走廊清掃機(jī)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、<p>　　畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題 目： 走廊清掃機(jī)的設(shè)計(jì) </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p>

2、<p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 研究的意義1</p><p>　　1.2 清掃工具的現(xiàn)狀和發(fā)展前景1</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容3</p><p>　　2 總體方案的設(shè)計(jì) 4</p><p>　　2.1 研究目標(biāo)4</

3、p><p>　　2.2 總體方案的確定4</p><p>　　3 動(dòng)力裝置的確定6</p><p>　　3.1 確定機(jī)器的驅(qū)動(dòng)方案6</p><p>　　3.2 蓄電池的選擇6</p><p>　　3.3 電動(dòng)機(jī)的選擇6</p><p>　　4 清掃機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8</p>

4、<p>　　4.1 傳動(dòng)比的分配8</p><p>　　4.2 帶輪的選擇設(shè)計(jì)8</p><p>　　4.3 錐齒輪計(jì)算13</p><p>　　4.5 車架的設(shè)計(jì)計(jì)算20</p><p>　　4.6 滾刷的設(shè)計(jì)21</p><p><b>　　5 結(jié) 論22</b><

5、/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　致 謝24</b></p><p><b>　　走廊清掃機(jī)的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文所設(shè)計(jì)的是用

6、于清掃走廊的走廊清掃機(jī)，該清掃機(jī)的動(dòng)力采用直流電機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行供能，通過(guò)帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)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)清掃功能。本次設(shè)計(jì)的走廊清掃機(jī)可以對(duì)走廊的狹小的空間進(jìn)行清掃，清掃效率高，清掃面積大，能夠達(dá)到每小時(shí)清掃面積不小于600平方米，垃圾箱容量也很大，不低于20升，可靠性很強(qiáng)，清掃效果好。</p><p>　　

7、本次設(shè)計(jì)中，對(duì)清掃機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行較詳盡的設(shè)計(jì)，包括齒輪、帶輪和主軸的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算和力學(xué)分析，對(duì)齒輪和主軸等關(guān)鍵零部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，經(jīng)過(guò)校核，齒輪和主軸的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，可安全運(yùn)行。</p><p>　　關(guān)鍵詞：清掃機(jī)；盤形刷；清掃面積；垃圾容量</p><p>　　The Design of ?Corridor Cleaning Machine </p><p>

8、<b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper, the design is used for cleaning the corridor cleaning machine.? ? Energy device adopts dc motor to power the electric motor, through the belt drive and g

9、ear drive to the movement on both sides of the disc brush, make its be clockwise and anticlockwise respectively, the rubbish is swept to the middle,on both sides of the pass to the middle of the roller., ? by rolling bru

10、sh again knocked the garbage into garbage cleaning functions in the box.? ? The design of the corridor cleaning </p><p>　　Key words: cleaning machine; Disc brush. Clean the area; Garbage capacity</p>

11、<p><b>　　1 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 研究的意義</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，道路以及城市的規(guī)模在不斷的擴(kuò)大，因此對(duì)道路的清潔程度要求也越來(lái)越大。而傳統(tǒng)的清掃方式如使用掃帚，拖把進(jìn)行清掃及其落后的清掃設(shè)備已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會(huì)的需要并且傳統(tǒng)的清掃方式和清掃設(shè)備工作效率

12、低，對(duì)工作人員的體力消耗大，并且還浪費(fèi)人力資源。</p><p>　　因此設(shè)計(jì)一臺(tái)清掃機(jī)對(duì)解決工作效率低，工作人員的體力消耗大，浪費(fèi)人力資源并且對(duì)美化環(huán)境有很大的幫助。</p><p>　　1.2 清掃工具的現(xiàn)狀和發(fā)展前景</p><p>　　清掃機(jī)的研制最早也起源于歐洲，至今已經(jīng)有幾十年的歷史了，而且國(guó)外的清掃機(jī)研制技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，再加上他們的基礎(chǔ)零件的可靠性比

13、較高，因此國(guó)外的清掃機(jī)相對(duì)國(guó)內(nèi)而然他們的可靠性是十分高的[1]。我國(guó)于20世紀(jì)60年代開始進(jìn)行了清掃機(jī)的研制，至今已經(jīng)有40多年的歷史了。雖然經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)清掃機(jī)械還存在著很大的差距。在清掃效率、清掃能力，清掃面積，可靠性上，安全性及除塵效果等等方面，有很大的差距，并且只能對(duì)大型的區(qū)域進(jìn)行清掃。所以研制出小型的清掃機(jī)是十分重要的。大的區(qū)域的清掃工作是一項(xiàng)很累的工作，它能消耗人們的精力，物力，人力。近十幾年來(lái)

14、，人們開始試著應(yīng)用機(jī)器人代替人來(lái)進(jìn)行此項(xiàng)工作。 隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，道路以及城市的規(guī)模在不斷的擴(kuò)大，對(duì)道路的清潔程度要求也越來(lái)越大。而傳統(tǒng)的清掃方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會(huì)的需要。因此設(shè)計(jì)一臺(tái)清掃機(jī)對(duì)解決工作效率低，工作人員的體力消耗大，浪費(fèi)人力資源并且對(duì)美化環(huán)境有很大的幫助[8]。目前，許多國(guó)家研制的清潔機(jī)器順應(yīng)時(shí)代的需要而產(chǎn)生了。隨著科技發(fā)展，國(guó)外在機(jī)器人上的研究力度越來(lái)越大。20世紀(jì)60年代末移動(dòng)機(jī)器人的研究為清掃機(jī)器&l

15、t;/p><p>　　1.2.1 清掃設(shè)備的分類</p><p>　　在當(dāng)今社會(huì)通用的小型清掃設(shè)備主要有兩大類分別為掃地機(jī)和清潔機(jī)器人。</p><p>　　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。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。通過(guò)查閱相關(guān)資料了解到掃地機(jī)的種類主要有氣

16、動(dòng)高壓帶電清掃機(jī)，CZQ·50超高壓帶電自動(dòng)清掃譏，BRQ便攜式軟軸連接高壓帶電清掃機(jī)等。現(xiàn)將他們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)歸納如下： </p><p>　　1. 氣動(dòng)高壓帶電清掃機(jī) 它是由絕緣桿、電動(dòng)機(jī)、毛刷、齒輪、帶傳動(dòng)等組成。具有安全，可靠，效率高等優(yōu)點(diǎn)，清掃速度快，清掃面積大[9]。</p><p>　　2. CZQ-50超高壓帶電自動(dòng)清掃機(jī) 它是由電動(dòng)機(jī)

17、，齒輪，滾刷等部件組成。清掃器采用馬達(dá)作為電源，帶動(dòng)毛刷旋轉(zhuǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)清掃工作。其特點(diǎn)為自動(dòng)化程度高，清掃速度快，清掃效果好，使用維護(hù)方便[10]。</p><p>　　3. 便攜式軟軸連接高壓帶電清掃機(jī) 它由電動(dòng)機(jī)，帶輪，滾刷，滾筒等組成，采用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，通過(guò)帶傳動(dòng)齒輪傳功傳遞動(dòng)力，帶動(dòng)滾刷盤旋轉(zhuǎn)，完成清掃作業(yè)。其特點(diǎn)為重量輕、清掃功率大、使用壽命長(zhǎng)、操作安全可靠、檢修維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)[11] 。<

18、/p><p>　　1.2.2 我國(guó)清掃機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　我國(guó)的清掃機(jī)器還是存在很多方面的缺陷，我舉得應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。</p><p>　　（1）提高清掃保潔效率</p><p>　　（2）提高清掃保潔能力和除塵效果</p><p>　?。?）提高清掃機(jī)的可靠性，舒適性以及自動(dòng)調(diào)整的能力<

19、/p><p>　　（4） 研制的清掃機(jī)機(jī)械要應(yīng)該與生態(tài)型、現(xiàn)代化國(guó)際大都市發(fā)展相適應(yīng)，具有環(huán)保優(yōu)先、技術(shù)創(chuàng)新、國(guó)際先進(jìn)等裝備特征，并且具有多功能化，模塊化，人性化，數(shù)字化等特點(diǎn)。</p><p>　　目前我國(guó)的清掃機(jī)械在這些方面跟外國(guó)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距，主要是因?yàn)槲覈?guó)在這方面的研究時(shí)間短，技術(shù)還不是很成熟，經(jīng)過(guò)我國(guó)科學(xué)家的努力，我國(guó)的清掃機(jī)械在各個(gè)方面的質(zhì)量都能達(dá)到世界先進(jìn)水平。然而目

20、前的清掃機(jī)械會(huì)對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染，比如清掃車排放的尾氣等。研制出有一種環(huán)保的清掃機(jī)十分重要。</p><p>　　1.2.3 發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和解決途徑</p><p>　　在設(shè)計(jì)清掃機(jī)的構(gòu)成中遇到了很多的問(wèn)題。比如清掃機(jī)功率的選取一定要合適，功率選的太小不能滿足工作的要求，功率太大就會(huì)顯得浪費(fèi)。而清掃機(jī)的垃圾箱的容量和材質(zhì)要滿足工作要求，材質(zhì)不好會(huì)減少清掃機(jī)的使用壽命，造成漏垃圾的現(xiàn)象，對(duì)環(huán)境造

21、成污染。對(duì)于機(jī)器中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足工作要求，齒輪，帶輪，軸的尺寸選取要合理，他們的材料要有足夠的硬度和強(qiáng)度，以便能夠滿足清掃面積和清掃速度，可靠性等方面的要求。因此合理的設(shè)計(jì)清掃機(jī)的結(jié)構(gòu)大小及機(jī)構(gòu)布置就很重要并且也很困難。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)上網(wǎng)看書搜集大量的資料，是自己在小型清掃機(jī)器這方面的知識(shí)有了更深的了解。</p><p><b>　　1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容

22、</b></p><p>　　運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)走廊清掃機(jī)，清掃機(jī)每小時(shí)清掃面積不小于600平方米，垃圾箱的容量不低于20升。</p><p><b>　　其主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為：</b></p><p>　?。?）走廊清掃機(jī)總體方案設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）動(dòng)力裝置的確定</p><p&

23、gt;　?。?) 走廊清掃機(jī)的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)，比如齒輪，帶輪，軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)和校核。</p><p><b>　　2 總體方案的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 研究目標(biāo) </p><p>　　設(shè)計(jì)走廊清掃機(jī)每小時(shí)清掃面積不小于600平方米，垃圾箱的容量不低于20升，并且清掃效果好，能夠清掃走廊等狹窄的地方。</p>

24、<p>　　2.2 總體方案的確定</p><p>　　最初設(shè)計(jì)了許多的方案，最終綜合考慮認(rèn)為其中一種方案最為有可能實(shí)現(xiàn)我們的課題要求。</p><p><b>　　方案一原理圖：</b></p><p>　　圖2-1 走廊清掃機(jī)方案一簡(jiǎn)圖</p><p>　　1. 殼體 2. 電機(jī) 3. 滾刷 4. 導(dǎo)向

25、斜面 5. I小斜面 6.垃圾箱 7.垃圾斗 </p><p>　　工作原理：當(dāng)清掃機(jī)工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)能，通過(guò)帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給滾刷，帶動(dòng)滾刷轉(zhuǎn)動(dòng)，可以將垃圾掃到垃圾箱內(nèi)。</p><p>　　特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能對(duì)小面積的區(qū)域進(jìn)行清掃，但是不能夠長(zhǎng)時(shí)間工作，只能對(duì)中間的垃圾進(jìn)行清理，邊角處的垃圾清理不到。</p><p><b>　　其方案二原理圖：&

26、lt;/b></p><p>　　圖2-2 走廊清掃機(jī)方案二簡(jiǎn)圖</p><p>　　1. 電動(dòng)機(jī) 2. 小帶輪 3. I軸大帶輪 4. I小錐齒輪 5. III大錐齒輪 6. V帶 7. I軸小帶輪 8. II軸大帶輪 9. I軸小錐齒輪 10. IV軸大錐齒輪 11. 滾刷 12. 刮板 13. 主刷 </p><p>　　工作原理：當(dāng)清掃機(jī)工作時(shí)，電動(dòng)

27、機(jī)將動(dòng)力通過(guò)帶傳動(dòng)傳遞給主軸，主軸一方面通過(guò)錐齒輪嚙合和帶傳動(dòng)，帶動(dòng)前面的兩個(gè)滾刷一個(gè)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，可以將垃圾掃到中間。主軸另一方面通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)后面的滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒上面有刷子，可以把前面滾刷掃到中間的垃圾收集，掃到垃圾桶里。</p><p>　　特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性能高，清掃面積大，清掃效果好，可靠性高，清掃速度快[12]。</p><p>　　通過(guò)對(duì)比，可以得出方案二是

28、比較好的方案。 </p><p><b>　　3 動(dòng)力裝置的確定</b></p><p>　　3.1 確定機(jī)器的驅(qū)動(dòng)方案</p><p>　　考慮到機(jī)器的使用及其實(shí)際情況，選擇了兩種運(yùn)動(dòng)方案。 方案一采用汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)，方案二 機(jī)器驅(qū)動(dòng)采用蓄電池驅(qū)動(dòng)。因?yàn)樽呃惹鍜邫C(jī)的功率比較小，所以選擇小型的儲(chǔ)電

29、器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 </p><p>　　3.2 蓄電池的選擇</p><p><b>　　選用蓄電池型號(hào)</b></p><p>　　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。</p><p>　　所以采用鉛酸電池，型號(hào)為NP5-12L。</p><p><

30、b>　　有關(guān)性能為：</b></p><p>　　電壓為12V，基本尺寸：長(zhǎng)×寬×高=151mm×51mm×99mm</p><p><b>　　重量約為2kg</b></p><p>　　3.3 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p><b>　　選擇電動(dòng)機(jī)的類

31、型</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的走廊清掃機(jī)采用的是蓄電池進(jìn)行能源供應(yīng)，要求控制較簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)，所以選擇直流電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　根據(jù)實(shí)際情況，滾刷的受力F=50N，轉(zhuǎn)速為n=60r/min.滾筒受力F2=43N,轉(zhuǎn)速為n2=70r/min。</p><p><b>　　滾筒處II軸的轉(zhuǎn)矩</b></p>

32、;<p>　　T=FR=43×0.25=10.75N·m</p><p><b>　　此處的功率</b></p><p><b>　　P===78.5W</b></p><p>　　滾刷的轉(zhuǎn)矩 T= FR=50×0.15=7.5N·m</p>

33、<p>　　所需功率 P= ==47W</p><p>　　滾刷與錐齒輪間用V帶傳動(dòng)，傳遞效率0.96</p><p>　　III軸錐齒輪處的功率為：</p><p>　　PIII= P/?=47÷96%=49W</p><p>　　齒輪間的傳遞效率為95%</p><p><

34、b>　　豎放齒輪處的功率</b></p><p>　　P= PIII/ ?=49÷95%=52W</p><p>　　滾筒與I軸用V帶傳動(dòng)，傳遞效率為96%</p><p>　　P=P/ ?=78.5÷96%=81.8W</p><p>　　電機(jī)到I軸之間用帶傳動(dòng)，傳遞效率96%</p>&

35、lt;p><b>　　電機(jī)的輸出功率</b></p><p>　　P=(2P+ P)/ ?=(2×58+81.8)÷96%=193.5W</p><p>　　上網(wǎng)查找應(yīng)選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為J-SZ(ZYT)-PX系列直流減速電機(jī)，功率為200W，輸出轉(zhuǎn)速600r/min電壓為12V。</p><p>　　4 清掃機(jī)的結(jié)構(gòu)

36、設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 傳動(dòng)比的分配</p><p>　　電機(jī)到II軸之間的總傳動(dòng)比[13]</p><p>　　i===9（公式4-1）</p><p><b>　　分配各級(jí)傳動(dòng)比</b></p><p>　　設(shè)計(jì)有電機(jī)到I軸的傳動(dòng)比i=4；</p><p>　

37、　由I軸到III軸的傳動(dòng)比i=2.25。</p><p>　　電機(jī)到滾刷的總傳動(dòng)比</p><p>　　i===10（公式4-2）</p><p>　　齒輪間的傳動(dòng)比為i=2</p><p>　　4.2 帶輪的選擇設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 I軸帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　功率

38、P=2×58+81.8=185.8Ｗ，因?yàn)闈L筒的轉(zhuǎn)矩為T=17.5N.m，滾筒到Ⅳ軸的傳動(dòng)比為3.75，傳動(dòng)效率為0.96，所以I軸的轉(zhuǎn)矩為T==6.08N.m，所以I軸的轉(zhuǎn)速為n=/ min。</p><p><b>　　1. 確定計(jì)算功率</b></p><p>　　P= KP=1×200=200W</p><p>　　

39、式中：P——計(jì)算功率 </p><p>　　K——工況系數(shù)。查工況系數(shù)表8-7得K=1</p><p><b>　　2. 選擇帶的類型</b></p><p>　　根據(jù)P，I軸的轉(zhuǎn)速n，由圖8-11選擇A型帶</p><p>　　3. 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑d并且驗(yàn)算帶速v</p><p>　

40、　由圖8-6和表8-8選取小帶輪的基準(zhǔn)直徑d =90mm</p><p>　　驗(yàn)算帶速v 按照公式v= （公式4-3）</p><p>　　= =2.8m/s，根據(jù)實(shí)際情況此速度滿足工作要求。</p><p>　　計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 傳動(dòng)比i==2.2，所以大帶輪的基準(zhǔn)直徑d=2.2×90=198mm根據(jù)表8-8圓整為d=200mm。</p&g

41、t;<p>　　4. 確定帶的中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度</p><p>　　根據(jù)公式8-20（機(jī)設(shè)課本）0.7（d＋d）≤a≤2（d＋d）算出中心距的范圍為203≤a≤580 ，初定中心距a=300mm</p><p>　　計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 </p><p>　　Ld=2a+（d+ d）+ （公式4-4） </p><p>　　=

42、2×300+×290+=1066mm</p><p>　　查表8-2，取基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1000mm</p><p><b>　　實(shí)際中心距a</b></p><p>　　a≈a+（公式4-5）</p><p><b>　　≈300+</b></p><p>

43、;<b>　　≈267</b></p><p>　　取中心距為248，在驗(yàn)算的中心距范圍內(nèi)合格。</p><p>　　5. 驗(yàn)算小帶輪的包角α</p><p>　　α=180°－×57.3°（公式4-6）</p><p>　　=180°－×57.3°</p

44、><p>　　=156°﹥90°合格</p><p><b>　　6. 計(jì)算V帶根數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)實(shí)際情況，清掃機(jī)的功率低，采用一根帶就能滿要求足工作</p><p>　　7. 計(jì)算單根V帶的張緊力</p><p>　　F=500(－1)+qv（公式4-7）&l

45、t;/p><p>　　=500×(－1)×+0.1×2.8</p><p><b>　　=59N</b></p><p>　　式中：——包角修正系數(shù) ， 查表12-3[14]得=0.95</p><p>　　q——V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量，kg/m。查表12-77[14]得m=0.1 kg/m</

46、p><p><b>　　8. 計(jì)算壓軸力F</b></p><p>　　（F）=2 FZsin（公式4-8）</p><p>　　=2×59×1×sin78°</p><p><b>　　=109N</b></p><p><b>

47、;　　9. 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖4-1 V帶的截面圖</p><p><b>　　由表8-10得：</b></p><p>　　基準(zhǔn)寬度bd 為11 ㎜；基準(zhǔn)線上槽深hamin 為2.75㎜；基準(zhǔn)線下槽深為hfmin 為8.7㎜；電動(dòng)機(jī)的輸出軸直徑20mm，基準(zhǔn)直徑d≥2.5d，并且d≤300mm，小帶輪采

48、用腹板型的結(jié)構(gòu)。所以小帶輪的寬度B=f+e=15+9=21，d=2ｘ20=40，L=1.5ｘ20=30， d=d+2ha=90+5.5=95.5，C=20÷4=5 </p><p>　　大帶輪基準(zhǔn)直徑d=200mm</p><p>　　d= d－2（h+ f+δ）</p><p>　　=205.5－2×（2.75+8.7+5.5）</p&g

49、t;<p><b>　　=171.6mm</b></p><p>　　d=（1.8～2）d=24mm</p><p>　　因?yàn)閐- d﹥100mm,所以大帶輪采用孔板式。腹板厚S=10mm L=（1.5～2）d=60</p><p>　　輪寬B=54mm，d==97.8mm。輪槽寬b=8.5mm。C=20÷4=5&l

50、t;/p><p>　　圖4-2 I軸大帶輪結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　4.2.2 I-Ⅱ軸帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　1. 確定計(jì)算功率</b></p><p>　　P= KP=73.3W</p><p>　　式中：P——計(jì)算功率 </p><p>

51、;　　K——工況系數(shù)。查表8-7得K=1</p><p>　　2. 選擇V帶的類型</p><p>　　根據(jù) P=73.3W.n=40r/ min,由圖12-2[14]的應(yīng)該選擇Z型帶</p><p>　　3. 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑[13]</p><p>　　由表8-6和表8-8選取小帶輪的基準(zhǔn)直徑d=63mm</p><

52、p>　　驗(yàn)算帶速 由公式4-1得 v==0.9m/ s，根據(jù)實(shí)際情況，此速度符合要求。</p><p><b>　　——小帶輪轉(zhuǎn)速 </b></p><p>　　計(jì)算打帶輪的基準(zhǔn)直徑 傳動(dòng)比 i===3.9， d=i d=3.9×63=245.7mm，根據(jù)表8-8圓整為d=250mm。</p><p>　　4. 確定V

53、帶的中心距和基準(zhǔn)直徑</p><p>　　根據(jù)公式 0.7（d+ d）﹤a﹤2（d+ d）算出中心距的取值范圍為</p><p>　　219.1 ﹤a﹤626 初選a=500mm。</p><p>　　由公式 4-2得Ld=2a+（d+ d）+ 算出所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld=1549mm，根據(jù)表8-2去基準(zhǔn)長(zhǎng)度為L(zhǎng)d=1400mm</p><p

54、>　　確定實(shí)際中心距a≈a+</p><p><b>　　≈425.5mm</b></p><p>　　在中心距的范圍內(nèi)，根據(jù)實(shí)際情況，所以取a=458mm </p><p><b>　　驗(yàn)算小帶輪的包角 </b></p><p>　　由公式4-4得 α=180°-×

55、57.3°</p><p>　　=153.2°﹥120°</p><p><b>　　所以小帶輪包角合適</b></p><p><b>　　確定V帶根數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)實(shí)際情況，清掃機(jī)的功率小，采用一根帶就能夠滿足工作要求。</p>&

56、lt;p>　　計(jì)算單根V帶的初拉力 </p><p>　　由公式4-5得 F=500(-1)+mv</p><p><b>　　=83.2N</b></p><p>　　——包角修正系數(shù) 查表12-13[14]得=0.86</p><p>　　q——V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量，kg/m。查表12-14[14]

57、得q=0.06kg/m</p><p>　　計(jì)算作用在軸上的壓軸力F[13] </p><p>　　由公式4-6得 F=2 FZsin</p><p>　　=2×83.2×1×sin76.6°</p><p><b>　　=162N</b></p><p

58、>　　4.2.3 Ⅲ—Ⅳ軸的帶輪設(shè)計(jì)</p><p>　　確定計(jì)算功率 由表8-7查的工況系數(shù)K=1</p><p>　　所以計(jì)算功率 P= KP=1×49=49W</p><p><b>　　2. 選擇帶的類型</b></p><p>　　根據(jù)計(jì)算功率P和帶速n，由圖8-10選擇A型帶</p&g

59、t;<p>　　3. 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和驗(yàn)算帶速</p><p>　　確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑 由表8-8選取小帶輪的基準(zhǔn)直徑為100mm，從電動(dòng)機(jī)到圓盤刷的總傳動(dòng)比為10，齒輪間的傳動(dòng)比為2，從電動(dòng)機(jī)到I軸的傳動(dòng)比為4，所以此處的帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為1.25，大帶輪的基準(zhǔn)直徑為d=1.25ｘ100=125mm由表8-89圓整為125mm</p><p>　　驗(yàn)算帶速V 由公式4

60、-1得 v===0.314m/s根據(jù)實(shí)際情況，此速度符合工作要求。</p><p>　　確定中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度L</p><p>　　根據(jù)中心距的取值范圍公式確定中心距的取值范圍為157＜a＜450，取a=423,</p><p>　　由基準(zhǔn)長(zhǎng)度的公式4-2計(jì)算出基準(zhǔn)長(zhǎng)度為L(zhǎng)=954mm，由表8-2[13]確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為1000mm，所以中心距a=423+（10

61、00—954)÷2=446mm，合格。</p><p>　　5. 驗(yàn)算包角 有公式4-4計(jì)算出包角為176°合格。</p><p>　　6. 初拉力F 由表12-14[14]和表12-13[14]查的V帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量為0.1，包角修正系數(shù)為 0.99，所以由公式4-5計(jì)算出初拉力F=119N，有公式4-6計(jì)算出壓軸力為8.4N。&l

62、t;/p><p><b>　　4.3 錐齒輪計(jì)算</b></p><p>　　1. 齒輪傳動(dòng)的選擇</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)方向的變化，可以采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)。蝸輪蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)為傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊載荷少，噪聲低，具有自鎖性。但是蝸輪蝸桿傳動(dòng)的摩擦損失大，傳動(dòng)效率低，對(duì)于運(yùn)動(dòng)要求的實(shí)現(xiàn)有困難，所以選擇齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊

63、湊，工作可靠，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比穩(wěn)定。齒輪傳動(dòng)分為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)還有錐齒圓柱齒輪傳動(dòng)。而走廊清掃機(jī)內(nèi)的齒輪傳動(dòng)要實(shí)現(xiàn)方向的改變，要實(shí)現(xiàn)從軸的豎直轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滾刷的水平轉(zhuǎn)動(dòng)。從以上的工作情況考慮，應(yīng)該選擇錐齒輪傳動(dòng)。走廊清掃機(jī)為一般機(jī)械轉(zhuǎn)速不高，故選用8 級(jí)精度。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-28選擇小錐齒輪的材料為42SiMn調(diào)質(zhì)硬度270HBS, 大錐齒輪的材料為42SiMn調(diào)質(zhì)硬度240HBS，硬度相差30HBS

64、,符合要求。</p><p>　　2. 初步計(jì)算 [14] </p><p>　　因?yàn)樵瓌?dòng)機(jī)為直流電動(dòng)機(jī)，所以取K=1.2.小齒輪的轉(zhuǎn)矩T=9550=3N.m因?yàn)闈L刷的轉(zhuǎn)速為60r/min，傳動(dòng)比為1.25，所以大帶輪的轉(zhuǎn)速n=1.25×60=75r/min，因?yàn)辇X輪間的傳動(dòng)比為2，所以小齒輪的轉(zhuǎn)速n=2×75=150r/min。</p><p&g

65、t;　　由圖14-22得小，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為σ1=680mpa，σ2=650mpa。由 表14-49取安全系數(shù)S=1.0，則大小齒輪的許用疲勞強(qiáng)度為σhp1==680÷680mpa，σhp2==650÷1=650mpa。所以小齒輪的大端分度圓直徑de1=1951==42.9mm。由表15-5[14]取齒形角α=20°。小齒輪的齒數(shù)z=16，大齒輪的齒數(shù)z=μz=2×16=32，由表15-

66、5得z=31.大端面模數(shù)m==2.68，取m=3，所以實(shí)際傳動(dòng)比i===1.94。查表15-6=0.34，=-0.34，查圖15-6[14]得</p><p><b>　　3. 幾何計(jì)算</b></p><p>　　小齒輪分錐角：arctan</p><p><b>　　大端分度圓直徑：</b></p>&l

67、t;p><b>　　外錐距：</b></p><p>　　齒寬：，取b=16mm，則</p><p><b>　　平均模數(shù)：</b></p><p><b>　　平均分度圓直徑：</b></p><p><b>　　大端齒頂高：</b></p&

68、gt;<p>　　頂錐角： </p><p><b>　　大端齒頂圓直徑：</b></p><p>　　冠頂距： </p><p><b>　　大端分度圓齒厚：</b></p><p><b>　　大端分度圓弦齒高：</b></p

69、><p><b>　　當(dāng)量齒數(shù)：</b></p><p>　　端面重合度：根據(jù)端面重合度的計(jì)算公式要先計(jì)算出。</p><p>　　將以上數(shù)據(jù)列表如下：</p><p>　　表4.2 中央螺旋傳動(dòng)錐齒輪主要參數(shù)表</p><p>　　項(xiàng)目

70、 主動(dòng)齒輪 從動(dòng)齒輪</p><p>　　齒數(shù) z=16 z=31</p><p>　　大端模數(shù)（mm） Me=3

71、 Me=3</p><p>　　齒形角 α=20° α=20°</p><p>　　分錐角 δ= 27.3°

72、 δ= 62.7°</p><p>　　高度變位系數(shù) x=0.34 x=-0.34</p><p>　　切向變位系數(shù) x=0 x=0</

73、p><p>　　大端分度圓直徑 d=48mm d=93mm</p><p>　　大端齒頂高 h=4.02mm h=1.98mm</p><p>　　大端齒根高

74、 h=2.58m h=4.62m</p><p>　　齒寬 b=16mm b=16mm</p><p>　　外錐距

75、 R=52.3mm R=52.3mm</p><p>　　齒頂圓直徑 d=55.14mm d=96.69mm</p><p>　　冠頂距 A=44.6

76、6mm A=20.43mm</p><p>　　平均分度圓直徑 d=40.6584mm d=78.74mm</p><p>　　當(dāng)量齒數(shù) Z=17.47mm

77、 d=67.59mm</p><p>　　弧齒厚 s=2.65mm s=6.77mm</p><p>　　4.4 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算[13]</p><p><b>　　主軸的方案</b></p><

78、;p><b>　　圖4-3 I軸圖</b></p><p>　　因?yàn)樽呃惹鍜邫C(jī)在工作過(guò)程中，軸要收到轉(zhuǎn)矩和扭矩的組合作用，為了滿足工作要求，軸的材料采用45鋼，調(diào)制處理，使軸具有足夠的硬度，強(qiáng)度和耐磨性。根據(jù)表15-3初選=120，于是，因?yàn)楦л喯噙B的軸段直徑最小，所以初定長(zhǎng)度。</p><p>　　2擬定軸零件的裝配方案</p><p

79、>　　(1) 軸上零件的軸向定位 </p><p>　　滿足軸向定位的要求，1-2軸段右端應(yīng)該制出一個(gè)周肩，周肩高度為h=0.1d，所以，左端應(yīng)該用軸端擋圈定位，按照軸端直徑取擋圈直徑D=27mm，</p><p>　　初步選擇軸承 因?yàn)檩S承同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用，所以選擇單列圓錐滾子軸承。根據(jù)=24mm，查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度的單列圓錐滾子軸承3

80、29/28，其基本尺寸為C=9，B=12，所以軸上，，右端的軸承采用軸肩定位，軸肩高度h=0.1d=0.1×28=2.8mm，所以，取。</p><p>　　取安裝齒輪處的軸段的直徑，因?yàn)殄F齒輪的寬度B=16,所以軸段。安裝齒輪處的軸段5-6右端采用階梯套筒定位，一直帶輪的輪輻寬度為54，為了使套筒端面可靠地壓緊在齒輪和帶輪，此軸段的長(zhǎng)度應(yīng)該略小于帶輪輪輻寬度，所以，帶輪右端采用軸肩定位，軸肩高度取h=

81、3，所以軸環(huán)處直徑，而軸，軸環(huán)的寬度b≥1.4h，取，為了滿足齒輪的軸向定位，采用階梯軸的形式，，長(zhǎng)度階梯套筒的長(zhǎng)度為11mm軸，。</p><p>　?。?）軸上零件的周向定位 </p><p>　　齒輪，帶輪與軸的連接采用鍵連接。1-2段軸的直徑為20mm，根據(jù)表9-4[14]查的鍵的截面尺寸為。軸段9-10與軸段5-6采用的鍵相同。因?yàn)?，由?-4[14]查的平鍵截面尺寸。軸段6-7

82、的直徑由表9-4[14]查的平鍵截面尺寸，因?yàn)閹л喌妮嗇瀸挾葹?4mm，取鍵的長(zhǎng)度為30mm，錐齒輪與軸的配合采用基空制，過(guò)盈配合。</p><p>　　參考表15-2取軸端倒角為。</p><p><b>　　(3) 軸的校核</b></p><p><b>　　軸的受力分析如下圖</b></p><

83、p>　　圖4-4 I軸受力圖</p><p>　　由前面的計(jì)算得知 扭矩</p><p><b>　　在錐齒輪處：</b></p><p>　　求支反力：在水平面內(nèi)</p><p>　　圖4-5 I軸水平面內(nèi)受力圖</p><p><b>　　對(duì)B點(diǎn)取矩 ：</b&

84、gt;</p><p><b>　　對(duì)F點(diǎn)取矩：</b></p><p><b>　　彎矩圖為</b></p><p>　　圖4-6 I軸水平面內(nèi)彎矩圖</p><p><b>　　垂直面內(nèi)受力</b></p><p>　　圖4-7 I軸垂直面內(nèi)受力

85、圖</p><p>　　齒輪處的分度圓直徑，</p><p><b>　　對(duì)B點(diǎn)取矩：</b></p><p><b>　　對(duì)F點(diǎn)取矩：</b></p><p>　　在垂直面內(nèi)的彎矩圖為</p><p>　　圖4-8 I軸垂直面內(nèi)彎矩圖</p><p&g

86、t;<b>　　總的彎矩圖為</b></p><p>　　圖4-9 I軸總彎矩圖</p><p><b>　　扭矩圖</b></p><p>　　圖4-10 I軸扭矩圖</p><p>　　抗彎截面系數(shù)：，因?yàn)檩S為單向旋轉(zhuǎn)，扭矩應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)，取，，軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，由表15-1（機(jī)設(shè)

87、課本）的，軸安全。</p><p>　　4.5 車架的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖所示：</p><p>　　圖4-11 車架結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　車架的前后支撐選用鑄鐵， 尺寸為25×20×10的矩形鋼管。</p><p>　　地板采用三輪支撐，后面兩個(gè)大輪，承載能力強(qiáng)，

88、放在垃圾箱和滾筒的下面。在后面兩個(gè)大輪的中心線上，采用可以旋轉(zhuǎn)的工業(yè)鉸輪支撐，不承載很多重量，只起到平衡和轉(zhuǎn)向的作用，這樣在改變方向時(shí)會(huì)很方便。</p><p>　　底板用來(lái)安放置蓄電池、電機(jī)減速器等。車架上底板選用Q235 熱軋鋼板，其尺寸范圍為1188×852×10mm。在距離上邊緣9mm出和距離下邊緣75mm出安裝兩個(gè)軸承座，用來(lái)支撐軸承。在距離前邊緣10mm出安裝電機(jī)，電機(jī)距離下邊緣2

89、01mm。滾刷距離主軸的距離為323mm。</p><p><b>　　4.6 滾刷的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　掃地刷是清掃機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)，分為主刷和副刷。主刷是圓柱形的，是主要的清掃工具，它把垃圾掃到傳送帶上去，在將垃圾送到垃圾箱內(nèi)。刷毛安裝在空心圓柱體的外部又稱為滾刷。本次設(shè)計(jì)所采用的就是滾刷，前面的兩個(gè)刷子采用副刷形式，它可以將清掃機(jī)兩邊的角落了的垃圾

90、掃到主刷能夠清掃到的范圍內(nèi)，這樣就擴(kuò)大了清掃的范圍。而后面的刷子采用的是主刷，將副刷清掃的垃圾掃到垃圾箱里。前面的滾刷采用的是圓錐刷，刷毛采用的材料是尼龍的，價(jià)格便宜，受用壽命長(zhǎng)。滾刷的直徑為150mm。</p><p><b>　　5 結(jié) 論</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)廣泛的查閱與課題相關(guān)的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，對(duì)走廊清掃機(jī)進(jìn)行了詳盡的設(shè)計(jì)，得出如下結(jié)論：</p&

91、gt;<p>　　1. 本次設(shè)計(jì)的走廊清掃機(jī)采用蓄電池進(jìn)行供能和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力的傳輸，里面采用帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)進(jìn)行動(dòng)力傳遞。</p><p>　　2. 本次設(shè)計(jì)的走廊清掃機(jī)清掃面積大，輕便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，安全性能好，清掃效果好，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。</p><p>　　3. 清掃機(jī)內(nèi)的結(jié)構(gòu)采用了齒輪傳動(dòng)，帶傳動(dòng)。齒輪材料采用40Cr，主軸的材料采用45鋼，并且對(duì)齒輪和軸的尺

92、寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其強(qiáng)度也進(jìn)行了校核。經(jīng)過(guò)校核其強(qiáng)度滿足工作要求。</p><p>　　4. 滾刷的材料采用的是尼龍的，柔軟，使用壽命長(zhǎng),可以清掃不同材質(zhì)的垃圾，但是只能對(duì)重量輕的垃圾進(jìn)行清理。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 方國(guó)浩，范明志，盛利平．道路清掃保潔機(jī)械發(fā)展的歷史與趨勢(shì)．商通汽車，2008,(

93、10)：95</p><p>　　[2] 李磊，葉濤，譚民，陳細(xì)軍．移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)研究現(xiàn)狀與未來(lái)[J]．機(jī)器人，2002，（9）：475～480</p><p>　　[3] 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．機(jī)械工程師，2004，（10）：55～56</p><p>　　[4] 章小兵，宋愛國(guó)．地面移動(dòng)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]．機(jī)器人

94、技術(shù)與應(yīng)用，2005，（2）：19～23 </p><p>　　[5] 曾岑，陳進(jìn)，蔣玉杰．智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的研究和發(fā)展探析[J]．機(jī)械制造，2008，46（10）：46～47</p><p>　　[6] 高學(xué)山，徐殿國(guó)，王炎等．全方位地面移動(dòng)清掃機(jī)器人[J]．機(jī)電工程學(xué)報(bào)，2008，44（3）：228～233 </p><p>　　[7] 李金山，李琳，譚定忠

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96、電清掃機(jī)的研發(fā)運(yùn)用．山西電力：2009，(5)：46</p><p>　　[11] 喻華玉，徐文澄．BRQ便攜式軟軸連接高壓帶電清掃機(jī)及其應(yīng)用．中國(guó)電力，2002，35(10)：93</p><p>　　[12] 靳同紅，鄭德亮，李連云，劉景真．走廊清掃機(jī)的三維設(shè)計(jì)．現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2008，(1)：15～16</p><p>　　[13] 濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械

97、設(shè)計(jì)（第八版)．北京：高等教育出版社，2006：39～340</p><p>　　[14] 吳宗澤．機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)（上下冊(cè)）．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：705～2000</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在指導(dǎo)教師**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，無(wú)不傾

98、注了老師的心血和汗水。在此，謹(jǐn)向郭老師致以衷心的感謝！</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，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