掃機(jī)整體的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)與各個(gè)部件，并對(duì)其進(jìn)行三維建模。主要設(shè)計(jì)的零件有前部垃圾清掃集中側(cè)刷裝置;后部滾筒垃圾清掃裝置；后部垃圾收集裝置；簡易抽拉式垃圾箱裝置；清掃機(jī)總體調(diào)高與降低裝置；儲(chǔ)水箱體等。
2
第2章 總體方案設(shè)計(jì)
2 總體方案的設(shè)計(jì)
2.1 技術(shù)要求
首先對(duì)任務(wù)書中的要求進(jìn)行分析，明確設(shè)計(jì)任務(wù)的核心要求。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是基于隨著社會(huì)生活水平的不斷提升，人們對(duì)家居、工作場(chǎng)所衛(wèi)生環(huán)境的要求也越來越高。目前，越來越多的電器化產(chǎn)品進(jìn)入人們的日常生活中，然而室內(nèi)的地面清潔仍然以傳統(tǒng)的掃帚和拖把為主，清潔過程中，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且勞動(dòng)效率低的背景下，以家居、工作場(chǎng)所的地面清潔為目的，進(jìn)行小型多功能清掃機(jī)的設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)要求：小型多功能清掃機(jī)結(jié)構(gòu)合理，并且能夠?qū)崿F(xiàn)行走、清掃和垃圾收集多種功能。
2.2 總體方案的確定
通過查閱與小型多功能清掃機(jī)有相關(guān)聯(lián)系的參考文獻(xiàn)，并通過查閱資料重點(diǎn)熟悉小型多功能清掃機(jī)的工作原理和目前的現(xiàn)狀，根據(jù)課題的要求提出本課題的總體方案設(shè)計(jì)。方案如圖2-1所示：
圖2-1 總體方案簡圖
總體方案的工作原理：此小型多功能清掃機(jī)是通過電動(dòng)機(jī)來輸出動(dòng)力的，在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，通過V帶和齒輪來使清掃機(jī)的側(cè)刷和主軸刷旋轉(zhuǎn)，將電機(jī)方在清掃機(jī)的底板上，這樣可以降低重心，來使清掃機(jī)在工作的過程中更加的平穩(wěn)，垃圾箱放在清掃機(jī)的后部，這樣方便垃圾箱的取出與安放，垃圾箱上部放有小型水箱，這樣可以做到節(jié)省空間，普通V帶是一最常見的一種環(huán)傳動(dòng)方式，應(yīng)用廣泛，其傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：①運(yùn)行平穩(wěn)；②過載時(shí)可保護(hù)的作用；③結(jié)構(gòu)簡單；④拆卸維修方便，快捷；⑤可通適應(yīng)在中心距較大的地方工作等優(yōu)點(diǎn)，故選用V帶進(jìn)行傳動(dòng)。小型多功能清掃機(jī)在工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)通過將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過V帶1與V帶2來帶動(dòng)滾筒刷旋轉(zhuǎn)，在滾筒刷旋轉(zhuǎn)的過程中，滾筒刷緊挨著擋板使垃圾帶到擋板頂部，在擋板后放有垃圾箱，以此來收集垃圾。前面的輔助裝置側(cè)刷的傳動(dòng)方式是電動(dòng)機(jī)通過兩隊(duì)V帶輪和一對(duì)錐齒輪傳動(dòng)的，使側(cè)刷相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
29
第3章 動(dòng)力裝置的確定
3 動(dòng)力裝置
3.1 蓄電池的選擇
蓄電池的選擇非常重要，在小型多功能清掃機(jī)中，蓄電池是其電力儲(chǔ)存與放電的重要部件，因此我們所選的蓄電池要滿足充電速度快；放電完全；壽命長；容量大等特點(diǎn)。目前，蓄電池的發(fā)展也隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展也越來越快，市場(chǎng)上出現(xiàn)的蓄電池也擁有各種各樣的種類，但最常見的是鉛蓄電池和鋰離子電池。因此針對(duì)此設(shè)計(jì)需求，選用了鋰離子電池。如表3-1所示：
表3-1 電池組技術(shù)規(guī)格
磷酸鐵鋰電池是屬于鋰離子二次電池，充放電效率較高。主要用途：用作動(dòng)力電池
優(yōu)點(diǎn)：
1、安全性能好；2、壽命比其他類電池長；3、高溫性能好；4、容量大；5、無記憶效應(yīng)；6、重量比其他類電池輕；7、環(huán)保；8、充放電效率比其他類電池效率高。
3.2電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)是小型多功能清掃機(jī)中一個(gè)重要的裝置，電動(dòng)機(jī)是一個(gè)動(dòng)力和電力轉(zhuǎn)換裝置，所以，電動(dòng)機(jī)是必不可少的。電動(dòng)機(jī)的工作原理是將電力轉(zhuǎn)換為動(dòng)力。在清掃機(jī)工作過程中，電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力使側(cè)刷和滾筒刷旋轉(zhuǎn)起來，已達(dá)到清掃的目的。
根據(jù)目前國內(nèi)外小型清掃機(jī)的實(shí)際情況，清掃刷常用的材料是尼龍，側(cè)刷在旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)受到阻力，在工作過程中受到的力約為F=40N，側(cè)刷轉(zhuǎn)速擬定為n=80r/min，清掃機(jī)上的滾筒刷在工作過程中也會(huì)受到阻力，約為F=70N,滾筒刷轉(zhuǎn)速擬定為n=50r/min。
側(cè)刷的轉(zhuǎn)矩：
N·m （3-1）
計(jì)算所需功率：
（3-2）
側(cè)刷到直齒錐齒輪間是用V帶傳動(dòng)，。[1]
：
（3-3）
:
:
。
電動(dòng)機(jī)到主動(dòng)軸I軸之間用V帶傳動(dòng)，其傳動(dòng)效率90%。
則：：
直流齒輪減速電機(jī)。
電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為750r/min。
直流齒輪減速電機(jī)是一種動(dòng)力的傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度做為轉(zhuǎn)換器。目前直流齒輪減速電機(jī)應(yīng)用于傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中，直流齒輪減速電機(jī)的應(yīng)用范圍非常廣泛。常用在各種行業(yè)的機(jī)械傳動(dòng)中，如：建筑用的重型、大型機(jī)械、機(jī)械工業(yè)中的自動(dòng)化生產(chǎn)等等。直流齒輪減速電機(jī)一般運(yùn)用制造成微型減速電機(jī)，主要應(yīng)用辦公自動(dòng)化,智能家居,點(diǎn)鈔機(jī)，打印機(jī)，自動(dòng)化設(shè)備等領(lǐng)域，以及各種自動(dòng)機(jī)器。
直流減速電機(jī)特點(diǎn)：
(1)、直流齒輪減速電機(jī)擁有良好的啟動(dòng)特性和調(diào)速特性；
(2)、直流齒輪減速電機(jī)擁有良好的響應(yīng)速度、電機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩較大；
(3)、直流齒輪減速電機(jī)的調(diào)速范圍廣，直流齒輪減速電機(jī)容易平滑調(diào)節(jié)；
(4)、直流齒輪減速電機(jī)可靠性高、；
(5)、直流齒輪減速電機(jī)調(diào)速時(shí)的能耗較小；
(6)、直流齒輪減速電機(jī)的直流相對(duì)于交流比較節(jié)能和環(huán)保；
第4章 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.1 V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、 帶輪材料的選用
V帶輪是最常用的傳動(dòng)方法，灰鑄鐵的應(yīng)用最為廣范。當(dāng)帶輪轉(zhuǎn)速小于25m/s時(shí)，通常采用HT150。[1]
2、傳動(dòng)比的分配
由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為750r/min，滾筒轉(zhuǎn)速為50r/min。
傳動(dòng)比：
3、各級(jí)傳動(dòng)比的分配
的傳動(dòng)比；
的傳動(dòng)比。
總傳動(dòng)比為
錐齒輪間的傳動(dòng)比為。
4.2 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算
1、確定計(jì)算功率:
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表9.21查得，則有
W
2、選取并確定V帶型號(hào)
根據(jù)。
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）圖9.13選取Z型V帶。
3、確定大帶輪V1基準(zhǔn)直徑d
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表9.6和圖9.13，選取。
小帶輪1的基準(zhǔn)直徑為。
mm
按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）（2013）表9.3選取標(biāo)準(zhǔn)值符合
4、帶速v的驗(yàn)算
＜10 m/s
5、初定中心距a
即
則初取中心距a=300mm。[1]
6、計(jì)算基準(zhǔn)長度L
由
選取V帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長度，取。[1]
7、V帶輪1的實(shí)際中心距
取。
8、驗(yàn)算小帶輪的包角α
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中式(9.3)得
故此設(shè)計(jì)的包角合格。[1]
9、確定根數(shù)
由：
查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表9.8得：
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，式（9.15）得功率增量
P0=Kb N1 (1-)
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表9.18查的：
根據(jù)傳動(dòng)比i=5，得，則
P0=KW
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表9.4查得帶長修正系數(shù)KL=1.08,由圖9.12查得包角系數(shù)K a=0.93，
得普通V帶根數(shù)
Z=根
圓整得Z=2根
10、單根V帶的張緊力F
11、軸上的力
12、V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
參照機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）表9.5可知：
Z型V帶輪的基準(zhǔn)寬度b為8.5 mm；基準(zhǔn)線上槽深h a min為2.0mm；基準(zhǔn)線下槽深為h f min為7.0 mm；帶輪寬B為B =(Z-1)e＋2f mm；外徑d=d＋2h mm；從而確定帶輪的各部分尺寸。
B=26mm，輪槽寬b=8.5mm。因?yàn)榛鶞?zhǔn)直徑，所以小帶輪采用實(shí)心結(jié)構(gòu)。
故：大帶輪D1 基準(zhǔn)直徑 [1]
腹板寬
因?yàn)?所以，輪寬。
4.3 I-Ⅱ軸帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、確定計(jì)算功率P
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表9.21查得，則
2、選擇并確定V帶的型號(hào)
根據(jù)，由設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，圖9.13選取Z型V帶輪。
3、大帶輪V2的基準(zhǔn)直徑
小帶輪2的基準(zhǔn)直徑為 d=75mm。
mm
按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表9.3選取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=236mm
實(shí)際傳動(dòng)比
4、帶速
5、初定其中心距
即
初取。
6、計(jì)算其帶輪2的基準(zhǔn)長度
由
查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)書（陳立德，2013）中,表9.4，選取其標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)長度。
7、 實(shí)際V帶輪的中心距
選取。
8、驗(yàn)算小帶輪包角
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，式(9.3)得：
故：此設(shè)計(jì)的包角合格
9、確定V帶2的根數(shù)Z
由d=75mm，n＝50r/min，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表9.9，p0=0.04Kw。
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，式（9.15）得功率增量
P0=Kb N1 (1-)
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表9.18查的Kb=
根據(jù)傳動(dòng)比i=3.15，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表9.19得
K i=1.1373
則
KW
K a=0.97
普通V帶的根數(shù)為
Z=根
圓整得Z=2根
10、單根V帶的張緊力F
11、軸上的力
12、V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
參照機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）表9.5可知：
V帶輪2基準(zhǔn)寬度b 為11.0mm，帶輪寬B為B =(Z-1)e＋2f mm=33mm；
外徑d=d＋2h mm；大帶輪基準(zhǔn)直徑
因?yàn)?故采用孔板式
4.4 Ⅲ—Ⅳ軸的帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算
1、確定計(jì)算功率P
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表9.21查得，則:
1、選擇并確定V帶的型號(hào)
由機(jī)構(gòu)，,,，可計(jì)算Ⅲ—V軸的帶輪
2、根據(jù)P=44W，n＝80r/min，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，圖9.13選用A型的V帶。
3、確定基準(zhǔn)直徑
由查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）表9.6和圖9.13，取Z型V帶
小帶輪的基準(zhǔn)直徑為 d=75mm。
4、帶速v的驗(yàn)算
v==0.314m/s＜10 m/s
5、初定中心距a
初取a=450mm。
6、計(jì)算并確定其基準(zhǔn)長度
查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)書,表9.4，取L=1250mm。
7、V帶輪的實(shí)際中心距a
取
8、小帶輪包角α
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，式(9.3)得：
故，設(shè)計(jì)的小帶輪包角合格。
9、確定V帶的根數(shù)Z
由
Z
由d=75mm，n＝80r/min，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表9.9，p0=0.064Kw。
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，式（9.15）得功率增量
P0=Kb N1 (1-)
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表9.18查得：
Kb=
根據(jù)傳動(dòng)比i=1，得，則
P0=KW
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表9.4查得帶長修正系數(shù)，，
Z=根
圓整得Z=1根
10、單根V帶的張緊力F
F=500(－1)+q v
式中：查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，圖9.12得=1.0
q——V帶輪的單位長度質(zhì)量，kg/m。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表9.6得
11、軸上的力
12、V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
參照機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表9.5可知：
V帶輪的基準(zhǔn)寬度b 為11.0mm；帶輪寬B為B =(Z-1)e＋2f mm=18mm；
外徑d=d＋2h mm；
4.5 主軸設(shè)計(jì)計(jì)算與鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、主軸I的結(jié)構(gòu)
并且連接處需要采用，的直徑。[1]
由強(qiáng)度極限M Pa，再由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德）中，表16.3得許用應(yīng)力M Pa 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表16.2得：C=118~107，故選取，則：
=112
=12.7 mm
由于有鍵槽，故d=20mm
2、 方案如圖4-1
圖 4-1 主軸
（1）由于最小軸徑為20，V帶輪2的厚度為33 mm，故1軸段直徑20 mm，長度31 mm，2軸段直徑27 mm，長度20 mm。
（2）由于軸承同時(shí)受到徑向力和軸向力的作用，所以選用了圓錐滾子軸承。3軸段直徑為30 mm,長度為20 mm。故選30206型圓錐滾子軸承，其尺寸為d×D×B=30 mm×62 mm×16 mm,軸承需要在軸上定位，所以這里采用了軸肩的方式來進(jìn)行軸向定位。[2]
（3）安裝齒輪處的4軸段的直徑為35 mm，已知直齒錐齒輪的大齒輪齒頂圓直徑102mm，故長度150 mm。5軸段的直徑為42 mm，長度為25 mm。由前面的帶輪設(shè)計(jì)，知V帶輪的參數(shù)，故，6軸段直徑為45 mm ，長度為38mm。
（4）7軸段直徑50 mm，長度10mm。8軸段直徑42mm，長度17mm。9軸段直徑35mm，長度150mm。10軸段直徑30mm，長度20mm。
（4）帶輪及齒輪與軸的軸向定位采用平鍵連接。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)附表5.25 ，小帶輪鍵的尺寸 b×h×l=6 mm×6 mm×14 mm、 大帶輪鍵的尺寸b×h×l=14 mm×9 mm×32 mm、 齒輪鍵的尺寸b×h×l=10 mm× 8 mm× 25 mm。
4.6、錐齒輪的設(shè)計(jì)
1、錐齒輪的設(shè)計(jì)
選擇齒輪材料及精度等級(jí)
小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為 HBS;大齒輪選用45鋼正火，硬度為 HBS。[1]
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表11-20選用8級(jí)精度的直齒圓錐齒輪傳動(dòng)方案，要求齒面粗糙度Ra
2、選用標(biāo)準(zhǔn)的錐齒輪傳動(dòng)，，,
由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)得，
3、節(jié)錐角為δ
4、齒數(shù)
,當(dāng) 、時(shí)，
取，則
5、幾何傳動(dòng)尺寸
錐齒輪的分度圓直徑
——初選載荷系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表11.10 取 K=1.3
——轉(zhuǎn)矩，T1=5.2 N·m
，
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)書 圖11.25查的
得
得 SH=1
故
=43.2mm
由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（陳立德，2013）中，表11.15 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=2.5
6、主要尺寸計(jì)算
大端分度圓直徑d
d1=m Z1=2.5x20=50mm
d2=m Z2=2.5x40=100mm
齒頂高
ha=ha*m=1x2.5=2.5
齒根高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
錐距
齒寬
7、強(qiáng)度校核
如 ，則設(shè)計(jì)合理。
數(shù)據(jù)如下：
當(dāng)量齒數(shù)
由ZV1 , ZV2 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)書 ，表11.12 ,表11.13 得
齒形系數(shù)
應(yīng)力修正系數(shù)
查得
安全系數(shù)
彎曲疲勞壽命系數(shù)
得：
故
齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。
4.7 主軸的校核與鍵的校核
1、對(duì)主軸I進(jìn)行校核
如圖4-2所示:
圖4-2 受力分析
滾筒刷處產(chǎn)生的扭矩T1=14N·M , 盤刷處產(chǎn)生的扭矩T2=10.4N·M ，小錐齒輪處受到的扭矩T=3.5N·m FP1=156N FP2=581N 得[1]
水平面內(nèi)支反力如圖4-3
F F F F
圖4-3 水平面內(nèi)支反力
在兩軸承處進(jìn)行受力分析：
由E點(diǎn)?。?
計(jì)算得：E點(diǎn)的軸承受力為 方向?yàn)椋合蛳?
由A點(diǎn)?。?
計(jì)算得：A處軸承受力: 方向?yàn)椋合蛏?
A截面 M=0 B截面 M=16.8N.m
C截面 M=52.2N.m D截面 M=30.8N.m
E截面 M =7.2N.m F截面 M=0
7.2N·m
52.2N·m
16.8N·m
M
30.8 N.m
圖4-4 水平面內(nèi)彎矩圖
垂直平面內(nèi)
得 FNV2=57.2 N 方向向下
得 FNV1=57.2 N 方向向下
F F
F F
23.8N.m
6.9N.m
6.9N.m
M
23.8N.m
圖4-5 I軸受力示意圖
52.2N.m
35.1N.m
M
1.8N.m
圖4-6 I軸總彎矩圖
5.2 N·m
8.3 N·m
2.0 N·m
T
圖4-7 I軸扭矩圖
軸的材料選擇45鋼正火
抗彎截面系數(shù)：
由d=45mm 得 W=7610 mm3
，故此軸安全。
2、鍵的校核
普通平鍵連接工作時(shí)，主要的失效形式為：組成連接的鍵、軸和輪轂三者之中強(qiáng)度最弱材料的工作面被壓潰。通常只需要按工作面上的擠壓強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。
擠壓強(qiáng)度條件為：
T-------被連接零件所傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·M
d------軸徑，mm
h------鍵的高度，mm
l-----鍵的長度，mm
l = L- b
鍵連接中最弱材料的許用擠壓力，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)書表8.2選取，
[p]=70~80Mpa
< [P]
故，鍵是安全的。
第5章 工作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及介紹
5工作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及介紹
5.1 側(cè)刷裝置
側(cè)刷裝置是小型多功能清掃機(jī)實(shí)現(xiàn)清掃過程中的一個(gè)輔助裝置，目的是提高小型多功能清掃機(jī)的清掃面積，使垃圾集中在中間。安放在清掃機(jī)的前部兩側(cè)位置，工作原理是兩側(cè)刷相對(duì)向中間旋轉(zhuǎn)，即，一個(gè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，一個(gè)反過來逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使垃圾向中心靠攏，來方便其主刷裝置來把垃圾清掃入垃圾箱中。所以側(cè)刷是一個(gè)比較重要的輔助裝置。其動(dòng)力的傳動(dòng)方式是帶傳動(dòng)。
5.2 主刷裝置
主刷裝置在小型多功能清掃機(jī)中是一個(gè)非常重要的裝置，是清掃機(jī)完成清掃作業(yè)必不可少的裝置。主刷裝置和主刷軸是分開的，這樣方便安裝與拆卸，其主要作用是通過主刷軸帶動(dòng)使其旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的過程中，垃圾會(huì)進(jìn)入主刷的縫隙中隨主刷旋轉(zhuǎn)，由于主刷的后部會(huì)有一個(gè)擋板，在主刷旋轉(zhuǎn)的過程中，主刷會(huì)與擋板緊挨著，使垃圾順著擋板到達(dá)擋板的最高點(diǎn)，擋板后面擁有一個(gè)垃圾箱，所以垃圾會(huì)自由落下，進(jìn)入垃圾箱中。主刷如圖4-8所示：
圖4-8 滾筒刷
滾刷刷毛；耐高溫尼龍、pp絲。植毛可以成v型和螺旋型?
通常單根滾筒刷的直徑為0.6～2.0mm。刷體的材料有尼龍，塑料等；?
刷體的材料有：pvc板，pp板。
電動(dòng)清掃機(jī)主刷安裝的注意事項(xiàng)：
1.在更換主刷時(shí)主刷的V型箭頭向掃地機(jī)車頭方向，方向不能裝反，裝反會(huì)直接影響掃地效果，甚至不能清掃。
2.在安裝主刷后一定要將主刷的高低重新調(diào)整，新刷的刷絲比舊的刷絲長，不調(diào)整會(huì)影響主刷電機(jī)的負(fù)荷過大，影響電機(jī)的使用壽命，同時(shí)也會(huì)減低主刷的使用壽命，增加電動(dòng)掃地車的使用成本。
5.3 噴水裝置
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平不斷的提高，人們?cè)絹碓街匾暽畹南硎芎腕w驗(yàn)，所以在小型多功能清掃機(jī)這方面的要求也越來越高，由于清掃過程中可能產(chǎn)生灰塵，所以設(shè)計(jì)了灑水裝置。灑水裝置也應(yīng)該具有一個(gè)有效的系統(tǒng)，即擁有一個(gè)獨(dú)立的水箱，一個(gè)獨(dú)立的控制開關(guān)，一個(gè)動(dòng)力裝置，一個(gè)輸出裝置。本次設(shè)計(jì)使用了水泵來提供動(dòng)力，用橡膠管來做輸送水的，在水泵工作，將電力轉(zhuǎn)換為水的動(dòng)力，使水經(jīng)過水管傳送到清掃機(jī)前部，噴灑在清掃機(jī)兩側(cè)刷的前端部，以達(dá)到不產(chǎn)生灰塵的目的。
5.4 車體造型設(shè)計(jì)
（1） 扶手高度的確定，高度應(yīng)與人的肘部位稍微的偏下，因此確定下來的扶手尺寸高度應(yīng)該為1000mm 左右。
（2） 根據(jù)作業(yè)時(shí)，肩寬尺寸設(shè)計(jì)，扶手的寬度應(yīng)該略大于肩寬，確定了扶手的寬度為520mm。
（3） 在平時(shí)清掃機(jī)工作過程中，使用者可能會(huì)發(fā)生腳與車體的后部相碰，從而影響使用者的工作的效率。故，尺寸應(yīng)大與120mm。
（4） 垃圾箱也是一個(gè)重要的裝置，是小型多功能清掃機(jī)的垃圾集中收取的一個(gè)裝置，用簡易抽拉方式的裝置，方便其垃圾的傾倒。
第6章 結(jié)論
6 結(jié) 論
本課題設(shè)計(jì)的是一種以家居、工作場(chǎng)所的地面清潔為目的，可以實(shí)現(xiàn)行走、清掃、和垃圾收集等功能的小型多功能清掃機(jī)。在對(duì)清掃機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)與分析的過程中，初始由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，在機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中總是存在著一些難以裝配，不知道如何設(shè)計(jì)，從何入手，零件如何選取等問題。面對(duì)這些問題通過查閱資料以及咨詢指導(dǎo)老師，經(jīng)過對(duì)所學(xué)知識(shí)的重新學(xué)習(xí)以及老師的指導(dǎo)下順利完成了小型多功能清掃機(jī)的設(shè)計(jì)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中利用了所學(xué)知識(shí)對(duì)基本零件體進(jìn)行了設(shè)計(jì)校核，利用了死點(diǎn)原理設(shè)計(jì)了可調(diào)高的調(diào)節(jié)輪。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的綜合應(yīng)用得到了鍛煉，鞏固了基礎(chǔ)，為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)提高了自己的寫作能力。
參考文獻(xiàn)
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