走廊通道小型樓道清掃機(jī)設(shè)計(jì)含6張CAD圖,走廊,通道,小型,樓道,清掃,打掃,設(shè)計(jì),cad I摘 要傳統(tǒng)的地面清潔是一項(xiàng)比較繁重的工作，一般都會(huì)經(jīng)過“清掃一吸塵一拖地” 三個(gè)環(huán)節(jié)，需要耗費(fèi)較多的人力與時(shí)間，而小型樓道清掃機(jī)能夠解決這些問題。本小型樓道清掃機(jī)主要由傳動(dòng)系統(tǒng)、盤刷清掃裝置、滾刷清掃裝置和機(jī)體組成，清掃機(jī)的能源裝置通過傳動(dòng)系統(tǒng)將運(yùn)動(dòng)傳給兩側(cè)的盤形刷，使其分別作順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將兩側(cè)的垃圾掃到中間，傳給中間的滾刷，再由滾刷將垃圾掃入垃圾箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)清掃的功能。它可以對(duì)各種大小的垃圾進(jìn)行清理，兩側(cè)的清掃刷可方便地清掃墻角及靠近障礙物的地方。本文先是分析了清掃機(jī)的研究現(xiàn)況提出新的切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案，再對(duì)清掃機(jī)各個(gè)部分進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，對(duì)今后清掃機(jī)的設(shè)計(jì)工作有很大的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：清掃機(jī)；盤刷；滾刷；傳動(dòng)IIABSTRACTThe traditional floor cleaning is a relatively heavy work, usually after “cleaning a vacuum a mop,“ three links, you need to spend more time and manpower, and the small corridor sweeper can solve these problems. The small corridor sweeper mainly by transmission, disc brush cleaning device, roller cleaning device and body composition, Sweepers energy transmission device motion passed by both sides of the disc-shaped brush, respectively, clockwise and counter it clockwise, on both sides of the trash swept into the middle, passed to the middle of the brush, the brush and then sweep into the garbage bins to achieve cleaning function. It can be of various sizes garbage clean-up, sweeping both sides of the brush can be easily cleaned and near the corner where the obstacle. This paper first analyzes the research status of the proposed new sweeper practical design, and then the various parts of the sweeper detail design and validation, cleaning machine for future design work has great significance. Keywords: Cleaning machine; Plate Brush; Brush; DriveIII目 錄摘 要 IABSTRACT II第一章 緒論 11.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 11.1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 21.2 設(shè)計(jì)要求 21.2.1 主要任務(wù)與目標(biāo) 21.2.2 主要內(nèi)容與基本要求 .21.2.3 設(shè)計(jì)參數(shù)要求 3第二章 總體設(shè)計(jì) 42.1 清掃方案選定 42.2 傳動(dòng)方案選定 42.3 驅(qū)動(dòng)方案選定 42.3.1 電機(jī)的去選擇 42.3.2 電瓶的選定 52.4 總體方案確定 6第三章 主要部件的設(shè)計(jì) 73.1 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 73.1.1 總傳動(dòng)比 73.1.2 分配傳動(dòng)比 73.1.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 .73.2 一級(jí) V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) .93.2.1 V 帶的基本參數(shù) .93.2.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 113.3 錐齒輪的設(shè)計(jì) 11IV3.3.1 選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 113.3.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 123.3.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 133.3.4 驗(yàn)算 153.4 盤刷級(jí) V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) .173.4.1 V 帶的基本參數(shù) .173.4.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 193.5 滾刷 V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) .193.5.1 V 帶的基本參數(shù) .193.5.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 223.6 滾刷設(shè)計(jì) 223.6.1 滾刷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 223.6.2 滾刷軸的設(shè)計(jì) 22（1） 軸徑的確定 22（2） 各軸段長(zhǎng)度的確定 22（3） 軸承的選擇 23（4） 零件的周向定位 233.6.3 滾刷軸的強(qiáng)度校核 233.7 盤刷設(shè)計(jì) 263.8 機(jī)體及支撐的設(shè)計(jì) 273.8.1 機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 273.8.2 支撐輪的選定 28參考文獻(xiàn) 29結(jié) 論 30致 謝 311第一章 緒論伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化的進(jìn)程也日益加快，從而也使得城市人口不斷增長(zhǎng)，因而導(dǎo)致城市生活垃圾的不斷增長(zhǎng)，這就使得城市環(huán)衛(wèi)工作的強(qiáng)度不斷加大，特別是一些死角地帶更是難以清理。此時(shí)小型清掃機(jī)就顯示出它的優(yōu)越性，而清掃裝置是清掃機(jī)的核心部件，所以對(duì)小型清掃機(jī)清掃裝置進(jìn)行研究是很必要的。傳統(tǒng)的地面清潔是一項(xiàng)比較繁重的工作，一般都會(huì)經(jīng)過“清掃一吸塵一拖地”三個(gè)環(huán)節(jié)，需要耗費(fèi)較多的人力與時(shí)間。目前正在研究的一些智能清潔裝置，由于瞄準(zhǔn)的都是高端家用市場(chǎng)，其制造、使用以及維護(hù)的成本較高，難以推廣應(yīng)用; 而且市場(chǎng)上己經(jīng)推廣應(yīng)用的清潔裝置往往功能單一，效率較低，在使用時(shí)存在一定的局限性。社會(huì)的發(fā)展使越來越多的智能系統(tǒng)開始代替人類的體力勞動(dòng)，而且越來越自動(dòng)化、智能化。樓道清潔機(jī)器人就是利用機(jī)器人的人工智能來實(shí)現(xiàn)樓道的清潔工作，代替樓道清潔工人的勞動(dòng)，它的使用價(jià)值逐漸被人們接受與認(rèn)可。早在 20 世紀(jì) 60 年代就已經(jīng)開始了關(guān)于移動(dòng)機(jī)器人的研究，按照移動(dòng)方式可分為輪式、履帶式和腿式三種機(jī)構(gòu)模式。輪式機(jī)器人是利用車輪或類輪轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到行進(jìn)或爬坡目的的機(jī)器人，在滿足一定地形適應(yīng)性前提下，可充分發(fā)揮移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)靈活、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但隨著輪子數(shù)量的增加又帶來了體積龐大、質(zhì)量重等缺點(diǎn)。履帶式機(jī)器人直接利用履帶轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到行進(jìn)或爬坡目的。該機(jī)器人地而適應(yīng)性強(qiáng)，穩(wěn)定高，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但耗能較高。腿式機(jī)器人是模仿人類或其它動(dòng)物腿部運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人，腿式機(jī)器人地而適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性高，但機(jī)構(gòu)及控制復(fù)雜、行進(jìn)速度低。1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械化程度的高低，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)化程度和綜合實(shí)力強(qiáng)弱的重要標(biāo)志之一。世界發(fā)達(dá)國(guó)家，如日本，美國(guó)，環(huán)衛(wèi)保潔工作做的非常好，都是純機(jī)械化的。德國(guó)生產(chǎn)的凱馳 KSM750 型掃地機(jī)分為汽油驅(qū)動(dòng)型和電瓶驅(qū)動(dòng)型。汽油驅(qū)動(dòng)型適合院落、停車場(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)。塵箱容積為 40 升，配合手柄和車輪，可以輕松被拉出，傾倒垃圾簡(jiǎn)單易行。電瓶驅(qū)動(dòng)型的優(yōu)點(diǎn)， （1）移動(dòng)方便：向下輕壓手柄，可以輕松移動(dòng)設(shè)備，配有堅(jiān)固外殼及防護(hù)杠，防止非專業(yè)人員操作時(shí)對(duì)設(shè)備造成的2損害。無級(jí)變速驅(qū)動(dòng)根據(jù)清掃環(huán)境的不同，調(diào)整行進(jìn)速度，即可獲得最佳的清掃效果，省時(shí)省力。 （2）噪音低本機(jī)的外殼擁有吸收噪音的功效，精確地時(shí)間記錄表，刷毛采用 V 字型排列方式，大垃圾擋板使得本機(jī)具有非凡的清掃效果，對(duì)于像加油站之類的環(huán)保要求極高的場(chǎng)所，您也可以放心使用。國(guó)外清掃機(jī)由于有幾十年的發(fā)展史，加之基礎(chǔ)零部件可靠性高，因此都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，可靠性相對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品要高。而且早已廣泛應(yīng)用了先進(jìn)的電子技術(shù)，有些還應(yīng)用了有線和無線遙控。目前，國(guó)外在清掃機(jī)器人的研究領(lǐng)域完成了許多工作，取得了一定成果，如日立、松下、三星等世界著名公司都已開發(fā)出智能吸塵機(jī)器人。1.1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)從上個(gè)世紀(jì)六十年代以來開始研制生產(chǎn)路面清掃車，至今已有將近五十年的歷史了。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的路面清掃車不管是從清掃效果、技術(shù)水平還是從銷售規(guī)模上都還相差甚遠(yuǎn)。目前我國(guó)生產(chǎn)路面清掃車的企業(yè)大概有 30 多家，其中中聯(lián)重科中標(biāo)事業(yè)部、天津掃地王專用汽車有限公司和北京愛清清掃車制造有限公司等處于行業(yè)領(lǐng)先地位。在國(guó)內(nèi)，各大科研機(jī)構(gòu)和高等院校也都開始自動(dòng)清掃機(jī)的研究。哈爾濱工業(yè)大學(xué)于 20 世紀(jì) 90 年代開始致力于這方面的研究，與香港中文大學(xué)合作，聯(lián)合研制開發(fā)出一種全方位移動(dòng)清掃機(jī)器人。浙江大學(xué)于 1999 年初對(duì)智能機(jī)器人進(jìn)行研究，兩年后便成功研制出國(guó)內(nèi)第一個(gè)具有初步智能的自主吸塵機(jī)器人。雖然我國(guó)研制出的清掃機(jī)在品種規(guī)格上和使用性能上已基本能滿足國(guó)內(nèi)各種需求，但是國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品存在外形單調(diào)、功能單一、操作不方便、清掃效率低等問題。1.2 設(shè)計(jì)要求1.2.1 主要任務(wù)與目標(biāo)（1）英文翻譯：認(rèn)真查閱 10 篇以上專業(yè)文獻(xiàn)，其中外文資料不少于 2 篇，并翻譯一篇中文字符 2000 字以上的外文文獻(xiàn)。（2）畢業(yè)調(diào)研：完成文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告。（3）完成 GL-710 型小型樓道清掃機(jī)設(shè)計(jì)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成 CAD 總裝圖；完成主要零件垃圾箱、帶輪、錐齒輪、主軸、機(jī)架等的設(shè)計(jì)，完成 CAD 零件圖，編寫設(shè)計(jì)說明書 1 萬字以上。（4）完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的其它工作（完成指導(dǎo)記錄、資料上傳網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)平臺(tái)、答辯 PPT 準(zhǔn)備、資料裝訂整理） 。31.2.2 主要內(nèi)容與基本要求（1）主要內(nèi)容：1）了解小型樓道清掃機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及原理；2）完成小型樓道清掃機(jī)總體方案設(shè)計(jì)：包括基本功能、構(gòu)造設(shè)計(jì)和功能原理的確定；（2）要求：1）要求機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案合理、結(jié)構(gòu)緊湊；2）完成 CAD 總裝圖及主要零件圖一套，折合 A0 圖紙 3 張；3）撰寫設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容包括：課題的目的、意義、國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)；研究的主要內(nèi)容；總體方案的擬定和主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算；格式按寧波大紅鷹學(xué)院機(jī)電學(xué)院機(jī)自專業(yè)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）規(guī)范化要求，文字在 1 萬字以上；4）根據(jù)要求確定小型樓道清掃機(jī)的總體方案，動(dòng)力源電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，清掃機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括傳動(dòng)方案的確定、V 帶的選擇、帶輪的設(shè)計(jì)、主軸的設(shè)計(jì)、齒輪的設(shè)計(jì)等；設(shè)計(jì)主要零件結(jié)構(gòu)尺寸，并進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，條理清楚，計(jì)算有據(jù)；設(shè)計(jì)其外形和支撐結(jié)構(gòu)，保證外形的美觀，便于人員操作，保證安全； 5）其他要求：學(xué)生在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分發(fā)揮自己獨(dú)立思考和創(chuàng)作設(shè)計(jì)，培養(yǎng)和鍛煉工程實(shí)際中的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，反對(duì)盲從和抄襲行為。設(shè)計(jì)期間應(yīng)完成以下工作：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，其中外文資料不少于兩篇，外文翻譯不低于 2000 字，英文翻譯必須注明出處，并提供原版 PDF 文件；1.2.3 設(shè)計(jì)參數(shù)要求設(shè)計(jì)參數(shù)：（1）驅(qū)動(dòng)方式：鉛酸動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)；（2）工作效率：3000-5000m 2/h；（3）清潔寬度：750mm；4第二章 總體設(shè)計(jì)2.1 清掃方案選定通過對(duì)目前市場(chǎng)上的清掃機(jī)進(jìn)行調(diào)查，本清掃機(jī)采用兩側(cè)的盤形刷與中間的滾刷結(jié)合的形式。兩側(cè)的盤刷分別作順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將兩側(cè)的垃圾掃到中間，傳給中間的滾刷，再由滾刷將垃圾掃入垃圾箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)清掃的功能。它可以對(duì)各種大小的垃圾進(jìn)行清理，兩側(cè)的盤刷可方便地清掃墻角及靠近障礙物的地方。2.2 傳動(dòng)方案選定齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比穩(wěn)定、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)。根據(jù)所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，選擇大小齒輪的類型，材料并計(jì)算出大小齒輪的參數(shù)。齒輪軸受彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合應(yīng)力作用，但載荷和轉(zhuǎn)速均不高，沖擊載荷也不大，所以具有一般綜合機(jī)械性能即可滿足要求。選擇齒輪軸的材料，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：適應(yīng)于兩軸中心距較大的傳動(dòng)；帶具有良好的彈性，可以緩沖、吸振，尤其是 V 帶沒有接頭，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲??；當(dāng)過載時(shí)，帯與帶輪之間會(huì)自動(dòng)打滑，可以防止其他零件因過載而損壞；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和維護(hù)方便，成本低。所以選用 V 帶輪傳動(dòng)。因此清掃機(jī)內(nèi)部傳動(dòng)間距大，軸中心距較大因此需要采用 V 帶；并且縱向轉(zhuǎn)動(dòng)與橫向傳動(dòng)均由一個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力，這就需要在兩個(gè)傳動(dòng)系之間加入錐齒輪實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)方向的變化，綜合這些因素本設(shè)計(jì)采用錐齒輪與 V 帶傳動(dòng)結(jié)合的形式進(jìn)行動(dòng)力的傳動(dòng)。2.3 驅(qū)動(dòng)方案選定2.3.1 電機(jī)的去選擇(1) 直流有刷電機(jī) 早期電動(dòng)汽車由蓄電池供電故最早采用的是直流有刷電機(jī)。其主要優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟，具有優(yōu)良的控制特性。但由于電機(jī)本身存在電刷和機(jī)械換向器，不但限制了電機(jī)過載能力與速度的進(jìn)一步提高，而且如果長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，勢(shì)必要經(jīng)常維護(hù)和更換電刷和換向器由于損耗存在于轉(zhuǎn)子上，使得散熱困難，5限制了電機(jī)轉(zhuǎn)矩質(zhì)量 比的進(jìn)一步提高。而且這種電機(jī)效率低，維護(hù)麻煩，尤其是電刷產(chǎn)生的火花，會(huì)給汽車的其他電器帶來高頻電磁干擾。鑒于直流電動(dòng)機(jī)存在以上缺陷，在新研制的電動(dòng) 汽車上已基本不采用直流有刷電機(jī)。 (2) 稀土永磁電機(jī) 稀土永磁同步電機(jī)采用稀土永磁材料，具有效率高、功率密度大等特點(diǎn)，在中、小功率的系統(tǒng)中有優(yōu)勢(shì)。但是稀土永磁同步電機(jī)的成本高，而且目前使用最多的釹鐵稀土永磁體的工作溫度比較低，電機(jī)運(yùn)行時(shí)的溫升不能太高。(3) 開關(guān)磁阻電機(jī) 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)是一種新型電動(dòng)機(jī)，該系統(tǒng)具有很多明顯的特點(diǎn)：它的結(jié)構(gòu) 比其它任何一種電動(dòng)機(jī)都要簡(jiǎn)單，在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒有滑環(huán)、繞組和永磁體等，只是在定子上有簡(jiǎn)單的集中繞組，繞組的端部較短，沒有相間跨接線，維護(hù)修理 容易。因而可靠性好，轉(zhuǎn)速可達(dá)15000r／min。效率可達(dá)85％ ～93％，比交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)要高。目前，電動(dòng)車用電機(jī)基本上形成主流，但并不單一，而是呈多樣化趨勢(shì)發(fā)展 ，異步電機(jī)和永磁無刷直流電機(jī)用得比較普遍 [7]?？紤]到該清掃機(jī)應(yīng)保證尺寸及重量最小，因此采用直流電機(jī)，調(diào)查市場(chǎng)現(xiàn)有同型號(hào)清洗車對(duì)比選定電機(jī)型號(hào)為 90ZYT105，具體參數(shù)如下：型號(hào) 轉(zhuǎn)矩(mN.m) 轉(zhuǎn)速(r/min) 功率 (w) 電壓(v) 電流(A)不大于 允許順逆轉(zhuǎn)速差(r/min)90ZYT105 733 3000 230 24 13.5 2002.3.2 電瓶的選定清掃車以蓄電池能源，只要有電能的供應(yīng)，電動(dòng)車就有了取之不盡的動(dòng)力源泉，不受石油資源的限制。而電能的獲得可以利用核能、水力、風(fēng)力、太陽能等多種形式的原始能源。特別對(duì)于我國(guó)，水利資源和風(fēng)力發(fā)電等清潔能源的潛在發(fā)電量是相當(dāng)高的，如果能有效地利用這些能源，不僅有利于環(huán)保，節(jié)約寶貴的石油資源，解決全球面臨的石油資源枯竭危機(jī)，而且更符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。蓄電池的種類一般可分為鉛酸電池、鉛酸免維護(hù)電池及鎳鎘電池等，它們各自的特點(diǎn)如下:鉛酸電池:也稱為汽車用電池(需加水維護(hù))，充放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生氫氣，安置地點(diǎn)必須設(shè)置在通風(fēng)處以免造成危險(xiǎn);電解液呈酸性，會(huì)腐蝕金屬 ;價(jià)格低廉。鉛酸免維護(hù)電池:密封式充電不會(huì)產(chǎn)生任何有害氣體，擺設(shè)容易，不需考慮安置地點(diǎn)通風(fēng)問題，免保養(yǎng)，免維護(hù);放電率高，特性穩(wěn)定，價(jià)格較高。鎳鎘電池:用于特殊場(chǎng)合及特殊設(shè)備上，水為介質(zhì)，充放電不會(huì)產(chǎn)生 .有害氣6體;失水率低，但需要固定時(shí)間加水及保養(yǎng);放電特性最佳;可放置于任何惡劣環(huán)境。綜上所述，本清掃機(jī)選用 24V 鉛酸動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)。2.4 總體方案確定本小型樓道清掃機(jī)主要由傳動(dòng)系統(tǒng)、盤刷清掃裝置、滾刷清掃裝置和機(jī)體組成，掃機(jī)的能源裝置通過傳動(dòng)系統(tǒng)將運(yùn)動(dòng)傳給兩側(cè)的盤形刷，使其分別作順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將兩側(cè)的垃圾掃到中間，傳給中間的滾刷。然后，再由滾刷將垃圾掃入垃圾箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)清掃的功能。它可以對(duì)各種大小的垃圾進(jìn)行清理，兩側(cè)的清掃刷可方便地清掃墻角及靠近障礙物的地方。詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖示：7圖 2-1 小型樓道清掃機(jī)第三章 主要部件的設(shè)計(jì)3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1.1 總傳動(dòng)比對(duì)比現(xiàn)有清掃機(jī)，選定清掃機(jī)清掃刷轉(zhuǎn)速 min/20rn?刷選定清掃機(jī)滾刷轉(zhuǎn)速 mi/30rn?滾電機(jī)轉(zhuǎn)速 。故總傳動(dòng)比為：i/rm 10352??nmii滾滾 刷刷3.1.2 分配傳動(dòng)比（1）盤刷傳動(dòng)系統(tǒng)為使傳動(dòng)裝置尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，選一級(jí) V 帶傳動(dòng)比：；3?帶i為使傳動(dòng)裝置尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，清掃刷級(jí) V 帶傳動(dòng)比： ；2刷i則大錐齒輪軸的傳動(dòng)比： 5.231???ii刷帶 總錐（2）滾刷傳動(dòng)系統(tǒng)為使傳動(dòng)裝置尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，選一級(jí) V 帶傳動(dòng)比：；3?帶i則滾刷級(jí) V 帶傳動(dòng)比；83.10?i帶滾錐3.1.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算（1）各軸的轉(zhuǎn)速：1 軸 ；min/103rinm??帶大錐齒輪軸 ；i/45.21i錐錐盤刷軸 in/02rin?刷刷滾刷軸 mi/3.12i刷滾（2）各軸的輸入功率：1 軸 ；wP8.2096.20101 ?????大錐齒輪軸 ；1.732?錐盤刷軸 ；8.09.6.01731 ?????錐刷滾刷軸 ；wP282刷滾（3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：電機(jī)軸 ；mNnT ????3.140.5995001 軸 ；P??2.79568.112 軸 ；mNnT ???05.314.0950223 軸 ；P??8.96.533（4）整理列表9軸名 功率 kwP/轉(zhuǎn)矩 mNT?/轉(zhuǎn)速 in)/(?r傳動(dòng)比電機(jī)軸 230 0.732 30001 軸 220.8 2.109 1000 3大錐齒輪軸 107.11 2.557 400 2.5盤刷軸 101.8 4.861 200 2滾刷軸 209.8 6.679 300 3.333.2 一級(jí) V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)3.2.1 V 帶的基本參數(shù)（1）確定計(jì)算功率 ：cP已知： ； ；w230?min/0rnm?查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 13-8 得工況系數(shù)： ；2.1?AK則： wPKAc 276.1??（2）選取 V 帶型號(hào)：根據(jù) 、 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖 13-15 選用 Z 型 V 帶,cmn（3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑 d1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑： ；m501?2）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑：；did 1312??帶圓整取 ，誤差小于 5%，是允許的。md1502?（4）驗(yàn)算帶速： smsnvmd /)25,(/8.7106354.106 ?????帶的速度合適。（5）確定 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距：1）中心距：10)(2)(7.021021 dda???初選中心距 ma2?2）基準(zhǔn)長(zhǎng)度： maddLd5.726204)51()0(14.302220??????   ?對(duì)于 A 型帶選用 Ld3）實(shí)際中心距： mad 18425.7610200 ???????（6）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 ：1?由 ad?? 3.57)(18012???得 ???? 12086.4.)0(1 ???主動(dòng)輪上的包角合適。（7）計(jì)算 V 帶的根數(shù) ：zLArKPc ?)(0???， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 13-3 得：min/30rnm?md51；kw6.0，查表得： ；3i/?帶，rm P17.0??由 查表得，包角修正系數(shù)?86.14??95?K由 ，與 V 帶型號(hào) A 型查表得： Ld70 .l綜上數(shù)據(jù)，得 6.09.5.0)17.6(26???z取 合適。10??z11（8）計(jì)算預(yù)緊力 （初拉力）：0F根據(jù)帶型 A 型查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 13-1 得： mkgq/1.0?NvkzvPc4.824.81095.210.65. 20???????????     ?（9）計(jì)算作用在軸上的壓軸力 ：QFNZ201286.14sin.80??   ??其中 為小帶輪的包角。1?（10）V 帶傳動(dòng)的主要參數(shù)整理并列表：帶型 帶輪基準(zhǔn)直徑 (mm) 傳動(dòng)比 基準(zhǔn)長(zhǎng)度(mm)Z501?d23 710中心距（mm） 根數(shù) 初拉力 (N) 壓軸力 (N)184 1 82.4 2013.2.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（1）帶輪的材料：采用鑄鐵帶輪（常用材料 HT200）（2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式：V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式與 V 帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動(dòng)機(jī)，較小，所以采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)帶輪。md501?3.3 錐齒輪的設(shè)計(jì)3.3.1 選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)12選用直齒錐齒輪傳動(dòng)。速度不高，故選用 7 級(jí)精度材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表 6.1 選取小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS，二者材料硬度差為40HBS。選小齒輪齒數(shù) Z1＝30，大齒輪齒數(shù)Ｚ 2＝i 1·Z1＝2.5×30=75，取 Z2=75。3.3.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 ????uKTZdRRHEt 21231 5.09.2??????????１）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（１）試選載荷系數(shù) 3.?tK（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3105.2?TmN?（3）選取齒寬系數(shù) 3/?R?（4）知齒輪，查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 5.HZ（4）由表 6.3 查得材料的彈性影響系數(shù) 2/18.9MPaE?（5）由圖 6.14 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPaH601lim?? H502lim?（6）由式 6.11 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 9h1 16.31060nj ????LN7264.8iN（7）由圖 6.16 查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)9.01?NZ93.02?NZ（8）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為 1％，安全系數(shù)為 S=1 13?? MPaSZHNH 54069.01lim1 ????.13.2li2? PaaHH 75.2/)5.40(/])[(][21 ?????２）計(jì)算（１）試算小齒輪分度圓直徑 ，由計(jì)算公式得td1??mdt 7.295.31.075.289. 2331 ????????????????（２）計(jì)算圓周速度 sndvt /6.41068.574.31064?????（３）模數(shù)及主要尺寸的確定模數(shù)： ，取 。9.30721?zdmm考慮到該齒輪為開式齒輪，模數(shù)齒輪模數(shù)應(yīng)增加 1.25~1.5，取 。m5.1?分度圓直徑： zd4530.11???.2722?節(jié)錐角： ?8.15211arctgzrt???.6901???錐距： mdR8221??平均分度圓直徑： mR25.38).051(4)5.(1 ????齒寬 ，取bR20.63.0???b2?3.3.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（1） 彎曲強(qiáng)度校核公式：14????YmbKFFRVAt ?????)5.01(cos（2）確定各參數(shù)平均分度圓處螺旋角 ，則?s?m查得動(dòng)載系數(shù) 1.15 齒向載荷分布系數(shù)?VK12.?K使用系數(shù) 故1A 8.VA（3）分度圓圓周 3311 107.)15.0(.2)5.0(2???????zmTdFRt ?（4）齒輪系數(shù) YF 和應(yīng)力修正系數(shù) YS 94.13cos221???u?6.0223.5cos111???zZe 8.276022e查表 6.4 得 65.1?FY3.2F5.1?SY6.12S（5）許用彎曲應(yīng)力可由下式算得 srFXNP?minl?由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 6.15 可查出彎曲疲勞極限應(yīng)力小錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MaE501?大錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 PF382?查得壽命系數(shù) .21?NY查得 ，85.0sr0sr15查得安全系數(shù)是 25.1?FS故許用彎曲應(yīng)力 MPaYSsrFXNP 2.49085.210min1l1 ????srFXP .3.2inl2??????YbKFRmVAt ????)5.01(co1317.9 58.162)3.(0.2FPFMa????2122 .765.9FPF MaY?????因此滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度3.3.4 驗(yàn)算1）齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算 HERVAtmH zudbKF??????1)5.01(2???接觸強(qiáng)度壽命系數(shù) ?NZ最小安全系數(shù) .minHS MPaSZHWNP 541.60minli2 ???? ][3.465108.95.2.1)3.051(04522.7.1)( 3632 HHERVAtmH PazudbKF ???? ???????????因此齒面強(qiáng)度足夠圓錐齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下：名稱 符號(hào) 公式 直齒圓錐小 直齒圓錐大16齒輪 齒輪齒數(shù) zz30 75模數(shù) m m 1.5傳動(dòng)比 i i 2.5分度圓錐度 ?，iarctg11?12-90?。??8.2?2.6分度圓直徑 dmzd45 112.5齒頂高 ahha*?1.5 1.5齒根高 f cf)(?1.8 1.8齒全高 h fa3.3 3.3齒頂圓直徑 ad，1*1cos2?mhda?2a?47.79(大端)113.61（大端）齒根圓直徑 f1*1csff?22o?mhdff?41.66 111.16齒距 p p?4.71 4.71齒厚 s s2.356 2.356齒槽寬 e 2e?2.356 2.356頂隙 c mc*0.3 0.3錐距 R 21d?60.58 60.58齒頂角 a?，21fa??1fa?5.2?5.2齒根角 f ??Rhrctgfff ??齒頂圓錐角 a?，11a??22a????35.4?75.017齒根圓錐角 f?，11ff???22ff?????5.19?65.當(dāng)量齒數(shù) vzcoszv 21.54 134.64齒寬 bRb?20 203.4 盤刷級(jí) V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)3.4.1 V 帶的基本參數(shù)（1）確定計(jì)算功率 ：cP已知： ； ；w1.07?min/40rn?查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 13-8 得工況系數(shù)： ；2.1?AK則： wkPKAc 53.128.72.??（2）選取 V 帶型號(hào)：根據(jù) 、 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖 13-15 選用 Z 型 V 帶,cmn（3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑 d1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑： ；m501?2）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑：；did 102.12 ????）（帶圓整取 ，誤差小于 5%，是允許的。md102?（4）驗(yàn)算帶速： smsnvmd /)25,(/4.51064.3106 ?????帶的速度合適。（5）確定 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距：1）中心距：初選中心距 ma40?2）基準(zhǔn)長(zhǎng)度：18maddaLd103740)51()0(24. 222210??????   ?對(duì)于 Z 型帶選用 Ld3）實(shí)際中心距： mad 3821074020 ???????（6）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 ：1?由 ad?? 3.57)(18012???得 ???? 1205.382.)0(1 ???主動(dòng)輪上的包角合適。（7）計(jì)算 V 帶的根數(shù) ：zLArKPc ?)(0???， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 》表 13-3 得：min/40rnm?md501；kwP6.1，查表得： ；3i/?帶，rm kwP17.0??由 查表得，包角修正系數(shù)?5.721??95?K由 ，與 V 帶型號(hào) A 型查表得： Ld0 .l綜上數(shù)據(jù)，得 82.09.5.0)17.6(2???z取 合適。10??z（8）計(jì)算預(yù)緊力 （初拉力）：0F根據(jù)帶型 A 型查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 13-1 得： mkgq/1.0?19NqvkzvPFc6.354.51095.241.0.5 20???????????     ?（9）計(jì)算作用在軸上的壓軸力 ：QFNZ1.6325.17sin.520??   ??其中 為小帶輪的包角。1?（10）V 帶傳動(dòng)的主要參數(shù)整理并列表：帶型 帶輪基準(zhǔn)直徑 (mm) 傳動(dòng)比 基準(zhǔn)長(zhǎng)度(mm)z501?d23 1000中心距（mm） 根數(shù) 初拉力 (N) 壓軸力 (N)382 1 35.6 63.13.4.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（1）帶輪的材料：采用鑄鐵帶輪（常用材料 HT200）（2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式：V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式與 V 帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動(dòng)機(jī)，較小，所以采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)帶輪。md501?3.5 滾刷 V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)3.5.1 V 帶的基本參數(shù)（1）確定計(jì)算功率 ：cP已知： ； ；w8.209?min/10rnm?20查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 13-8 得工況系數(shù)： ；2.1?AK則： wPKAc 8.25.092.1????（2）選取 V 帶型號(hào)：根據(jù) 、 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖 13-15 選用 A 型 V 帶,cmn（3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑 d1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑： ；m501?2）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑：；did 5.163.12??帶圓整取 ，誤差小于 5%，是允許的。md1602?（4）驗(yàn)算帶速： smsnvmd /)25,(/.51064.3106 ?????帶的速度合適。（5）確定 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距：1）中心距： )(2)(7.021021 dda???初選中心距 ma3?2）基準(zhǔn)長(zhǎng)度： maddLd8.93304)516()50(214.02222??????   ?對(duì)于 A 型帶選用 Ld3）實(shí)際中心距： mad 3028.9103200 ???????（6）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 ：1?21由 ad?? 3.57)(18012???得 ???? 1209.630.)6(1 ???主動(dòng)輪上的包角合適。（7）計(jì)算 V 帶的根數(shù) ：zLArKPc ?)(0???， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 13-3 得：min/10rnm?md51；kwP6.，查表得： ；2i/?帶，rm kwP17.0??由 查表得，包角修正系數(shù)?9.10??95?K由 ，與 V 帶型號(hào) A 型查表得： Ld .l綜上數(shù)據(jù)，得 69.0.95.0)17.6(82???z取 合適。10??z（8）計(jì)算預(yù)緊力 （初拉力）：0F根據(jù)帶型 A 型查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 13-1 得： mkgq/1.0?NvkzvPc3.622.51095.21.05.0???????????     ?（9）計(jì)算作用在軸上的壓軸力 ：QFNZ2.10929.160sin30??   ??22其中 為小帶輪的包角。1?（10）V 帶傳動(dòng)的主要參數(shù)整理并列表：帶型 帶輪基準(zhǔn)直徑 (mm) 傳動(dòng)比 基準(zhǔn)長(zhǎng)度(mm)Z501?d622 1000中心距（mm） 根數(shù) 初拉力 (N) 壓軸力 (N)330 1 62.3 109.23.5.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（1）帶輪的材料：采用鑄鐵帶輪（常用材料 HT200）（2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式：V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式與 V 帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動(dòng)機(jī)，較小，所以采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)帶輪。md501?3.6 滾刷設(shè)計(jì)垃圾清掃機(jī)構(gòu)采用臥式滾刷清掃機(jī)構(gòu)，它的主要功能是對(duì)路面垃圾起到清掃和拋起的雙重作用，使垃圾收集到垃圾箱。3.6.1 滾刷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用滾刷軸，即把滾刷鑲嵌在軸上，使其隨著軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，那么接下來就是對(duì)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)了。3.6.2 滾刷軸的設(shè)計(jì)（1） 軸徑的確定依據(jù)軸上的載荷不是很大的實(shí)際情況。軸段直徑的確定，通常根據(jù)軸所受扭矩進(jìn)行初步計(jì)算，通過扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，初步確定軸的最小軸徑 dmin，取dmin=20mm。（2） 各軸段長(zhǎng)度的確定零件安裝在軸上，要有準(zhǔn)確的定位。為保證結(jié)構(gòu)緊湊，軸的各段長(zhǎng)度可根據(jù)軸上個(gè)零件的寬度和按經(jīng)驗(yàn)確定的各零件之間的距離來確定。對(duì)于不允許軸向滑動(dòng)的零件，零件受力后不要改變其準(zhǔn)確的位置，即定位要準(zhǔn)確，固定要可靠。為了保證定位可靠，與輪轂配合的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短232～3mm。選擇軸端長(zhǎng)度為 48mm。其左右兩端均勻軸肩定位。滾刷軸的結(jié)果如圖 6 所示。按工作要求，軸上所支撐的零件主要有滾刷筒、滾動(dòng)軸承，帶輪。（1）軸端 1 與軸承相連，故 mL14?d20?（2）軸段 2 起連接作用，根據(jù)實(shí)際需要， L56md32?（3）軸段 3 與滾刷筒相連，故 633（4）軸段 4 與軸承相連，因?yàn)榇颂庉S承承受兩端鏈輪作用，其承受的強(qiáng)度較大，故其 mL15?d25?（5）軸段 5 起連接作用，根據(jù)實(shí)際需要， L45?d245?（6）軸端 6 與帶輪相連，故 60Lmd206（3） 軸承的選擇初步選擇滾動(dòng)軸承?？紤]到存在軸向力，而選用能承受軸向力的單列圓錐滾子軸承。參照工作要求，確定選用 30313 型軸承。（4） 零件的周向定位軸的周向定位采用平鍵聯(lián)結(jié)。按已確定的各軸徑查手冊(cè)可得平鍵的截面尺寸，鍵槽用鍵槽銑刀加工，鍵長(zhǎng)應(yīng)比輪轂略短，且符合鍵的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度系列?？紤]到軸的直徑，選取鍵的長(zhǎng)度 L 為 30mm，鍵寬 b 為 14mm，鍵高 h 為 9mm。3.6.3 滾刷軸的強(qiáng)度校核（1）作出軸的簡(jiǎn)圖，確定軸承的支點(diǎn)位置。（2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 ??3950.2T TPnWd??????式中： ——扭矩切應(yīng)力，單位為 MPa?——軸所受的扭矩，單位 MPa——軸的抗扭截面系數(shù)，單位? 3m圖 3-1 滾刷軸結(jié)構(gòu)圖24——軸的轉(zhuǎn)速，單位 r/minn——軸傳遞的功率，單位為 KW；P——計(jì)算截面處軸的直徑，單位為 mmd——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 MPa??T?見表 1。表 1 軸常用幾種材料的 及 值??T?0A軸的材料 /TMPa0AQ35-A、20 15~25 146~126Q275、35(1Gr18Ni9Ti) 20~35 135~11345 25~45 126~10340Gr、35SiMn38SiMnMo、 35~55 112~973Gr13注：1）表中 值是考慮了彎矩影響而降低了許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。??T?2）在下列情況時(shí)， 取較大值 , 取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用、0A載荷平穩(wěn)、無軸想載荷或只喲較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只作單向旋轉(zhuǎn)、 ；反之， 取較小值， 取較大值。??T?0作彎矩圖，分別按水平和垂直方向計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩。水平方向 20153HMNm???垂直方向 48V?軸的扭矩為 T=95.5×105× =76400.243?Nm?按計(jì)算結(jié)果作水平方向彎矩圖和垂直方向的彎矩圖以及扭矩圖，見下圖。圖 7 扭矩和彎矩圖25圖 3-2 軸的彎矩以及扭矩圖已知軸的彎矩和扭矩,以及軸的截面分布圖可知軸的危險(xiǎn)截面(因彎矩和扭矩大而軸徑可能不足的截面)為帶輪連接段與軸承臺(tái)階的結(jié)合處。因此對(duì)該面進(jìn)行彎扭合成強(qiáng)度校核,按第三強(qiáng)度理論校核有: 24????通常有彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力,而由于扭矩所產(chǎn)生的應(yīng)力則常常不是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力.為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響,引入折合系數(shù)?，則計(jì)算應(yīng)力為???224?????式中的彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，??；1?零件為圓軸所以彎曲應(yīng)力為 ，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 ，將 和 代入公式MW??2TW????則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為??224?????26????2222 14MTTWW???????????????????式中： ——軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為 Pa——軸所受的彎矩，單位為MNm?——軸所受的扭矩，單位為T——軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 ，計(jì)算公式由機(jī)械設(shè)計(jì) 表 15-4W3 [3]有 330.12dW???33.6T—對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力，其值按《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表??1?? [3]15-1 選用。 ????222222341076.185MTTWWPa?????????????????????軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得 =60 ?？芍?ca＜ ，所以??1?????1?安全。3.7 盤刷設(shè)計(jì)盤刷采用 5mm 普通鋼板上鑲嵌毛刷的結(jié)構(gòu)，盤刷通過驅(qū)動(dòng)軸與帶輪相連，中間用深溝球軸承支撐，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖示：